为什么有的赛车起步时会翘车头?

汽车为什么会抬头点头

这里是视频版,习惯看视频的可以看这个

以下为图文版

写这个内容是因为看到一个问题:
为什么我是前驱车,地板油还会抬头?

由此想到的这可能是一个主观观测上的偏差(误会)
及衍生想到的:

  • 汽车抬头点头产生的原因
  • 几个关键要素
  • 会对汽车性能有什么样的影响

1.一个误会

为什么很有可能是一个误会。
因为理论上来讲,不管是前驱车还是后驱车:只要有一定的加/减速度,都会产生一定程度的抬头/点头现象。

而为什么会产生前驱车抬头这么让人在意呢?
以下是我臆测的原因,仅供参考或者仅供看着您一乐啊。

很有可能是因为,前驱车加速时抬头的时间更长而引起你的关注了。

为什么前驱车的抬头时间会更长,因为抬头了轴荷向后轴转移了。

这样前轴的轴荷就小了,摩擦力就小了,加速能力就差了。
这样,前轮抬着头打滑的时间就长了,就更容易被驾驶者注意到了。

而后驱的就刚好相反,抬头是抬头了。
但是抬头了以后刚好轴荷向后轴转移了,
这样后轴的轴荷就大了啊,摩擦力就大了啊,加速能力就起来了啊。
这样,哪怕抬头了,车子一下子就蹿出去了,轴荷很快就向平衡收敛了,驾驶者也就不会太在意那么一瞬的抬头了

好了,误会解释了。

前驱车很有可能就是因为台词太多了,而被注意到的。

我们来看看汽车的抬头与点头是怎么产生的

2.一切都来自于对重量的乾坤大挪移

汽车虽然可以看做是一个相对庞大的箱体,但它是有一个重量的中心位置的,称之为重心或质心
在汽车发生运动时,是以质心为中心运动的。

而车辆会抬头/点头,是因为车轮把重量往前/后搬,而搬的时候用的力又并不是作用在重心位置上的。
这个作用力一般是轮胎与地面的摩擦力提供的。
所以,一般来说这个力位置都是要比重心位置低的。除非重心高度为零

这样:
加速的时候,就会形成一个顺时针的力矩,这时车辆就抬头了。
减速的时候,就会形成一个逆时针的力矩,这时车辆就点头了。

所以基本结论就是:
加减速时的作用力没有在重心位置上
导致汽车这个箱体围绕重心产生的回转
而正转反转看是加速还是刹车

所以,把它称做:

一切都来自于对重量的乾坤大挪移

3.大挪移几个关键要素

前面说过:只要有一定的加/减速度,都会产生一定程度的抬头/点头现象。

而这个现象到底多大,是又什么决定的呢?

多大主要看两个点:
一是轴荷转移有多少(负荷),二是弹簧有多硬(抵抗)
负荷减去抵抗就是车辆实际的点头/抬头的幅度

先看轴荷转移的多少,这会略为复杂。
我们可以看下这张图片,是以刹车为例说明轴荷转移的各种变量之间的关系。

可以看到:刹车时轴荷的转移:与减速度成正比,与重心高成正比,与轴距成反比。

轴荷移多少定下来了,剩下就看弹簧有多硬了。
这简单,越硬就现象就越小嘛。

但是太硬会导致轴荷没有过渡直接转移,严重的话会影响到车辆的动态失衡。
不过是另外一个范畴的事儿了,这里我们先不讨论

而为了舒适性,也不会把弹簧做得过于硬。
有些会做成刚度可变的弹簧,可以一定程度上抑制点头/抬头的现象。

除了多大,其实还有一个多久的问题

大小定了,其实还有时间长短的问题。
这其实就是点头/抬头运动向稳态收敛快慢的问题。

这里就主要看减震器的能力:
能不能快速的扯住车身,在有限的几次运动中就解决战斗。

压缩行程中给弹簧兄弟多大的助力(又不添乱)
回弹行程中如何扯住一去不回头的弹簧兄弟(又不会扯得太紧)

4.挪的不对会怎样

挪的不对其实就是:太大又太久了。

太大:

  • 抬头过于严重时:
    对于前驱车会较难发挥全部的驱动力,而且这个时候很有可能会因为打滑而失去转向能力,会对车辆的可控性及动态稳定性产生影响。
  • 点头过于严重时:
    后轮会减少摩擦力,从而减少整体制动力的输出;
    极端情况下后轮会失去附着力而产生甩尾,同样对动态稳定性产生影响。

太久:
倒还好一点,车子一直晃,不收敛,最直观的感受就是会晕车的。

那如何才能挪的对一点呢。
其实上面的公式里面已经有透露了,在加减速度不能受控的情况下。
我们可以通过降低重心,增加轴距来减轻轴荷的转移量。或者通过增加弹簧硬度来进一步的减小现象。

只不过:

  • 重心位置:
    可能是所有主机厂最想优化又最难优化的一个点
  • 轴距:
    车型lineup已定,相对难改
  • 弹簧硬度:
    影响因素也多(舒适/操控/耐久)

这几个关键因素,都比较难简单直接的就优化的。

但其实还是有一些方法的

5.所以,如果你还意犹未尽的话

在汽车设计时、悬架设定时、是有相关的方法来一定程度上避免这些现象的。
学名叫“anti-geometry”,中文不知道怎么说。
相对来说会有那么一点偏学术一点,关于Lift/Squat/Nose Up/Dive分别如何解决。

如果大家感兴趣的话,我尝试消化消化再说给大家听听。
感兴趣的指标就是:在看,点赞,收藏,转发,一键三连啊。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:小林

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