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1、. . .减震器设计及发展毕业论文目 录1 绪论11.1 选题的目的和意义11.2 减振器的发展历史11.3 减振器的分类21.4 液压减振器国外发展状况和发展趋势31.5 研究的主要容及方法42 减振器的类型和工作原理52.1 减震器的类型与型号52.2 减震器形式的选择52.3 减振器的工作原理62.4 减振器的结构.工作原理及优点62.5 减震器的标准72.6 减震器的使用措施及注意事项73 减震器的设计93.1 减震器数据的选择93.3 芯轴的设计与强度校核113.4 上接头凸台校核123.5 螺纹的选择133.6 螺纹牙的强度校核133.7 花键的设计与选择164密封元件204.1
2、密封元件材质的设计和选用204.2 密封元件常用的材料204.3 密封盘根245 液压减震器的使用方法285.1 减震器在钻柱中的连接位置285.2 下井前的检查285.3 起钻后的检查285.4 注意事项285.5 维修与试验295.6 检查与维修295.7 组装295.8 注油306 结 论31参考文献32致 谢33.参考资料.1 绪论1.1 选题的目的和意义减振器主要是用于减小或削弱振动对设备与人员影响的一个部件。它起到衰减和吸收振动的作用。使得某些设备及人员免受不良振动的影响, 起到保护设备及人员正常工作与安全的作用, 因此它广泛应用于各种机械的频繁起降等, 对减振器的要求愈来愈高。人
3、们不但要求安全可靠, 而且要求旅途舒适, 对此减振器起着举足轻重的作用。1.2 减振器的发展历史世界上第一个有记载、比较简单的减振器是1897年由两个姓吉明的人发明的。他们把橡胶块与叶片弹簧的端部相连，当悬架被完全压缩时，橡胶减振块就碰到连接在汽车大梁上的一个螺栓，产生止动。这种减振器在很多现代汽车悬架上仍有使用，但其减振效果很小。1898年，第一个实用的减振器由一法国人特鲁芬特研制成功并被安装到摩托赛车上。该车的前叉悬置于弹簧上，同时与一个摩擦阻尼件相连，以防止摩托车的振颤。减振器的结构发展主要经历了以下几种发展形式：加布里埃尔减振器，它是由固定在汽车大梁上的罩壳和装在其里面的涡旋形钢带组成
4、，钢带通过一个弹簧保持其力，钢带的外端与车桥轴端连接，以限制由振动引起的弹跳量。平衡弹簧式减振器，这是加到叶片弹簧上的一种辅助螺旋弹簧。由于每一个弹簧都有不同的谐振频率，它们趋向于抵消各自的振颤，但同时也增大了悬架的刚性，所以很快就停止了使用1。空气弹簧减振器，空气弹簧不仅兼有弹簧和吸振的作用，而且常常可省去金属弹簧。第一个空气弹簧减振器是1909年由英国考温汽车工厂研制成功的。它是一个圆柱形的空气筒，利用打气筒可以把空气经外壳上部的气阀注满空气筒，空气筒的下半部分容纳一个由橡胶和帘布制成的膜片。因为它被空气所包围，所以其工作原理与充气轮胎相似，它的主要缺点是常常泄漏空气。液压减振器，第一个实
5、用的液压减振器是1908年由法国人霍迪立设计的。液压减振器的原理是迫使液流通过小孔产生阻尼作用。通常的筒式减振器是由一个与汽车底盘固定的带有节流小孔的活塞和一个与悬架或车桥固定的圆柱形贮液筒组成。门罗在1933年为赫德森制造的汽车装用了第一个采用原始液压减振器的汽车。到了二十世纪三十年代末，双作用减振器在美国生产的汽车上被普遍采用。到了二十世纪六十年代，欧洲采用的杠杆式液压减振器占了优势，这种减振器与哈德福特的摩擦式减振原理相似，但使用的是液流而不是摩擦缓冲衬垫。麦弗逊支柱式减振器，随着前轮驱动汽车的出现，二十世纪七十年代以来，制造商开始采用麦弗逊式减振器。这种减振器是二十世纪六十年代通用公司
