减振器动力学模型
摩托车用液压阻尼减震器设计及建模
江苏科技大学本科毕业设计（论文）二零一四年六月江苏科技大学本科毕业论文摩托车用液压阻尼减震器设计及建模Motorcycle shock absorber with hydraulic damping designand modeling摘要作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。
它是有别于采用充气式轮胎来减缓行车颠簸的另一种装置。
能否合理设计其结构参数，使之能够得到预想的性能将会直接影响到车辆行驶的平稳性以及驾乘人员的舒适性与安全性。
随着汽车产业的兴起与高速公路的迅猛发展，人们对行车的安稳性也提出了更高的要求，各国对减震器质量与种类的研制开发工作投入了更大的力量和资金。
发展到今天，减震器结构复杂，形式多样。
根据其工作介质可以分成如下几类：弹簧式减震器、气簧式减震器、气液组合式减震器、充气式减震器以及液压阻尼式减震器等。
由于液压阻尼式减震器结构简单，加工制造成本低廉，被广泛运用于汽车摩托车以及其他机械产品的生产制造当中。
本文还要运用软件对设计的减震器进行三维建模，模拟其装配过程。
现如今，被广泛运用的三维软件有很多，比如3DMAX，RHINO，MAYA，CATIA，UG，CAD等。
其中，3DMAX可用于平面设计及动画；而MAYA则比较高级，常用来制作电影特效和动画制作；UG则被广泛应用于汽车制造行业。
此次项目将采用Pro/E对减震器进行三维建模并仿真装配。
关键词：摩托车；减震器；液压阻尼；设计参数；三维建模AbstractVibration energy as one among the important vehicle suspension structure damping components , shock absorbers for people to ride a motorcycle in the process, absorb road roughness generated , and to ensure the safety , comfort plays a major role. It is different from the use of inflatable tires to slow down the bumpy road of another device . Can rational design of its structural parameters , so that it can achieve the anticipated performance will directly affect the comfort and security as well as stability of the vehicle 's occupants .With the rapid development of the automotive industry and the rise of the highway , driving people to the calm is also put forward higher requirements, the quality and type of shock absorber States research and development work into a greater power and money. Development today , shock absorbers complex forms. According to its working medium can be divided into the following categories: spring shock absorbers, gas springs shock absorbers, gas-liquid modular shock absorbers, gas-filled shock absorbers and hydraulic damping shock absorbers and so on. Because of the simple structure of the hydraulic shock absorber damping , low manufacturing costs , is widely used in car