徒手拆解避震指南（上）—— 避震調(diào)教改裝之理論基礎(chǔ)必須懂 | 酷樂專欄@楊工
Author / 楊工
有很多車友都在問我們，怎樣提高汽車馬力，怎樣提高操控，怎樣改避震，怎樣改剎車這些細節(jié)的改裝問題，小C也很愿意去回答大家的提問，這次我們就請專業(yè)的底盤性能工程師 —— 楊工，來聊聊關(guān)于避震的那些知識，讓大家在改裝避震的時候可以少走一些彎路，并且可以多了解一些避震的知識。
這篇文章摘自https://www.clublexus.com，是北美一位GS300的車友發(fā)的帖子，講述的是他如何將他的BC BR減震器（線性阻尼）改造Bilstein degressive活塞并重新搭配閥系的經(jīng)驗。
我覺得是一篇很好的文章，便翻譯過來與酷樂的車友分享。這個帖子分為3部分，今天與大家分享第一部分。
第一節(jié)
如何獲取重新調(diào)校減震器所需要的一些關(guān)鍵車輛參數(shù)
一、計算自然頻率
1. 首先你需要記錄你的車輛的一些基本信息
車輛的整備質(zhì)量（油液加滿）+駕駛員重量 或者 車輛的四輪重量分布
前后軸重量分布 （或四輪重量分布）
你所想要的懸掛自然頻率（上一期內(nèi)容提到過）（你想你的車像一臺奧茲莫比爾或者凱迪拉克那樣軟綿綿，還是寶馬/考維特那樣運動， 又或者是在坑洼的道路上表現(xiàn)粗暴的F1 Indy賽車？如果你平常的道路環(huán)境不是像賽道一樣平整，你是不會想選擇最后一個選項的）
關(guān)于如何選擇自然頻率，請參看下方的表格
不同車輛自然頻率和舒適性的對比，自然頻率越高，車輛越不舒適
2. 通過以下公式來計算自然頻率（你希望懸掛對于路面反應(yīng)的快慢）
Kw = (Keff) * (MR*MR)
Natural Frequency (f) = (1/(2pi)) * (sqrt(Kw/mass))
mass = 簧上質(zhì)量（kg）
f = 自然頻率（Hz）
MR = 杠桿比（彈簧作用點和擺臂轉(zhuǎn)動點的一種關(guān)系）
Kw = 輪胎處等效剛度（與MR有關(guān)）（N/m）
Keff = 彈簧剛度（N/m）
如何將公斤數(shù)轉(zhuǎn)換成N/m
1公斤彈簧 = 9800N/m
1991-1997 GS300 / Aristo（jzs147）規(guī)格
整備質(zhì)量：1660kg
駕駛員重量：104kg
車輛總重：1764kg
前后分配：54% / 46%
四輪重量分布
左前-27.25% (480.8 kg)
右前-26.93% (475.4 kg)
左后-23.72% (418.7 kg)
右后-22.09% (389.6 kg)
杠桿比：前=0.604, 后=0.82
3. 如何通過彈簧剛度計算自然頻率
第一步 計算杠桿比
A）從擺臂與車身連接的襯套量至羊角
B）從擺臂與車身連接的襯套量至減震器安裝點
C）用B除以A，得到MR。輪胎每移動X距離，減震移動MR * X的距離。
下圖是GS300（jzs147）的前控制臂。 “注意杠桿比沒有單位?！?/span>
第一代 GS300前控制臂的杠桿比
第二步 輸入你想要的彈簧剛度來計算自然頻率并計算Kw（輪胎接地處的等效剛度）
假設(shè)GS300的彈簧剛度是10kg， 那換算成N/m就是98000N/m，將98,066.5 N/m輸入Kw方程式：
Kw = (Keff) * (MR*MR)
Kw = (98000) * (0.607 * 0.607)
Kw = 36108 N/m
第三步 將"Kw" 與輪荷重量輸入到自然頻率計算的公式中。（注意：sqrt是開根號的意思）
GS300的左前輪荷是480.8kg， 那么左前懸掛的自然頻率是
Natural Frequency (f) = ((1/(2pi)) * (sqrt(Kw/m))
