减震器阻尼调校终极教程

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通常,回弹阻尼控制着力离开轮胎的速度,而压缩阻尼控制着力施加到轮胎的速度。下图中,上方的图形示意了未优化的冲击,黑线有过多且不平衡的运动。下方图形示意了一个被更好的减弱后的冲击,黑线的运动被抑制,使得运动维持在平均水平。

实际阻尼器的阻尼曲线由至少四个阻尼比或阻尼率组成:低速压缩阻尼,低速回弹阻尼,高速压缩阻尼和高速回弹阻尼。低速阻尼控制弹簧质量的低频运动(起伏,俯仰和滚动),以及瞬态操纵(制动,转弯和加速)中的重量转移速率。高速阻尼会抑制高频输入,并使悬架保持对颠簸的控制。要记住的关键点是,阻尼器不控制载荷转移,而是:

(1)     阻尼控制通过弹簧和防倾杆控制载荷转移的速率;

(2)     阻尼的作用与动态弹簧相似。

当控制载荷转移的速率时,减震器是一种计时装置,可以在正确的时间在过弯时转移或减轻负载,以最大化轮胎的抓地力。作为动态弹簧,阻尼器像弹簧一样在瞬间起作用,力的产生基于速度而不是位移。

如何针对特定情况调节你的阻尼

减震器在过渡期间对车辆的操纵特性有很大的影响。这些瞬态期间包括制动、过弯、从转向过渡到加速以及加速。但是要了解我们应该如何以及为什么要调整阻尼,我们首先需要查看悬架的总体作用,其中包括:

l  解耦簧上质量和簧下质量,使轮胎更好地沿着道路行驶。

l  控制底盘的动态(俯仰,侧倾,升沉),以提供稳定的空气动力学平台,并控制轮跳转向、侧倾时外倾角改变、俯仰时外倾角改变。

l  提供一种控制和调节轮胎温度的方式。

从上面的示例中您可以看到,悬架具有许多作用,例如,它们之间有很多冲突,为了分离簧上和簧下质量,您可以将悬架调软,但是如果悬架过软,则底盘可能会倾斜很多导致下压力的减小。但是,如果悬架调的过硬去平衡空气动力学,则可能会导致轮胎过热,因为悬架垂直运动会变得更僵硬。赛车工程师负责了解如何平衡这些因素,以实现总正净额,从而缩短圈速。

既然我们了解了悬架的作用,那就考虑一下减震器在悬架动力学中的作用。

当车辆在过一个弯道时,转弯的过程分为3个主要阶段:入弯,弯心,出弯。这些可以进一步分类为:

l  瞬态 = 入弯、出弯

l  稳态 = 弯心

悬架的的三个主要组成部分是弹簧,减震器和ARB(横向稳定杆、防倾杆)。使用上面的术语,这些组件在不同的时间中运行,下面给出它们所运行的时间。

l  瞬态 = 减震器、弹簧、ARB

l  稳态 = 弹簧、ARB

从上方可以看到,阻尼器不在稳态范围内运行,这是因为阻尼器仅在速度存在的情况下才产生作用力,因此在稳态时,我们的车辆应处于稳定或不滚动状态,这意味着减震器将不产生任何作用力。但是在瞬态中,我们有减震器,弹簧和ARB共同作用。应当注意的是,减震器是悬架中产生作用力最快的组件,因此对瞬态进行减震器调节通常是一个好方法。

制动

在过弯的制动部分,减震器控制着从后轮到前轮的载荷转移速率。如果载荷转移太快(通常是前压缩阻尼太大),则前轮胎将无法吸收载荷的迅速增加,并且会失去抓地力。如果载荷转移太慢(通常前压缩阻尼太少),此时制动的效果就不理想,驾驶员可能不得不延迟转向。此外,错误的后回弹阻尼量会使汽车在制动过程中不稳定。后回弹阻尼太少导致当刹车时车辆的后部会被弹起。后部回弹力太大会导致后轮胎脱离地面,并且使得后轮胎会失去抓地力。

