车辆惯容器-弹簧-阻尼器悬挂构型设计方法综述

徐龙， 毛明， 陈轶杰， 杜甫， 代健健

(中国北方车辆研究所 底盘部件技术部， 北京 100072)

0 引言

悬挂装置由承载、储能和耗能元件构成，是车辆行动系统的重要组成部分，起到弹性支承车体、缓和地面冲击、提升行驶平顺性的作用，同时对操纵稳定性和行驶安全性也有极大的影响[1-2]。自1776年悬挂系统应用在马车上时起，悬挂装置的结构设计和性能优化就从未停止[3]。隔振理论的探索、悬挂装置结构的创新、弹簧和阻尼元件性能的提高以及仿真实验方法的革新，都为悬挂系统性能的提升和改善做出了极大的贡献。

减小车辆行驶时车身所受振动的主要措施是通过悬挂系统对路面激励引起的车辆振动进行抑制。传统的被动式熄振技术分为隔振和吸振两类，其中：隔振原理是在悬上质量和悬下质量之间利用弹簧和阻尼器的组合使得振动传递率最小，衰减激励源引起的振动；吸振原理是通过在主振系上附加吸振子吸收主振系的振动能量，从而改善主振系的振动状态。

2002年，惯容器概念的提出使机电相似理论更加完备，从而为悬挂熄振系统突破传统弹簧- 阻尼器隔振系统构型奠定了基础，同时也使吸振原理在悬挂构型设计中的运用更加便捷，为车辆悬挂系统的发展提供了新的思路[4]。为了解国内外惯容器- 弹簧- 阻尼器(ISD)悬挂构型设计的技术现状，把握ISD悬挂构型设计的新方向，为工程应用遴选出性能优越且结构简单便于实现的ISD悬挂构型，本文对ISD悬挂构型设计方法进行综述。通过对新型ISD被动悬挂构型研究现状的综合分析，提出了ISD悬挂设计技术的发展方向。

1 悬挂构型设计的基本方法

类比电路系统中的电路网络分析和网络综合两种方法，悬挂构型设计也对应有两种方法：分析法和综合法[5]。

1.1 分析法

分析法即逆向设计法，是通过自底向上的理论分析，先给出构型，再对构型进行优化设计的方法。悬挂设计的分析法类似于电路分析方法(见图1)，其原理是基于机电相似理论和机械系统隔振理论，对悬挂构型的各个节点和支路进行分析，确定出悬挂构型的具体形式，再对悬挂系统进行数学建模、仿真、分析以及对其关重参数进行优化设计[6]。

图1 分析法过程Fig.1 Process of analytical method

分析法中常采用枚举的方式列出可能的悬挂构型，再利用不同的分类方法和约束条件对其进行筛选。在元件数量不多时，利用分析法可以快速准确地得到悬挂构型及悬挂系统的唯一数学模型，但是随着元件数量的增加，分析法通常需要花费大量的时间和精力。在传统被动悬挂构型设计中，由于元件数量有限，所以常采用分析法进行悬挂构型设计。

1.2 综合法

综合法即正向设计法，在许多领域都有应用，电路滤波网络的正实综合就是综合法的典型应用之一。悬挂设计的综合法又称悬挂构型的网络综合，其基本思路是将悬挂装置视作一个大的机械网络，根据输入和所需输出响应的要求求出该网络的传递函数，再将传递函数通过具体机械系统中的弹簧、阻尼器和惯容器这3类元件的串、并联来实现[7]，其设计过程如图2所示。

图2 综合法过程Fig.2 Process of comprehensive method

综合法在20世纪70年代初在电路网络设计中逐渐告一段落，直到惯容器的提出，使得机械网络和电路网络设计方法可以严格类比，综合法才重新被审视，并在近些年得到了巨大的发展。利用综合法设计悬挂构型时可以有效地得到符合设计要求的传递函数，但是在将目标传递函数转化为具体的物理构型时存在构型不唯一的问题，还可能导致杠杆元件的出现[7]。

