汽车悬架减振器设计与应用1． 减振器阻尼的基础2. 减振器构造和特性3． 减振器设置4. 实践 ！减振器的调 校5. 特种减振器6. 减振器 的 组合1．减振器阻尼 的基础汽车减振器（ shock absorber）实际上是振动阻尼器（ damper）但“减振器”一词却是汽车底盘行业内通用的术语汽车悬架减振器主要功能： ①对因路面不平或驾驶条件差而引起向车身传递的振动进行阻尼；②快速消除由路面引起的车轴和车身的振动，保证车轮随时抓地，从而保证车辆的转向和制动功能 1.1. 阻尼和悬架的联合作用车辆的减振器和弹簧的功能不能分开看待车辆行驶时底盘的各种参数相互影响，下图表示了影响车辆振动特性的各种因素除了弹簧、缓冲块、减振器和稳定杆外，车辆的运动学特征（主要由它的弹性以及它的运动学和弹性之间的关系决定）也起着很重要的作用，这种所谓的弹性运动学现在特别多地用于水平运动分析1.2. 对底盘动力学特性的影响除了转向系统以外，轮胎和发动机悬置对底盘动力学特性也有很大的影响它们的振动单独来看是垂直的发动机和变速箱的悬置已被优化到动力系的共振范围，尤其是在使用柴油发动机和液压阻尼的情况下1．减振器阻尼 的基础1.3. 对安全和舒适性的双重作用减振器在一方面必须支持汽车的安全行驶功能，比如抓地、制动和加速等，另一方面，为获得最大可能的舒适度，它又必须尽可能地把振动的传递降低到最低水平。
左图为振动对人体的影响，它显示了人体（尤其是躯体）对正弦振动冲击及其激振频率的敏感程度图中显示了激振频率小于 80Hz的等幅振动曲线，人体对 4到 8Hz之间的振动尤为敏感，在汽车自身自振频率（ 0.9～ 1.6Hz 又称簧上振动）和车轮的自 振频率 （ 10～14Hz 又称 簧下振动）之间图中没有显示人体四肢对振动的敏感性四肢对 8到 16Hz的振动最敏感这种频率的振动由方向盘传递到手上或由地板传递到脚上在一定条件下可以通过适当的减振措施，使这些振动得到缓解1．减振器阻尼 的基础1.6. 对阻尼的要求在不同情况下对阻尼特性的要求也不相同，它取决于车轮和车身的绝对质量、两个构件的结构比，以及轮胎和车身弹簧刚度比另外， 1.2节图示的因素同样不能忽略，除此以外，还有下面几个因素影响减振器工作性能：· 减振器运动和车轮运动之间的比例关系（它可以是恒量也可以是变量，取决于悬架的几何特性）；· 除对在弹簧变形方向运动起作用外，阻尼特性对诸如车辆车辆的左右侧倾和俯仰运动也有影响；· 阻尼特性的设计还要考虑到车辆的行驶安全性（运动型悬架或舒适性悬架）在保证良好舒适性和最大安全性时阻尼系数不应设计太高。
如果车身阻尼系数超过界值 D2=0.5，那么在有些激振条件下，减振器会显得太硬而使车辆和车轮一起颠簸，这也会使车身的自振频率达到人体最敏感的频率范围内车身的阻尼系数如果设计在 0.25～ 0.35之间，则可满足各方面的要求1．减振器阻尼 的基础①驾驶舒适性 （相 对通 常路面的振动的舒适性）② 车身运动（车身的摇晃、上下运动）③ 反相振动（颠振、车身以外的振动）④ 车轴运动（车桥的运动和振动）⑤ 缓冲块限位（碰到上下缓冲块的区域）1．减振器阻尼 的基础2． 减振器构造和特性2.1. 减振器阻尼力产生机理液体通过时压力差与流量的关系：可得出：：未达到一定压力，阀门是关闭的阀门打开后 :其中， K:常数严密地说，要在这个阻力上加上节流孔的阻力，但是，这个节流孔直径大而活塞速度在很小区域内，可以忽略不计2． 减振器构造和特性活塞速度很低时，流体通过固定节流孔，当达到某个速度（正确地说某个压力）时，产生阻尼力的阀门打开此时，流体通过固定节流孔和阀门拉伸时2． 减振器构造和特性压缩时2． 减振器构造和特性气穴产生的极限为：2.2. 气穴和阻尼力的追从性2． 减振器构造和特性2． 减振器构造和特性上图为减振器拉伸时产生的气穴（ cavitation），或叫乳化。
