踏板摩托车减震系统付玉兴.doc
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1、毕业论文题 目 踏板摩托车的设计-减震系统的设计 学 院 机械工程学院专 业 机械工程及自动化姓 名 付玉兴学 号 20050405056指导教师 王文明 丁良二OO九 年 六 月 十 日踏板摩托车的设计-减震系统的设计Zhe Designing Of Pedal Motorcycle- Zhe Desingning Of Damping system专 业:机械工程及自动化学 生:付玉兴指导教师:王文明 丁良济南大学机械工程学院二零零九年六月目 录摘 要iABSTRACTii第一章 绪论11.1 摩托车减震装置概述11.1.1 摩托车减震装置的发展过程11.1.2 摩托车减震装置的发展趋向1
2、1.2 摩托车减震装置的基本功能及设计要求21.2.1工作摩托车减震装置的基本功能21.3 论文研究意义3第二章 摩托车前后减震的结构分析选择52.1 前减震的结构分析与选择52.1.1 前减震装置概述52.1.2 前减震装置的主要结构参数72.1.3 前减震器结构方案的确定82.2 摩托车后减震的结构分析与选型102.2.1摩托车后减震结构型式确定102.2.2摩托车后减震形式概述112.2.3摩托车后减震参数122.2.4后减震器的工作原理13第三章 摩托车前后减震的分析计算163.1 前减震器的分析计算163.1.1 前减震器力学模型的建立163.1.2 前减震器压缩弹簧的计算183.1
3、.3 前减震器阻尼特性的分析203.2 摩托车后减震器的计算243.2.1后减震弹簧的计算24致谢28参考文献29- 29 -摘 要摩托车诞生于十八世纪末,在过去的一百多年中,摩托车发生了巨大的进步,性能不断提高。摩托车的驾驶平顺性,操纵稳定性和舒适性与其减震器有着很重要的关系,因此, 摩托车减震系统设计的优劣就决定了摩托车在行使过程中的驾驶平顺性,操纵稳定性、舒适性。摩托车减震系统的设计主要是减震器的设计,即前后减震器的设计,减震器的设计主要是对减震器的结构进行合理选择,然后根据减震器的机构参数进行减震器性能的计算及特性分析。通过以上的设计踏板摩托车将在行使过程中表现出较好的操纵性、乘骑舒适
4、性和良好的道路适应性。关键词: 摩托车;阻尼器;减震器;弹簧ABSTRACTThe first motorcycle was born in the late eighteenth century. In the past years,the motorcycle has undergone tremendous progress,as the performance is continuously improved,The motorcycle driving comfort,manipulation stability, comfort to damping system to have
5、a very important relation, therefore, the motorcycle damping system the good and bad of the system design to come to a decision the motorcycle professional to make process in of driving comfort,manipulation stability, comfort .The motorcycle damping system the design of the system mainly is the desi