2 机电相似理论

机电相似理论最早是基于机械元件与电路元件的数学模型对应关系于20世纪20年代提出的，该类机电相似是以力F与电压U相似，速度v与电流i相似为基础建立的，仅有数学模型上的相似关系，称之为第1类机电相似理论(见表1)，并由此引出了“机械阻抗”的概念[8]。

为更加直观地对比机械网络和电路网络的相似关系，Firestone于1938年提出了一种“力- 电流”、“速度- 电压”对应的更加直观的相似关系，称之为第2类机电相似理论，并由此引出了“机械导纳”的概念[9]。由于第2类机电相似理论使用更加便捷、直观，因此工程应用中普遍采用第2类机电相似理论。

表1 第1类机电相似理论Tab.1 Type 1 electrical-mechanical analogy

注：m为元件质量，t为时间，c为阻尼系数，k为弹簧刚度，L为电感，R为电阻，C为电容。

在传统的机电相似理论中，质量元件与电容对应时由于质量元件受到重力作用，其一端点始终接地，导致了对应的电容也必须接地，因此制约了机械隔振系统与电路滤波网络的对应。Smith致力于研究电路网络与机械网络的相似性，在2002年发明了可以用于对应电路系统中电容的两端点机械元件“惯容器”，并由此更新了第2类机电相似理论(见表2)[4]。

表2 第2类机电相似理论Tab.2 Type Ⅱ electrical-mechanical analogy

注：质量元件m在重力作用下一端点接地，在与电容对应时，表达式中的速度v1=0 m/s，电压U1=0 V；b为惯质系数。

3 ISD悬挂构型设计

惯容器的发明给被动悬挂的发展提供了新思路。随着近年来机电式惯容器、液力式惯容器的发展，使得惯容器的小型化和集成化成为了可能，为ISD悬挂的实现奠定了基础[10-11]，为更复杂、性能更好的悬挂构型提供了研究和设计空间。而且还可以将机械网络对比电路网络，利用电学中电路网络综合的方法进行机械隔振系统的设计[12]。下面从分析法和综合法出发分别介绍ISD悬挂构型设计的发展，并提出新的悬挂构型设计思路。

3.1 基于分析法的ISD悬挂构型设计

基于分析法的ISD悬挂构型设计思路可以归纳总结为以下6种方式：

1) 通过对传统悬挂构型的分析，在传统悬挂构型的基础上进行变形设计，引入1个惯容器和附加的多个弹簧，根据各元件的力学特性，分析设计ISD悬挂构型；

2) 通过弹簧、阻尼器和惯容器三元件排列组合的方式分析得出最简单的ISD悬挂构型，并在此最简构型基础上，衍生出基于1个惯容器的ISD悬挂一般构型；

3) 利用3类元件中两两元件的串、并联特性，得出两两元件最优的连接方式，并在此基础上进行ISD悬挂构型设计；

4) 根据惯容器的两端点特性，代替传统动力吸振器中的质量元件作为吸振子，将被动式动力吸振器耦合到车辆悬挂主振系中，得到以车身质量为主振系的ISD悬挂构型；

5) 利用惯容器- 弹簧- 质量元件系统的反共振现象解决理想天棚阻尼系统中天棚阻尼器必须与惯性参考系连接的问题，并将理想天棚阻尼系统被动实现，构成被动天棚阻尼系统，从而得到性能优良的ISD悬挂构型；

6) 约束弹簧、阻尼器和惯容器的数量，根据3类元件数量的不同设计不同的子网络，再通过子网络的串、并联组合，对中间网络的冗余元件进行简化删除，最终构成新的ISD悬挂构型。