and motorcycle manufacturing , and other mechanical products which .In this paper, but also to use software designed shock absorbers for three-dimensional modeling to simulate the assembly process . Now, are widely used three-dimensional software there are many, such as 3DMAX, RHINO, MAYA, CATIA, UG, CAD and so on. Which , 3DMAX can be used for graphic design and animation ; while MAYA is more advanced , used to make a movie special effects and animation ; UG were widely used in the automobile manufacturing industry . The project will use Pro / E for three-dimensional modeling and simulation of the shock absorber assembly.Keywords: motorcycle; shock absorber; hydraulic damping; design parameters; dimensional modeling目录第一章绪论 (1)1.1 选题的目的和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3减震器设计的未来发展趋势展望 (2)1.4研究的主要内容及方法 (3)第二章减震器数学模型的建立 (5)2.1摩托车减震器的工作原理 (5)2.2减震器的振动模型 (6)2.3减震器示功图分析 (8)2.4实测示功图分析 (8)第三章液压减震器的结构设计 (11)3.1减震器的主要零件结构参数 (11)3.1.1工作缸径D (11)3.1.2 (11)3.1.3减震器基长L (12)3.1.4工作行程S (12)3.2摩托车减震器主要零件的结构设计 (13)3.2.1弹簧的结构尺寸设计计算 (13)3.2.2减震弹簧按实际工作状态绘图的优点 (17)3.2.3减震器减震杆 (17)3.2.4活塞环 (18)3.2.5 贮油筒设计 (22)3.2.6导向套设计 (23)3.2.7 油封 (23)第四章减震器的三维建模与装配仿真 (26)4.1减震器各零件的三维图绘制 (26)4.2摩托车减震器的装配模拟 (32)总结 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第一章绪论1.1 选题的目的和意义作为车辆悬架结构当中的重要阻尼部件之一，减震器为人们在驾乘摩托车的过程当中，吸收道路不平度产生的震动能量，对保障安全、舒适性起了重大作用。
汽车悬架系统动力学模型的研究
1 绪论随着社会的发展和文明的进步，汽车作为一种交通工具，已成为人们出行的主要选择，汽车乘坐的安全性、舒适性已成为世人关注的焦点。
汽车作为高速客运载体，其运行品质的好坏直接影响到人的生命安全，因此，与乘坐安全性、舒适性密切相关的轿车动力学性能的研究就显得非常重要。
悬架系统汽车的一个重要组成部分，它连接车身与车轮，主要由弹簧、减震器和导向机构三部分组成。
它能缓冲和吸收来自车轮的振动，传递车轮与地面的驱动力与制动力，还能在汽车转向时承受来自车身的侧倾力，在汽车启动和制动时抑制车身的俯仰和点头。
悬架系统是提高车辆平顺性和操作稳定性、减少动载荷引起零部件损坏的关键。
一个好的悬架系统不仅要能改善汽车的舒适性，同时也要保证汽车行驶的安全性，而提高汽车的舒适性必须限制汽车车身的加速度，这就需要悬架有足够的变形吸收来自路面的作用力。
然而为了保证汽车的安全性，悬架的变形必须限定在一个很小的范围内，为了改善悬架性能必须协调舒适性和操作稳定性之间的矛盾，而这个矛盾只有采用这折衷的控制策略才能合理的解决。
因此，研究汽车振动、设计新型汽车悬架系统、将振动控制在最低水平是提高现代汽车性能的重要措施[1][2]。
