密级： 摘 要
汽车已成为人们日常生活必备的交通工具，汽车减震器在汽车零部件中占有极其重要地位。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悬挂系统的许多性能参数。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。
随着计算机在软、硬件上的快速发展，虚拟设计无论是在理论，还是在计算技术方面都已取得巨大的进步。虚拟设计是较先进的现代设计方法。虚拟设计不仅可以大大降低开发成本，还缩短了开发周期，提高了企业的竞争力。所以，虚拟化设计越来越受到企业的欢迎。
本文主要讲述了利用CAD软件UG对减震器各个零部件进行实体建模，然后着重分析了减震器的制造生产工艺，最后在UG软件的制图模块获得了完整的工程图纸。根据实践情况，利用通用有限元软件ANSYS对减震器的阀片进行有限元建模、计算、应力分析、应变分析，根据分析结果对减震器的阀片受力变形情况进行了解。
关键词:汽车减震器，建模，产品设计
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Abstract
Automobile has become an indispensable transportation means of our daily life , and the shock absorber is an important part of the car. Shock absorber is play as an important role in the automobile suspension system, because it decide automobile suspension system performance. And it also decide the Vehicle Ride Comfort and Vehicle Ride Comfort.
With the computer in software and hardware on the rapid development of virtual design, whether in theory or in the calculation of the virtual design have made tremendous progress. Virtual design is a modern design method. Virtual design can help us to reduce development costs and shorten the development cycle,so it is more and more popular by the enterprise.
This article introduces the modeling of the shock absorber by CAD software, study on the production of the shock absorber and get the engineering drawing in UG software. At last, according to practice, use the general-purpose finite element software ANSYS to finite element modeling, calculation, stress analysis, strain analysis, based on an analysis of the results of the valves of the shock absorber deformation understanding of the situation.
Keywords：shock absorber three-dimensional modeling product design
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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Drafting模块下制作制图模板.....................................................21 精品文档
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3.3汽车减震器中连杆的设计与工艺分析 ........................................................22
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 ........................................................................................................37 总结和展望 ..................................................................................................................39
