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悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

汽车,是现在很常见的车辆,也逐渐变成生活工作不可缺少的一部分。汽车的种类有很多种,型号功能也是很繁多的。因此,消费者在购买汽车的时候,首先需要考虑自己的需求和经济能力,然后在购买适... 汽车
以下是为大家精心整理的"悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?"相关知识及问题的最佳答案:

悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

谢邀

主题为减振器的一生,包含减振器从最初的结构选型、原理介绍到样件制作再到零部件试验再到上市销售,一整个完整的生命周期。

这个问题和我之前回答的关于汽车上有哪些不起眼但是技术含量比较高的零部件相似,所以此处直接借用原回答。

一、雏形构建(结构类型简介)

现代主流的汽车前悬架通常为前麦弗逊或者双叉臂结构,后悬架以扭力梁或者多连杆结构为主,通常在产品开发初期,根据车型的定位/大小/空间布置/成本等,工程师老爷便会初步确定悬架结构形式,不同的悬架结构形式也就代表着减振器有着不同的老爹,它老爹可能长这样。

双叉臂悬架

也可能长这样:

麦弗逊悬架

可能长这样:

扭力梁悬架

还可能是这样:

多连杆悬架

龙生龙,凤生凤,老鼠儿子会打洞,遗传基因的不同,减振器出生后的长相也当然不一样,麦弗逊悬架生的孩子可能长这样(被动型减振器):

双叉臂的孩子可能长这样(被动型减振器):

多连杆悬架的孩子可能长这样(主动型减振器):

扭力梁的孩子可能是这样(被动型减振器)

攻城狮们在一通乱战与讨论之后,根据不同的悬架结构布置形式终于敲定了一种减振器结构,这就是减振器的雏形啦,雏形出来后紧接着开始生产样件,减振器就要出生啦。

攻城师们在各种斯比

二、出生(含基本原理介绍及工艺流程简介)

1.被动型减振器原理介绍:目前世面上的减振器按主动性来分可分为两类,一类是被动型减振器,一类是主动型减振器,如上图所示 。其内部结构以EX5为栗,大致如下图所示。

减振器内部结构组成

当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,内部的油液会通过上图所示的阀座、阀片等通道从一个腔室被压向另一个腔室,这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子间的摩擦形成了对车身振动的阻力,这种阻力即为阻尼力,由这些阀座、阀片等组成的一个小系统较做阀组,减振器压缩时由压缩阀组控制内部油液的流量,减振器拉伸时由拉伸阀组(也也叫复原阀组)控制此时的油液流量(如下图所示),孔径的大小及数量、阀片的数量和厚度等这些不同的元素组合在一起可以形成不同的阀组组合,当然通过阀组的油液

拉伸行程压缩行程

流量也就不同,这也就是不同车型减振器阻尼力不一样的原因。通常,被动减振器的阻尼系数恒定,冲击越大,阻尼力也就越大,简单的用公式表示:F=Kv(F:阻尼力;K阻尼系数恒定,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定)这时阻尼力形成的曲线如下图所示(a和b分别代表不同的减振器阀组组合)。

阻尼力曲线图

被动型减振器的优点是成本低、结构简单,开发周期短等,所以被广泛应用于A、B级车市场(大约按30万作为分界线吧),缺点呢就是阻尼力不可变,如上图公式所示,减振器受到的冲击越大(如车辆行驶过大坎大坑时),阻尼力越大,相应的传递到乘客的阻尼力也越大,也许聪明的你会想,那我把阻尼系数调小,那么冲击大的时候阻尼力就变小了。可是呢,你有没有想过冲击小的时候阻尼力会是怎样,没错,冲击小的时候阻尼力就会变得很小,则起不到衰减振动的作用了,为了解决这种矛盾,聪明的攻城师们给减振器安装了“脑子”,这种带“脑子”的减振器即为主动型减振器。

2.主动型减振器原理介绍,如下图所示:

CDC主动减振器结构

主动型减振器作为执行机构,具体和车辆之间又是如何协调工作,感知环境的呢,接着看:

主动减振系统

如上图所示,为配合减振器感知环境,攻城师们在车身上安装了车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及转角传感器(某些车型为配合空气弹簧,还加装了高度传感器),这些不同的传感器就像是减振器的“眼睛”,可以随时监测路面信息的变化,一旦情况不对,赶紧撤退,“眼睛”将看到的路面信息及时传达给减振器的“脑子“ECU,ECU收到指令后经过一通系哩啪啦的计算,最后下发给减振器的控制装置,控制装置收到命令后,及时调整减振器内部阀系开关,控制阻尼力的大小,其阻尼力公式仍然可用上述公式:F=Kv(F:阻尼力;K阻尼系数可变,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定),只是此处的阻尼系数K可以随时根据不同的指令调整,即相同的速度下,也可以产生不同的阻尼力。

相同的速度下可以产生不同的阻尼力

如上图所示,不同的运动模式下减振器的阻尼力可以不同,给乘客带来的驾驶体验感也不同,不过呢,此类减振器因为系统装置复杂、价格高昂等原因通常只在一些豪华车型上配置。

3.减振器工装工艺简介:接着简单谈一下工艺介绍吧,减振器内部结构复杂,零件数量多,通常减振器厂家主要负责减振器的组装及少部分零部件的生产,其它的零部件则是外协采购,这样有利于成本和时间的管控,下图为简单的被动型减振器总装工艺流程介绍。

减振器工艺流程简介

说到这儿,减振器的诞生也就结束了,接下来就是成长啦。

三、成长(减振器的试验过程)

成长的代价总是痛苦的,减振器也是如此,攻城师们为了保证交到客户手中的减振器质量可靠,于是便对减振器设置了九九八十一个关卡,即减振器的试验过程,减振器的试验主要可分为两部分。一是在厂家出厂之前做的一些摸底台架试验,如减振器的耐久试验、密封性试验、阻尼力是否合格试验等,如果都OK,那算是可以成功通关出厂;另一部分就是汽车厂家的路试试验,减振器装在汽车上之后,汽车厂家攻城师们为了验证其可靠、耐久性,会让专门的试验工程师开着车去专门的试验场(这类试验场通常包含了客户开车过程中可能遇到的每一种路况)里来来回回的跑,加速减速、急加速急减速、转弯、制动、爬坡、高速、山地城市等不同驾驶模式中去考验零部件的性能。

