摘要懸架是汽車的重要組成部分，它把車體與車軸彈性地連接起來，并承受作用在車輪與車體之間的作用力，緩沖來自不平路面給車體傳遞的沖擊載荷衰減各種動載荷引起的車體振動。懸架對汽車的行駛平順性、乘坐舒適性及操縱穩(wěn)定性等多種使用性能有很大影響。于是，設(shè)計一套功能全面的懸架試驗(yàn)臺將是有重大意義的任務(wù)。本文設(shè)計了汽車1/4懸架試驗(yàn)臺的路面模擬器，建立了B級路面的時域模型，驗(yàn)證了該地面模擬器的動態(tài)特性，由輸入與輸出結(jié)果對比可以看出，該模擬器的輸出波形與輸入基本一致。功能全面，性能和一般的用偏心輪激振試驗(yàn)臺相比有較大的提高。關(guān)鍵詞：路面模擬器；懸架；動態(tài)特性AbstractThesuspensionisoneofthemostimportantpartsoftheautomobile,whichlinkstheaxlewiththebodyoftheautomobileandbeartheforcebetweenthewheelandtheautomobilebody.Itcanbuffertheshockcausedbytheunevenroad,anditcanalsoreducethevibrationcausedbythechangingload.Thesuspensionplayanimportantroleinbothsmoothnessofmovingandtheridecomfort.Maneuverablestabilityoftheautomobileandotherperformancearealsoimpactedgreatlybythesuspensionsituation.Consequently,itisnecessaryforustodesignaequipmentwhichhascomprehensivefunctionneededtotestthesuspension,anditwillgaingreatinterestinfuture.A1/4suspensiontest-bedforautomobileisdesigned,andavirtualmodelofroadofGradeBisestablishedinthispaper.Comparingtheinputandtheoutput,wecometotheconclusionthatthissimulator'soutputisacceptable.Compare-dbetdo,itostchaeprabtileitsytisimproveddramatically.Keywords：Simulator；suspension；dynamicperformance緒言懸架是汽車的重要組成部分，它把車體與車軸彈性地連接起來，并承受作用在車輪與車體之間的作用力，緩沖來自不平路面給車體傳遞的沖擊載荷，衰減各種動載荷引起的車體振動。懸架對汽車的行駛平順性、乘坐舒適性及操縱穩(wěn)定性等多種使用性能有很大影響。嚴(yán)重的汽車振動還會影響汽車的行駛速度和產(chǎn)生噪音，所以設(shè)計一套懸架試驗(yàn)臺，將是一項(xiàng)有重大意義的任務(wù)。減少汽車振動有兩個途徑:一方面要改善路面，減少振動來源，另一方面要求車輛對路面不平度有良好的隔振特性。車輛的減振一般有三個環(huán)節(jié):即輪胎、懸架和座椅。其中起主要作用的是懸架系統(tǒng)。研究結(jié)果表明，汽車在不平的道路行駛時，所產(chǎn)生的振動不僅嚴(yán)重影響了汽車行駛平順性，而且還影響汽車的其它使用性能。例如，在不平的道路上使用的載重汽車，其平均行駛速度降低40%-50%，修理間隔里程縮短35%-40%,燃料消耗增加50%-70%，汽車的運(yùn)輸生產(chǎn)率減少32%-36%，而運(yùn)輸成本則增加50%-70%?，F(xiàn)代汽車不管是礦用車還是高級轎車，其發(fā)動機(jī)功率及單位車重的功率都有比較大的提高，而要提高汽車的平均行駛速度，則常常是受到懸架性能的限制。汽車在一定路面并以一定速度行駛時車身顛簸的大小取決于懸架性能的好壞。汽車在高速行駛時，也常因懸架裝置性能較差，顛簸大得不得不降低車速，即使汽車裝備了大功率的發(fā)動機(jī)，也不能充分利用發(fā)動機(jī)的功率。汽車懸架系統(tǒng)對于汽車行駛過程中的舒適性和操縱穩(wěn)定性都起著關(guān)鍵作用。