6、gn that motorcycle shock absorber, reduce a design of motorcycle shock absorber in front and back namely, the design that motorcycle shock absorber mainly is carry on a reasonable choice towards motorcycle shock absorber of structure, then according to reduce organization parameter of motorcycle sho
7、ck absorber to carry on motorcycle shock absorber function of the calculation and the characteristic analysis Based on design the motorcycle to make professional in the process to express above to manipulate and multiply by to ride comfort more and goodly with the good road adaptability.KEY WORDS: T
8、he motorcycle ; Damper; Shock absorber; Spring 济南大学毕业设计第一章 绪论第一章 绪论1.1 摩托车减震装置概述1.1.1 摩托车减震装置的发展过程二轮摩托车的驾驶平顺性,操纵稳定性和舒适性与其减震装置有着很重要的关系。自1885年德国载姆勒发明制造出世界上第一辆以汽油发动机为动力的摩托车以来,摩托车的发展已经历了100多年的沧桑巨变。1910年就开始在前轮上采用金属弹簧张力的双向、平行连接的减震装置,后减震采用摇臂式结构,30年代便发明了利用管内粘性机油的液压减震器。1955年后,摩托车的前减震装置就采用了伸缩筒式前减震器和底部杠杆式前减震器。
9、由于伸缩筒式前减震中有望远镜式的筒内油缸,其制造精度要求高,当时生产技术和效率很低,阻碍了伸缩筒式前减震器的发展和应用。1960年,世界摩托车已大批生产,因底部杠杆式前减震具有结构简单、价格低廉等优点,底部杠杆式前减震处于全盛时期。后来由于盛行一时的两轮赛车需要,伸缩筒式前减震器又重新上市,这时伸缩筒式前减震优秀的行驶性能才被充分证明。因此,大批量生产的摩托车才相继采用伸缩筒式前减震,同时由于加工技术水平的提高,伸缩筒式前减震的制造精度也得到了保证,所以,至今为止,绝大多数的二轮摩托车均采用伸缩筒式前减震1。1.1.2 摩托车减震装置的发展趋向从50cc的家庭用车到1500cc的大型旅行车,其
10、减震装置都是将行驶稳定性、乘坐舒适性放在首位的。坐式摩托车、骑跨式公务摩托车的前减震装置依然采用底部杠杆式前减震,但结构上又有新的发展。目前,大多数二轮摩托车是采用液压伸缩筒式前减震,本课题前减震选型就是以分析各种伸缩筒前减震为依据。最近采用新型材料聚四氟乙烯处理过的金属缸筒做滑动表面,大大减小了伸缩筒运动产生的摩擦;大多数二轮摩托车采用摇臂式后减震装置2,本课题后减震选型就是以分析各种摇臂式后减震为依据。由于后轮行程增大的要求,中央单减震器系统应用得越来越广泛,极大地提高了车辆行驶稳定性和乘坐舒适性。随着二轮摩托车高速化发展,对其减震装置产生的衰减力(主要指阻尼力)提出了更高的要求,因而,一
11、些摩托车上采用了高压氮气封闭其内的油气式减震器,使其具有高灵敏度的随动性和稳定性的减震性能。鉴于对高速性能行驶稳定性和乘坐舒适性两方面的要求,采用了可根据载荷大小调节衰减力装置的减震器,在平常行驶时,调至较低的衰减力,可得到较好的乘坐舒适性;在高速行驶时,调至较高的衰减力,很容易得到高速行驶的稳定性。新型的金属弹簧和空气压力并用的空气减震装置,可随着后轮行程增大,空气压力随之调整,从而简单地调节由于载重量增减引起的车身高度的急剧变化。另外这种减震装置还具有在行程的前一半性能柔和,后一半急增的理想的弹簧特性,使乘坐更加柔软舒适,更适于超高速行驶。摩托车减震器的研制与开发将体现出几大趋势。一方面,