1.1 车辆悬架系统的分类及发展按工作原理不同，悬架可分为被动悬架(Passive Suspension)、半主动悬架(Semi-Active Suspension)和主动悬架(Active Suspension)三种，如图1.1所示[3]。
（a）被动悬架 (b)全主动悬架 (c)半主动悬架图 1.1 悬架的分类图1.1中Mu为非簧载质，Ms为簧载质量，Ks为悬架刚度，Kt为轮胎刚度；C1为被动悬架阻尼，C2为半主动悬架可变阻尼，F为主动悬架作动力。
目前我国车辆主要还是采用被动悬架(Passive Suspension)。
其两自由度系统模型如图1.1(a)所示。
传统的被动悬架一般由参数固定的弹簧和减振器组成，其弹簧的弹性特性和减振器的阻尼特性不能随着车辆运行工况的变化而进行调节，而且各元件在工作时不消耗外界能源，故称为被动悬架。
高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型
高速列车抗蛇行减振器的简化物理参数模型抗蛇行减振器是高速列车最重要的液压减振元件，其动态特性对车辆的蛇行运动稳定性、运行平稳性和安全性起着非常重要的影响作用。
高速铁路由于轨道不平顺幅值低减振器的工作位移较小，加之列车运行速度的提高导致减振器的工作频率上移，在小位移和高频激扰下减振器表现出来的动态特性与静态特性大相径庭[1]。
减振器内部阀结构，油液中空气溶解率，活塞与内套筒等位置的油液泄漏，减振器端部橡胶接头等都将影响减振器的动态特性[2]，导致响应相位和活塞杆作用力的变化。
在进行高速列车系统动力学仿真时，如果不认真考虑这些因素，势必会产生较大的设计误差，导致不良的后果[3-5]。
治疗前西医治疗组、中西医联合治疗组症状积分水平、生存质量水平相近，P＞0.05；治疗后中西医联合治疗组症状积分水平、生存质量水平变化幅度更大，P＜0.05。
如表2。
根据建模原理的不同，液压减振器模型大致可以分为物理参数模型、等效参数模型和非参数化模型[6]。
物理参数模型需对减振器内部结构、阀体、油液等进行详细的描述，并根据其工作原理建立压力流量方程，由于这些参数都具有明确的物理意义，因此该模型主要用于减振器本身的开发设计[7-10]。
该建模方法复杂，所需参数较多，计算效率非常低下，不适合用来进行大量的车辆动力学仿真。
等效参数模型将减振器抽象为一些具有某种力学特性的典型物理元件，如阻尼元件、弹性元件、摩擦元件等的组合系统[11-14]，由于参数较少、计算速度快，适于进行车辆动力学仿真。
Maxwell模型就是车辆动力学仿真软件经常使用的等效参数模型，但该模型对减振器频变特性和幅变特性的描述过于粗糙，与实际减振器动态特性的差异较大。
非参数化模型则是基于试验数据分析的一类黑箱模型，包括恢复力曲面方法[15]、神经网络方法[16]等，该方法需要大量的测试数据，往往只能在有限的试验条件下描述减振器阻尼特性。
综上所述，减振器物理参数模型由于计算效率极低不适合用于车辆动力学仿真，而等效参数模型和非参数化模型又不能很好地反映减振器的频变和幅变特性，计算精度不能得到保证。
汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计
汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计作为汽车底盘中重要的一部分，悬架系统承担着车身支撑以及减震的重要功能。
一个优秀的悬架系统可以提供良好的操控性和驾驶舒适性，对汽车的性能和安全性有着至关重要的影响。
本文将探讨汽车底盘悬架系统的动力学建模与优化设计，旨在提升汽车悬架系统的性能。
一、悬架系统动力学建模悬架系统的动力学建模是优化设计的基础。
动力学建模的目的是描述悬架系统在不同工况下的运动规律和力学特性。
常用的悬架系统动力学模型包括质点模型、弹簧-阻尼-质量模型以及多体动力学模型等。
质点模型是最简单的悬架系统动力学模型，它基于质点运动学和动力学原理来描述悬架系统的运动规律。
质点模型可以用来分析悬架系统的振动特性和悬架与车身的相对运动。
弹簧-阻尼-质量模型是一种常用的悬架系统动力学模型，它把悬架系统看作是由弹簧、减震器和质量单元组成的动力学系统。
这种模型能够更加准确地描述悬架系统的力学特性，包括悬架系统的减震性能和下垂量等。
多体动力学模型是最复杂的悬架系统动力学模型，它考虑了悬架系统的多个部件之间的相互作用。
多体动力学模型可以有效地预测悬架系统在复杂路况下的运动规律和力学响应。
二、悬架系统优化设计基于悬架系统的动力学模型，可以进行悬架系统的优化设计。
