试析汽车液压减震器设计

高佳　刘鹏凯

摘 要：在汽车的设计和应用中，汽车减震器是车辆组成中不可或缺的部分，技术的不断发展也推动着汽车减震器的改进和完善，从最基础的弹簧减震方式转变到液压减震的方式，本文将就汽车液压减震设计进行相关探讨分析。

关键词：汽车；减震器；液压；设计；应用

中图分类号： U463.33 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）25-225-2

0 引言

汽车的不断发使得人们除了对汽车的基本安全性之外对汽车的舒适性和稳定也有了更高的要求，汽车震动问题的解决是限制人们对稳定和舒适追求的最大问题，这种情况下，减震器就是汽车发展中的重要部件，减震器能够更好地保障汽车的舒适性和稳定性，避免汽车其他零件的过度损耗，因此减震器的研究是汽车领域的重要内容。

1 汽车液压减震器概况

汽车在行驶中受到冲击时，车架与车身将发生振动，若只靠弹簧本身的摩擦阻力来消除振动是很缓慢的，这样就会影响汽车行驶的平顺性。所以在汽车悬架系统中安装减震器，使车辆能够在复杂的路况下实现安全和平稳的行驶。减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。常用的减震器包括橡皮减震器、弹簧减震器、空气式减震器、油液空气式减震器、液式减震器等。

其中较为常用的有油气减震器和液压减震器，油气减震器的基本原理和油压减震基本类似，在减震器底部通过设置气室来实现空气压力的缓冲效果，这种缓冲方式较为舒适，减震效果较好，但是缺点表现在过弯过程中车体侧倾的问题，并且油气减震器的使用寿命也不如纯液压减震器时间长，油气弹簧以气体（氮-惰性气体）作为弹性介质，用油液作为传力介质。液压减震器相较于油气减震器具有一定的缺点和优点，其中优点表现在结构相对简单并且成本较低，在转弯等过程中车身离地高度受负载大小影响较小，但是同时减震效果比空气减震器略差。

2 汽车液压减震器的设计

减震技术不断改进，由弹簧减震到液压减震，目前发展为充气式液压减震。但万变不离其宗的是它的减震原理，是利用阻尼运动减少振动中产生的能量，从而减少震动的强度和时间。随着人们对汽车舒适性和稳定性的要求不断提高，减震器在其中起的作用也越来越大。

2.1 液压减震器的分类

在液压减震器的使用中，已经有很长的发展时间，其原理从根本上来说味油液流经橡胶制成的中空节流通道，在这个过程中会产生阻尼，从而衰减震动，在发展过程中摇臂式减震器应用广泛，能够实现在工作压力较高的环境下稳定工作，但是同时因为温度变化合活塞磨损会影响到减震效果，所以在发展过程中摇臂式减震器逐渐被淘汰。

在液压器的发展中，筒式液压器随着科技的发展和汽车减震的要求得到了发展和完善，其中筒式液压器的基本原理就是利用活塞在缸体内的移动产生的压力，推动内腔中存在的油液向另一个内腔内流动，这种流动过程能够因为摩擦产生阻尼力，从而实现减震的作用，在筒式液压减震器中最常用的是双筒的形式，这种双筒式的减震器具有很多方面的特点，成本较低、同时寿命长。筒式减振器的位置远离车身，当减震器收到拉伸的时候减震器活塞会产生移动，移动过程中出现上腔油压的升高，流通阀关闭之后油液从上腔流向下腔，由于活塞杆的受力作用减震器的下腔将会出现一定范围的真空，这就需要储油缸油液推开作为基本的补充，通过这种阀的节流能够实现伸张运动过程中的阻尼效果。

由于伸张阀弹簧的刚度和预紧力设计的大于压缩阀，在同样压力作用下，伸张阀及相应的常通缝隙和通道截面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。这使得减震器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减震的要求。

