1.阀片变形研究
对于汽车减振器节流阀片的变形,国内外已经很多学者进行了大量研究。大多是利用有限元分析软件,对阀片变形量进行数值分析。也有利用弹性力学原理,对阀片变形量进行分析研究,但是,只是通过阀片变形微分方程,利用边界条件列出一个通解,只表示节流阀片可利用弹性力学原理进行分析研究,而不能达到能实际应用的程度,没有创建一个可用于阀片厚度设计、变形计算的简单、准确、实用的解析式,难以在实际阀片设计中应用。
当今,弹性阀片变形计算方法有两种。一是利用《机械设计手册》的最大挠度系数和计算公式,二是利用现代流行的有限元分析软件,如ANSYS。其中,利用《机械设计手册》根据阀片外半径 r b 与内半径 r a 之比 r b /r a ,查得阀片最大挠度系数和计算公式,可粗略地计算在一定压力下阀片在外半径 r b 处的最大挠度。利用有限元分析软件,首先根据阀片的结构建立仿真分析模型,然后对模型划分有限元网格并施加载荷,最后利用仿真程序得到阀片变形量数值解。
以上两种计算方法对于阀片设计计算各有缺点。对于《机械设计手册》的最大挠度系数法,虽然具有计算解析式,可对阀片厚度进行粗略设计。但是,当实际阀片内、外半径比值在手册中没有给出时,就难以准确查得最大挠度系数。同时,该方法只能计算阀片在外半径 r b 处的最大挠度,而实际阀片设计时需要计算在阀口位置半径 r k 处的变形量。
对于有限元分析软件,虽然可以得到阀片在任意位置半径 r 处变形量的数值解,且比《机械设计手册》的最大挠度系数法精确。但是,由于该方法没有阀片变形量计算的解析式,不能对阀片厚度进行设计,只能对给定结构阀片进行变形量数值仿真验证。
因此,先前对阀片变形的两种计算方法,都不能满足对减振器参数进行精确设计、特性分析和仿真的要求。
2.叠加阀片研究现状
汽车减振器节流阀片大都是利用多片节流阀片叠加,以满足减振器不同的特性要求。叠加节流阀片与单片阀片相比具有很多优点。
先前,国内外已有学者采用有限元分析软件对叠加阀片进行初步研究,并得到了有价值的结论,例如,叠加阀片不等于各叠加阀片厚度之和,叠加阀片变形量不能用单片厚度等于叠加阀片厚度之和的阀片代替,叠加阀片变形量与叠加顺序无关等。
但是,这些研究没有解决叠加阀片设计中的关键问题,不能满足减振器实际设计和生产的需要,如多片阀片叠加的等效厚度问题、叠加阀片厚度和应力之间关系问题、设计厚度阀片拆分设计为叠加阀片问题及叠加阀片最大厚度问题等。目前,山东理工大学已对叠加阀片进行研究解决了上述问题,并建立了叠加阀片设计原则。