不同工况下的整车试验不同工况下的整车试验

整个过程中如果减振器都扛住了,通过了这九九八十一关,那减振器就是真的长大成熟了,接着汽车厂家就可以明正言顺的把车子卖到客户手里啦,至此减振器的成长过程也就告一段落,接下来就是它扬名立万,发挥特长的时候了。

四、特长-功能介绍

1.首先是衰减振动-看家本领:如上文原理介绍,当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,减振器内部通过对油液的流量控制实现减振器的阻尼变化,迅速将振动能量转换为热量,这也就是为什么当你的汽车开了一段时间后,减振器的外筒会发烫的原因(切记刚停车时不要用手去摸),如果没有了减振器,你坐车就会像开船一样,前后上下摇晃,有无减振器的区别看图就知道[手动狗头]。

有无减振器的区别

2.其次是控制车辆的行驶平顺性和安全性:连续的振动衰减可以很好的控制行驶平稳性,而减振器外部的弹簧元件和限位结构可以很好的防止汽车在激烈的路面冲击时不至于被击穿,同时起到承载车身及乘客重量的使命,而内部的止位功能又可以很好的防止汽车在掉坑时轮胎不翼而飞。

3.最后是控制稳定性,兼职转向主销:汽车在转弯时,由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角。工程师通过减振器搭配前后横向稳定杆,当车身倾斜时,两侧悬架变形不等,横向稳定杆就会起到类似杠杆作用,使左右两边的弹簧变形接近一致,以减少车身的倾斜和振动,提高轿车行驶的稳定性。麦弗逊悬架的汽车在转弯时,方向盘带动转向转向机,通过转向拉杆调节车轮的角度,车轮的转动又带动减振器随之转动形成一个整体。除此外部连接的支座、衬套等结构,还可以降低振动噪声。

写在最后

减振器作为汽车上一个比较精密的零部件,同样它也比较脆弱,通常来说减振器的质保里程都不会超过10万公里,客户在使用过程中也要学会爱护,哈哈。以上纯属白话简说,另外,涉及到减振器的设计方面同样包含了无数的学问,它需要你有工程力学、材料力学、流体力学、CAE分析、数学建模分析等完善的理论及实际经验才能明明白白的搞好一款减振器,总而言之,言而总之,难。以上就是今天所分享的拙见了,如果大家还有什么想了解的可以留言评论,说的不对的也请指出,我及时改正,图片来源网图,如有侵权及时告知,祝各位看官心情愉悦。


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

谢邀

主题为减振器的一生,包含减振器从最初的结构选型、原理介绍到样件制作再到零部件试验再到上市销售,一整个完整的生命周期。

这个问题和我之前回答的关于汽车上有哪些不起眼但是技术含量比较高的零部件相似,所以此处直接借用原回答。

一、雏形构建(结构类型简介)

现代主流的汽车前悬架通常为前麦弗逊或者双叉臂结构,后悬架以扭力梁或者多连杆结构为主,通常在产品开发初期,根据车型的定位/大小/空间布置/成本等,工程师老爷便会初步确定悬架结构形式,不同的悬架结构形式也就代表着减振器有着不同的老爹,它老爹可能长这样。

双叉臂悬架

也可能长这样:

麦弗逊悬架

可能长这样:

扭力梁悬架

还可能是这样:

多连杆悬架

龙生龙,凤生凤,老鼠儿子会打洞,遗传基因的不同,减振器出生后的长相也当然不一样,麦弗逊悬架生的孩子可能长这样(被动型减振器):

双叉臂的孩子可能长这样(被动型减振器):

多连杆悬架的孩子可能长这样(主动型减振器):

扭力梁的孩子可能是这样(被动型减振器)

攻城狮们在一通乱战与讨论之后,根据不同的悬架结构布置形式终于敲定了一种减振器结构,这就是减振器的雏形啦,雏形出来后紧接着开始生产样件,减振器就要出生啦。

攻城师们在各种斯比

二、出生(含基本原理介绍及工艺流程简介)

1.被动型减振器原理介绍:目前世面上的减振器按主动性来分可分为两类,一类是被动型减振器,一类是主动型减振器,如上图所示 。其内部结构以EX5为栗,大致如下图所示。

减振器内部结构组成

当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,内部的油液会通过上图所示的阀座、阀片等通道从一个腔室被压向另一个腔室,这时孔壁与油液间的摩擦和油液内的分子间的摩擦形成了对车身振动的阻力,这种阻力即为阻尼力,由这些阀座、阀片等组成的一个小系统较做阀组,减振器压缩时由压缩阀组控制内部油液的流量,减振器拉伸时由拉伸阀组(也也叫复原阀组)控制此时的油液流量(如下图所示),孔径的大小及数量、阀片的数量和厚度等这些不同的元素组合在一起可以形成不同的阀组组合,当然通过阀组的油液

拉伸行程压缩行程

流量也就不同,这也就是不同车型减振器阻尼力不一样的原因。通常,被动减振器的阻尼系数恒定,冲击越大,阻尼力也就越大,简单的用公式表示:F=Kv(F:阻尼力;K阻尼系数恒定,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定)这时阻尼力形成的曲线如下图所示(a和b分别代表不同的减振器阀组组合)。

阻尼力曲线图

被动型减振器的优点是成本低、结构简单,开发周期短等,所以被广泛应用于A、B级车市场(大约按30万作为分界线吧),缺点呢就是阻尼力不可变,如上图公式所示,减振器受到的冲击越大(如车辆行驶过大坎大坑时),阻尼力越大,相应的传递到乘客的阻尼力也越大,也许聪明的你会想,那我把阻尼系数调小,那么冲击大的时候阻尼力就变小了。可是呢,你有没有想过冲击小的时候阻尼力会是怎样,没错,冲击小的时候阻尼力就会变得很小,则起不到衰减振动的作用了,为了解决这种矛盾,聪明的攻城师们给减振器安装了“脑子”,这种带“脑子”的减振器即为主动型减振器。

2.主动型减振器原理介绍,如下图所示:

