4.5 懸架系統(tǒng)最佳匹配減振器的阻尼特性

4.5.1 懸架系統(tǒng)最佳阻尼系數(shù)

設(shè)單輪總質(zhì)量為m_t，單輪簧下質(zhì)量為m₁，則單輪簧上質(zhì)量m₂為m₂=m_t-m₁。按1/4單自由度振動模型，由振動理論可知，懸架系統(tǒng)最佳阻尼比ξ_o與車輛參數(shù)之間關(guān)系為

式中，k為懸架剛度。

因此，懸架系統(tǒng)最佳阻尼系數(shù)為

式中，ξ_o為懸架最佳阻尼比；f₀為懸架固有頻率，。

4.5.2 減振器最佳阻尼分段線性特性

減振器阻尼特性一般是非線性的，大都是利用分段線性阻尼特性來表示。為了保證減振器壽命，減振器設(shè)有初次開閥速度點V_k1，即當(dāng)車輛行駛在平坦路面時，減振器不開閥，只是利用減振器的常通節(jié)流孔所產(chǎn)生的節(jié)流阻尼力進(jìn)行工作。而為了保證減振器在相對速度比較大時不撞擊車身，減振器設(shè)有最大開閥速度點V_k2，即當(dāng)車輛行駛在較壞路面時，減振器節(jié)流閥達(dá)到最大，阻尼力比較大，以免減振器撞擊車身。當(dāng)減振器速度V大于初次開閥速度而小于最大開閥速度點，即V_k1＜V＜V_k2時，減振器節(jié)流閥的開度隨速度增加而增加，因此，減振器阻尼力F_d可滿足車輛對非線性阻尼特性的要求。減振器在復(fù)原和壓縮行程過程中，考慮到在壓縮行程中懸架彈簧作用的影響，減振器復(fù)原和壓縮行程的阻尼特性不能對稱在相同速度下，定義壓縮行程和復(fù)原行程的阻尼力之比為減振器雙向阻尼比β_d，一般β_d約為1/3。

當(dāng)車輛懸架系統(tǒng)最佳阻尼比ξ_o確定之后，可根據(jù)車輛類型、安裝位置和角度，確定車輛懸架最佳阻尼匹配減振器的分段線性阻尼特性，其中包括減振器復(fù)原行程的分段線性阻尼特性（復(fù)原行程的初次開閥阻尼系數(shù)）和減振器壓縮行程的分段線性阻尼特性（初次開閥后的阻尼系數(shù)和壓縮行程的開閥阻尼系數(shù)）。

1.復(fù)原行程分段線性阻尼特性

（1）初次開閥最佳阻尼系數(shù)c_d1減振器安裝位置不在車輪位置正上方，而是與之有一定的安裝角度α，如圖4-10所示。由于減振器安裝位置和角度對懸架系統(tǒng)阻尼有影響，因此，根據(jù)懸架系統(tǒng)杠桿比i=a/b和安裝角度α，可求得減振器在首次開閥時的阻尼系數(shù)為

由式（4-29）可知，懸架系統(tǒng)杠桿比i=a/b和安裝角度α都影響減振器阻尼系數(shù)，其中，減振器阻尼系數(shù)隨杠桿比i和安裝角度α的變化曲線，分別如圖4-11和圖4-12所示。

圖4-10 減振器安裝位置和角度

圖4-11 減振器阻尼系數(shù)隨杠桿比i的變化曲線

圖4-12 減振器阻尼系數(shù)隨安裝角度α的變化曲線

因此，減振器在初次開閥速度點的阻尼力為

F_d1=c_d1V_k1 （4-30）

（2）二次開閥最佳阻尼系數(shù) 減振器阻尼是非線性的，一般將減振器速度特性分段線性化，并將減振器首次開閥前的速度特性直線斜率k₁與二次開閥前的速度特性直線斜率k₂的比值，定義為減振器平安比_ηps，其中，減振器首次開閥前的速度特性曲線斜率k₁，即為減振器開閥前的阻尼系數(shù)c_d1。因此，減振器平安比η_ps可表示為

由此，可得減振器二次開閥前速度特性曲線的斜率k₂為

根據(jù)阻尼力與阻尼系數(shù)和速度之間的關(guān)系，可得到減振器最大開閥阻尼系數(shù)c_d2為

式中，V_k1和V_k2分別為減振器首次開閥速度和最大開閥速度點；F_d1和F_d2分別為減振器在首次和最大開閥速度點所對應(yīng)的阻尼力。

將式（4-30）和式（4-32）代入式（4-33），則減振器最大開閥阻尼系數(shù)c_d2可表示為

因此，減振器在最大開閥速度點所對應(yīng)的阻尼力F_d2為

2.壓縮行程分段線性阻尼特性

根據(jù)減振器在復(fù)原行程的分段線性阻尼特性，以及減振器壓縮和復(fù)原的雙向阻尼力比β，可確定減振器在壓縮行程的分段線性阻尼特性，其中初次開閥的阻尼系數(shù)c_d1y為

因此，減振器壓縮行程在初次開閥速度點的阻尼力F_d1y為

最大開閥的阻尼系數(shù)c_d2y為

因此，減振器壓縮行程在最大開閥速度點的阻尼力F_d2y為

3.整個行程的速度特性

根據(jù)減振器復(fù)原行程和壓縮行程的初次開閥速度點和最大開閥速度點的阻尼特性，便可以得到減振器整個行程下的分段線性速度特性，即利用復(fù)原行程的初次開閥速度點（V_k1，F_d1）和最大開閥速度點（V_k2，F_d2），以及壓縮行程的初次開閥速度點（V_k1y，F_d1y）和最大開閥速度點（V_k2y，F_d2y），便可得到減振器速度特性曲線，如圖4-13所示。

圖4-13 減振器分段線性速度特性圖