液压悬置技术的发展现状及展望

作动器的主动悬置［１８］，为以后研究主动控制方法在发
动机悬置隔振系统中的应用提供了良好的理论基础。
３ 液压悬置评价及展望
经过多年的发展，现在的液压悬置不仅在轿车上 逐步普及，并开始应用在客车、货车，工程机械及矿 山机械在内的移动式机械上。因此液压悬置代替橡胶 悬置是悬置技术发展的必然趋势，开展液压悬置的研 究，对提高车辆隔振水平具有重要意义。
１ 液压悬置元件的结构及发展
速和车辆低速行驶在不平路面上时动力总成的稳态振 动，又可很好地控制、衰减车辆在起步、加速、转 向、制动和发动机启动、停机等非稳态工况下动力总 成的大位移冲击运动和非稳态振动；在高频域具有小 阻尼、低动刚度的特性，可在较宽频带内克服橡胶主 簧的动态硬化效应，显著地扩大动力总成悬置系统的 有效隔振频率范围，因此可较好地隔离动力总成的高 频振动，降低车辆在高速行驶中的车内振动和噪声， 改善车辆的乘坐舒适性。
１．２ 液压悬置元件发展历程
液压悬置在车辆上的应用已有 ２０ 多年的历史，
随着对液压悬置的深入研究，控制方式也从被动控
制、半主动控制发展到主动控制。被动式液压悬置生
产技术逐渐成熟，已得到广泛应用，半主动和主动液
压悬置由于其存在成本和可靠性等原因还较少应用。
随着技术的完善和生产成本的进一步降低，我国的发
２ 国内外关于液压悬置的研究
２．１ 国外的研究成果
液压悬置的研究同它的结构发展一样，经历了逐
Mining & Processing Equipment
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第 ３４ 卷 ２００６ 年第 ８ 期
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步深入的过程。Ｓｕｇｉｎｏ 和 Ａｂｅ 建立了简单惯性通道 模型［ ４ ］，给出了液室内部运动液体简化的依据。美国 俄亥俄州大学机械液压实验室给出了解偶膜活动间隙 的经验设计公式，讨论了解偶膜活动间隙的大小对悬 置动特性的影响［５ ，６］ 。美国西北工业大学重点研究了 液压悬置在不同振幅下的频率响应［ ７ ］。美国北达科他 州州立大学机械工程和应用力学系的 Ｇ．Ｎａｋｈａｉｅ Ｊａｚａｒ 等人重点研究了液压悬置高频动特性，１４０ Ｈｚ 以下的 仿真结果与试验基本吻合，但高频下误差较大［ ８ ］ 。
并有一个可控制阻尼的
节流孔。发动机低速旋
转时，振幅不大，液体
可以通过一阀门自由来
回流动；如发动机被激
发产生大振幅的晃动，
此时外界压力把阀门关
闭，迫使液体经节流孔
流入低压油腔，液流阻
尼增加，从而抑制了发
动机的大振幅运动，这 时发动机在怠速和行驶
图 １ 液压悬置简图
中都能很平稳［１］。
液压悬置克服了普通橡胶悬置的弱点，其优良的
２．２ 国内的研究现状
清华大学的吕振华等人针对 Ｂｕｉｃｋ 轿车动力总成
液压悬置进行了深入的研究［ １ ］。得出结论是液压悬置
非线性集总参数力学模型不但可以很好地预测其低频
大振幅动态特性以及低频动刚度峰值出现的频率，还
可以预测液压悬置产生高频动态硬化的频率。但同时
他们也指出这种简化模型所存在较大误差的问题。
于车辆动力液压悬置以降低车辆的振动和噪声，并给
出了被动式磁流变液液压悬置的结构，提出了其力学
模型［１６］。北京理工大学刘福水教授设计开发了一种阻
尼可调式半主动控制液压悬置［１７］，在实际应用中可以
根据发动机的实际转速实时调节减振器的惯性通道截
ຫໍສະໝຸດ Baidu
面积，从而达到最佳的隔振效果。
吉林大学的史文库教授研制了一种采用电动伸缩
１９８４． ４ Ｍａｓａｒｕ Ｓｕｇｉｎｏ ａｎｄ Ｅｉｉｃｈｉ Ａｂｅ．Ｏｐｔｉｍｕｍ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｙｄｒｏ－
ｅｌａｓｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔ ＳＡＥ Ｔｒａｎｓ ８６１４１２． ５ Ｓｉｎｇｈ Ｒｅｔａｌ．Ｌｉｎｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｈｙｄｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
４ 结束语
为满足人们对舒适性的更高要求，解决振动和噪 声问题也显得越来越紧迫，需要不断发展新型的液压 悬置，提高其设计和制造水平。
参考文献 １ 吕振华等． 汽车发动机液阻悬置动特性仿真与实验分析． 汽车
工程，２００２（２） ２ 季晓刚等． 汽车动力总成悬置研究的发展． 汽车科技，２００４（１） ３ Ｂｅｒｎｕｃｈｏｎ Ｍ．Ａ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅ ｍｏｕｎｔｓ． ＳＡＥ８４０２５９，
液压悬置技术的发展现状及展望
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论文编号：１ ０ ０ １ － ３ ９ ５ ４ （ ２ ０ ０ ６ ） ０ ８ － ０ １ ２ ７ － １ ２ ８
液压悬置技术的发展现状及展望
＊ 谢金法 １ 苗 贺 １ 柳 杨 ２
１ 河南科技大学车辆与动力工程学院 河南洛阳 ４７１００３ ２ 奇瑞汽车有限公司
