關(guān)乎車(chē)輛的舒適與操控 解析簧下質(zhì)量
人們經(jīng)常從舒適性或操控性的角度來(lái)評(píng)價(jià)一輛車(chē)。然而,這種復(fù)雜底盤(pán)系統(tǒng)的不同調(diào)整,如彈簧的剛度、減震器的阻尼、防側(cè)傾桿的剛度以及懸架的結(jié)構(gòu)形式等,往往會(huì)使汽車(chē)表現(xiàn)出完全不同的行駛特性。今天,我們就暫時(shí)拋開(kāi)這些相互制約、移動(dòng)全身的懸架部件,研究懸架系統(tǒng)產(chǎn)生的簧下重量對(duì)車(chē)輛行駛特性的影響。
●簧下重量的定義
實(shí)際上,簧下重量是相對(duì)于簧上質(zhì)量的一個(gè)概念。對(duì)于汽車(chē),我們可以把它分為簧下重量和簧上質(zhì)量。如果定義簧下重量,是指懸架系統(tǒng)中沒(méi)有彈性元件支撐的質(zhì)量,一般包括車(chē)輪、彈簧、減震器和其他相關(guān)部件等。,而簧上質(zhì)量自然是車(chē)輛其余部分的質(zhì)量,一般包括車(chē)架、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、乘客等。
●簧下重量的定義
定義簧下重量不是一件容易的事情。嚴(yán)格來(lái)說(shuō),相對(duì)于車(chē)身運(yùn)動(dòng)或隨車(chē)輪跳動(dòng)的零件應(yīng)歸類為簧下重量。完全不與車(chē)身接觸的車(chē)輪很自然理解,但就像彈簧、減震器、獨(dú)立懸架系統(tǒng)中的連桿、非獨(dú)立懸架系統(tǒng)中的扭力梁、四驅(qū)車(chē)型中的傳動(dòng)軸一樣,它們的特點(diǎn)是一端與車(chē)身連接或通過(guò)副車(chē)架間接與車(chē)身連接,另一端隨車(chē)輪上下跳動(dòng)。在實(shí)際計(jì)算中,這些零件質(zhì)量的一半一般可以作為簧下重量。
簧下重量的重要性
在車(chē)輛動(dòng)態(tài)駕駛理論中,有簧上質(zhì)量與簧下重量之比的數(shù)據(jù)。對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō),不考慮懸架設(shè)置的因素,我們簡(jiǎn)單地從簧上質(zhì)量與簧下重量之比的角度出發(fā)。比值越大,汽車(chē)的乘坐舒適性越好,而簧下重量越小也意味著懸架系統(tǒng)具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力和車(chē)輛操控性。接下來(lái),我們將分別從這兩個(gè)方面進(jìn)行解讀。
-對(duì)乘坐舒適性的影響
車(chē)輛在道路上行駛時(shí),懸架系統(tǒng)會(huì)不斷受到路面的沖擊。車(chē)內(nèi)乘客最理想的舒適狀態(tài)是車(chē)身相對(duì)路面始終靜止,車(chē)輪隨路面不斷波動(dòng)。然而,通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)幾乎不可能做到這一點(diǎn),但是通過(guò)增加彈簧與簧下重量的比率,車(chē)輛可以更接近這種駕駛狀態(tài)。
如果車(chē)身在汽車(chē)的維修質(zhì)量中占有較大的比例,那么這個(gè)較大的質(zhì)量自然會(huì)增加車(chē)輪在地面上的壓力,使車(chē)輪能夠緊密貼合路面。當(dāng)車(chē)輪遇到來(lái)自路面的顛簸或凹陷時(shí),如果簧下重量較大,自然會(huì)有較大的運(yùn)動(dòng)慣性,隨路面起伏需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間。如果車(chē)速不變,沒(méi)有時(shí)間改變軌跡的懸掛系統(tǒng)會(huì)直接將路面起伏傳遞給車(chē)身,但懸掛系統(tǒng)并沒(méi)有完成自身過(guò)濾振動(dòng)和吸收沖擊的工作。車(chē)速越快,對(duì)車(chē)身的影響越明顯,很好地解釋了低速交通和高速交通在遇到較大障礙物時(shí)對(duì)乘坐舒適性的不同影響。較低速度的交通允許懸掛系統(tǒng)有更多的起伏時(shí)間,以減少對(duì)乘客舒適性的影響。
同時(shí),較小的簧下重量必然會(huì)使懸架系統(tǒng)具有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng),從而達(dá)到車(chē)身穩(wěn)定、車(chē)輪隨路面快速波動(dòng)的狀態(tài)來(lái)緩解沖擊。對(duì)于采用獨(dú)立懸架系統(tǒng)的車(chē)輛,單純從簧下重量的角度來(lái)看,它在先天機(jī)制上比采用扭力梁結(jié)構(gòu)的車(chē)輛有更好的響應(yīng)。當(dāng)然,彈簧和減震器的調(diào)整和設(shè)置也對(duì)車(chē)輛的舒適性起著重要作用。
對(duì)操控性的影響在實(shí)際駕駛中,人們通常會(huì)覺(jué)得滿載的車(chē)輛會(huì)比空載荷有更好的行駛穩(wěn)定性,在其他參數(shù)不變的情況下,只需要增加簧上質(zhì)量或降低簧下重量的比例,就能真正讓車(chē)輛更舒適。對(duì)于現(xiàn)在的汽車(chē)來(lái)說(shuō),車(chē)身輕量化是一種趨勢(shì),車(chē)身重量的減輕應(yīng)該伴隨著簧下重量的減輕。然而,減輕簧下重量比減輕車(chē)身重量要困難得多。在保證合理幾何懸架設(shè)置和強(qiáng)度的要求下,采用較輕的材料來(lái)降低簧下重量是一個(gè)不錯(cuò)的思路。