12、减震器设计与制造技术将更加强调系统的观念,它与整车的关系将更加密不可分,单独就减震器而研究减震器将成为历史。另一方面,减震器总成的研究将向着内涵更深的方向发展。在21世纪,必须解决好许多深层次问题,如舒适性、异响、硬阻涩、泡沫特性和泥水特性等。只有不断的提高技术水平才能使我国的摩托车及零部件产业由摩托车大国升华为摩托车强国2。1.2 摩托车减震装置的基本功能及设计要求1.2.1工作摩托车减震装置的基本功能摩托车减震器作为车辆的关键部位,由悬架弹簧和阻尼器组成,从而实现了车身和车轮之间的弹性连接和弹性支承。当摩托车行使在凹凸不平的路面上受到复杂的激励时,减震装置就会有效抑制和降低车身和车轮的动载
13、,衰减它们的振动,起到一个低通滤波器的作用,以确保摩托车行驶的舒适性和安全性。减震器的悬架弹簧能缓和地面对车辆的振动,减小乘客所受的惯性力。阻尼器的主要作用就是抑制车轮与车身的持续振动,进一步衰减振动频率和幅度,避免突发性强冲击造成的恶劣影响。摩托车的操纵性、稳定性、舒适性与其减震装置有着很重要的关系。 摩托车减震装置分为前减震装置和后减震装置。近年来随着各种用途的摩托车的不断涌现,与之匹配的减震器也繁杂多样。按减震器的工作介质,一般可分为弹簧式、空气式、液力阻尼式、电流变式、磁流变式减震器。按减震器的减震特性,可分为被动减震、半主动减震、主动减震等类型。前减震装置有伸缩式和杠杆式两种结构型式
14、;后减震装置有摆动式和摇臂式。而摇臂式又分双减震器摇臂式;单减震器杠杆式、连杆式、全浮式3。 对于摩托车车体,能在上下以外的方向上以适当的刚度支撑车轮,保持前后车轮在同一平面内运动,以其刚性保持摩托车行驶平稳性所必须的车体尺寸,以保证摩托车直行稳定性,提高其操纵性能。 摩托车车体倾斜转弯行驶时,在减震装置上产生了扭力,即左右减震装置受有不平衡的负荷,由于减震装置具有适当的扭转刚度,能使左右减震装置的负载变得平均,以保证摩托车行驶的平稳性。 在制动和加速时,由于重心前移和重心后移产生了对前后减震装置的冲击,引起摩托车车体姿势前倾、后仰变化。前后减震装置的合理匹配应能尽量减少这种变化,以减小摩托车
15、的纵向震动,保证摩托车驾驶稳定性和乘坐舒适性。 抑制因路面不平产生的令人不舒适的冲击和震动等,从而保护车体、驾驶员、乘员及货物等,提高乘坐的舒适性。 使路面始终保持最佳的接触(在道路上压有印痕),从而使摩托车的驱动力、制动力、转向力等产生于轮胎和路面之间,以保证摩托车的正常运行,以及行驶稳定性和制动安全性。摩托车减震系统设计要求摩托车减震系统对摩托车的行驶平顺性、稳定性、通过性、乘坐的舒适性、燃油经济性等多种使用性能都有很大的影响,因此在减震系统设计中应满足上述的使用性能要求: 保证摩托车具有良好的行驶平顺性和乘坐舒适性,在摩托车所有的载荷范围内其固有频率,应为人体所习惯的步行时身体上下运动的
16、频率(1.0-1.3Hz); 为获得良好的转向性,减震系统应考虑不同型式的导向机构,确定减震系统的结构类型; 保证摩托车具有良好的行驶稳定性,减震装置应具有理想的弹性特性、阻力特性,能保持车身高度不变,在制动时应有抗“点头”作用和在加速时应有抗“仰头”作用。 保证有一定的使用寿命,重量轻,安全可靠1。1.3 论文研究意义目前国外的减震器生产有着完整的工艺过程,由于注重研发,产品的种类很多已形成系列化,更新换代也比较快。我国减震器的研究和使用较晚,相比于国外减震器设计的先进性、科学性和成熟性,我国的起点相当低。虽然我国摩托车减震器行业规模也已经具备年产上千万套的能力,但由于国外企业的技术保密,目
17、前我国减振器的生产大部分仍停留在对进口的产品的测绘和仿制阶段,缺乏实质性的基础理论研究和强有力的技术支撑。随着我国加入WTO,对知识产权保护力度加大,迫切要求提高我们自主开发能力;本课题拟在对减震器的结构、工作原理、设计参数,设计方法进行理论研究的基础上,进行的针对踏板摩托车的设计。济南大学毕业设计第二章 摩托车前后减震的结构分析选择第二章 摩托车前后减震的结构分析选择2.1 前减震的结构分析与选择2.1.1 前减震装置概述对于汽车而言,前减震器为前减震装置构成的主要部分,由于摩托车结构设计的具体要求,将弹簧和阻尼器安装为一个总成部件前减震器。前减震由两只前减震器构成,在摩托车上用方向柱固接在
