汽車(chē)懸架系統(tǒng)磁懸浮空氣減震器的研究與探索

呂樹(shù)毅 陳會(huì)斌 韓琳

摘 要：汽車(chē)在行駛的過(guò)程中，路面狀況一直制約著車(chē)輛的安全性和舒適性，為了減小或消除路面輸入引起的震動(dòng)，緩沖傳遞給駕駛員、乘客或貨物的沖擊，減震器應(yīng)運(yùn)而生。減震器不僅提高了汽車(chē)穩(wěn)定性和舒適感，延長(zhǎng)了汽車(chē)零部件的使用壽命，節(jié)省了燃料，還降低了汽車(chē)維修和保養(yǎng)的成本。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)懸架;減震器;電磁鐵

1? 汽車(chē)懸架系統(tǒng)概述及現(xiàn)狀

1.1減震器的基本原理

汽車(chē)的減震器也稱為“懸掛”，是由彈簧和減震器共同組成的。減震器并不僅是用來(lái)支持車(chē)身的重量，而是用來(lái)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩和吸收路面沖擊的能量。彈簧起緩和沖擊的作用，將“大能量一次沖擊”變?yōu)椤靶∧芰慷啻螞_擊”，而減震器就是逐步將“小能量多次沖擊”減少。

減震器通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)或設(shè)備，抑制路面狀況傳遞給車(chē)身的震動(dòng)，使車(chē)輛運(yùn)動(dòng)收斂最合理化，從而讓駕駛員遠(yuǎn)離震動(dòng)帶來(lái)的不舒適感，盡量減小路面狀況對(duì)汽車(chē)行駛的穩(wěn)定性和舒適度的影響。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

西方國(guó)家汽車(chē)減震器技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較發(fā)達(dá)，尤其是液壓減震器技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)起步較晚、起點(diǎn)較低，盡管近年來(lái)發(fā)展迅速，但與國(guó)外差距依然很大，汽車(chē)減震器亦然。我國(guó)具有廣闊的汽車(chē)市場(chǎng)，而國(guó)產(chǎn)高檔汽車(chē)減震器幾乎全部依賴進(jìn)口。開(kāi)發(fā)和研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、高端的汽車(chē)減震器是中國(guó)汽車(chē)制造業(yè)必須要克服的難關(guān)。

現(xiàn)階段國(guó)外汽車(chē)減震器的發(fā)展階段處于充氣式減震器、自適應(yīng)減振器和可調(diào)減振器。比如充氣式減震器中就包括荷載感應(yīng)式和位置依存式，還有電流變減震器、可調(diào)減震器、電磁流變減震器等自適應(yīng)減震器，其中市場(chǎng)占比率較高的使雙筒液壓減震器，因?yàn)槠浒l(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，性能相對(duì)不錯(cuò)，所以得到廣泛利用。以上減震器類型都可以針對(duì)阻尼力進(jìn)行無(wú)極調(diào)整和高頻激振大極大提高了汽車(chē)的舒適性和穩(wěn)定性，另外，在噪音降低和減震器外特性的改善等方面也有了很大的進(jìn)步。

2 磁懸浮空氣減震器設(shè)想

2.1減震器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的汽車(chē)減震主要通過(guò)抑制彈簧吸震后反彈時(shí)的震蕩及來(lái)自路面的沖擊，傳統(tǒng)減震器起到了一定的減震效果，但仍有很多不足。所以我們就像設(shè)計(jì)一個(gè)可以根據(jù)路面情況適時(shí)調(diào)節(jié)的主動(dòng)式減震器。

想法來(lái)源：磁鐵同級(jí)相互排斥，通電線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)電流可以調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度。

2.2減震器工作原理

理想減震器工作原理：通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)電流大小，從而調(diào)節(jié)電磁鐵磁力的大小。而兩塊相同的電磁鐵，同級(jí)相對(duì)，即可產(chǎn)生相互斥力。

3 詳細(xì)工作過(guò)程

汽車(chē)車(chē)輪前方裝有高速掃描儀記錄數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給汽車(chē)電腦，電腦將實(shí)時(shí)地形繪制成簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)并不斷修正，將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)并傳給汽車(chē)ECU，ECU將根據(jù)地形實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)減震器電流大小，進(jìn)而調(diào)節(jié)減震器的壓縮和伸張運(yùn)動(dòng)。

3.1當(dāng)汽車(chē)靜止時(shí)