CDC主动减振器结构

主动型减振器作为执行机构,具体和车辆之间又是如何协调工作,感知环境的呢,接着看:

主动减振系统

如上图所示,为配合减振器感知环境,攻城师们在车身上安装了车身加速度传感器、车轮加速度传感器以及转角传感器(某些车型为配合空气弹簧,还加装了高度传感器),这些不同的传感器就像是减振器的“眼睛”,可以随时监测路面信息的变化,一旦情况不对,赶紧撤退,“眼睛”将看到的路面信息及时传达给减振器的“脑子“ECU,ECU收到指令后经过一通系哩啪啦的计算,最后下发给减振器的控制装置,控制装置收到命令后,及时调整减振器内部阀系开关,控制阻尼力的大小,其阻尼力公式仍然可用上述公式:F=Kv(F:阻尼力;K阻尼系数可变,由阀组等决定;V减振器速度,由车辆行驶工况决定),只是此处的阻尼系数K可以随时根据不同的指令调整,即相同的速度下,也可以产生不同的阻尼力。

相同的速度下可以产生不同的阻尼力

如上图所示,不同的运动模式下减振器的阻尼力可以不同,给乘客带来的驾驶体验感也不同,不过呢,此类减振器因为系统装置复杂、价格高昂等原因通常只在一些豪华车型上配置。

3.减振器工装工艺简介:接着简单谈一下工艺介绍吧,减振器内部结构复杂,零件数量多,通常减振器厂家主要负责减振器的组装及少部分零部件的生产,其它的零部件则是外协采购,这样有利于成本和时间的管控,下图为简单的被动型减振器总装工艺流程介绍。

减振器工艺流程简介

说到这儿,减振器的诞生也就结束了,接下来就是成长啦。

三、成长(减振器的试验过程)

成长的代价总是痛苦的,减振器也是如此,攻城师们为了保证交到客户手中的减振器质量可靠,于是便对减振器设置了九九八十一个关卡,即减振器的试验过程,减振器的试验主要可分为两部分。一是在厂家出厂之前做的一些摸底台架试验,如减振器的耐久试验、密封性试验、阻尼力是否合格试验等,如果都OK,那算是可以成功通关出厂;另一部分就是汽车厂家的路试试验,减振器装在汽车上之后,汽车厂家攻城师们为了验证其可靠、耐久性,会让专门的试验工程师开着车去专门的试验场(这类试验场通常包含了客户开车过程中可能遇到的每一种路况)里来来回回的跑,加速减速、急加速急减速、转弯、制动、爬坡、高速、山地城市等不同驾驶模式中去考验零部件的性能。

不同工况下的整车试验不同工况下的整车试验

整个过程中如果减振器都扛住了,通过了这九九八十一关,那减振器就是真的长大成熟了,接着汽车厂家就可以明正言顺的把车子卖到客户手里啦,至此减振器的成长过程也就告一段落,接下来就是它扬名立万,发挥特长的时候了。

四、特长-功能介绍

1.首先是衰减振动-看家本领:如上文原理介绍,当汽车在不平坦的道路上行驶,车身会发生振动,减振器受到冲击,减振器内部通过对油液的流量控制实现减振器的阻尼变化,迅速将振动能量转换为热量,这也就是为什么当你的汽车开了一段时间后,减振器的外筒会发烫的原因(切记刚停车时不要用手去摸),如果没有了减振器,你坐车就会像开船一样,前后上下摇晃,有无减振器的区别看图就知道[手动狗头]。

有无减振器的区别

2.其次是控制车辆的行驶平顺性和安全性:连续的振动衰减可以很好的控制行驶平稳性,而减振器外部的弹簧元件和限位结构可以很好的防止汽车在激烈的路面冲击时不至于被击穿,同时起到承载车身及乘客重量的使命,而内部的止位功能又可以很好的防止汽车在掉坑时轮胎不翼而飞。

3.最后是控制稳定性,兼职转向主销:汽车在转弯时,由于离心力的作用会产生较大的车身倾斜角。工程师通过减振器搭配前后横向稳定杆,当车身倾斜时,两侧悬架变形不等,横向稳定杆就会起到类似杠杆作用,使左右两边的弹簧变形接近一致,以减少车身的倾斜和振动,提高轿车行驶的稳定性。麦弗逊悬架的汽车在转弯时,方向盘带动转向转向机,通过转向拉杆调节车轮的角度,车轮的转动又带动减振器随之转动形成一个整体。除此外部连接的支座、衬套等结构,还可以降低振动噪声。

写在最后

减振器作为汽车上一个比较精密的零部件,同样它也比较脆弱,通常来说减振器的质保里程都不会超过10万公里,客户在使用过程中也要学会爱护,哈哈。以上纯属白话简说,另外,涉及到减振器的设计方面同样包含了无数的学问,它需要你有工程力学、材料力学、流体力学、CAE分析、数学建模分析等完善的理论及实际经验才能明明白白的搞好一款减振器,总而言之,言而总之,难。以上就是今天所分享的拙见了,如果大家还有什么想了解的可以留言评论,说的不对的也请指出,我及时改正,图片来源网图,如有侵权及时告知,祝各位看官心情愉悦。


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

关注减震的大概就是造车(包括相关专业的同学)和玩车的两类朋友吧,大家可能都有一定基础,讲的太过冗杂反而不好了。身边不乏有想要了解相关知识的朋友,就说一下自己的浅见吧(有不合理的地方还望指正)。

汽车一般将弹簧与减震器并联作为悬架弹性元件(避震器),弹簧起支撑车身和缓冲的作用,而减震器衰减这些振动。如果车上只有弹簧没有减震的话,估计没人能在车上坐稳吧。附上我前两天看到的美国大叔和他没减震器的车,不要太吃惊,再壮的大叔也顶不住啊……

避震器总成去掉减震器的汽车https://www.zhihu.com/video/1067092998176886784

还有些改装爱好者,则故意拆掉避震器再配合主动空气弹簧让轿车能够自己跳跃,因为没有了减震器的衰减,这种弹跳能持续更久。下图是一辆专门改装的无前悬减震器的轿车。

无阻尼状态的前悬架

笼统概括,三种减震器形式最为常见即:液压式减震器、充气式减震器和电磁式减震器。一些可以调节阻尼的减震器也是这三种基础上改进的。无论是哪种阻尼,都会具有欠阻尼,过阻尼和理想阻尼三种情况。

