悬挂与转向杆系运动关系不协调也会引起前轮绕主销的摆振。图 14所示为货车钢板弹簧前悬挂系统,其中钢板弹簧的前后端分别以铰链和活动吊耳与车架相连。转向机固定于前轴之后,而转向节球头销的 D 点与纵拉杆相连,纵拉杆摆动中心为 O2,弹簧跳动瞬时中心为 O1,假定 O2与O1相隔较远。当车轮上跳时,前轴及主销 C 点沿 运动,即一面上跳,一面相对于车架前移 ;而转向节上的D 点将以 O2为中心沿 运动,即在上跳的同时相对车架后移。车轮上跳时,D 点相对于 C 点后移,其结果使车轮向内偏转;反之,当车轮下落时,使车轮向外偏转。
可见,当前悬挂采用独立悬挂时,悬挂与转向杆系的运动协调问题主要取决于横拉杆连接点的位置选择是否合理,如选择不当也会引起前轮摆振。偶然离散激励 :
当车辆直线行驶时,可能受到的侧向阵风或车轮受路面离散的侧向输入作用,这些偶然离散激励都会引发车轮的偏转摆振。一种情况是,当外界激励消除后,若系统的阻尼足够,振动会逐渐衰减,系统表现为通常的有阻尼自由振动。另一种情况则是,当外界激励消除后,振动并不衰减,相反却因此激发系统内部的某种周期性交变力,从而引起持续的振动,这种振动称为“自激振动”。
尽管实际中车轮自激摆振机理很复杂,但是仍可以通过最基本的能量输入输出关系来进行简单的分析和解释。考虑到使车辆转向系统产生自激振动的能量输入来自发动机,激励源由地面与弹性轮胎的相互作用输入到前轮转向系。由于轮胎固有的迟滞特性,当轮胎发生侧向振动时,轮胎弹性恢复力 Fye滞后于轮胎变形 y,二者的关系如图 15 所示。弹性轮胎所产生的能量 ( 即 Fye·y 所形成的面积 )随 Fye与 y 相位差 φ 的不同而不同,当 φ 为 90°时,产生的能量最大。正是由于这种能量的输入,形成了系统的所谓“负阻尼”。