作者gramchen (柴油引擎进化论)
看板biker
标题[闲聊] 浅谈悬吊设定
时间Tue Sep 8 10:03:48 2009
以前我曾在车队讨论板 (封闭式) 分享过的文章, 就搬出来讨论好了,
悬吊系统, 先从物理控制系统的角度出发, 避震器的功能不外乎吸震,
由阻尼棒和弹簧所组成, 由弹簧吸收路面冲击的缓冲,
再由阻尼棒吸收弹簧所吸收的剩余动能, 两者可以说相辅相成.
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悬吊基本特性
总行程 = 避震器尚未承受载重前, 可压缩的最大行程.
可压缩行程 = 避震器完全承受载重下, 正常吸收冲击的最大压缩幅度,
由於载重会稍微将弹簧压缩, 会吃掉部分总行程.
馒头 = 施予避震器的冲击幅度超过 "可压缩行程", 就会触底,
所以必须在总行程末端置放软垫, 俗称 "馒头".
弹簧 = 吸收路面凹凸不平所产生的冲击, 成为简谐振荡力学能.
阻尼 = 吸收弹簧累积的力学能振荡, 冲击速度越快, 越能吸收.
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悬吊出厂设定
关於弹簧的弹性系数 k 和阻尼棒的阻尼系数 c 之间的搭配,
载重施力的差异会影响弹簧位移, 并且有 s.h.m. 简谐振荡的位能储存现象,
而位移速度则会影响避震筒消耗动量的速度, 也就是降低简谐震荡幅度.
因此两者搭配, 想要加大弹簧的弹性系数 k, 阻尼棒的阻尼系数 c 必须同时加大,
否则过大的弹性系数搭配过小的阻尼系数, 阻尼棒不易削减震荡力学能,
经过震动时, k 值较大的弹簧位移幅度虽然少量, 却容易依然持续震荡现象,
相对的阻尼系数 c 过大, 则容易让悬吊缓冲的反应速度变得迟缓.
┌─────┐
│ m │ 载重质量 (惯性)
└┼───┼┘ ┬
╲ │ |
弹簧 k ╱ ︱┴︱ c 阻尼棒 |
╲ └┬┘ ┤ 车身位移 y
╱ │ 底盘位移 x |
| | |
────┴───┴──────────────┴── 路面高度 u
弹性系数 k, 阻尼系数 c, 路面高度位移 u, 车身质量 m, 重力加速度 g,
对应平顺的底盘位移 x, 车身位移 y, 车身高度位移弹性 s, 有下列式子的关系:
mx'' = mg + c ( x' - u' ) + k ( x - u ) - s ( y - x )
mx'' - cx' - ( k + s ) x + mg = - cu' - ku - sy
学过工程数学和自动控制系统的板友应该蛮都熟悉的吧?
透过上述关系式, 找出 x 或 y 接近於零所需对应的 c 和 k 值.
避震阻尼和弹簧系数并联可直接加成 c 和 k, 简化系统,
通常在原厂设计车种时, 就必须透过乘载设定对应的悬吊.
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悬吊调校影响 (前叉)
阻尼油量:
避震器压缩过程, 避震筒内的液体或气体并没有外漏, 会将筒内的空气压缩,
因此阻尼油量会决定筒内所预留的空气体积, 透过气体可压缩的特性,
然而液体不可压缩, 当油量过多, 预留空气体积过少, 代表筒内可压缩的空间减少,
可压缩行程也随之减少, 因此油量适当即可, 过量或不足都会影响避震筒压缩运作,
但 "微量" 调整 ( +-10cc ) 有助於改变避震筒特性, 不影响可压缩行程的前提下,
油量稍微增加, 相同压缩行程可以让空气的体积压得更小, 压力更大,
让避震筒能稍微增加回弹效果, 不过油量稍微减小就反效果了, 回弹速度变慢.
阻尼黏度:
重灌前叉油所得到的效果, 透过阻尼油的流动特性来影响阻尼系数,
阻尼油的黏度越高, 阻尼系数也越高, 但相对的回弹反应速度也会降低.
阻尼孔道:
修改孔道或直接更换阻尼棒所得到的效果, 比单纯改变阻尼黏度更加显着,
进阶的阻尼棒又分为压缩孔道和回弹孔道, 可以独立设定,
孔道越大代表可流通的量越大, 阻尼系数越低, 反之亦然,
要留意单纯加大阻尼的影响, 回弹反应速度会降低, 路感可能变得模糊.
弹簧系数:
可以决定悬吊载重平衡高度, 也是决定 "可压缩行程" 的角色,
弹簧必须设定在载重状态下, 仍能预留充足的 "可压缩行程",
否则空车虽然总行程够大, 但一个人坐上去就整个陷下去的话就囧了...
但也不能一味增加弹簧硬度, 否则震动冲击, 回弹和振荡会更剧烈.
预载垫片:
不影响弹簧系数的前提下, 预先将弹簧压缩到一定程度,
可以将 "总行程" 和 "可压缩行程" 的差距减小,
相较增加弹簧硬度, 更能单纯针对载重平衡高度和 "可压缩行程" 调校,
而且不影响行进时的震动冲击, 但弹簧容易提早老化,
所以大部分店家都不建议加挂预载垫片, 包含车拚的圆仔.
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适当设定目标 (前叉)
就我个人的骑乘习惯, 正常的悬吊系统应有的基本特性,
静态正常载重下, 前叉不能陷下去, 最好能在 2cm 内,
必须在整体用路环境中, 提供充足的缓冲行程 (可压缩行程),
过弯, 煞车不能陷太多, 否则遇到坑洞就会触底,
弹簧软硬适中, 除了避免触底, 也要兼顾吸震效果,
阻尼可以设定偏硬, 类似胎压, 久了还是会变软,
前叉油量可以稍多, 弥补阻尼偏硬而回弹效果不足的现象.
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关於前轮和後轮避震的调校设定问题, 大家可以一起讨论看看.
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15F:→ flyingmaple:目前除了知道受力方向不同以外 其他都不太懂qq 09/08 11:20
16F:推 Haiker:直接受力方向不同,画出来的分力不同 09/08 11:31
17F:→ injack01:就物理学阿...斜向受力可以变成水平垂直分力.. 09/08 11:35
18F:推 imanikki:三角函数学到一定程度就懂了^ __^ 刚好帮优 09/08 11:42
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20F:→ cobeycobey:推推~想了解阻尼就念念力学罗 09/08 11:59
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22F:推 ica:不念工学院的 前面只有高中数学还能理解 公式出来就迷茫了 09/08 12:04
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