徒手拆解避震指南（上）—— 避震调教改装之理论基础必须懂

Author / 杨工

有很多车友都在问我们，怎样提高汽车马力，怎样提高操控，怎样改避震，怎样改刹车这些细节的改装问题，小C也很愿意去回答大家的提问，这次我们就请专业的底盘性能工程师 —— 杨工，来聊聊关于避震的那些知识，让大家在改装避震的时候可以少走一些弯路，并且可以多了解一些避震的知识。

这篇文章摘自https://www.clublexus.com，是北美一位GS300的车友发的帖子，讲述的是他如何将他的BC BR减震器（线性阻尼）改造Bilstein degressive活塞并重新搭配阀系的经验。

我觉得是一篇很好的文章，便翻译过来与酷乐的车友分享。这个帖子分为3部分，今天与大家分享第一部分。

第一节

如何获取重新调校减震器所需要的一些关键车辆参数

一、计算自然频率

1. 首先你需要记录你的车辆的一些基本信息

车辆的整备质量（油液加满）+驾驶员重量 或者 车辆的四轮重量分布

前后轴重量分布 （或四轮重量分布）

你所想要的悬挂自然频率（上一期内容提到过）（你想你的车像一台奥兹莫比尔或者凯迪拉克那样软绵绵，还是宝马/考维特那样运动， 又或者是在坑洼的道路上表现粗暴的F1 Indy赛车？如果你平常的道路环境不是像赛道一样平整，你是不会想选择最后一个选项的）

关于如何选择自然频率，请参看下方的表格

不同车辆自然频率和舒适性的对比，自然频率越高，车辆越不舒适

2. 通过以下公式来计算自然频率（你希望悬挂对于路面反应的快慢）

Kw = (Keff) * (MR*MR)

Natural Frequency (f) = (1/(2pi)) * (sqrt(Kw/mass))

mass  = 簧上质量（kg）

f = 自然频率（Hz） 

MR = 杠杆比（弹簧作用点和摆臂转动点的一种关系）

Kw = 轮胎处等效刚度（与MR有关）（N/m）

Keff = 弹簧刚度（N/m）

如何将公斤数转换成N/m

1公斤弹簧 = 9800N/m

1991-1997 GS300 / Aristo（jzs147）规格

整备质量：1660kg

驾驶员重量：104kg

车辆总重：1764kg

前后分配：54% / 46%

四轮重量分布

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)

杠杆比：前=0.604, 后=0.82

3. 如何通过弹簧刚度计算自然频率

第一步 计算杠杆比

A）从摆臂与车身连接的衬套量至羊角

B）从摆臂与车身连接的衬套量至减震器安装点

C）用B除以A，得到MR。轮胎每移动X距离，减震移动MR * X的距离。

下图是GS300（jzs147）的前控制臂。 “注意杠杆比没有单位。”

第一代 GS300前控制臂的杠杆比

第二步 输入你想要的弹簧刚度来计算自然频率并计算Kw（轮胎接地处的等效刚度）

假设GS300的弹簧刚度是10kg， 那换算成N/m就是98000N/m，将98,066.5 N/m输入Kw方程式：

Kw = (Keff) * (MR*MR)

Kw = (98000) * (0.607 * 0.607)

Kw = 36108 N/m

第三步 将"Kw" 与轮荷重量输入到自然频率计算的公式中。（注意：sqrt是开根号的意思）

GS300的左前轮荷是480.8kg， 那么左前悬挂的自然频率是

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公斤弹簧的情况下，悬挂的自然频率就是1.38Hz。 回到之前的图表中，1.38Hz能给你一个舒适度的概念。但要注意舒适度是个很主观的感受。如果你想达到更高的自然频率，就需要选择更硬的弹簧。

以下是一些作者提供的链接，能科学上网的同学可以观摩一下。

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、计算减震器的临界阻尼力

我们已经知道如何通过弹簧来改变自然频率，现在需要来计算所需的阻尼了。我尽量将这部分写得简单易懂一些。

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...Ratios.svg.png

从上图中， 临界阻尼（critical damping，damping ratio = 1, 或者100%) 是ζ=1的紫色的线条。当系统阻尼是临界阻尼时，整个系统在一个周期内收敛（2π周期内）。

实际意义就是

如果减震器的阻尼比设置为ζ=0.4，当车轮撞击到路面凸起，车轮在恢复稳定之前要上下动作。阻尼力是由减震器提供的，通俗地说，越多阀片，阻尼力越大。不同活塞运动速度下的阻尼设定反映了减震器的综合特性。

作者还提供了两个可供学习的链接。

http://farnorthracing.com/autocross_secrets19.html

http://farnorthracing.com/autocross_...tml#histograms

1.阻尼比小于1时（ζ =＜1），弹簧会往复运动几次然后回复平静（停止运动）

所以当阻尼比小于1时（例如0.8），称之为欠阻尼。

所以当阻尼等于0时，称之为临界阻尼。

阻尼比大于1时（例如1.25或者125%），称之为过阻尼。

2.计算车轮临界阻尼和减震器临界阻尼的公式如下（重量单位必须为kg）

车轮临界阻尼

结果单位：牛/(米/秒)

