新型单筒双活塞式阻尼可调减振器的设计研究

李胜杰; 张杭佳; 邓鹄; 唐敏; 王健; 蒋瑞锋; 林涛; 吕伟杰; 陆闵贤; 余阳; 张晋宁; 张广

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新型单筒双活塞式阻尼可调减振器的设计研究

更新时间：2026-06-18

- 新型单筒双活塞式阻尼可调减振器的设计研究
- Design and research of the novel mono-tube double-piston damping adjustable shock absorber
- 机械传动 2026年页码：1-11
- 作者机构：
  
  1.绍兴职业技术学院机电工程与交通学院，绍兴 312000
  2.浙江工业大学台州研究院，台州 318001
  3.浙江工业大学机械工程学院，杭州 310014
  4.浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州 310027
  5.西格迈股份有限公司，台州 317100
  6.浙江钻盛科技有限公司，丽水 323000
  7.新南威尔士大学土木与环境工程学院，悉尼 2052
  8.台州金宇机电有限公司，台州 317100
  9.浙江宏鑫科技股份有限公司，台州 318020
  10.浙江工业大学全省高精高效复合加工技术与装备重点实验室，杭州 310023
  11.浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部重点实验室，杭州 310023
- 作者简介：
  
  李胜杰，男，1989年生，浙江绍兴人，硕士，讲师；主要研究方向为汽车半主动控制减振器的优化设计；lisj@sxvtc.com。
  张广（通信作者），男，1990年生，浙江温州人，博士，硕士研究生导师，讲师；主要研究方向为智能材料的优化；guangzhang@zjut.edu.cn。
- 基金信息：
  
  浙江省教育厅访工项目(FG2024229);国家自然科学基金青年科学基金项目(52405137);流体动力基础件与机电系统全国重点实验室开放基金项目(GZKF-202418);浙江省自然科学基金青年基金项目(LQ22E050013);中国博士后面上项目(2024M750409;2022M711634);台州市科技计划项目(22gya21)
- DOI：
  中图分类号： U463.33
- 收稿：2025-11-29，
  
  修回：2026-01-17，
  
  网络首发：2026-06-18，
- 稿件说明：
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李胜杰，张杭佳，邓鹄，等.新型单筒双活塞式阻尼可调减振器的设计研究［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11.

Li Shengjie，Zhang Hangjia，Deng Hu，et al.Design and research of the novel mono-tube double-piston damping adjustable shock absorber［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11.
李胜杰，张杭佳，邓鹄，等.新型单筒双活塞式阻尼可调减振器的设计研究［J］.机械传动，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

Li Shengjie，Zhang Hangjia，Deng Hu，et al.Design and research of the novel mono-tube double-piston damping adjustable shock absorber［J］.Journal of Mechanical Transmission，XXXX，XX（XX）：1-11. DOI：

摘要

目的

针对传统减振器固定阻尼特性无法适配多路况行驶需求的问题，设计一种新型单筒双活塞式阻尼可调减振器，解决现有单筒减振器阻尼力储备不足、外置调节阀结构冗余的缺陷，为越野车辆悬架减振器优化设计提供参考。

方法

首先，推导减振器压缩与复原行程的阻尼力数学模型，为阻尼特性量化分析提供依据；其次，建立减振器内部流场三维流体模型，采用标准

k-ε

模型完成流场仿真，获取不同工况下的阻尼特性仿真结果；然后，搭建减振器阻尼特性专用试验平台，完成不同加载速度、调节挡位下的示功特性与速度特性试验；最后，对比仿真与试验数据，验证结构设计的可行性。

结果

结果表明，仿真与试验结果吻合良好，最大相对误差为13.22%；压缩行程中阻尼力最大动态范围为2.16 kN，峰值输出达7.05 kN；复原行程中阻尼力最大动态范围为2.57 kN，最大输出为5.97 kN；该结构通过双活塞协同工作机制与内置4挡位调节阀，实现阻尼力宽范围分级调节，有效提升减振器多工况适应性。

Abstract

Objective

The fixed damping characteristics of traditional shock absorbers cannot meet the driving requirements of multiple road conditions. A novel mono-tube double-piston damping adjustable shock absorber was designed to solve the defects of insufficient damping force reserve and redundant external control valve structure in existing mono-tube shock absorbers

and to provide reference for the optimal design of off-road vehicle suspension shock absorbers.

Methods

Firstly

the mathematical models of damping force in compression and rebound strokes of the shock absorber were derived to provide a basis for quantitative analysis of damping characteristics. Secondly

a three-dimensional fluid model of the internal flow field of the shock absorber was established

and the flow field simulation was completed by using the standard k-ε model to obtain the simulation results of damping characteristics under different working conditions. Then

a special test platform for damping characteristics of the shock absorber was built

and the tests of indicator characteristics and velocity characteristics under different loading speeds and adjustment gears were completed. Finally

the simulation and test data were compared to verify the feasibility of the structural design.

