1775_摩托車前減震器的設(shè)計

1775_摩托車前減震器的設(shè)計,摩托,車前,減震器,設(shè)計 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11 緒論世界上第一個有記載、比較簡單的減震器是1897年由兩個姓吉明的人發(fā)明的。他們把橡膠塊與葉片彈簧的端部相連，當(dāng)懸架被完全壓縮時，橡膠減震塊就碰到連接在汽車大梁上的一個螺栓，產(chǎn)生止動。這種減震器在很多現(xiàn)代汽車懸架上仍有使用，但其減震效果很小。機(jī)動腳踏兩用車實(shí)際上是內(nèi)燃機(jī)技術(shù)與自行車技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它開辟了摩托車的實(shí)用時代。隨著摩托車的快速和適應(yīng)野外行駛的需要，必須提高車輛對路面的緩沖能力。早在 1899 年，貝勞摩托車上開始用了彈性后懸掛裝置，后來比利時型摩托車采用了前輪彈性懸掛，以及英吉安 C 摩托車采用的前、后輪彈性懸掛H?3均可算作早期摩托車懸掛裝置的杰出代表。特別是二輪摩托車在操作性、穩(wěn)定性、舒適性方面，與懸掛裝置有著重要的關(guān)系。1990 年就開始在前輪采用金屬彈簧張力的雙向、平行連接裝置，30 年代便發(fā)明了利用管內(nèi)粘性機(jī)油的液壓減震器。1995 年后前輪懸掛裝置就采用了伸縮管式和底部杠桿式兩類前叉。在伸縮筒式前叉、望遠(yuǎn)鏡式的二個筒內(nèi)由于有螺旋彈簧和油缸，加工精度要求高，生產(chǎn)效率很低，阻礙了發(fā)展和應(yīng)用。1960 年二輪摩托車的大批量生產(chǎn)，底部杠桿式前叉處于全盛時期，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)。后來伸縮筒式前叉又重新上市，用于當(dāng)時盛行一時的兩輪賽車上，伸縮筒式前叉優(yōu)秀的行駛性能方被充分證明。因此，大批量生產(chǎn)的摩托車也競相采用伸縮筒式前叉，而且由于加工技術(shù)的提高，伸縮筒式生產(chǎn)精度也得到了保證。所以，至今為止，各種型式的兩輪摩托車都采用伸縮筒式前叉。1910 年開始對后輪懸掛裝置的要求也迫切了，由于全鏈條傳遞驅(qū)動力，后輪必須采用長距離的固定方式。所以車體的緩沖僅只在坐墊下面安裝有一金屬彈簧。1950 年才開始有正式的后懸掛裝置。最初稱為滑栓式，并嘗試采用搖臂式。50 年代后半期才確立了搖臂式后懸掛裝置，即是現(xiàn)代兩輪摩托車的后懸掛裝置的基礎(chǔ)。同樣，為了提高行駛穩(wěn)定性、乘坐舒適性，后輪行程逐年增大，減震器組件行程在結(jié)構(gòu)上受到了限制。因此前傾后減震器、后減震器組件安裝位置前移等，用以增大杠桿比的方法增大后掄幸臣。進(jìn)入 70 年代又開發(fā)了裝有單減震器的單減震系統(tǒng)，特別是 1973 年開始用與越野車之后，公路賽車，大型運(yùn)動車均很快地采用了這種單減震器后懸掛系統(tǒng)。兩輪摩托車，其發(fā)動機(jī)排量從 50 的家用車到 1500 的大型旅游車。對懸3cm3cm掛裝置，根據(jù)不同排量、不同用途的車輛的要求，其設(shè)計的方法各有不同，但又存南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2在有共同之處，即最近的懸掛裝置將行駛穩(wěn)定性、操終性、舒適性都放在主要位置上。大部分兩輪車還是采用液壓式伸縮式前叉，除了要求完全吸收較大的沖擊，提高結(jié)構(gòu)剛度外，最后采用經(jīng)四氟乙烯（teflon）處理的金屬套筒用作滑動表面，大大的減小了伸縮筒運(yùn)動時產(chǎn)生的摩擦。兩輪車增大車輪行程就具有良好的舒適性，最近前叉行程增大為 140～180mm，越野車可達(dá) 300mm 左右，且具有降低彈簧剛度、阻尼力的傾向，向提高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。當(dāng)然在不斷增大車輪運(yùn)動行程，兩輪車在一人或二人乘坐的不同載荷條件下，車體下沉量是不同的。特別是制動時由于重心前移，車體姿勢變化更大。采用空氣調(diào)節(jié)式的油氣懸掛裝置或抗“點(diǎn)頭”裝置的懸掛裝置，可以有效地防止緊急制動時的車體前傾變化。自從 20 世紀(jì) 60 年代開始，幾乎每年都有幾十項減震器專利出現(xiàn)，表 1 是《汽車文摘》摘錄的汽車懸架減震器專利技術(shù)的統(tǒng)計，其中在美國申請的專利技術(shù)尤為多，且專利申請人大多是日本的公司和個人。國內(nèi)外減震器產(chǎn)品在許多方面存在著較大的差距：（1）產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與性能方面（減震器的可拆性與速度特性間的差距） ；（2）制造技術(shù)與工藝設(shè)備方面（原材料、減震油、橡膠制品、連桿制造工藝、沖壓工藝、粉末冶金制造工藝、貯油筒制造工藝等方面的差距） ；（3）測試手段方面；（4）總成裝配方面，此外，由于轎車減震器是作為一個不可拆元件整體出廠銷售的，一旦其中某個小零件發(fā)生失效，整個減震器也就報廢了，因而減震器技術(shù)的發(fā)展和研究應(yīng)該成為我國汽車行業(yè)發(fā)展和水平提高的一個重要課題。我國自 1957 年 7 月洪都機(jī)械廠成功地仿制 M72 型邊三輪摩托車，揭開了我國生產(chǎn)摩托車的歷史以來，到 1978 年摩托車生產(chǎn)量為 1.2 萬輛。改革開放以來，我國摩托車生產(chǎn)量得到了飛速增長，品種不斷增多。目前在我國已形成了自己摩托車工業(yè)生產(chǎn)體系，到 1995 年的生產(chǎn)量超過 700 萬輛，已成為世界上第一摩托車生產(chǎn)國。與摩托車生產(chǎn)相適應(yīng)的減震器產(chǎn)量已達(dá) 1500 萬支，能生產(chǎn) 9 大系列 50 余種型號，基本滿足了我國摩托車生產(chǎn)的發(fā)展需要，部分產(chǎn)品已達(dá)到了國際同類產(chǎn)品水平，為我國摩托車工業(yè)的技術(shù)水平提高和發(fā)展打下了基礎(chǔ)。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文32 總體方案設(shè)計2.1 研究內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案研究內(nèi)容： （1）減震器整體方案分析與設(shè)計（2) 摩托車減震器系統(tǒng)的彈簧特性①摩托車懸掛裝置的撓度②摩托車懸掛裝置的理想彈簧特性③摩托車懸掛裝特性置的實(shí)際彈簧（3) 彈簧的材料及工藝①彈簧材料的選用②彈簧的制造工藝（4) 減震器的速度特性及阻尼力①節(jié)流閥的壓力特性②減震器的速度特性③減震器阻尼力產(chǎn)生原理實(shí)驗(yàn)方案：前減震器有很多種，常見的有彈簧空氣阻尼式前叉、彈簧液力阻尼式減震器、油—?dú)馍炜s式減震器等。