【www.zhangdahai.com--其他范文】
陈乘浪
中国汽车工程研究院股份有限公司浙江分公司 浙江省台州市 317605
在汽车底盘弹簧座设计中，为了提高汽车乘坐的安全性与整体舒适性，汽车的减振器性能至关重要。充气式充气液压减振器的运行原理是通过活塞的往复运动，产生一定的油压差，基于流动作用形成压力油，压力油的压缩作用产生阻尼达到减振的目标。与充气液压减振器的缺点相同，当油液补充不及时，会对汽车造成一定的伤害。作为汽车稳定行驶的重要组成部件，对于减振器的质量检测与监控至关重要，因此，本文提出了汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法设计，为汽车行驶的安全性与可靠性提供帮助。
汽车的减振器能够有效地降低汽车行驶中受到冲击作用产生的振动，以并联的连接方式，安装在汽车的悬架系统中，能够有效提高汽车运行的平稳性，减少振动对汽车造成的伤害。
通常情况下，汽车采用的减振器为充气液压减振器，主要的运行原理是汽车在振动作用下会产生相对运动力，减振器内的活塞通过上下位移运动，帮助油液的流入与流通，油液分子之间会产生一定的摩擦力，与孔壁之间的摩擦力相结合，共同形成阻尼力。充气液压减振器的阀门包括两种结构：单向阀与卸荷阀，如图1所示。
图1 充气液压减振器阀门结构图
如图1所示，为充气液压减振器的阀门结构图。减振器的阻尼力能够将振动能量进行相应地转换，转换为有利于汽车行驶的油液热能，最终减振器吸收后，散发到大气中，环保性较高。一般情况下，当油液通道的影响因素稳定不变时，减振器产生的阻尼力会随着车轮运动的相对速度而减少。汽车减振器的性能与油液的黏度具有很大的关系，油液的黏度对阻尼力具有一定的影响。
减振器与汽车的弹性元件存在一定的差异，弹性元件通常能够起到缓冲汽车作用力的作用，帮助汽车减少振动的缓冲力，使汽车行驶中受到的冲击力得到一定的缓解；
减振器的主要作用是减小汽车产生的振动，保证行驶过程中汽车的阻尼力，降低其他部件受到振动导致的损坏。减振器的主要结构包括控制器、传感器与执行机构，共同作用形成了适应度较强、能够自动调整的减振器。
减振器具有较高的适应性，能够连续调节产生的阻尼力。根据阻尼的特性，控制器内的节流阀能够自动调节电控，改变节流阀的流通面积。在阻尼力较大的情况下，减振器能够进行不间断地调节作用，根据汽车实际的行驶情况，进行连续调节，最终确保汽车的减振效果达到最佳状态。
充气液压减振器，涵盖了普通减振器的所有优点，另外还能有效提高普通减振器的外特性，大幅度提升减振器的临界作用速度。减振器的阻力过大时，汽车底盘弹簧座的弹簧弹性会大幅度下降；
减振器的阻力过小时，汽车底盘弹簧座的弹簧弹性无法发挥出效果，对于减小振动的作用力较小。减振器的性能受到多种因素的影响，其中主要因素包括油液的温度、活塞杆的直径、活塞内圈的孔直径、活塞外圈的孔直径。
基于上述对汽车底盘弹簧座减振器产品特性的研究分析，获取到不同类型减振器的运行原理与特性，根据减振器的运行特征与阻尼力作用情况，进行检测质量监控方法设计，具体的监控方法设计步骤如下。
3.1 减振器特性参数检测
本文设计的汽车底盘弹簧座减振器检测质量监控方法，首先要对减振器的特性参数进行相关的质量检测。减振器中的阀片，通过开通孔的作用，形成一定的减振作用力，阀片的形状变化，能够影响减振器的阻尼力。借助ANSYS软件耦合分析减振器的内部压力状况，获取减振器阀片的油液压力。减振器的特性参数包括流固耦合参数，分为单向与双向，计算流场的结构。
构建耦合分析模型，利用CFD模块对模型中的网格进行划分，设置模型中的网格数量为16524个，单元的类型设置为35个节点的六面体单元。本文设计的耦合分析模型分析流程，如图2所示。
如图2所示，本文设计的耦合分析模型首先利用线性绑定的方式，结合MPC算法，连接减振器的活塞与阀片。在减振器的活塞周围布设固定支撑设备，保证减振器元件的自由度。选择活塞油液的速度入口，设置入口处的速度为0.625m/s，将出口处的油液压力设置为标准大气压力，基于ANSYS分析模块，对流场的压力进行导入选定操作，结合阀片的静力结果，获取到减振器阀片的变形参数。
设定减振器的阀片受力均匀，固定阀片的内边缘，根据减振器的特性参数与约束条件，计算减振器阀片的弯曲变形量。设置减振器阀片的内半径长度为r，外半径长度为r，阀片承受的最大压力为，阀片的整体结构厚度为，阀片的弯曲变形量为，采用弹性力学算法，获取到减振器工作运行状态下，阀片的变形微分方程式：
其中，表示减振器阀片的弹性参数模量；
表示阀片的泊松比系数。在计算过程中，设置减振器阀片叠加在一起，综合考虑阀片的厚度。根据减振器内部油液流动的通道，调节活塞杆与底盘弹簧座之间的间隙，其中，忽略油液产生的阻力，根据减振器底阀的圆形段状孔的运行状况，判断减振器的液阻。设置减振器的活塞运动速度为，段状孔的上腔排出流量与油筒的吸入流量保持相同，则减振器的复原阻尼力性能参数计算公式为：
其中，A表示减振器压缩腔的覆盖面积；
A表示减振器活塞杆的覆盖面积；
表示活塞杆的腔内最优化压强；
表示活塞杆压缩腔的最大压强；
F表示减振系统受到作用产生的最优化摩擦力；
F表示减振器组件产生加速度形成的作用力。减振器的油液经过活塞轴向孔的挤压作用，导致阀片在一定程度上出现变形情况，形成较多的缝隙，对活塞的移动速度产生较大影响。
