机械类外文翻译可举升复合悬架性能分析与设计.docx
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机械类外文翻译可举升复合悬架性能分析与设计
可举升复合悬架性能分析与设计
1．绪论…………………………………………………………1
1.1汽车悬架的功用和组成…………………………………………………3
1.2汽车悬架的分类……………………………………………4
1.3汽车悬架的设计要求………………………………………………………5
1.4油气悬架及其特点
2．减振器结构参数的确定………………………………………………6
2.1蓄能器内气体状态参数的确定
2.2活塞尺寸确定
2.3减振器伸缩范围的确定
2.4活塞阀片变形与阻尼力的关系
3．减振器阻尼特性与刚度特性…………………………………………14
3.1减振器的阻尼特性
3.2考虑可调阻尼孔的减振器的阻尼特性
3.3减振器的刚度特性
4．减振器位移特性与速度特性
4.1数学模型
4.2图中符号含义
4.3流量系数的确定
5．可举升液压油路系统……………………………………………44
5.1可举升悬架的原理与技术特点
5.2可举升悬架液压系统的基本要求与设计方案
5.3液压阀
5.4阀体
6．外文翻译…………………………………………………………52
致谢………………………………………………………………………………62
参考文献…………………………………………………………………………63
附：
外文翻译原文………………………………………………………………64
第一章绪论
悬架是汽车的车架与车桥或车轮之间的一切传力连接装置的总称，其作用是传递作用在车轮和车架之间的力和力扭，并且缓冲由不平路面传给车架或车身的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证汽车能平顺地行驶。
1.1汽车悬架的功用和组成
悬架的主要作用有以下几个方面：
1.支撑车体；
2.控制车身和车轮的姿态，即控制高度、俯仰运动及侧倾运动；
3.隔开车轮与车身，使路面不平对车轮的作用力得到过滤和隔阻，不直接传递给车身，保持驾驶人员的乘坐舒适性；
4.保持车辆在各种平衡力作用下的稳定性；
5.控制轮胎与路面之间的垂直作用力。
悬架在上述作用中实现的车辆乘坐舒适性、操作性能、最小轮胎对道路垂直作用力等性能指标要求往往是相互矛盾的，改变舒适性指标，则可能影响操纵稳定性与行驶安全性。
因此，先进的悬架就是在车辆乘坐舒适性和操纵稳定性相矛盾的方面寻找折中；在车辆乘坐舒适性、车辆安全性和生产经济性等之间寻求最合适的折中。
悬架系统是指由路面、轮胎、非悬挂质量、悬架、悬挂质量组成的一个整体。
路面是车辆行驶的道路或越野地面。
根据道路纵断面平度测量数据的表示方法和路面分级标准，国家标准GB703-86《车辆振动输入路面平度表示方法》把路面按照功率谱密度分为ABCDEFGH八级。
轮胎是车辆的重要元件，通常为橡胶充气轮胎，支承整车重量，缓和路面的冲击传递，同路面共同作用产生驱动力和制动力，保持车辆正常的转向行驶等功能。
悬挂质量是由悬架支承的质量与悬架本身质量的l／2之和；非悬挂质量是由车轮、轮胎、车轴（桥）及装配在它们上面的制动器、差速器等的质量与悬架本身质量的l／2之和。
悬架是连接车架和车轴（桥）之间的所有元件的总成，通常意义上是由弹簧装置、减振器和导向机构等三部分元件组成。
虽然在车辆的结构实现上，组成悬架的各元件未必都以独立的形式出现，但所体现的功能是各环节需要实现的。
例如常用的纵置钢板弹簧，既有弹簧装置的功能，又兼备了导向机构的功能，所以常用的纵置钢板弹簧悬架结构不再单独装设导向机构元件。
目前进行较为广泛研究的主动悬架是将弹簧装置和减振器合二为一的。
本文研究的油气悬架也是这种结构形式。
典型的悬架结构由弹性元件、导向机构以及减震器等组成，个别结构则还有缓冲块、横向稳定杆等。
