整理减震器设计说明书.docx

1、整理减震器设计说明书表一：项目基本情况；（6）生态保护措施能否有效预防和控制生态破坏。（1）基础资料、数据的真实性；1）规划实施可能对相关区域、流域、海域生态系统产生的整体影响。4.选择评价方法第五章环境影响评价与安全预评价B.可能造成重大环境影响的建设项目，应当编制环境影响报告书1.依法评价原则；（5）法律、行政法规和国务院规定的其他建设项目。1.直接市场评估法 密级： 摘 要汽车已成为人们日常生活必备的交通工具，汽车减震器在汽车零部件中占有极其重要地位。减震器是汽车悬架系统中的关键部件，减震器的性能就决定了悬挂系统的许多性能参数。而且减震器的好坏直接决定了汽车的乘坐舒适性和行驶的平顺性。随

2、着计算机在软、硬件上的快速发展，虚拟设计无论是在理论，还是在计算技术方面都已取得巨大的进步。虚拟设计是较先进的现代设计方法。虚拟设计不仅可以大大降低开发成本，还缩短了开发周期，提高了企业的竞争力。所以，虚拟化设计越来越受到企业的欢迎。本文主要讲述了利用CAD软件UG对减震器各个零部件进行实体建模，然后着重分析了减震器的制造生产工艺，最后在UG软件的制图模块获得了完整的工程图纸。根据实践情况，利用通用有限元软件ANSYS对减震器的阀片进行有限元建模、计算、应力分析、应变分析，根据分析结果对减震器的阀片受力变形情况进行了解。关键词:汽车减震器，建模，产品设计AbstractAutomobile h

3、as become an indispensable transportation means of our daily life , and the shock absorber is an important part of the car. Shock absorber is play as an important role in the automobile suspension system, because it decide automobile suspension system performance. And it also decide the Vehicle Ride

4、 Comfort and Vehicle Ride Comfort.With the computer in software and hardware on the rapid development of virtual design, whether in theory or in the calculation of the virtual design have made tremendous progress. Virtual design is a modern design method. Virtual design can help us to reduce develop

5、ment costs and shorten the development cycle,so it is more and more popular by the enterprise.This article introduces the modeling of the shock absorber by CAD software, study on the production of the shock absorber and get the engineering drawing in UG software. At last, according to practice, use

6、the general-purpose finite element software ANSYS to finite element modeling, calculation, stress analysis, strain analysis, based on an analysis of the results of the valves of the shock absorber deformation understanding of the situation.Keywords：shock absorber three-dimensional modeling product d

7、esign绪论 11.1选题的依据及意义 11.2.1减震器的结构及分类 21.2.2双向作用筒式减震器的工作原理 31.3国内外减震器产品的发展状况及趋势 51.3.1 国内汽车减震器产品的发展 51.3.2国外汽车减震器产品的发展 62.2.2减震器油封组件的三维建模 92.2.4减震器储油缸组件的三维建模 102.2.5减震器工作缸的三维建模 112.2.6减震器活塞连杆组件的三维建模 112.2.9减震器弹簧盘的三维建模 172.2.9减震器实体模型的总装配 182.3本章小结 19第三章 汽车减震器的设计与工艺 203.1 零件的设计与工程制图 203.1.1 零件的设计与工艺 20

8、3.1.2 工程制图 203.4汽车减震器中工作缸的设计与工艺分析 253.4.1工作缸的设计 253.4.2工作缸的工艺分析 253.5汽车减震器中活塞的设计与工艺分析 273.5.1活塞的设计 273.5.2活塞的工艺分析 273.6本章小结 29第四章 减震器的有限元分析 30总结和展望 395.1 全文总结 39绪论1.1选题的依据及意义近年来，随着我国经济的不断发展，人们的生活水平也不断提高。在交通方面，汽车已经成了人们不可以缺少的交通工具，汽车也在人们的生活当中充当着极其重要的角色。我国的汽车工业发展历史可以划分为四个阶段：1949-1956年间的创始期；1957-1966年间的初

