机械5

目录 摘要I Abstract II 绪论1 1.1选题的依据及意义1 1.2减震器的结构及原理2 1.2.1减震器的结构及分类2 1.2.2双向作用筒式减震器的工作原理3 1.3国内外减震器产品的发展状况及趋势5 1.3.1国内汽车减震器产品的发展5 1.3.2国外汽车减震器产品的发展6 1.4本课题研究内容7 第二章减震器零部件的三维建模8 2.1 UG软件介绍8 2.2减震器各零部件的建模9 2.2.1减震器各零部件的结构分析9 2.2.2减震器油封组件的三维建模9 2.2.3减震器导向器组件的三维建模10 2.2.4减震器储油缸组件的三维建模10 2.2.5减震器工作缸的三维建模11 2.2.6减震器活塞连杆组件的三维建模11 2.2.7减震器底阀组件的三维建模15 2.2.8减震器防尘盖组件的三维建模17 2.2.9减震器弹簧盘的三维建模17 2.2.9减震器实体模型的总装配18 2.3本章小结19 第三章汽车减震器的设计与工艺20 3.1零件的设计与工程制图20 3.1.1零件的设计与工艺20 3.1.2工程制图20 3.2在UG的Drafti
ng模块下制作制图模板21 3.3汽车减震器中连杆的设计与工艺分析23 3.3.1连杆的设计23 3.3.2连杆的工艺分析23 3.4汽车减震器中工作缸的设计与工艺分析25 3.4.1工作缸的设计25 3.4.2工作缸的工艺分析25 3.5汽车减震器中活塞的设计与工艺分析27 3.5.1活塞的设计27 3.5.2活塞的工艺分析27 3.6本章小结29 第四章减震器的有限元分析30 4.1有限元分析软件ANSYS的介绍30 4.2伸张阀和压缩阀阀片的有限元分析31 4.2.1阀片有限元模型的建立31 4.2.2网格的划分32 4.2.3接触对的创建33 4.2.4添加载荷和约束34 4.2.5计算并分析结果35 4.3本章小结38 总结和展望39 5.1全文总结39 5.2展望39 参考文献（Refere
nces） 40 致谢41 绪论 1.1选题的依据及意义 近年来，随着我国经济的不断发展，人们的生活水平也不断提高。在交通方面，汽车已经成了人们不可以缺少的交通工具，汽车也在人们的生活当中充当着极其重要的角色。我国的汽车工业发展历史可以划分为四个阶段： 1949-1956年间的创始期；1957-1966年间的初步发展期；1967-1978年间的坚持发展期；1978年以后的大发展期。到了2008年，我国全年汽车销量已达938.05万辆。在另一方面看来，我国的汽车市场是市场广阔，我国汽车作为重要的一极登上世界舞台。这并不是因为我国跻身世界第二大汽车产销和消费大国，而是因为我国的民族汽车业已成气候，我国的不少汽车企业已经跻身世界主流汽车市常但是我国汽车进军欧美市场的最主要的障碍就是产品本身的质量。汽车悬架系统是汽车的主要组成构件。汽车的悬架系统决定了汽车产品的整体的质量。车辆悬架系统的主要功能之一就是提供支撑，有效地隔离路面引起的振动和冲击。目前主要有3种车辆悬架系统：传统的被动悬架系统、主动悬架系统和半主动悬架系统。无论是那种汽车悬架系统汽车悬架系统都是基于减震器来命名的。再者，汽车减震器之所以能有效地隔离路面引起的振动和冲击，是悬架系统中安装了减震弹簧和减震器。 减震器是汽车悬架系统中的关键部件，减震器的性能就决定了减震器的许多性能参数。而且减震器的好坏直接决定了汽车的乘坐舒适性和行驶的平顺性。我国的汽车行业仍是处于方兴未艾的阶段，国内减震器总的特点就是：技术相对其他汽车大国而言较为落后，高端车型的减震器技术仍需进口。而且就汽车减震器的专利而言，大多都是集中在日本，美国等汽车大国，国内关于汽车减振器的专利是少之又少。这样，国内的100多家减震器生产企业就处于一个相对被动的情况下。针对这种情况，减震器的发展和研究应该成为我国汽车行业发展和水平提高的一个重要的课题。 由此可见，研究汽车减震器产品的意义重大，掌握汽车减震器的各种现代设计技术，对自主开发和节约资金、对发展民族品牌汽车具有很大的意义。下面本课题将对减震器产品设计进行研究。 