Results

The results show that the simulation results are in good agreement with the test results

and the maximum relative error is 13.22%. In the compression stroke

the maximum dynamic range of damping force is 2.16 kN

and the peak output reaches 7.05 kN; in the rebound stroke

the maximum dynamic range of damping force is 2.57 kN

and the maximum output is 5.97 kN. The structure can realize wide-range step adjustment of damping force through the double-piston cooperative working mechanism and the built-in 4-gear regulating valve

and effectively improve the multi-working condition adaptability of the shock absorber.

关键词

Keywords

references

寇发荣 . 车辆电动静液压主动悬架系统的设计与试验研究［J］. 机械传动， 2009 ， 33 （ 4 ）： 86 - 89 .

Kou Farong . Design and experiment of vehicle active suspension with electro - hydrostatic actuator ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2009 ， 33 （ 4 ）： 86 - 89 .

田冬艳，孙淑霞，姜彤，等 . 基于COSMOS/Motion的汽车半主动悬架仿真研究［J］. 机械传动， 2010 ， 34 （ 7 ）： 77 - 79 .

Tian Dongyan ， Sun Shuxia ， Jiang Tong ， et al . Simulation of vehicle semi-active suspension based on COSMOS/motion ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2010 ， 34 （ 7 ）： 77 - 79 .

续海峰，张慧鹏 . 汽车主动悬架模糊PID控制器的设计［J］. 机械传动， 2008 ， 32 （ 6 ）： 81 - 83 .

Xu Haifeng ， Zhang Huipeng . Design of fuzzy-PID controller in automobile suspension system ［J］. Journal of Mechanical Transmission ， 2008 ， 32 （ 6 ）： 81 - 83 .

Issa M ， Samn A . Passive vehicle suspension system optimization using Harris Hawk Optimization algorithm ［J］. Mathematics and Computers in Simulation ， 2022 ， 191 ： 328 - 345 .

李以农，朱哲葳，郑玲，等 . 基于路面识别的主动馈能悬架多目标控制与优化［J］. 交通运输工程学报， 2021 ， 21 （ 2 ）： 129 - 137 .

Li Yinong ， Zhu Zhewei ， Zheng Ling ， et al . Multi-objective control and optimization of active energy-regenerative suspension based on road recognition ［J］. Journal of Traffic and Transportation Engineering ， 2021 ， 21 （ 2 ）： 129 - 137 .

张丽霞，李宁斐，梁冠群，等 . 阻尼连续可调半主动悬架平滑天棚控制策略研究［J］. 噪声与振动控制， 2023 ， 43 （ 2 ）： 169 - 173 .

Zhang Lixia ， Li Ningfei ， Liang Guanqun ， et al . Research on smooth skyhook control strategy of semi-active suspension with continuously adjustable damping ［J］. Noise and Vibration Control ， 2023 ， 43 （ 2 ）： 169 - 173 .

Wang Y S ， Dong L ， Chen Z Q ， et al . Integrated skyhook vibration reduction control with active disturbance rejection decoupling for automotive semi-active suspension systems ［J］. Nonlinear Dynamics ， 2024 ， 112 （ 8 ）： 6215 - 6230 .

Xie F W ， Shi X W ， Cao J X ， et al . Research on damping contribution rate of key parameters of valve-controlled damping adjustable damper ［J］. Frontiers in Energy Research ， 2022 ， 10 ： 854529 .

李明 . 汽车半主动悬架可变阻尼减振器的结构及阻尼性能研究［D］. 西安：长安大学， 2015 ： 13 - 14 .

Li Ming . Study on the damping and structural design of absorbers with changeable damping used on semi-active suspension ［D］. Xi’an ： Changan University ， 2015 ： 13 - 14 .

金小飞 . 摩托车倒置式前减振器设计仿真及性能试验［D］. 镇江：江苏大学， 2021 ： 7 - 18 .

Jin Xiaofei . Design simulation and performance test of motorcycle inverted front shock absorber ［D］. Zhenjiang ： Jiangsu University ， 2021 ： 7 - 18 .

王慧 . 车载武器磁流变自适应悬架减振系统研究［D］. 太原：中北大学， 2011 ： 9 - 10 .

Wang Hui . Study of weapons vehicle MR adaptive suspension damping system ［D］. Taiyuan ： North University of China ， 2011 ： 9 - 10 .

Davari S ， Galehdari S A ， Atrian A . Design and analysis of graded open-cell aluminum foam shock absorber for helicopter seats during emergency landing conditions ［J］. Journal of Stress Analysis ， 2020 ， 4 （ 2 ）： 81 - 91 .

Wu H D ， Gong N ， Yang J ， et al . Investigation of a semi-active suspension system for high-speed trains based on magnetorheological isolator with negative stiffness characteristics ［J］. Mechanical Systems and Signal Processing ， 2024 ， 208 ： 111085 .

梁子豪 . 抗蛇行减振器动态特性仿真及其对动车组动力学性能影响研究［D］. 北京：北京交通大学， 2024 ： 5 - 6 .

Liang Zihao . Simulation of dynamic characteristics of anti-yaw damper and its influence on dynamic performance of EMU ［D］. Beijing ： Beijing Jiaotong University ， 2024 ： 5 - 6 .