9、步发展期；1967-1978年间的坚持发展期；1978年以后的大发展期。到了2008年，我国全年汽车销量已达938.05万辆。在另一方面看来，我国的汽车市场是市场广阔，我国汽车作为重要的一极登上世界舞台。这并不是因为我国跻身世界第二大汽车产销和消费大国，而是因为我国的民族汽车业已成气候，我国的不少汽车企业已经跻身世界主流汽车市场。但是我国汽车进军欧美市场的最主要的障碍就是产品本身的质量。汽车悬架系统是汽车的主要组成构件。汽车的悬架系统决定了汽车产品的整体的质量。车辆悬架系统的主要功能之一就是提供支撑，有效地隔离路面引起的振动和冲击。目前主要有3种车辆悬架系统：传统的被动悬架系统、主动悬架系统和

10、半主动悬架系统。无论是那种汽车悬架系统汽车悬架系统都是基于减震器来命名的。再者，汽车减震器之所以能有效地隔离路面引起的振动和冲击，是悬架系统中安装了减震弹簧和减震器。减震器是汽车悬架系统中的关键部件，减震器的性能就决定了减震器的许多性能参数。而且减震器的好坏直接决定了汽车的乘坐舒适性和行驶的平顺性。我国的汽车行业仍是处于方兴未艾的阶段，国内减震器总的特点就是：技术相对其他汽车大国而言较为落后，高端车型的减震器技术仍需进口。而且就汽车减震器的专利而言，大多都是集中在日本，美国等汽车大国，国内关于汽车减振器的专利是少之又少。这样，国内的100多家减震器生产企业就处于一个相对被动的情况下。针对这种情

11、况，减震器的发展和研究应该成为我国汽车行业发展和水平提高的一个重要的课题。由此可见，研究汽车减震器产品的意义重大，掌握汽车减震器的各种现代设计技术，对自主开发和节约资金、对发展民族品牌汽车具有很大的意义。下面本课题将对减震器产品设计进行研究。1.2 减震器的结构及原理1.2.1减震器的结构及分类汽车悬架系统中安装减震器是为了加速车架和车身振动的衰减，以改善汽车行驶的平顺性，减振器的具体安装位置如图1-1所示。现在常见的减振器有双向作用液力减震器，充气式减震器和阻力可调式减震器。汽车减震器是作为一个不可拆的部件生产和装配到汽车上的，要是损坏时无法维修只能更换的零件，平时要注意保养。图1-1 汽车

12、减震器的安装位置a双向作用筒式液力减震器(如图1-2所示)图1-2 双向作用筒式减震器 这种减震器一般都具有四个阀，包括压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀，所图3所示。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧较弱，当阀门上的油压的作用力与弹簧同向时，此时阀门处于关闭状态，完全不同液流；而当油压的作用力与弹簧反向时，只要较小的油压就可以使阀门开启。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较紧，预紧力比较大，只有当油压达到一定程度是，阀门才可以开启；而当油压降低到一定的程度时，阀门又自动关闭1。双向作用筒式减震器结构如图1-3所示。图1-3 双向作用筒式减震器结构1.2.2双向作用筒式减震器的工作原理a. 伸张行程

13、图1-4 减震器的伸张行程原理图在减震器的伸张行程中，活塞相对工作缸是向上运动的。此时活塞上腔的油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液这时推开伸张阀而流向下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流入下腔的油液不足与充满下腔增加的容积，使得下腔行程了一定的真空度，这时储油缸的油液推开补偿阀而流入下腔进行补充.这就形成了悬架受拉时的阻尼力，并且由于真空度的存在使得减振器的伸张时产生的阻尼力比其压缩行程时形成的阻尼力要大得多。在伸张行程中油液的流动过程是：上腔的油液流经伸张阀而流入下腔；储油腔里的部分的油液流经底阀上的补偿阀而进入下腔，如图1-4的箭头方向所示。而流通阀和压缩阀,此时则被油压压紧，处于不开启的状态

