死亡抖动即前硬桥车(牧马人、吉姆尼等)在某一车速过一颠簸,转向开始左右抖动,车身也随之左右震荡而且振动越来越厉害的恐怖现象,感觉车随时会散架。 由于死亡抖动的车身振动频率基本不变,而且每个硬桥车都有对应的振动车速,第一反应这应该是个系统振动问题 这里阐述一下我的推测,我认为死亡抖动实际就是轮胎在硬桥上的摇摆振动。而且还是一种受迫振动。
上图为前桥转向抖动的物理简化模型,这里不包含转向减震器,轮胎摆到两边后都有悬挂杆系限位(即小车撞到两边弹簧),轮胎在摆动中间游走的过程是无阻力过程(即小车在两弹簧之间反复游走),当小车撞到弹簧后,会被反弹到另一边弹簧,如此无休止反弹下去。
然后我这里提到的死亡抖动为何是受迫振动,受迫振动即小车在两弹簧间游走的过程中还受到一个与运动方向相同的外力作用使得小车加速,这样就会导致振动越来越激烈。下面我们就来寻找这个外力的来源。
俯视图看轮胎变形与相位变化 我们从轮胎的振动模态来看,形象的表现如上图所反映的一种想象,轮胎在轮辋上会产生一个相对轮辋坐标系的来回振动的情况,这个振动周期是一个定值。只要轮胎相位切换的频率(车速相关)与轮胎系统模态即振动周期对应,这个力矩始终会对轮胎偏摆推波助澜。这就是振动模型的外力来源。不同质量的轮胎系统变形模态频率不一样,质量大的频率低,轮胎惯性变形慢,所以对应的轮胎相位变化速度要求也低。这就是为何换大轮胎的车死亡抖动的车速低。比如改装大轮胎的牧马人抖动时速为40,普通吉姆尼为80。
那么有人会问,为什么独立悬挂的车没有死亡抖动发生呢,我认为独立悬挂的车轮胎的振动变形会在变形状态转到上下指向的时候引起悬挂振动从而被减震和连接胶套吸收,如上图情况所示。硬桥车可没有这个功能。
那么硬桥车怎么破死亡抖动呢,最直接的方法是上转向减震器,因为模态变形产生的转向偏摆能量是振动系统外力的来源,只要用强有力的转减吸收掉这个偏摆能量,比如上图减震器,就没有剩余能量累积到振动反弹,振动就会被抑制。如果转减性能削弱,便不能完全吸收轮胎变形模态造成的偏摆能量,有剩余能量累积到下一循环就会导致能量的逐渐叠加产生逐渐加重的死亡抖动。 对于不同质量和直径大小的轮胎,轮胎振动模态频率和变形能量也不同,基本规律是质量大直径大的轮胎振动频率低而且变形能量也大,需要抑制这种能量的转减阻尼也要增加。这就是很多改装牧马人加强转减的内在原因。
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