汽车减震器疲劳试验机的设计—-毕业论文设计.doc
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1、济南大学毕业设计毕业设计方案题 目 汽车减振器疲劳试验机的设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械工程与自动化 班 级 机自0703 学 生 杨勇 学 号 20070403241 指导教师 杨可森 二一一 年 五 月 三十 日- 2 -济南大学毕业设计摘 要减振器作为车辆的关键部件,由悬架梁和阻尼器组成,减振器要求匹配的好坏对整车的驾驶平稳性,操纵的稳定性和舒适性等有重要影响。减振器悬架弹簧能缓冲地面对车辆的振动,减少车辆和乘员承受的惯性力。减振器的性能与寿命对车辆极为重要,它是改善车辆行驶的平稳性,舒适性,转向操纵性,制动性和安全性。为了保证减振器的各种性能能满足需要,在批量生产前必须对减振
2、器进行各项指标进行式样的测试。为了测试减振器的疲劳特性,需要专门生产设计一种试验机对减振器的寿命进行测试,疲劳机液压系统设计的合理性,不仅体现在动态静态疲劳试验功能的实现、动作要求和保证精度上,还应体现在系统效率高、附件匹配设置合理和辅助功能正确等。在液压系统设计中,还应考虑系统在正常动作时具有较强的抗污染能力,以降低液压系统的故障,提高系统的可靠性和工作效率。本减振器疲劳试验机主要用于测试各种试件的使用寿命,主要由主机、液压源,控制系统三大部分组成。采用电液伺服系统,多功能全方位的检测反馈测试系统,能对减振器的工作性能和疲劳性能有很好的检测和对减振器的改进进行有效的分析。该减振器液压疲劳试验
3、机实现了新型的便携的试验方法,同时多工位试验,应力位移时时检测反馈。关键词:减振器;电液伺服系统;疲劳试验机;负反馈;ABSTRACTShock absorber is of the key components as vehicles by suspension beam and damper composition, the stand or fall of shock absorber for complete vehicle matching requirements is most important influence of the stability of driving sta
4、bility, manipulation and comfort and so .Shock absorber suspension spring can buffer to face the vibration of the vehicle, reduce vehicle and crew to afford the inertial force. Shock absorber performance of vehicle with life, it is important to improve vehicle and steadiness, comfort, steering contr
5、ol, brake and safety. In order to ensure various properties is able to content the shock absorber in batch production needs, the former must undertake all indexes of shock absorber of style test. In order to test the fatigue property of shock absorber, it need design special production to test of sh
6、ock absorber of the machines fatigue life, the rationality of the design of dynamic by hydraulic,it reflected not only in the realization of the function of static fatigue test accuracy requirement and guarantee, the action, still should reflect in system of high efficiency and accessories matching
7、set reasonable and the auxiliary function correctly, etc. In hydraulic system design, it still should consider system in normal when the movement has stronger ability to fight pollution, in order to reduce hydraulic systems fault, and improve the system reliability and efficiency. This shock absorbe