转向进入

当汽车进入弯道时,降档应该已经完成并且大部分制动已经完成。如果使用循迹刹车,则制动将主要在入弯的这一部分进行。初始的转向输入发生,驾驶员希望车辆毫不犹豫地响应其转向输入。在过弯的转入部分,可以将外侧车轮减震器的压缩用作动态弹簧。弹簧和ARB需要一定的位移才能将载荷加载到外部轮胎,但减震器仅需要速度。使用减震器,一旦车辆开始侧倾,便可以快速加载外部轮胎。这将使汽车具有良好的转向性能。同样,必须找到正确的阻尼。阻尼太多会使轮胎超载,从而导致转向不足;太少会使车子在转弯时会变得迟钝。弹簧和防倾杆刚度的阻尼必须正确。减震器还控制着载荷转移的速率,尤其是后回弹阻尼。如果后部回弹阻尼太大,它将尝试举起后轮胎,从而在转弯时产生过度转向。

入弯

在过弯的这一部分,车辆继续将载荷从后部传递到前轮,再传递到外轮。减震器被用作控制载荷转移速率的计时装置。可以主要使用外侧车轮上的压缩来控制重量传递的速度。增加压缩阻尼可加快重量转移速度,减少压缩阻尼可减慢载荷转移速率。也可以使用减震器来控制侧倾速率和相位。同样,从外侧车轮的压缩开始。如果开始失去抓地力但需要更多控制,则可以在汽车的内侧轮增加回弹阻尼。

弯中

如果特定拐角处有稳态部分,就是在弯中了。此时赛车已达到平衡,将根据前后侧倾刚度转弯。由于悬架基本上不动,(除了一些可能的颠簸),减震器在过弯的这一阶段对操纵没有影响。

出弯

这是过弯时从转弯到加速过渡的部分。在这个过程中,将把载荷从车辆的前部转移到后部,尤其是从内侧前轮转移到外侧后轮。同样,可以将减震器用作动态弹簧。在此过渡阶段,使用后压缩阻尼支撑车辆的后部。但是,过多的后部压缩阻尼会像过硬的后悬弹簧一样起作用,并导致汽车转向过度。减震器还控制着从前轮胎到后轮胎,特别是从内侧前轮到外侧后轮的载荷转移速率。

前后轴结合的阻尼平衡

改变前后轴之间的阻尼平衡,可以根据您的喜好在瞬态条件下(制动,加速,悬架运动)微调汽车的平衡,同时在稳态条件下(弯中,悬架被压缩的情况),主要根据弹簧和ARB设置进行调整。使用减震器平衡来微调处理的一般方法应如下:

(1)     借助弹簧和ARB来提高前后的侧倾刚度,使车辆在弯中达到平衡。

(2)     根据下表,调整前后减震器阻尼比值以获得所需的进弯/出弯平衡:

*虽然这主要取决于个人喜好,但大多数现实生活中的驾驶员在这两种情况下都倾向于采用轻微的回弹阻尼偏向,因为这将使他们的汽车易于转弯,但在出弯急加速时仍具有更高的稳定性。

振动传递率

当我们驶过颠簸时,我们的悬架会移位,我们希望它能够被吸收而不会干扰车辆的方向。但是,如果我们的悬架配置不理想,那么悬架实际上会“放大”汽车的排量。这意味着汽车的位移量超过了它所承受的初始颠簸。这是不希望发生的,因为我们最终不仅会对颠簸本身造成干扰,还会对悬架系统造成干扰。传递率的定义是:

现在,您对什么是传递率有了更好的了解,您可能想知道如何确定设置的传递率。这个问题的答案是我们不能,但是了解这一概念很重要,因为它在我们的抓地力水平中起着重要的作用。理解了这一概念之后,我们就可以根据要驾驶的具体赛道将该理论应用于车辆设置策略。原因是您的临界阻尼值决定了传输率。从下图可以看出,低临界阻尼值在低速区域产生更大的传递性,而在高速区域则相反。

从表中可以看出,高性能赛车为何使用“两速”减震器,这意味着它们通过在低速区域使用高临界阻尼值和在高速区域使用低临界阻尼值来优化可传递性。使用“两速”阻尼器可确保我们的阻尼器在整个区域内产生的传递率最少。如果您使用“单速”阻尼器,这意味着您的临界阻尼值在整个频率范围内都是恒定的,那么您就必须通过优化阻尼来折衷选择,以便在车辆处于最就时间的状态获得最低的传递率。

减震器调整的主要目标是最大程度地延长轮胎与路面的接触时间。为此,您通常需要将低速阻尼设置得尽可能高,将高速阻尼设置得尽可能低。

阻尼直方图
传递率

阻尼直方图是一个允许您输入阻尼器/悬架设置的工具。 其背后的目的是确保对于我们的赛道-车辆-车手的组合,我们在压缩和回弹中消耗等量的能量,从而使我们的传递率最小化。

 