6、麦弗逊工程师研制成功的。他把螺旋弹簧、液压减振器和上悬架臂杆组成一个紧凑的部件。其主要优点是体积小，适合前轮驱动汽车，可在与变速器组成一体的驱动桥上应用。另外，有一种电子控制减振器，能根据道路状况、车速和驱动形式自动调节悬架软、中、硬三种刚度。该减振器通过在汽车保险杠下方装有一个带声纳的测量部件监测路面状况，把测得的数据输入处理单元，然后调节减振器中的按键，以改变液流通道的尺寸。充气式减振器是二十世纪六七十年代以来发展起来的一种新型减振器。充气式减振器的特殊结构和充气参数，可以大大地降低噪音，并有利于保证活塞高速运动时的阻尼特征，同时减振器上的减振支柱实质上属于双筒结构，它除了阻尼减振还有如下
7、附加功能：他和控制臂一起对车轮进行导向2。1.3减振器的分类根据减振器的结构、材料与用途不同, 减振器可分为以下几种： (1)橡胶减振器减振器由天然橡胶及聚氯丁之类合成橡胶材料制成。该减振器经济方便, 对振动阻尼作用。近年, 又出现一种金属橡胶减振器, 性能优于传统橡胶减振器。但低温时弹性下降、高温时易变形, 不适于高频下工作, 有“弹性后效”现象等。因此只能用于减振要求不高的场合。(2)金属弹簧减振器分为螺旋弹簧与板簧减振器：该减振器能适应于各种环境与温度下使用, 力学性能较稳定, 刚度围广,高频时, 失去减振作用, 因此, 目前, 液压减振器已经得到了广泛地应用特别是在一些关键装备上, 如
8、飞机的起落架、导弹的发射架、各种汽车、摩托车、轮船等需减振的设备上。液压减振器是以液压油为工作介质并利用油的黏性阻尼作用, 在节流口或阀的前后形成一定的压差, 将振动的动能变成液体的压力能衰减和吸收振动。(3)电流变液和磁流变液减振器：电、磁流变液都是悬浊液, 在外加电、磁场作用, 下其黏度可连续变化, 由美国人W.Winslow 和J.Rabinow于20 世纪40 年代后期发现, 从20 世纪80 年代末起将其应用于阻尼可调减振器。电、磁流变液减振器具有阻尼连续调节, 响应快等优点, 但是还存在一些问题: 电、磁流变液的粒子沉降、温度稳定性, 电、磁流变液减振器的设计误差补偿、使用寿命、维
9、修等, 其产业化应用还需要进一步的研究。(4)气体控制阻尼可调减振器：气体控制阻尼可调减振器必须与空气弹簧配合使用。阻尼变化规律是:当空气弹簧中气压升高时, 阻力增大, 反之则减小, 不能根据路面激励和汽车工况的变化(5)干摩擦式阻尼可调减振器：2004 年, 英国巴思大学的EmanuelGuglielminoKevin A. Edge 研制了一种干摩擦式阻尼可调减振器。干摩擦阻尼减振器利于两个平面之间的摩擦消耗能量, 通过液压系统控制接触面正压力的大小调节减振器的阻尼系数。1.4液压减振器国外发展状况和发展趋势目前国液压减振器大部分单向减振器，其阻尼力主要通过油液流经空隙的节流作用产生。减振
10、器的设计开发也由基于经验设计加实验修整的传统方法向基于CAD/CAE技术的现代优化设计方法转变。20世纪50年代发展起来了液压减振器技术，在减振器充入油液（0.30.5MPa）减振器的临界工作速度相应提高，后来又发展了双筒式减振器，它采用活塞阀体与底阀相配合的结构，在浮动活塞在缸筒间的一端形成的补偿室充入一定量的高压气体（2.02.5MPa）氮气。与双筒式减振器比，单筒充气式减振器质量显著减轻，安装角度不受限制，但其制造精度要求和成本较高3。据调查，目前国液压减振器配套产能有过剩趋势，生产高档次减振器的不多。单筒充气式减振器国生产厂家正在消化吸收设计技术和提高制造工艺技术阶段，产品质量还没很过
