换减震器减震器介绍

换减震器减震器介绍

减震器这个词在我们的日常生活中经常遇到。它的作用只是表面的意思，缩短车架与车身之间的振动，进而维持汽车的寿命。那么有多少人知道它是如何工作的呢？今天车编辑就给大家简单空余介绍一下更换减震器及其工作原理和功能。

减震器:简介

弹簧减震器满足客观要求的关键在于核电站、火电厂、化工厂、钢铁厂等管道和设备的防振。常用于调节连续流体振动(如流体脉动、两相流、高速流、风振等)激发的管道系统振动。).弹簧减震器满足客观条件要求的关键在于核电站、热电厂、化工厂、钢厂等管道和设备的防振。常用于调节连续流体振动(如流体脉动、两相流、高速流、风振等)激发的管道系统振动。).

减震器:弹簧减震器

为了缩短前面提到的路面对汽车的震动和冲击，弹簧是悬架中的储能元件，但暂时储存是不够的。还需要消耗对汽车的乘坐舒适性和操纵稳定性不利的能量。这是减震器的转弯。液压减震器的工作原理是:当车架和车轴同比往复运动，活塞在气缸内往复运动时，减震器壳体内的油反复通过一个狭窄的空腔。这时，孔壁与油的摩擦和液体分子的内耗会通过发展变成一对减振力，使车身和车架的振动能量转化为热能，被油和减震器壳体吸收，然后分散到大气中。简单来说，就是把动能转化成热能。如果减震器在试验台架上连续旋转几分钟，减震器储油缸外壁就会变得非常热，甚至是滚烫。

减震器:更换减震器。

我认为减震器不等于弹簧。玩过弹簧的人基本都知道，被压缩的弹簧会及时反弹，然后不断被压缩反弹做往复运动，也就是引起弹簧跳动。当汽车经过坑洼或缓冲带等不平路面时，会受到路面的冲击，弹簧会压缩吸收震动，引起必要的弹簧跳动。这种情况如果不停车，汽车会和弹簧撞在一起，司机和乘客都会特别不舒服。因此，减震器是一种既能抑制弹簧跳动，同时又能吸收路面部分冲击，最终使汽车在最快时间内平稳恢复的装置。不同减震器的阻尼对弹簧往复运动的抑制作用不同斗数滚，小阻尼抑制作用小，大阻尼抑制作用大。

以上是汽车编辑给朋友们简单介绍的更换减震器。从汽车编辑器的简要介绍中，我们可以看到减震器在汽车中起到了非常好毕闭的作用。比如汽车行驶在颠簸的路面上，减震器的作用就是把颠簸的路面当作平地。好了，今天的车系就在这里简单介绍一下。想了解更多知识，请关注本车系！

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减震器上点是与主销的交点吗

前言：

减震器是许多单车汪陆上装有的配件，尤其是山地车，林地车的重要配件。为了保证骑行者在颠簸道路上的人身安全以及骑行体验，使单车等骑行设备减小损坏，减震器是不可或缺的：一些情况下没有减震器，只靠轮胎，车架和骑手的肢体关节来缓冲道路的颠簸，或错误使用减震器，刚度，阻尼等参数远远偏离正常值，轻则破坏骑行体验，重则损坏装备，干扰操作，进而威胁骑手的人身安全。

既然单车的减震器这么重要，本文就要谈谈单车减震器的选择和调整。

1单车减震器的分类

按弹性介质分类，单车减震器可分为两种：弹簧式和气压式。按阻尼介质分类，可分为三种：无阻尼式，机械阻尼式，流体阻尼式。

顾名思义，弹簧减震器靠压缩弹簧产生弹力，气压减震器靠压缩空气产生弹力。但空气并不是弹簧的等价替代品，下文将讲到，气压减震器的压缩量-弹力关系与弹簧减震器相比有较大的差别。