5.1 全文总结 .......................................................................................................39 5.2 展望 ...............................................................................................................39 参考文献（References） ............................................................................................40 致 谢 ........................................................................................................................40 精品文档
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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场。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。 精品文档
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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。
图1-1 汽车减震器的安装位置
a．双向作用筒式液力减震器(如图1-2所示)
图1-2 双向作用筒式减震器
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这种减震器一般都具有四个阀，包括压缩阀、伸张阀、流通阀、补偿阀，所图3所示。流通阀和补偿阀是一般的单向阀，其弹簧较弱，当阀门上的油压的作用力与弹簧同向时，此时阀门处于关闭状态，完全不同液流；而当油压的作用力与弹簧反向时，只要较小的油压就可以使阀门开启。压缩阀和伸张阀是卸载阀，其弹簧较紧，预紧力比较大，只有当油压达到一定程度是，阀门才可以开启；而当油压降低到一定的程度时，阀门又自动关闭[1]。双向作用筒式减震器结构如图1-3所示。
图1-3 双向作用筒式减震器结构
1.2.2双向作用筒式减震器的工作原理 a. 伸张行程
图1-4 减震器的伸张行程原理图
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在减震器的伸张行程中，活塞相对工作缸是向上运动的。此时活塞上腔的油压升高，流通阀关闭，上腔内的油液这时推开伸张阀而流向下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流入下腔的油液不足与充满下腔增加的容积，使得下腔行程了一定的真空度，这时储油缸的油液推开补偿阀而流入下腔进行补充.这就形成了悬架受拉时的阻尼力，并且由于真空度的存在使得减振器的伸张时产生的阻尼力比其压缩行程时形成的阻尼力要大得多。在伸张行程中油液的流动过程是：上腔的油液流经伸张阀而流入下腔；储油腔里的部分的油液流经底阀上的补偿阀而进入下腔，如图1-4的箭头方向所示。而流通阀和压缩阀,此时则被油压压紧，处于不开启的状态。
活塞上的伸张阀是卸载阀，且弹簧的预紧力比较大。当活塞向上运动时，上腔的油液压力升高到一定程度，比设定的预紧力大，足以克服弹簧作用力时，油液推开伸张阀，流入到下腔内。而且伸张阀的节流孔较小，可以产生较大较稳定的阻尼力，起到很好的减震作用。
底阀上的补偿阀是一般的单向阀，设计的预紧力比较小，当活塞向上运动时，下腔的空间变大，油压变小，而在补偿阀开启前储油腔的油压不变，就这样，下腔的油压要小于储油腔内的油压，形成了压差，当压差达到一定程度时，储油腔内的油液就推开补偿阀，油液就流经补偿阀而进入到下腔中。
b.压缩行程
在压缩行程中，减震器的活塞相对工作缸是向下运动的，活塞下腔的容积就相应的减少了，油压升高，油液流经流通阀，进入到上腔，于是上腔被活塞连杆占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液就推开压缩阀，流回储油缸.这样就形成了悬架受压缩运动时的阻尼力。通常压缩行程形成的阻尼力是比较小的。同时由于下腔的油压上升了，而此时，活塞上的伸张阀和底阀上的补偿阀被压紧，油液就无法通过伸张阀流入上腔，以及无法通过补偿阀流入储油腔。在压缩行程中油液的流动过程是：下腔的油液流经流通阀而进入上腔；下腔的油液流经底阀上的压缩阀而进入储油腔。在图1-5中阀门旁的箭头方向表示油液的流动方向。
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图1-5 减震器的压缩行程原理图
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小。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精品文档
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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。
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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。
图1-6 本课题研究方案
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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undo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]。 Unigraphics(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。