其中彈簧空氣阻尼式前叉雖然結(jié)構(gòu)簡單、造價低，但是它是以活塞管之間的間隙為空氣阻尼的雙向用途減震器，所以起減震效果不及其他結(jié)構(gòu)的理想。然而油—?dú)馍炜s式減震器的減震效果都很佳，甚至達(dá)到理想的減震效果，增加了舒適性和安全性。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，大都用在大型或高級二輪車上，如雅馬哈 XJ750型、XJ750EⅡ，鈴木 GS750 型賽車等。而彈簧液力阻尼式減震器不但結(jié)構(gòu)簡單，造價低，而且減震效果好，所以我將采用彈簧液力阻尼式前減震器作為我的實(shí)驗(yàn)方案。2.2 工作原理彈簧液力阻尼式減震器是摩托車目前使用最為普遍的減震器。其工作原理簡要介紹如下。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4液壓阻尼式減震器的結(jié)構(gòu)與吸入式泵基本相似，不同之處只是液壓減震器的缸體上端是封閉的，且在閥門上留有小孔(如圖2-1所示) 圖2-1液力阻尼式減震器工作原理 當(dāng)摩托車前輪遇到凸起的路面而受到?jīng)_擊時，貯油筒被壓縮，減震彈簧也被壓縮，固定在貯油筒內(nèi)部的減震桿組合也隨之上移，而工作缸不動，于是工作缸下方的容積縮小，油壓升高，油液便進(jìn)入緩沖彈簧所在的空腔，同時油液也從減震桿下端的兩個小孔進(jìn)入減震桿內(nèi)部，這時油液流動阻力較小，減震彈簧起主要減震作用。如果當(dāng)前輪受到較嚴(yán)重沖擊時，減震彈簧被迅速壓縮，為了增加彈簧的剛度，我采用了變節(jié)距的設(shè)計方案，其彈簧是由兩斷不同節(jié)距的圓柱彈簧組合而成，所以其彈簧特性為兩段直線組成，隨著小節(jié)距彈簧依次被壓并圈，使彈簧的剛度迅速增大，這樣不僅減小了懸掛裝置在動繞度終點(diǎn)的沖擊，而且減小摩托車高度隨載荷的變化。當(dāng)前輪遇到凹下的路面時，由于減震彈簧和車輪等重量作用，貯油筒向下移動，工作缸下方的容積增大，壓力減小，緩沖彈簧所在的空腔容積縮小，壓力升高，油液從減震桿中部的小孔進(jìn)入減震桿內(nèi)部，同時油液從減震桿下端的兩個小孔進(jìn)入工作缸下方的空腔這時油液流動受到很大的阻力，這樣對減震彈簧回彈起了阻尼作用，從而起了減震作用。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文53 摩托車減震器的功能和結(jié)構(gòu)形式3.1 減震器的功能減震器又稱緩沖器。它的功能是緩和由于路面不平引起的沖擊，衰減摩托車的振動；提高乘坐舒適性，保護(hù)貨載；減低車體各部分的動應(yīng)力，增加零件的壽命；加強(qiáng)輪胎的附著性，有助于摩托車的操縱性、穩(wěn)定性。減震器的機(jī)能是利用流體通過孔、隙產(chǎn)生的粘性阻力。采用的工作流體有氣體、液體，由于氣體粘度太小故很少采用。通常用液體，其粘度雖隨溫度變化較大，但如果使液體在紊流下工作，作為運(yùn)動速度的函數(shù)的阻尼力可以保持穩(wěn)定。和固體摩擦減震器相比，利用液體紊流阻力的減震器，在一定阻尼力和吸收能量的條件下，質(zhì)量小，尺寸小，并在相當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)具有能任意規(guī)定阻尼力對工作速度的關(guān)系等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在液力式減震器是摩托車唯一的實(shí)用型的減震器。3.2 摩托車前減震器的結(jié)構(gòu)形式3.2.1.彈簧空氣式上部外筒和下聯(lián)板焊接或直接彎成叉形與轉(zhuǎn)向立柱焊接（圖 3-1） ，其內(nèi)部安裝有彈簧及前叉筒。前叉筒通常采用樹脂襯套（封有潤滑脂）在外部內(nèi)部滑動，筒壁間的摩擦產(chǎn)生阻尼力。當(dāng)彈簧壓縮到極限時，其中間的限位橡膠塊也被壓縮，減緩了彈簧進(jìn)一步被壓縮時的沖擊。該結(jié)構(gòu)簡單，輕、價廉、被輕便車廣泛采用。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6圖 3-1 彈簧空氣式前減震器 1-前叉筒； 2-彈簧；3-限位塊；4- 轉(zhuǎn)向立柱；5-外筒3.2.2.單筒伸縮式如圖 3-2 所示：無縫鋼管的外筒用以固定前軸；內(nèi)筒被上、下聯(lián)板所夾緊，在其下端設(shè)計有鑄造或燒結(jié)合金的活塞，活塞上部設(shè)計有閥片。當(dāng)活塞在外筒內(nèi)滑動時，油液通過活塞及內(nèi)管上的阻尼孔產(chǎn)生阻尼力。彈簧安裝在內(nèi)筒外側(cè)。當(dāng)內(nèi)筒向下運(yùn)動接近外筒底部時，其底部的內(nèi)孔被油孔擋銷插入，對減震油產(chǎn)生很大的節(jié)流作用。正是這個節(jié)流阻尼力相當(dāng)于組合式彈簧特性曲線中上升段，吸收了最后的沖擊，防止了內(nèi)筒與外筒底部的剛性碰撞。由于價格比較便宜，一般為二輪車所用。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7圖 3-2 單筒伸縮式前減震器1-彈簧； 2-內(nèi)筒； 3-外筒； 圖 3-3 雙筒伸縮式前減震器4-活塞； 5-檔銷 1-活塞桿（芯管） ；2-襯套；3-外筒； 4-活塞； 5-內(nèi)管3.2.3. 雙筒伸縮式如圖 3-3 所示： 剛制內(nèi)筒在外筒中滑動，內(nèi)筒下端的內(nèi)側(cè)裝有襯套，在襯套內(nèi)側(cè)裝有固定于外筒底部的活塞桿和活塞，在活塞桿管壁上設(shè)計有阻尼孔和活塞一起產(chǎn)生的阻尼力。一般外筒采用鋁合金。由于彈簧安裝在內(nèi)側(cè)（下端以活塞為支承） ，外觀就顯得輕便，因此大多用于大型二輪車。3.2.4. 油—汽伸縮式其結(jié)構(gòu)（圖 3-4）與雙筒伸縮式前減震器相同，在內(nèi)部上部設(shè)計有密封的氣室，采用了具有不同耐壓形式的油封。由非常柔軟的金屬彈簧和空氣壓力形成的組合彈簧，使減震器具有非常優(yōu)良的彈簧特性。左、右前叉內(nèi)筒的氣室是連通的，使左右空氣壓力相等，以達(dá)到調(diào)節(jié)左、右叉阻尼力的目的。轉(zhuǎn)動外筒下側(cè)的手柄油缸內(nèi)設(shè)計有旋轉(zhuǎn)閥桿轉(zhuǎn)動，即改變油缸的阻尼孔徑，以達(dá)到調(diào)整阻尼力。