汽車(chē)斷電，電磁減振器失去磁力，整體車(chē)身壓在中間位置高強(qiáng)度固定彈簧，汽車(chē)車(chē)身降低，穩(wěn)定性，安全性充分提高。

3.2汽車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)

3.2.1遇到凹坑：

通電電流增大，電磁鐵斥力增大，單側(cè)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)，并時(shí)刻保證車(chē)輪緊貼地面，起到緩解作用，通過(guò)性和安全性得以提高。（舒緩型）

通電電流增大，電磁鐵斥力增大，兩側(cè)活塞桿向外運(yùn)動(dòng)，并時(shí)刻保證車(chē)輪緊貼地面，起到舒緩作用，通過(guò)性和安全性得以提高。（靈敏型）

3.2.2遇到凸起：

通電電流減小，電磁鐵斥力減小，單側(cè)活塞桿向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，緩解地面沖擊力，并保障車(chē)輪與地面充分接觸，平順性、通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性得以提高。（舒緩型）

通電電流減小，電磁鐵斥力減小，單側(cè)活塞桿向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，緩解地面沖擊力，并保障車(chē)輪與地面充分接觸，平順性、通過(guò)性、操縱穩(wěn)定性得以提高。（靈敏型）

3.2.3過(guò)彎路時(shí)：

通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)整車(chē)身，時(shí)刻使汽車(chē)處于平衡狀態(tài)，極大提高汽車(chē)的安全性。

3.2.4需要?jiǎng)x車(chē)時(shí)：

當(dāng)駕駛員進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，汽車(chē)懸架系統(tǒng)通過(guò)減震器可以主動(dòng)增大電流，活塞桿向外運(yùn)動(dòng)，給車(chē)輪提供一個(gè)下壓力，可有效縮短制動(dòng)距離？

4 產(chǎn)品特色

本項(xiàng)目具有一定的前沿性、較強(qiáng)的創(chuàng)新性、廣闊的應(yīng)用價(jià)值和高度的社會(huì)影響力。

4.1前沿性

此項(xiàng)目通過(guò)ECU自動(dòng)調(diào)節(jié)電流的大小，自主地伸長(zhǎng)和壓縮減震器的長(zhǎng)度，從而可有效

緩解路面的不同的沖擊力給乘員帶來(lái)的顛簸感，操縱穩(wěn)定性也將大大提高，有非常好的研究和使用價(jià)值。

4.2創(chuàng)新性

市面上主流的減震器是液力減震器、充氣減震器、阻力可調(diào)式減震器，前兩種舒適感和穩(wěn)定性并不是很好，而阻力可調(diào)式減震器成本太高，所以我就想要研發(fā)一種磁懸浮空氣減震器，不僅可以解決安全問(wèn)題還可以提高駕駛的舒適性。目前市面上尚無(wú)此類產(chǎn)品和相關(guān)研究。

4.3應(yīng)用價(jià)值

本設(shè)想通過(guò)主動(dòng)調(diào)節(jié)，可有效緩解地面的沖擊力，從而提供更好的舒適性和穩(wěn)定性，并且通過(guò)性也將大大提高，當(dāng)汽車(chē)遇到非常惡劣的地勢(shì)（例如車(chē)輪空轉(zhuǎn)這時(shí)減震器可自動(dòng)調(diào)節(jié)高低，保持車(chē)輪與地面接觸），正負(fù)磁極相互排斥從而緩解震蕩，提供更好的駕駛體驗(yàn)和更好的舒適性。

4.4社會(huì)影響

如果此設(shè)想能研究成功，并大規(guī)模投入生產(chǎn)，這種新型減震器將會(huì)被應(yīng)用到大部分的載具中，能夠有效提高汽車(chē)的穩(wěn)定性、安全性、通過(guò)性等，汽車(chē)交通事故率也能得到有效降低。如果我國(guó)能率先研究成功并投入使用，可能會(huì)提高中國(guó)汽車(chē)國(guó)際的地位，此項(xiàng)目對(duì)國(guó)內(nèi)國(guó)外的汽車(chē)市場(chǎng)都有著深遠(yuǎn)的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

汽車(chē)減震器對(duì)未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展起著關(guān)鍵性作用，希望本設(shè)想能不斷改進(jìn)并用于實(shí)踐之中，助力汽車(chē)行業(yè)迅猛發(fā)展。

上述構(gòu)想基于大學(xué)生豐富知識(shí)和較強(qiáng)的實(shí)踐之中，其中一定還有很多不足之處，在此，希望能得到相關(guān)領(lǐng)域前輩的指導(dǎo)和幫助。

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