14、。活塞上的伸张阀是卸载阀，且弹簧的预紧力比较大。当活塞向上运动时，上腔的油液压力升高到一定程度，比设定的预紧力大，足以克服弹簧作用力时，油液推开伸张阀，流入到下腔内。而且伸张阀的节流孔较小，可以产生较大较稳定的阻尼力，起到很好的减震作用。底阀上的补偿阀是一般的单向阀，设计的预紧力比较小，当活塞向上运动时，下腔的空间变大，油压变小，而在补偿阀开启前储油腔的油压不变，就这样，下腔的油压要小于储油腔内的油压，形成了压差，当压差达到一定程度时，储油腔内的油液就推开补偿阀，油液就流经补偿阀而进入到下腔中。b.压缩行程在压缩行程中，减震器的活塞相对工作缸是向下运动的，活塞下腔的容积就相应的减少了，油压升高

15、，油液流经流通阀，进入到上腔，于是上腔被活塞连杆占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液就推开压缩阀，流回储油缸.这样就形成了悬架受压缩运动时的阻尼力。通常压缩行程形成的阻尼力是比较小的。同时由于下腔的油压上升了，而此时，活塞上的伸张阀和底阀上的补偿阀被压紧，油液就无法通过伸张阀流入上腔，以及无法通过补偿阀流入储油腔。在压缩行程中油液的流动过程是：下腔的油液流经流通阀而进入上腔；下腔的油液流经底阀上的压缩阀而进入储油腔。在图1-5中阀门旁的箭头方向表示油液的流动方向。图1-5 减震器的压缩行程原理图 活塞上的流通阀由于弹簧的存在，故存在一定的预紧力，但是在这里这个预紧

16、力相对比较小。也就是说这个开阀点比较小，当下腔的油压上升，活塞上下的压差足以克服这个预紧力时，流通阀开启。底阀上的压缩阀的弹簧预紧力则较大，而且压缩阀的孔是比较小的，形成了较好的节流作用。压缩阀是卸载阀，它的开启需要较大的油压，当下腔的油压达到开阀点时，压缩阀开启，卸油到一定程度后，油压下降到其开启点时，压缩阀关闭。1.3国内外减震器产品的发展状况及趋势1.3.1 国内汽车减震器产品的发展我国的汽车工业相对西方工业大国而言起步比较晚，所以减震器研究发展的起步也是比较晚的,但是汽车工业的发展为减震器的发展提供了良好的发展机会。到了2008年我国的减震器产量已经达到了6000万支。总体来说，我国的

17、减震器发展大体上可以分为三个阶段。第一阶段是从20世纪50年代末至80年代中期。在这个阶段我国的汽车行业在处于刚刚起步的阶段，人们普遍对汽车乘坐的舒适性而要求还不是很高。故在这个阶段减震器的发展势头不强。而且这时候的减震器存在许许多多的问题，比如：漏油、失效、减振效果不良等。第二阶段是20世纪80年代中期至90年代中期。此时液力减震器的技术是已经比较成熟了，减震器运用的数量也是不断增大。而且还研制了可以调节阀片节流孔大小的汽车用减震器，这种减震器应用在汽车上，做出了半主动悬架系统。大大的改善了汽车乘坐的舒适性和汽车行驶的平顺性。但是汽车行业起步晚，基础较低，故我国的减震器水平设计技术还是相对西