另外在內(nèi)筒上端設(shè)有彈簧調(diào)節(jié)裝置，即可根據(jù)彈簧的初期負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整其預(yù)壓縮量。因此，此前減南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8震器具有多種調(diào)節(jié)功能，可得到更完美的性能。但由于價格昂貴，常用于大型或高級二輪車。圖 3-4 油—汽伸縮式前減震器1- 氣室；2- 內(nèi)筒；3- 外筒；4-制動器；5- 旋轉(zhuǎn)閥桿；6-釋放閥3.2.5. 防下沉伸縮式前減震器最近采用柔軟彈簧的二輪車，隨著制動能力的提高，在緊急制動或轉(zhuǎn)彎制動時，車體前部會嚴(yán)重下降產(chǎn)生前減震器下沉現(xiàn)象。防下沉式前減震器即在外筒下部裝有師釋放閥，在機(jī)械或電磁操縱下，釋放閥可改變回油路徑，按照制動力的增大比例來增大前減震器壓縮時的阻尼力，即能有效的防止下沉現(xiàn)象。圖 3-4 是防下沉伸縮式前減震器的一例。4 摩托車減震器的主要特性4.1 摩托車減震器的彈簧特性4.1.1 摩托車懸掛裝置的撓度南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9（1）靜撓度: (mm) (4-1)2cGf?圖 4-1 懸掛及減震系統(tǒng)稱為在質(zhì)量 G （簧上載荷）作用下彈性元件的靜撓度，如圖 4-1 各種不同用cf2途的摩托車，對其靜撓度要求也各不相同（表 4-1） ，其中越野車要求最大。公路車次之，通用車較小。 表 4-1前、后懸掛裝置的靜撓度匹配，對摩托車行駛舒適性關(guān)系極大，一般要求前懸掛靜撓度大于后懸掛靜撓度，以減少縱向角振動。（2）動撓度：懸掛裝置的動撓度是指摩托車在不平路面上行駛時，懸掛裝置在其動載荷作用下的變形量。動撓度通常按其響應(yīng)的靜撓度值的一定比例來選取：通用車： =（0.5～0.7） (4-2a)dfcf公路車： =（0.5～0.7） (4-2b)越野車： =（0.5～0.7） (4-2c)dfcf4.1.2 摩托車懸掛裝置的理想彈簧特性摩托車的彈性元件幾乎只采用剛質(zhì)螺旋彈簧最簡單的螺旋彈簧是截面圓柱形的具有“線形” （剛度不變）的螺旋彈簧，如圖 4-2 所示。P（N ）南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10圖 4-2 彈性元件的特性 f（mm）然而，摩托車在行駛過程中則要求彈性元件是變剛度的，而且剛度隨負(fù)荷增加是遞增的，以便在不同的負(fù)荷下，使摩托車的車身的固有頻率接近恒定。因此，為了獲得摩托車的最佳舒適性，摩托車減震器緩沖彈簧應(yīng)具有的理想彈性特性是（如圖 4-3 所示）：（1）彈簧剛度不應(yīng)是常數(shù)，彈性元件應(yīng)是變剛度的。在壓縮時剛度逐漸增大，復(fù)原時剛度也應(yīng)逐漸增大，具有漸進(jìn)式彈性特性。這樣不僅可減少在動撓度終點(diǎn)時的沖擊，而且還可減少摩托車車身高度隨載荷的變化；（2）從設(shè)計位置（靜撓度）起，在相當(dāng)于 60%的動撓度的壓縮和伸張的變形范圍內(nèi)，其剛度應(yīng)為常數(shù)，或者變化不大于 20%，以保證摩托車在平坦路面上行駛的舒適性；（3）當(dāng)超過 60%的動撓度范圍后，由于彈簧剛度是遞增的，即當(dāng)載荷增加時，彈簧的附加靜態(tài)壓縮是盡量小，以適應(yīng)摩托車載荷變化較大的特點(diǎn)，一般最大動撓度處的容許載荷可達(dá)靜載荷的 3～4 倍；（4）在靜載荷為半載的情況下，要求靜撓度 保持不變。因此，應(yīng)合理地選cf擇好靜撓度附近的懸掛剛度，以保證摩托車經(jīng)常在靜撓度附近工作時的小幅度振動。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11圖 4-3 理想的彈簧特性各種車輛根據(jù)其使用目的則要求的彈性特性各有不同。以乘坐舒適性為目的的車輛，彈簧應(yīng)調(diào)節(jié)得柔軟一些，以滿足反映快，即使是在不平路面上也應(yīng)具有良好的舒適性。以行駛安全性為目的的車輛（公路賽車）彈簧剛度大，其剛度應(yīng)隨載荷而遞增，以至于在受到很大沖擊時，可避免因彈簧伸縮量過大，導(dǎo)致車輪離地，影響其加速性和附著性能（特別是傾向附著性能） ，以保證行駛的安全性和穩(wěn)定性。即使是高級賽車，一般將彈簧剛度調(diào)得很“硬“，當(dāng)其在不平路面上行駛時，甚至在制動力緩慢增加的情況下，前輪也會出現(xiàn)短時間的抱死現(xiàn)象，必須裝備“防抱”裝置。4.2 摩托車減震彈簧的材料及工藝4.2.1 彈簧材料的種類（1）碳素彈簧鋼：碳素彈簧鋼是制造彈簧的主要鋼種。根據(jù) GB4357-84 標(biāo)準(zhǔn)碳素彈簧鋼有 65、70、75 和 85 等，其優(yōu)點(diǎn)是價格便宜。鋼的純度和熱扎表面質(zhì)量不比合金彈簧鋼差，由于淬透性差所以適用于中小型摩托車。本次設(shè)計也將采用此類鋼種。（2）合金彈簧鋼：在合金彈簧鋼中常加入合金元素錳、硅、鉻、釩等，主要用于提高淬透性，強(qiáng)化固溶體，細(xì)化晶體，改善其機(jī)械性能，提高屈強(qiáng)比（） 。0.75.9sb??:rc按 GB5218-85 標(biāo)準(zhǔn)，合金彈簧鋼有 50CrVA、65Mn、55Si2Mn、60Si2MnA 等。硅錳彈簧鋼，將硅、錳同時加入鋼中，不僅能明顯地提高鋼的淬透性，而且經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，屈強(qiáng)比可提高 85%以上，彈性極限也大大提高。同時，硅能增加彈簧鋼的低溫回火穩(wěn)定性，還提高鋼的抗氧化性。4.2.2 彈簧制造工藝（1）冷卷成形工藝：有芯軸卷簧工藝，在彈簧的卷制過程中，若卷制力越大，卷繞后反向轉(zhuǎn)動的速度越高，轉(zhuǎn)數(shù)越多，則回彈量就越大。在實(shí)際生產(chǎn)中，確定回彈量的實(shí)質(zhì)就是確定卷簧芯軸的直徑。（2）自動卷簧工藝：圖（4-4）是自動卷簧機(jī)工作原理示意圖。金屬絲從材料架上引出后，首先經(jīng)校直機(jī)構(gòu) 1、輥輪 2，再經(jīng)導(dǎo)向板 3 進(jìn)入卷繞機(jī)構(gòu)。卷繞機(jī)構(gòu)由卷繞桿 4、芯軸 5 和南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文12節(jié)距爪 6 組成。金屬絲進(jìn)入卷繞機(jī)構(gòu)后，被卷繞桿 4 頂住，然后沿兩個一般互成60°角的卷繞桿圍繞芯軸 5 做螺旋圓周運(yùn)轉(zhuǎn)，彎曲卷繞成螺旋形彈簧圈。