3.1.1 在传统悬挂构型基础上进行改进的ISD悬挂构型设计

2004年，Smith等[13-14]对ISD悬挂构型设计进行了探索研究，通过在传统弹簧、阻尼器并联被动悬挂中引入新的弹簧、阻尼器和惯容器，构建了如图3所示的8种悬挂构型。其中：S1和S2是两种传统被动悬挂形式；S3和S4分别考虑了阻尼器和惯容器串联和并联的情况；由于S4中阻尼器和惯容器不能够承受静载，导致了两元件连接节点的初始位置不能确定，易发生击穿的现象，所以引出了S5和S6所示的附加承载弹簧的悬挂构型；在S5和S6基础上又对照S2的结构形式，构建了S7和S8两种悬挂网络。

图3 Smith等[13-14]设计的悬挂隔振构型Fig.3 Suspension vibration isolation configrations[13-14]

通过仿真分析，与传统被动悬挂的车辆相比，使用ISD悬挂的车辆在乘坐舒适性和操纵稳定性上都有较大的提升。其中：S4所示的构型中，惯容器和阻尼器未并联有承载弹簧，不适用于工程应用；S7和S8串联了弹簧k1，提升了悬挂装置的等效刚度，使得工况相同情况下弹簧k的刚度可以适当减小。

在上述8种悬挂构型中，S1是最典型的传统弹簧- 阻尼器悬挂构型，S3是惯容器- 弹簧- 阻尼器三元件并联的悬挂构型，因为并联有旁路弹簧，且结构简单便于工程应用，因此有较大的研究意义和应用前景。在后来的研究中也印证了S3的构型是ISD悬挂中最易实现的构型，但是在理论研究中发现S3构型的ISD悬挂在高频段会发生性能恶化的现象。对元件自身特点分析可知，惯容器对于振动响应具有通高频、阻低频的特性。在S3所示的三元件并联构型中，高频振动通过惯容器向上传递，所以造成了悬挂系统高频性能的恶化，增加了车身系统的不平顺性。但通过对元件参数进行优化可以改善三元件并联ISD悬挂高频段性能恶化的现象。

2009年，Scheibe等[15]对传统悬挂构型的变形设计进行了进一步的研究，提出了图4所示的两种新型ISD悬挂构型。其中：S1相比于图3中的S6，少了1根确定初始位置的弹簧，结构更为简单；通过分析表明2根定位弹簧和1根定位弹簧的区别不大，并且由于元件数量减少，减小了悬挂装置的复杂度，提升了可靠性，所以该构型有较为广阔的应用前景；S2虽然结构简单，但是由于阻尼器和惯容器直接串联导致初始位置浮动，不具备工程应用条件，因此不适合作为悬挂隔振构型。

图4 Scheibe等[15]设计的ISD悬挂隔振构型Fig.4 Scheibe’s[15] ISD suspension configurations

3.1.2 基于排列组合方法的ISD悬挂构型设计

惯容器、弹簧和阻尼器是ISD悬挂中最基本的3类元件，其中：惯容器可以利用其惯性储能，弹簧可以承载并且依靠弹性势能储能，阻尼器能够起到耗能的作用从而实现快速熄振的目的。在传统被动悬挂装置中，弹簧和阻尼器是车辆悬挂基本元件，主要采用弹簧并联阻尼器的构型。惯容器的出现，使得弹簧- 阻尼器隔振体系向惯容器- 弹簧- 阻尼器三元件隔振体系转变。这使得被动悬挂装置的隔振构型变得丰富起来，利用3类元件的特性进行排列组合可以得到多种悬挂构型。

2013年，杨晓峰等[16]通过对惯容器、弹簧和阻尼器这3个元件进行排列组合，得出了图5所示的8种简单三元件ISD悬挂构型，但是由于受重力作用，阻尼器和惯容器需要并联旁路弹簧用来承受静载荷。虽然S6构型中弹簧k可以承受悬挂静载荷，但是另一条支路上出现了阻尼和惯容器串联的形式，所以只有S2一种构型可以作为车辆悬挂使用。

图5 简单三元件ISD悬挂构型[16]Fig.5 Minimalist three-element ISD suspension[16]