18、方汽车大国。制造工艺存在一定的差距，产品质量也相对差，只能应用在低端车型上，高端汽车的减震器需要进口才可以满足使用要求。第三阶段是20世纪90年代中期至今。这个阶段人们生活水平大大的提高了。国内的汽车工业高速发展，减震器行业也在迅猛发展，目前较具规模的减震器生产厂家已经达到了100多家，2008年的减震器的总产量超过6000万只。尽管如此，国产减震器还远远不能满足市场的需求，尤其是在中高档汽车的减震器更是供不应求，缺口部分仍依赖进口。再加上减震器相关行业的技术水平参差不齐，经常由于橡胶件、油料等质量不过关，导致减振器发生故障。研发，完善中低端液力减震器，这样才可以推动我国汽车行业的不断发展。1

19、.3.2国外汽车减震器产品的发展国外的减震器发展起步较早，国外液力减震器技术已经很成熟。现在国外的减震器技术大概是领先我国十年左右。在国外，十二世纪60年代就开始研究液力减震器，并研究出了通过调节阻尼孔大小的减震器，生产出配备这类减震器的半主动汽车悬架系统，大大的改善了汽车的乘坐舒适性和行驶的平顺性。并通过大量的道路试验，获得了宝贵的试验数据，为以后汽车减震器的发展提供了宝贵的经验和数据支持。到了二十世纪80年代，国外汽车工业已经达到了一个鼎盛期。与此同时，减震器的更进一步发展。出现了减震器的CAE分析，计算机模拟设计。更多的电子传感器也装备到减震器内,使得减震器的出现了智能化2。到了现在，国

20、外的减震器研究方向主要是磁流式减震器。先进的减震器发展到为电磁可调式，人车匹配的当，通过微电脑控制主动可调，舒适性好非常好。磁流式减震器内采用的不是普通的油，而是一种称为电磁液的特殊液体它是由合成氢化合物以及3到10微米大小而定磁性颗粒组成的。一旦控制单元发出脉冲信号，线圈便会产生电压，从而形成一个磁场，并改变粒子的排列方式。这些粒子马上会垂直于压力的方向排列，达到阻碍油在活塞通道内的流动的效果，从而提高阻尼系数。这种先进的减震器已经装配在汽车上使用了，比如德国奥迪公司的奥迪TT跑车就装配了这类减震器。1.4本课题研究内容本课题主要是对富康汽车的前减震器进行产品设计，运用三维工程软件UG建立汽

21、车减震器的各个零件的实体模型，再在UG软件里把各个零件分为导向器组件、活塞连杆组件等装配起来，最后完成总装配，并获得各个零件的工程图纸和装配图纸。然后根据实际对各个零件的制造工艺和装配工艺进行分析，将图纸定形，完成为可以应用于实际生产的工程图纸。最后基于ANSYS分析软件对汽车减震器阀片进行有限元分析，并判断汽车减震器阀片的变形情况。将采用逆向设计的方式对富康汽车的前减震器进行产品设计，首先通过对减震器的研究和结构分析掌握减震器的详细结构和工作过程，再利用工程三维软件UG对减震器的各个零件进行实体建模，再在UG软件下进行虚拟的装配，并利用UG软件的工程出图模块获得减震器各个零件的二维图纸和装配

22、图纸，最后根据所学的专业知识和生产实际分析各个零件的制造工艺以及减震器的各个装配工艺，对图纸进行进一步的完善，所得的工程图纸能够应用实际的生产。具体方案流程如上图1-6所示。图1-6 本课题研究方案第二章 减震器零部件的三维建模2.1 UG软件介绍UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。它不但拥有现今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂造型的设计。UG提供工业标准之人机接口，不但易学易用，更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出窗口指令、快速图像操作说明、自定操作功能指令及中文化操作接口等特色，并且拥有一个强固的档案

23、转换工具，能转换各种不同CAD应用软件的图文件，以重复使用原有资料3。 Unigraphics(UG)是一套复杂产品设计制造的最佳系统，从概念设计到生产产品，UG广泛被应用于汽车业、航天业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式；关联性的单一数据库，使大量零件的处理更加稳定。应用工程软件UG进行三维建模的优点：UG的实体建模除了可以灵活采用自上而下、自下而上、混合建模三种基本类型外，还具有以下优点:1.采用复合建模技术，可将实体建模、曲线建模、线框建模、显示几何模型与参