彈簧節(jié)距的大小是由節(jié)距爪 6 控制的，它可以沿軸向運(yùn)動，按照所設(shè)計的彈簧節(jié)距的尺寸調(diào)整位置?？刂仆馆嗇S，每轉(zhuǎn)動一圈卷制一跟彈簧，卷制后的彈簧端部須磨平，磨平部分不少于圓周長的 3/4，端頭厚度不小于簧絲直徑的 1/4，并保證兩端面有良好的平面度和與軸線的垂直度。圖 4-4 自動卷簧機(jī)工作原理1- 校直機(jī)構(gòu)；2-送料輥輪；3-導(dǎo)向板；4-卷繞桿；5-芯軸；6-節(jié)距爪；7-切刀4.3 摩托車減震器的阻尼特性摩托車減震器的阻尼特性包括摩托車減震器的阻力—速度特性和阻力—位移特性。4.3.1 阻力——速度特性減震器阻尼力隨活塞速度的變化規(guī)律稱為減震器的阻力—速度特性，用下式表示：（N） (4-3)?????式中： ——阻尼系數(shù)；?——減震活塞的速度，m/s；?——活塞上阻尼空的特性指數(shù)。?值的大小是隨阻尼孔的大小、形狀及單向閥的形狀、剛度不同而變化的。當(dāng)阻尼孔足夠大時，可取 =2；要使減震器的阻力隨所受外力成正比例的變化，則取?=0.6～1.0。摩托車減震器的阻力——速度特性常見的有三種形式（圖 4-5） ，分別為二次方型（ =2） 、比例型（ =1） 、飽和型（ =2/3） 。其中二次方型，在活塞速度低時的??南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13阻力小，速度高時的阻力大，而且結(jié)構(gòu)簡單，廣泛用于后減震器，舒適性比較好。對于高速高性能車輛常采用的比例型和飽和型，在較寬的振動頻率范圍內(nèi)，減震器都具有足夠的阻力來抑制車輪產(chǎn)生的大的跳動，能保持輪胎和地面見的良好接觸，因而有利于摩托車行駛穩(wěn)定性。圖 4-5 三種阻尼特性一般設(shè)計中常用比例型進(jìn)行計算。為了使摩托車獲得較好的穩(wěn)定性，行程中基本相等，或復(fù)原行程略大于壓縮行程；后減震器的阻力復(fù)原行程卻比壓縮行程大得多，見表 4-2。而且不同用途的車輛也互相不相同，一般越野車、賽車要求大，通用車要求小。表 4-2前減震器 后減震器通用車 公路車 越野車 通用車 公路車 越野車復(fù)原 50～100120～30010～160300～600400～800500～1000?（N）壓縮 35～70 85～230 70～120 20～50 60～120100～150表中為 =0.3m/s 時的阻力。?單向作用式液力減震器在受壓縮時，活塞上的單向閥完全打開，其優(yōu)夜流動通道很大，因此沒有壓縮阻力。4.3.2 阻力——位移特性減震器作正弦相對運(yùn)動時，阻力隨其活塞位移的變化規(guī)律，稱為減震器的阻力—位移特性。圖 4-6 表示速度特性飽和型的活塞，其阻力在壓縮行程和復(fù)原行程中的變化曲南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14線。封閉曲線所圍成的面積表示減震器吸收外來振動所做的功，所以此圖形也稱為減震器的示功圖。當(dāng)減震器行程一定時，其振動頻率增大，最大的阻力隨之增大，則示功圖面積也增大，說明減震器衰減振動的能力增大。圖 4-4 所示的示功圖中，頻率為 85Hz 的示功圖面積較大，即說明衰減振動的能力較大；頻率為 60Hz 示功圖面積較小，則衰減振動的能力也相對較小。圖 4-6 示功圖和速度特性具有不同速度特性減震器的示功圖的形狀也各不相同，如圖 4-7 所示。若在減震器行程、振動頻率相同的情況下，飽和型十公土面積最大，比例型次之，二次方型最小。圖 4-7 不同速度特性的示功圖a)二次方型 b)比例型 c)飽和型當(dāng)振動頻率一定時，減震器行程增大，其最大衰減力也隨之增大如圖 4-8 所示 ，同時示功圖面積也增大。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文15圖 4-8 定頻率變行程示功圖4.4 摩托車減震器的阻尼力4.4.1復(fù)原行程阻尼力計算（1）活塞桿上小孔 的流量2d(4-4)??31. /4f pQms????? 3(/)ms3(/)ms式中： ——減震器油密度， ；?3/N——流量系數(shù)，0.60～0.75（常取 0.7）?——A、B 油腔壓力差， p?ABp???（2）活塞與缸壁之間縫隙 h 的流量(4-5)????321 31. .5/fdhdQvmsl?????? 3(/)ms式中： ——活塞公稱尺寸， m；1——活塞長度，m ;l——活塞與缸壁之間平均間隙，m；h——活塞與缸壁之間相對速度，m/s；v——動力黏度， 變壓器油 μ=0.082N/（m·s）?#25相對偏心度（設(shè) =0）eh???南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16——活塞與缸壁之間的偏心量。e（3）流入 B 腔的油與 A 腔的容積減少相等，則阻尼力計算簡圖(4-6)??231213/4ffQdvms?????3(/)ms將上式整理得：(4-7)22 20vBApDpv??????????????式中： ??321.5dhl????24B???231ddhD????解方程(4-5)得： 22214BBpAvADv??? ??????? ?????? ?作用在活塞上的阻尼力 ??2211344f ABddp?????2231ABA南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文17在復(fù)原行程中， ，所以ABp:????則： ??2134f Ad??（N） （4-8）p?4.4.2 壓縮行程阻尼力計算（1）活塞阻尼孔 和縫隙 的流量4d1h(4-9)??331104/26ynhpQmsRl?????????? 3(/)ms式中：n—活塞阻尼孔數(shù)；—閥片與活塞端面間隙，m。1h—阻尼孔 的長度，m。0l4d—阻尼孔 中心到閥片邊緣的距離，m。R（2）活塞桿小孔 的流量2(4-10)1yfQ?（3）活塞與缸壁縫隙 h 的流量(4-11)32yf（4）B 腔流入 A 腔的流量等于 A 腔內(nèi)增加的容積，所以(4-12)??2123134yyQdv????將上式代入（4-10）式，得壓縮阻力(4-13) 222' '13()[(4)8By BpADvADv??????式中： ??321104'.56dhnhAlRld???????????其它符號同前。4.4.3 減震器額定阻力南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18額定阻力系指減震器在規(guī)定的試驗(yàn)速度時所產(chǎn)生的阻力值，通常規(guī)定試驗(yàn)速度為 0.3m/s 和 0.5m/s。