2014年，蒋涛等[17]在简单三元件ISD悬挂构型基础上，忽略阻尼器和惯容器初始位置浮动这一因素，将文献[16]中不能用于车辆悬挂的构型并联用以承受静载荷的旁路弹簧，从而形成了图6所示的12种悬挂构型；并根据各元件的机械阻抗表达式(见表3)建立这些构型的动力学模型，通过仿真优化得出8种性能优于传统被动悬挂的ISD悬挂构型(S1、S2、S3、S5、S7、S9、S12)。其中S2和S12由于惯容器和阻尼器初始位置不定，所以不适用于实际工程应用。

图6 ISD悬挂构型[17]Fig.6 ISD suspension configurations[17]

表3 元件的机械阻抗表达式[17]
Tab.3 Mechanical impedance expression of component[17]

元件名称位移阻抗速度阻抗加速度阻抗弹簧kk/sk/s2阻尼器cscc/s惯容器bs2bsb

注：s为Laplace变换的复变量。

2014年，杜甫等[18]根据储能元件、承载元件和耗能元件的逐级组合叠加，提出了一种基于1个惯容器的ISD悬挂一般构型。在被动悬挂装置设计时，需要将悬上质量和悬下质量利用储能元件分隔开，弹簧和惯容器都可以作为储能元件，又根据弹簧通低频、阻高频和惯容器通高频、阻低频的特性，将两种储能元件串联，期望能够将高低频振动峰同时抑制；然后根据惯容器不能单独承受静载的力学特性，并联上旁路弹簧；最后再并联上用以耗能熄振的阻尼器，形成图7(c)所示的一般构型。该一般构型包含了21种工程上可行的悬挂结构形式，通过对该一般构型机械阻抗的分析，构建了该一般构型的通用数学模型，并对一般构型中包含的21种ISD悬挂构型分别进行仿真优化，得出了图8所示的5种工程应用前景较大的构型[18]。

3.1.3 基于两两元件串、并联特性的ISD悬挂构型设计

将惯容器、弹簧和阻尼器任意两两元件串、并联作为组成被动ISD悬挂网络的基础单元，通过对两两元件串、并联隔振机理的研究得出惯容器、弹簧和阻尼器的最佳匹配关系，进而推出ISD悬挂设计的一般方法，提出了ISD悬挂构型设计的又一新思路。

2013年，陈龙等[19]对弹簧、阻尼器和惯容器的两两元件耦合关系进行了研究，分析了弹簧、阻尼器和惯容器任意两两元件在不同串、并联状态下的振幅传递比，得出了在等效系数条件下，惯容器和阻尼器串联、惯容器和弹簧串联时的隔振性能优于它们并联时的隔振性能，弹簧和阻尼器串、并联时隔振性能差异不大的结论。根据分析得出的弹簧、阻尼器和惯容器任意两两元件的理想匹配关系，Yang等[20]依据线性系统的叠加原理，构建了如图9所示的4种ISD悬挂构型。其中：S1、S2和S4表现出较好的隔振性能，但是在悬挂装置的工程应用中由于惯容器和阻尼器均无法承受静载荷，所以S1和S3无法在工程上实现；S2和S4构型中弹簧和阻尼器均有旁路弹簧支承，且结构简单，便于工程实现，有较大的工程应用前景。

3.1.4 基于动力吸振理论的ISD悬挂构型设计

2014年，杨晓峰等[21-22]对动力吸振器在车辆悬挂中的应用进行了深入研究，利用机械系统等效网络图，将惯容器的两端点特性运用到动力吸振器(DVA)的设计中，由此建立了一种改进的DVA模型，并将该DVA引入ISD悬挂构型设计(见图10)。图10(a)和图10(b)中，mv表示主振系，弹簧k1、阻尼器c和吸振子ms构成了附加在主振系mv上的DVA. 通过机械系统等效变换，利用惯容器b代替吸振子ms，构成了图10(c)所示的新型被动式DVA结构。将主振系mv变换为悬上质量元件m2，引入悬下质量元件m1和轮胎kt构建了图10(d)所示的ISD悬挂构型。图10(d)中，q表示路面激励，z1和z2分别为悬下质量m1和悬上质量m2的位移。

