车用减振器的发展情况及其常用结构和工作原理

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　　减振器发展

　　1. 减振器作用概述
　　汽车行驶的路面不可能绝对平坦，必然会产生振动，这种持续的振动易使司乘人员感到不舒适和疲劳，而减振器正式为了迅速衰减振动而设计的。但减振器的功能决不仅仅是衰减振动，其对整车综合特性的影响如下：
　　  · 迅速衰减由路面传递给车体的振动，提高行驶平顺性。
　　  · 使司乘人员不易疲劳货物不易损坏，提高乘座舒适性。
　　  · 降低对相关零件冲击载荷减少磨损，提高使用经济性。
　　  · 改善轮胎接地性抑制高速行驶跳动，提高行驶安全性。
　　  · 车辆在急加速、急刹车、急转弯时，提高操作稳定性。

　　2. 减振器的发展
　　1885年德国工程师卡尔·奔驰(Karl Benz)设计制造了一个单缸四冲程内燃机和一辆三轮汽车，在1886年1月29日申请并获得了专利，这一天被后人称为现代汽车诞生日。这个专利证明了卡尔·奔驰(Karl Benz)是汽车的发明者。1886年德国工程师哥特里布.戴姆勒(Gottlieb Daimler) 将自制单缸四冲程内燃机装在一辆改装的马车上，也制成了汽车。奔驰和戴姆勒二人创办了自己的公司，开始小批量生产内燃机和汽车。他们二人首先把汽车与工业生产联系在一起，并把汽车推上了历史舞台，这是具有划时代意义的功绩。

　　卡尔·奔驰(Karl Benz)设计制造的全球第一辆三轮汽车

　　汽车诞生后，最初的车速很慢，人们对它的也没有什么特殊的要求，在上世纪初，汽车没有安装减振器，只是安装有弹簧，当路面对轮子的冲击力传到螺旋弹簧时，螺旋弹簧产生变形，吸收轮子的动能，转换为螺旋弹簧的位能(势能)，从而缓和了地面的冲击对车身的影响。但是，螺旋弹簧本身不消耗能量，储存了位能的弹簧将恢复原来的形状，把位能重新变为动能。如果单独使用弹簧而没有消振元件，一些轻型汽车就会像杂技演员跳“蹦蹦床”一样，受到一次冲击后连续不断地上下运动，会使乘员感到不舒适。

　　初期的汽车显然很不舒服，后来人们觉的应该加个阻尼器，以消除这种反复不停的振动。于是，减振器诞生了。

　　上图是上世纪初的一款车型，右图是这个车上安装的减振器，形状非常奇怪，这种减振器不是我们现在的液压减振器，有两个臂，臂上带有摩擦片，靠销轴将两臂连接起来，靠拧紧或者放松销轴来产生所需要的摩擦阻力。这种减振器的缺点相当大，这是由于动摩擦系数和静摩擦系数的不同，导致减振器在最不需要的时候，它却处于静止状态，而此时的摩擦力又恰恰最大，这种减振器耐久性也很差，容易损坏。

　　1908年，Handoille设计出了第一个实用的液压减振器，经过一百年的发展，减振器无论从理论上还是从制造上都已经非常成熟，已经发展成为一个非常专业的行业，根据需要形成了各种各样的专门的结构，液压结构的减振器取得了长足的发展，减振器成为汽车中重要的零部件之一，也由此诞生了众多的减振器制造厂商，下面是一种减振器安装图。

　　减振器分类

　　1. 概述
　　在减振器的发展过程中，为满足不同的需要，人们设计了各式各样结构的减振器，比较常见的主要有以下几种结构：
　　  · 单筒减振器
　　  · 旁路减振器
　　  · 蓄能减振器
　　  · 双重减振器
　　  · 阻尼可调式减振器
　　  · 双筒减振器(包括双筒充气式减振器)

　　当然，减振器的类型不止这几种。目前我们中意减振器公司主要生产双筒减振器和双筒充气式减振器，下面先简单介绍一下其它结构形式的减振器。然后再着重对双筒减振器进行介绍。