減震器的額定阻力分為復(fù)原阻力和壓縮阻力，它是減震器最重要的性能指標(biāo)，其大小范圍見下表壓縮阻力可取復(fù)原阻力的 0.1～0.4 倍，其最大值不超過表 4-3 中的值。表 4-3 減震器額定阻力（N）工作缸徑 D 復(fù)原阻力 p f壓縮阻力 yp工作行程 s16 85～480 25～100 43～7020 364～590 80～120 64～8522 480～680 100～150 72～9325 700～1200 130～250 90～1004.4.4 示功圖QC/T63—93 摩托車減震器試驗(yàn)方法規(guī)定采用正弦（或余弦）激振方式，進(jìn)行減震器示功試驗(yàn)，則活塞與缸筒之間的相對位移也按正弦規(guī)律變化：(4-14) ??0sintm??式中： ——活塞最大位移，m；——活塞振動的角頻率，rad/s, 2n???r——試驗(yàn)臺激振頻率，r/min?；钊c缸壁之間的相對速度為：0cosvt??21in?0st所以： 2v??（m/s） (4-15)20ns???聯(lián)立： (4-16) 2istps??????取不同的 t 值，得出一系列的 s 和 p 值，在位移——阻力坐標(biāo)系中即可繪出南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文19理論示功圖，圖 4-9 所示為 CY80 前減震器示功圖圖 4-9 CY80 前減震器示功圖 1—理論示功圖；2—實(shí)測示功圖5 摩托車減震器結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 摩托車減震器的主要零件結(jié)構(gòu)參數(shù)航空航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HBm82-89（簡稱航標(biāo)，后同） 《摩托車筒式液壓減震器》對摩托車減震器的主要參數(shù)，技術(shù)要求作了明確的規(guī)定。5.1.1 工作缸徑 D 的確定南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20根據(jù)減震器的最大卸荷力和缸筒內(nèi)最大壓力強(qiáng)度來計算工作缸筒的直徑：D= (mm) (5-1)]1[)2~(???pt式中：p —復(fù)原行程最大阻力，N；t[p]—工作缸筒內(nèi)最大允許壓力，Mpa，一般取[p]=（0.3～0.6）Mpa；—活塞桿直徑與工作缸筒內(nèi)徑之比；?雙筒式， =0.4～0.5;單筒式, =0.30～0.35.在根據(jù)工作缸筒直徑系列（表 5-1）進(jìn)行圓整。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了摩托車減震器工作缸筒直徑系列為 16、20、22、25mm，一般根據(jù)摩托車的排量大小來選定（表 5-1） 。表 5-1 摩托車減震器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)（mm）公稱尺寸 工作缸直徑 D 貯油筒外徑 D1基準(zhǔn)長度 L16 16 24 16020 20 32 17022 22 36 18025 25 40 1955.1.2 貯油筒直徑 D 的確定c貯油筒直徑 D =（1.38～1.45）D，壁厚 4.0～7.0mm，貯油筒最大外徑D =（1.5～1.6）D，貯油筒外徑系列為 24、32、36、40mm，當(dāng)然也有可能小于或大1于系列值。貯油筒作用主要是貯存介質(zhì)油，除補(bǔ)償由于缸內(nèi)容積變化產(chǎn)生的外滲漏油外，還容納因溫升而保證產(chǎn)品主要指標(biāo)的前提下，貯油筒外徑應(yīng)稍大一些，對減震器貯油、散熱、改善吸震能力都是有益的。5.1.3 減震器基長 L 的確定減震器的基長較長，給摩托車設(shè)計總布置帶來一定程度的不便，但是基長太短，必然會使部件過分簡化而影響減震器的性能。減震器基長為設(shè)計尺寸，它是減震器在壓縮到底時，二端吊環(huán)的中心距 L 與行程 s 的差值，即：minL = L - S (mm) (5-2)in南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21則減震器拉伸到最大長度為：L = L + s (mm) (5-3)maxin還規(guī)定壓縮到底長度 L 的允差為+3 mm，最大拉伸長度 L 允差也為正值。in max5.1.4 工作行程 S摩托車減震器和彈簧組合為一體，行程為 40～110mm，由于還有懸掛裝置杠桿比的因素，減震器行程甚至更小些。表 5-2 工作缸筒徑系及行程選定（mm）前減震器通用車 越野車發(fā)動機(jī)排量（cm ）3工作行程 缸 徑 工作缸徑 缸 徑50～90 70～90 22?200～230 26?100～125 90～100 Φ26 230～250 30250～500 100～1203039250～280 Φ43600～750 100～120 270～290800～1000 120～140 280～300根據(jù)給定的已知條件工作行程 S=50±1mm 和發(fā)動機(jī)排量為 125cm ，以及上面所3描述的選擇方法，在通過對照以上表 5-1 和表 5-2 確定：取工作缸徑 D=22mm，則取貯油筒外徑 D =40mm，取壁厚 7mm，則 D =26 mm，基長 L=195mm。1 c5.2 摩托車減震器主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.1 彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算在根據(jù)普通圓柱螺旋彈簧尺寸系列（摘自 GB/T1385—1993） （部分）表 5-3第一系列0.45 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.21.6 2 2.5 3 3.5 4 4.5 彈簧絲直徑 d/mm第二系列 0.32 0.55 0.65 1.4 1.8 2.2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文222.8 3.2 5.5 6.5 7 9 彈簧中徑 D/mm8 8.5 9 9.5 10 12 14 16 18 20 22 25 28 30 32 35 38 40 42 45 48 50 52 55 58有效圈數(shù) n/圈 壓縮彈簧6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 10 10.5 11.5 12.5 13.5 14.5 15 16 18 20 22 25 28 30自由高度 H /mm0壓縮彈簧150 160 170 180 190 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 450 480 500 520 550 580 600 由于彈簧內(nèi)徑 D =彈簧中徑 D-簧絲直徑 d，通過參考同類摩托車型和實(shí)地考察 1，及參照上表 5-1 和表 5-5，確定了以下彈簧結(jié)構(gòu)參數(shù)，如表 5-4 所示 表 5-4彈簧直徑 d(mm) 有效圈數(shù) n 彈簧中徑（密圈）D(mm)3.5 76 18其中有效圈數(shù) 76 圈包括：密圈 n =40 圈、節(jié)距 t =5mm；mm稀圈 n =36 圈、節(jié)距 t =8mm。