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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。
图2-1 油封体组件
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2.2.3减震器导向器组件的三维建模
所设计的富康减震器产品的导向器组件是由三个零件组成的，包括导向器、衬套和密封环。导向器主要是由一个回旋体和三个旁通孔组成，回旋体可以利用UG软件中的回旋功能获得，在移动工作坐标做出旁通孔和凹槽后和回旋体进行布尔运算中的求差，从而获得导向器的三维模型。可以只做出一个旁通孔和凹槽后，再利用UG中的环形阵列生成其它的旁通孔和凹槽。这样可以节省时间，减少繁琐的重复操作、降低劳动强度，同时方便数据的管理。而衬套和密封环三维模型较简单环形柱体。最后的导向器组件装配图，如图2-2所示。
图2-2 导向器组件装配图
2.2.4减震器储油缸组件的三维建模
富康前减震器的储油缸组件是由储油缸和支架组成的。储油缸和支架是通过焊接连接起来的。支架功用是只要是固定整个前减震器。而储油缸的小特征比较多，一些复杂但是对其功用和工作性能影响不大的可以在实体建模中适当的省略。在一些特征造型上可以合理的利用UG软件中强大的阵列和灵活利用布尔运算可以达到事半功倍的效果。最后获得的储油缸组件的储油缸、支架和储油缸组件装配图，如图2-3所示。
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图2-3 储油缸组件装配图
2.2.5减震器工作缸的三维建模
工作缸是减震器中的重要零部件之一。所设计的富康前减震器工作缸的尺寸：内径：35cm 外径：38cm 长度：365.5cm，并在端部倒斜角，角度为45°、长度最大为0.5cm，其三维实体如图2-4所示。
图2-4 工作缸
2.2.6减震器活塞连杆组件的三维建模
减震器的活塞连杆组件是一个零部件较多的组件，所设计的富康前减震器的活塞连杆组件的零部件包括：连杆、限位套、限位弹簧、活塞、活塞环、流通阀座、流通阀阀片、伸张阀阀片、伸张阀垫片、伸张阀弹簧、螺栓等。
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在对减震器的活塞连杆组件的零件进行三维建模前，首先认真思考采用那种就建模方式才是最合适的。活塞连杆中的连杆建模的时候可以先在草图模块画出连杆的断面二维图，再通过UG的成型特征工具的回旋工具一次性生成连杆的三维实体模型，在进行利用UG特征操作中的螺纹工具直接创建标准螺纹即可，完成的连杆三维实体模型如图2-5所示。
图2-5 活塞连杆
活塞连杆组件中，活塞是一个特征较多的零件，但是通过仔细的观察会发现其实活塞的造型其实也不是复杂的。首先通过UG的草图模块画出活塞的断面线（如图2-6所示），然后利用UG的特征成型下的回旋造型工具，获得活塞绕中轴的特征。最后通过布尔运算的减运算创建活塞连杆绕中轴的均匀分布的六个孔和两个槽。其中在创建孔的时候先创建一个孔再利用UG的环形阵列创建其它五个孔，这样既可以保证这六个孔是均匀分布的，又可以节省时间，最重要的是这样方便实体模型数据的管理。再利用布尔运算为活塞实体模型创建两个槽，即完成了活塞连杆中重要零件活塞的实体模型的创建，活塞的三维实体模型如下图2-7所示。
图2-6 活塞断面线 图2-7 活塞
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活塞连杆组件中的限位弹簧由于采用了两端磨平的柱形弹簧的设计，其有效圈数为：4.5；总圈数为：6；弹簧线径为：6mm；自由高度为：54mm；弹簧外直径为：27mm。在建立限位弹簧的三维实体模型时利用UG软件的表达式工具。先在操作系统自带记事本中键入控制限位弹簧的曲线规律的公式后，另存为UG可以识别为表达式的“exp”文件，再通过UG的表达式接口将 “exp”格式的限位弹簧曲线规律表达式文件导入到UG内，通过“规律曲线”这个工具生成所需的限位弹簧的规律曲线，再通过成性特征的“沿导引线扫掠”生成实体模型。最后完善特征，将限位弹簧实体模型修剪好，分别修剪上下两个面，从而获得活塞连杆组件的纤维弹簧三维实体模型，如下图2-8所示。
图2-8 限位弹簧
创建好限位弹簧的实体模型后还必须将限位弹簧定义为可变形部件，方便装配之用。步骤如下：【工具】→【定义可变形部件】，在定义可变形部件设置时按照实际的装配尺寸对变形上下限进行设置。同理完成活塞连杆组件中的伸张阀的弹簧和流通阀弹簧的三维实体建模，分别如图2-9和图2-10所示。
图2-9 伸张阀弹簧 图2-10 流通阀弹簧
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富康前减震器产品的活塞连杆组件中包括了阀门有流通阀和伸张阀两个阀，其各个阀片的三维实体都是较规则的圆形片体，所以只要利用UG的草图模块和拉伸工具就可以完成各个阀片的三维实体建模。其中伸张阀是由3个阀片和一个垫片组成，各阀片三维模型如图2-11所示。
图2-11 阀片
活塞连杆组件的其他零件的三维实体建模的过程都是以上面的建模方法类似，故在此就不再一一说明。其中要注意的是对各个活塞组件零件创建三维模型时都必须把模型安排与UG界面的基准对称，这样可以方便后续的装配顺序的安排。
在完成了活塞连杆组件各个零部件的三维实体建模之后，进行活塞组件的装配，并检测各零部件之间干涉性。进行装配的时候，首先把活塞放在绝对坐标的位置，其他的零部件的定位方式均选择“装配”。装配到活塞上的零部件定位方式，由于各个组件都是轴中心对称的，所以对齐方式尽量选择“对齐”，有面是互相贴合的，采用的对齐方式为“配对”，这样就可以把各个零部件装配好。但是有些装配采用对齐方式为“配对”和“对齐”的组合并不可以达到预设的效果，可以考虑采用“对齐”和“中心”这两种对齐方式的组合。另外在装配弹簧时需要注意的是，在弹簧的单独模型里先建立一个中心轴（沿着螺