气压减震器的主要优点是轻，因为没有弹簧，所以它的重量会比较小，因此即便它的售价几乎比同档次的弹簧减震器贵一倍，仍然深受骑行爱好者们的欢迎。而弹簧减震器也有它独到的优点，有些价格几万元的山地车，林地车并不装气压前叉，而是装“油簧叉”，即用弹簧做弹性介质，用油做阻尼介质的减震器，因为人们认为弹簧比气压回弹灵敏。但弹簧叉是否真的比气压叉回弹灵敏，是个受争议的话题，本文也将讨论这个问题。

至于阻尼介质的分类：无阻尼式减震器通常为老式的弹簧叉或一些高档公路车车头的微型减震器，它们不另外设有阻尼装置，仅靠自身内部的各种摩擦和弹簧伸缩发热消耗弹簧的势能；机械阻尼式减震器靠故意增大机件之间的摩擦增加阻力，现在比较少见，本文不讨论这种减震器；最常见的是流体阻尼式减震器，如刚才提到的“油簧叉”就是山地车常用的一种减震器。流阻减震器的阻尼和减震管上下运动的速度的关系很线性，在很大范围内都可以认为它的阻力和减震管上下运动的速度成正比，另外，在一定范围内无阻尼式减震器也能用这样的线性近似。本文我们只讨论与减震管上下运动速度成线性关系的阻尼。

后面一节，本文将介绍弹簧和气压减震器的基本性质及计算方法。第三节我们以计算的形式讨论减震器对一个突起的响应，来比较弹簧，气压减震器的减震效果。在第四节，我们讨论减震器对振动的响应，来观察阻尼对减震效果的影响。

2两种减震器的基本性质及计算方法

减震器的工作过程可以由这样一个模型描述：减震器上方的等效质量（静止时压在减震器上的竖直向下的作用力除以重力加速度的大小）为，重力加速度的大小为；以地面上一点为原点建立坐标系，以沿前轮主销（前轮转动的中心轴，与减震管平行）向上的方向为轴，于是可以用描述地形在主销方向随时间的变化关系，此时是一个振幅不大的阶梯形函数；是减震器的压缩位移，以沿主销向下为正方向；减困扰顷震器的弹力，阻尼分别是和。

该模型相对于真实情形做了以下几点近似：

忽略一切微小的非线性阻力，如活塞和涂有润滑油的管壁之间的摩擦。

弹簧弹力-位移关系和阻尼-速度关系将被线性化。

忽略减震器下面部分的质量。

忽略被讨论时段骑行者重心的移动（视为常数）。

计算气压时忽略气体分子的高阶相关（本文采用的是范德华气体模型）。

一般来讲，减震器的弹力与位移的关系可以用下式描述：

的具体形式与减震器种类有关。对于弹簧减震器，在很大的范围内，弹簧的弹力和位移的关系可认为是线性的，刚度矩阵为。对李备于减震器这样的一维问题，有：

其中是弹簧的刚度系数，是弹簧下压的位移，以下方为正方向。上式的图像这里不赘述。

而对于气压减震器，前面给出的条件还不足以计算，还须设减震器气管原体积为，原长为，且每个截面等大，均为。于是空气压缩后的体积和的关系为

根据范德华气体的物态方程，可知气管内气体的压强

其中，氮气的，单位均已换算成国际标准。上式乘以截面积就是气压减震器产生的沿主销向上的弹力，即

再考虑大气压的作用，

其中是外界的气压，视为常数，在海平面上取标准大气压10^5Pa。于是气压减震器实际上产生的沿主销向上的弹力为

若取则的图像如下图：

正如大家的经验认知，气压减震器的弹力随下压距离的关系一开始较缓和，

然后我们看减震器的阻尼。前面讲过，本文考虑的阻尼与减震管上下运动速度成正比，类似的有：

其中为阻尼系数，满足。

为了得到基本运动方程，我们还需知道质量力。按照上面的叙述，就是减震器顶端（包括车把，骑行者的手，车把上绑紧的手机，车架前部的推力轴承等）的加速度，这个量是影响骑行舒适度和安全性的重要因素之一。设经过坐标系原点且与主销垂直的平面与主销的交点到减震器顶端的初始距离为常数，则

