汽车减振器设计仿真及性能分析

根据上章由车辆质量设计减振器的计算公式可知，减振器初次开阀阻尼系数、二次开阀阻尼系数分别为

c_dk1=4πξf_sm_s/i²；c_dk2=c_dk1/η_ps

由上式可知，设计减振器时，车辆质量、悬架系统杠杆比、最佳阻尼比和平安比η_ps，都对减振器设计参数有影响。下面对设计参数有影响的相关因素进行分析和研究。

1.阻尼比ξ

被动悬架系统车辆，悬架匹配性能都在可行性设计区内有一个确定的位置。车辆的类型不同，悬架系统处于可行性设计区的部位不同。对于豪华轿车，悬架刚度和阻尼的匹配设计位置处于可行性设计区的右下区域；对于赛车或越野车，悬架刚度和阻尼的匹配位置处于可行性设计区的左上区域；介于两者之间的车辆，处于前两者之间的过渡区域。因此，根据车辆参数设计减振器时，首先据车辆类型和用途选择悬架系统的最佳阻尼比。

当车辆选择不同的最佳阻尼比时，减振器的开发阻尼力将不同。因此，最佳阻尼比的数值大小对减振器设计参数将有明显的影响。对于夏利某型号车辆，当选择阻尼比ξ在一定范围内时，各参数的优化设计值见表10-13。

表10-13 在不同阻尼比ξ下各参数的优化设计值

由表10-13可知，减振器设计参数受阻尼比ξ的影响非常明显。当阻尼比ξ增大时，阀片优化设计厚度将增大；节流孔面积和其他设计参数，却随着阻尼比的增大而减少。节流孔面积和阀片厚度随阻尼比ξ的变化曲线，分别如图10-16和图10-17所示。

由图10-16和图10-17可知，在不同阻尼比ξ下，减振器设计参数的优化设计数值明显不同，即阻尼比ξ对减振器设计参数的影响很大。例如，某车辆当阻尼比ξ在0.1～0.4范围内变化时，对各设计参数所引起的影响变化量，见表10-14。

图10-16 节流孔面积随ξ的变化曲线

图10-17 阀片厚度随ξ的变化曲线

表10-14 阻尼比ξ对减振器各设计参数的影响变化量

由以上分析可知，在对车辆减振器进行设计时，必须根据车辆的类型、用途等情况，选择合适的阻尼比ξ。只有选择适合车辆的阻尼比ξ，才可以设计出与车辆相匹配的减振器，提高行驶平顺性。

2.平安比η_ps

平安比η_ps是减振器开阀前、后阻尼系数的比值，即

η_ps=c_k1/c_k2

式中，c_k1为减振器开阀前阻尼系数，即减振器设计阻尼系数；c_k2为开阀后阻尼系数。

当减振器阻尼系数c_k1根据车最佳阻尼比确定之后，开阀后的阻尼系数c_k2将随平安比η_ps而变化。平安比η_ps不同，开阀后阻尼系数c_k2也不同，即减振器开阀后，在相同速度下，减振器阻尼力和节流压力差不同。因此，在对车辆减振器进行设计时，平安比η_ps对减振器设计参数具有很大影响。

平安比η_ps只影响减振器开阀后的速度特性，因此，对减振器设计参数进行影响因素分析时，节流孔A_0f取定值，即设计值，对其他设计参数进行分析。在不同平安比η_ps下，减振器各参数的优化设计值，见表10-15。

由表10-15可知，当平安比η_ps发生变化时，阀片厚度及其他设计参数都受平安比影响。当平安比增大时，阀片设计厚度减小，其他设计参数却随着平安比的增大而增大。阀片设计厚度以及其他设计参数随平安比η_ps的变化曲线，如图10-18和图10-19所示。

表10-15 在不同平安η_ps比下各参数的优化设计值(www.xing528.com)

图10-18 阀片设计厚度随η_ps的变化曲线

图10-19 其他设计参数随η_ps的变化曲线

由图10-18和图10-19可知，减振器阀片厚度及其他设计参数受平安比η_ps的影响非常明显。例如，当平安比η_ps在1.0～2.2范围变化时，对阀片厚度及其他设计参数的影响变化量，见表10-16。

表10-16 平安比η_ps对设计各设计参数的影响变化量

①mm/0.1表示平安比η_ps（无单位）在一定范围内变化时，η_ps每增加0.1时，设计参数的变化影响量，即η_ps对设计参数的影响率。

通过上述平安比η_ps对减振器设计参数影响的分析可知，设计车辆减振器时，要根据车辆用途和平顺性的要求，选择恰当的平安比η_ps，这样才可以得到减振器最佳设计参数，满足减振器速度特性要求，使得车辆具有良好的平顺性和安全性。

3.单轮质量

车辆单轮质量影响设计减振器的初次开阀和二次开阀阻尼系数。在相同开阀速度下，阻尼系数不同，开阀节流阻尼力和节流压力差就不同。因此，当车辆质量不同时，单轮质量不同，则对减振器设计参数的要求值将不同，即车辆质量对减振器设计参数有影响。在不同的单轮质量下，减振器各参数的优化设计值，见表10-17。

表10-17 在不同单轮质量下各参数的优化设计值

由表10-17可知，当单轮质量在一定范围内变化时，减振器设计参数将发生相应改变。随着单轮质量的增加，阀片厚度将增加，节流孔面积和其他相关设计参数将减小。节流孔面积和阀片厚度随单轮质量的变化曲线，分别如图10-20和图10-21所示。

图10-20 节流孔面积随单轮质量的变化曲线

图10-21 阀片厚度随单轮质量的变化曲线

由图10-20和图10-21可知，当车辆单轮质量变化时，对减振器各设计参数将产生明显影响。例如，当车辆单轮质量m₂在400～500kg范围内变化时，对减振器各设计参数所产生的影响变化量，见表10-18。

表10-18 单轮质量对各设计参数的影响变化量

通过以上车辆质量对减振器设计参数的分析可知，当车辆质量发生改变时，应根据实际车辆质量，对减振器各参数进行设计和调整。同一型号车辆，前后单轮质量不同，前后减振器的设计参数也应该不同。