转---汽车悬挂系统弹簧的工作原理及改装方法减振器的基本知识及升级介绍

cpz · 发表于 2009-1-21 02:00:11

悬挂系统存在的意义有二：隔离路面的不平使行驶更舒适；行经不平路面时保持轮胎与路面接触。而改良悬挂对飞车党来说只有一个目的就是改善操控性。
　　悬挂系统的弹簧以圈状弹簧最常用，原因是容易制作、性能效率高、价格低。弹簧在物理学上的定义就是储存能量，当我们施一固定的力於弹簧，它会产生变形，当我们移开施力则弹簧会有恢复原状的趋势，但弹簧在回弹时震汤的幅度往往会超过它原来的长度，直到有磨擦阻力的出现才会减缓弹簧回弹後造成的自由震汤，这减缓弹簧自由震汤的工作通常是避震器的任务。
　　一般的弹簧是所谓的(线性弹簧)，也就是弹簧受力时它的压缩变形量是遵循物理学上的(虎克定律)：F=KX，其中F为施力，K为弹力系数，X则为变形量。举例来说有一线性弹簧受力40Kg时会造成1cm的压缩，之後每增加40Kg的施力1cm一定会增加的压缩量。事实上悬挂的弹簧还有其他的压力存在，即使弹簧完全伸展时弹簧仍会受到压力以便让弹簧本身固定在车上。
　　在传统弹簧、吸震筒式的悬挂设计上，弹簧扮演支持车身以及吸收不平路面和其它施力对轮胎所造成的冲击，而这里所谓的其它施力包含了加速、减速、刹车、转弯等所对弹簧造成的施力。更重要的是在震动的消除过程中要保持轮胎与路面的持续接触，维持车子的循迹性。而改善这轮胎与路面的接触是我们改善操控性的首要考虑。
　　弹簧的最主要功能就是维持车子的舒适性和保持轮胎完全与地面接触，用错了弹簧会造成行车品质和操控性都有负面的影响。试想如果弹簧是完全僵硬的，那悬挂系统也就发挥不了作用。遇到不平的路面时车子跳起，轮胎也会完全离开地面，若这种情况发生在加速、刹车或转弯时，车子将会失去循迹性。如果弹簧很软，则很容意出现(坐底)的情况，也就是将悬挂的行程用尽。假如在过弯时发生坐底情况则可视为弹簧的弹力系数变成无限大(已无压缩的空间)，车身会产生立即的重量转移，造成循迹性的丧失。如果这部车有着很长的避震行程，那麽或许可以避免(坐底)的情况发生，但相对的车身也会变得很高，而很高的车身意味着很高的车身重心，车身重心的高低对操控表现有决定性的影响，所以太软的避震器会导致操控上的障碍。假如路面是绝对的平坦，那我们就不需要弹簧和悬挂系统了。
　　如果路面的崎岖度较大那就需要比较软的弹簧才能确保轮胎与路面接触，同时弹簧的行程也必须增加。弹簧的硬度选择是要由路面的崎岖程度来决定，越崎岖要越软的弹簧，但要多软则是个关键的问题，通常这需要经验的累积，也是各车厂及各车队的重要课题。
　　一般说来软的弹簧可以提供较佳的舒适性以及行经较崎岖的路面时可保持比较好的循迹性。但是在行经一般路面时却会造成悬挂系统较大的上下摆动，影响操控。而在配备有良好空气动力学组件的车，软的弹簧在速度提高时会造成车高的变化，造成低速和高速时不同的操控特性。
　　弹簧的改装
　　弹簧的改装主要是要改善操控性，也就是要改用较硬的弹簧或是较短的弹簧。弹簧控制了很多有关操控的因素，弹簧的改变会造成很复杂的操控特性改变。以硬度的增加来说，可提高悬挂的滚动抑制能力，减少过弯时车身的滚动。而车高的降低则可同时降低车身的重心，减少过弯时车身重量的转移，提高稳定性。而车高的降低也可兼顾美观的效果。
　　渐进式弹簧
　　弹簧两个主要的功用：一是作为悬挂系统或底盘与地面的缓冲，也就是维持舒适性，二是使车子在行经不平路面时保持轮胎的贴地性。要达成这两个相冲突的目标需要有不同的弹力系数。保持轮胎的贴地性对操控有决定性的影响我们需要硬的弹簧设定，来保持贴地性。在遇到越颠簸的路面我们需要越软的弹簧设定。要同时达成这两个目的，使用具有复合弹力系数的(非线性弹簧)，也就是一般所谓的渐进式弹簧，式唯一可行的方法。
　　渐进式弹簧能随着弹簧的压缩而增加弹力系数，在设计和制造上都有相当的困难度。行经颠簸路面时，弹力系数就会增加维持车身稳定。而最初的弹力系数较软则用来提高行经颠簸路面时轮胎贴地性。渐渐变硬的弹簧可避免悬挂或弹簧出现坐底的情况。这能容许使用高度比原来低的弹簧，用以降低车身重心，并且在行经颠簸路面时维持最低而且最短悬挂行程，不致发生坐底的情况。
　　要达成渐进式弹簧就是要作出弹力系数会随这着受压缩而产生变化的非线性弹簧，因此目前的渐进是弹簧大多为采用不等螺距弹簧或圈径变化弹簧。不等螺距弹簧受压缩时会产生局部线间接触，以使有效圈数发生变化，进而造成弹力系数K的变化。经由弹簧上下圈径的变化则是改变弹力系数的最直接方法。
　　降低车身
　　改善操控最重要的方法就是降低车身重心，如此可以降低过弯时车身的重量转移和车身滚动，降低车身最简单的方法就是由弹簧着手。使用短弹簧是最简单也最快的方法。



