什么是簧下質(zhì)量.
簧下質(zhì)量其實(shí)是一個(gè)相對(duì)簧上質(zhì)量而言的概念,對(duì)于一輛車,我們可以將其分成簧下質(zhì)量和簧上質(zhì)量?jī)蓚€(gè)部分。簧下質(zhì)量是指不由懸掛系統(tǒng)中的彈性元件所支撐的質(zhì)量,一般包括有車輪、彈簧、減震器以及其它相關(guān)部件等,而簧上質(zhì)量自然就是車輛剩余部分的質(zhì)量,一般包括車架、動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)裝置、乘員等。
對(duì)于簧下質(zhì)量的界定其實(shí)并不是一件容易的事情,嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō),相對(duì)車身運(yùn)動(dòng)或者說(shuō)隨著車輪跳動(dòng)的部件都應(yīng)歸為簧下質(zhì)量。像與車身完全沒(méi)有接觸的車輪自然好理解,但是像彈簧、減震器、獨(dú)立懸掛系統(tǒng)中的連桿、非獨(dú)立懸掛系統(tǒng)中的扭力梁以及四驅(qū)車型中的傳動(dòng)軸,它們的特點(diǎn)都是一端與車身相連或者通過(guò)副車架間接的與車身相連接,而另一端則隨著車輪上下跳動(dòng)。這在實(shí)際的計(jì)算中,一般可以取這些部件質(zhì)量的二分之一作為簧下質(zhì)量。
簧下質(zhì)量的意義
在車輛動(dòng)態(tài)行駛理論中,有一個(gè)簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量之比的數(shù)據(jù)。對(duì)于一輛車來(lái)說(shuō),我們?cè)诓豢紤]其懸掛設(shè)定的因素下,單純從簧上質(zhì)量與簧下質(zhì)量之比的角度出發(fā),這個(gè)比值越大,也就意味著該車擁有更好的乘坐舒適性,而更小的簧下質(zhì)量同時(shí)意味著懸掛系統(tǒng)擁有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力以及車輛的操控性,接下來(lái)我們分別從這兩方面來(lái)進(jìn)行解讀。
(1)對(duì)舒適性的影響
車輛在路面行駛時(shí),懸掛系統(tǒng)會(huì)不斷接受來(lái)自路面的沖擊,乘員在車內(nèi)最理想的舒適狀態(tài),則是車體始終相對(duì)路面保持靜止,車輪隨著路面情況不斷起伏,不過(guò)想通過(guò)機(jī)械的結(jié)構(gòu)做到這一點(diǎn)幾乎是不可能的,但是通過(guò)增大簧上與簧下質(zhì)量之比,車輛可以更接近這種行駛狀態(tài)。
如果車體(簧上質(zhì)量)在車的整備質(zhì)量中占有較大的比重,那么這個(gè)較大的質(zhì)量自然會(huì)增加車輪對(duì)地面的壓力,使車輪緊密的貼合路面。當(dāng)車輪遇到來(lái)自路面的凸起或凹陷時(shí),如果簧下質(zhì)量較大,那么它自然也會(huì)有更大的運(yùn)動(dòng)慣性,在隨著路面起伏時(shí)也需要相對(duì)更長(zhǎng)的時(shí)間。如果在車速一定的情況下,還來(lái)不及改變運(yùn)動(dòng)軌跡的懸掛系統(tǒng)會(huì)將這種路面的起伏直接傳遞給車身,而懸掛系統(tǒng)并沒(méi)有完成自身應(yīng)該過(guò)濾震動(dòng)、吸收沖擊的工作。車速越快,對(duì)車身造成的沖擊也就越明顯,這也就很好的解釋了當(dāng)遇到一個(gè)較大的障礙物時(shí),慢速通行和快速通行對(duì)乘坐舒適性所產(chǎn)生的不同影響,較低速度通過(guò)是給懸掛系統(tǒng)留有更多的起伏運(yùn)動(dòng)時(shí)間以減小對(duì)乘員舒適性的影響。