1.2减震器的结构及原理 1.2.1减震器的结构及分类 汽车悬架系统中安装减震器是为了加速车架和车身振动的衰减，以改善汽车行驶的平顺性，减振器的具体安装位置如图1-1所示。现在常见的减振器有双向作用液力减震器，充气式减震器和阻力可调式减震器。汽车减震器是作为一个不可拆的部件生产和装配到汽车上的，要是损坏时无法维修只能更换的零件，平时要注意保养。 活塞上的流通阀由于弹簧的存在，故存在一定的预紧力，但是在这里这个预紧力相对比较校也就是说这个开阀点比较小，当下腔的油压上升，活塞上下的压差足以克服这个预紧力时，流通阀开启。底阀上的压缩阀的弹簧预紧力则较大，而且压缩阀的孔是比较小的，形成了较好的节流作用。压缩阀是卸载阀，它的开启需要较大的油压，当下腔的油压达到开阀点时，压缩阀开启，卸油到一定程度后，油压下降到其开启点时，压缩阀关闭。 1.3国内外减震器产品的发展状况及趋势 1.3.1国内汽车减震器产品的发展 我国的汽车工业相对西方工业大国而言起步比较晚，所以减震器研究发展的起步也是比较晚的,但是汽车工业的发展为减震器的发展提供了良好的发展机会。到了2008年我国的减震器产量已经达到了6000万支。总体来说，我国的减震器发展大体上可以分为三个阶段。 第一阶段是从20世纪50年代末至80年代中期。在这个阶段我国的汽车行业在处于刚刚起步的阶段，人们普遍对汽车乘坐的舒适性而要求还不是很高。故在这个阶段减震器的发展势头不强。而且这时候的减震器存在许许多多的问题，比如：漏油、失效、减振效果不良等。 第二阶段是20世纪80年代中期至90年代中期。此时液力减震器的技术是已经比较成熟了，减震器运用的数量也是不断增大。而且还研制了可以调节阀片节流孔大小的汽车用减震器，这种减震器应用在汽车上，做出了半主动悬架系统。大大的改善了汽车乘坐的舒适性和汽车行驶的平顺性。但是汽车行业起步晚，基础较低，故我国的减震器水平设计技术还是相对西方汽车大国。制造工艺存在一定的差距，产品质量也相对差，只能应用在低端车型上，高端汽车的减震器需要进口才可以满足使用要求。 第三阶段是20世纪90年代中期至今。这个阶段人们生活水平大大的提高了。国内的汽车工业高速发展，减震器行业也在迅猛发展，目前较具规模的减震器生产厂家已经达到了100多家，2008年的减震器的总产量超过6000万只。尽管如此，国产减震器还远远不能满足市场的需求，尤其是在中高档汽车的减震器更是供不应求，缺口部分仍依赖进口。再加上减震器相关行业的技术水平参差不齐，经常由于橡胶件、油料等质量不过关，导致减振器发生故障。研发，完善中低端液力减震器，这样才可以推动我国汽车行业的不断发展。 1.3.2国外汽车减震器产品的发展 国外的减震器发展起步较早，国外液力减震器技术已经很成熟。现在国外的减震器技术大概是领先我国十年左右。在国外，十二世纪60年代就开始研究液力减震器，并研究出了通过调节阻尼孔大小的减震器，生产出配备这类减震器的半主动汽车悬架系统，大大的改善了汽车的乘坐舒适性和行驶的平顺性。并通过大量的道路试验，获得了宝贵的试验数据，为以后汽车减震器的发展提供了宝贵的经验和数据支持。到了二十世纪80年代，国外汽车工业已经达到了一个鼎盛期。与此同时，减震器的更进一步发展。出现了减震器的CAE分析，计算机模拟设计。更多的电子传感器也装备到减震器内,使得减震器的出现了智能化[2]。到了现在，国外的减震器研究方向主要是磁流式减震器。先进的减震器发展到为电磁可调式，人车匹配的当，通过微电脑控制主动可调，舒适性好非常好。磁流式减震器内采用的不是普通的油，而是一种称为电磁液的特殊液体它是由合成氢化合物以及3到10微米大小而定磁性颗粒组成的。一旦控制单元发出脉冲信号，线圈便会产生电压，从而形成一个磁场，并改变粒子的排列方式。这些粒子马上会垂直于压力的方向排列，达到阻碍油在活塞通道内的流动的效果，从而提高阻尼系数。这种先进的减震器已经装配在汽车上使用了，比如德国奥迪公司的奥迪TT跑车就装配了这类减震器。 1.4本课题研究内容 本课题主要是对富康汽车的前减震器进行产品设计，运用三维工程软件UG建立汽车减震器的各个零件的实体模型，再在UG软件里把各个零件分为导向器组件、活塞连杆组件等装配起来，最后完成总装配，并获得各个零件的工程图纸和装配图纸。