液压减震器主要的减震方式就是通过液体本身的可压缩性以及液体在流动和压缩过程中对能量的消耗和吸收来实现的，目前的液压减震器具有防腐性能优良，结构紧凑，安装空间较小等特点，并且动态响应时间较短，阻力较大，实现抗震性能较好，防腐性好，主要零部件采用奥氏不锈钢材料，防腐性能好；在密封工作中，通过特殊的密封介质和液压油能够实现密封寿命更长和更稳定的性能，能够在高温下持续工作，保持稳定，但是筒式液压器也存在一定的缺点，高速运转的情况下，由于工作原理的影响，容易出现因为充油的问题造成的工作特性畸变，这就造成减震效果较差，甚至出现冲击的现象。

充气式的液压减震器解决了筒式液压减震器存在的问题，具有更为优良的性能，充气式减震器的原理和液压相近，结构就是在缸筒下通过浮动活塞的安装来实现密闭气室的情况，密闭室中通过充高压氮气来实现缓冲，密封隔离圈隔离油气在汽车震动的时候来使活塞进行往复运动，并且在运动中会产生油压差，压力油会将压缩阀和伸张阀推动，从而产生压力起到减震的作用，在补偿室内的低压气体冲入能够大大提高补偿能力，及时解决充油不及时的问题。

2.2 液压减震器的设计

汽车悬架系统中广泛采用液力减震器。其原理是，当车架与车桥做往复相对运动，活塞在减震器的缸筒内往复移动时，减震器壳体内的油液便反复地从内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，液体与内壁的摩擦及液体分子的内摩擦便形成对振动的阻尼力。

在汽车液压减震器设计的工作中，其中主要的内容之一就是对减震器特性的研究，减震器的外特性表现为非线性的，并且是非对称的，减震器在压缩行程和复原行程中开阀前后的阻尼系数都是变量，在设计中要考虑进去，在一些汽车企业中，减震器的特性设计都是要按照多个规范速度来进行检测的，通过限速点参数的多个分析来实现，然后通过对于速度的规范定力来对速度的特性走向阻尼力做到保证，其中相对阻尼系数ξ用来衡量簧上质量振动衰减的快慢。减震器的压缩过程和伸张过程ξ往往是不同的。在压缩过程中ξY取小值，在伸张过程中ξS取大值，设计中需要尤为注意。这个相匹配的外特性是评价减振器性能的重要指标。减振器由结构设计保证内特性，缘于设计或者工艺的原因，形成内特性潜在的缺陷，外特性就相应地表现为这样那样的畸变。而畸变将影响减振器的减振效能或与悬架匹配阻尼的工作质量。准确检测减振器的内特性，并以此为依据可预测其外特性，这将有利于减振器的设计与开发。活塞是液压减震器的重要组成部分，阀系主要包括伸张阀、压缩阀、补偿阀和流通阀。减震器的阀系均为单向阀，即只允许液压油一个方向通过，而反方向时截止。所以对于液压油的选择需要从以下几个方面进行综合评定，包括合适的黏度、粘温特性、良好的润滑以及化学稳定性等方面，对于单向阀的设计中尤其需要注意的是，正向是流通性较好，反向截止时密封性较好。在减震器中，活塞杆用来承受压缩和拉伸载荷以及侧向力，并且活塞杆的表面粗糙度对对减震器油液的泄漏有着重要的影响。要求其必须满足一定的强度、刚度以及表面粗糙度。

3 结束语

综上所述，在液压减震器设计工作中，我们要根据液压减震器的原理，通过液压减震器的基本原理来进行优化设计，从而实现液压减震器的减震效果，保障汽车的稳定性和舒适性。

参 考 文 献

[1] 魏文鹏，王姝宁，王天任，闻邦椿.车用液压减震器外特性仿真[J].精密制造与自动化，2015（04）：26-28+37.

[2] 李坤.汽车减震器电液伺服试验台的研究[D].郑州大学，2014.

[3] 徐平.汽车液压减震器油的研制[A].中国汽车工程学会燃料与润滑油分会、中国石化润滑油公司.中国汽车工程学会油料委员会第十届年会论文专辑[C].中国汽车工程学会燃料与润滑油分会、中国石化润滑油公司，2002：4.

[4] 汪通悦，曾励，顾乾坤，刘正埙.液压减震器动力特性的影响因素研究[J].南京航空航天大学学报，1999（04）：416-421.