图10 基于DVA的ISD悬挂设计流程[21]Fig.10 Design process of ISD suspension based on DVA[21]

将该ISD悬挂构型与三元件并联的ISD悬挂构型进行对比分析[23]，发现基于DVA的ISD悬挂装置在高频段时不会发生振动响应恶化的现象，在低频段也有较好的隔振能力。同时阻尼器和惯容器都并联有弹簧用以承载，结构简单，便于工程实现。

2019年，Chen等[24]对DVA进行了构型设计，利用弹簧k1和未知网络H并联，建立了图11所示的DVA模型。

图11 动力吸振器通用模型[24]Fig.11 Universal dynamic vibration absorber model[24]

在对网络H设计时，Chen等[24]对阻尼器和惯容器串联和并联时的特性进行分析，然后分别引入串联和并联的弹簧，构建了图12中所示的6种不同的H网络构型，最后根据惯质比、阻尼比、传递率曲线交点等参数对引入的弹簧刚度进行优化，结果表明上述6种构型对DVA的性能有较大提升。根据元件受力特点，分析易知S2和S3无法实现工程应用。

图12 6种DVA的H网络构型[24]Fig.12 Six kinds of H configuration[24]

图11所示模型类似于一个双质量悬挂系统模型，不同点在于输入激励和输出响应的位置不同，在ISD悬挂构型设计中可以借鉴在该模型中所设计的吸振网络。同时，可以将此6种DVA与杨晓峰等[21]对传统动力吸振器的变形设计相结合，设计基于惯性动力吸振器(IDVA)的悬挂构型，分析其响应特性，探究其在车辆悬挂上的应用价值。

3.1.5 基于理想天棚阻尼的ISD悬挂构型设计

1974年，Karnopp等[25]利用最优控制理论提出了一种天棚阻尼主动控制策略，该控制策略控制性能优越，且具有一定的鲁棒性。但是理想的天棚阻尼系统要求天棚阻尼器一端点必须连接惯性参考系，这样的局限性使得其不能应用于车辆悬挂装置中。2012年，张孝良等[26-27]对理想天棚阻尼的被动实现方法进行了研究，建立了如图13所示的理想天棚阻尼系统及其等效的机械网络(其中，cs为天棚阻尼器)，发现利用惯容器- 弹簧- 质量元件系统的反共振特性能够使得原本处于振动状态的质量元件静止不动，从而满足了天棚阻尼器的一端点需要与惯性参考系连接的条件。

图13 理想天棚阻尼系统及其等效机械网络[26]Fig.13 Ideal skyhook damping system and its equivalent mechanical network[26]

通过惯容器- 弹簧- 质量元件替换理想天棚阻尼系统中的悬上质量，然后将天棚阻尼器与惯容器并联就得到了被动天棚阻尼ISD悬挂装置(见图14)。仿真分析表明被动天棚阻尼系统与理想天棚阻尼系统的隔振效果都明显优于传统被动悬挂装置。

图14 被动天棚阻尼系统及其等效机械网络[26]Fig.14 Passive skyhook damping system and its equivalent mechanical network[26]

被动天棚阻尼ISD悬挂其实就是两级串联型ISD悬挂，利用机电相似理论中电流与力流相似的特点，将机械阻抗系统分为两级：一级对低频振动进行隔绝；另一级隔绝高频振动。两级串联同时隔绝高频和低频的振动，从而达到较好的隔振效果。