因此

将代入运动方程得

这就是该模型的运动方程。因为减震器一开始只受来自上方的等效重力，初始条件由

确定，且

观察该模型的运动方程，对于气压减震器，它可以拆分成

最后两项为已知常数，第四项为已知变量，前两项分别是的二，一阶导数的线性项，然而第三项是的非线性项，故这个方程属于二阶非线性常微分方程，只能用数值解法计算。

而对于弹簧减震器，方程可以拆分成

此时方程没有了非线性项，可以求解析解，但当较复杂时解析解形式冗长，计算效率低，而且因为气压减震器的方程无解析解，没法直接与弹簧减震器的解析解做对比，最终还是要通过画图进行对比。因此，我们仍用数值解法计算弹簧减震器的属性。

3减震器对一个突起的响应

看减震器对一次突起的响应，可以知道它在特定情况下许多性能的好坏，并由此寻找调整减震器的方法。

路面的具体形状是非常复杂的，但为了方便计算，我们可以用一个连续的台阶状的函数模拟路面的突起。例如

其中是正态分布的积分，，是常数，代表台阶高度，代表台阶的陡峭程度，台阶实际的坡度变化的越突然，车速越快，车前轮越小，则要取的越大。这是一个很适合模拟突起的函数，因为它可调性好，计算耗时短，更重要的是它不会让减震器不合理地强制性弹回。读者还需特别注意，它用来描述路面几何形状的变化，并不是系统的激励力，其量纲是长度而不是力。

3.1弹簧减震器对一个突起的响应

现在，我们先模拟弹簧减震器遇到一次较大的突起时的反应。设突起发生在的时候，高度为10cm，可用来描述，并取; 进行计算，各量的单位均已标准化。结果的第一张图显示了取各个值时的图像，第二张图显示了的图像。

图3.1 弹簧减震器对一个突起的响应

从的图像中可以看出，这种状态下的弹簧减震器遇到突起的瞬间迅速收缩几厘米，然后迅速弹回，稍微越过平衡位置，再返回平衡位置。而且尽管的取值相差很大，收缩距离却几乎相等，取最大值时的值也几乎相等，如下表（从上往下依次对应的情况，左边一列是最大收缩距离，右边一列是收缩最大的时刻）：

可见此时弹簧越软（越小）收缩距离越大，但和相比只差了不到4毫米，且几乎同时达到最大收缩距离。这样的结果不出所料――因为越小原本的压缩距离就越大，总之要满足初始条件。此时，因为与的关系是线性的，又都满足，所以无论弹簧是软是硬，继续往下压相等一段距离的难度相当。

然而我们看的图像，会发现的弹簧比的弹簧“跳得高”，这样的起跳会减小过突起后一小段时间内前轮对地的压力，从而减小摩擦力，这是不好的。

接着我们把的图像在上突起时刻附近放大，如图所示，无论多大，遇到突起时上拐的曲率，即区别不大，这也可以用刚才的理由解释。因此，在一定范围内，弹簧软硬并不影响上跳的突然程度，但越硬的弹簧上跳幅度越大。

图3.2

有人认为，弹簧减震器在震动较小时灵敏度比气压减震器高，为了验证这一观点，我们将改成一个小而快的突起：，结果如图（左侧为，右侧为，后文默认这个规则）：

图3.3 弹簧减震器对一个突起的响应

作者还试验了其它不同振幅的，因节约篇幅起见不在这里显示。与遇到大突起相比，这时减震器的最大收缩距离当然会减小，但收缩时间变化不大，其它属性也大同小异。这里顺便给出下表：

下一节，我们将用以上数据与气压减震器的相关数据对比，可知遇到一次突起时上述观点是否成立，下一章我们还会在振动问题中继续讨论这个问题。

对比各条曲线，可以认为时适合装的弹簧减震器，在同一个程序内改变的值，可以得出时适合装的，时适合装的。若太大会增加上跳幅度，太小则会让初始压缩量太大，减小了减震器的收缩范围，还减小了主销后倾角，这会减小单车前行时车把回正的力度，不利于操控。

