1700049017
4.5.3 恰到好处的车身倾斜能够增大抓地力
1700049018
1700049019
为了能够顺利转向,在转弯处调整好车身的倾斜程度是十分重要的。恰到好处的车身倾斜会增大轮胎的抓地力,使汽车易于转向。
1700049020
1700049021
车身在转角处倾斜,使得汽车的重量偏向里侧的轮胎。因为此时汽车的重量在向里偏移,所以我们称之为负重转移。
1700049022
1700049023
与此相同,人在倾斜身体的时候体重也会向倾斜的方向偏移。对于此时的汽车来说,里侧的轮胎承受了更多的车身重量,抓地力也就增大了。也就是说,由于承受了更多的车身重量,里侧的轮胎更能够紧抓地面、支撑汽车。之前我讲过,与只把橡胶底的鞋单独放在斜坡上相比,人穿上鞋给鞋施加体重后更不容易打滑。两者同理。
1700049024
1700049025
虽说如此,但车身也不能过度倾斜。这是因为车身的过度倾斜可能会使外侧的轮胎悬起来。看到这里,可能您就会纳闷,如果会发生这样的情况,那汽车的其他轮子都有什么作用呢?为什么会有四个轮子呢?
1700049026
1700049027
外侧的轮胎会悬起,这是因为当车身过度倾斜时,里侧的轮胎会产生很大的变形。轮胎一变形,车身重量就仅仅集中在了轮胎触地面的外围,使得轮胎的触地面发生偏移,面积变小。触地面积越小,抓地力也就越小,即轮胎不再能够紧抓地面。人的脚也是一样,利用脚腕用整个脚掌支撑身体时,力量更强大。
1700049028
1700049030
4.5.4 转向时轮胎依然直立
1700049031
1700049032
您可以想象一下,车身在转角处横滚时,轮胎处于怎样的状态呢?您是不是觉得它们也在和车身一起倾斜呢?
1700049033
1700049034
转向时如果轮胎倾斜,其触地面也会发生偏移,使得轮胎与路面的接触面积变小。这样一来,抓地力减小,轮胎抵抗离心力、支撑汽车的力量也会减弱。而为了能够快速安全地转向,我们都不希望抓地力减小。因此最理想的状态就是,转向时仅汽车车身倾斜,而轮胎仍垂直于路面。尤其是希望里侧的轮胎保持垂直状态,因为在转弯处车身横滚时,里侧轮胎承受了很大的负担。
1700049035
1700049036
悬架摆臂就实现了我们的愿望。它由铁棒和铁柱组成,连接车身和轮胎。最近还出现了使用比铁轻的铝等材料制成的悬架摆臂。
1700049037
1700049038
悬架摆臂有多种配置方式,这里我就以由上下两根铁棒支撑的双叉式为例,介绍转向时轮胎仍能直立的原理。这是因为双叉式分工明确,易于理解悬架的原理。此外还有连杆支柱式和多连杆式。
1700049039
1700049040
在装有轮胎的轮毂(车轴)上,上下各有一个悬架摆臂(图4.12)。仔细观察双叉式就会发现,其上下摆臂的长度不同。当车身倾斜时,正是这对长度不同的上下摆臂使轮胎直立。
1700049041
1700049042
1700049043
1700049044
1700049045
图4.12 悬架摆臂与横滚的关系※上下悬架摆臂的长度不同,使车身在横滚时轮胎仍能直立。
1700049046
1700049047
您可以以悬架的运动为中心,考虑一下汽车车身向里侧倾斜的状态。当车身倾斜时,里侧的轮胎靠近车身,而外侧的轮胎远离车身。如果换个视角从悬架看的话,就会发现里侧的轮胎向上移动,而外侧的轮胎向下移动。
1700049048
1700049049
轮胎的上下移动进一步加大了上下悬架摆臂的长度差。由于上下摆臂的转动轨迹不同,装有轮胎的轮毂角度也就不同。
1700049050
1700049051
让我们来看一下摆臂的轨迹是如何变化的(图4.13)。您可以把图中的两个大小不同的圆的半径分别看作上下悬架摆臂的长度。在转角处轮胎上下移动时,两个悬架摆臂也上下移动了相同的距离。但由于两个圆的半径不同,它们的横向移动量也就不同。这就使得连接悬架摆臂的线的角度发生了变化,即轮毂的角度发生了变化,轮胎就倾斜了。
1700049052
1700049053
1700049054
1700049055
1700049056
图4.13 上下悬架摆臂的轨迹※上摆臂的轨迹是半径小的圆,下摆臂的轨迹是半径大的圆。上下移动距离相同,但横向移动距离不同,使得轮胎能够直立。
1700049057
1700049058
回看一下我们会发现,悬架摆臂处于倾斜状态。如果调整轮胎角度(从倾斜的悬架摆臂看)和路面的关系,我们从外界就能看到轮胎处于与地面垂直的状态。如何设定上下悬架摆臂的长度,以使在转弯处汽车车身倾斜时,里侧的轮胎仍与路面垂直,就是悬架设计者的工作。
1700049059
1700049060
您可以观察一下正在转向的汽车轮胎。如果里侧的轮胎与路面垂直,那么这辆汽车就能平稳地转向,也就是一辆具备了优秀操作系统、性能稳定的汽车。相反,如果您看到汽车在转向时轮胎与路面之间有斜角,那么就可以说这辆汽车在转向时缺乏稳定性。
1700049061
1700049063
4.5.5 转向时轮胎的触地面发生变形
1700049064
1700049065
之所以在转向时轮胎仍能垂直于路面,就是因为增加轮胎的触地面能够增大抓地力。但实际上,轮胎的变形会减小其触地面积。
[
上一页 ]
[ :1.700049016e+09 ]
[
下一页 ]