3.1.6 基于子网络串、并联的ISD悬挂构型设计

2017年，Zhang等[28]提出了一种复杂ISD悬挂构型的设计方法，颠覆了传统分析法设计时以单个元件作为基础元件的设计方法。首先，他们对1个阻尼器和1个惯容器进行串、并联组合，提出了一种包括上述串、并联形式的一般构型，并得出了该一般构型的阻抗数学模型。而后，他们对惯容器、阻尼器以及弹簧的数量进行约束，约束条件为惯容器数量P≤阻尼器数量Q≤弹簧数量S，将惯容器和阻尼器作为基本元件，弹簧作为附加元件，构造通用子网络。根据各元件数量的不同，定义了多种不同类型的子网络构型pg、qg，并对子网络进行串、并联组合，实现复杂ISD悬挂通用构型Ni的设计。最后，根据各元件的阻抗特性，对复杂网络的阻抗特性进行分析，得出各类构型的阻抗模型。其设计的流程如图15所示。

图15 基于子网络串、并联的ISD悬挂构型设计流程[28]Fig.15 Design process of ISD suspension configuration based on sub-network series and parallel connection[28]

该种设计方法通过对子网络的设计引出子网络组合设计复杂网络的概念，能够快速有效地对复杂网络进行设计，为后续对包含多个惯容器的复杂悬挂构型设计提供了一种思路，简化了复杂网络的设计流程。

3.2 基于综合法的ISD悬挂构型设计

网络综合理论起始于20世纪30年代，在20世纪70年代之前被广泛运用于电路设计中[29]。网络综合原理是电路理论的重要分支，它的任务是根据输入和对输出响应的要求，综合出所需的电网络[30]。在惯容器被提出之后，综合法开始被应用在机械隔振网络设计中，机械网络综合法由此诞生。

2006年，Chen等[31-32]提出了一种包含4个弹簧、1个惯容器和1个阻尼器的悬挂构型。利用机电相似理论，通过对不包含变压器的无源电路网络进行研究，利用Bott-Duffin方法[33-34]，根据双二次正实函数的特点，将悬挂机械网络与无源电路网络结构进行类比，最终得出了如图16所示的5种包含4个弹簧的悬挂构型。

图16 Chen等[31-32]设计的ISD悬挂构型Fig.16 ISD suspension configurations[31-32]

相对于阻尼器和惯容器，弹簧的布置较为方便，可以有多种实现形式，如扭杆弹簧、螺旋弹簧、钢板弹簧等。可以根据空间布置要求选用不同形式的弹簧，所以上述4个弹簧、1个阻尼器和1个惯容器的悬挂结构形式在惯容器小型化后具有实现的可能性，有一定的应用前景。

2010年，Jiang等[35-36]对六元件电路拓扑网络进行了研究，列出了33种拓扑网络，为后续的电路网络系统向机械网络系统类比设计奠定了良好基础。

2010年，李川等[37]率先在国内应用了电路网络的方法来对机械网络进行设计，并提出了如下定理：对于任意驱动点有理正实机械阻抗函数，必然可以用1个惯容器、弹簧和阻尼器按照一定连接方式构成的单口无源机械网络(机械振动系统)进行综合。

李川等[37]根据电路网络分析的理论，将弹簧、阻尼器和惯容器3类元件两两连接，得到了6种串、并联阻抗表达式，结合上述阻抗表达式以及机械元件之间相互连接的性质，利用电路元件对阻抗表达式进行了物理实现，最后按照电路元件和机械元件的对应关系得出了最终的机械隔振网络构型并对其进行仿真分析。

根据李川等[37]提出的定理可知，设计悬挂隔振网络即是求解无源单口网络的正实机械阻抗。根据上述定理，陈国涛等[38]对悬挂系统的正实综合进行了系统研究，提出了一种包含鲁棒控制器Y(s)的悬挂系统单轮模型(见图17)，将悬挂的构型设计转换为求解正实鲁棒控制器的问题，求解出了1阶、2阶和3阶的正实鲁棒控制器并对其进行了物理实现(见图18)。仿真分析表明，利用该方法综合得到的ISD悬挂系统能够极大地改善悬挂系统的性能。

图17 含鲁棒控制器的悬挂系统单轮模型[38]Fig.17 Single wheel model of suspension system with robust controller[38]

图18 1阶～3阶网络的物理实现[38]Fig.18 Physical implementation of Level 1 to Level 3 networks[38]