18、一起,起转向限位功能,兼有弹簧和阻尼器作用的前悬架,国外称之为前叉,而我国根据国家标准术语的规定,将其定名为减震器。所以对摩托车而言前减震器是综合了前减震所必须的所有元件,故对摩托车前减震装置的研究重点就是研究前减震器。一副减震器其质量的优劣对摩托车来说非常重要。如果减震器阻尼力过小或不存在,从理论上讲,振动将永远持续下去,会使轮胎接地性差,时而轻贴地面,时而跳离地面。这会严重损害轮胎的接地性,在高速行驶时摩托车极易因失去控制而造成翻车事故;如对减震器的阻尼力过大不做限制,将会产生过大的冲击力,造成阻尼器元件损坏或妨碍车轮的迅速回弹;如减震器压缩阻力大于复原阻力或相等,在实际使用中车轮经常受到
19、地面冲击,不论车轮受到何种障碍,此时阻尼器受压产生的阻尼力作用于车身,对车身的冲击会使驾乘人员感觉不舒服4。一副合格的减震器的阻尼器,它能缓和车身振动,改善车轮的接地性,使车辆的平顺性,制动性,转向操纵性,安全性等众多重要性能得到提高。前减震器的结构主要有以下两种: (1) 弹簧减震器 弹簧减震器的结构主要由减震筒组件、密封套、前叉管、和减震弹簧组成。减震弹簧装在减震筒组件内,上端与上连板相连,前叉管下端与前轮轴连接固定,为了防止前叉管上、下移动时进入泥水和灰尘,在减震组件的下端设有密封套,为减少前叉管的摩擦和磨损,保持其平稳性,在减震筒的下端中部位置还装有含油轴衬。这种减震器主要起缓冲作用,
20、也有一定的减震作用,它的结构简单,造价低,但减震效果并不理想。一般装在舒适性要求不高的轻便车型上。 (2) 伸缩管式前液压减震器 伸缩式前减震器同前轮和车架是连在一起的,它既起到一部分骨架支撑作用,又起到减震器的作用。在滑柱内腔装有一活塞杆,滑柱内腔被活塞隔开的左右两部分为减震器的上、下腔。活塞杆开有内孔、导流孔和2个阻尼小孔。在压缩行程,滑柱受压,弹簧1被压缩,产生缓冲阻力,B腔容积减小,腔内液压油通过导流孔进入活塞杆内腔,同时A腔容积增大,通过两阻尼孔吸油产生压缩阻力;在复原行程,在弹簧1回复力的作用下,A腔容积减小,腔内油压增加,液压油只能通过阻尼孔和配合缝隙排出腔外,行成复原阻力。这种
21、结构能使阻尼与车体悬挂装置在某一工况下形成良好的非线性匹配,减小车轮振动传给车身的的振幅和能量,提高减震性能。 目前国内大多数摩托车都采用液力阻尼式减震器。它工艺性好、成本低、重量轻,主要零件采用了冲压、粉末冶金及精密拉管等高效工艺,适合大批量生产。其工作介质是液压油。在阻尼器的活塞上开设有多个阻尼通孔,活塞与活塞杆的结合处设置有阀片限压阀开阀机构。当其受到振动时,液压油通过阻尼孔及阀体结构,产生阻尼力,消耗振动的能量,实现缓和振动冲击的作用。此种前减震器兼有弹簧和液压阻尼两种减震,减震效果十分明显,减震性能良好,因此本课题选用此种类型的前减震器6。(参照图3.3)摩托车前减震器由两件并列的伸
22、缩筒式前减震器构成,前减震器主要由内筒、外筒、弹簧等零件组成。根据伸缩筒结构形式的不同,可以分为以下三种:()简易型伸缩筒式前减震器其内外筒的间隙较大,内装有弹簧和减震橡胶,无减震液,故没有阻尼结构,价格最便宜,所以减震性能并不好,常用于小型家用车及坐式车上。 ()倒立型伸缩筒式前减震器倒立型结构与正立型正好相反,直径大的外筒布置在上部,活塞杆固定在上部外筒内,滑动的内筒则在下部,油封的上部为减震油滑动部分,因此,减震器若漏油,则油滴便滴到制动盘和轮胎上,不仅有碍制动,而且还会腐蚀轮胎。同样,为了保证部分免受灰尘的伤害,在前叉下部设置有防尘罩。适合于排量较大类型的摩托车。如图2.1。(3)标准
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