同時(shí),更小的簧下質(zhì)量必然會(huì)使懸掛系統(tǒng)擁有更好的動(dòng)態(tài)響應(yīng),以達(dá)到車身平穩(wěn),而車輪快速的隨路面起伏來(lái)緩和沖擊的狀態(tài)。對(duì)于采用獨(dú)立懸掛系統(tǒng)的車輛而言,單純從簧下質(zhì)量的角度分析,其在先天機(jī)構(gòu)上相比采用扭力梁結(jié)構(gòu)的車型擁有更好的響應(yīng),當(dāng)然彈簧以及減震器的調(diào)教與設(shè)定同樣對(duì)車輛的舒適性有著不可忽視的作用。
在實(shí)際駕駛中,人們通常會(huì)感覺(jué)到一輛滿載的車輛會(huì)比空載時(shí)擁有更好的行駛平穩(wěn)性,這種在其它參數(shù)不變,只增加簧上質(zhì)量或者說(shuō)減小簧下質(zhì)量所占比重的情況確實(shí)可以使車輛更加舒適。對(duì)于現(xiàn)在的汽車而言,車身輕量化是一個(gè)趨勢(shì),車身重量的減輕,也應(yīng)該伴隨著簧下質(zhì)量的減小,但是降低簧下質(zhì)量相比減小車身重量要困難得多,在保證合理的幾何懸掛設(shè)置和強(qiáng)度的要求下,通過(guò)使用更輕的材質(zhì)來(lái)減小簧下質(zhì)量不失為一記良策。
對(duì)于中大型車或者豪華型車而言,由于車身安裝有眾多電子設(shè)備,同時(shí)較大的車架,再加上發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)等,通常會(huì)導(dǎo)致其整備質(zhì)量較大。然而復(fù)雜的懸掛結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致其相比普通車輛有著更大的簧下質(zhì)量。為了獲得更好的乘坐舒適性,對(duì)于一些部件采用鋁合金材質(zhì)可以有效減小簧下質(zhì)量在整車重量中的比重。
(2)對(duì)車輛加速性和操控性的影響
對(duì)于喜愛(ài)改裝的朋友而言,輪圈往往是他們最先改造的項(xiàng)目,換一個(gè)造型更炫、直徑更大的輪圈,同時(shí)通過(guò)搭配低扁平比的輪胎可以帶來(lái)不錯(cuò)的視覺(jué)效果,但是很多人卻忽視了改造背后所帶來(lái)的簧下質(zhì)量的增加。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩通過(guò)半軸帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn),更重的輪圈意味著更大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,車輛的動(dòng)力如果不進(jìn)行相匹配的提升,在驅(qū)動(dòng)擁有更大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的車輪時(shí)必然會(huì)導(dǎo)致車輛加速性能的下降。
懸掛系統(tǒng)的改造還包括升級(jí)剎車系統(tǒng),比如換用大尺寸的剎車盤,由單活塞升級(jí)為多活塞式卡鉗,如果在升級(jí)改造時(shí)沒(méi)有考慮到使用輕量化的套件,那么無(wú)意中都會(huì)增加簧下質(zhì)量,而影響車輛的性能。更輕的簧下質(zhì)量其實(shí)就相當(dāng)于百米運(yùn)動(dòng)員穿著一雙超輕的跑鞋,更小的運(yùn)動(dòng)慣量帶來(lái)的是更好的加速性能。
對(duì)于一套理想化的懸掛系統(tǒng),在保證其擁有出色的幾何懸掛結(jié)構(gòu)的條件下,盡量降低簧下質(zhì)量可以減小該質(zhì)量對(duì)懸掛性能的影響。這也為彈簧、減震器、防傾桿等部件的設(shè)定與調(diào)校留下了更多的可操作空間。
可以看到蘭博基尼LP700的懸掛系統(tǒng)采用了F1賽車的推桿式水平懸掛系統(tǒng),每個(gè)車輪只依靠一根推桿匹配較硬的彈簧設(shè)定來(lái)支撐車身重量。這種設(shè)計(jì)的巧妙在于將原本屬于簧下質(zhì)量的彈簧和減震器劃歸到簧上質(zhì)量的范疇里,減輕的簧下質(zhì)量為車輛提供了更廣闊的調(diào)教空間,使車輛擁有更好的操控性。
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