3.2 减振器稳定性评估与监控
基于上述的减振器特性参数检测完毕后，对汽车减振器的检测结果进行评估，根据评估结果监控减振器的质量。汽车的减振器在行驶过程中，缸筒会进行相应的往复运动，通常情况下，不会产生噪声现象。然而，当汽车底盘弹簧座减振器的质量出现问题时，减振器的拉伸行程受到相应的影响，导致减振器拉伸行程出现最大化的极限情况，降低质量与稳定性能，减振器的限位结构受到振动撞击，形成较大的噪声与严重的质量问题。
为了监控减振器的质量与稳定性，本文设计在减振器的内部活塞杆中安装减振缓冲块，通过缓冲块损坏程度，与撞击产生的噪声，判断减振器的质量是否处于稳定。活塞杆的结构如图3所示。
图3 耦合分析模型分析流程
如图3所示，为汽车底盘弹簧底座活塞杆的结构图，将减振缓冲块安装在减振器内部，设置限位环与导向环，通过纵向挤压作用，降低减振器的内径限制，由于不同工况的循环圈数较多，通过一定的算法计算出黏弹性减振器的储能模量等性能参数，通过对比性能参数，获取减振器的质量变化，如表1所示。
如表1所示，为本文设计的汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法的性能参数设置，可知，黏弹性装配式装置的耗能能力较低，储能模量的变化范围较大，当参数呈现大幅度变化时，表明减振器质量出现了一定的问题。汽车减振器的储能模量通常情况下在2.329MPa～4.418Mpa之间变化，能够增加减振器阻尼材料的牢固程度。基于有限元算法，计算汽车底盘弹簧座减振器的损耗因子与储能模量，将计算结果用来监控减振器的质量与稳定性，以设置的参数为判断指标，对比计算结果与参数设置之间的差异，当减振器的储能模量与计算结果相差3.255Mpa以上，且损耗因子较小时，表明汽车底盘弹簧座减振器的质量与性能出现了一定的问题，不利于汽车的稳定行驶，应当及时进行汽车减振器质量的检查与维修。
表1 黏弹性减振器性能参数设置
4.1 实验准备
为了验证本文提出的汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法的有效性，进行了如下实验测试。本次实验采用的汽车底盘弹簧座减振器的参数，如表2所示。
表2 汽车底盘弹簧座减振器实验参数设置
如表2所示，为本次实验采用的汽车底盘弹簧座减振器参数配置，为了保证实验结果的精确度，应当严格按照表2的参数设置进行实验。选取专业的检测设备与百分表，将汽车底盘弹簧座的螺旋线进行标记，标记为A点，通过滞回曲线，计算减振器的阻尼损耗因子，获取汽车运行中的加载频率与幅值，判断减振器力学性能运行是否良好。采用150kN的试验机，对减振器通过一定的方式施加侧压力，控制与监测减振器的力传感器数值变化，设置减振器的侧压力为0.35kN、1.25kN、2.05kN，加载减振器的运行工况，完成汽车底盘弹簧座减振器的质量监控实验。
4.2 结果分析
为了使实验结果更加具有说服性，本文采用对比实验的形式，设置本文提出的汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法为实验组，传统的BP网络质量监控方法为对照组，对比两种检测质量监控方法对减振器复原阻尼力检测结果的误差率，如表3所示。
表3 两种减振器质量监控方法误差率对比
如表3的实验结果所示，本文提出的汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法，在速度参数不同的情况下，检测结果的误差率均小于传统的质量监控方法，检测质量监控结果的准确率更加具有优势。
综上所述，底盘弹簧座减振器作为汽车的重要组成部分，能够有效地提高汽车行驶过程中的安全性与可靠性，本文提出的汽车底盘弹簧座减振器质量监控方法，通过检测减振器的质量参数，评估与监控减振器的稳定性，最终实现对减振器质量的有效监控。然而，本文在减振器摩擦力方面的研究仍然存在一定的不足，在未来的研究中，会重点改进。
猜你喜欢 油液活塞杆汽车底盘 “三教”改革在高职院校的教学探索与实践——以汽车底盘构造与维修课程为例汽车实用技术(2022年15期)2022-10-19基于工作过程系统化的汽车底盘构造与检修研究内燃机与配件(2022年2期)2022-01-17关于飞机液压系统的主动预防性维修研究装备维修技术(2020年11期)2020-11-20往复式压缩机活塞杆跳动与沉降的测量中文信息(2019年1期)2019-02-20KD426：机械锁油缸科技创新与品牌(2017年9期)2017-10-20高压煤浆泵活塞杆断裂原因分析与处理中国科技纵横(2017年10期)2017-06-30试论汽车底盘综合性能检测中神经网络的应用数字技术与应用(2016年9期)2016-11-09《汽车底盘》理实一体化教学模式的探索考试周刊(2016年55期)2016-07-18变压器油中溶解气体研究和故障判断科技与创新(2014年17期)2014-10-22水口６＃机活塞杆装配改造的工艺研究中国新技术新产品(2009年7期)2009-04-29本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0410/582483.html