xx（1）彈簧自由長度的計算：參照摩托車技術(shù)第 2004/05 期中彈簧的計算及根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊·單行本·彈簧（簡稱手冊，后同）的第 19 頁表 7-2-14 中介紹的計算公式：當(dāng)壓縮彈簧兩端圈磨平并緊，且支承圈為 1 圈時：總?cè)?shù) n = n+2=76+2=781自由高度 H = n t + n t +1.5d (5-4)0mx=40×5+36×8+1.5×3.5≈493mm 壓并高度 H =（n+1.5）d=（76+1.5）×3.5≈271mm b（2）螺旋伸角 ： =arctan(t/ D) （5-5）??=arctan(5/3.14×18)=5.06°m=arctan(8/3.14×18)=8.06°x南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文23（3）簧絲長度 L： 圓柱螺旋彈簧 L= Dn/(cos ) (5-6) ??L=L +LmxL =3.14×18×40/（cos5.05）≈2521.8mmL =3.14×20×36/ (cos8.06)≈2283.4mmx所以 L= L + L ≈4805.2mmmx（4）計算彈簧剛度：k=Gd /(8nD ) (5-7)43式中：k 為錐圈剛度（N/mm） 、d 為簧絲直徑(mm)、n 為工作圈數(shù)、D 為彈簧中徑(mm)、G 為彈簧材料的剪切彈性模數(shù)，取 78400MPa。 k =78400×3.5 /(8×40×18 )=6.3040N/mmm431/ k =0.1586k =78400×3.5 /(8×36×20 )=7.0045N/mmx431/ k =0.1428彈簧的總剛度（合成剛度）1/k 1 = 1/ k +1/ k =0.3014 (5-8) mxk1 ≈3.3 N/mm密圈壓并后，余下的剛度就是稀圈的剛度K2= k ≈7 N/mmx密圈壓并時的最大變形量f m。max =（t -d）n =(5-3.5)×40=60mm (5-9)m按照彈簧受力變形公式: F=kf (5-10) 則： F 3= k f m。max =6.3040×60=378.24 N此力使稀圈被壓縮長度= F 3/ k ≈54 mm (5-11)x拐點(diǎn)變形長度： f 3 = 密圈最大變形量+稀圈在該力的變形量= 60+54=114mm 工作圖見圖 5-1，其繪制過程如下：1.預(yù)壓長度 H ≈460 mm，如果沒有實(shí)物參照，通常取某一規(guī)定范圍值或由自己設(shè)計1的預(yù)壓長來決定。F =k (H -H )=3.3×(493-460)≈109 N (5-12) 1012.彈簧在拐點(diǎn)處的壓縮高度：H = H - f =493-114=379mm，F(xiàn) 3≈378 N (5-13)3033.彈簧壓縮到極限的長度 H =340mm；5F =F + K2（H3- H5） (5-14) 3南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文24F =378+7×（379-340）=651N5彈簧的極限長度是彈簧的預(yù)壓長度減去活塞桿最大行程值，根據(jù)活塞長度、阻尼筒長度及減震墊計算得出。4.F 、F 的力值及彈簧壓縮長度分別取 F ～F 和 F～F 及其相應(yīng)長度的中間值。24 133圖 5-1 彈簧工作特性圖5.校核壓并長減震彈簧全壓并長度：H b=dn+1.5d≈271 mm；它距離彈簧壓縮極限長度(340mm)還有69mm，應(yīng)該沒問題。6．校核扭應(yīng)力（ζ）ζ=8 F KC/（ d2） MPa (5-15)5?式中： C為旋繞比，C=D／d=18／3.5 =5.1； (5-16)K為曲度因子，K=(4C一1)／(4C一4)+0．615／C (5-17)=1.16+0.11≈1.2968ζ=8×651×1.2968×5.1／(3．14×3.5 2 )=890 MPa許用扭應(yīng)力ζ通常在800 MPa左右（ζ=0.5σ b） ，它隨材料、簧絲直徑和彈簧中徑的不同而異。此處雖然超出，但因減震器不常在極限狀態(tài)下工作，故可以使用。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文255.2.2 減震彈簧按實(shí)際工作狀態(tài)繪圖的優(yōu)點(diǎn)1)可對該支彈簧工作狀態(tài)一目了然。如預(yù)壓力多大、行程多長、最大壓縮力膨大(影響扭應(yīng)力和永久變形)、剛度k，、 多大及離拐點(diǎn)位置和離壓并長還有多遠(yuǎn)等。2)可對配套廠的信息(如彈簧硬了、軟了、承載力不足等)迅速改進(jìn)，以滿足用戶要求。3)繪圖多了，可對踏板、彎梁或騎式車的上述各值有一個由小到大變動的概念，各系列車有一定范圍，不管是測繪還是設(shè)計都能做到心中有數(shù)。5.2.3 減震器減震桿（活塞+活塞桿）前減震器減震桿一般將活塞和桿分成兩個零件加工然后在經(jīng)鉚接成為一個整體，目前要求活塞和桿制成整體。如圖 5-2 所示：圖 5-2 前減震器減震桿其中活塞桿主要承受來至活塞和接頭的壓縮和拉伸載荷，必須具有足夠的強(qiáng)度。減震器活塞桿直徑 d=（0.40～0.55）D，常用 6～12mm。直徑過小抗壓（拉）強(qiáng)度較低，則影響減震器的橫向剛度?；钊麠U采用 35 、40 、45 、40Cr 等冷拉圓鋼制成，硬度為 HRC18～35 表面鍍##鉻，鍍鉻層硬度為 HRC30～55。前叉可用 45 鋼，調(diào)質(zhì)及表面處理。#圖中，前減震器活塞桿設(shè)計成空心管，在管壁上在接近底部處開用兩個補(bǔ)償孔，在活塞附近處開有兩阻尼小孔。兩阻尼小孔離活塞越遠(yuǎn)，在復(fù)原行程中上腔形成的被壓區(qū)愈大，減震器的行程則愈短。兩阻尼小孔之間設(shè)計有一定的距離，是為了使油液和排出與補(bǔ)償量能隨載荷的變化而變化，使減震器性能趨于平緩、柔和。兩阻尼小孔位置應(yīng)設(shè)計在活塞經(jīng)常工作的附近。