悬架系统的优化设计旨在提升汽车的操控性、驾驶舒适性和安全性。
1. 悬架系统刚度与减震器调校悬架系统刚度对汽车的操控性和驾驶舒适性有着重要的影响。
较高的悬架系统刚度可以提高车辆的操控性能，但对驾驶舒适性会产生不利影响。
因此，在悬架系统的优化设计中，需要根据车辆的使用环境和性能要求来选择合适的悬架系统刚度。
减震器是悬架系统中起到减震功能的重要部件。
通过对减震器的调校，可以改善车辆在不同路况下的驾驶舒适性和操控性能。
减震器调校需要考虑悬架系统的刚度、减震器特性以及车辆的动力学特性等因素。
2. 悬架系统动态特性与操控性优化悬架系统的动态特性对车辆的操控性能有着重要的影响。
高速列车车辆动力学模型分析
高速列车车辆动力学模型分析高速列车作为现代铁路运输的主要形式之一，其运行速度快、效率高，受到了人们的广泛关注。
但是，在高速列车的设计和运行中，需要考虑诸多因素。
其中，车辆动力学模型是其中一个重要的方面。
车辆动力学模型是指对车辆在不同速度和工况下的运动特性进行研究和分析的理论模型。
通过车辆动力学模型，可以更好地掌握车辆的运行规律，为车辆的设计、运行和维护提供可靠的理论依据。
在高速列车的车辆动力学模型分析中，可以考虑以下几个方面。
一、车辆运动方程车辆运动方程是车辆动力学模型的核心内容之一。
其基本思想是在考虑到车辆运动和外界因素的影响下，建立车辆位置、速度和加速度之间的关系。
车辆运动方程的具体形式可以采用牛顿第二定律，即F=ma。
其中，F为作用在车辆上的合力，m为车辆质量，a为车辆加速度。
在高速列车的车辆动力学模型中，需要考虑多种因素对车辆运动方程的影响。
例如，列车曲线通过半径、曲率、超高等参数的影响，车桥耦合效应对车辆运动的影响，以及车辆轮对与轨道之间的摩擦力等因素。
二、车辆减震系统高速列车行驶时，车辆在轨道中遇到各种不平顺，如平交道、曲线、道岔、坡度、车站等，会产生强烈的振动。
因此，车辆减震系统的设计和运行显得尤为重要。
车辆减震系统一般包括弹簧、减震器、橡胶元件等。
其中，减震器是最主要的部件之一，负责吸收车辆振动的能量。
在车辆动力学模型分析中，需要考虑减震器对车辆振动的影响，从而为减震系统的设计和优化提供理论依据。
三、车辆悬挂系统车辆悬挂系统也是一个重要的方面。
其主要作用是保证列车的稳定性和平稳性，在车辆行驶时减少车辆与轨道之间的相互作用力，从而有效地减少了车辆与轨道之间的动态摩擦。
车辆悬挂系统的技术含量很高，需要考虑多种因素的影响，比如车辆轴距、悬挂物长度、弹簧刚度、减震器参数等等。
在车辆动力学模型中，需要对这些因素进行综合分析，从而优化车辆悬挂系统的设计和运行。
四、车辆轮对车辆轮对是高速列车的重要组成部分。
浅谈二系横向减震器对机车性能的影响
浅谈二系横向减震器对机车性能的影响摘要：随着我国高速铁路的发展，对转向架的一、二系悬挂性能要求也越来越高，二系横向减震器作为悬挂系统的核心部件之一，对机车的动力学性能有着重大的影响。
基于此，运用多刚体动力学软件UM(Universal Mechanism)建立单节动车简化模型，通过分析二系横向减震器的纵向安装间距、节点刚度、非线性阻尼特性以及不同组合形式失效工况下，对机车动力学性能的影响。
关键词：机车动力学；二系横向减震器；建模仿真中国分类号：文献标识码：文章编号：二系横向减震器，一端连接转向架一端连接车体，每个转向架配有两个横向减震器，中心对称分布，衰减车体由于轨道不平顺和车轮受损产生的横向振动，对机车的横向平稳性和稳定性起着重要作用。
随着机车速度的不断提高，二系横向减震器工况愈加复杂，横向失稳不仅会造成严重的轮轨磨耗，甚至对线路造成严重危害[1]，现有对机车动力学性能的研究大多集中在对一系纵向刚度、抗蛇形减震器的安装刚度和抗蛇形减震器的阻尼系数等方面[2]，而对二系横向减震器的研究相对较少。
1 动力学模型1.1 模型的建立依据国内某动车组部分参数建立单节动车动力学模型。
模型包括一个车体，两个构架和四个轮对，每个转向架有两个空气弹簧，并设有两个抗蛇形减震器和两个二系横向减震器。
构架和轮对之间由一系悬挂装置连接。
一系悬挂装置有一系弹簧、转臂轴箱和轴端一系垂向减震器组成。
将牵引电机的质量和转动惯量平均分配给轮对和转向架[3]。
图1为转向架模型图，其中二系横向减震器如图1中B位置所示。
图1转向架仿真模型图[1]1.2 仿真环境设置仿真时间设置为25s，轨道不平顺采用德国高速铁路低干扰谱，曲线轨道半径设置为5500m。
