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汽車「飄」不「飄」跟哪些因素有關?

2019年01月12日 知乎問答精選 暫無評論 閱讀 9 ℃ 次

【良羽化的回答(121票)】:

雖然明天要早起上班,但還是想先更新一點。

好像普遍有種說法,就是「車越重就越穩」。首先這絕對是錯的,但形成這樣的觀點也情有可原。

漢語中「厚重」、「穩重」這些詞,讓人潛意識中就覺得越重越穩。生活中重的東西要花很大力氣才能推動、搬動。坐在比較重的豪華車裡感覺很穩,因為感覺不到路面的顛簸。以上事實好像都在說「車重就穩,車輕就飄」,因此不明真相的群眾就產生了錯誤的印象。

先說什麼是飄。飄是指車子不受控制,轉彎時向外飄,剎車時剎不住,而坐在車裡顛不顛則不是飄的判斷因素。而具體到點,則是以下幾點(汽車動力學涉及面太廣,難免有遺漏,歡迎補充討論):

1. 輪胎性能

2. 懸掛設計

3. 空氣動力學性能

4. 重心高度 (剛才忘了,@Taylor James 提醒)

5. 剎車性能

1. 輪胎是車唯一與地面接觸的部件,一切的運動都要經過輪胎傳遞,所以輪胎和各種性能都有那麼點關係,當然也包括「飄」。汽車是由地面給輪胎的摩擦反力驅動的,而這一力的極限由輪胎性能決定。學過基礎物理的知道,摩擦力=摩擦係數*正壓力。這裡的摩擦係數由路面和輪胎性能共同決定。決定輪胎性能的主要因素是胎面寬度和橡膠配方,同時胎壓、輪胎寬厚比、簾布編織方法、花紋也有一定影響。胎面越寬橡膠越軟,輪胎抓地力就越好。對於大家來說,就是買越貴越寬的輪胎就行了。

2. 懸掛設計是對汽車穩定性影響最大的因素,主要是指轉向幾何的設計和輪胎跳動的控制。由於轉彎時內外側輪的轉彎半徑不同,所以汽車的轉向系統中有一個「轉向梯形Ackermann steering geometry」,通過這個梯形,可以讓外側輪轉過更多一點的角度,使內外車輪的轉向中心接近重合(如下圖)。但目前的轉向機都無法保證在所有角度下內外輪轉向中心都重合,並且轉向時車身會在側向加速度下側傾,側傾會導致轉向梯形發生變化,所以現實中幾乎無法設計出完美的轉向結構,只能盡量優化減小前輪的側滑。

轉向側傾時,輪胎外傾角也會發生變化。輪胎外傾角會產生一個額外的力(如下圖),這個力會使車的轉向特性發生改變。一般內外側輪的外傾角變化是不相等的,因此會使轉向更加傾向於轉向側傾時,輪胎外傾角也會發生變化。輪胎外傾角會產生一個額外的力(如下圖),這個力會使車的轉向特性發生改變。一般內外側輪的外傾角變化是不相等的,因此會使轉向更加傾向於轉向過度或轉向不足,並且如果外傾角變化過大抓地力可能嚴重下降。車的轉向特性發生突變或者產生較大的轉向不足、轉向過度,則會讓人覺得「飄」。一般來說,乘用車受制於成本,底盤設計上很難做到出彩,只能算夠用。如果想買相對出彩的車,就搜「小鋼炮」這個關鍵詞吧。

3. 空氣動力學設計在賽車領域是治「飄」的最重要的方法,但乘用車領域僅用它減小阻力。通過外形的空氣動力學設計產生的下壓力Downforce,能極大的提高輪胎上的正壓力,因此摩擦力的極限被大大提高。但產生下壓力的同時總是會附帶產生阻力,所以乘用車幾乎不會向這方面設計,就不細說了。要說穩,勞斯萊斯也沒有最入門的賽車穩。F1的6g側向加速度是什麼概念呢,就是在同一個彎道你開著普通乘用車已經打滑出去,而F1可以用你2~3倍的速度穩穩開過去。