　　2. 减振器类型介绍：

　　(1) 单筒减振器
　　这种减振器只有一个缸，一般要充有高压氮气(2.5Mpa左右)。缸内有两个活塞，安装在连杆上的活塞用于产生阻尼力，下面的活塞为浮动活塞，用于分离减振液和高压气体。

　　其优点是：减振器可以颠倒安装，而不会影响其性能，由于其质量轻，所以可以降低非簧载质量。另外，由于减振器也和外界只隔着一层缸体，所以，散热性能比较好。

　　其缺点是：需要较长的尺寸，很难在一般车辆中采用;内部的高压气体容易损坏零件，密封性要求高。

　　(2) 旁路、蓄能、双重减振器
　　这几种减振器是国外厂家生产的，以适应特殊的需要，在国内，还没有看到哪个厂家生产。

　　双重减振器

　　旁路减振器

　　蓄能减振器

　　(3) 阻尼可调减振器
　　前面我们介绍主动、半主动悬架时，曾经提到过阻尼力的调整，其中用到的减振器则是阻尼可调式减振器。

　　我们知道，汽车的舒适性和可操作性永远是相互矛盾的。而传统的液压减振器只能满足一方面的需要，而对另一方面的需要却要牺牲一些。可调式减振器的性能可以根据路况的需要进行调节，这类减振器代表着减振器的发展方向，目前国内外进行这方面研究的也特别多。

　　根据调节原理不同，阻尼可调式减振器的类别比较多，有机械结构式、速度型、加速度型、磁流变、电流变等，由于调节其原理不同，产生的效果也大不相同。

　　机械式结构主要是通过在减振器的工作缸、复原阀系或压缩阀系等零部件上进行一些特殊设计，以满足调节阻尼力的要求。可自动进行调节，也可靠人工干预进行调节;但调节效果不十分理想，由于结构相对简单、成本相对也比较低，目前已经有一些车型在使用这种调节方式的减振器。

　　电流变和磁流变是在液体介质上施加一定强度的电流场或磁流场，改变介质的粘度，以达到改变阻尼力的目的。目前，这类研究在国内外都比较热门，但离实用还有一定的距离，面临的困难是介质的可靠性以及批量使用的经济性。

　　阻尼可调式减振器中，有的是根据速度的变化作为触发信号产生阻尼力，根据触发信号的不同，可分为速度型及加速度型。

　　(4) 双筒液压减振器(双筒充气式液压减振器)
　　这是目前最常见、最典型的减振器，一般有复原阻力和压缩阻力，又称为双向作用的减振器，由于其制造相对简单、结构紧凑、性能稳定、能满足大范围内的阻尼力要求，所以得到最为广泛的应用，目前大多数车辆上都装有这种形式的减振器。

　　所谓的双筒，是指工作缸和储油缸，活塞在工作缸内运动，储油缸用于储存减振器油，大多数情况下具有复原阀和压缩阀，在要求不高的情况下，也有不需要压缩阀的结构，称为单向减振器，这种结构不再单独讨论。

　　双筒减振器也有缺点，在比较差的路面上，若复原过程中减振器油补充不充分，会造成压缩过程缺油，产生异响、舒适性降低等缺陷。为了解决这个这个问题，便产生了双筒充气式减振器，在减振器内充入氮气(0.5~1Mpa左右)，使得在复原过程中减振器油得到充分补充，以解决上述缺陷。以下若不作特殊说明，所说的减振器均是该结构形式的减振器。

　　减振器结构

　　1. 世界典型双筒式减振器总体结构

　　2. 世界典型双筒式减振器封口结构

　　3. 世界典型双筒式减振器设计主参数

　　4. 世界典型双筒式减振器阀系结构
　　(1) 活塞组件结构

　　(2) 活塞组件展开图

　　(3) 底阀组件结构

　　(4) 底阀组件爆炸图

　　本文摘录自吉林大学汽车工程学院陈鑫教授的《汽车减振器结构和工作原理》讲义