减震器手册
第二版
J.C迪克逊（美国）
减振器特性
1介绍
1.1历史
目前世界范围内的生产的汽车减震器，或所谓的'减振器'，难以准确估计其数量，但可能每年约50-100万台，销售额远远超过每年十亿美元。一个典型的欧洲国家拥有超过需求500万台，每年的车超过100万台更换，而美国市场是前者几倍。如果一切顺利，这些悬挂减震器做好自己的工作，默默耕耘。喜欢标点符号或演技，阻尼器在他们的最好时，他们没有注意到 - 司机和乘客只是想减震器是无故障的。相反，设计师他们是固定利率和挑战。工程师有创造一个良好的新风门有些适合对于赛车或拉力赛车，或许对竞争的胜利一定有的贡献。令人兴奋，但在经济上更重要的是，也有满意地看到每天的车辆速度与舒适的驾乘安全行驶，将，即使在良好的道路，当然需要一个有效的悬挂系统。
需要阻尼器的出现是因为与车辆机动关联的滚动和俯仰，从道路的不平度。在十九世纪中期，路面质量普遍很差。因此，这一时期的更好的马车有柔软的悬挂，使用长弯折实现被称为半elliptics板簧，或者甚至通过使用一对这样弯曲的板簧设置回到后端在每一侧，形成全椭圆悬浮。无特殊设备进行拟合提供阻尼;这依赖于固有的摩擦，主要是梁弹簧的叶子之间。这样的时期，易制造，而且很可能在中等速度快工作得相当好，虽然在高速运转必须有至少令人兴奋的，或许危险，由于缺乏阻尼控制。
所谓的不用马拉的车的到来，即马车由内燃驱动发动机，在十九世纪末，提供了悬架开发新的刺激一直持续到今天。可从内燃机的迅速增加功率国产发动机更高的速度常规;整车和零部件的这一点，再加上技术能力设计师，再加上一般的商业气氛有利于发展和变化，提供了一个环境，促成了发明和创新。
阻尼装置车辆悬架的配合接踵而来。自发展初期阻尼经历演变，一个世纪过去了
其中的基本是：
（1）干摩擦（缓冲器）;
（2）液压系统;
（3）液压;
（4）主动（手动变更）;
（5）缓慢主动（自动改变）;
（6）快速主动（“半主动”）;
（7）电流体，例如磁。
从历史上看，对阻尼器的研究已发生很大变化，多年来，在大致以下几个时期：
（1）截至1910年阻尼器被几乎没有在车辆上使用。 1913年，实际上在停产后，劳斯莱斯在银色魔鬼上安装减震器，说明情况是多么的不同是在早年。
（2）从1910年至1925年使用了大多干燥缓冲器。
（3）从1925年至1980年出现了通过简单的液压统治期长，最初只是恒力吹断，然后通过逐步发展到一个更比例character-信息研究所，然后完善，导致成熟的现代产品。
（4）从1980年到1985年有关于主动悬架的可能性发展，这可能有效消除普通的阻尼器，但很少在实践中商业走了这么远的这因为成本的原因。
（5）从1985年它变得越来越明显，一个很好的主动悬架的利益可由快速自动调整阻尼器更便宜地获得，突然阻尼器再次成为一个有趣的开发组件。
（6）从约2000，引入，对高价格的车辆，至少可控制magnetorheo-的
逻辑减震器。
自适应阻尼器的发展已迅速发生。虽然将继续商业单位之间的差异，这样的系统现在有效的，可以被认为是成熟的产品。完全主动悬架提供了一些性能上的优势，但不是对所有乘用车都很划算有效。然后进一步的发展可以预期被限制为比较慢设计，控制策略和生产成本的细节细化。快速熔断控制，需要额外的传感器和控制器，将继续增加成本，所以简单的固定阻尼器，adjustables和慢自适应类型可能会继续数字主导市场在可预见的未来。
使用简单的弹簧和阻尼基本悬架并不理想，但它已经足够应付大多数情况。对于低成本的车辆，它是最具成本效益的选择。因此非常重视保持关于提高的工作寿命，可靠性和低成本的生产，而不是对细化通过技术开发性能。可变阻尼器，在几种形式，现在已经发现相当广泛应用在中档和昂贵的汽车。上最昂贵的客运和竞技汽车，磁流变阻尼器控制现在比较流行，成本高昂。
