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汽車零組件設計
設計汽車避震系統--使用 HyPneu

一般來說汽車避震系統常用之型式有雙管 (Twin Tube) 及單管 (Monotube) 兩種,如圖一所示。由於篇幅有限,此處我們僅就單管之避震系統詳細探討:
 

系統說明:

結構上來看,單管避震器主要是有一Gas Chamber及Piston Valve,其中Piston Valve 含有Bleed Orifice、Blow-off Valve及 Check Valve。

設計目標:

當汽車顛簸時,Piston 之大小, Oriffice 的孔多大, Blow-off Valve的選用....等對避震效果之影響甚鉅。如何決定上述之設計參數,才能改善避震器之避震效果呢?
   

解決方法:

利用 HyPneu 解決設計問題
 

1.

將單管汽車避震器用 HyPneu 繪成迴路圖,如圖二所示。
 

2.

將下表各元件資料填入 HyPneu,其中路面顛簸(Excitation)以一正弦波(sin)表示。
 

3.

利用 HyPneu 進行模擬分析。
 
 Shock Absorber  Piston diameter 3.2cm, Rod diameter 2.2 cm, Stroke 25 cm
 Bleed Orifice  Flow area 0.02 cm2, Valve coefficient 0.61
 Blow-off Valve
Blow-off pressure setting 10 bar, Maximum pressure override  5 bar
 Car Weight  400 kgf
 Excitation (路面顛簸)  Sin curve, Amplitude 2.1 cm, Frequences 2 Hz, 6 Hz, or 11 Hz
   
 

分析結果:

將以上之設計參數輸入HyPneu並進行模擬分析,其結果如圖三、及圖四所示。其中圖三顯示避震器所受之力量受速度之影響;圖四顯示避震器所受之力量與Displacement 之關係。根據此二圖之資料,調整設計變數,則可設計出一最佳之避震器。
 

 
  圖三、避震器所受之力量受速度之影響情形   圖四、避震器所受之力量與 Displacement 之關係
   
 

結 語:

設計汽車避震系統必須注意的是路面之震動頻率關係到避震系統之設計參數,國外設計之汽車(進口車)是否適用於國內之路面,在買車時如果你很在意避震效果則應注意一下;當然國產車是否有根據國內之路面重新設計汽車避震系統,或只是依樣劃葫蘆根據原廠之設計在國內製造,則又是另一問題。以汽車避震系統而言,以國內之技術自行製造已沒問題,只要在設計上再花一點功夫,運用電腦輔助設計,國產車會更好。
 

HyPneu 是一套結合液壓、氣壓、機械、電子等元件整合在同一系統內,進行系統之設計、分析、診斷等工作之電腦輔助設計工具,其廣範應用在軍事、航太、汽車、精密機械...工業,例如飛機起落架戰車火炮控制系統衛星作動組件汽車避震系統汽車排檔傳動系統建設機械生產自動化機械工作母機射出成型機製鋼壓鑄設備....等系統均有用 HyPneu 設計與分析之實例。
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