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旋线的中心轴），并且要选择整个部件进行装配。整个活塞连杆组件装配后如图2-12所示，其装配爆炸图如图2-13所示。
图2-12 活塞连杆组件
图2-13 活塞组件爆炸图
2.2.7减震器的底阀组件的三维建模
所设计的富康前减震器产品的底阀组件包括：底阀座、补偿阀限位、补偿阀弹簧、补偿阀阀片、压缩阀底座、压缩阀片（三片）、销。底阀的各个零部件的三维实体建模的方法并不是很复杂。只有底阀座的特征较多，但是利用UG精品文档
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软件中的布尔运算一步一步把底阀座的各个特征都设计出来，也就完成了底阀座的三维实体建模，如下图2-14所示，底阀组件中的其它重要零部件则如下面图2-23所示。
图2-14 底阀组件的零部件
减震器的底阀组件的装配，采用以底阀座为绝对位置，其他零部件按照装配顺序一一装配起来。在这里的装配方式也是尽量采用“配对”和“对齐”这两种装配对齐方式的组合进行装配。最后装配好的效果如图2-15所示，底阀组件的装配爆炸图如图2-16所示。
图2-15 底阀组件
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图2-16 底阀组件爆炸图
2.2.8减震器防尘盖组件的三维建模
图2-17 防尘盖组件
减震器的防尘盖组件由防尘盖体和防尘盖组成。防尘盖只要通过UG内的拉伸工具即获得其实体模型，而防尘盖体则主要通过回旋工具获得。
2.2.9减震器弹簧盘的三维建模
减震器的弹簧盘是造型较为复杂的零件，其三维实体建模也是较复杂的，但是因为UG所提供的造型工具也比较全面所以对弹簧盘的进行实体建模主要抓住弹簧盘的几根脊线。用B样曲线、曲线投影和曲线展开工具即可获得弹簧盘的脊线，再通过成性特征的“沿导引线扫掠”即可获得弹簧盘的大致实体模型，最后对一些边进行边倒角或是面倒角即获得减震器的弹簧盘三维实体模型，如图2-18所示。
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图2-18 弹簧盘
2.2.9减震器实体模型的总装配
图2-19 减震器总装配图
在完成减震器的油封组件、导向器组件、储油缸组件、工作缸、活塞连杆组件、底阀组件、防尘盖组件和弹簧盘八个组件的实体建模之后对减震器实体模型进行虚拟总装配，以检测所设计的减震器产品是否会发生干涉。在进行总装配时，可以利用上面的八个组件的装配，直接以组件的模式添加到总装配实体模型上，这样既可以节省装配步骤，不必要在一个一个零件的再次装配，又方便减震器产品实体模型数据的管理。首先在UG软件里创建一个“prt”文件，精品文档
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再添加组件，添加组件时候先选择活塞连杆组件，再依次选择工作缸、底阀组件、储油缸组件、导向器组件、油封组件、防尘盖组件和弹簧盘。需要注意的是装配只是关联各个零部件，所以在装配时候要连零部件一起放在同一个文件夹下面。装配完成后的效果如图2-19所示,图2-20所示为总装配的剖面图。
图2-20 总装配剖面图
2.3本章小结
本章阐述了三维建模软件UG的历史、建模方式，以及简化建模的原则和方法，并给出了汽车减震器主要部件的几何模型。在用UG软件建模过程中，刚开始由于软件用的不是非常熟练，有时候会犯些错误，经过汽车减震器一些零部建模后，发现自己无意中到是收获了不少技巧。对复杂模型的零件更应该周全地考虑好，先做什么，后做什么，用什么方法做， 这对后序工作的完成有极其重要的影响。要做到瞻前顾后，每一步都要给出一个合理的理由，考虑周全，才可以避免一些出现一些不可以预想的问题。另外，建模前一定要应仔细检查尺寸，防止出现错漏，在其后所做的工作，可能会因该遗漏而造成全部报废，从头而来，浪费时间，影响了进度。 精品文档
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第三章 汽车减震器的设计与工艺
3.1 零件的设计与工程制图 3.1.1 零件的设计与工艺
零件工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性[5]。拥有良好的工艺性，可以使加工方便，保质保量，并能取得最大的经济效益。零件结构工艺性分析的主要内容有：
1. 根据零件材料的种类和性能，确定毛坯种类，选择加工方法，确定毛坯预备热处理和工序间热处理的方法。
2. 根据零件的结构特点，分析确定其加工方法。首先应分析该零件由哪些典型表面所组成，它们各自的尺寸大小及组合方式。各种典型表面各有其加工方法，知道了组成该零件的典型表面种类，就基本上确定了其加工方法。根据各种不同的组合方式，可以将零件大体分为轴类、套类、盘环类、叉架类和箱体类等零件。各类零件各有其工艺上的特点，也就是具有相似的工艺过程就可以参考以往经验或者资料来制定机械加工工艺规程。
3. 根据零件功能、加工质量指标，分析哪些是主要加工面。主要加工面是指那些决定零件使用功能的加工表面，以及与其它零件相配的表面。主要加工表面的加工指标要求较高，它是决定零件加工先后顺序和最终加工方法的依据。此外，还要结合零件功能分析主要加工面与不加工面的相互位置要求，这种要求在零件图上不一定说明，但是在制定机械加工工艺规程时却要认真考虑。
4. 分析其他技术要求，如热处理、动平衡、探伤、试压等，主要考虑采取方法、安排次序或者组织安排外协加工。
3.1.2 工程制图
工程图纸是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求。在这里，对汽车减震器进行设计和工艺的制定的最终目的也是为了获得汽车减震器的各个零部件的工程图纸，包括零件图和装配图。
UG的Drafting模块提供了绘制和管理工程图与技术图的完整的过程与工具，是依据已创建成的3D模型来快速产生模型的投影与尺寸标注。在绘图模块中产生的视图及尺寸与3D模型完全相关联：即3D模型上的任何改变都会自
