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1、汽车减震器的发展一、发展背景机车车辆减振器是机车车辆行走部件的关键部件，可以迅速衰减由路面传递给车体的振动，提高行驶平顺性;可以使司乘人员不易疲劳、货物不易损坏，提高乘座舒适性;可以降低对相关零件冲击载荷，减少磨损，提高使用经济性;可以改善轮胎接地性，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，可以提高操作稳定性。减振器性能的好坏直接影响列车的平稳性、舒适性、车辆部件的使用寿命及行车安全。随着高速机车车辆的发展与运行，研制在结构和性能上完全满足高速机车车辆要求的液压减振器已迫在眉睫。国外许多减振器制造厂商竞相设立开发研究机构，大量投资开发新产品、新工艺和新材料，并将科研成
2、果迅速转化成生产力，使减振器制造业在全世界形成颇具规模的产业。二、汽车减振器发展概述减振器是车辆悬架系统的重要组成部件，用于缓和并衰减车辆行驶过程中由于车速、路面激励所造成的冲击振动，每辆汽车都有前、后减振器和转向减振器等。减振器的发展已经历了1 0 0多年的历史。早期的车辆采用悬架弹簧来消减路面带来的冲击。弹簧虽具有性能可靠的优点，但它不能吸收振动能量，还易出现共振现象。后来，人们将弹簧和橡胶块联合起来，用于吸收车辆产生的振动能量，抑制车身振动，但只能起单向作用。1 9 0 8年，法国的MHandallle研制出第一个实用的液压减振器。他将橡胶制成带有节流通道的中空结构，用隔板将内腔分为两部
3、分，其中充入油液，通过油液流经节流通道所产生的阻尼作用而达到衰减振动的目的。2 0世纪3 0年代，摇臂式减振器得到普遍应用。虽然摇臂式减震器具有工作稳定，可靠性好;能够在比较大的工作压力( 1 02 0 MPa)条件下工作，但由于它的工作特性受活塞磨损和温度变化的影响较大，再加上其结构复杂、体积较大等原因而逐渐被淘汰。第二次世界大战以后，筒式液压减振器逐渐取代了摇臂式减振器。筒式液压减振器的工作原理是:当车架与车桥做往复相对运动而活塞在减振器的缸筒内往复移动时，减振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。筒式液压
4、减振器根据作用液压缸的个数又分为单作用式筒式液压减振器和双作用式筒式液压减振器，双筒式结构目前仍是悬架减振器中最常见的形式。它具有成本低、寿命长、质量轻等突出优点。其显著缺点是在高速工况下易出现补偿室向压缩室充油不及时的问题，从而导致减振器工作特性发生畸变，不但影响减振效果，还会造成冲击和噪声。为了克服上述缺点，2 0世纪5 0年代出现了充气式减振器。充气式减振器的结构特点是在缸筒的下部装有一个浮动活塞，在浮动活塞与缸筒一端形成的一个密闭气室中充有高压氮气。在浮动活塞上装有大断面的O型密封圈，它把油和气完全分开。工作活塞上装有随其运动速度大小而改变通道截面积的压缩阀和伸张阀。当车轮上下跳动时，
5、减震器的工作活塞在油液中做往复运动，使工作活塞的上腔和下腔之间产生油压差，压力油便推开压缩阀和伸张阀而来回流动。由于阀对压力油产生较大的阻尼力，使振动衰减。在双筒式减振器的补偿室内充入低压气体( 04 MPa06 MPa)，可提高补偿室的补偿能力，解决充油不及时的问题。同时，单筒式充气减振器技术也发展起来。它采用了浮动活塞结构，在浮动活塞与缸筒的一端所形成的补偿室内充入高压( 20 MPa25 MPa)气体。与双筒式减振器相比，单筒式充气减振器的质量显著减轻，性能更好，但其制造精度要求和成本较高。目前，国内、外最广泛使用的，制造工艺比较成熟和完善的减振器仍是筒式液压减振器和充气式减振器。三、国
6、内、外汽车减振器的发展现状国外先进工业化国家减振器的发展也经历了从摇臂式液压减振器到筒式液压减振器，再到充气式液压减振器(单筒充气式液压减振器和双筒充气式液压减振器)和阻力可调式液压减振器(手动调节或电动调节)的过程，现在已研制出用电子系统控制的自适应式液压减振器(可根据激振频率和振幅来调节阻尼的减振器)，这种减振器可根据不同路面条件和不同的行驶要求，通过多级匹配与调节，从而在特性曲线族中，获得令人相当满意的特性曲线，从而优化和提高车辆行驶的舒适性(平顺性)和安全性，为底盘的优化展示出新的前景。国外先进工业化国家悬架液压减振器的设计制造是建立在广泛的标准化和系列化基础之上的，在计算机技术十分发