平順性研究表明，汽車振動會使乘客產(chǎn)生不舒適的感覺，容易疲勞繼而使交通事故增多，也可能使貨物運(yùn)輸因過度振動而損壞。1961年，D.E.Godman等人在總結(jié)前人的基礎(chǔ)上，提出人體在承受低頻（0~100Hz）低頻振動時，可簡化為具有剛度、阻尼、質(zhì)量的集中系統(tǒng)，并指出該模型在3?6Hz時產(chǎn)生胸腹共鳴，20?30Hz時產(chǎn)生頭一頸一肩共振，60?90赫茲時產(chǎn)生眼球共振。隨著科技進(jìn)步和人生活水平的提高，人們對車輛的乘坐舒適度要求也越來越高。而懸架直接關(guān)系到車輛的行駛平順性。因此，改進(jìn)和提高懸架裝置結(jié)構(gòu)對提高汽車的行駛性能和提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量具有非常重要的意義。汽車試驗(yàn)按試驗(yàn)方法可分為三類。一類是道路試驗(yàn)，第二類是試驗(yàn)場試驗(yàn)，第三類是室內(nèi)模擬振動試驗(yàn)。目前，應(yīng)用得越來越多的是室內(nèi)模擬試驗(yàn)無論是道路試驗(yàn)，還是驗(yàn)場試驗(yàn)都是在室外進(jìn)行的。在這種情況下，地面不動，汽車的運(yùn)動看成汽車相對于地面的水平方向移動和垂直方向振動的合成室內(nèi)模試驗(yàn)在試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，汽車不動，試驗(yàn)設(shè)備相對于汽車移動或振動同時通過一些技術(shù)措施，模擬汽車在實(shí)際行駛時的受力、載荷等。并在可能接近于實(shí)際行駛條件下，進(jìn)行各項(xiàng)測量。室內(nèi)模擬試驗(yàn)?zāi)芤暂^高精度測試車輛及其零部件的性能，并能排除不需要研究的某些因素。如環(huán)境條件、駕駛員熟練程度等。近十幾年來，隨著計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字術(shù)的發(fā)展，室內(nèi)模擬試驗(yàn)進(jìn)入了新的階段。室內(nèi)模擬試驗(yàn)采用隨機(jī)加，數(shù)據(jù)自動記錄和采集處理系統(tǒng)，模擬車輛使用工況，提高了試驗(yàn)精，縮短了試驗(yàn)周期，加快了新產(chǎn)品開發(fā)的步伐。室內(nèi)模擬試驗(yàn)不僅可以對零部件、總成進(jìn)行性能、強(qiáng)度和壽命試驗(yàn)，也可以對整車參數(shù)進(jìn)行定，模擬道路行駛的各種試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)和試驗(yàn)場試驗(yàn)及道路試驗(yàn)相比具有下列特點(diǎn):可以模擬實(shí)際行駛時的各種載荷條件，十分接近道路試驗(yàn);可以強(qiáng)化載荷，大大縮短試驗(yàn)周期;如某汽車公司的室內(nèi)1小時強(qiáng)化試驗(yàn)可相當(dāng)于正常行駛1000公里。試驗(yàn)時的主、客觀條件可以控制，可比性、重復(fù)性好;經(jīng)濟(jì)性好;相對其他兩種試驗(yàn)來說，人、財、物的消耗大大減少安全可靠:在目前交通事故率、人員死亡率較高的情況下，室內(nèi)模擬試驗(yàn)無疑具有較大的安全性?？傊?，汽車室內(nèi)模擬試驗(yàn)，作為一種試驗(yàn)方法，在國際汽車市場競?cè)找婕觿　a(chǎn)品更新?lián)Q代日益頻繁的今天，以其較高的試驗(yàn)精度、的經(jīng)濟(jì)性和安全性，正越來越受到人們的重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。汽車懸架系統(tǒng)的試驗(yàn)室試驗(yàn)汽車懸架系統(tǒng)的試驗(yàn)室試驗(yàn)包括靜力試驗(yàn)和動力試驗(yàn)。.靜力試驗(yàn)在靜力試驗(yàn)時，主要確定懸架和輪胎彈性的靜力特性曲線以及表征，但是試驗(yàn)場試驗(yàn)也要花費(fèi)大量的人力、物力、財力。汽車振動系統(tǒng)性能的參數(shù)，如:懸置質(zhì)量和非懸置質(zhì)量的大小，懸掛剛度、規(guī)定的靜力載荷的有效靜荷撓度，輪胎剛度，最大動行程、干摩擦大小等。.動力試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室動力試驗(yàn)的主要目的是測定對振動系統(tǒng)激勵及其響應(yīng)間聯(lián)系的懸掛動力特性。