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动的反应在所产生的工程图上，此种关联可让用户任意修改3D模型，而不用担心工程图与3D模型不同。另外UG软件所提供的工程制图模块功能也很强大，既提供了各种标准，包括国际标准和行业标准，又可以根据企业或是个人的偏好进行一些设定。有条件的话，还可以直接进行工程图纸的打印。免去转化成其他二维图纸再打印，这样就大大提供了工作的效率和数据管理的灵活性。 下面就根据本课题对富康前减震器产品的设计，对所设计的减震器的制造典型的工艺进行分析，并应用UG软件中的Drafting模块，获得减震器典型零部件的工程图纸。
3.2在UG的Drafting模块下制作制图模板
在制作减震器零部件工程图纸之前，先在Drafting模块建立自己的模板文件，下面以创建横向的A4图纸模板为例，详细说明模板创建。
首先建立一个UG的“prt”文件，将所有的设置都改好，包括单位等，然后转到制图模块，即Drafting模块。在插入图纸对话框中选择A4图纸，并将高度和长度分别改为297和210（默认单位为mm）；比例为内设：1；选择毫米为单位；投影方式选择第一象限投影。点击“确认”之后进入到制图界面。在这里可以按照国家关于机械制图的标准GB/T 14689-93，对制图幅面、格式进行绘制。在这里采用预留装订线的制图幅面设置，装订边宽：25cm,其它边框宽为：5cm。把边框设定好后，再按照标准GB/T 10609.1-2008，进行标题栏的绘制，如下图3-1所示。
图3-1 模板标题栏的设定
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另外需要注意的是，在制作制图模板的时候，所画的线均须按照国家标准GB/T 17450，对画线线性大小粗细进行设置；模板中所键入的文字须按照国家标准GB/T 14691-93，对文字的字体和文字的大小进行设置。
在完成制图模板的图框和标题栏后，将该“prt”文件保存，再将文件移动存放制图模板的目录下（文件路径不允许出现中文）。创建一个选项面板，依次选择：【新条目】→【非主模型制图模板】，再将刚才的刚才保存好的“prt”导入即可。就这样在UG中的制图模块创建好了A4横向的制图模板。在应用制图模块的时候，在插入图纸对话框中选择取消后，直接调出设置好的制图模板即可。根据需要再创建其他尺寸的图纸的制图模板，如A0横向、A3横向、A4纵向等制图模板。并将其全部放在存放A4横向的制图模板的文件中。
图3-2 制图模板
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3.3汽车减震器中连杆的设计与工艺分析 3.3.1连杆的设计
汽车减震器中连杆是传递力的重要零件。在减振器中，连杆的长度于直径之比远远小于一般的液压机构中连杆的长度与直径之比，因而，要求连杆有较高的稳定性[6]。由于在设计中将连杆连接到端部连接机构上，当连杆受到非轴向力作用时，由于端部连接结构进行调整，以防对连杆产生剪切或弯曲，因此，连杆主要承受轴向力的作用，则连杆的直径由连杆承受的最大阻尼力来确定。所以，对连杆的轴线直线度有较高的要求。在连杆的光轴处的圆柱面的轴线必须位于直径为公差值为： 0.02的圆柱面内。同样由于连杆下端要连接减震器的活塞，所以这部分的同轴度要求也较高。此处圆柱面的轴线必须位于直径为公差值为：0.03，且与以光轴处的轴线为基线的同轴圆周面内。
3.3.2连杆的工艺分析
根据连杆的受力要求及材料的抗拉强度，故所设计的富康汽车减震器产品中的连杆采用的材料为：冷拉圆钢。
连杆的制造过程大致为： 毛备料—冷拉圆钢—正火热处理—粗车外圆—半精车—调质处理—精车—粗磨—精磨—铣螺纹—表面感应淬火——表面镀铬——在200摄氏度温度下2小时（去氢）消除应力
连杆的滑动面的表面的硬度要达到HRC48-54，所以要采取表面感应淬火工艺淬火的深度0.8-1.2mm。粗糙度对耐磨性的影响有一个最佳范围值，粗糙度过大与过小都不利于摩擦副的耐磨寿命。通过相关试验研究认为最佳表面粗糙度范围为Ra0.1-0.2微米，因此要对表面进行精密磨光。连杆要求表面具有自主润滑性，所以表面要求进行镀鉻处理，鉻层厚度为20±7微米，镀层粗度均匀不得有剥落、碰伤和刻痕等现象。镀层硬度HV900以上，镀络后应在200℃下保温约2小时以消除应力。对于连杆的未镀络的部位进行防锈处理，连杆下端的螺纹用液压的方法加工。
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图3-3 连杆工程图纸
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3.4汽车减震器中工作缸的设计与工艺分析 3.4.1工作缸的设计
工作缸是主体构件用于贮油和活塞进行上下往复运动工作的部位。工作缸 作为承受内压的薄壁缸筒，它的壁厚必须满足设计强度和刚度要求。一般取筒壁厚与工作缸的内径之比为0.08-0.3之间，由机械设计规范公式有：
PmaxD
2.33Pmax式中： Pmax—工作缸缸内最高工作压力，Mpa； D—工作缸的内径，m； N—安全系数。
3.4.2工作缸的工艺分析
在确定了工作缸的基本尺寸后根据实际对工作缸进行加工工艺。由于工作缸在工作中被活塞分成上腔和下腔，并且内表面与活塞表面形成运动副，所以它与活塞的同轴度要求比较高，还有的耐磨性和耐腐蚀性都有特定的要求[7]。工作缸的选择材料为：精拔管。加工时内外表面都要去毛刺并且加工内表面的粗糙度为Ra0.8mm所以需对内表面采用精磨工艺。此外必须保证工作缸的圆柱度和垂直度。
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图3-4 工作缸工程图纸
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3.5汽车减震器中活塞的设计与工艺分析 3.5.1活塞的设计