24、数化建模融为一体；2.曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂曲面，待别适合于汽车外形等复杂曲面造型；3.以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于业界领先地位；4.用基于特征(如孔、凸台、键槽、沟槽、倒圆、倒角等)的建模和编揖方法作为实体造型基础，模型形象直观，并能用参数驱动。5)软件内嵌的由5.三维实体模型出工程图纸功能强大并且方便易用。采用数化，使得三维实体模型改变，工程图纸也可以随之更新，免去从新开始出工程图的麻烦，节省产品设计周期，灵活。基于UG软件以上优点，本课题中的桥壳实体模型采用UG软件建立富康前减震器的三维实体模型，并且UG与有限元分析软件ANSYS

25、有良好的接口程序，在UG中建立的模型，导入ANSYS后所作的修改，工作量少，能更好的减少后续工作。2.2减震器各零部件的建模2.2.1减震器各零部件的结构分析本课题为对富康减震器产品的设计，设计采用双向作用筒式减震器，该类减震器的大致结构包括压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀、储油缸、工作缸等。为了合理的管理减震器产品的数据，按照减震器的组件组成，分为：油封组件；导向器组件；储油缸组件；工作缸；连杆组件；底阀组件；防尘盖组件和弹簧盘八个零部件4。下面按照这个八个零部件的组成，利用三维工程软件UG，对富康前减震器的各个零件进行三维建模。值得注意的是，为了避免在装配过程中产生不必要的问题，所以在进行实

26、体建模时，尽量让实体以工作坐标系原点为中心。2.2.2减震器油封组件的三维建模富康前减震器的油封组件是由油封体和骨架组成的。油封体的造型是一个标准的回旋体，所以只要先在UG的草绘器中画出油封体的断面线，再应用UG软件中的回旋即可完成油封体的三维建模。 在油封组件中，油封体和骨架的装配时候是将骨架压入到油封体中，骨架增强油封体的强度，使得油封组件和导向器组件很好的装配，从而又不影响油封体密封储油缸内的液压油。油封体组件装配三维模型如图2-1所示。图2-1 油封体组件2.2.3减震器导向器组件的三维建模 所设计的富康减震器产品的导向器组件是由三个零件组成的，包括导向器、衬套和密封环。导向器主要是由

27、一个回旋体和三个旁通孔组成，回旋体可以利用UG软件中的回旋功能获得，在移动工作坐标做出旁通孔和凹槽后和回旋体进行布尔运算中的求差，从而获得导向器的三维模型。可以只做出一个旁通孔和凹槽后，再利用UG中的环形阵列生成其它的旁通孔和凹槽。这样可以节省时间，减少繁琐的重复操作、降低劳动强度，同时方便数据的管理。而衬套和密封环三维模型较简单环形柱体。最后的导向器组件装配图，如图2-2所示。图2-2 导向器组件装配图2.2.4减震器储油缸组件的三维建模 富康前减震器的储油缸组件是由储油缸和支架组成的。储油缸和支架是通过焊接连接起来的。支架功用是只要是固定整个前减震器。而储油缸的小特征比较多，一些复杂但是对

28、其功用和工作性能影响不大的可以在实体建模中适当的省略。在一些特征造型上可以合理的利用UG软件中强大的阵列和灵活利用布尔运算可以达到事半功倍的效果。最后获得的储油缸组件的储油缸、支架和储油缸组件装配图，如图2-3所示。图2-3 储油缸组件装配图2.2.5减震器工作缸的三维建模 工作缸是减震器中的重要零部件之一。所设计的富康前减震器工作缸的尺寸：内径：35cm 外径：38cm 长度：365.5cm，并在端部倒斜角，角度为45、长度最大为0.5cm，其三维实体如图2-4所示。图2-4 工作缸2.2.6减震器活塞连杆组件的三维建模减震器的活塞连杆组件是一个零部件较多的组件，所设计的富康前减震器的活塞连