動力特性比靜力特性更能全面評價在各種工況下的懸架性能。其中包括接近于使用的工況。所以在試驗(yàn)室條件下評價懸架性能時，動力試驗(yàn)居于關(guān)鍵性地位，在懸架調(diào)整和完善的過程中，試驗(yàn)室的動力試驗(yàn)具有重要作用。在很多情況下，為了查明懸掛工作產(chǎn)生缺陷的原因，試驗(yàn)室試驗(yàn)比道路試驗(yàn)更有效，因?yàn)榭梢詮V泛地改變試驗(yàn)工況，同時可保證試驗(yàn)工況的穩(wěn)定性，測定動態(tài)特性和振動系統(tǒng)的參數(shù)，可以在各種作用形式和振動過程的情況卞進(jìn)行，比如懸掛系統(tǒng)在自由振動下的試驗(yàn)、在正弦規(guī)律引起強(qiáng)迫振動下的試驗(yàn)、單位階躍激勵引起非穩(wěn)定作用的試驗(yàn)和在隨機(jī)振動下的試驗(yàn)等。各國很早就極為重視懸架試驗(yàn)，但是近年來對試驗(yàn)結(jié)果所得到的信息數(shù)量和質(zhì)量的要求急劇提高，因而試驗(yàn)方法復(fù)雜化。并且進(jìn)行懸掛試驗(yàn)所需的花費(fèi)昂貴，所以本課題開發(fā)出的這一套懸架試驗(yàn)系統(tǒng)將對降低懸架試驗(yàn)成本提高試驗(yàn)效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前，用在室內(nèi)道路模擬試驗(yàn)中的道路振動模擬試驗(yàn)臺有電動式和電液式兩種。電動式振動臺由于其低頻振動頻率較高而不能很好地滿足汽車懸架性能試驗(yàn)。性能較好的是電子液壓伺服試驗(yàn)臺，這種試驗(yàn)臺系統(tǒng)能夠自動模擬非常復(fù)雜的載荷譜，使試驗(yàn)結(jié)果更接近于實(shí)際情況。但這種試驗(yàn)臺成本高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要專門制造。目前國內(nèi)幾乎都是引進(jìn)國外的此類產(chǎn)品。美國MTS公司生產(chǎn)的MTS329道路模擬試驗(yàn)機(jī)，是集機(jī)械、液壓、電子、計算機(jī)、信號處理和控制理論等學(xué)科為一體的試驗(yàn)臺架，在世界汽車制造業(yè)中有較廣泛的應(yīng)用。但它價格昂貴，國內(nèi)也是僅有的一些大型汽車廠和汽車研究所才有這種試驗(yàn)機(jī)，這就給各種汽車新產(chǎn)品開發(fā)前的試驗(yàn)帶來了困難。在汽車的使用過程中，如何確保汽車安全性能的穩(wěn)定、可靠，并快速檢測出故障，是現(xiàn)代汽車檢測技術(shù)所追求的目標(biāo)。如德國BEISSBARTH有限公司生產(chǎn)的測力式懸架性能檢測試驗(yàn)臺是通過測力,然后定義出相對接地性來評價的.結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示.圖1試驗(yàn)臺架結(jié)構(gòu)簡圖試驗(yàn)工作原理為電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)，帶動偏心凸輪轉(zhuǎn)動，使激振臺振動電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速后斷電，此時激振臺在旋轉(zhuǎn)慣量的帶動下產(chǎn)生一個從高頻到低頻的掃頻振動過程（23-30HZ）。在這個掃頻振動過程中測出力的變化曲線，并與靜態(tài)時輪胎對地面的力進(jìn)行比較。進(jìn)而判斷懸架性能的好壞，當(dāng)激振頻率與懸架固有頻率重合時便會發(fā)生共振，從而通過力的信號可測出共振頻率，并得出力的衰減情況。但是由于此試驗(yàn)臺采用的是感應(yīng)式電動機(jī)，轉(zhuǎn)速不可改變，所以試驗(yàn)臺的振動頻率是不可以改變的的。又由于凸輪偏心距不可改變。所以試驗(yàn)臺的振幅也是不可以改變的。這樣的試驗(yàn)臺的功能較單一，只能分別對左、右車輪進(jìn)行由高頻到低頻的掃頻振動。且掃頻時間不能控制。