机械结构设计调查报告—汽车悬挂减震系统
南京理工大学
0901500317
侯阳琨
汽车减震系统
1.背景：
汽车减震系统主要用来解决路面不平而给车身带来的冲击，加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平稳性。

如果把发动机比喻为汽车的“心脏”，变速器为汽车的“中枢神经”，那么底盘及悬挂减震系统就是汽车的“骨骼骨架”。

减震系统不仅决定了一辆汽车的舒适性与操控性同时对车辆的安全性起到很大的决定作用，随着人们对舒适度要求的不断提高，减震系统的性能已经成为衡量汽车质量及档次的重要指标之一。

悬架减震系统示意图
2.减震系统原理：
连接车身（车架）和车轮（车轴）的弹性构件叫做悬架，这个构件虽为弹性结构，但它的刚度足以保证汽车的行驶舒适性和稳定性。

在汽车行驶过程中，悬架既能抵消减弱路面不平带来的生硬冲击，又能确保车身的横向和纵向稳定性，
使车辆在悬架设计的自由行程内时刻都可以保持一个较大范围的动态可控姿态。

悬架是由弹簧、减振器（减振筒）、导向机构等组成，其中弹簧主要起减缓冲击力的作用，减振器的主要作用是衰减振动。

悬架数学模型如图，减震器与弹性
元件并联安装。

（1）减震器原理：
为衰减震动，汽车悬架系统中采用
减震器多是液力减震器，其工作原理是
当车架和车桥间震动而出现相对运动
时，减震器内的活塞上下移动，减震器
腔内的油液便反复地从一个腔经过
不同的孔隙流入另一个腔内。

此时
减震器数学模型
孔壁与油液间的摩擦和油液分子间
的内摩擦对震动形成阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。

在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥之间的相
对运动速度增减，并与油液粘度有关。

双向作用筒式减振器工作原理说明：
现今汽车大部分采用的是液力减振器。

在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减
振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移
动。

活塞下腔室的容积减少，油压升高，
油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上
腔）。

上腔被活塞杆1占去了一部分空间，
因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，
一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油
缸5。

这些阀对油的节约形成悬架受压缩运
动的阻尼力。

减振器在伸张行程时，车轮
相当于远离车身，减振器受拉伸。

这时减
振器的活塞向上移动。

活塞上腔油压升高，
流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。

由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。

由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。

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的通道载面积总和小于压缩阀及相应常通缝隙通道截面积总和。

这使得减振器的伸张行程产生的阻尼力大于压缩行程的阻尼力，达到迅速减振的要求。

（2）悬架结构
悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对汽车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。

①非独立悬架如右图(a)所示
其特点是两侧车轮安装于一整体式车
桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接
影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳
动时定位参数变化小。

若采用钢板弹
簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。

目前广泛应用于货车和大客车上，有些轿车后悬架也有采用的。

非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。

②独立悬架如右图(b)所示
其特点是两侧车轮分别独立地与车架
（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受
冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，
独立悬架所采用的车桥是断开式的。

这
样使得发动机可放低安装，有利于降低
汽车重心，并使结构紧凑。

独立悬架允许前轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。

同时独立悬架非簧载质量小，可提高汽车车轮的附着性
3.减震系统的检测
减振器是汽车使用过程中的易损配件，减振器工作好坏，将直接影响汽车行驶的平稳性和其它机件的寿命，因此我们应使减振器经常处于良好的工作状态。

1.常见失效模式：
（1）漏油：分为油封部位、封口部位、各焊接
部位及储油筒其它部位漏油，常见的是油封部位
漏油。

（2）减震器发响：没有安装到位；非正常使
用减震器。

2.一般可用下列方法检验减振器的工作是否良
好：
（1）使汽车在道路条件较差的路面上行驶10km后停车，用手摸减振器外壳，如果不够热，说明减振器内部无阻力，减振器不工作。

此时，可加入适当的润滑油，再进行试验，若外壳发热，则为减振器内部缺油，应加足油；否则，说明减振器失效。

（2）用力按下保险杠，然后松开，如果汽车有2～3次跳跃，则说明减振器工作良好。

（3）当汽车缓慢行驶而紧急制动时，若汽车振动比较剧烈，说明减振器有问题。

（4）拆下减振器将其直立，并把下端连接环夹于台钳上，用力拉压减振杆数次，此时应有稳定的阻力，往上拉(复原)的阻力应大于向下压时的阻力，如阻力不稳定或无阻力，可能是减振器内部缺油或阀门零件损坏，应进行修复或更换零件。

3．减振器的发展趋势
正在成为主流减振器的是阻力可调式减振器，特别是电子控制式减振器，其可通过传感器检测行驶状态，由计算机计算出最佳阻尼力，使减振器上的阻尼力调整机构自动工作，通过改变节流孔的大小等方式来调节减振器的阻尼力。

汽车行驶的平顺舒适性和操纵稳定性是衡量悬挂以及减振性能好坏的主要指标，但这两个方面是相互排斥的性能要求，因此要在操纵性和舒适性之间取得理想的最佳点是比较困难的。

特别是在车辆进弯和出弯时，车身重量转移的速度会影响操控的平衡，这种影响会持续到重量转移完成，而车身重量转移的速度是由减振器所控制的，改变减振器在压缩和拉伸行程的软硬度可改变车身重量转移速度。

减振器越硬，重量转移速度越快，重量转移越快，则汽车的转向反应越好，但随之也降低舒适性。

因此，未来理想的减振阻尼既能满足平顺性要求又能满足操纵稳定性要求。

大多数汽车会采用阻尼较软且价格相对便宜的减振器，以降低成本并获得普通驾驶状态下的柔软舒适的感觉，但在剧烈驾驶状态下，这类减振器就无法胜任。

要想获得高速驾驶的操控感觉，就需要采用阻尼较硬、品质较好且能与弹簧充分配合的减振器。

可调式氮气减震器。