Natural Frequency (f) = ((1/(2pi)) * (sqrt(36,108/480.8))
Natural Frequency (f) = 1.38 Hz
那么在使用10公斤彈簧的情況下，懸掛的自然頻率就是1.38Hz。 回到之前的圖表中，1.38Hz能給你一個舒適度的概念。但要注意舒適度是個很主觀的感受。如果你想達到更高的自然頻率，就需要選擇更硬的彈簧。
以下是一些作者提供的鏈接，能科學(xué)上網(wǎng)的同學(xué)可以觀摩一下。
Fat Cat Motorsports - https://www.youtube.com/watch?v=AY8OigGiWoc"=
FCM How Shocks Work v2.3 - https://www.youtube.com/watch?v=xOtFJ-NcsHQ"=
二、計算減震器的臨界阻尼力
我們已經(jīng)知道如何通過彈簧來改變自然頻率，現(xiàn)在需要來計算所需的阻尼了。我盡量將這部分寫得簡單易懂一些。
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...Ratios.svg.png
從上圖中， 臨界阻尼（critical damping，damping ratio = 1, 或者100%) 是ζ=1的紫色的線條。當系統(tǒng)阻尼是臨界阻尼時，整個系統(tǒng)在一個周期內(nèi)收斂（2π周期內(nèi)）。
實際意義就是
如果減震器的阻尼比設(shè)置為ζ=0.4，當車輪撞擊到路面凸起，車輪在恢復(fù)穩(wěn)定之前要上下動作。阻尼力是由減震器提供的，通俗地說，越多閥片，阻尼力越大。不同活塞運動速度下的阻尼設(shè)定反映了減震器的綜合特性。
作者還提供了兩個可供學(xué)習(xí)的鏈接。
http://farnorthracing.com/autocross_secrets19.html
http://farnorthracing.com/autocross_...tml#histograms
1.阻尼比小于1時（ζ =＜1），彈簧會往復(fù)運動幾次然后回復(fù)平靜（停止運動）
所以當阻尼比小于1時（例如0.8），稱之為欠阻尼。
所以當阻尼等于0時，稱之為臨界阻尼。
阻尼比大于1時（例如1.25或者125%），稱之為過阻尼。
2.計算車輪臨界阻尼和減震器臨界阻尼的公式如下（重量單位必須為kg）
車輪臨界阻尼
結(jié)果單位：牛/(米/秒)
減震器臨界阻尼
結(jié)果單位：牛/(米/秒)
Dcrit_wheel（車輪臨界阻尼，用來計算Dcrit_coil減震器臨界阻尼）
是作用于輪胎上的基于重量和彈簧剛度（注意：不是輪胎剛度，是實際的彈簧）的臨界阻尼力，代表著作用在車輪上并使車輪在一個周期內(nèi)回復(fù)平靜的力（查看之前ζ=1的圖表）。
Dcrit_coil（減震器臨界阻尼，我們最關(guān)注的）
是能在車輪處產(chǎn)生臨界阻尼力的減震器阻尼力。之間的差別也和杠桿比有關(guān)。 如果杠桿比=1（想象減震器直接安裝在輪轂軸承處），那么車輪每移動1cm， 減震器也移動1cm。 那么輪胎臨界阻尼力（Dcrit_wheel）等于減震器臨界阻尼力（Dcrit_coil）。
但是在GS300上，杠桿比（MR）是0.607。所以每1cm車輪行程，減震器只運動0.607cm。
現(xiàn)在我們用上文提到的彈簧剛度和左前的車身重量來計算車輪臨界阻尼
彈簧剛度Kw = 36108 N/m
左前車重FL= 480.8 kg
再計算減震器臨界阻尼
現(xiàn)在我們得到了每單位活塞運動速度（米/秒）的臨界阻尼力（牛）。
那么在10公斤彈簧的的前提下，左前方的臨界阻尼力就是22617N/(m/s)牛每米每秒，換而言之就是在1米/秒的活塞運動速度下，需要22617牛的阻尼力來達到臨界阻尼（參考上圖ζ=1的曲線）。