11、关。对于充气式减振器的研究也主要集中在单缸充气式汽车减振器方面。在郭孔辉院士的领导下，汽车研究所作了大量的试验工作，积累了一些经验。但由于橡胶的寿命不过关及设计、制造等多方面因素的影响，一直没有形成比较成熟的技术。近几年，由于高速公路的迅速发展，对舒适性的要求也越来越高，国对充气式减振器研究及产品开发工作又重新重视起来。铁路局减速预调速研究中心和工业大学的高起波、曾祥荣两位老师对充气式减振器性能进行了理论分析和试验；天津大学的马国清、王树新、卞学良等对充气式减振器建立数学模型，建立计算机仿真程序，利用该程序可以得到参数变化对减振器性能的影响趋势，取得一些较好的研究成果。后勤工程学院的晏华等设计
12、的充气式电流变减振器设计比较先进。有些厂家也投入人力物力对充气式减振器关键部件进行开发，如瑞安东欧汽车零部件厂、前进橡胶、美亚达金属塑料等，并具有了一定的生产规模。国外工程机械主要配套件大多数都生产历史悠久，技术成熟、供应充足、生产集中度高、品牌效应突出。目前世界上生产减振器最大的企业，美国天纳克（TA）汽车工业公司是世界最著名的减振器生产商，也是目前全球最大的专业生产减振器的厂家，其生产的充气式减振器符合美国军用标准。同时还不断推出新的减振器，推动减振器技术不断向更高技术水平发展。另外还有几家较为先进的公司如：Ford和General Motors这两家。这两家公司生产的减振器能很好的解决汽
13、车的安全性和舒适性这两方面的要求，例如德国大众公司的GTI、甲壳虫，奔驰-戴姆勒克莱斯勒汽车生产的C200均采用了双筒油压式减振器，在保证安全性的前提下充分提升了汽车的稳定和操控性。由于汽车在不同的行驶工况下对减振器的特性有不同的要求，可调阻尼减振器是筒式减振器技术发展的目标。目前国外已经开发有机械控制式的充气式减振器，电子控制式的充气式减振器，在个别高档车还试用电流变液减振器，但电流变液减振器的工作温度围窄-25125，其强度和化学稳定性较差，影响其工作的可靠性。充气式减振器相比电流变液减振器，不需要特殊的高压供电装置，成本低、使用安全、稳定性强9。目前最先进的充气式减振器的响应时间约10m
14、s，需进一步提高。充气式减振器有很好的运用前景，是半主动或主动悬架较好的配置，但是尚需在缩短响应时间上改进。德国奥迪推出的2.7T越野车，使用了双充气式减振器，奔驰-戴姆勒克莱斯勒汽车生产的300C和Jeep4700均采用了充气式减振器。充气式减振器是一个较为新兴的技术，可同时提高车辆的舒适程度、驾驶性能和安全性能。由于车轮控制得到改善，车辆的安全性和可靠性得到提升；通过控制车身运动，提高驾驶平顺性，并使操作更精确、反应更迅速；在刹车和加速过程中减少乘员“前冲”和“后仰”；改善负荷转移特性，在车辆高速行驶中突然变向时，可提供更好的防侧翻控制；由于减小了路面反冲力，使驾驶更为安静、精确。正是由于
15、这些特点，充气式减振器首先在中高级轿车上得到了应用。充气式减振器的发展前景，国外对充气式减振器的研究已经发展到电子控制式减振器。我国对减振器的研究主要集中在单筒充气式减振器方面，而且发展比较缓慢。我们应当在前人对充气式减振器研究的基础上更加深入地对其进行分析和研究，努力缩短和发达国家的差距。对充气式减振器的研究能有效的提高我国汽车工业的制造水平，降低汽车的制造成本，对中国经济的快速发展大有益处。1.5 研究的主要容及方法通过CAD软件的辅助，设计一种用于石油钻井的液压减震器并且符合技术要求，具有良好经济性与实用性的液压减振器。通过大量的社会实际调查研究和图书馆查阅资料，设计计算以及老师的指导下，按照任务书的要求最终完成设计工作。在设计的过程中参考国外相关的文献资料以及借鉴相关企业的产品，预期的设计产品能够符合理论设计要求，各项技术指标符合要求，并且将生产成本降到最低。 2 减振器的类型和工作原理2.1 减震器的类型与型号 常见的减震器包括液压式减震器和机械式减震器。液压式减震器又分为液压单向减震器和双向减震器。 减震器的型号表示方法； JZ:减震器产品代号 YS:结构形式代号：YS-液压双向减震器