2． 减振器构造和特性2． 减振器构造和特性2.3. 减振器阀的实际结构2． 减振器构造和特性2． 减振器构造和特性2． 减振器构造和特性油通过节流孔的阻力与油的流量及动作速度成二次方比例特性，而油通过圆盘阀的阻尼力与流量接近正比关系，整体阻尼力时二者合在一起，如右图所示日本汽车标准 JASO C602规定，减振器工作速度（活塞速度）为0.3 m/s时的阻尼力大小代表这个减振器的性能2.4. 由活塞速度产生阻尼力2． 减振器构造和特性2． 减振器构造和特性代表减振器能力的阻尼值和速度的关系曲线图，又叫 F-V图，上半部表示拉伸行程值，下半部分表现压缩行程值该图不仅可看到减振器不同活塞速度的阻尼值，而且从曲线的曲率变化可把握减振器整体特性的变化，调校时经常使用2.5. 活塞速度 -阻尼力 曲线和 活塞行程 -阻尼力曲线上页 V/F图的右图不仅可看到减振器不同活塞速度的阻尼值，而且从曲线的曲率变化可把握减振器整体特性的变化，调校时经常使用右下圆 环状图形表示，从 活塞速度 0（行程的拐点）到最大速度，速度再回到 0的路程中的工作量，上半部表示拉伸行程值，下半部分表现压缩行程值，该图又叫利萨如图（ Lissjous）。
2． 减振器构造和特性2.6. 减振器特性的检测2． 减振器构造和特性左边的 0点为始点，随着拉伸行程的速度的提升，最高点达到最大速度，过了最高点活塞速度向 0点 减速 ，并且右边 的 0点为始点， 随着压缩行程 的速度的提升， 最低点 达到最大速度，过了 最低点 活塞速度向 0点 减速，回到左边的 0点，完成一个行程通过 该图可检查行程拐点的曲线是否变形、阻尼力最大点是否与活塞速度一致 上图为检测显示器显示的图形 ，如果利萨如 图不是饭团形、最高点与最大阻尼力不一致，多为减振器油中有气穴时产生的现象液压减振器 中的液体由矿物油价特殊的添加剂构成由于减振器在运行中持续的节流运动，减振器油应有很好的剪切强度，而只有矿物油具有这种剪切强度减振器的内部零件需要很好的润滑另外，减振器油应该在其工作的整个温度范围内具有很低的气穴倾向，这样才能使噪声和 乳化（尤其 是在高速 时）维持 在最低水平当活塞和连杆相对缸体运动时，活塞与缸体、连杆与密封圈等之间产生摩擦力，这个摩擦力是左右减振器性能的另一个特性在 减振器 伸缩 变化时 摩擦力的影响才比较明显，也就是说，行程切换时，减振器的运动瞬时停止，在这种状况下如果摩擦系数较大，路面微小的冲击都会通过减振器传到车身，影响平顺性，因此，要尽量减小摩擦副的摩擦系数 。
不同车辆对减振器的摩擦力要求不同，最大摩擦力一般在 30～100N之间，当然越小越好2． 减振器构造和特性2.7. 减振器中的液体和摩擦力双 筒式减振器又叫标准减振器， 在连杆底端的活塞阀在拉伸行程中产生阻尼力；在缸体的底部的底阀在压缩行程中产生 阻尼力 ，具体如下：拉伸时，活塞上室压力增大，活塞阀上圆盘薄片变形，油通过节流孔和活塞阀不断流入活塞下室，产生阻尼力 此时，与活塞退出量 相当的活塞下室油的不足量，由储藏室的油通过底阀中的单向阀补充，这个单向阀几乎没有阻力压缩时，活塞下室的油几乎没有阻力地通过活塞中单向阀，同时，活塞下室压力增大，底阀打开，油流入储藏室，并产生阻力如果将封存储藏室的空气换成低压氮气，氮气气压一般为 1000～ 1500kPa，减振器工作时，防止筒内负压，抑制气泡产生，提高减振器阻尼力的响应，并有利于降低噪声2.8. 双筒减振器2． 减振器构造和特性单 筒减振器下部充有高压氮气，压缩行程和拉伸行程的阻尼力都是通过活塞上的活塞阀产生的 密封 氮气气压一般 为 2000～ 3000kPa，有的甚至达到 5000～ 10000kPa高压氮气可有效防止减振器急剧伸缩时产生气泡，另外由于油和气完全分离，性能非常稳定。