活塞上下平面分别用于支撑流通阀阀片和伸张阀阀片，所以对这两个平面的平面度有较高的要求。活塞上平面是利用两个凸起的环形平面来支撑流通阀阀片。当减震器处于伸张工作状态时，此时减震器流通阀利用这两个凸起的环形平面与流通阀阀片之间的密封以阻止液压油液通过流通阀流入下腔。假设活塞上平面的平面度公差过大，液压油液就有可能通过阀片与凸起平面之间的缝隙流入到下腔，减震器伸张工作过程产生的阻尼力就大大减小，甚至会导致减震器失效[8]。同样，用于支撑减震器伸张阀的下平面也是利用凸起的环形平面来支撑伸张阀阀片的。所以，一般选择活塞上端面的平面度公差为：0.01，下端面的平面度公差为：0.02。此处的端面全跳动公差也有一定的要求。相对活塞轴线，端面全跳动公差值为：0.03。
3.5.2活塞的工艺分析
活塞跟连杆在外力作用下一起运动，并且活塞是长期在减震器油中运动，所以要求生产他的材料的耐腐蚀性要好。根据活塞的工作条件，在这里我们选择铁基粉末冶金作为加工活塞的材料。材料的选择对活塞的加工性能和使用寿命都有直接的影响。材料选择好了之后，对材料进行毛坯铸造。毛坯制造好了之后，在加工过程中，根据不同的目的安排2中热处理工序，首先是毛坯热处理，在加工前进行预先热处理（通常为正火和调质）。其主要目的是消除铸造及粗加工引起的残余应力，改善材料的切削性能和提高综合力学性能；其次是在加工完成后，对表面进行蒸汽处理，提高其硬度。然后进行粗车外圆及端面，再精车，最后进行磨断面等工作。大致加工工艺过程如下所示:
备料—制造毛坯—预先热处理（调质）—粗车外圆及端面—镗孔—精磨断面—表面进行蒸汽处理
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图3-5 活塞工程图纸
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3.6本章小结
本章通过查阅机械设计手册和相关汽车行业的标准，认真分析了汽车减震器重要零部件的各个公差的，并按照实际的使用情况进一步设计减震器重要零部件的公差，并利用先前在UG软件内做好的模板在制图模块很快的设计出工程图纸同时。但是刚开始制图的时候很是有很多问题没有注意到，比如说表面粗糙度的标定。刚开始标定的时候没有把隐藏制图模块的表面粗糙度标定调出，靠自己画线标定，这样浪费时间和精力，后面熟悉UG的制图模块之后掌握这个工具，表面粗糙度标定起来就方便多了。所以说，制图过程中遇到问题的时候，解决问题的办法是首先去找UG相关学习资料， 查阅资料了解了才继续制图。在制图的同时，本章也对重要零部件的加工工艺进行了进一步的分析，从选材到最后的加工工序都作了详细的分析，制订出一系列的加工工艺过程，进而获得了减震器零部件产品。在制订加工工艺时参考了减震器的使用条件和减震器行业相关的标准，使所制订的加工工艺路线符合实际生产的要求。 精品文档
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第四章 减震器的有限元分析
4.1有限元分析软件ANSYS的介绍
有限元法是一种在工程分析中常用的解决复杂问题的近似数值分析方法，以其在机械结构强度和刚度分析方面具有较高的计算精度而得到普遍应用，特别是在材料应力、应变的线性范围更是如此。
有限元分析最基本的研究方法就是：结构离散→单元分析→整体求解。经过近50年的发展，有限元法的理论日趋完善，已经开发出了一批通用和专用的有限元软件。ANSYS是当前国际上流行的有限元分析软件，广泛地应用于各行各业，是一种通用程序，可以用它进行所有行业的几乎任何类型的有限元分析，如汽车、宇航、铁路、机械和电子等行业。通过ANSYS软件，能高效准确地建立分析构件的三维实体模型，自动生成有限元网格，建立相应的约束及载荷工况，并自动进行有限元求解，对模态分析计算结果进行图形显示和结果输出，对结构的动态特性做出评价。它包括结构分析、模态分析、磁场分析、热分析和多物理场分析等众多功能模块。有限元求解问题的基本步骤通常为：
第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。
第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小（网络越细）则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。
第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。
第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵）。 为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。 对工程应用而言，重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。
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第五步：总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程（联合方程组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（可能的话）连续性建立在结点处。
第六步：联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、选代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。
简言之，有限元分析可分成三个阶段，前处理、计算和后处理。前处理是建立有限元模型，完成单元网格划分；后处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。
4.2伸张阀和压缩阀阀片的有限元分析