29、杆组件的零部件包括：连杆、限位套、限位弹簧、活塞、活塞环、流通阀座、流通阀阀片、伸张阀阀片、伸张阀垫片、伸张阀弹簧、螺栓等。在对减震器的活塞连杆组件的零件进行三维建模前，首先认真思考采用那种就建模方式才是最合适的。活塞连杆中的连杆建模的时候可以先在草图模块画出连杆的断面二维图，再通过UG的成型特征工具的回旋工具一次性生成连杆的三维实体模型，在进行利用UG特征操作中的螺纹工具直接创建标准螺纹即可，完成的连杆三维实体模型如图2-5所示。图2-5 活塞连杆活塞连杆组件中，活塞是一个特征较多的零件，但是通过仔细的观察会发现其实活塞的造型其实也不是复杂的。首先通过UG的草图模块画出活塞的断面线（如图2-

30、6所示），然后利用UG的特征成型下的回旋造型工具，获得活塞绕中轴的特征。最后通过布尔运算的减运算创建活塞连杆绕中轴的均匀分布的六个孔和两个槽。其中在创建孔的时候先创建一个孔再利用UG的环形阵列创建其它五个孔，这样既可以保证这六个孔是均匀分布的，又可以节省时间，最重要的是这样方便实体模型数据的管理。再利用布尔运算为活塞实体模型创建两个槽，即完成了活塞连杆中重要零件活塞的实体模型的创建，活塞的三维实体模型如下图2-7所示。图2-6 活塞断面线 图2-7 活塞活塞连杆组件中的限位弹簧由于采用了两端磨平的柱形弹簧的设计，其有效圈数为：4.5；总圈数为：6；弹簧线径为：6mm；自由高度为：54mm；弹簧

31、外直径为：27mm。在建立限位弹簧的三维实体模型时利用UG软件的表达式工具。先在操作系统自带记事本中键入控制限位弹簧的曲线规律的公式后，另存为UG可以识别为表达式的“exp”文件，再通过UG的表达式接口将 “exp”格式的限位弹簧曲线规律表达式文件导入到UG内，通过“规律曲线”这个工具生成所需的限位弹簧的规律曲线，再通过成性特征的“沿导引线扫掠”生成实体模型。最后完善特征，将限位弹簧实体模型修剪好，分别修剪上下两个面，从而获得活塞连杆组件的纤维弹簧三维实体模型，如下图2-8所示。图2-8 限位弹簧创建好限位弹簧的实体模型后还必须将限位弹簧定义为可变形部件，方便装配之用。步骤如下：【工具】【定义

32、可变形部件】，在定义可变形部件设置时按照实际的装配尺寸对变形上下限进行设置。同理完成活塞连杆组件中的伸张阀的弹簧和流通阀弹簧的三维实体建模，分别如图2-9和图2-10所示。图2-9 伸张阀弹簧 图2-10 流通阀弹簧 富康前减震器产品的活塞连杆组件中包括了阀门有流通阀和伸张阀两个阀，其各个阀片的三维实体都是较规则的圆形片体，所以只要利用UG的草图模块和拉伸工具就可以完成各个阀片的三维实体建模。其中伸张阀是由3个阀片和一个垫片组成，各阀片三维模型如图2-11所示。图2-11 阀片活塞连杆组件的其他零件的三维实体建模的过程都是以上面的建模方法类似，故在此就不再一一说明。其中要注意的是对各个活塞组件零件创建三维模型时都必须把模型安排与UG界面的基准对称，这样可以方便后续的装配顺序的安排。在完成了活塞连杆组件各个零部件的三维实体