双筒液压减振器的现状
汽车悬架系统最初采用摇臂式液力减振器。 第二次世界大战期间美军吉普车
上采用了双筒液压减振器并在战场上大获成功， 此后双筒液压减振器就成为主流
产品，改善其设计方法及预测其性能一直就是汽车减振器技术发展的主要课题。
传统的设计方法主要是根据经验确定设计参数〔 I 1 [ 3 ] [ 9 ] 然后进行实验修正。 通
常采用结构参数不同的样机， 装备于欲匹配的汽车， 由试车员进行实车试验评价。
这往往须对减振器内部参数进行多次反复调整，和许多次的开发、试验。 这种完
全依赖与样机实验的设计开发方法不但周期长、 消耗大， 而且较难获得最优的减
振器特性。
为克服上述方法的缺点， 减少减振器样机试制及实车试验的费用， 并缩短开
发周期， 利用C A D / C A E 技术进行减振器的设计开发已 经成为必然的趋势。 其基本
过程是: 基于减振器的结构建立数学模型，并经模拟分析得到其阻尼特性， 将此
特性用于汽车系统的动力学和振动分析， 以评价汽车的操纵稳定性和乘坐舒适性
/ 平顺性等性能，在此基础上对减振器的的特性和结构进行优化设计。该过程的
核心问题是在设计阶段能够准确地预测减振器的特性， 也就是建立能够准确反映
减振器特性的数学模型，并在此基础上进行C A D 设计。
从2 0 世纪7 0 年代开始， 国外学者就已经开展了双筒液压减振器工作特性的
模拟分析研究。其中，比较有代表性的是L a n g的工作，他建立了悬架减振器的
8 3参数模型，用于研究其外特性高频畸变现象。在 《 A S t u d y o f t h e
C h a r a c t e r i s t i c s o f A u t o m o t i v e H y d r a u l i c D a m p e r s a t H i g h S t r o k i n g
F r e q u e n c i e ) ) ( 文献1 1 )中， L a n g 采用简化的汽化和液化模型描述工作腔室内混
入气体发生的变化， 利用模拟电路实现减振器特性的仿真。 L a n g的模型及其开
展的模拟分析工作，代表了1 9 7 0年代减振器建模和仿真分析技术水平，但用来
研究减振器对整车性能的影响，却很不适用。
D u y m在文献〔 1 2 」 中建立了减振器各腔室间流动的模型，对减振器速度特性
的滞后现象进行了专门的研究。 另外他在文献〔 1 3 1 中建立了考虑温度影响的参数
模型，但由于减振器内部热传导的复杂性，文中没有给出油液温度的时间历程。
上述文献建立的模型大多利用实验测试结果来获得部分或全部模型参数， 因
此不便于在设计阶段预测减振器特性。
到1 9 8 0 年代末期， K a r a d a y i 和M a s a d a 认为L a n g 的模型虽然能够较好地表
达减振器的非线性特性， 但是过于复杂， 不适用于汽车系统动力学和振动仿真分
析。 为了建立一种既能展示减振器特性又较为简明的模型， 他们采用了将减振器
等效化为弹性元件、阻尼元件、间隙及摩擦元件等组合而成的力学模型〔 . a l [ u 1 a 7 1
K a r a d a y i的建模方法为建立减振器的少参数非线性模型探索了一条有效的途
径， 但作为试探性的工作， 其模型仿真结果仅在减振器的低频运动工况下能够与
实验结果较好地吻合。
此后， 许多学者对双筒液压减振器的建模开展了大量的研究工作。 B e s i n g e r
和C o l 。 等在1 9 9 0 年代中后期将这种建模应用于重型车辆悬架减振器的建模， 并
采用了非线性的弹性和阻尼元件，其模型仿真结果在活塞运动频率小于 I O H z ,
速度小于l m/ ， 的范围内与实验结果吻合的较好。 如果应用在其它范围和其它类
型车辆上的减振器的仿真分析，误差就比 较大了〔 阁 。
我国在此领域的起步较晚， 但也进行了一些分析研究工作。 但都是对减振器
的结构做了 较大的简化后， 建立了一些简化的模型[ 1 6 1 0 9 H 2 0 1 。 有关减振器等效参数
化模型的研究主要是将国外的建模方法应用到国产汽车悬架减振器的建模.
综上所述， 国内外至今所建立的减振器分析模型， 基本上都是集总参数模型，
其关键的模型参数很大程度上依赖于实验测定， 因此不适用于减振器特性的预测
分析。而且，现在还没有较好的方法描述求解复原/ 压缩阀片的变形问题。
另外， 虽然我国减振器的总产量已达1 亿只， 生产厂也多达2 0 0 余家， 但是
技术水平在总体上与国外还存在着较大的差距， 产品结构也比较单一， 具有自主
知识产权的先进减振器产品很少， 工作稳定性差， 早期漏油失效、 产生异常噪声
等问题仍较普遍存在。 这些都是减振器的设计及工作特性的预测出现了问题导致
的结果。
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发表于 2008-12-11 18:23:00
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发表于 2009-1-1 17:10:02