減振器調校方法的研究

李歡 孫曉幫 曾慶東 郭金宇

摘 要：減振器調校在懸架調校中至關重要，不僅直接影響車輛的平順性，而且影響車輛的操縱穩定性。針對減振器調校方法的研究，首先研究了減振器的工作原理和工作特性，然后分析了減振器調校的目的和評價指標，最后研究了減振器內特性的調校方法，并且給出了減振器調校意見，對減振器的調校具有指導意義。

關鍵詞：減振器調校;內特性;平順性

中圖分類號：U463.3? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-39-03

Abstract： The adjustment of shock absorber is very important in the adjustment of suspension， which not only directly affects the ride comfort of vehicle， but also affects the handling stability of vehicle. For the research of the adjustment method of the shock absorber， the working principle and working characteristics of the shock absorber are studied. Then the purpose and evaluation index of shock absorber adjustment are analyzed. Finally， the adjustment method of the internal characteristics of the shock absorber is studied， and the adjustment opinion of the shock absorber is given， which has a guiding significance for the adjustment of the absorber.

Keywords： Shock absorber adjustment; Internal characteristics; Ride comfort

CLC NO.： U463.3? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-39-03

引言

汽車已經是人們的日常生活中必不可少的交通工具，因此人們對汽車的行駛平順性、操縱穩定性和乘坐舒適性提出越來越高的要求。減振器作為懸架系統的主要部件，在懸架系統中發揮著重要的作用。減振器在設計匹配后需完成調校，以使汽車達到最優的平順性和操縱穩定性，因此減振器調校在汽車懸架減振器設計和裝配以及試驗過程中具有重要作用。

1 減振器的工作原理和工作特性

1.1 減振器的工作原理

當車身和車橋出現相對位移時，減振器內的活塞上下移動，減振器腔內的油液從一個腔經過不同的孔隙流入另一個腔[1]，此時孔壁與油液之間的摩擦對振動形成阻尼力，將振動部件的能量轉化、吸收為熱能耗散，從而達到衰減振動的目的。其工作原理為：

（1）壓縮行程

在壓縮行程時車身與車橋相互靠近，減振器受壓縮，減振器活塞下移，活塞下腔容積減少、油壓升高，油液經閥系上下流動，閥系對油液節流造成壓縮運動的阻尼力。

（2）復原行程

在復原行程時車身與車橋相對移開，減振器受拉伸，減振器活塞上移，活塞上腔容積減少、油壓升高，油液經閥系上下流動，閥系對油液節流造成復原運動的阻尼力。

1.2 減振器的工作特性

減振器阻尼特性分為內特性和外特性兩種[2]。其中，外特性是由內特性所決定的，而內特性是由減振器結構參數及油液參數決定的，是指減振器內部參數隨位移或速度的變化關系。減振器的外特性是指減振器相對位移與其產生的阻尼力關系或減振器相對速度與其產生的阻尼力關系。

2 減振器調校的目的和評價方法

減振器調校目的在于優化汽車的平順性和操縱穩定性，減振器的調校的評價主要根據懸架的主觀評價和客觀評價，主觀評價即人的乘坐舒適性，客觀評價主要通過測量車身加速度進行評價。以主觀評價或客觀評價的結果為依據進行減振器調校。

3 減振器內特性調校法

主要是采用臺架試驗，針對減振器內部結構，如減振液密度參數、活塞桿直徑參數、減振器的不同閥系參數、活塞閥與工作缸不同間隙以及不同充氣壓力參數等內部結構，研究減振器內特性與阻尼力的關系，從而實現減振器阻尼力大小的改變，達到減振器阻尼力的調校。本文利用減振器示功機進行臺架實驗，實驗結果用減振器示功圖表示，主要從以下五個方面研究減振器內部結構參數對阻尼力的影響：

3.1 不同減振液密度

選擇除密度不同外三只完全相同的減振器，分別設置減振液的密度為：400kg/m3、800kg/m3、1200kg/m3，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如圖1所示。

從圖1可以看出隨著減振液密度的增加，減振器在復原行程和壓縮行程的阻尼力均增加，說明活塞在相同的速度下，減振液密度越高，導致復原行程和壓縮行程的阻尼力越大。因此，在調校減振器時，可以通過增加減振器的密度來同時提高復原行程和壓縮行程阻尼力。

3.2 不同活塞桿直徑

選擇除活塞桿直徑不同外三只完全相同的減振器，分別設置活塞桿直徑為：D=12mm、D=16mm、D=22mm，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如圖2所示。

從圖2可以看出隨著活塞桿直徑的增加減振器在復原行程和壓縮行程的阻尼力均減小，說明活塞在相同速度下，活塞桿直徑越大，復原行程和壓縮行程阻尼力越小。因此，在減振器調校時，可通過增大活塞桿直徑，來減小復原行程和壓縮行程的阻尼力。