减震器临界阻尼

结果单位：牛/(米/秒)

Dcrit_wheel（车轮临界阻尼，用来计算Dcrit_coil减震器临界阻尼）

是作用于轮胎上的基于重量和弹簧刚度（注意：不是轮胎刚度，是实际的弹簧）的临界阻尼力，代表着作用在车轮上并使车轮在一个周期内回复平静的力（查看之前ζ=1的图表）。

Dcrit_coil（减震器临界阻尼，我们最关注的）

是能在车轮处产生临界阻尼力的减震器阻尼力。之间的差别也和杠杆比有关。 如果杠杆比=1（想象减震器直接安装在轮毂轴承处），那么车轮每移动1cm， 减震器也移动1cm。 那么轮胎临界阻尼力（Dcrit_wheel）等于减震器临界阻尼力（Dcrit_coil）。

但是在GS300上，杠杆比（MR）是0.607。所以每1cm车轮行程，减震器只运动0.607cm。

现在我们用上文提到的弹簧刚度和左前的车身重量来计算车轮临界阻尼

弹簧刚度Kw = 36108 N/m

左前车重FL= 480.8 kg

再计算减震器临界阻尼

现在我们得到了每单位活塞运动速度（米/秒）的临界阻尼力（牛）。

那么在10公斤弹簧的的前提下，左前方的临界阻尼力就是22617N/(m/s)牛每米每秒，换而言之就是在1米/秒的活塞运动速度下，需要22617牛的阻尼力来达到临界阻尼（参考上图ζ=1的曲线）。

3.为了达到临界阻尼（适用于压缩和回弹），我们应该遵循以下表格

这是用来计算临界阻尼的，但是在组装减震器时，我们想使用临界阻尼力的百分比（低速65%， 高速25%-35%），而不是正好100%。

临界阻尼力 = 22617N/（m/s）

现在我们得到了在减震器测功时的各速度点下的临界阻尼力。

在组装避震器时，按照经验来达到这些速度点下的临界阻尼力的某个百分比。（例如： 低速65%， 高速25%-35%， 超高速10%-15%），然后在测功机上进行测试。

注意

在回弹侧的基本规则是

在0-0.075米/秒 （原文0-3英寸/秒）的区间内， 使用65%的临界阻尼力

在0.1米/秒以上， 使用35%的临界阻尼力。

在0.45米/秒以上，则使用10%-15%的临界阻尼力。（以达到下降趋势的阻尼曲线digressive）

真正的下降阻尼特性，阻尼力会按照“对数增长”趋势下降（请各位同学百度或者Google）。

高速压缩阻尼力通常会小于高速回弹阻尼力，但是一些中低端的改装减震器会遵循另外一个规则：

低速压缩阻尼力= (2/3) * 减震器临界阻尼*减震器活塞运动速度

高速压缩阻尼力 = (1/3) * 减震器临界阻尼*减震器活塞运动速度

回弹阻尼力：

低速回弹阻尼力 = (3/2) * 减震器临界阻尼*减震器活塞运动速度

高速回弹阻尼力 = (3/4) * 减震器临界阻尼*减震器活塞运动速度

三、Ohlins Sportline减震器特性

现在我们来尝试将GS300的减震器临界阻尼力的百分比特性匹配到Ohlins Sportline减震器上。

装备了Ohlins减震器的车

前悬自然频率是2.0Hz

后悬自然频率是2.1Hz

车重：包括驾驶员1587kg

前弹簧：7kg/mm

后弹簧：5kg/mm

前杠杆比：0.97

后杠杆比：0.99

前后重量分布：58%-42%

前簧下质量：54.9kg

后簧下质量：49.9kg

我猜测这是一台斯巴鲁翼豹STi。

这是我在IWSTI.com论坛上找到的临界阻尼分析表，链接：http://www.iwsti.com/forums/gd-suspe...trol-more.html。

原楼主列出了很多减震器的数据表(Ohlins sportlines, Tien FLEX, Ground control w/KONI, BC Racing, AST TiC spec, etc..)。

该车的自然频率比我们之前算出的GS300高很多（2.0Hz vs 1.38Hz），但是我们还是可以来算一下。

如果我们想要匹配STi的前2.0Hz后2.1Hz自然频率，我们可以用第一部分的公式。我们用上表中的临界阻尼百分比特性应用到对应10kg/mm弹簧的GS300上，我们会得到如下示工图：

原文的单位是美制单位，我重新制表如下

至此，第一部分就结束了。这一部分相对稍微难懂一点，但是将为之后作者调校自己的减震器打下理论接触。

第二部分记录的是作者怎么重组自己的BC BR并测试的过程。

如果大家有任何关于避震或者底盘的问题，可以给我们留言，我们会在后台将问题汇总，交由作者，进行解答。

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