汽车悬架系统磁悬浮空气减震器的研究与探索

吕树毅 陈会斌 韩琳

摘 要：汽车在行驶的过程中，路面状况一直制约着车辆的安全性和舒适性，为了减小或消除路面输入引起的震动，缓冲传递给驾驶员、乘客或货物的冲击，减震器应运而生。减震器不仅提高了汽车稳定性和舒适感，延长了汽车零部件的使用寿命，节省了燃料，还降低了汽车维修和保养的成本。

关键词：汽车悬架;减震器;电磁铁

1  汽车悬架系统概述及现状

1.1减震器的基本原理

汽车的减震器也称为“悬挂”，是由弹簧和减震器共同组成的。减震器并不仅是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量。弹簧起缓和冲击的作用，将“大能量一次冲击”变为“小能量多次冲击”，而减震器就是逐步将“小能量多次冲击”减少。

减震器通过一系列结构或设备，抑制路面状况传递给车身的震动，使车辆运动收敛最合理化，从而让驾驶员远离震动带来的不舒适感，尽量减小路面状况对汽车行驶的稳定性和舒适度的影响。

1.2国内外研究现状

西方国家汽车减震器技术相对来说比较发达，尤其是液压减震器技术已经相当成熟，国产汽车起步较晚、起点较低，尽管近年来发展迅速，但与国外差距依然很大，汽车减震器亦然。我国具有广阔的汽车市场，而国产高档汽车减震器几乎全部依赖进口。开发和研制具有自主知识产权的、高端的汽车减震器是中国汽车制造业必须要克服的难关。

现阶段国外汽车减震器的发展阶段处于充气式减震器、自适应减振器和可调减振器。比如充气式减震器中就包括荷载感应式和位置依存式，还有电流变减震器、可调减震器、电磁流变减震器等自适应减震器，其中市场占比率较高的使双筒液压减震器，因为其发展时间较长，性能相对不错，所以得到广泛利用。以上减震器类型都可以针对阻尼力进行无极调整和高频激振大极大提高了汽车的舒适性和稳定性，另外，在噪音降低和减震器外特性的改善等方面也有了很大的进步。

2 磁悬浮空气减震器设想

2.1减震器结构设计

传统的汽车减震主要通过抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击，传统减震器起到了一定的减震效果，但仍有很多不足。所以我们就像设计一个可以根据路面情况适时调节的主动式减震器。

想法来源：磁铁同级相互排斥，通电线圈产生磁场，调节电流可以调节磁场强度。

2.2减震器工作原理

理想减震器工作原理：通过主动调节电流大小，从而调节电磁铁磁力的大小。而两块相同的电磁铁，同级相对，即可产生相互斥力。

3 詳细工作过程

汽车车轮前方装有高速扫描仪记录数据，将数据传送给汽车电脑，电脑将实时地形绘制成简单数据并不断修正，将准确数据并传给汽车ECU，ECU将根据地形实时调节减震器电流大小，进而调节减震器的压缩和伸张运动。

3.1当汽车静止时

汽车断电，电磁减振器失去磁力，整体车身压在中间位置高强度固定弹簧，汽车车身降低，稳定性，安全性充分提高。

3.2汽车运动时

3.2.1遇到凹坑：

通电电流增大，电磁铁斥力增大，单侧活塞杆向外运动，并时刻保证车轮紧贴地面，起到缓解作用，通过性和安全性得以提高。（舒缓型）

通电电流增大，电磁铁斥力增大，两侧活塞杆向外运动，并时刻保证车轮紧贴地面，起到舒缓作用，通过性和安全性得以提高。（灵敏型）

3.2.2遇到凸起：

通电电流减小，电磁铁斥力减小，单侧活塞杆向内运动，缓解地面冲击力，并保障车轮与地面充分接触，平顺性、通过性、操纵稳定性得以提高。（舒缓型）

通电电流减小，电磁铁斥力减小，单侧活塞杆向内运动，缓解地面冲击力，并保障车轮与地面充分接触，平顺性、通过性、操纵稳定性得以提高。（灵敏型）

3.2.3过弯路时：

通过实时调整车身，时刻使汽车处于平衡状态，极大提高汽车的安全性。

3.2.4需要刹车时：

当驾驶员进行制动时，汽车悬架系统通过减震器可以主动增大电流，活塞杆向外运动，给车轮提供一个下压力，可有效缩短制动距离？

4 产品特色

本项目具有一定的前沿性、较强的创新性、广阔的应用价值和高度的社会影响力。

4.1前沿性

此项目通过ECU自动调节电流的大小，自主地伸长和压缩减震器的长度，从而可有效

缓解路面的不同的冲击力给乘员带来的颠簸感，操纵稳定性也将大大提高，有非常好的研究和使用价值。

4.2创新性

市面上主流的减震器是液力减震器、充气减震器、阻力可调式减震器，前两种舒适感和稳定性并不是很好，而阻力可调式减震器成本太高，所以我就想要研发一种磁悬浮空气减震器，不仅可以解决安全问题还可以提高驾驶的舒适性。目前市面上尚无此类产品和相关研究。

4.3应用价值

本设想通过主动调节，可有效缓解地面的冲击力，从而提供更好的舒适性和稳定性，并且通过性也将大大提高，当汽车遇到非常恶劣的地势（例如车轮空转这时减震器可自动调节高低，保持车轮与地面接触），正负磁极相互排斥从而缓解震荡，提供更好的驾驶体验和更好的舒适性。

4.4社会影响

如果此设想能研究成功，并大规模投入生产，这种新型减震器将会被应用到大部分的载具中，能够有效提高汽车的稳定性、安全性、通过性等，汽车交通事故率也能得到有效降低。如果我国能率先研究成功并投入使用，可能会提高中国汽车国际的地位，此项目对国内国外的汽车市场都有着深远的影响。

5 结束语

汽车减震器对未来汽车的发展起着关键性作用，希望本设想能不断改进并用于实践之中，助力汽车行业迅猛发展。

上述构想基于大学生丰富知识和较强的实践之中，其中一定还有很多不足之处，在此，希望能得到相关领域前辈的指导和帮助。

参考文献

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