在X轴上,我们有阻尼器速度,在Y轴上,我们有在该速度上的时间百分比。分析阻尼直方图时,需要注意两个重要事项:

(1)     对称性

(2)     峰值

以下各节概述了这两个概念,但是在讨论分析它们之前,我们首先需要讨论阻尼直方图的组成。对于上图,阻尼的过渡速度设置为50mm / s。您可以通过添加到直方图中的红色虚线看到这一点。越过该线的速度将在减震器中从低速设置过渡到高速设置(高临界阻尼百分比到低临界阻尼百分比)。

图的顶部标注了不同的区域,如果更改了阻尼或过渡值,这些区域的值也会改变。但是,它们都是基于您的过渡速度设置的,该速度是在“设计工具”中计算的。现在您可能会问:“我应该设计什么样的转换速度?”,真正答案很复杂,但是根据一般经验,赛道的典型组成包括以下内容:

通常,我们希望发生过渡,以使底盘运动处于“低速临界阻尼”区域,而我们在通过颠簸或路肩时处于“高速临界阻尼”区域。在大多数赛道上,一般建议将过渡速度设置为40-60mm/s的范围内。在顶部中心,“ STD Dev。”下的值将向您显示总体标准差,这将指示悬架的整体刚度。

悬架越硬,STD越小。偏差将是反之亦然。这种行为称为“峰值”,在以下部分中将对其进行详细说明。接下来,我们有“高速偏斜度”和“低速偏斜度”这些值将告诉您直方图在高速临界阻尼区域和低速临界阻尼区域中是否对称。目标是将误差保持在+/- 0.1以内,如果您不在此范围内,则表示直方图是倾斜的,您需要添加/删除阻尼以使其更加对称。偏斜度和直方图对称性在下面标记为“对称性”的部分中有更详细的描述。

峰值

对于阻尼器直方图,0 mm/s的条应该是最高的,因为它以0 mm/s为中心,该条被称为“ 0节点”。在正确设置的悬架中,当我们远离0节点时,颠簸和回弹条将开始减小,并且减小的速度纯粹是您在悬架设置中实现的总体刚度的函数。更硬的悬架设置将具有“高而窄”的直方图形状。这是因为悬架移动不多,是因为它需要更多的能量来移动悬架,因此0节点周围的条形图将比直方图郊区的条形图高得多。

软的调校的直方图形状为“短而胖”。这是因为悬架移动很多,因此将在0节点范围内花费很少的时间。通常,0节点栏仍将是最高的栏,但周围的栏将比悬架刚硬时要高得多。

阻尼直方图上悬架的刚度度量称为STD偏差。此数字越大,悬架越软;STD越小,悬架越硬。悬架的刚度会因赛道的不同而有所不同,但是根据一般经验,悬架越软,驾驶员的输入就会感觉越慢和迟钝,而且我们将获得更多的机械抓地力。悬架越硬,驾驶员输入的感觉就越反应灵敏。但是,我们的机械抓地力也会降低。

使用阻尼直方图的主要目的是希望所有四个轮胎的STD偏差都尽可能地接近。通常,您应该尝试使所有阻尼器直方图STD偏差都在+/- 0.25之间,并且有时这意味着您需要利用非对称设置。

对称性

分析阻尼直方图时,下一个重要概念是对称性。直方图关于0节点对称是非常重要的,因为这意味着您要消耗等量的凹凸和反弹能量。如果相对对0节点不是对称的,则可能会遇到称为“顶起”的现象。当减震器的失衡过多时,就会发生这种情况,并从根本上导致汽车的行驶高度持续升高(顶升)或下降(顶降),直到汽车停在颠簸位置为止。您通常可以通过查看直方图的偏斜度来查看它。下面的两张图片显示了悬架设置,其回弹阻尼太大(左图)或压缩阻尼太大(右图)。

除了查看直方图之外,您还可以在每个图表的顶部使用“偏度”值。这将告诉我们您的直方图是否内置任何偏差。目的是使偏度在–0.1到+0.1之间,如果该值不在此范围内,则需要调整阻尼。

结论
最后,阻尼直方图是一种非常有效的方法,可确定您在悬架装置中建立了多少平衡以及悬架的整体刚度。赛车工程师的目标是使阻尼器直方图对于特定的赛道-车辆-车手组合尽可能地对称。而且,与往常一样,随着车辆其他组件的改变,您将需要重新评估直方图以确保平衡。

 

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  • 本文由 发表于 2020年4月20日 09:45:35
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