為了能對振動頻率和振動幅值進(jìn)行控制，國內(nèi)的設(shè)計人員在原試驗(yàn)臺增加了調(diào)節(jié)裝置，新系統(tǒng)不僅保留原系統(tǒng)所有功能，還可對左、右輪的振動頻率和振動幅值進(jìn)行控制，通過對左、右輪振動的不同組合來模擬實(shí)際的路面輸入，從而使新系統(tǒng)滿足汽車懸架裝置特性檢測的要求。其改進(jìn)方法就是電機(jī)的電源輸入增加一個變頻器，在振動臺與振源之間加入一個絲杠，通過步進(jìn)電機(jī)帶動沿導(dǎo)軌運(yùn)動其作用原理就是杠桿，用于調(diào)節(jié)振幅。它的原理如圖2所示：圖2改進(jìn)后的試驗(yàn)臺振幅控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3改進(jìn)后的試驗(yàn)臺輸出波形經(jīng)過改進(jìn)后，雖然可以調(diào)節(jié)振幅，但是它的波形由圖可以看出，這個振動仍然是有規(guī)律的，如圖3所示。它是電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換成有規(guī)律的垂直振動加上一個隨機(jī)的振動這個隨機(jī)振動主要來自于該機(jī)構(gòu)由于個件之間的接觸剛度過低，在外力的作用下產(chǎn)生的振動，這樣的試驗(yàn)臺剛度過低，當(dāng)負(fù)載變化時波形會產(chǎn)生不規(guī)則變化，而且用該裝置組成1/4或整車懸架試驗(yàn)臺時，難以實(shí)現(xiàn)兩個試驗(yàn)臺的同步動作。所以這種裝置不能真正模擬路面的實(shí)際情況。而且增加了更多的零件后，振動在傳遞過程中，由于零件接觸剛度過低，容易產(chǎn)生噪音。并且機(jī)械體積大，搬運(yùn)不方便，由于不能模擬真實(shí)的路面起伏狀況，所以不能用于道路模擬試驗(yàn)，只能用于運(yùn)輸振動試驗(yàn)，應(yīng)用范圍較小。1本課題設(shè)計的內(nèi)容1.1設(shè)計參數(shù)本課題的任務(wù)是結(jié)合汽車懸架試驗(yàn)臺設(shè)計一套路況模擬試驗(yàn)臺，即懸架試驗(yàn)臺的垂直震動部分，1/4車輛懸架試驗(yàn)（如圖4所示）以及整車的室內(nèi)路面模擬試驗(yàn)（如圖5）。主要性能如下：表1地面模擬試驗(yàn)臺主要性能指指標(biāo)載荷：±20KN位移傳感器范圍±100mm工作頻率0?50Hz振幅±3mm圖41/4懸架試驗(yàn)臺圖5整車懸架試驗(yàn)臺1.2方案確定在電液伺服系統(tǒng)中用于位置控制的系統(tǒng)是最常見的。其中電液位置伺服系統(tǒng)，由于能充分發(fā)揮電子于液壓兩方面的優(yōu)點(diǎn)，即能控制很重的慣量和產(chǎn)生很大的力或力矩，又具有高精度和快速響應(yīng)能力，并有很好的靈活性和適應(yīng)能力，因而得到廣泛的應(yīng)用。如飛機(jī)與船舶舵機(jī)控制系統(tǒng)、雷達(dá)與火炮跟蹤系統(tǒng)，機(jī)床工作臺的位置控制，軋機(jī)板厚控制和帶材跑偏控制。圖6路面模擬試驗(yàn)臺原理框圖以及飛行模擬轉(zhuǎn)臺、振動試驗(yàn)臺等。不僅直接用于位置控制，在控制其他物理量的控制系統(tǒng)中，如壓力、流量、金屬液面、溫度等控制系統(tǒng)中也常有位置控制小回路作為大回路的一個環(huán)節(jié)。由于位置伺服系統(tǒng)的諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，該試驗(yàn)臺采用電液位置伺服系統(tǒng)。原理框圖如圖7。

MnVpwPsPCTW-TMS320F28￥2^^電控器DSP控制器MnVpwPsPCTW-TMS320F28￥2^^電控器DSP控制器圖7電液位置伺服系統(tǒng)充ISP15812器件選擇2.1液壓缸的選擇考慮車輛行駛過程中車輪與地面之間的動應(yīng)力，為了留足夠的余量，如在車輪不離地的情況下最高動應(yīng)力為最大壓力的兩倍，所以取F=40KN，初選工作壓力16MPa；液壓缸內(nèi)徑