3.2气压减震器对一个突起的响应

现在我们来看看气压减震器在相同情况下的反应，其中初始气压：

图3.4气压减震器对一个突起的响应

突起附近放大：

图3.5

图3.3与图3.1对比，气压减震器的反应与弹簧减震器大体上相同，观察图3.4，突起时对于的不同取值，区别也不大。但与弹簧减震器不同的是，气压减震器不会像弹簧减震器那样，用较硬的弹簧会有较大的跳起，反而初始气压越大跳起的越低，下文会说明这个问题。

我们再看看不同初始气压的收缩距离：

对于不同初始气压，最大收缩距离和对应的时间也几乎相等，不仅如此，弹簧和气压减震器的这两组数据总体上的数值还很接近，最大收缩距离都在5.3cm左右，对应的时间都在突起后的0.015秒左右。但与弹簧减震器不同的是，随的增加气压减震器的这两组数据大小变化是颠倒过来的。当，该现象会变得更加明显：

图3.6气压减震器对一个突起的响应

这个现象不难理解，因为气压减震器的，若设一压缩量，满足，那么。也就是说，初始气压越低，初始压缩量越大，再往下压缩一段距离就越难，压缩一段距离后回弹的就越猛。而弹簧减震器的,故没有这种规律。

到这里，我们可以得出一个结论：一定范围内，初始气压越大越好。但这个“一定范围”具体是什么？设想一下初始气压很大的情形，此时活塞紧紧顶住气管上端，遇到突起时能像硬棒一样直接把颠簸的力传导上去，让减震器失去减震效果。正是这个道理，注意运动方程的初始条件的决定式，它其实是有隐含条件的――实际上的减震器有一个“气管上端”，使，活塞到达这个位置就会被顶住，而不是继续走到脱节，而考虑这点要让成为分段函数，大幅增加计算复杂度，故上文没有讨论。因此，我们还须注意，这个“一定范围”是。于是刚才的结论可改为：以固定姿势静止时，气压减震器最合适的初始气压会使减震器刚刚开始收缩。

继续讨论上一节后面提到的“弹簧减震器在震动较小时灵敏度比气压减震器高”的观点，将代入图3.4的程序中，得到以下结果：

图3.7 气压减震器对一个突起的响应

这几乎和弹簧减震器的结果是一样的，另外作者在合理范围内用其它一些和不同取值的来试验，两种减震器的结果都没有显著差别。因此可以认为，正常情况下，弹簧，气压减震器遇到一个突起时的灵敏度没有显著区别。

4减震器对振动的响应

与遇到一个突起相比，减震器遇到持续颠簸的响应往往更加复杂。因为振动是一个有能量持续输入的过程，若减震器无任何内阻，则容易导致大幅度波动，若内阻太大，收缩后将难以弹回并影响之后的避震效果，所以减震器伸缩速率就成了重要的问题。而与减震器伸缩速率息息相关的，是我们上一节没有重视的一个参数――阻尼系数。

这个参数在许多减震器上是可调参数，我们常说的“龟兔调节旋钮”就是用来调节的大小的，因此掌握调节该参数的方法有很大的实际意义。

振动和一个突起的不同根本上就是的形式不同，但我们可以沿用用来模拟突起的，加以修改。假设振动频率恒定，为，振动发生时间分别为这虽然和真实路面有较大区别，但并不影响我们对减震器性能的讨论。将每次振动看作一个突起，相加，最后加上来修正前面部分的上坡趋势，就得到了以下函数：

下图取，左，右图分别为的图像和它在的能量谱：

用这个函数模拟振动，而不用形式更简单的简谐波的原因之前已经强调过，用后者来模拟会有不合实际的强制拉伸，对结果有巨大的错误的影响。

4.1阻尼调节

可以证明，弹簧减震器受振动后平衡点的形式与有关，其中阻尼总是正数，当，平衡点是