阻尼器通常被称为减振器，虽然暗示冲击吸收是一种误导。可以说，震荡是由轮胎和弹簧的变形“吸收”。阻尼器的目的是为了消散任何能量在身体或轮子，这样的垂直运动运动已经兴起从控制输入，或由道路崎岖或风的干扰。在这里，“垂直”运动包括身体起伏，俯仰和侧倾，以及车轮跳动。由于质量和弹簧的集聚，与车轮的车构成，需要阻尼器，以优化控制行为的振动系统中，通过防止响应过冲，并尽量减少一些不可避免的共振的影响。该振动系统的数学理论主要采用了线性减振器的概念，力正比于速度扩展，主要是因为它给方程该解决方案非常了解和记录，通常还算逼真。有一个阻尼器没有义务表现出这样的特性;尽管如此，典型的现代液压阻尼器这样做近似。这是因为在车辆和阻尼器制造商认为这是可取的良好的的行为，而不是理论家的便利。所需特性仅由阀的详细设计的制造商实现。
1.2摩擦的种类
阻尼器，或所谓的“减振器”，其目的是引入受控的摩擦进悬挂系统。在这种情况下，可以识别三种不同类型的摩擦：
（1）干摩擦;
（2）流体粘滞摩擦;
（3）流体动摩擦。
任何这些类型的可被用于悬挂阻尼，但它们的特性是完全不同。普通硬质材料之间RY固体摩擦的最大剪切摩擦力是密切正比于表面上的法向力：
图1.1.22一个典型的可伸缩缓冲器的表示的一般特征，截面无保护罩
其中mF是限制性的摩擦系数。对于硬质材料，这是在一个近似恒定良好的范围的Fntilde;，相对独立的接触面积。这称为库仑摩擦力。然而，它是对温度通常敏感，减少，因为这会增加。此外，它是对敏感以不希望的方式滑动速度。用于分析通常的作法是要考虑那里是一个静态摩擦m个系数小号可用任何滑动发生之前，以及动态值meth;一旦有相对运动。动态值较低，静态值的或许70％。
库仑摩擦力处于悬浮不可取的，条件是可取足够的摩擦类型，因为它锁定在小力当中，并给出了光滑表面，一旦通过丰富多彩的术语“Boulevard Jerk”在美国知名。因此，如今，为了优化过程尽一切努力，以减少库伦摩擦，包括使用橡胶衬套而比在悬架支点的滑动衬套。
流体摩擦进行详细在后面的章节考虑，但基本上粘滞摩擦正比于流速，并且在这个意义上说是一个有吸引力的选择。不幸的是，流体粘度很敏感温。流体动力摩擦，以从湍流能量耗散所产生的正比于流率的平方，这是不可取的，因为它给力在高速过高或过低在低速。然而这取决于流体的密度，而不是粘性的，所以温度灵敏度，虽然不是零，比对粘滞阻尼小得多。
因此很多阀门设计的精妙之处取决于各地获得理想的摩擦特性也是一致的，即，不会过分对温度敏感。这是通过利用摩擦的流体动力型，压敏可变面积阀得到所需与速度变化。
7减振器特性
7.1 介绍
阻尼器的特点是：
（1）一般的尺寸数据
（2）力特性;
（3）其他因素。
尺寸数据包括安装件之间的间距最小和最大长度，直径，安装方法等强制特征表明力如何与不同的压缩和延伸速度，对这些力的生产公差，的位置的任何影响。 其他因素包括关于操作温度，功耗，散热要求等限制
在考虑阻尼器所需的特性是所要求的，如果可能的话，以表达他们的几个简单的参数，复杂的行为，可与主观的平顺性和操纵相关联质量。因此，力 - 速度特性的复杂性可能被降低，尽管不完全，参数如下
（1）等效阻尼系数CD;
（2）不对称，转移因子ED;
（3）F（V）的形状
最根本的参数是等效阻尼系数。这导致了阻尼比率根据车辆的类型变化而具有相当大的差异，具体根据汽车制造商不同。典型整体阻尼比率0.2-0.4用于客车，0.4-0.8对于注重性能的轿车或竞赛的汽车。考虑的变化车辆质量和弹簧刚度，乘用车每个车轮所需要的阻尼系数通常变化从1到5 KNS / M，而对于商用车当然更高
第二基本参数是不对称性，压缩和反弹的相对量阻尼，其中乘用车往往是30/70左右，虽然没有严格约束，在20/80到50/50之间变化。摩托车似乎更加不对称的，也许是从20/80至5/95。
第三个参数，是速度曲线的力的形状，可以由累进因数L表示。的阀参数准确的选择是可能的实现大范围力速曲线的形状和发展的因素。在一般的优先为内，增加，而不是按比例与速度更小的力（即一个减小阻尼系数）正常操作范围，而使阻尼比是在低阻尼速度更高。这是提供控制好的处理，同时避免坏的颠簸无法接受的残酷。当然曲线本身应光滑。
至于循环特性而言，为F（X）的环是在光滑是非常重要的形状。基本上，这是指具有光滑阀的特性，并避免在通常的气穴现象的操作范围。
由一个阻尼器产生的力取决于其速度，也取决于它的最近操作的历史,这影响温度和流体性质。对于一个正常的调节风门的位置的效果是次要的，虽然这并非总是如此，例如用于摩托车叉，其中包括液压缓冲接近全压缩位置，或对组合的弹簧/阻尼器装置。 在里面后者的情况下，该力是仅仅阻尼器和弹簧力，这在平行作用的总和。