7、达的国家，大都有减振器CAD的设计制造技术。然而既使在工业发达国家经济实用的普通液压减振器仍然占统治地位。国外先进工业化国家减振器的发展也经历了一个从落后到先进的曲折过程，其悬架减振器的结构型式在不断地改进，性能也在不断地提高。目前，国外先进工业化国家液压减振器正朝着充气式减振器、可调减振器(如载荷感应式、位移依存式、位置依存式等)及自适应减振器(如电流变减振器、磁流变减振器等)的方向发展。其双筒充气液压减振器经过多年的发展已占有相当大的市场比例，可调减振器及自适应减振器也已有商品车出现。无论采用哪种结构，减振器都是朝着各种高频激振的阻尼力自动控制、无级调整阻尼力机构以及减振器温度特性的进一步
8、改善，尤其是改善减振器的外特性和降低噪声方向发展。目前，在国外先进工业化国家主动悬架系统及自适应减振器是车辆悬架特性和减振器外特性方面的重大变革。由于我国轿车减振器的发展时间短，起点低，技术水平落后，因此在国产中、高级轿车上还大量使用进口减振器。所以，提高我国悬架减振器的自主研制开发水平，加速我国悬架减振器的发展，已经成为车辆悬架系统一个极需解决的重大课题，悬架减振器已列为我国汽车工业发展规划中优先发展的重要项目之一。我国减振器的发展同国外先进工业国家相比还比较落后，大约只相当于国外2 0世纪7 0年代末，8 0年代初的水平。我国液压减振器经过多年的研究发展，特别是最近十余年的发展，通过西安光
9、兴机电的组装与技术及设备的引进、消化和吸收获得了长足的发展，有了明显的进步与提高。现在我国制定了减振器及其相关零部件的国家标准和行业标准，并且许多生产制造企业也建立了各自的企业标准，为减振器的设计、制造与验收提供了依据;为减振器制造各种专用设备(如在单、双动寿命试验台，旋压封口机，流量试验台，专用焊接设备，气密性检测设备，注油机，清洗机等)的生产厂家也在不断出现;同时为减振器提供各种配套零部件(如粉末冶金件、橡胶件、油封、弹簧、无油润滑轴承、阀片、减振器油、缸筒等)的生产厂家其设计制造水平也在不断提高。这些都促进了我国减振器行业整体水平的提高。目前我国已经能够生产微型面包车用独立悬挂减振器，并
10、且己经为部分国外引进轿车配套生产独立悬挂减振器;在减振器的基础理论研究方面国内同样进行了大量的研究工作，有关主动液压减振器的研究工作也取得了一定的进展，已研制出主动液压减振器的试验样机;然而，目前在国产轿车、微型车及其他各种车型上广泛使用的仍旧是普通双筒液压减振器。总之，我国己有几十年生产减振器的历史和较大的生产规模，在借鉴和吸收国外设计开发和制造技术的基础上，国内减振器技术有了较大进步，但总体上与国外尚存在较大差距。四、汽车减振器的发展方向随着人类对汽车的舒适性的要求越来越高，汽车减振器主要将朝以下几个方面发展:1 )向复合型减振器方向发展普通双筒液压减振器发展到一定阶段以后，复合型减振器(
11、如充气式双筒液压减振器)将取长补短，将会成为液压减振器的下一个发展方向。充气式双筒液压减振器可以有效地改善减振器的外特性，极大地提高减振器的临界速度，特别是在消除减振器外特性畸变和降低噪声方面具有明显的优越性，并且具有优良的可靠性及较低的静摩擦力，具有广阔的发展前景。2 )向自适应可调减振器方向发展自适应可调减振器机构通常由传感器、控制装置以及执行机构等组成，阻尼既可以分级调节也可以连续调节，通常是由电控执行器改变节流阀通流面积或者调节减振器的阻尼特性。自适应可调减振器技术发展的理想目标是实现根据振动情况自动对阻尼的连续调节，以达到最佳减振效果。目前已有这样的产品推向市场，但还没有完全推广应用。3 )向新型减振器方向发展近年来，电/磁流变液体和电/磁流变弹性体技术得到了较大发展，陆续有相应的电磁流变减振器及专利报道。它们在理论上可以任意控制阻尼力的大小。电磁流变减振器的理论和实践目前仍处于起步阶段，目前尚不完全成熟，其理论研究与生产实践相比还有较大差距，有待各科研机构、大专院校及企业作进一步的研究开发。五、作者介绍孙莹莹西安光兴机电专业从事隔振器的的研发生产销售，1 8 0 6 6 7 1 9 7 5 9