不同状态阻尼车身运动

欠阻尼就是指阻尼值不够,减震器抑制不住弹簧,车子要上下运动好几次才能稳定下来,该状态下轮胎附着力会降低,汽车操控性能很差。相反,过阻尼就是阻尼太大了,弹簧被压缩了以后反弹困难,该状态也是应该规避的。

我们一般希望将阻尼调节到理想状态下,在及时衰减振动的同时还能保证清晰的地面反馈,让车子控制起来更灵活。

另外的话,具有双向阻尼的减震器(即在压缩时和反弹时都有阻尼效果)一般需要压缩阻尼小于回弹阻尼,压缩过程主要发挥弹簧缓冲的作用,回弹时再抑制振动。

接下来简单介绍一下这3种减震的工作原理吧。

1.液压式减震器

液压减震器在 20 世纪初就被广泛使用。液压式减震一般为双筒(复筒)结构。看起来只有一个筒啊,为啥叫双筒结构呢?其实其内部是双层结构,这个从阻尼液流动原理图可以看出来,内部一层为主要的工作空间,外部一层为储油缸。

液压式减震器

它的工作原理很简单,也许有朋友玩儿过注射器。就是图片里面这种很常见的注射器,你吸一管水然后推出去,是不是发现推动快的时候力大,推动慢的时候力小?这就是阻力作用啦。

注射器

与注射器不同的是,减震器将阻尼液在上下腔之间推动,而不是和注射器一样直接推到空气中,毕竟还要循环在循环的利用,不能浪费嘛哈哈。具体的流动过程在阻尼液循环原理图中。中间的活塞杆往下动,下腔的阻尼液就通过活塞上的阀门流向上腔,多余部分流到储油杠;活塞杆往上运动,上腔阻尼液又被压回来,欠缺的部分由储油杠补。

双筒避震有四个阀门,单筒有2个阀门,多出的两个阀门就是与储油缸连接的(单筒没有储油缸)。油液分子与孔壁摩擦,因为摩擦生热(内能),将这能量损耗掉,起到减震作用。阻尼力与运动速度成比例,运动速度越快,阻尼力越大。

阻尼液流动原理

这里又涉及到一个问题,因为摩擦产生的大量热量会释掉阻尼液,阻尼液粘度就会降低,导致阻尼值减小,形成"阻尼衰退"(Shock Fade)。这种现象不能消除,因为工作原理就是这样,没法从根源上改变。所以,好点儿的避震为了规避这种现象,都会加大筒径,增加油液,让热量快些跑掉。

优缺点:液压式避震器的发展久远,技术都已经很成熟了,成本相对较低,当然市场价的话不可避免的就要看你爱车的品牌了,品牌价值你懂的。因为它的内部只有阻尼液一种,更容易获得我们想要的阻尼值,且行程较大。但油压式为双筒结构散热相比单筒气压式要差,活塞面积相比单筒要小,因此最大承载力会小一些。

现阶段,因为气压式减震的发展大多数车其实都使用的气压避震了。

2.气压式减震器

50 年代人们就研究出了气压式减震器。它与传统油压减震的区别在于多了一个气体室(一般为氮气惰性气体)。图为双筒式气压减震器,左侧蓝色气瓶为气体室。另外还有部分减震器的气体室与主缸体共用,称为单筒式气压减震器,形式可能不同但原理都一样。(有没有看到上面写的内含低压气体哈哈)

双筒氮气减震长安CS75后悬单筒氮气减震

这里有一个误区,气压式减震并非工作介质全为气体,主缸内仍为油液,只有气室内有部分氮气,气体与油液之间有一个可以活动的活塞将其分开。活塞在压缩或伸张过程由于两侧压力变化可以运动。下图中蓝色部分即为气体室。

单筒式气压避震器剖视

那么气体的加入有什么优势,为什么要研究气压式减震器呢?

我认为油气结合是一种相互弥补的作用,油液(阻尼液)粘稠能够有效的衰减振动,但也反应迟钝,响应不够迅速,气体能够迅速响应但减震又会很硬,两者相结合正好刚柔并济,岂不美妙。

现在很多车都已经用上了气压式避震器,看看你爱车的避震器上有没有写“内含低压(高压)气体”几个字。如上文提到的长安CS95,2014款长安CX20等 。竞技方面气压式减震器才是如火如荼,上到F1,下到大学生方程式,具有良好品质的气压式减速器被广泛使用。

长安CX20Formula One 法拉利方程式合肥工业大学车队

可变阻尼式减震器则是以上两种减速器的改进。其是在阀门上设计了可以手动调节孔径的结构(可以想象是注射器的喷嘴尺寸改变),业内所谓多档减震就是有多个挡位来调节孔径或者孔量。一般用户没事儿谁也不会去调自家阻尼,所以大多车企都是安装的单档的避震,当然这个避震也是经过严格选型,阻尼值满足要求的。

空气弹簧与气动避震的区别?

能够调节车身高度的是空气弹簧,空气弹簧简单理解起来就是把弹簧换成了气囊。它的刚度(软硬)是可以根据气压来调节的。它可以充气来提高刚度增加车身高度,放气减小刚度,降低车身。低趴的车身或者是改了短弹簧,或者就是它的空气弹簧故意放了气吧。

宝马528改装空气弹簧10代思域改装绞牙避震

但不同驾驶驾驶过程中,悬架软硬的改变得益于避震,如果汽车装有可以自动改变阻尼的减震器,在运动模式或者过弯工况及时增大阻尼,就能使车变得更硬朗。而在平直道路上,降低悬架阻尼能获得更好的舒适性。

3.电磁式减震器

电磁式减震器是一种主动减震器。最大的特点就是它能够通过汽车ECU(汽车的大脑)获得信号,实时改变阻尼,控制悬架软硬。理论上ECU可以控制它1秒内改变阻尼值一千次。没错,和你想的一样这玩意儿不是便宜货。