                     减振器的基本知识及升级介绍

悬架是大多数人升级计划的第一步，而悬架升级通常都是由换装一套较硬的减振器开始。减振器并不是用来支持车身的重量，而是用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡和吸收路面冲击的能量。如果你开过减振器已坏掉的车，你就可以体会汽车通过每一坑洞、起伏后余波荡漾的弹跳，而减振器正是用来抑制这种弹跳的。没有减振器将无法控制弹簧的反弹，汽车遇到崎岖的路面时将会产生严重的弹跳，过弯时也会因为弹簧上下的震荡而造成轮胎抓地力和循迹性的丧失。最理想的状况是利用减振器把弹簧的弹跳限制在一次左右。

一、减振器的基本知识

1、阻尼

当以一固定的速度压缩或拉伸减振器时其所产生的阻力就称为阻尼。日本车的规定是以运动速度为0.3m/s的阻力大小来表示减振器的阻尼性能，称为阻尼系数。较硬的减振器就是运动时可产生比较大的阻力。当让减振器以非常慢的速度压缩或拉伸时，它的阻力只有来自机构内部的摩擦力，阻尼油几乎不产生阻力。但是当运动速度增加时，阻力的增加会与减振器运动变化率的平方成正比，也就是说运动速度增为2倍时阻力会增为4倍。

减振器的阻力可分为压缩和回弹两种，压缩阻力和弹簧的弹力有相加的效果，运动时可增加弹簧的硬度，而回弹阻力则是发生在弹簧受路面冲击压缩后的反弹行程，它是用来抵挡弹簧压缩后再将轮胎压回地面的力量，减缓反弹的冲击并保持车辆的平衡。普通的减振器，吸震行程的阻力通常远小于回弹行程，因为吸振行程的阻力太大时会影响乘坐舒适性，对道路用车来说，冲击和反弹时的阻尼力量比值大约是1:3，对赛车来说则为1:21:1.5。

2、车身重量转移

进弯和出弯时车身重量转移的速度会影响操控的平衡，这影响会持续到重量转移完成，而车身重量转移的速度是由减振器所控制，改变减振荡器在压缩和拉伸行程的软硬度可改变车身重量转移的速度。减振器越硬重量转移的速度越快，重量转移赶快则汽车的转向反应越好。