［4Fi'4x40KN “，d= = 二56.4mm兀P\314x16Mpa選取海特公司伺服液壓缸，D=63mm,d=36mm,型號為DSL25WF63/36200MII該型號的具體意義為：D：等速缸SL：伺服缸，LVDT傳感器25：額定工作壓力25MPaWF：安裝形式尾部法蘭式63/36:液壓缸內(nèi)徑60mm，活塞桿直徑36mm200：行程200mmM：M-ISO公制螺紋II：桿端形式DIN短形螺紋2.2頂部軸承的選擇由于頂部的軸承只為了使上轉(zhuǎn)盤固定在導(dǎo)向盤上，在工作時需要的力很小，并且轉(zhuǎn)動角度很小，所以根據(jù)結(jié)構(gòu)、尺寸要求選擇圓錐滾子軸承即可。該軸承型號為：302082.3管道及伺閥的選擇液壓缸的有效面積兀D兀D2 兀x0.0632S= =—=0.00312m2當(dāng)頻率為50Hz時達(dá)到最高流量，伺閥的空載流量兀D2 兀D2q=、：3v=\2 2Af0 4m 4=爲(wèi)x冒0.0632X2X0.03X50=0.00162m3-s-i=97.186L-min-1實(shí)際供油壓力P=sS=4F兀D24x40x103兀x0.0632=12.83MPa根據(jù)求得的流量和壓力，根據(jù)壓降-負(fù)載流量曲線，選擇伺服閥MOOG35它的實(shí)際空載流量比計算出來的大大約15%?30%，符合要求，可以采用。它的主要參數(shù)為I=0.03A o=1200rads匚=0.5R c ' v位移傳感器為伺服油缸內(nèi)置，由于增益可調(diào)，所以設(shè)計中取Kf=1V/cm2.4轉(zhuǎn)臺部分元件的選擇仍然按照最大壓力F=40KN設(shè)計轉(zhuǎn)臺處鋼珠的滾動摩擦系數(shù)f=0.2所以，液壓缸的缸徑=0.028m=28mmi4Ff ,'4x40=0.028m=28mmD2、兀P 3.14x12.83x106由于液壓缸最小內(nèi)徑為①40mm，故選用內(nèi)徑為①40mm的DG型車輛用液壓缸，行程80mm,型號為DG-JB40C-EL22伺服閥采用M00G32伺服閥，管道直徑①=10mm。3系統(tǒng)參數(shù)的計算先求出系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)

3.1系統(tǒng)配重：4KS2o=hVm't_[4X700X106X0.0031220.00312x0.2x300=381rads一般液壓阻尼比較低’取'h_0.2由此得0.03210.0321s2S 13812蘭s+13813.2電液伺服閥伺服閥增益q 97.186L-min-1K_o_ _3239L-min-1-A-1svI 0.03AR_53992cm3s-1A-1由此得G(s)_Ildfc120021200可以看出，該系統(tǒng)的可近似看作一階系統(tǒng)，所以取G(s)_53992v3.3位移傳感器G(s)_1V/cm3.4伺服放大器由系統(tǒng)的開環(huán)增益中推算出，總增益Kv二KKKK二1733.3Kasvhf a系統(tǒng)穩(wěn)定工作的開環(huán)增益限值為K<2??二152.4rad/svhh故有K= v—=0.087a1733.3為了保證有足夠的穩(wěn)定裕量，取K二0.045a3.5根據(jù)以上結(jié)果，畫出系統(tǒng)框圖如圖7：圖7系統(tǒng)框圖3.6系統(tǒng)穩(wěn)定性校核根據(jù)計算結(jié)果，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)G(s)為:77.94's2 0.4 1s+s+1(3812 381系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)①(S)為0⑶_1+G(s)H(S)略去系數(shù)較小的項(xiàng)，閉環(huán)傳遞函數(shù)可化簡為

0.082s2+78.16s0.0021s3+1.082s2+78.16s畫出開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)的Bode圖如下：.圖8系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)圖8系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)和閉環(huán)傳遞函數(shù)Bode圖〔Hz電啟UBmw〔Blllp〕OJwlriLId由圖中可以看出，系統(tǒng)的穩(wěn)定裕量 L=5.31dB,Y=85。。系統(tǒng)的頻寬g120① =120rad/s,即f =Hz=19.1Hz-3dB -3dB水平轉(zhuǎn)動部分

