【摘 要】文章通過對單筒充氣式減振器結(jié)構(gòu)原理、壓縮行程和復(fù)原行程進(jìn)行分析，對減振器仿真時需要考慮建模的條件進(jìn)行了假設(shè)，并通過相關(guān)計算，得到完整的單筒式液壓減震器在復(fù)原行程中的阻尼力數(shù)學(xué)模型。

【關(guān)鍵詞】減震器；建模；仿真

前言

隨著汽車產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車對促進(jìn)人類社會文明進(jìn)步，改變?nèi)藗兊木裆钇鸬搅酥匾绊?。世界汽車工業(yè)發(fā)展十分迅速，伴隨著汽車保有量的迅速提高，人們對汽車性能參數(shù)的也變得更加看重。人們逐漸對汽車的安全性、舒適性的要求也越來越高，汽車減震器在其中扮演著重要的角色。到目前為止，國內(nèi)外汽車減震器已被廣泛的研究與開發(fā)，并且研制出了許多新材料、新工藝和新產(chǎn)品。

單筒式液壓減震器的一直應(yīng)用于國內(nèi)外市場。單筒式液壓減震器與雙筒式相比，其結(jié)構(gòu)特點是比較簡單，減少了一套閥門系統(tǒng)。按照目前的情形，減震器等零部件公司脫離汽車整車生產(chǎn)已經(jīng)成為全球化的主旋律?，F(xiàn)如今，越來越多的國外公司到國內(nèi)建立減震器公司，越來越多的中外合作企業(yè)在興起。相信這是國內(nèi)減震器發(fā)展的有力契機。

一、建模分析的假設(shè)

通過分析減震器的原理結(jié)構(gòu)、運動過程，按照力學(xué)理論來建立計算公式，用M文件編制計算程序得以實現(xiàn)。在應(yīng)用這些公式進(jìn)行減振器仿真時需要考慮建模的假設(shè)條件，具體假設(shè)如下：

1. 活塞環(huán)與工作缸、活塞桿與導(dǎo)向套之間不產(chǎn)生泄漏。

2.在整個復(fù)原、壓縮過程中，減振器內(nèi)的油液溫度保持不變。

3.不計壓力變化引起的系統(tǒng)剛性構(gòu)件的彈性變形。

4.忽略不計節(jié)流過程中產(chǎn)生的油氣泡所耗用的油的質(zhì)量。

5.不計工作油液重力勢能的影響。

6.被研究封閉區(qū)域內(nèi)同一瞬時的壓力處處相等。

在對減振器進(jìn)行建模之前，首先建立了坐標(biāo)系，便于觀察分析。建立模型時應(yīng)該把旁通槽和活塞閥系簡化成并聯(lián)的液壓管路。模型運行時，可以模擬多種情形仿真，具體可以包括復(fù)原行程模擬、壓縮行程模擬，開閥前、開閥后模擬等工況情形來分析研究。

二、數(shù)學(xué)模型的建立

單筒充氣式減振器工作過程很簡單一般分為兩個行程（即：壓縮行程和復(fù)原行程）。壓縮行程是依靠壓縮閥來實現(xiàn)的節(jié)流的，復(fù)原行程是通過復(fù)原閥來實現(xiàn)的。雖然兩者的節(jié)流方式相同， 但是節(jié)流的橫截面積不同。現(xiàn)實中，為了提高車輛行駛過程中平順性以及乘坐舒適性， 汽車減震器要求復(fù)原行程中的阻尼力要高于壓縮行程的阻尼力。下面建立行程相關(guān)單筒充氣式減振器數(shù)學(xué)模型來進(jìn)一步研究。

現(xiàn)在令活塞上腔的壓強為，活塞下腔的壓強為，氣室壓強為。當(dāng)減震器處于復(fù)原行程時，活塞相對氣缸向上運動，上腔容積隨之減小，下腔容積則相應(yīng)增大。理論上來說，氣室容積也隨之增加，來確保液體能夠充滿下腔。以防止真空的出現(xiàn)，從而在壓縮過程中導(dǎo)致“空程”，進(jìn)而導(dǎo)致外形特性發(fā)生畸變。這個過程中，對缸內(nèi)液體流量之間的關(guān)系分析可知，下腔容積的變化是由兩部分構(gòu)成。

式子中，為閥片孔系的節(jié)流面積，為復(fù)原閥常通孔的節(jié)流面積，對應(yīng)相應(yīng)減震器為常數(shù)；； 是閥片在外徑處的變形量即為撓度，r則是閥片的外徑。

值得注意的是，x是關(guān)于閥片兩側(cè)壓差的函數(shù)，即是。但是因為閥片的厚度比較小，但是變形的撓度卻是較大的，所以可以看作為大撓度的變形，由此解析的方法相對復(fù)雜，并不適用于普通工程的研究計算。本文選用的是有限元法進(jìn)行簡化計算，即在不同壓強作用下對閥片的撓度進(jìn)行多次計算，從而計算出閥片變形的撓度值，然后利用多項式擬合的方法換算出二者之間的近似函數(shù)關(guān)系式。

三、結(jié)束語

通過對減震器建模時的條件進(jìn)行假設(shè)，構(gòu)建了單筒充氣式液壓減震器數(shù)學(xué)模型，這對于研究單筒液壓減震器的重要結(jié)構(gòu)參數(shù)來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還應(yīng)該根據(jù)理論分析所建立的阻尼力數(shù)學(xué)模型，在Matlab/Simulink中建立仿真模型，最后根據(jù)仿真結(jié)果對減震器的影響，做出相應(yīng)的分析，為減震器的發(fā)展提供相應(yīng)的參考。

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作者簡介：

張俊，（1978-7），江蘇宜興人，講師，江蘇省無錫交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校汽車工程系教師。