单筒减振器可以弥补双筒减振器性能的缺点，但是，还存在着：①由于下端装高压气室，安装尺寸很长；②由于高压对密封圈要求很高；③由于作用在密封圈上高压，摩擦阻力增大；④成本比较高所以，单筒减振器主要用于运动型车、拉力赛车和高性能的乘用车2.9. 单筒减振器2． 减振器构造和特性3.1. 减振器性能对车辆的影响在 比较小的凹凸不平路面上，还是阻尼力比较小的减振器好在大的波浪路面 上 ，没有减振器，理论上会一直振动下去，而增加减振器，振动会很快收敛3. 减振器设置减振器的阻尼力可减小制动时点头等瞬间姿态变化3. 减振器设置3. 减振器设置3.2. 活塞速度与活塞的作用3. 减振器设置3.3. 减振器设置的思路3. 减振器设置雷诺 MEGANE3.4. 减振器能量的吸收3. 减振器设置3. 减振器设置雷诺 MEGANE在左图中两个曲线，当 B/A=b/a，C/B=c/b时，振动的绝对值大小虽然不同 ，但阻尼比 𝜁同 一 因此阻尼比 𝜁不是表示振动 的 绝对值大小的参数而考虑平顺性时要考虑振动的绝对值大小阻尼力和弹簧刚度等绝对值参数直接影响振动的绝对值大小，必须注意从计算公式可清楚知道 ， 阻尼比 𝜁(C/CC)是由弹簧 ～减振器～ 重量之间的平衡决定的指数，因此，减振器相对弹簧 的理想匹配，是由阻尼比 𝜁的理想区域决定的。
3. 减振器设置3.5. 减振器与悬架弹簧的匹配雷诺 MEGANE其中， ζ ：阻尼比 ；m： 质量， kg；k： 弹簧刚度， N/mm；C： 阻尼系数， C=阻尼力 /活塞速度， N/m/s；Cc：临界阻尼 系数是指弹簧 和 减振器组合后不会 产生振动的 阻尼力， C超过 这个 值就变成无周期运动；C*：减振器 阻尼力均值（ 压缩和拉伸的平均值） ；Vp：活塞速度 (0.3m/s)减振器 的 阻尼力是吸收弹簧的伸缩力所必须的，因此，与弹簧的平衡很重要因为阻尼比是包含减振器的阻尼力和弹簧刚度的参数，所以利用阻尼比，可以求出与悬架弹簧平衡的阻尼力，例如，比较硬的弹簧根据上式，匹配较硬的板簧，满足较理想的阻尼比范围（ 0.3～ 0.5）的减振器阻尼力均值，可由下式求得：3. 减振器设置把刚度 N/mm化为 N/m雷诺 MEGANE弹簧 和减振器的匹配关系 如上图 所 示，一般弹簧和减振器的理想平衡状态是阻尼比在 30～ 50%之间当阻尼比小于 30%时，弹簧硬减振器软，运动型跑车的色彩比较浓，如果这种倾向更强，就产生“侧倾弹簧回归”感觉，减振器很难发挥作用而当阻尼比大于 50%时， 弹簧软减振器 硬 ，总的说来轿车的 色彩比较浓，如果这种倾向更强 ，对方向盘操作就伴随侧倾反应过迟，也就是速应性很差。
3. 减振器设置雷诺 MEGANE从二个自由度振动模型及其阻尼系数的影响来看，阻尼系数 C增大后，簧上共振附件的振动加速度减小，而其他领域的振动加速度都增加，因此， C/CC应有一个合适范围，一般都在 30～ 50%之间3. 减振器设置3. 减振器设置实际上调校是对平顺性和操稳性的调整，这两个性能是相反的性能，这两个性能要求在高次方平衡实车评价主要通过人的感性来进行，关于感性的定量化一直在研究，由于路面的形状是随机的、路面形状和车速不同，输入的大小是变化的，所以没有统一的评价基准，另外还存在着很多物理特性没有关联的部分，这是现在主观评价必不可少的原因除了赛车，一般从平顺性开始，然后进行与操纵稳定性的兼顾的 调校从设计值开始改变前后减振器的阻尼值，设定平顺性目标上下极限，实车搭载减振器，在基准线试验（ base line test）上确定减振器阻尼力，最后进行操稳 兼顾 、前后减振器平衡、拉伸侧与压缩侧的平。