圖9水平轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角范圍示意圖水平轉(zhuǎn)臺用于模擬當(dāng)車輪行駛過程中，當(dāng)車輪遇到轉(zhuǎn)彎、斜坡、凹凸不平路面等情況下車輪獲得的繞垂直軸的轉(zhuǎn)動趨勢。液壓缸行程為80mm,用作圖法求出該試驗(yàn)臺轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)角為28.5°。4液壓缸各部分結(jié)構(gòu)形式及其校核圖10液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖4.1液壓缸的基本類型和特點(diǎn)（1）按運(yùn)動方式分：直線運(yùn)動（活塞式、柱塞式）擺動（擺動液壓缸）（2）按作用方式分：單作用液壓缸：活塞單向作用，由彈簧使活塞復(fù)位柱塞單向作用，由外力使柱塞返回雙作用液壓缸：活塞雙作用，左右移動速度不等；雙柱塞雙作用。（3）按結(jié)構(gòu)形式分：活塞式

柱塞式擺動式說明活庭單衙愕用.由處■使齡集夏位將垂趙問作用，左、右蓉動速度平聯(lián)*新剳達(dá)播時■可促冉運(yùn)動連庫祜壇左、右聲腐理度孫算娃富單向怖刖■由撲力便柱蠢返回lr電f￡雋駅向作用TTT輜出轉(zhuǎn)抽HAE柞小于罪3的崔功料出轉(zhuǎn)抽只帽忡小于科b的也功圖11常用活塞類型4.2活塞式液壓缸力F和移動速度V的計算圖12活塞式液壓缸簡圖兀F=A（p一p）= （D、2-d2）（p一p）12412A-液壓缸的有效面積;單出桿液壓缸力F與移動速度V圖13無桿腔進(jìn)油兀F=pA一PA=—[D2P一(D2一d2)p]21a圖13中A2 —^2A /7 1rMr■IX11i\<2圖14有桿腔進(jìn)油兀圖14中F=pA一PA21221=[(D2一d2圖14中F=pA一PA21221412v= 4Q2兀(D2—d2)dL1H_illi/圖15中圖圖15中4Qnd2F=p(A—A)= [D2—(D2—d4Qnd2311241冗Q+—(D2—d2)v4 3兀D244而在實(shí)際工作中常用：圖13作工進(jìn)；用圖14作快退；用圖15作快進(jìn)。為使快進(jìn)和工進(jìn)速度相等，即：v=v32則有」=竺=iQ則A廠2A3兀(D2-d2)nd2nd2 d二J2d4.3液壓缸密封裝置液壓缸中的密封主要指活塞和缸體之間，活塞桿和端蓋之間的密封，用于防止內(nèi)、外泄漏。在一定工作壓力下，具有良好的密封性能。相對運(yùn)動表面之間的摩擦力要小，且穩(wěn)定。要耐磨，工作壽命長，或磨損后能自動補(bǔ)償。使用維護(hù)簡單，制造容易，成本低。其密封形式：間隙密封：三角形環(huán)形槽(平衡槽)活塞環(huán)密封(開口金屬環(huán))：適用于高壓、高速或密封性能要求較高的場合。密封圈密封：而密封圈密封最為常用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，成本低；能自動補(bǔ)償磨損；密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠；被密封的部位，表面不直接接觸，所以加工精度可以放低既可用于固定件，也可用于運(yùn)動件。對材料要求：密封圈的材料應(yīng)具有較好的彈性，適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，耐熱耐磨性能好，摩擦系數(shù)小，與金屬接觸不互相粘著和腐蝕，與液壓油有很好的“相容性”材料：耐油橡膠；尼龍；聚氨脂密封圈形狀：“0”形;“Y”形;“V”形。壓環(huán)密封環(huán)支華環(huán)圖壓環(huán)密封環(huán)支華環(huán)圖16密封圈形狀4.4緩沖裝置1型式：間隙緩沖裝置如圖17(a)可調(diào)節(jié)流緩沖裝置如圖17(b可變節(jié)流緩沖裝置如圖17(c)圖17液壓缸的緩沖裝置2緩沖原理：當(dāng)活塞接近端蓋時，增大液壓缸回油阻力，使緩沖油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，使活塞減速，從而防止活塞撞擊端蓋4.5本設(shè)計中液壓缸選型應(yīng)注意的問題在保證滿足設(shè)計要求的前提下，盡量使液壓缸的結(jié)構(gòu)簡單緊湊，尺寸小，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)形式和標(biāo)準(zhǔn)件，使設(shè)計、制造容易，裝配、調(diào)整、維護(hù)方便。