對(duì)于中大型車(chē)或豪華車(chē)來(lái)說(shuō),由于車(chē)身上安裝了很多電子設(shè)備,而較大的車(chē)架,加上發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng),通常會(huì)導(dǎo)致較高的維修質(zhì)量。然而,復(fù)雜的懸架結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致了比普通車(chē)輛更大的簧下重量。為了獲得更好的乘坐舒適性,部分零部件采用鋁合金材料可以有效降低簧下重量占整車(chē)重量的比例。
-對(duì)車(chē)輛加速和操縱的影響。
對(duì)于喜歡改裝的朋友來(lái)說(shuō),輪圈往往是他們改裝的第一件物品。更換一個(gè)造型更耀(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策)眼、直徑更大的輪圈,搭配平坦度比較低的輪胎,可以帶來(lái)很好的視覺(jué)效果,但是很多人忽略了改裝帶來(lái)的簧下重量的增加。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過(guò)半軸帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng),輪圈越重意味著轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大。如果車(chē)輛的動(dòng)力不匹配,在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的車(chē)輪時(shí),車(chē)輛的加速性能必然會(huì)下降。
懸架系統(tǒng)的改裝還包括制動(dòng)系統(tǒng)的升級(jí),比如更換大尺寸的制動(dòng)盤(pán),從單活塞升級(jí)為多活塞卡鉗。如果改裝時(shí)不考慮輕量化套件,會(huì)不經(jīng)意增加簧下重量,影響車(chē)輛性能。較輕的簧下重量其實(shí)相當(dāng)于100米運(yùn)動(dòng)員穿了一雙超輕跑鞋,較小的慣性帶來(lái)更好的加速性能。
“蘭博基尼LP700的前懸架結(jié)構(gòu)”
對(duì)于一個(gè)理想化的懸架系統(tǒng),在保證其優(yōu)良的幾何懸架結(jié)構(gòu)的情況下,盡可能地減小簧下重量可以減小質(zhì)量對(duì)懸架性能的影響。這也為彈簧、減震器和防側(cè)傾桿等零件的設(shè)置和調(diào)整留出了更大的操作空間空。
“方程式賽車(chē)中常用的推桿式水平懸掛結(jié)構(gòu)”
可以看到,蘭博基尼LP700的懸掛系統(tǒng)采用了F1賽車(chē)的水平懸掛系統(tǒng),每個(gè)車(chē)輪只依靠一根推桿配合硬彈簧設(shè)置來(lái)支撐車(chē)身重量。這種設(shè)計(jì)的匠心在于,將原本屬于簧下重量的彈簧和減震器歸入簧上質(zhì)量的范疇,降低的簧下重量為車(chē)輛提供了更廣闊的訓(xùn)練空間空,使得車(chē)輛具有更好的操控性。
“輪轂電機(jī)”
目前有一種使用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的新能源汽車(chē)。它將動(dòng)力系統(tǒng)放在輪轂處,這大大增加了車(chē)輛的簧下重量。因?yàn)闆](méi)有體驗(yàn)過(guò)這類車(chē)輛,具體的乘坐性能無(wú)法判斷。也許制造商會(huì)通過(guò)調(diào)整懸掛系統(tǒng)的其他部分來(lái)彌補(bǔ)這種固有的結(jié)構(gòu)缺陷。關(guān)于輪轂電機(jī)技術(shù)的詳細(xì)信息,請(qǐng)點(diǎn)擊“未來(lái)電驅(qū)動(dòng)主力輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)分析”。
全文摘要:
當(dāng)我們單純從簧下重量的角度分析其對(duì)車(chē)輛動(dòng)態(tài)行駛特性的影響時(shí),我們會(huì)發(fā)現(xiàn),無(wú)論是強(qiáng)調(diào)舒適性和穩(wěn)定性的豪華車(chē),還是強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)性和極致操控的超級(jí)跑車(chē),降低簧下重量都有著重要的作用。對(duì)于熱衷于改裝的人來(lái)說(shuō),簧下配重組件的改裝升級(jí)也需要考慮質(zhì)量變化帶來(lái)的動(dòng)力性能的變化。應(yīng)該說(shuō),車(chē)輛的底盤(pán)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng),關(guān)系到車(chē)輛的基本行駛性能,對(duì)其中任何一個(gè)部件的調(diào)整都會(huì)使車(chē)輛表現(xiàn)出不同的行駛特性。然而,簧下重量只是復(fù)雜底盤(pán)系統(tǒng)的一個(gè)方面。在減輕簧下重量的同時(shí),只有與其他相關(guān)部件進(jìn)行更好的匹配和調(diào)校,才能打造出適合自己車(chē)型特點(diǎn)的底盤(pán)系統(tǒng)。
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