一个完整的阻尼器的基本特征是由对速度力的曲线图表示。阻尼器的扩展速度:
其中L是支架之间的长度，如图7.1.1。压缩速度被定义为
图7.1.1扩展速度和力。阻尼器受到张力，其长度增加。
本质上，这意味着任何速度，压缩或扩展，可以表示为一个压扩展速度与适当的标志。通常情况下，当然，该一个赋予正号直接兴趣的运动时，即仅在两个速度变量VDC和VDC的是在使用中的的一任何一个时间。绘图F（V）的图形往往是方便的绘制力量反对绝对速度。
一个减振器的正常工作是这样的,悬架运动导致减振器压缩，所以速度是压缩速度的常见的表现，而反弹速度延期速度。然而碰撞和反弹，可能对其他类型的减振器产生不适当的条件，例如转向减震器。术语“阻尼器速度”可以指任何上述情况，根据方面，或者与速度的绝对值，则总是为正。
对于力，各种常数都在使用。正扩展阻尼力FDE是一个施加阻尼引起扩张。阻尼器是压缩的。在这个意义上积极的扩展力因此人们也拉动朝向彼此在车辆的安装点。压缩力是与上述相反。如在速度的情况下，可以很方便地界定的压缩和扩展势力，仅仅有一个符号反转，正向FD
阻尼器的重量，质量和加速度通常是相当小。通常情况下，因此，在两端的力可以被认为是相等的。图7.1.2阻尼特征：（a）力与速度; （二）力与绝对速度; （三绝对速度。图7.1.3例阻尼器FDV个循环
阻尼器F（V）特性和P（Q）的特性之间的关系各种阀门在原则上是非常简单的。对于不可压缩流，一个给定的阻尼器速度的结果在通过相关的阀门的体积流率。与阀的P（Q）的曲线这允许各腔室的压力，从该力可以推断的溶液。解析，也可能是更方便的横跨阀的压力差，以开始，导致随之而来的阀门开度，阀门的流量，因此阻尼器的速度。线性阀的分析或其他简单的阀门给了相当大的设计见解，而计算机模拟分析提供复杂的阀门设计。
图7.1.2展示了一个典型的基本的F（V）特性的形式，具有扩展（反弹）力向上，并且压缩（回复）向下力。 （b）中，横轴是速度的大小，即，它的绝对值，该图形成更小的空间。这有时也做了的力，如果压缩和延伸力足够不同以避免混淆，如（c）中。这通常是不希望的可调节的阻尼器，或其他参数的变化被包括在的曲线图。
图7.1.4 1951年推出的克莱斯勒减震器是简单移开企图突然液压吹离特性更接近线性F（V）曲线。从彼得森转载（1953）PROC。全国会议上的工业液压，7，23-43。
图7.1.2的曲线图假定沿其行程阻尼器的位置并不考虑，即，该力依赖于速度，而不是位置。这是一个真正的常规阻尼器，但停止对组合的弹簧减震器单元是真实的。任何位置力依赖变成正弦测试F（V）行成一个圈，如图7.1.3，因为速度零在两个极限位置。
特性也可通弦运动的F（X）曲线图表示，其揭示了一些额外的功能。这将在后面讨论。对于弹簧F（X）的是一条线。 任何阻尼使得F（X），积成一个循环。
如第11章中讨论，测试，能量每个周期消耗和平均功耗在正弦运动被简单地涉及到线性阻尼系数。它有时是有用表达一个真实的非线性阻尼器的能量或功耗为等效线性阻尼系数：
可知：
7.2基本阻尼器参数
最基本的阻尼参数是：
（1）平均阻尼系数Cd
（2）不对称性eD
（3）F（V）线型
基本阻尼器F（V）曲线图可以从阀的特性的稳定的基础上计算状态分析。测试，稍后介绍，一般是正弦振荡，与力峰值相关以峰值速度。虽然这不是真正的稳定状态，通常的协议是相当不错的。
7.2.1平均阻尼系数
线性阻尼力可大致被建模为与速度成正比的图形。这具有这样的很大的优点，简单的，并且通常用于行驶和操控分析。但是阻尼器通常在操作中，图7.1.2不对称的，所以不同的系数可以被用于两个方向（线性模型）。忽略小库仑摩擦，用气体 - 压力静减震器的压缩力FDG（正向压缩力），在伸展和压缩的力是：
可得平均阻尼系数
7.2.2不对称系数
根据CD，阻尼器不对称因子eD是：
定向系数是：
零点不对称性eD=0以及 =，当然，100
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