电磁式减震器原理

奥迪TT就使用了这种可控阻尼技术,其将阻尼液中加入细小的铁成分,再给线圈通上电流.线圈内便产生电压,从而形成一个磁场,并改变阻尼液分子的排列方向来影响铁粒流动的阻力,电流越大阻尼越大,反之越小。这种另辟蹊径的思想我是佩服透顶。

Audi TT

奥迪R8与卡迪拉克XTS也采用了同样原理的减震器。

奥迪R8拉迪拉克XTS

不可否定,以后的减震器发展方向一定是向着主动控制发展的。随传感器技术和优秀算法的发展而发展。


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

关注减震的大概就是造车(包括相关专业的同学)和玩车的两类朋友吧,大家可能都有一定基础,讲的太过冗杂反而不好了。身边不乏有想要了解相关知识的朋友,就说一下自己的浅见吧(有不合理的地方还望指正)。

汽车一般将弹簧与减震器并联作为悬架弹性元件(避震器),弹簧起支撑车身和缓冲的作用,而减震器衰减这些振动。如果车上只有弹簧没有减震的话,估计没人能在车上坐稳吧。附上我前两天看到的美国大叔和他没减震器的车,不要太吃惊,再壮的大叔也顶不住啊……

避震器总成去掉减震器的汽车https://www.zhihu.com/video/1067092998176886784

还有些改装爱好者,则故意拆掉避震器再配合主动空气弹簧让轿车能够自己跳跃,因为没有了减震器的衰减,这种弹跳能持续更久。下图是一辆专门改装的无前悬减震器的轿车。

无阻尼状态的前悬架

笼统概括,三种减震器形式最为常见即:液压式减震器、充气式减震器和电磁式减震器。一些可以调节阻尼的减震器也是这三种基础上改进的。无论是哪种阻尼,都会具有欠阻尼,过阻尼和理想阻尼三种情况。

不同状态阻尼车身运动

欠阻尼就是指阻尼值不够,减震器抑制不住弹簧,车子要上下运动好几次才能稳定下来,该状态下轮胎附着力会降低,汽车操控性能很差。相反,过阻尼就是阻尼太大了,弹簧被压缩了以后反弹困难,该状态也是应该规避的。

我们一般希望将阻尼调节到理想状态下,在及时衰减振动的同时还能保证清晰的地面反馈,让车子控制起来更灵活。

另外的话,具有双向阻尼的减震器(即在压缩时和反弹时都有阻尼效果)一般需要压缩阻尼小于回弹阻尼,压缩过程主要发挥弹簧缓冲的作用,回弹时再抑制振动。

接下来简单介绍一下这3种减震的工作原理吧。

1.液压式减震器

液压减震器在 20 世纪初就被广泛使用。液压式减震一般为双筒(复筒)结构。看起来只有一个筒啊,为啥叫双筒结构呢?其实其内部是双层结构,这个从阻尼液流动原理图可以看出来,内部一层为主要的工作空间,外部一层为储油缸。

液压式减震器

它的工作原理很简单,也许有朋友玩儿过注射器。就是图片里面这种很常见的注射器,你吸一管水然后推出去,是不是发现推动快的时候力大,推动慢的时候力小?这就是阻力作用啦。

注射器

与注射器不同的是,减震器将阻尼液在上下腔之间推动,而不是和注射器一样直接推到空气中,毕竟还要循环在循环的利用,不能浪费嘛哈哈。具体的流动过程在阻尼液循环原理图中。中间的活塞杆往下动,下腔的阻尼液就通过活塞上的阀门流向上腔,多余部分流到储油杠;活塞杆往上运动,上腔阻尼液又被压回来,欠缺的部分由储油杠补。

双筒避震有四个阀门,单筒有2个阀门,多出的两个阀门就是与储油缸连接的(单筒没有储油缸)。油液分子与孔壁摩擦,因为摩擦生热(内能),将这能量损耗掉,起到减震作用。阻尼力与运动速度成比例,运动速度越快,阻尼力越大。

阻尼液流动原理

这里又涉及到一个问题,因为摩擦产生的大量热量会释掉阻尼液,阻尼液粘度就会降低,导致阻尼值减小,形成"阻尼衰退"(Shock Fade)。这种现象不能消除,因为工作原理就是这样,没法从根源上改变。所以,好点儿的避震为了规避这种现象,都会加大筒径,增加油液,让热量快些跑掉。

优缺点:液压式避震器的发展久远,技术都已经很成熟了,成本相对较低,当然市场价的话不可避免的就要看你爱车的品牌了,品牌价值你懂的。因为它的内部只有阻尼液一种,更容易获得我们想要的阻尼值,且行程较大。但油压式为双筒结构散热相比单筒气压式要差,活塞面积相比单筒要小,因此最大承载力会小一些。

现阶段,因为气压式减震的发展大多数车其实都使用的气压避震了。

2.气压式减震器

50 年代人们就研究出了气压式减震器。它与传统油压减震的区别在于多了一个气体室(一般为氮气惰性气体)。图为双筒式气压减震器,左侧蓝色气瓶为气体室。另外还有部分减震器的气体室与主缸体共用,称为单筒式气压减震器,形式可能不同但原理都一样。(有没有看到上面写的内含低压气体哈哈)

双筒氮气减震长安CS75后悬单筒氮气减震

这里有一个误区,气压式减震并非工作介质全为气体,主缸内仍为油液,只有气室内有部分氮气,气体与油液之间有一个可以活动的活塞将其分开。活塞在压缩或伸张过程由于两侧压力变化可以运动。下图中蓝色部分即为气体室。

单筒式气压避震器剖视

那么气体的加入有什么优势,为什么要研究气压式减震器呢?

我认为油气结合是一种相互弥补的作用,油液(阻尼液)粘稠能够有效的衰减振动,但也反应迟钝,响应不够迅速,气体能够迅速响应但减震又会很硬,两者相结合正好刚柔并济,岂不美妙。

现在很多车都已经用上了气压式避震器,看看你爱车的避震器上有没有写“内含低压(高压)气体”几个字。如上文提到的长安CS95,2014款长安CX20等 。竞技方面气压式减震器才是如火如荼,上到F1,下到大学生方程式,具有良好品质的气压式减速器被广泛使用。

长安CX20Formula One 法拉利方程式合肥工业大学车队

可变阻尼式减震器则是以上两种减速器的改进。其是在阀门上设计了可以手动调节孔径的结构(可以想象是注射器的喷嘴尺寸改变),业内所谓多档减震就是有多个挡位来调节孔径或者孔量。一般用户没事儿谁也不会去调自家阻尼,所以大多车企都是安装的单档的避震,当然这个避震也是经过严格选型,阻尼值满足要求的。

空气弹簧与气动避震的区别?

