减振器节流阀片应力解析计算与计算机仿真

　　1　引言

　　减振器特性决定和影响车辆的行驶平顺性和安全性,而减振器特性是由减振器设计水平和制造质量来保证的。随着社会生活水平的提高和汽车技术的发展,汽车行驶速度也不断提高,因此,人们对车辆的行驶平顺性和安全性提出了更高的要求[1, 2]。筒式减振器以其结构简单,安全可靠,在很多车辆上得到了广泛地使用。然而,对于减振器节流阀片变形量计算、应力分析和强度计算,却是一直困扰减振器节流阀片设计的关键问题。

　　据所查资料,目前,国内、外很多学者曾对减振器节流阀片变形量和应力计算进行研究和分析,但多数是利用有限元分析软件,对减振器节流阀片的变形和应力进行数值计算和分析,大都只是提出了一些定性的结论,还没有提出简洁、准确、实用的解析计算式,这与汽车技术的高度发展不相适应,影响了汽车减振器的设计和开发。因此,目前国内、外对于减振器阀系参数设计,还没有准确可靠的设计方法,据资料可知[3],阀系参数设计大都是首先利用经验,首先确定一个参数设计值,然后,对参数进行反复试验和修改,最后才确定一个参数设计值。由于阀系参数是相互影响的,当一个参数发生变化时,其它参数都将发生相应的变化,因此,目前参数通过多次试验修改设计方法,难以得到准确可靠的设计方法,更不能满足汽车技术发展的要求。

　　节流阀片的应力计算,目前传统的计算方法有两种,分别是《机械设计手册》所提供的近似计算和有限元分析软件数值计算方法[4, 5],这两种方法都不能满足减振器精度设计的要求。利用《机械设计手册》所提供的公式和由阀片内、外半径比值所确定的应力常数,只能对阀片所受的最大应力近似计算,因此,当阀片的半径发生变化时,难以准确地确定最大应力系数,同时,阀片应力大小不仅与阀片的内、外半径比值有关,而且与阀片的实际结构尺寸有关。利用有限元分析软件,虽然可以对阀片在任意位置的应力进行数值分析计算,但是,由于该方法需要建立阀片模型,对阀片模型划分网格,然后施加载荷,求解得到应力数值。利用该方法,虽然可以对阀片的应力进行比较精确的数值计算,但没有提供精确的应力解析计算式,也不能满足实际减振器设计的要求。

　　鉴于减振器节流阀片实际设计和应力计算中所存在的问题,本文利用弹性力学原理,对阀片应力计算进行了分析和研究,建立了应力系数解析计算法。利用该方法可对阀片在任意位置半径r处的应力进行精确的解析计算和计算机仿真,同时,利用阀片应力解析计算式,可满足实际减振器设计和生产的要求。

　　2　节流阀片应力解析计算