8、r tester is used to test the fatigue specimens, it is composed by the three service of the host,hydraulic fountain, control system. By applying electro-hydraulic servo system, multi-function comprehensive inspection feedback testing system of shock absorber, can the working performance and fatigue p
9、roperties have very good detection and the improvement of shock absorber effective analysis. The shock absorber hydraulic fatigue test enginery achieved new portable test method and multistage test, stress displacement detection feedback.Key words:shock absorber; the overall battery solution servosy
10、stem; fatigue tester; negative feedback.目 录摘 要IABSTRACTII第一章 前言 11.1减振器的概述.1 1.1.1减振器的发展1 1.1.2 减振器的组成及作用2 1.2 汽车减振器疲劳试验机的基本功能及设计要求21.2.1 汽车减振器疲劳试验机的发展历史.21.2.2 汽车减振器疲劳试验机的基本功能.31.2.3 汽车疲劳试验机的设计要求.31.3 论文研究的意义4第二章 汽车减振器疲劳试验机总体设计步骤.52.1 试验机结构示意图的确定.52.2 液压系统原理图的确定.52.2.1 选择液压回路.52.2.2 组成液压系统的原理图的初步确定
11、.62.3 液压系统的计算和选择主要的液压元件.72.3.1 本试验机的设计的主要技术指标.72.3.2 主要液压元件的的选择及设计.82.3.3 液压辅助元件的的选择.132.4 测试系统的确定.14 2.4.1 电液伺服系统.142.4.2 位移传感器和力传感器.15结论.16参考文献.17致谢.18- 18 -第一章 前言1.1 减振器的概述1.1.1 减振器的发展自从20世纪60年代开始,几乎每年都有很多项减振器的专利出现,尤其以日本和美国居多,我国自从1956年一汽底盘分厂按苏联提供的图纸仿制出国内第一支摇臂式汽车减振器,上海汽车底盘厂按美式汽车减振器式样仿制出出国内第一支筒式汽车减
12、振器后,到20世纪70年代基本上全部采用了筒式减振器,如图1-1。图1-1 筒式减振器筒式减振器有单筒式和双筒式之分。单式减振器对外界碰上比较敏感,而双筒式减振器可以阻挡外界的侧面碰伤,目前汽车基本上都采用双向作用式减振器。,这种减振器有以下特点:(1)在悬架压缩行程减振器阻尼力较小,充分利用弹性元件的弹性来缓和冲击。(2) 在悬架的伸张行程中,减振器阻尼力较大,以实现迅速减振。(3)当汽车和车架的相对速度过大时,减振器应当能自动加大液流通道截面积,使阻尼始终保持在一定范围内,以避免承受过大的冲击载荷。到目前为止,汽车减振器技术的发展可以分为三个阶段:20世纪60年代以前是定阻尼参数减振器阶段
13、,而后随着汽车技术的迅猛发展,人们对可调节减振器性能认识的进一步深入,各式各样的减振器不断的涌现,不过其主要焦点集中在控制节流孔流量的变化方面;随着计算机技术的不断发展,到20世纪80年代以来,计算机技术在汽车工程领域得到了广泛的应用,特别是高级轿车的智能化发展,光电传感器及超声波传感器在汽车技术发展方面发挥了巨大作用,从而实现减振器特性智能化可调和时时可调,有力的解决了汽车乘坐舒适性与操纵安全性的矛盾。到目前为止,以第二阶段的研究技术为基础,大力研究可调阻尼减振器,特别聚焦在减振液粘度的可调性方面。近年来学者们利用磁流体作为减振液通过控制磁场强度也达到调整减振器性能的要求,大量的研究表明,以
14、磁流体为减振液的阻尼调节性能较电流变流体的调节性能为好,但是目前两种方式都没能做出令人期待的产品模型,任然处于研究阶段,减振器的发展前景也是非常客观的。1.1.2 减振器的组成及作用减振器作为汽车的关键部件,由悬架弹簧和阻尼器组成,减振器要求匹配的好坏对整车的驾驶平稳,操作的稳定性和舒适性等有重要影响。减振器悬架弹簧能缓和地面对车辆的振动,减小车辆和乘员的惯性力。常见的减振器主要是被动振动,减震效果一般,多用于中小排量的道路摩托车上。目前,较新的减振器多采用半主动减振,他调整方便,能满足一定的道路工况,多用于高档的大排量高速公路赛车和越野车摩托车上面,主动减振性减振器,能适应连续不断的路面情况