3.3 不同閥系

減振器閥系包括復原閥、壓縮閥、流通閥和補償閥，其中復原閥主要影響復原行程的阻尼力，壓縮閥主要影響壓縮行程的阻尼力[3]，由于復原閥和壓縮閥結構相似，本文以復原閥為例研究，復原閥由帶有常通孔的槽片和若干圓片組成。本文從槽片常通孔數量、圓片數量、閥片預緊力角度分析對阻尼力的影響。

3.3.1 槽片常通孔數量

選擇類型、尺寸相同的5個槽片，分別設置常通孔個數為1、2、3、4、6，每個常通孔的位置都呈中心對稱分布，試驗速度設為0.52m/s，不同常通孔得到的減振器示功圖如3所示。

從圖3可以看出隨著復原閥常通孔個數的增加，復原行程的阻尼力減小，壓縮行程的阻尼力幾乎不變。因此，在減振器調校時，可以只增加復原閥常通孔數量來減小復原行程阻尼力，使壓縮行程阻尼力不變，還可以同時增加復原閥和壓縮閥常通孔數量使復原行程和壓縮形成的阻尼力同時減少。

3.3.2 圓片數量

選擇類型、尺寸相同圓片，分別設置圓片數量為1、2、3、4進行實驗，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如4所示。

從圖4可以看出隨著復原閥圓片個數的增加，復原行程的阻尼力增加，壓縮行程的阻尼力幾乎不變。因此，在減振器調校時，可以只增加復原閥圓片數量來增加復原行程阻尼力，使壓縮行程阻尼力不變，還可以同時增加復原閥和壓縮閥圓片數量使復原行程和壓縮形成的阻尼力同時增加。

3.3.3 閥片預緊力

分別設置復原閥的預緊力為125N、150N，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如圖5所示。

從圖5可以看出增加復原閥系的預緊力，復原行程的阻尼力增加，壓縮行程阻尼力幾乎不變。因此，在減振器調校時，可以只增加復原閥片預緊力來增加復原行程阻尼力，使壓縮行程阻尼力不變，還可以同時增加復原閥片和壓縮閥片的預緊力使復原行程和壓縮形成的阻尼力同時增加，但是，閥片預緊力不宜過大，安裝螺母時，會導致閥片破損。

3.4 活塞閥與工作缸不同間隙

選擇除間隙不同外完全相同的四只減振器，分別設置間隙大小為c=0.04mm、c=0.3mm、c=0.5mm、c=1.0mm，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如圖6所示。

從圖6可以看出隨著活塞閥與工作缸間隙的增加減振器在復原行程和壓縮行程的阻尼力均減小。因此，在減振器調校時，可以通過增大減振器與工作缸之間的間隙來減小復原行程和壓縮行程的阻尼力[4]。

3.5 不同充氣壓力

為了消除減振器出現泡沫化現象、阻尼力空程和不連續現象。一般向減振器內部充入氮氣氣體，選擇除充氣壓力完全相同的四只減振器，分別設置壓力為p=0.1MPa、p=0.6MPa、p=1MPa、p=2MPa，試驗速度設為0.52m/s，得到的減振器示功圖如圖7所示。

從圖7可以看出隨著充氣壓力的增加減振器在復原行程和壓縮行程的阻尼力均減小。因此，在減振器調校時，可通過增加充氣壓力來降低復原行程和壓縮行程的阻尼力。

4 結語

本文以減振器為研究對象，為了提高減振器的高精度、高性能、高穩定性，使駕駛者在駕駛時感到舒適性和穩定性從而對進行減振器調校方法的研究。本文主要針對基于減振器的內特性的調校方法研究[5]，從減振器減振液密度參數、活塞桿直徑參數、減振器閥系參數、活塞閥與工作缸間隙參數和充氣壓力參數五個角度研究減振器內特性與阻尼力的關系，并且通過分析內特性與阻尼力的關系給予調校意見，能夠有效指導調校人員進行調校工作。

參考文獻

[1] 周杰，周梓榮.汽車減振器的發展.機械制造與研究，2012，41（3）： 81-84.

[2] 戴萬云.雙筒液壓減振器減振特性與熱特性分析的集成與參數優化[D].長春：吉林大學，2016.

[3] 周長城.汽車減振器設計與特性仿真.北京：機械工業出版社，2012.

[4] 康雨.基于汽車行駛平順性的液壓減振器建模與優化設計研究[D].湖南大學，2014.

[5] 王先云.液壓減振器建模及在整車性能調校中的應用研究[D].吉林大學，2012.