轮轨接触采用LMA磨耗型踏面与60kg·m-1钢轨配合，摩擦系数为0.25。
模型中减震器均采用弹簧-阻尼串联的Maxwell[4]假设。
所有的仿真均在惰性工况下进行。
非线性临界速度根据极限环方法测定，在直线轨道上给轮对施加一个初始位移激扰，使其失稳，以轮对横向位移能够收敛的最大速度，定义为车体的非线性临界速度[5]。
消能减震结构的动力分析及优化设计的开题报告
消能减震结构的动力分析及优化设计的开题报告一、研究背景与意义近年来，随着城市化进程的不断加快，高层建筑和大型桥梁等重要工程的建设日益增多，对工程结构的稳定性和安全性提出了更高要求。
在地震等自然灾害的情况下，建筑和桥梁结构往往会受到严重的损坏。
为了应对这种情况，人们通常采用一些消能减震结构来减轻结构受到的冲击力，从而起到减震和减少结构受损的效果。
消能减震结构是指在建筑和桥梁结构中引入一些专门设计的消能器，通过吸收地震时产生的能量来减少结构的振动幅度，从而保证结构的安全运行。
在消能减震结构中，消能器的参数设置和结构的动力特性密切相关，需要采用有效的分析方法和优化设计来保证结构的稳定性和安全性。
二、研究内容在本文中，主要研究消能减震结构的动力分析及优化设计。
具体包括以下几个方面：1. 研究消能减震结构的工作原理和结构特点，深入分析消能器与结构的耦合作用，探讨消能器参数对结构动力响应的影响。
2. 建立消能减震结构的动力学模型，采用有限元软件进行数值求解，通过分析结构在地震作用下的动力响应，评估结构的安全性和稳定性，为优化参数设计提供依据。
3. 针对消能减震结构参数优化问题，提出一种基于优化算法的设计方法，通过对能量衰减、振动幅度和结构成本等多个指标进行优化，得到最优的消能器参数配置。
4. 对设计结果进行计算机模拟和实验验证，评估该方法的有效性和可行性。
三、研究计划本文的研究计划分为以下几个阶段：第一阶段：文献调研和理论研究主要从已有文献中了解消能减震结构的研究现状和进展情况，深入分析消能减震器与结构的耦合作用，以及消能器参数对结构动力响应的影响。
第二阶段：数值分析和仿真研究建立消能减震结构的动力学模型，使用有限元分析软件进行数值求解，分析结构在地震作用下的动力响应和结构的稳定性和安全性。
通过比较不同消能器参数配置下的结构响应，选取最优参数配置作为优化设计的初始值。
第三阶段：参数优化设计针对消能减震结构的参数优化问题，提出一种基于优化算法的设计方法，通过对能量衰减、振动幅度和结构成本等多个指标进行优化，得到最优的消能器参数配置。
基于ADAMS的动力总成悬置系统优化设计
基于ADAMS的动力总成悬置系统优化设计动力总成悬置系统是汽车上非常重要的部件，它可以减少驾驶员的驾驶疲劳，提高乘坐舒适性，同时也对车辆的操控性能和安全性能有着重要影响。
在动力总成悬置系统中，减震器是最核心的部件之一，它直接影响着车辆的行驶稳定性。
因此，对于动力总成悬置系统的优化设计是一个重要的问题。
ADAMS是一种基于多体动力学原理的软件，它可以模拟复杂动态系统的运动和力学行为。
在动力总成悬置系统的优化设计中，可以使用ADAMS 来进行多体动力学仿真和优化。
首先，需要建立动力总成悬置系统的多体动力学模型。
这个模型应包括车辆的底盘结构、悬挂系统以及其他与悬挂系统相关的部件。
模型中的每个部件都要考虑其几何特性、质量特性和刚度特性等。
根据实际需求，可以使用ADAMS提供的几何建模和质量属性工具来创建这些部件。
然后，需要给模型中的每个部件添加适当的边界条件和约束条件。
边界条件可以是车辆的运动状态、路面激励条件等。
约束条件可以是部件之间的关系、部件与地面之间的接触等。
这些条件可以通过使用ADAMS的运动分析工具来实现。
接下来，可以进行参数优化以优化悬挂系统的性能。
优化可以是单目标或多目标的，可以优化的参数可以是减震器的阻尼系数、刚度系数等。
可以使用ADAMS的优化算法来最优的参数组合。
优化的结果可以通过仿真和实验验证。
最后，根据优化的结果对悬挂系统进行修改和改进。
可以通过增加减震器的刚度或减震器的数量来改善悬挂系统的性能。
也可以通过改变减震器的几何形状或材料来改善悬挂系统的性能。
可以使用ADAMS的几何建模和分析工具来实现这些改进。
综上所述，基于ADAMS的动力总成悬挂系统优化设计可以通过建立多体动力学模型、添加边界条件和约束条件、进行参数优化和对悬挂系统进行修改和改进等步骤来实现。
这种方法可以提高悬挂系统的性能，减少驾驶员的驾驶疲劳，提高乘坐舒适性，同时也提高车辆的操控性能和安全性能。