能够调节车身高度的是空气弹簧,空气弹簧简单理解起来就是把弹簧换成了气囊。它的刚度(软硬)是可以根据气压来调节的。它可以充气来提高刚度增加车身高度,放气减小刚度,降低车身。低趴的车身或者是改了短弹簧,或者就是它的空气弹簧故意放了气吧。

宝马528改装空气弹簧10代思域改装绞牙避震

但不同驾驶驾驶过程中,悬架软硬的改变得益于避震,如果汽车装有可以自动改变阻尼的减震器,在运动模式或者过弯工况及时增大阻尼,就能使车变得更硬朗。而在平直道路上,降低悬架阻尼能获得更好的舒适性。

3.电磁式减震器

电磁式减震器是一种主动减震器。最大的特点就是它能够通过汽车ECU(汽车的大脑)获得信号,实时改变阻尼,控制悬架软硬。理论上ECU可以控制它1秒内改变阻尼值一千次。没错,和你想的一样这玩意儿不是便宜货。

电磁式减震器原理

奥迪TT就使用了这种可控阻尼技术,其将阻尼液中加入细小的铁成分,再给线圈通上电流.线圈内便产生电压,从而形成一个磁场,并改变阻尼液分子的排列方向来影响铁粒流动的阻力,电流越大阻尼越大,反之越小。这种另辟蹊径的思想我是佩服透顶。

Audi TT

奥迪R8与卡迪拉克XTS也采用了同样原理的减震器。

奥迪R8拉迪拉克XTS

不可否定,以后的减震器发展方向一定是向着主动控制发展的。随传感器技术和优秀算法的发展而发展。


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

看了大部分的回答,不是很全面,介绍的都是现阶段市面上在用的减振器,而要深究减振器的发展史,它早期的样子可能要惊掉你的下巴。

早在19世纪中叶,道路一般很差劲,那时候的马车最柔软的悬架就是采用半椭圆型的弯曲式钢板悬架,没有安装别的特殊装置来提供阻尼,仅依靠弹簧钢片之间的摩擦力来提供悬架的部分减振作用,那时候的钢板悬架是这样滴,各弹簧片之间的夹紧力可通过螺栓调节:

来源于减振器手册一书

但是随着技术的发展,尤其是内燃机的出现,车车的速度一下提升了不止一个层次,还是靠以前的这种钢板悬架根本不顶用,如果没有阻尼衰减装置,车子将会变得很危险,随时可能被颠飞,而后减振器开始步入舞台。

而后名叫Truffault的工程师在1904年发明了第一代干式摩擦减振器-即剪刀型减振器,它长这个样子:

上下两个安装点,中间是多片弹簧片组成的结构,弹簧片之间用螺栓紧固,工程师可以根据不同车型的阻尼要求,调整螺栓的夹紧力,从而达到衰减振动的作用,而且这个夹紧力是完全可计算的并且稳定可控的,这样的设计深受当时赛车的青睐,便很快应用到了赛车身上。

而后,在1915年,工程师们又发明了皮带式减振器,它是这个样子的:

这种结构衰减振动的原理很简单,车轮往下掉,橡胶皮带随之拉伸产生阻尼力,你想跑不让你跑,这样就产生一定的缓冲阻尼,而且这样的结构也比简单式减振器更可靠且不那么容易产生噪声,所以也开始得到了一部分应用,但至始至终都不受赛车的青睐,你知道为什么吗?这儿卖个关子,后面回答。

皮带式减振器同样属于干摩擦式减振器,随着时间和技术的发展,液压减振器开始引入,具体是这个样子的:

这种可调式油浴减振器可以通过仪表盘处调节传递到减振器的油压,从而控制减振器阻尼的大小。

1919年杠杆l-拉臂式液压减振器在美国开始生产,其内部有可以限制油液通过的通道,从而控制减振器的阻尼,具体是这样滴:

又然后,一个名叫Armstrong的工程师取得了筒式减振器的专利,至此,一种新的更受欢迎的减振器诞生了,而后随着工程的优化,具体是这个样子的:

减振器发展到现在就已经和现代汽车所使用的减振器很接近了,而后就是随着工艺和技术的进步不断精细,但大体的结构没有大变化,原理如下:

当然,以上说的都是被动减振器,为了适应更多的舒适性和操控性需求,主动减振器应运而生,目前市面上的主动减振器大体分为电液减振器和电磁减振器,而这两种减振器都统称为主动式减振器,即可以随驾驶路况的不同而调节自身的阻尼力,实现原理上则是完全不同,简单的介绍如下图:

下图是萨克斯CDC原理图:

原理简单概括为:不同的电流数值-不同的阀芯位置-不同节流口开度-不同节流面积-不同节流阻尼

下图为MRC原理图:

多补充一点关于磁流变液体的介绍:

关于此磁流变液:1948年美国学者JacakRabinow首次发现了磁流变液的磁流变效应,即在外加磁场下,磁流变液可在短时间内(10ms)由低粘度的牛顿液体变为粘度较高的Bingham 半固体。其主要作用机理是,在磁场作用下,铁磁颗粒沿磁力线形成链状结构,对流体流动运动产生剪切应力的作用,对外表现出粘度增大的类固体特性。无磁场作用下,磁流变液 重新回到最初的状态,而且这一过程可以相互转换,这就是 磁流变效应。磁流变液(Magneto-rheological Fluid,MRF) 一般是由磁性微粒悬浮体(高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒)母液(磁性微粒悬浮的载体,低粘度、高沸点、低凝固点和较 高密度)、表面活性剂三部分组成。磁流变液主要在桥梁、阻尼 器、阀门、工艺的研磨、制动器、汽车、建筑物、离合器、抗震等领域有所应用。因为MRF在军工、重工等领域具 有非常高的应用价值,目前为美国Lord公司垄断。而后,美国德 尔福公司与通用汽车联合攻关,在Lord公司的磁流变阻尼器基础之上,研发了汽车用的MRD系统,被称为MagnerideTM,这项技术获得了1999年度世界一百大科技成果奖。并且,通用汽车将这项技术应用在了凯迪拉克Seville STS(2002款)上,是汽车领域首次应用MRD,MRD活塞也不再是片阀组合起来的阀系,而是一团精密设计的电磁线圈。---来源于bars大佬