3.為了達到臨界阻尼（適用于壓縮和回彈），我們應(yīng)該遵循以下表格
這是用來計算臨界阻尼的，但是在組裝減震器時，我們想使用臨界阻尼力的百分比（低速65%， 高速25%-35%），而不是正好100%。
臨界阻尼力 = 22617N/（m/s）
現(xiàn)在我們得到了在減震器測功時的各速度點下的臨界阻尼力。
在組裝避震器時，按照經(jīng)驗來達到這些速度點下的臨界阻尼力的某個百分比。（例如： 低速65%， 高速25%-35%， 超高速10%-15%），然后在測功機上進行測試。
注意
在回彈側(cè)的基本規(guī)則是
在0-0.075米/秒 （原文0-3英寸/秒）的區(qū)間內(nèi)， 使用65%的臨界阻尼力
在0.1米/秒以上， 使用35%的臨界阻尼力。
在0.45米/秒以上，則使用10%-15%的臨界阻尼力。（以達到下降趨勢的阻尼曲線digressive）
真正的下降阻尼特性，阻尼力會按照“對數(shù)增長”趨勢下降（請各位同學(xué)百度或者Google）。
高速壓縮阻尼力通常會小于高速回彈阻尼力，但是一些中低端的改裝減震器會遵循另外一個規(guī)則：
低速壓縮阻尼力= (2/3) * 減震器臨界阻尼*減震器活塞運動速度
高速壓縮阻尼力 = (1/3) * 減震器臨界阻尼*減震器活塞運動速度
回彈阻尼力：
低速回彈阻尼力 = (3/2) * 減震器臨界阻尼*減震器活塞運動速度
高速回彈阻尼力 = (3/4) * 減震器臨界阻尼*減震器活塞運動速度
三、Ohlins Sportline減震器特性
現(xiàn)在我們來嘗試將GS300的減震器臨界阻尼力的百分比特性匹配到Ohlins Sportline減震器上。
裝備了Ohlins減震器的車
前懸自然頻率是2.0Hz
后懸自然頻率是2.1Hz
車重：包括駕駛員1587kg
前彈簧：7kg/mm
后彈簧：5kg/mm
前杠桿比：0.97
后杠桿比：0.99
前后重量分布：58%-42%
前簧下質(zhì)量：54.9kg
后簧下質(zhì)量：49.9kg
我猜測這是一臺斯巴魯翼豹STi。
這是我在IWSTI.com論壇上找到的臨界阻尼分析表，鏈接：http://www.iwsti.com/forums/gd-suspe...trol-more.html。
原樓主列出了很多減震器的數(shù)據(jù)表(Ohlins sportlines, Tien FLEX, Ground control w/KONI, BC Racing, AST TiC spec, etc..)。
該車的自然頻率比我們之前算出的GS300高很多（2.0Hz vs 1.38Hz），但是我們還是可以來算一下。
如果我們想要匹配STi的前2.0Hz后2.1Hz自然頻率，我們可以用第一部分的公式。我們用上表中的臨界阻尼百分比特性應(yīng)用到對應(yīng)10kg/mm彈簧的GS300上，我們會得到如下示工圖：
原文的單位是美制單位，我重新制表如下
至此，第一部分就結(jié)束了。這一部分相對稍微難懂一點，但是將為之后作者調(diào)校自己的減震器打下理論接觸。
第二部分記錄的是作者怎么重組自己的BC BR并測試的過程。
如果大家有任何關(guān)于避震或者底盤的問題，可以給我們留言，我們會在后臺將問題匯總，交由作者，進行解答。
大家在平時改車用車玩車過程中，如果有關(guān)于車輛、改件，或駕駛技巧等方面的疑問，可以請點擊閱讀原文或掃描下方二維碼告訴我們，我們會交給大咖們，來一對一解答大家的問題！
為了能使大家的問題都得到大咖的解答，希望大家在提問時盡量做到：
問題表述清楚明白，不要存在歧義
問題內(nèi)容具體，有針對性。盡量不要出現(xiàn)問題涵蓋范圍太廣，讓大咖們不知從哪個角度回答的情況
在此基礎(chǔ)上，我們會盡量讓每一位車友的問題都得到解答。
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