弹性元件又有钢板弹簧、空气弹簧、螺旋弹簧以及扭杆弹簧等形式，而现代轿车悬架多采用螺旋弹簧和扭杆弹簧，个别高级轿车则使用空气弹簧。
1.2汽车悬架的分类
1.刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架
根据车身和车轴（桥）之间有无悬架的连接方式可毗把悬架分为刚性悬架、半刚性悬架和弹性悬架。
把轮胎也作为一级减振元件考虑，又可以把刚性悬架分为有轮胎减振的刚性悬架和无轮胎减振的刚性悬架。
半刚性悬架是对整车而言的，可能是前桥采用刚性悬架，后桥采用弹性悬架或者前桥采用弹性悬架，后桥采用刚性悬架。
弹性悬架也可分为有轮胎减振的弹性悬架和无轮胎减振的弹性悬架。
2.独立悬架和非独立悬架
弹性悬架（通常直接称之为悬架）按照结构特点可以分为独立悬架和非独立悬架。
独立悬架（Individualwheelsuspension）是车轮通过各自独立的悬架与车架（或车身）相连。
独立悬架的特点是：
（1）车辆非悬挂质量减小，乘座舒适性得到改善；
（2）在悬架弹性元件一定的变形范围内，两侧车轮可以单独运动，互不影响，有助于消除前轮摆振的不良现象；
（3）在结构上便于实现车辆重心降低，提高车辆行驶稳定性；
独立悬架也存在结构复杂，制造成本高；保养、维修困难，轮胎磨损较大等缺陷。
独立悬架广泛地用于轿车，
非独立悬架的结构特点是两侧车轮由一根整体式车架相连，车轮连同车桥一起通过弹性悬架悬挂在车架或车身的下面。
非独立悬架的特点是：
（1）采用刚性车轴（桥），制造简单。
（2）保养维修方便。
非独立悬架存在非悬挂质量大，左右车轮相互影响，车（轴）桥会倾斜等缺陷。
非独立悬架广泛用作货车、载重车辆的前、后悬架。
3.主动悬架、被动悬架和半主动悬架
被动悬架一悬架刚度和阻尼不可调，在特定工况下能获得最佳行驶平顺性和操纵稳定性。
主动悬架一以作动器（液压元件）代替弹簧和阻尼元件，作动器接收控制指令、产生保证良好行驶性能的悬架力。
缺点：
能耗大、所需传感器多、成本高。
半主动悬架一性价比介于主动悬架和被动悬架之间，已实现小批量装车；半主动悬架执行器为可调阻尼减振器，其阻尼调节级别少则两级，多则十几级，接近阻尼系数连续可调。
1.3汽车悬架的设计要求
为实现汽车悬架的功用，对悬架提出以下设计要求：
1．保证汽车有良好的行驶平顺性
2．具有良好的衰减振动能力
3．保证汽车有良好的操纵稳定性
4．汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适
5．有良好的隔声能力
6．结构紧凑、占用空间尺寸要小
7．可靠地传递各种力，力矩，在满足零部件质量要小的同时,还要保证有足够的强度和寿命
1.4油气悬架及其特点
油气悬架指的是以油液传递压力，用情性气体（通常为氦气，其化学符号为N2）作为弹性介质，由蓄能器（相当于气体弹簧）和具有减振器功能的悬架缸组成。
悬架缸内部的节流孔、单向阀等，代替了通常的减振器元件，构成的油气悬架集弹性元件（通过渡体支承）和减振器功能下一体，形成一种独特的悬架系统。
油气悬架的技术始于六十年代后期Karnopp发明的油气减振器。
七十年代末，MoultonDevelopmentLtd的A.E.Moulton和A·Best在1979年进行了油气悬架的工程应用和分析-并注册了商标“Hydragas”（油气）。
对油气液体内连式悬架进行了性能、重量、成本和安装方面的详细研究分析．为油气悬集研究的发展奠定了基础。
油气悬架的结构目前已经发展成单气室油气分离式、取气宣油气分离式和油气混台式等多种商品化型式一油气悬架的结构最先应用在德国和日本的重型车辆上-虬后逐步推广应用到军用特种车辆、工程机械等车辆上。
油气悬架之所能在上述军用特种车辆（战车和导弹运输车）、工程机械（全地同底盘汽车起重机、挖掘机、铲运机）、赛车和矿用太型自卸车上得到应用，主要是由油气悬架的下列特点所决定的：