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

看了大部分的回答,不是很全面,介绍的都是现阶段市面上在用的减振器,而要深究减振器的发展史,它早期的样子可能要惊掉你的下巴。

早在19世纪中叶,道路一般很差劲,那时候的马车最柔软的悬架就是采用半椭圆型的弯曲式钢板悬架,没有安装别的特殊装置来提供阻尼,仅依靠弹簧钢片之间的摩擦力来提供悬架的部分减振作用,那时候的钢板悬架是这样滴,各弹簧片之间的夹紧力可通过螺栓调节:

来源于减振器手册一书

但是随着技术的发展,尤其是内燃机的出现,车车的速度一下提升了不止一个层次,还是靠以前的这种钢板悬架根本不顶用,如果没有阻尼衰减装置,车子将会变得很危险,随时可能被颠飞,而后减振器开始步入舞台。

而后名叫Truffault的工程师在1904年发明了第一代干式摩擦减振器-即剪刀型减振器,它长这个样子:

上下两个安装点,中间是多片弹簧片组成的结构,弹簧片之间用螺栓紧固,工程师可以根据不同车型的阻尼要求,调整螺栓的夹紧力,从而达到衰减振动的作用,而且这个夹紧力是完全可计算的并且稳定可控的,这样的设计深受当时赛车的青睐,便很快应用到了赛车身上。

而后,在1915年,工程师们又发明了皮带式减振器,它是这个样子的:

这种结构衰减振动的原理很简单,车轮往下掉,橡胶皮带随之拉伸产生阻尼力,你想跑不让你跑,这样就产生一定的缓冲阻尼,而且这样的结构也比简单式减振器更可靠且不那么容易产生噪声,所以也开始得到了一部分应用,但至始至终都不受赛车的青睐,你知道为什么吗?这儿卖个关子,后面回答。

皮带式减振器同样属于干摩擦式减振器,随着时间和技术的发展,液压减振器开始引入,具体是这个样子的:

这种可调式油浴减振器可以通过仪表盘处调节传递到减振器的油压,从而控制减振器阻尼的大小。

1919年杠杆l-拉臂式液压减振器在美国开始生产,其内部有可以限制油液通过的通道,从而控制减振器的阻尼,具体是这样滴:

又然后,一个名叫Armstrong的工程师取得了筒式减振器的专利,至此,一种新的更受欢迎的减振器诞生了,而后随着工程的优化,具体是这个样子的:

减振器发展到现在就已经和现代汽车所使用的减振器很接近了,而后就是随着工艺和技术的进步不断精细,但大体的结构没有大变化,原理如下:

当然,以上说的都是被动减振器,为了适应更多的舒适性和操控性需求,主动减振器应运而生,目前市面上的主动减振器大体分为电液减振器和电磁减振器,而这两种减振器都统称为主动式减振器,即可以随驾驶路况的不同而调节自身的阻尼力,实现原理上则是完全不同,简单的介绍如下图:

下图是萨克斯CDC原理图:

原理简单概括为:不同的电流数值-不同的阀芯位置-不同节流口开度-不同节流面积-不同节流阻尼

下图为MRC原理图:

多补充一点关于磁流变液体的介绍:

关于此磁流变液:1948年美国学者JacakRabinow首次发现了磁流变液的磁流变效应,即在外加磁场下,磁流变液可在短时间内(10ms)由低粘度的牛顿液体变为粘度较高的Bingham 半固体。其主要作用机理是,在磁场作用下,铁磁颗粒沿磁力线形成链状结构,对流体流动运动产生剪切应力的作用,对外表现出粘度增大的类固体特性。无磁场作用下,磁流变液 重新回到最初的状态,而且这一过程可以相互转换,这就是 磁流变效应。磁流变液(Magneto-rheological Fluid,MRF) 一般是由磁性微粒悬浮体(高磁导率、低矫顽力的微小磁性微粒)母液(磁性微粒悬浮的载体,低粘度、高沸点、低凝固点和较 高密度)、表面活性剂三部分组成。磁流变液主要在桥梁、阻尼 器、阀门、工艺的研磨、制动器、汽车、建筑物、离合器、抗震等领域有所应用。因为MRF在军工、重工等领域具 有非常高的应用价值,目前为美国Lord公司垄断。而后,美国德 尔福公司与通用汽车联合攻关,在Lord公司的磁流变阻尼器基础之上,研发了汽车用的MRD系统,被称为MagnerideTM,这项技术获得了1999年度世界一百大科技成果奖。并且,通用汽车将这项技术应用在了凯迪拉克Seville STS(2002款)上,是汽车领域首次应用MRD,MRD活塞也不再是片阀组合起来的阀系,而是一团精密设计的电磁线圈。---来源于bars大佬


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

泻药

首先先列一下提纲,以下所介绍的减振器围绕

1普通减振器,

2整合弹簧在一起的空气弹簧减振器

3阻尼可调节型主动减振器

1)阻尼调节类型

2)车身高度调节

3)主动阻尼控制系统

这是目前乘用车常用减振器形式。

1普通单筒减振器,

普通双筒减振器

双筒减震器相对于单筒减震器结构上将惰性气体填充在外筒,优点是在连续工作以及高速运动时可以获得稳定的阻尼力。

基本原理都是流体通过狭小截面产生阻力。

————————————————————————————————————————

2 空气弹簧减振器(改善型螺旋弹簧)