理 想的发动机悬置是为了有效衰减因路面和发 动机怠速燃气压力不均匀引起的低频大振幅 振动，因此在低频 （１～２５ Ｈｚ） 时应具有大阻尼高刚 度特性；为降低车内噪声，提高操纵稳定性，在高 频 （２５ Ｈｚ 以上） 时应具有小阻尼低刚度特性。所以， 悬置的动刚度和阻尼必须同时具有频变特性和幅变 特性［ １ ］ 。传统的动力总成橡胶悬置虽然有结构简单、 成本低廉等优点，但其阻尼小、刚度偏大及高频动态 硬化的缺点，难以满足车辆动力总成在较宽频率范围 内对悬置系统的隔振要求，不利于更有效地提高汽车 的乘坐舒适性。
现有的被动式液压悬置因其具有结构尺寸小，制 造安装工艺简单，成本低，不消耗功率，已得到广泛 应用。半主动式液压悬置可根据输入信号调整液压悬 置的动特性，实际应用中，其性能明显优于被动式液 压悬置，但半主动式液压悬置增加了控制机构，使成 本增加，结构尺寸增大，尚未达到推广普及的程度。
主动式液压悬置利用动力消振技术，系统响应速度 快，减振效果明显优于半主动式液压悬置，理论上可 使车架振动响应为零。实验表明，它比应用开环控制 的半主动液压悬置的车内噪声降低 ５～１０ ｄＢ，代表了 液压悬置的未来。目前主动式液压悬置的主要问题是 传感器、控制单元、动力源和作动器技术要求较高， 价格昂贵，功率消耗大，易损坏，不易维修，因此应 用较少。未来的发展方向是降低主动式液压悬置复杂 程度和成本，提高系统的可靠性，研究出实用的性能 优良的主动控制液压悬置。
被动式液力悬置结构尺寸较小，制造安装简单， 但它只能在某一频率范围内提高乘坐舒适性［ ３ ］。国内 外各大公司在发展被动式液力悬置时，也在积极进行 主动控制液压悬置的开发研究，但由于技术难度较 大，还没有大批量生产。
＊ 作者简介：谢金法，男，１ ９ ６ ４ 年生。毕业于吉林工业大学 车辆工程专业，博士。现任职于河南科技大学车辆与动力工程学 院，副教授，主要研究方向为汽车空气动力学、车辆现代设计方 法、Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｅ 等。
Ａｈｍｅｄ 等人通过合理选择悬置惯性通道和解偶膜 的几何参数，使悬置的性能满足特定动力总成的隔振 要求［ ９ ，１ ０ ］ 。英国谢菲尔德大学机械工程系的 Ａ ． Ｋ ｙ ｐ － ｒｉａｎｏｕ 等人用系统参数识别的方法对悬置元件进行研 究，大大降低了研究难度。
Ｔｏｓｈｉｙｕｋｉ Ｓｈｉｂａｙａｍａ 等利用压电陶瓷作为作动器 设计了一种用于减少发动机怠速工况下大幅度振动的 主动悬置 。Ｄｏｕｇｌａｓ Ａ．Ｓｗａｎｓｏｎ 对电磁作动器与橡 胶悬置或液压悬置并联构成的主动悬置系统进行了研 究［１３］。这种通过施加能量来改善减振效果主动控制的 悬置已得到越来越广泛的重视。
隔振、减振、降噪性能主要表现为：在低频域具有大
阻尼、高刚度的特性，既可有效隔离、衰减发动机怠
节流阻尼孔 惯性通道 ＋ 解偶膜 惯性通道 ＋ 解偶膜 ＋ 节流盘
有小孔连通，靠液体流过小孔的节流阻尼来衰减发动 机振动，其大阻尼特性在低频时可以控制发动机的位 移，但高频时会恶化隔振效果。第二代液压悬置增加 解偶膜结构，阻尼孔演变成了环形或螺旋型的惯性通 道，解偶膜的加入使液压悬置成为一个幅值敏感元 件，在不同的幅值下具有截然不同的刚度和阻尼特 性，很好地解决了悬置在高低频理想动特性之间的矛 盾，大幅度降低了高频振动传递。第三代液压悬置则 在上液室中又附加了一个截流盘，它加宽了液压悬置 的有效减振频带，使它在很宽的振动频带内都具有良 好的隔振性能。
Ｍｏｕｎｔ ｗｉｔｈ Ｅｍｐｈａｓｉｓ ｏｎ Ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ Ｓｏｕｎｄ Ｖｉｂ， １９９２，１５８（２） ６ 沈 彤等． 汽车发动机液压悬置研究方法探讨． 汽车技术， ２００４（４） ７ Ｔｈｏｍａｓ Ｊ ．Ｅｅｔａｌ．Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅ－Ｍｏｕｎｔｓ Ｆｏｃｕｓｉｎｇｏｎ ＤｅｃｏｕｐＬｅｒ Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ．ＳＡＥ ｐａｐｅｒ ９７１９３６． ８ Ｊａｚａｒ Ｇ Ｎｅｔａｌ．Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ， Ｅｘｐｅｒｉｍｅ－ｎｔａｌ Ｖｅｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ， ａｎｄ Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ Ｈｙｄｒｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅ ｍｏｕｎｔ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒａｌ，２００２（８） ９ Ｐｏｒｏｖ Ｇ ｅｔ ａｌ． Ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ Ａｎａｎｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ Ｏｒｉｆｉｃｅ Ｔｙｐｅ Ｄａｍｐｉｎｇ ｉｎ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ Ｉｓｏｌａｔｏｒｓ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｎｄ ａｎｄ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ， １９９５（５） １０ Ａｈｍｅｄ Ａ Ｋ ｅｔ ａｌ． Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｈｙｄｒｕｌｉｃ Ｍｏｕｎｔｓ ｆｏｒ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｈｏｃｋ ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｄｅｓｉｇｎ，１９９９（２２）． １１ Ｋｙｐｒｉａｎｏｕ Ａ ｅｔ ａｌ．Ｄｅｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ Ｂａｓｅｄ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｈｙｄｒｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔ Ｍｏｄｅｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｐｒｏｃ Ｉｎｓｔｎ Ｍｅｓｈ Ｅｎｇｒｓ Ｖｏｌ ２１４ Ｐａｒｔ Ｄ． １２ Ｓｈｉｂａｙａｍａ Ｔ ．Ａｃｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔ ｆｏｒ ａ Ｌａｒｇｅ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ ｏｆ ｉｄｌｉｎｇ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ［ｃ］ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｐｅｒ ９５１２９８：２２３２－２２３９． １３ Ｓｗａｎｓｏｎ Ｄ Ａ． Ａｃｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔｓ ｆｏｒ Ｖｃｈｉｃｌｅｓ． ＳＡＥ Ｔｅｃｈｎｉ ｃａｌ Ｐａｐｅｒ ９３２４３２：１９８０－１９８８． １４ 秦 民等． 汽车液压悬置系统动态特性研究． 汽车工程，２００１（６） １５ 裘 新等． 轿车动力总成液压悬置及副车驾系统隔振性能的研 究． 汽车工程，１９９９（３） １６ ＡＮ Ｗｅｉ－ｇｅ ｅｃｔ ．Ｐａｓｓｉｖｅ Ｍａｇｎｅｔｏｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｆｉｌｌｅｄ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｅｎｇｉｎｅ Ｍｏｕｎｔ．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０００，Ｖｏｌ． ９，Ｎｏ．４７． １７ 刘福水等． 半主动控制液力悬置的模拟和实验研究． 北京理工 大学学报，２０００（５） １８ 史文库等． 发动机电致伸缩液压悬置隔振特性的仿真研究． 系 统仿真学报，２００５（１０）□
２０ 世纪 ４０ 年代，Ｈａｒｄｉｎｇ 和 Ｓｔｒａｃｈｏｕｓｋｙ 先后 提出将液力减振机构与橡胶悬置组成一体思想。１ ９ ６ ２ 年通用汽车公司的 Ｒ．Ｅ．Ｒａｓｍｕｓｓａｎ 申请了第一个液压 悬置专利。１９７９年，原西德大众公司率先在 Ａｕｄｉ ５ 缸 发动机上应用液压型橡胶悬置（ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ ｄａｍｐｅｄ ｒｕｂｂｅｒ ｍｏｕｎｔ，ＨＤＲＭ），简称液压悬置 （ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ ｄａｍｐｅｄ ｍｏｕｎｔ，ＨＤＭ） ［２］。几乎与此同时，工业发达 国家也大力开展了对液压悬置的研究。现在液压悬置 不仅应用于车辆隔振，在船舶、工程机械及矿山机械 上都得到了广泛的应用，且收到良好的使用效果。
动机悬置也在逐步从橡胶悬置过渡到液压悬置。
被动式液压悬置基本结构的发展历程大概可分为
三代［１］，见表 １。早期的液压悬置的上下液室之间只
表 １ 三代被动式液压悬置结构简图
通
第一代
第二代
第三代
用
１．１ 液压悬置系统的基本结构
液压悬置的基本原理如图 １ 所示，在悬置内有两
个单独的油腔，油腔中
封有一定粘性的液体，
吉林大学的秦民等人对液压悬置动态特性进行了
通 分析，得出液压悬置的动刚度、损失角不仅随着振动
频率的变化而变化，而且随着系统变形位移的不同而
用
不同，即具有频变特性，又有非线性特性［１４］。同为吉
林大学的裘新采用直接法和多尺度法进行时域参数识
别［ １ ５ ］ ，其研究的重点是整个悬置系统的隔振性能。
北京理工大学的阎为革首次提出了将磁流变液用