臧庆一，张忠洋，江旭 . 货车座椅阻尼可调减振器复原行程仿真试验研究［J］. 汽车实用技术， 2025 ， 50 （ 1 ）： 85 - 89 .

Zang Qingyi ， Zhang Zhongyang ， Jiang Xu . Study on simulation test of recovery travel of adjustable damper for truck seat damping ［J］. Automobile Applied Technology ， 2025 ， 50 （ 1 ）： 85 - 89 .

范圣平，李竞，李林勇，等 . 含机械整流装置的电磁减振器阻尼特性分析［J］. 机械强度， 2024 ， 46 （ 1 ）： 9 - 16 .

Fan Shengping ， Li Jing ， Li Linyong ， et al . Damping property analysis of electromagnetic shock absorber with mechanical motion rectifier ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2024 ， 46 （ 1 ）： 9 - 16 .

邵俊捷，雷蕾，胡泽耀 . 抗蛇行减振器不同性能状态的车辆动力学影响［J］. 机械强度， 2022 ， 44 （ 2 ）： 468 - 473 .

Shao Junjie ， Lei Lei ， Hu Zeyao . Influence of different performance of anti-yaw damper on vehicle dynamics ［J］. Journal of Mechanical Strength ， 2022 ， 44 （ 2 ）： 468 - 473 .

Tvrdić V ， Podrug S ， Jelaska D ， et al . Regenerative hydraulic shock absorber for vehicle applications：prototype design ［J］. Energy Sources，Part A：Recovery，Utilization，and Environmental Effects ， 2024 ， 46 （ 1 ）： 6323 - 6347 .

万快弟 . CDC减振器阻尼特性研究［D］. 镇江：江苏大学， 2020 ： 67 - 71 .

Wan Kuaidi . Research on damping characteristics of CDC shock absorber ［D］. Zhenjiang ： Jiangsu University ， 2020 ： 67 - 71 .

夏光，陈无畏，唐希雯，等 . 新型电磁阀式减振器的仿真与试验研究［J］. 汽车工程， 2012 ， 34 （ 11 ）： 999 - 1004 .

Xia Guang ， Chen Wuwei ， Tang Xiwen ， et al . Simulation and experimental study on novel solenoid-actuated shock absorber ［J］. Automotive Engineering ， 2012 ， 34 （ 11 ）： 999 - 1004 .

Ren H B ， Chen S Z ， Zhao Y Z ， et al . Observer-based hybrid control algorithm for semi-active suspension systems ［J］. Journal of Central South University ， 2016 ， 23 （ 9 ）： 2268 - 2275 .

谢方伟，周锐，王登帅，等 . 液压减振器用比例阀动态特性仿真研究［J］. 机床与液压， 2021 ， 49 （ 1 ）： 99 - 103 .

Xie Fangwei ， Zhou Rui ， Wang Dengshuai ， et al . Simulation study on dynamic characteristics of proportional valve used in hydraulic shock absorber ［J］. Machine Tool & Hydraulics ， 2021 ， 49 （ 1 ）： 99 - 103 .

工业和信息化部 . 汽车减振器性能要求及台架试验方法： QC/T 491-2018 ［S］. 北京：科学技术文献出版社， 2018 ： 4 - 5 .

Ministry of Industry and Information of the People’s Republic of China . Automotive shock absorber performance requirements and bench test methods ： QC/T 491-2018 ［S］. Beijing ： Scientific and Technical Documents Publishing House ， 2018 ： 4 - 5 .

Buczkowski D ， Zymelka S ， Nowak G . Experimental and numerical studies on the development of hysteresis in a shock absorber with a shim disc valve ［J］. International Journal of Automotive and Mechanical Engineering ， 2022 ， 19 （ 2 ）： 9747 - 9758 .

Ferhath A A ， Kasi K . Orifice and fluid flow modifications for improved damping in vehicle suspensions：a comprehensive review ［J］. Journal of Vibration Engineering & Technologies ， 2024 ， 12 （ 4 ）： 6777 - 6808 .

Li Y ， Yang R . Dynamic characteristics analysis of shock absorber based on fluid simulation ［J］. Vibroengineering Procedia ， 2024 ， 56 ： 36 - 41 .

杨成龙，孙付春，黄尔宇，等 . 农用车辆悬架减振器流固耦合分析［J］. 中国农机化学报， 2017 ， 38 （ 2 ）： 57 - 62 .

Yang Chenglong ， Sun Fuchun ， Huang Eryu ， et al . Fluid-structure interface analysis of shock absorber for agricultural vehicle suspension ［J］. Journal of Chinese Agricultural Mechanization ， 2017 ， 38 （ 2 ）： 57 - 62 .

Chen Q P ， Shu H Y ， Fang W Q ， et al . Fluid structure interaction for circulation valve of hydraulic shock absorber ［J］. Journal of Central South University ， 2013 ， 20 （ 3 ）： 648 - 654 .

Chen Q P ， Xu Z H ， Wu M M ， et al . Study on dynamic characteristic analysis of vehicle shock absorbers based on bidirectional fluid-solid coupling ［J］. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics ， 2021 ， 15 （ 1 ）： 426 - 436 .

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