在壓縮到底時，底部補(bǔ)償孔被活塞關(guān)閉，南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26阻尼力突增?；钊麠U采用雙重流程加工工序，即為落料、車端面倒角、校直、磨外圓、高頻淬火、回火、校直、多道磨外分別車削兩端面（活塞端、吊環(huán)端或螺桿端） 、切入磨、精密鍍鉻超精密等?；钊麠U國外推薦采用精拔、輥軋、無導(dǎo)精磨削及震動錘加工，鍍鉻后拋光或超精磨；國內(nèi)則多采用無心磨，電鍍后拋光或超精磨，也有少數(shù)采用無心磨、輥軋、電鍍后拋光或超精磨等工藝?；钊麠U表面粗糙度應(yīng)為 Ra0.05～Ra0.10，目前國產(chǎn)件為 Ra0.2?；钊麠U表面粗糙度對減震器漏油影響很大，表面尖銳的波峰越深，運(yùn)動時，活塞桿穿過油封向外帶出的油量也越多，漏油越嚴(yán)重。如從橫斷面看，油封在工作中其刃口緊緊地抱住活塞桿外表面，其作用面積為： S= (mm ) (5-18) )2(Ra??2式中：R—活塞桿公稱尺寸，mm；Ra—活塞表面粗糙度，mm。若將兩種不同的粗糙度活塞桿的作用面積進(jìn)行比較可知，若活塞桿表面粗糙度增大一級，則與油封的有交叉磨損面積增大 4 倍還要多。試驗(yàn)表明，活塞桿表面粗糙度增加一級，減震器耐久試驗(yàn)次數(shù)減少 30 萬次。活塞桿的直度一般為 0.02mm，且對于減震器漏油也影響很大，從坯料校直到淬火，回火后校直都是磨前不可缺少的工序。校直點(diǎn)一般為 2～4 點(diǎn)，可采用意大利GALDABINICA5 型系列多點(diǎn)（6～8 點(diǎn)）12t 校直機(jī)，其校直公差控制在 0.02mm 以內(nèi)（具有 0.03mm 的 TIR 報警公差系統(tǒng)） ，無論工件呈“S”形或扭曲狀都能達(dá)到校直要求，前叉的芯管活塞桿磨前的校直公差應(yīng)在 0.05mm 左右?；钊麘?yīng)具有良好的導(dǎo)向性能，其高度為 10～12mm，過小導(dǎo)向性能邊差，過大又增大減震器的總長度?；钊耐鈴?D 常用 16～40mm，其外圓柱面應(yīng)具有良好的密封性，而活塞的高度過小會影響其密封性，外圓柱面與中心孔的同軸度也會影響密封性能，活塞外圓柱面的粗糙度是密封性能的保證，一般要求不低于 Ra0.2 m。?一方面要求活塞在缸筒內(nèi)能自由運(yùn)動，另一方面要求油液不能在其間隙之間流動，可靠的密封才有一定的阻尼力，因此其配合間隙則是影響減震器工作性能地重要因素，一般其配合間隙應(yīng)在 0.05～0.10mm，國產(chǎn)減震器配合間隙為0.18～0.30mm。以前叉為例，其活塞桿上兩阻尼小孔面積為 2.815 ，若在上述間?隙時，其活塞邊隙泄漏面積為 2.785～4.63 ，后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了阻尼孔的面積，導(dǎo)?南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文27致大量的油液直接泄漏，通過阻尼孔的油液明顯減少，使減震器衰減震動的能力大大減弱。減震器活塞一般采用粉末冶金，如粉末冶金 FZ1365(GB2688-81)。5.2.4 活塞環(huán)活塞環(huán)主要起密封作用，防止油液從高壓腔泄漏到低壓腔（內(nèi)泄） ，保證活塞的阻尼效果。由于活塞環(huán)靠自身彈力貼緊缸壁密封，所以可使工作缸筒和活塞的加工及配合精度適當(dāng)降低，有利于實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，降低成本；塑料活塞環(huán)線膨脹系數(shù)較大，可微量補(bǔ)償阻尼的溫度衰減率?；钊h(huán)密封原理是：首先靠自身彈力貼緊在缸筒壁內(nèi)形成第一密封面，密封建立后，油壓增大將環(huán)壓向環(huán)岸形成第二密封面，如圖 5-3 所示，完全形成高壓腔與低壓腔。此時高壓油經(jīng)過環(huán)的側(cè)隙進(jìn)入活塞環(huán)的背間隙向外擠壓活塞環(huán)，背壓則使活塞環(huán)與缸壁貼合更緊，形成更加可靠的密封。圖 5-3 活塞環(huán)密封原理圖活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計：1.活塞環(huán)徑向厚度 bb=(0.25～0.4) （mm） (5-19)D式中：D——工作缸筒內(nèi)直徑，mm公差一般取 0.1～0.2mm。因?yàn)楣ぷ鞲淄矁?nèi)直徑 D=22mm，所以 b=(0.25～0.4) =1.17～1.88mm2南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28取 b 為 1.17 mm2.活塞環(huán)的軸向高度 hh=(1.5～2.5)b =1.755～2.925 (mm) (5-20)則取 h 為 2.0 mm公差一般取 0.10～0.15mm。3.活塞環(huán)開口設(shè)計活塞環(huán)開口形式一般采用斜開口（圖 5-4a） ，其斜角 一般為 45°；對于軸向?高度較小的活塞環(huán)開口形式采用直開口（圖 5-4b） ，而對于軸向高度較大的活塞環(huán)開口形式采用階梯切口（圖 5-4c）a)斜切口； b)直切口； c)階梯切口圖 5-4 活塞環(huán)開口形式環(huán)開口寬度為：c=(a + )sinr (mm) (5-21)1?式中：a ——環(huán)圓周長線脹量，mm；1a =(t-t ) s， (℃) (5-22) 0?t 為連接工作最高使用溫度，取 80℃；t 為常溫，取 20℃；0為線脹系數(shù)，1/℃；S 為環(huán)中徑處的周長，mm；s= （D-b） ， (mm) (5-23)?——環(huán)在開口前的外徑比缸徑的增大量，缸徑為 16mm，一般取 0.2 mm 為? ?基礎(chǔ)，缸徑每增大 1 mm， 增加 0.05～0.06mm。此設(shè)計缸內(nèi)徑為 22mm，所以 取? ?0.5～0.56mm。表 5-5 聚四氟乙烯性能名稱 單位 指標(biāo)線膨脹系數(shù)** 1/℃ 20~60 ℃ 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文29（垂直于壓力方向）10.3×10-520~100℃ 10.5×10-520~150℃ 11.4×10-520~200℃ 12.8×10-5注：為 HG2-234-76 聚四氟乙烯樹脂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的指標(biāo)值。 ※※按“塑料試驗(yàn)”（國標(biāo)）測定所得的實(shí)測值來源于網(wǎng)址：http://www.sh-ssas.com/trait.htm 中的部分表格。。通過上表 5-5 可知，這里我們?nèi)?為 10.5 /℃?510??根據(jù)上面公式計算：（取斜角 為 45°時計算）?s= （D-b）=3.14×（26-1.17）=77.97mm；?a =(t-t ) s=(80-20) ×10.5 ×77.97≈0.491mm；10 510?c=(a + )sinr=（0.491+0.5）×sin45°=0.70mm?4.活塞環(huán)側(cè)間隙 1=H-h>a (mm) (5-24) 2式中：H——活塞上環(huán)槽高度，mm；a ——活塞環(huán)軸向高度的線脹量，mm2a =(t-t ) h (mm) (5-25) 20?a =(t-t ) h =(80-20)×10.5 ×2.0=0.0126mm510??5.活塞患背間隙 ?2])[(1dbD??≈0.007D （mm） (5-26) = =-0.170 符合])2[(12dbD???1[(2.7)19.65]??圖 5-5 修改后的活塞活塞環(huán)常用的材料有：尼龍 1010，聚四氟乙烯（F ）等，這里選用了聚四氟乙4烯作為設(shè)計材料。塑料活塞環(huán)其填充料應(yīng)混合均勻，工藝應(yīng)保證兩端面應(yīng)與中心線垂直，兩端面平面度小于或等于 0.03mm，表面粗糙毒外圓柱面為 Ra0.8 m、兩端面 Ra1.6 m，??其余 Ra3..2 m。外觀不應(yīng)有裂紋、縮孔、毛刺、嚴(yán)重折角（外徑上下倒角 R0.2） 。?5.2.5 貯 油 筒正立式前減震器的貯油筒（或前叉筒）如圖 5-6，主要用于安裝前軸和前擋泥板，制動器蓋等，內(nèi)腔固定活塞桿，為工作油缸上下運(yùn)動導(dǎo)向，并兼作儲油室。摩托車行駛過程中，前叉筒除了傳遞驅(qū)動力和轉(zhuǎn)向力矩之外，還承受有行駛阻力（橫向力）和來至路面的沖擊力。因此，前叉筒應(yīng)具有較高的遷都和剛度，為了減輕質(zhì)量，前叉筒常采用鋁合金壓鑄，內(nèi)孔鍍鉻以提高耐磨性。前叉筒內(nèi)孔為了給工作油缸導(dǎo)向，其軸線和尺寸、圓柱度、粗糙度等要求都很高，為了提高裝配精度和耐磨性，在內(nèi)孔裝有導(dǎo)向套。其內(nèi)孔與活塞桿、工作缸筒導(dǎo)向套等相關(guān)零件的同軸度、圓柱度的良好配合、將對減震器的工作性能、漏油產(chǎn)生重要的影響。為了密封液壓油，在前叉筒孔口安裝有油封，油封一般與孔口有過盈配合，過盈量一般為 0.3～0.5mm，油封安裝孔及止口的形位公差，對油封與前叉套管之間的密封性影響很大。前叉筒底部、活塞桿固定螺栓孔中心線與內(nèi)孔中心線同軸度、與筒底面垂直度南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文31要求也很高，它直接影響到活塞的運(yùn)動精度和底部漏油。前叉筒常采用 ZL104 鋁合金低壓鑄造，經(jīng)熱處理后機(jī)械性能達(dá)到 ≥250MPa、b?=2％～4％、HB=100～120。表 5-8 為 NF125、WY125 前叉筒 ZL104 的化學(xué)成分及機(jī)?械性能。表 5-6機(jī) 械 性 能Si Mg Mn Cu Fe Alb?(MPa)(％)?HB 狀態(tài)化學(xué)成分（％）8～10.50.3～0.50.2～0.61.3～1.6<0.8 余量 ≥245 ≥2.0 ≥100T5提高鎂的含量，假如少量的鋼，將硅的含量控制在下限，在合金中形成Mg2Si，CuAl 2，可以提高合金的熱處理的強(qiáng)化效果，同時也提高了機(jī)械性能和加工性能。采用低壓鑄造其粗糙度可達(dá)到 。圖 5-6 貯 油 筒5.2.6 導(dǎo)向套（或襯套）減震器導(dǎo)向套（圖 5-7）與活塞桿配合的內(nèi)孔表面，主要起導(dǎo)向作用，由于減震器工作是活塞桿相對于導(dǎo)向套頻繁而高速地往復(fù)運(yùn)動，需要具有較高的耐磨性能。導(dǎo)向套與活塞桿之間的配合間隙一般為 0.05～0.10mm,若此間隙大到 0.2mm，其工作性能降低一半。南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文32圖 5-7 導(dǎo)向套導(dǎo)向套常采用減磨性能好的粉末冶金（如 FZ1365 GB2688-81）材料，近來日本以及我國已開始采用“DU”合金即塑料-青銅-鋼背復(fù)合材料（國內(nèi)代號為 FQ-1） ，就是在多孔青銅-鋼背結(jié)構(gòu)上軋上聚四氟乙烯，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚矶傻娜龑訌?fù)合自潤滑材料。這種材料綜合了青銅-鋼背具有較高的承載能力和良好的導(dǎo)熱性能、塑料良好的耐磨性能和較高的抗腐蝕能力的優(yōu)點(diǎn)。由于“DU”合金摩擦系數(shù)小（為0.04） ，減磨性好，對活塞桿表面的磨損相當(dāng)小，從而使減震器的密封壽命大大提高；表面層氟塑料有一定的韌性和彈性，在一定程度上克服了由于活塞、活塞桿和其它相關(guān)零件行位誤差所造成的對活塞運(yùn)動的機(jī)械干涉，同時對于活塞桿的間隙還有一定的補(bǔ)償作用，可減少此間隙造成的內(nèi)泄漏，使減震性能穩(wěn)定。5.2.7 油封1.油封的工作條件國際標(biāo)準(zhǔn) ISO6194/1-1982 和日本 NOK 公司都明確了用戶對油封提出的工作條件，對于往復(fù)油封為：（1）工作速度（表 5-7） 表 5-7 單位：（m/s） 一般 max?連續(xù)長期 耐久試驗(yàn)0.52 ≤1 ≤1 0.52（2）工作溫度油封工作中，由于由于運(yùn)動摩擦引起的卡夫焦耳效應(yīng)而形成其工作溫度，焦耳效應(yīng)與摩擦條件有關(guān)。因此，油封的徑向力（正壓力）管口與桿的接觸寬度（摩擦面積）和摩擦系數(shù)（材料、表面粗糙度、潤滑條件） 、相對速度、導(dǎo)熱性等決定了其南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文33工作溫度的高低（表 5-8） 。表 5-8 減震器油溫（℃） 工作 耐久試驗(yàn) 熱衰減試驗(yàn)70 左右 60±10 +20～+100由于橡膠導(dǎo)熱性差（導(dǎo)熱系數(shù)為 0.14kcal(m· h·℃）,而鋼為 41.7 kcal(m·h·℃）)，一般唇口溫度比溫高 10～40℃，考慮到摩托車使用氣候差別較大，油封的工作溫度應(yīng)在-40～+120℃范圍內(nèi)。（3）工作壓力油封的工作壓力應(yīng)為活塞單位面積上的阻尼力，一般前減震器 p<1.00MPa。后減震器 p=2