麦弗逊悬挂外倾⾓和哪些因数相关?
作为独⽴悬挂中可以说是采⽤率最⾼的悬挂形式,麦佛逊(英⽂MacPherson Strut,⾹港根据粤语⾳译作“麦花⾂”)⼴泛应⽤于民⽤车领域。麦弗逊悬挂起名源⾃它的发明者“麦佛逊”。虽然麦佛逊以其结构紧凑,运作⾼效⽽成为能见度最⾼的前悬挂形式,它却不是最先被发明出来的独⽴悬挂形式。最初的悬挂系统,是与⾮承载式车⾝搭配的,也就是⼤梁式车架。于是能够轻易地将悬挂系统的导向机构以及弹性元件全部安装在⼤梁之上的双横臂系统,便是当时出现最早,并且普及率最⾼(事实上不存在其他形式的独⽴悬挂,能合理地与⼤梁式车架搭配)。随着承载式车⾝被发明出来,汽车的尺⼨也可以很⼤程度地紧凑化。⽽悬挂系统亦有紧凑化的需求。麦佛逊式悬挂系统的概念是,作为弹性元件的避震器,通过结构强化之后,同时担任转向以及传递⼒以及⼒矩的作⽤,从⽽可以简化导向机构,腾出更多的空间给引擎舱。
麦弗逊式悬挂的结构相当简单:下横臂是唯⼀的导向机构元件,负责传递纵向以及横向的作⽤⼒,因⽽下横臂的形态与双横臂的横臂相近,都是呈“A”形,在复杂的受⼒环境⾥能兼顾各个⽅向的强度;弹性元件的避震机柱则同时要整合弹簧、减震,以及轴向、横向的受⼒结构,所以避震机柱的结构⽐其他形式的避震机要更为坚固,视觉上也更为粗壮。在这⾥要强调⼀点,“麦佛逊”是对前悬挂的专称,它的必要条件是“避震机柱”同时负责转向。⽽类似斯巴鲁翼豹(9代及以前)的后悬挂结构,只能称为“类麦弗逊”。
麦佛逊的避震机柱,⼀端与转向机刚性固定,另⼀端也就是上固定点,就是安装在我们俗称
的“避震器塔顶”之上。上固定点要兼顾避震机柱的旋转(随转动轮)以及承受⼒与⼒矩。因此麦佛逊悬挂的“塔顶”,⽐起双横臂或者多连杆系统,其设计强度要求更⾼。插句题外话,为补强塔顶强度,也就衍⽣出被称为“顶吧”的横向撑杆,将左右塔顶刚性连接起来,使得原本半开放的整个引擎舱,从正前⽅切⾯看过去是个闭合的四边形,消除了两端塔顶因为受⼒⽽向中间弯折的变形。
麦佛逊悬挂的优点相信很多⼈都⽿熟能详了:结构紧凑,占⽤空间少;车架受⼒点少,车架受⼒设计简单;部件少,成本低。⽽缺点就是车轮上下运动时,主销的运动规律由下摇臂的⼏何⾓度决定,轨迹是单⼀的圆弧,⽆法通过改变转向节的约束条件,来获取复杂的定位参数变化规律,因此在运动性与舒适性⽅⾯,麦佛逊都不显得特别出⾊。可以说麦弗逊就是最中庸的设计,成本低、⼯作可靠、性能不过不失。
的欢迎。
图:这是麦佛逊悬挂的全貌,下摇臂连接着转向节的下半部分,避震机柱则固定在转向节的上部分,转向横拉杆控制转向节与避震机柱整体转动。
在数年前,调节倾⾓⼤多数都是性能党的⾼级玩意,不过近年来由于模仿飘移赛车姿态的HellaFlush玩法的兴起,⼤倾⾓开始成为改装车的“必修课”。那么倾⾓究竟是什么?调节倾⾓有什么⽤?怎样调节倾⾓才算正确?还真没有想象中这么简单,下⾯就和⼤家研究⼀下关于倾⾓
的众多问题。
我们俗称的“外⼋”就是指负倾⾓,⽽“内⼋”就是倾⾓Camber是指从正⾯看车轮所成的⾓度。我们俗称的
正倾⾓。⼀般⼤部分车型都会采⽤负倾⾓或者0度倾⾓的设定,甚少车辆会有正倾⾓的设定。那正倾⾓。
设定倾⾓⼜是为了什么呢?我们知道汽车⾏驶的摩擦⼒都是由轮胎提供,⽽摩擦⼒的⼤⼩和轮
度倾⾓能够保持最⼤的轮胎抓地⾯积,因此⽆胎的接地⾯积有关系。当汽车直线⾏驶时,
当汽车直线⾏驶时,0度倾⾓能够保持最⼤的轮胎抓地⾯积,
汽车飘移论对加速还是刹车来说都会有更⼤的摩擦⼒⽀持,⾃然会更稳定。但是汽车并不只是直线⾏驶,⽽是要转弯的。转弯的时候,情况⼜会不⼀样。
图:图上分别是不同倾⾓在转弯时的轮胎受⼒情况分析,可见负倾⾓轮胎的受⼒⾓度和接触⾯积都最理想。
图:现在的车款⼤部分使⽤的独⽴悬挂和⾮独⽴悬挂都⽐较容易呈现负倾⾓。
图:⽼车通常使⽤单摇臂或者拖拽臂的形式,在悬挂摆动时很容易产⽣正倾⾓。
由于转弯时,车⾝会发⽣倾侧,外侧的车轮和悬挂都被压缩,内侧的悬挂和轮胎都伸张。这时候,原来0度倾⾓的车轮就会发⽣侧偏成正倾⾓。外侧车轮产⽣正倾⾓之后,轮胎的有效抓地⾯积减少,⽽且正倾⾓并不能有⼀个有效的分⼒⽤于辅助悬挂⽀撑车体,车⾝倾侧会增加,轮胎变形加剧,弯中操控能⼒减弱。同时,因为轮胎向车⾝外倾,陀螺效应会导致其发⽣向⾏驶⽅
在弯中时,倾⾓的变向外侧偏离⽅向的趋势。因此要解决这个问题,就要对车轮设定负倾⾓。在弯中时,倾⾓的变化会抵消原来所设定的负倾⾓⽽变成0度,从⽽补偿了抓地⼒减弱的问题,在弯道中抓地⼒会增加。因此,在赛车上会看到⽐街道⽤车更夸张的倾⾓,来提升弯道的性能。
赛车上会看到⽐街道⽤车更夸张的倾⾓,来提升弯道的性能。(赛车⼒会增加
上设定倾⾓还可以延缓赛车轮胎过热,因为过弯时负载较⼤的外侧车轮如果带倾⾓时,车轮内外侧的摩擦⼒不⼀样,发热也不⼀样。如果能有平均的接地⾯积,就不会发⽣局部⾼温衰退的负⾯影响,轮胎也能更长的保持最佳性能)。
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