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汽車(chē)彈簧的工作原理及改裝

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懸掛系統(tǒng)的彈簧以圈狀彈簧常用，原因是容易制作、性能效率高、價(jià)格低。彈簧在物理學(xué)上的定義是儲(chǔ)存能量，當(dāng)施一固定的力于彈簧，它會(huì)產(chǎn)生變形，當(dāng)移開(kāi)施力則彈簧會(huì)有恢復(fù)原狀的趨勢(shì)，但彈簧在回彈時(shí)震蕩的幅度往往會(huì)超過(guò)它原來(lái)的長(zhǎng)度，直到有磨擦阻力的出現(xiàn)才會(huì)減緩彈簧回彈后造成的自由震蕩，這減緩彈簧自由震蕩的工作通常是避震器的任務(wù)。
一般的彈簧是所謂的線(xiàn)性彈簧，也是彈簧受力時(shí)它的壓縮變形量是遵循物理學(xué)上的虎克定律。舉例來(lái)說(shuō)有一線(xiàn)性彈簧受力40Kg時(shí)會(huì)造成1cm的壓縮，之后每增加40Kg的施力1cm一定會(huì)增加的壓縮量。事實(shí)上懸掛的彈簧還有其他的壓力存在，即使彈簧完全伸展時(shí)彈簧仍會(huì)受到壓力以便讓彈簧本身固定在車(chē)上。在傳統(tǒng)彈簧、吸震筒式的懸掛設(shè)計(jì)上，彈簧扮演支持車(chē)身以及吸收不平路面和其它施力對(duì)輪胎所造成的沖擊，而這里所謂的其它施力包含了加速、減速、剎車(chē)、轉(zhuǎn)彎等所對(duì)彈簧造成的施力。更重要的是在震動(dòng)的消除過(guò)程中要保持輪胎與路面的持續(xù)接觸，維持車(chē)子的循跡性。而改善這輪胎與路面的接觸是改善操控性的首要考慮。彈簧的主要功能是維持車(chē)子的舒適性和保持輪胎完全與地面接觸，用錯(cuò)了彈簧會(huì)造成行車(chē)品質(zhì)和操控性都有負(fù)面的影響。試想如果彈簧是完全僵硬的，那懸掛系統(tǒng)也發(fā)揮不了作用。遇到不平的路面時(shí)車(chē)子跳起，輪胎也會(huì)完全離開(kāi)地面，若這種情況發(fā)生在加速、剎車(chē)或轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)子將會(huì)失去循跡性。如果彈簧很軟，則很容易出現(xiàn)坐底的情況，也是將懸掛的行程用盡。假如在過(guò)彎時(shí)發(fā)生坐底情況則可視為彈簧的彈力系數(shù)變成無(wú)限大(已無(wú)壓縮的空間)，車(chē)身會(huì)產(chǎn)生立即的重量轉(zhuǎn)移，造成循跡性的喪失。如果這部車(chē)有著很長(zhǎng)的避震行程，那么或許可以避免坐底的情況發(fā)生，但相對(duì)的車(chē)身也會(huì)變得很高，而很高的車(chē)身意味著很高的車(chē)身重心，車(chē)身重心的高低對(duì)操控表現(xiàn)有決定性的影響，所以太軟的避震器會(huì)導(dǎo)致操控上的障礙。假如路面是的平坦，那不需要彈簧和懸掛系統(tǒng)了。如果路面的崎嶇度較大那需要比較軟的彈簧才能確保輪胎與路面接觸，同時(shí)彈簧的行程也必須增加。
彈簧的硬度選擇是要由路面的崎嶇程度來(lái)決定，越崎嶇要越軟的彈簧，但要多軟則是個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題，通常這需要經(jīng)驗(yàn)的累積。一般說(shuō)來(lái)軟的彈簧可以提供較佳的舒適性以及行經(jīng)較崎嶇的路面時(shí)可保持比較好的循跡性。但是在行經(jīng)一般路面時(shí)卻會(huì)造成懸掛系統(tǒng)較大的上下擺動(dòng)，影響操控。而韻脘備有良好空氣動(dòng)力學(xué)組件的車(chē)，軟的彈簧在速度提高時(shí)會(huì)造成車(chē)高的變化，造成低速和高速時(shí)不同的操控特性。
1.彈簧的改裝
彈簧的改裝主要是要改善操控性，也是要改用較硬的彈簧或是較短的彈簧。彈簧控制了很多有關(guān)操控的因素，彈簧的改變會(huì)造成很復(fù)雜的操控特性改變。以硬度的增加來(lái)說(shuō)，可提高懸掛的滾動(dòng)抑制能力，減少過(guò)彎時(shí)車(chē)身的滾動(dòng)。而車(chē)高的降低則可同時(shí)降低車(chē)身的重心，減少過(guò)彎時(shí)車(chē)身重量的轉(zhuǎn)移，提高穩(wěn)定性。而車(chē)高的降低也可兼顧美觀(guān)的效果。
2.漸進(jìn)式彈簧
彈簧兩個(gè)主要的功用：一是作為懸掛系統(tǒng)或底盤(pán)與地面的緩沖，也是維持舒適性，二是使車(chē)子在行經(jīng)不平路面時(shí)保持輪胎的貼地性。要達(dá)成這兩個(gè)相沖突的目標(biāo)需要有不同的彈力系數(shù)。保持輪胎的貼地性對(duì)操控有決定性的影響需要硬的彈簧設(shè)定，來(lái)保持貼地性。在遇到越顛簸的路面需要越軟的彈簧設(shè)定。要同時(shí)達(dá)成這兩個(gè)目的，使用具有復(fù)合彈力系數(shù)的非線(xiàn)性彈簧，也是一般所謂的漸進(jìn)式彈簧，是可行的方法。
漸進(jìn)式彈簧能隨著彈簧的壓縮而增加彈力系數(shù)，在設(shè)計(jì)和制造上都有相當(dāng)?shù)睦щy度。行經(jīng)顛簸路面時(shí)，彈力系數(shù)會(huì)增加維持車(chē)身穩(wěn)定。而初的彈力系數(shù)較軟則用來(lái)提高行經(jīng)顛簸路面時(shí)輪胎貼地性。漸漸變硬的彈簧可避免懸掛或彈簧出現(xiàn)坐底的情況。這能容許使用高度比原來(lái)低的彈簧，用以降低車(chē)身重心，并且在行經(jīng)顛簸路面時(shí)維持低而且短懸掛行程，不致發(fā)生坐底的情況。要達(dá)成漸進(jìn)式彈簧是要作出彈力系數(shù)會(huì)隨這著受壓縮而產(chǎn)生變化的非線(xiàn)性彈簧，因此目前的漸進(jìn)是彈簧大多為采用不等螺距彈簧或圈徑變化彈簧。不等螺距彈簧受壓縮時(shí)會(huì)產(chǎn)生局部線(xiàn)間接觸，以使有效圈數(shù)發(fā)生變化，進(jìn)而造成彈力系數(shù)K的變化。經(jīng)由彈簧上下圈徑的變化則是改變彈力系數(shù)的直接方法。(圖/文http://www.jshht.com/)

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