在汽车设计领域，无论是车身、车架的计算仿真，还是发动机的曲轴以及传动系统的计算均使用到该方法。而在汽车减震器这方面，以前对减震器的阀片的分析都是利用材料力学的公式推算，把减震器的阀片简化，从而推算出减震器的阀片的挠度公式[9]。这种方法因为简化了阀片，对于形状稍微复杂的减震器阀片这种就不再适用。而随着有限元分析的兴起，利用计算机对减震器的阀片进行CAE分析可以得到更精确的减震器阀片的应变和应变情况[10]。在富康前减震器中，伸张阀是由三片阀片和一个垫片组成的，而压缩阀是由三片阀片组成，所以利用只是材料力学的公式推导其挠度公式是难以实现的，而利用有限元软件分析其应力和应变分布情况则可以实现。下面就是利用通用有限元软件ANSYS对所设计的富康汽车前减震器的伸张阀和压缩阀进行应力和应变分析，并进行一定的分析。
4.2.1阀片有限元模型的建立
在建立减震器的伸张阀和压缩阀有限元模型之前，先对分析软件ANSYS一些参数进行设置。包括分析类型，材料属性等等。分析类型在分析软件ANSYS中选择结构分析。材料均为线性材料[11]，具体如下面表4.1所示。
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表4.1材料参数表
名 称 伸张阀 压缩阀 材 料 钢 带 钢 带 弹 性 模 量(GPa) 2.17×10 2.17×10 55泊 松 比 0.3 0.3 密 度（kg/mm3 7.8×10-9 7.8×10-9 ）
根据所设计的富康前减震器的伸张阀阀片，由三片阀片和一个垫片组成的，其模型都可以轻松的在有限元分析软件ANSYS轻松的建立。利用有限元分析软件ANSYS下的“Modeling”工具分别创建伸张阀的四个零部件和压缩阀的三片阀片，分别如图4-1和图4-2所示。
图4-1 减震器伸张阀阀片 图4-2 减震器压缩阀阀片
4.2.2网格的划分
在建立和编辑有限元模型方面，ANSYS提供用户一整套完善的、高度先进的网络划分工具，并使用户能够对每个面（或每个面的边缘）进行网格参数调节，而且可以调节单元密度、单元偏置梯度、划分网格算法等[]。 对于减震器的压缩阀来说，只需采用ANSYS软件提供的自动划分网格功能可以轻松的实现网格的划分。在Element Type下添加网格类型为：SOLID45。然后在Mesh Tool里面选择Global以定义网格每条边擦长度为：0.5mm。最后直接利用ANSYS的自动划分网格功能。ANSYS软件自动将某些特殊部位的网格划分得比较细，而普通位置则较粗，如图4-3所示
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图4-3 压缩阀划分好网格
对于减震器的伸张阀而言，再添加网格类型的时候，因为后面还要添加弹簧的作用，网格类型为：SOLID45和Combin14。并设定Combin14单元的相关参数。同样定义网格每条边擦长度也为：0.5mm，划分好网格的减震器伸张阀如图4-4所示。
图4-4 伸张阀划分好网格
4.2.3接触对的创建
由于压缩阀和伸张阀都不是由单个阀片组成，而是由多个阀片组成的，所以在分析过程中如果不创建接触对则分析结果误差过大。但是接触问题是一种高度非线性行为，需要较大的计算资源，为了进行实为有效的计算，理解问题精品文档
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的特性和建立合理的模型是很重要的。还有接触问题存在两个较大的难点：其一，在你求解问题之前，你不知道接触区域，表面之间是接触或分开是未知的，突然变化的，这随载荷、材料、边界条件和其它因素而定；其二，大多的接触问题需要计算摩擦，有几种摩擦和模型供你挑选，摩擦使问题的收敛性变得困难。而在进行在这里进行ANSYS分析时可以忽略阀片间的分离，所以可以创建接触对。在这里，采用的接触对是:面-面接触分析。在涉及到两个边界的接触问题中，很自然把一个边界作为“目标”面而把另一个作为“接触”面，对刚体─柔体的接触，“目标”面总是刚性的，“接触”面总是柔性面，这两个面合起来叫作“接触对”。
压缩阀和伸张阀的接触对创建过程：【Modeling】→【Create】→【Contact Pair】，再选择创建新的接触对，确认是面-面的接触对选项后，选择要创建接触对的两个面，然后根据实际情况，估计摩擦系数的值的大小，键入即可。
4.2.4添加载荷和约束
根据减震器的实际使用液压油的压力情况中和减震器的示功图和速度特性曲线[12]（如图4-5所示），对阀片施加载荷。对减震器在伸张行程中，在某个瞬间，伸张阀片受到油液通过的六个均布在活塞孔而作用在伸张阀上的力，大小为：50N。压缩阀在压缩行程某个瞬间受到4个均布的力，值为：100N[13]。
以压缩阀为例施加载荷。在施加载荷之前先把显示设置为节点显示，然后把全部的点都转移到柱形坐标系下，通过Entities的办法来选择。具体的施加点在Z=0,X=9.3（柱形坐标值）的环形上。完成Entities选择之后，具体的载荷施加过程：【Solution】→【Define Load】→【Apply】→【Structural】→【Force/Moment】→【On Nodes】，到了这一步，开始选择过滤之后的均布的四个节点，完成节点的选择之后，再选择为施加的力的方向为Z方向即可，最后输入值大小即可。对伸张阀的载荷的施加也是一样的。
图4-5 减震器的示功图和速度特性(此图引用于文献[12])
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而定义减震器的压缩阀和伸张阀的约束条件时，因实际的工作情况定。对于压缩阀，减震器在压缩运动的整个过程中，由于压缩阀底座的作用最内圈的边缘都是完全固定的。而伸张阀则由于弹簧的作用先会向下运动小段距离后，弹簧压缩到一定程度了，就可以完全抵消伸张阀受到的油压力。这里考虑的是弹簧压缩之后的，所以伸张阀的最内圈也是完全固定的。由于在做伸张阀分析时添加了弹簧，所以弹簧的最末端（不与伸张阀接触的那端）也是固定的，而弹簧另一端则是可以沿Z轴运动。约束的施加和载荷的施加的步骤大同小异，所以就不一一说明。伸张阀载荷和约束分布如图4-6所示