（1）油气悬架单位储能比大，因而在重型车辆上采用油气悬架有利于减轻悬架重量。
如钢板弹簧的单位重量储能为760～1150N.cm/N，油气弹簧则可达3300000N.cm/N（氮气充气压力6.0MPa）。
（2）油气悬槊具有非线性、变刚度和刚度渐增（减）性的特性，可以实现平坦路面（悬架动行程小，刚度小）行驶平顺，劣质路面或非公路路面时（悬架动行程大，刚度大）吸收较多的冲击能量，能使车辆保持一定的行驶速度。
（3）油、气具有良好的吸振性能。
（4）车身可以实现悬架缸的同时或单独高度调节，选到上、下升降．前、后升降和左、右升降的目的。
这对改善车辆的通过性能和行驶性能十分重要。
同时实现了改变车辆的姿态角（接近角或离去角），改善坡道行驶功能，提高车辆在横坡种纵坡的稳定性。
（5）油气悬架可以实行刚性闭锁（油液可压缩性比较小．可认为是刚性悬架），可使车辆承受太的载荷并能缓慢移动。
这对于在全路面起重机等特殊作业要求中，实现吊重物的就位作业等是十分有意义的。
（6）油气悬架把减振器的功能融于悬架缸中，使得结构布置简化。
（7）各油气悬架通过横向连通或纵向连通，或者纵横同时连通可以改善车辆的侧倾运动（roll）和俯仰运动（Dltoh）。
（8）有利于改善驾乘人员的舒适性，防止或减轻车载仪器仪表的振动破坏。
（9）便于悬架系统系列化设计。
只需少数几种缸径，匹配不同的充油量和充气压力，即可满足不同车辆悬架系统变刚度特性之需要。
油气悬架除了有上述优点之外．也存在缺点：
（1）油气悬架除了悬架缸、蓄能器外，需要有液压泵及实现上述功能的控制阀，相应的电子、电气控制器件等，因而成本相对较高。
（2）油、气的密封和控制阔的闭锁控制密封性要求高，因而加工精度要求高，
装配要求高。
（3）维修、维护比较困难，并需配置一定的专用的设备（如充气设备等）。
上述特点说明，尽管按照车辆悬架分类方法把油气悬架归为被动悬架，主要是因为油气悬架起减振作用的工作过程并不需要外部能量输入。
但油气悬架的结构型式已同主动悬架相似，部分功能也达到了只有主动悬架才能达到的功能，如车身高度调整对提高车辆通过性和改善行驶性能是非常重要的（其它结构型式的被动悬架无法实现），体现了夜压技术在油气悬架上应用的特点。
第二章减振器结构参数的确定
图1减振器结构图
1.蓄能器内气体状态参数的确定
（1）减振器未安装到车体上时，不承受任何载荷的状态，称为自由状态。
此时蓄能器内气体的压力和体积分别为Po和Vo：
Po=8个大气压，即Pa.
Vo==3.14*5.12*5.12*10=823.1cm=m
（2）减振器安装到车桥和车架之间，汽车静止时，减振器承受静载荷，此时蓄能器内气体压力和体积分别为Ps和Vs：
Ps=，
M为悬挂质量，以吉利远景1.8标准型为例，汽车整备质量为1130kg，平均每个车轮承受汽车重力的1/4,即282.5kg。
可举升复合悬架的减振器也承受汽车载荷，螺旋弹簧承受车轮载荷的3/4，减振器弹簧承受车轮载荷的1/4，即M=70.625kg
M=1130/4kg,Mg=692.1N,
=A1-A2=3.14=
Ps=
=666.7
Vs==3.03
（3）减振器工作时承受的载荷时刻在变化，蓄能器内气体的状态参数也在不停的变化，任意时刻其压力和体积为P、V：
V=Vs+（x为位移，向上为正）
=
2.活塞尺寸确定
复原面压缩面
图2活塞面
压缩行程液流通过三个大圆孔，其面积之和为Ay=3π==84.78
复原行程液流通过六个小圆孔，其面积之和为Af=6π==83.08
压缩面有6片薄阀片，每篇厚度为0.3mm，总厚度为1.8mm
复原面有9片薄阀片，每篇厚度为0.3mm，总厚度为2.7mm.
用CATIA三维绘图软件绘制活塞零件图：
压缩面
复原面
活塞
阻尼孔面积为，单向阀面积为，可调孔面积为。
=
=
=
压缩时通过孔总面积为，复原时通过孔总面积为。
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