應(yīng)盡量使活塞扦在受拉力的情況下工作，以免產(chǎn)生縱向彎曲當(dāng)確定液壓缸在機(jī)床上酌固定形式時，必須考慮缸體受熱后的伸長問題。當(dāng)液壓缸很長時，應(yīng)防止活塞扦由于自重產(chǎn)生過大的下垂而使局部磨損加劇。應(yīng)盡量避免用軟管連接。液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計完后，應(yīng)對液壓缸的強(qiáng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。有關(guān)驗(yàn)算校核的方法詳見材料力學(xué)的有關(guān)公式。對液壓缸，特別是對三種不同聯(lián)接方式的單桿液壓缸的壓力p(pl,p2)、推力F、速度V、流量Q及負(fù)載FL等量進(jìn)行計算4.6被選液壓缸要考慮到的問題保證液壓缸往復(fù)運(yùn)動的速度、行程需要的牽引力。要盡量縮小液壓缸的外形尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊。(3)活塞桿最好受拉不受壓，以免產(chǎn)生彎曲變形。(4)保證每個零件有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐久性。(5)盡量避免液壓缸受側(cè)向載荷。(6)長行程液壓缸活塞桿伸出時，應(yīng)盡量避免下垂。能消除活塞、活塞桿和導(dǎo)軌之間的偏斜。根據(jù)液壓缸的工作條件和具體情況，考慮緩沖、排氣和防塵措施。(9)要有可能的密封，防止泄漏。液壓缸不能因溫度變化時，受限制而產(chǎn)生撓曲。特別是長液壓缸更應(yīng)注意。液壓缸的結(jié)構(gòu)要素應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)系列尺寸，盡量選擇經(jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)件。(12)盡量做到成本低，制造容易，維修方便。本次設(shè)計對缸筒和缸頭要求4.7.1對液壓缸缸筒的技術(shù)要求(1)有足夠的強(qiáng)度，能長期承受最高工作壓力及短期動態(tài)實(shí)驗(yàn)壓力而不致產(chǎn)生永久性變形；(2)有足夠的剛度，能承受活塞閥向力和安裝的反作用力而不致于產(chǎn)生彎曲；內(nèi)表面與活塞密封件及導(dǎo)向環(huán)的摩擦力作用下，能長期工作而磨損少，有高的幾何精度，足以保證活塞密封件的密封性；有幾種結(jié)構(gòu)的鋼筒還要求有良好的可焊性，以便在焊上法蘭或管接頭后不致于產(chǎn)生裂紋或過大的變形。常用的缸筒連接結(jié)構(gòu)有8類，分別為拉桿連接，焊接，內(nèi)螺紋連接，外螺紋連接，外卡環(huán)連接，半環(huán)連接，法蘭連接和擋圈連接。通常根據(jù)缸筒與鋼蓋的連接形式選用其結(jié)構(gòu)，而連接形式又取決于額定工作壓力、用途、使用環(huán)境等因素。此處選用的連接結(jié)構(gòu)為半環(huán)連接。4.7.2對缸頭結(jié)構(gòu)要求缸底用45號鋼鍛件。采用半環(huán)連接，其特點(diǎn)是加工容易，成本低，拆卸方便，但也有其缺點(diǎn)：外形尺寸較大，較笨重。裝配時對拉桿要有足夠的預(yù)擰緊，否則工作中拉桿伸長變形會產(chǎn)生不良影響。而缸頭與缸體的連接方式的選擇焊接：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，質(zhì)量小，使用廣泛。對本次設(shè)計選配的液壓缸型號為：DSL25WF63/36200MII對所選液壓缸進(jìn)行校核非等截面法液壓缸壓受壓穩(wěn)定性校核實(shí)心活塞桿的轉(zhuǎn)動慣量J=土=3.14X364=82477mm41 64 64空心剛體的轉(zhuǎn)動慣量兀(DLD4)=3」4%(754-634)p79883mm46464形狀系數(shù)_JJ82477八“u

a一1—i= =0.105J779883'20=l1二竺二0.342l662查得k=0.13液壓缸的臨界載荷=0.13X3.142x2.1x1011x82477x10-120.6622一50.708KN所以，該液壓缸滿足穩(wěn)定性要求。結(jié)論本文對汽