然后根据实际对各个零件的制造工艺和装配工艺进行分析，将图纸定形，完成为可以应用于实际生产的工程图纸。最后基于ANSYS分析软件对汽车减震器阀片进行有限元分析，并判断汽车减震器阀片的变形情况。 将采用逆向设计的方式对富康汽车的前减震器进行产品设计，首先通过对减震器的研究和结构分析掌握减震器的详细结构和工作过程，再利用工程三维软件UG对减震器的各个零件进行实体建模，再在UG软件下进行虚拟的装配，并利用UG软件的工程出图模块获得减震器各个零件的二维图纸和装配图纸，最后根据所学的专业知识和生产实际分析各个零件的制造工艺以及减震器的各个装配工艺，对图纸进行进一步的完善，所得的工程图纸能够应用实际的生产。具体方案流程如上图1-6所示。 第二章减震器零部件的三维建模 2.1 UG软件介绍 UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。它不但拥有现今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂造型的设计。UG提供工业标准之人机接口，不但易学易用，更有无限次数的u
ndo功能、方便好用的弹出窗口指令、快速图像操作说明、自定操作功能指令及中文化操作接口等特色，并且拥有一个强固的档案转换工具，能转换各种不同CAD应用软件的图文件，以重复使用原有资料[3]。 U
nigraphics(UG)是一套复杂产品设计制造的最佳系统，从概念设计到生产产品，UG广泛被应用于汽车业、航天业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式；关联性的单一数据库，使大量零件的处理更加稳定。应用工程软件UG进行三维建模的优点： UG的实体建模除了可以灵活采用自上而下、自下而上、混合建模三种基本类型外，还具有以下优点: 1.采用复合建模技术，可将实体建模、曲线建模、线框建模、显示几何模型与参数化建模融为一体； 2.曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂曲面，待别适合于汽车外形等复杂曲面造型； 3.以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于业界领先地位； 4.用基于特征(如孔、凸台、键槽、沟槽、倒圆、倒角等)的建模和编揖方法作为实体造型基础，模型形象直观，并能用参数驱动。5)软件内嵌的由5.三维实体模型出工程图纸功能强大并且方便易用。采用数化，使得三维实体模型改变，工程图纸也可以随之更新，免去从新开始出工程图的麻烦，节省产品设计周期，灵活。 基于UG软件以上优点，本课题中的桥壳实体模型采用UG软件建立富康前减震器的三维实体模型，并且UG与有限元分析软件ANSYS有良好的接口程序，在UG中建立的模型，导入ANSYS后所作的修改，工作量少，能更好的减少后续工作。 2.2减震器各零部件的建模 2.2.1减震器各零部件的结构分析 本课题为对富康减震器产品的设计，设计采用双向作用筒式减震器，该类减震器的大致结构包括压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀、储油缸、工作缸等。为了合理的管理减震器产品的数据，按照减震器的组件组成，分为：油封组件；导向器组件；储油缸组件；工作缸；连杆组件；底阀组件；防尘盖组件和弹簧盘八个零部件[4]。下面按照这个八个零部件的组成，利用三维工程软件UG，对富康前减震器的各个零件进行三维建模。值得注意的是，为了避免在装配过程中产生不必要的问题，所以在进行实体建模时，尽量让实体以工作坐标系原点为中心。 2.2.2减震器油封组件的三维建模 富康前减震器的油封组件是由油封体和骨架组成的。油封体的造型是一个标准的回旋体，所以只要先在UG的草绘器中画出油封体的断面线，再应用UG软件中的回旋即可完成油封体的三维建模。 在油封组件中，油封体和骨架的装配时候是将骨架压入到油封体中，骨架增强油封体的强度，使得油封组件和导向器组件很好的装配，从而又不影响油封体密封储油缸内的液压油。油封体组件装配三维模型如图2-1所示。