图4-6 伸张阀载荷和约束分布
4.2.5计算并分析结果
一切都设定好之后就可以对减震器的压缩阀和伸张阀进行有限元计算。具体步骤依次选择：【Solve】→【Current LS】即可。计算完成之后就可以查看和分析结果。
首先查看压缩阀的应力和应变状态图，分别如图4-7和图4-8所示。可以看出压缩阀的最危险受力截面在压缩阀的内圈的边缘处，而最大的应变发生在压缩阀的外圈，这些均与实际情况相符。
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图4-7 压缩阀应力分布图
图4-8 压缩阀应变分布图
再查看伸张阀的应力和应变状态图，分别如图4-9和图4-10所示。同样，可以发现伸张阀阀的最危险受力截面在压缩阀的内圈的边缘处，而最大的应变发生在压缩阀的外圈，这些也都与实际情况相符。
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图4-9 伸张阀应力分布图
图4-10 伸张阀应变分布图
根据获得的阀片的应力和应变云图，每个组合阀片最大应力和最大应变值如表4.2所示。伸张阀和压缩阀的应力、应变情况均与实际情况相符合，但是在这里是考虑的是理想流体的情况来加载荷的[14]。所以，这里的应变和应力都
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是理想状态下的应力应变情况。而在实际之中，还要考虑工作之中液压油的温度的影响[15]等等。
表4.2 最大应力和应变值
名 称 伸张阀 压缩阀 最大应力 222.041 247.849 最大应变 0.041447 0.091845
4.3本章小结
本章利用通用有限元分析软件ANSYS，对汽车减震器的阀片进行了结构分析。在ANSYS软件中建立减震器伸张阀和压缩阀的实体模型，再到模型的网格的划分。在划分网格的时候一开始把网格的边长设置得过大，导致网格划分不够密，得到结果实际的误差较大，后面把网格边长改小之后得到较好的结果。最后通过分析，可以清楚地看出减震器阀片各点的受力情况、受力时最大应力点和最小应力点，以及最大位移点及最小位移点。由于减震器的阻尼力与阀片的应变式息息相关的，所以通过阀片的变形情况就可以大致了解到减震器工作时候的阻尼的情况。
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第五章 总结和展望
5.1 全文总结
本文结合实际工程问题，在进行大量的文献查询和在老师的指导之下，掌握了汽车减震器的基本情况以及所有软件的操作后，利用大型CAD软件UG进行几何建模，并认真分析了汽车减震器的生产工艺，最后获得了工程图纸。还利用大型通用有限元分析ANSYS对减震器的压缩阀和伸张阀的阀片结构分析，并对结果进行分析。学习了制图的各种标准，深刻的认识到了UG几何建模的特点，熟悉了减震器的制造工艺特点。主要研究成果包括以下几个方面： 系统全面的介绍了UG软件的特点，建模的思路、步骤，以及个人在使用UG后总结的一些心得和技巧。
详细的介绍了汽车减震器的设计和制造工艺，从材料的选择到最后的加工完成，并熟悉了各个工艺的目的和要求，最后获得了可以应用于汽车减震器实际生产的工程图纸。
深刻体会到了UG和ANSYS之间的数据转化机制，以及将UG的模型导入到ANSYS中的合理方法，详细介绍了ANSYS的有限元建模过程，在建模过程中充分体会到了网格质量对后续分析的重要性。 5.2展望
由于时间和个人能力有限，对富康前减震器设计的研究难以达到面面俱到，还有许多工作要做，今后可从以下这几个方面进一步研究：
对减震器建好的模型的数据的管理未能达到完美，无论从模型的命名和分类都有待提高。
对汽车减震器的制造工艺分析不够全面，只是分析了典型的重要零件，其他的相关的零件没有进行深入的分析。因为其他零部件的制造工艺对减震器的性能和寿命的影响同样重要。
在进行有限元分析时，模型的简化了，使得求解结果和实际的结果产生一定的误差，因此要对模型进一步的调整、细化，从而获得更加精确的近似解。再者，本次由于条件有限，对减震器阀片进行的有限元分析只是初步的，应当将其和试验台架中实验数值进行对比，进而验证本次有限元分析的可行性。 精品文档
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致 谢
经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师王文林老师。在我做毕业设计的每个阶段，从实习到查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，装配草图，有限元分析等整个过程中都给予了我悉心的指导。王老师对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。王老师的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。
其次要感谢和我一起作毕业设计的同学，他们在本次设计中给了我很多帮助，帮助我克服了许多困难来完成此次毕业设计。
然后我要感谢大学四年来所有的老师，特别是车辆所里所有的老师，他们为我们打下机械专业知识的基础。我还要感谢05级车辆051班的全体同学，感谢他们在四年大学生活中给予我的学习上和生活上的帮助和鼓励，特别是在本次毕业设计中为我提供的理论和实际上的帮助，在撰写毕业论文时提出的各种宝贵的意见与建议。
最后我要由衷感谢答辩小组的各位老师对学生的指导和教诲，继续努力学习，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取为社会产生多做贡献。
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