2014年，Smith等[39]对电阻- 电感- 电容(RLC)电路综合的经典结论和最新的结果进行了综述，列出了12种不同的复杂无源RLC电路网络，引领了复杂ISD悬挂构型设计的方向。2017年，Li等[40]利用机械网络综合的方法构建了双二次阻抗函数，并对其进行约束优化，构建了6种飞机起落架的减振网络。2018年，Hu等[41]对包含惯容器的阻尼可调式半主动悬挂进行了构型设计，首次建立了双一次型到双3次型的阻抗模型，并对包含惯容器的部分构型进行物理实现，研究了半主动悬挂构型在整车上的响应特性。结果表明，3阶构型具有较好的响应特性，这是惯容器半主动悬挂的一次探索，为半主动ISD悬挂构型设计提供了思路。

4 结论与展望

车辆悬挂设计的分析法和综合法各有特点，分析法简洁直观，综合法快速有效。分析法在低阶构型设计时可以减少计算量，能够快速地实现ISD悬挂构型的设计和研究，在设计高阶悬挂构型时也可以用文献[28]中的方法进行设计筛选；综合法在低阶和高阶复杂构型时都容易解算得出最简构型，准确有效，可以避免筛选构型时的大量工作，节约设计时间。综合法可以有效得出最简子网络；分析法可以对子网络进行串、并联重新构型。将两类方法结合使用或许会成为复杂ISD悬挂网络设计的良好方法。

随着机电相似理论的阶段性突破，包含1个惯容器的悬挂构型理论日益成熟，惯容器及其在车辆悬挂中的应用得到了国内外学者的广泛关注与认可，前景广阔。但是仍有很多方面需要继续探索：

1) ISD悬挂装置的工程化与集成化。近年来，惯容器的结构研究一直在发展，出现了多种不同的惯容器结构：机械式、液力式以及机电式的惯容器。关于ISD悬挂构型的集成化设计也得到了研究和发展。滚珠丝杆式惯容器与油气弹簧集成、液力式惯容器与油气弹簧集成的悬挂都相继得到了研究，滚珠丝杠式惯容器的振动、背隙以及未能小型化等限制了其集成度，使其需要占用较大的空间，同时在换向时易出现卡滞现象，因此，解决集成元件的平稳换向以及提高集成度，减小占用空间是亟待解决的问题；液力式惯容器可以利用管路将惯容器放在任意位置，因此对空间布置要求不高，但是液体在螺旋管中流动时产生的黏滞阻尼力是目前需要克服的困难之一，同时，如何将液力式惯容器与其他元件集成为更复杂的ISD悬挂构型也是值得广大学者一直深入研究的问题之一。

半主动以及主动悬挂在惯容器未出现时一直是用于改善悬挂性能的两种方式，伴随着惯容器的发展，半主动以及主动式惯容器悬挂构型逐渐被学者研究，因此，半主动以及主动式惯容器的工程设计也是将来需要研究的重点方向之一。

2) 含多个惯容器的悬挂构型设计。从惯容器提出开始，各国学者一直在针对含1个惯容器的ISD悬挂构型进行研究，Smith等[39]虽然对无源电路网络中包含多个电容的电路进行了相关研究，但是对于包含多个惯容器的悬挂构型研究还未开展。将来的研究中可以对包含两个甚至更多个惯容器的悬挂装置进行分析设计，创新设计一个包含不同数量、不同参数、不同连接形式的惯容器- 弹簧- 阻尼器隔振网络，丰富ISD悬挂的构型，为悬挂系统的工程设计提供参考。

3)整车行动系统ISD悬挂网络的设计以及优化匹配。悬挂系统设计的最终目的是提升车辆行驶平顺性和操纵稳定性，从而提升车辆的机动性能。在高机动履带车辆中，行动系统较一般车辆复杂，需要通过对多个负重轮上悬挂装置的优化匹配，实现整车最优的机动性能，因此要从整车行动系统层面进行悬挂系统的设计。