这种将螺旋弹簧取消与减振器进行整合的设计的主要优点有

1通过特殊设计可以获得非线性的弹簧特性

2可以获得柔软的弹簧特性

3具有高频隔振性能

——————————————————————————————————————————

3 阻尼可调式主动减振器,以下是两种常见的通过电子控制方法和磁流体控制来实现阻尼控制的技术手段。

比例电磁阀减振器

通过电磁阀对阻尼流量进行线性控制

减振器油分布有铁粉,通电以后产生的磁场使铁粉成单向排列来提高剪切应力。

——————————————————————————————————————————

通过液压控制形式实现的车身高度可调型减振器。

另一种通过气压来实现车身高度可调的减振器,通过车身传感器和空气压缩机对减振器高度进行控制。

———————————————————————————————————————————

阻尼主动调节形势减震器。

通过安装在车身上的传感器对车身状态进行监控,将信号输入ECU进行处理,然后主动控制阻尼。一般有两种形式。

液压主动式减振器

气压主动式减振器

减震器的技术发展趋势从被动式减震器(依靠流体通过阀体产生阻尼力)

到主动减震器(通过车身传感器来判断车身姿态来主动控制车身高度以及阻力大小控制),这是减震器未来的发展方向。

参考:中国汽车工程师手册。

关于减震器设计的回答可以参考

汽车减振系统是如何进行调校的? - Wu Frank 的回答

悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

泻药

首先先列一下提纲,以下所介绍的减振器围绕

1普通减振器,

2整合弹簧在一起的空气弹簧减振器

3阻尼可调节型主动减振器

1)阻尼调节类型

2)车身高度调节

3)主动阻尼控制系统

这是目前乘用车常用减振器形式。

1普通单筒减振器,

普通双筒减振器

双筒减震器相对于单筒减震器结构上将惰性气体填充在外筒,优点是在连续工作以及高速运动时可以获得稳定的阻尼力。

基本原理都是流体通过狭小截面产生阻力。

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2 空气弹簧减振器(改善型螺旋弹簧)

这种将螺旋弹簧取消与减振器进行整合的设计的主要优点有

1通过特殊设计可以获得非线性的弹簧特性

2可以获得柔软的弹簧特性

3具有高频隔振性能

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3 阻尼可调式主动减振器,以下是两种常见的通过电子控制方法和磁流体控制来实现阻尼控制的技术手段。

比例电磁阀减振器

通过电磁阀对阻尼流量进行线性控制

减振器油分布有铁粉,通电以后产生的磁场使铁粉成单向排列来提高剪切应力。

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通过液压控制形式实现的车身高度可调型减振器。

另一种通过气压来实现车身高度可调的减振器,通过车身传感器和空气压缩机对减振器高度进行控制。

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阻尼主动调节形势减震器。

通过安装在车身上的传感器对车身状态进行监控,将信号输入ECU进行处理,然后主动控制阻尼。一般有两种形式。

液压主动式减振器

气压主动式减振器

减震器的技术发展趋势从被动式减震器(依靠流体通过阀体产生阻尼力)

到主动减震器(通过车身传感器来判断车身姿态来主动控制车身高度以及阻力大小控制),这是减震器未来的发展方向。

参考:中国汽车工程师手册。

关于减震器设计的回答可以参考

汽车减振系统是如何进行调校的? - Wu Frank 的回答

悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

悬架的减振器一定要和弹性元件一起来看!

汽车悬架尽管有不同的形式,但其主要都由弹性元件、传力装置以及减震器三部分组成。

弹性元件主要指弹簧,它只承受垂直力,具有占用空间小,质量小,无需润滑的优点,但由于本身微小的内部摩擦导致其能产生的阻尼可以忽略不计,所以几乎不具备减振功能。弹簧主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧式等结构,目前大多采用螺旋弹簧。

减振器的主要作用是衰减振动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。

传力装置是指悬架系统中的上下摆臂,转向节,稳定杆等等元件,主要用来传递纵向力,侧向力及力矩,并保证车轮相对于车身有确定的相对运动规律。

减振器

当车轮在路面上跳动时,弹簧被压缩,地面的冲击能被弹簧吸收,转化为振动能(势能)储存在弹簧中,用来缓和地面的冲击对车身的影响;但由于弹簧本身没有消耗能量,如果不把它消耗掉,动能势能相互转化的结果会让车身过个凸台或凹坑则摇晃不停,没有达到减振的效果。

而这个时候减振器的作用就是把这个能量消耗掉,通过减振器内部油液流经活塞阀门或低阀时产生的节流效应来产生阻尼力,将能量转化为热能,散发到大气中去。

减振器太软,车身就会上下跳跃,减振器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。在悬挂系统设计中,减振器要与弹簧相搭配,而弹簧的刚度又与车重息息相关。


悬架上的减振器都出现过哪些形式?其工作原理如何?

悬架的减振器一定要和弹性元件一起来看!

汽车悬架尽管有不同的形式,但其主要都由弹性元件、传力装置以及减震器三部分组成。

弹性元件主要指弹簧,它只承受垂直力,具有占用空间小,质量小,无需润滑的优点,但由于本身微小的内部摩擦导致其能产生的阻尼可以忽略不计,所以几乎不具备减振功能。弹簧主要有螺旋弹簧、钢板弹簧、扭杆弹簧、气体弹簧式等结构,目前大多采用螺旋弹簧。

减振器的主要作用是衰减振动,它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。

传力装置是指悬架系统中的上下摆臂,转向节,稳定杆等等元件,主要用来传递纵向力,侧向力及力矩,并保证车轮相对于车身有确定的相对运动规律。

减振器

当车轮在路面上跳动时,弹簧被压缩,地面的冲击能被弹簧吸收,转化为振动能(势能)储存在弹簧中,用来缓和地面的冲击对车身的影响;但由于弹簧本身没有消耗能量,如果不把它消耗掉,动能势能相互转化的结果会让车身过个凸台或凹坑则摇晃不停,没有达到减振的效果。

而这个时候减振器的作用就是把这个能量消耗掉,通过减振器内部油液流经活塞阀门或低阀时产生的节流效应来产生阻尼力,将能量转化为热能,散发到大气中去。

减振器太软,车身就会上下跳跃,减振器太硬就会带来太大的阻力,妨碍弹簧正常工作。在悬挂系统设计中,减振器要与弹簧相搭配,而弹簧的刚度又与车重息息相关。