3、减振器的难题

减振器的阻尼会把振动冲击的能量转换成热量。这热量会使阻尼油加温，油加热后粘度会变稀。变稀后的阻尼油会使通过油阀门的阻力降低而降低了阻尼力，专业上称为阻尼衰退。为了避免阻尼衰退，可加大减振器或增加阻尼油的容量来改善。高性能减振器通常都具有圈套的筒径及较大的阻尼。

另外，减振器阻尼油会产生气泡。这是因为减振器活塞不断运动搅动着阻尼油而使阻尼油产生气泡，气泡会造成阻尼作用的丧失。除了使用品质较佳的阻尼油外，人们通常利用填充高压气体来减少气泡的产生，其中最具代表性的产品当属Bilstein.

二、减振器的升级

大多数汽车都会使用较软且便宜的减振器，以降低成本并获得一般驾驶状态下柔软舒适的特性。但若要用来应付剧烈驾驶，这些减振器就无法胜任。减振器的升级实际上就是换上阻尼较硬、品质较好且能与弹簧充分配合的减振器。选择一组适合的减振器并在舒适性和操控性之间取得理想的妥协点是困难的。用在赛车上的减振器多以操控为主，而不考虑舒适性，但把其用在普通道路行驶的汽车上就不行，如果有一组阻尼可调的减振器，问题就可以迎刃而解

一组弹簧只有一种性能表现，要改变弹簧的硬度惟有更换另一组不同的弹性系数的弹簧。有了可调式减振器正可弥补此缺陷，调高减振器的阻尼也等于调硬了弹簧，毕竟调硬减振器要比换一组弹簧容易得多，现在已有所谓电子高速式减振器，只要操作车内的旋钮即可轻易改变阻尼，达到悬架设定微调的效果。

升级减振器要先选定品质好的品牌，然后再从这品牌的系列产品中适合的规格型号。一根好的减振器必须的高精密度的柱栓及密闭性能良好的油封、高品质的阻尼油和填充高压气体的气室设计，当然最好是可调式。

目前在国内常见的供升级的减振器品牌中，欧系的Bilstein、KONI以及日系的GAB都是口碑不错的主流产品。此外，针对特有车型品牌的专门升级套件，如丰田的TRD、本田的Mugeg、日产的NISMO也是不错的选择。

选定品牌后，就得面临搭配问题，在悬架升级过程中最棘手的课题就是减振器与弹簧的搭配，如果汽车降低车身500mm(2in)或是弹簧硬度增加超过20%，就必须连同减振器一齐更换。硬的减振器和硬的弹簧要相互搭配，因为弹簧的硬度是由车重来决定，而较生的车需要较硬的减振器。所以在赛车或高性能车上的减振器要比一般车上的硬，用以匹配较硬的弹簧。假如减振器太软会千万车身上下的摆荡，如果太硬会造成太大的阻尼，使弹簧无法正常运作。由于减振器制造商通常不会提供产品详细的相关技术资料，因此要为五台车作悬架设定时惟有不断的尝试。根据经验，最适合道路的悬架搭配是以较软的弹簧(当然是渐进式的)，配上较硬的可调式减振器，以减振器的硬度弥补弹簧硬度的不足，加上可自由调整的阻尼，获得高度的行驶适应性。

希望对大家在后悬挂的改动上有帮助！

竞速改装 · 发表于 2009-1-21 08:20:51

学习

天心▲★▲ · 发表于 2009-1-21 08:33:12

lx0419 · 发表于 2009-1-22 22:41:14

车迷1980 · 发表于 2009-1-22 23:29:41

w3670617 · 发表于 2009-1-25 14:41:35

1222

scsi · 发表于 2009-2-23 04:01:26

民意能换什么减振器前减振器和弹簧是一体的，后面的钢板

q501297571 · 发表于 2009-2-24 19:13:09

cpz · 发表于 2009-2-26 23:53:03

引用第6楼scsi于2009-02-23 04:01发表的:
民意能换什么减振器前减振器和弹簧是一体的，后面的钢板

加缓冲胶喽，坛子里有人用过

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