15、,由于制造成本高,目前任然主要应用于高档汽车上。随着人们生活水平的提高与主要相关工艺等难关的攻克,主动减振器将会应用于汽车上,是未来高档汽车减振器的发展方向。从当前社会发展来看,减振器的需求任然在不断的扩大,一部汽车如果缺少了减振器就等于是个废品。但是不同的汽车对配对的减振器的要求不同,车辆行驶时,如果减振器阻力过小,振动将长久持续,使轮胎接地性差,一旦进入高速行驶时,汽车极容易失去控制造成翻车事故;如果减振器阻力过大,将不可避免产生过大的冲击力,造成阻尼器原件损坏或妨碍车轮的迅速回弹;如果减振器压缩阻力大于或等于复原阻力,在实际使用中车轮会经常受到地面的冲击,尤其当汽车驶入凹坑或驶过凸起物时
16、。阻尼器受压产生的阻尼力作用与车身,从而对车身形成冲击,使乘员感到不适。因此,与行驶要求相匹配的减振器极为重要,它能改善车辆行驶的平稳性、舒适性、转向操纵性、制动性和安全性等。1.2汽车减振器疲劳试验机的基本功能及设计要求1.2.1汽车减振器疲劳试验机的发展历史因为工业制品所遇到的振动几乎都是随机振动,所以代替以前的正弦波振动试验的随机振动正在加速普及。1990年出品的振动试验机【1000牛顿以上】大约50%带有随机振动控制仪。大型的汽车和部件制造商随机振动控制仪控制拥有超过了50%。实际试验的第一个目标理想上是力图使实验环境和试验环境一致。实际试验的第二个目标是给出针对下述问题的方法:实际环
17、境的振动是三轴向同时进行的,而试验是一个一个地实施的。1990年三轴同时振动试验装置的制造技术问题被解决了。九十年代的课题是确立试验标准和降低试验装置的生产成本。1.2.2汽车减振器疲劳试验机的基本功能汽车减振器疲劳试验机原理方框图,如图1-2:图1-2 试验机原理图汽车减振器试验机主要应用于各个试件的寿命试验。它主要由主机、液压源、和控制系统三大部分组成。主机包括液压缸、机件夹具、力传感器、位移传感器等部分组成。是疲劳机的执行系统,可以对试件进行加载并由力传感和位移传感器将力、位移反馈到控制部分。液压源是减振器疲劳试验机的液压系统,为液压缸提供具有一定压力和流量的液压油,使液压缸在力循环和位
18、移循环控制之下给被测试试件加载,以达到静态测力或动态测力疲劳试验的目的。控制部分主要由电液伺服阀、测量传感器、计算机、打印机及软件控制系统组成,是减振器疲劳试验机的操作和指挥系统1.2.3汽车疲劳试验机的设计要求(1) 试验机和主机的结构特点及工作原理,主要包括主机动作采用的液压执行元件,个执行元件的运动方式、行程、动作循环、以及动作时间是否需要同步或者互锁等。(2) 汽车疲劳试验机对液压传动系统的性能要求,主要包括各执行元件在各工作阶段的承受的压力、负载的大小、传动的平稳性、换向定位的精确性以及对系统的效率、温度等的要求。(3)主机对液压传动系统控制技术的要求。主要包括伺服放大器的抗干扰,显
19、示器的准确性,位移和负载传感器的灵敏度,计算机控制系统的稳定性(4) 主机的使用条件及工作环境的要求,如温度、室温、震动冲击过大、是否具有腐蚀、最大承载等情况。1.3 论文研究的意义目前国外的减振器生产有着完整的工艺过程,由于注重研发,产品的种类很多,已形成系列化,跟新换代比较快。我国的减振器研究和使用较晚,相比于国外减振器设计的先进行、科学性和成熟性,我国的起点相对较低,为了更好的发展汽车减振器,对汽车减振器疲劳试验机的性能和测试精度都要有相当严格的要求,由于国外企业技术的保密,我国汽车减振器疲劳试验机任停滞在对进口产品的测绘与仿制阶段缺乏实质性的基础理论研究和强有力的技术支撑。我国减振器试
20、验机行业迫切要求提高我们的自主开发能力。本课题拟定在对减振器试验机的结构、工作原理、设计参数、设计方法进行理论研究的基础上,进行针对性的改进设计。第二章 汽车减振器疲劳试验机总体设计步骤2.1 试验机的结构示意图的确定试验机采用电液伺服控制,试验振幅、试验力、试验频率连续可调,试件采用四工位装夹试验PC机进行控制并显示记录实验结果。主机采用两点框架结构,作动器下置,位移传感器内置于作动器的活塞内。油源设计考虑调压精度,过载保护,油温控制,噪音等因素。综上试验机的结构示意图,如图2-1:图2-1 试验机的结构示意图2.2 液压系统原理图的选定2.2.1选择液压回路(1)确定供油方式由系统结构图知
21、,系统中的液压缸在工作时,负载较大,运行速度比较缓慢而且要求速度均匀平稳,考虑到各缸的运行时间,故采用内啮合齿轮泵供油,流量需要按照设计要求而确定。(2)拟定调速方式在此类机床液压系统中,液压缸的运行速度的控制一般采用节流阀或调速阀,根据速度负载的特性,采用可调节流阀。这种调速方式调节范围大,不宜堵塞,通过阀的流量受温度的影响比较小,内漏小,进油腔与出油腔的压力差小,一般不超过0.4Mpa.(3)选择换向与速度换接回路本试验机选用三位四通电磁换向阀(如图2-2)的快慢速换接回路,它的结构简单,是液压制系统和电器控制系统的转换元件。利用通电电磁铁的吸引力推动滑阀阀芯的移动改变油流的通断,来实现执
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