4. 重心高度的大小影響轉彎與剎車時四個輪胎上載荷的轉移量。過彎時載荷向外側車輪轉移,由於隨著輪胎正壓力的增大,輪胎摩擦係數會減小,因此內外側總的側向力會減小,載荷轉移量越大這種情況就越嚴重。這裡可能有點難理解,我稍詳細的說下。

輪胎摩擦係數隨正壓力的增大減小,如下圖。

所以,輪胎提供的側向力雖然隨正壓力增大,但並不是線性增大,如下圖。所以,輪胎提供的側向力雖然隨正壓力增大,但並不是線性增大,如下圖。

所以當發生載荷轉移時,雖然內外側輪胎的總正壓力是不變的,但能提供的總側向力卻由2*PA減小到了P1A1+P2A2=2*BA,如下圖。所以當發生載荷轉移時,雖然內外側輪胎的總正壓力是不變的,但能提供的總側向力卻由2*PA減小到了P1A1+P2A2=2*BA,如下圖。

所以,所以,載荷轉移量越大,側向力損失越大。而重心高度越高,載荷轉移量越大,這個應該比較好理解吧,就不上圖了。。

5. 剎車性能和之前幾點關聯較小,一般也不容易出問題。剎車熱衰減和前後剎車力分配是最大的兩個因素。制動器制動時產生大量熱量,如果超出工作溫度也剎車力會明顯減弱,更換更好的碟剎套件就能提高熱衰減的問題,但繼續往後看。

前後制動力分配會影響前後輪誰先抱死,在制動時重量會向前輪轉移,車上載人載貨時前後輪上的正壓力也不同,因此也是很難保證在任何工況下都能理想的制動。通過ABS、EBS的輔助,這個影響會小很多,但是在更換剎車套件時一定要注意前後傳力比比例要和原廠一致,否則死得很快。

最後再說下重量的問題。首先車越重過彎的性能肯定是越差的,在第四點的幾張圖中可以看到,假設車重增加10%,那麼側向力增加一定小於10%,因此最大側向加速度是隨著車重增加而減小的。

重的車讓人感覺穩,這主要體現在路面顛簸時車內相比其他車要平穩,重量大是原因之一。雖然在前面我專門提到不考慮路面顛簸之類,但也總有重的車是實實在在的穩。換個角度看,一般什麼樣的車重什麼樣的車輕?在乘用車領域大體看來,高端車重,低端車輕。高端車在輪胎性能、懸掛設計、空氣動力學性能、剎車性能這些方面,我相信都比低端車強,所以高端車的穩,也不能簡簡單單的歸功於重量。你非要拿帕薩特和桑塔納來比穩,那也是有點耍流氓。

文筆盡量簡潔易懂,部分專業詞彙鏈接了中文或英文的維基百科,講這些詞太費勁,手機黨對不住了,有空再寫點基礎的。

【BrandonLu的回答(13票)】:

我自己開車時對車子發飄的感覺主要是高速時轉向變得很輕,輕輕一打方向車子就偏出去,此外還有幾次是在高速或者大橋上受到側風的影響,感覺車子一下就有偏離車道的趨勢。

因此我對車子發飄的主要感覺就是車輛高速行駛時對擾動的響應太敏感

那麼問題就來了~為啥捏?(下面進入抄書時間,全部答案來自《車輛動力學基礎》第6章穩態轉向)

-----------------------------------我是不喜歡看公式就跳過去的分割線 --------------------------------------------

車輛轉向是由於輪胎受到側向力的原因。

對於以車速為V向前行駛的車輛,作用於輪胎所有側向力的和等於質量乘以向心加速度,即

其中

分別是作用在前軸和後軸的側向力,M是車輛質量,R是轉向半徑,V是車速。

同樣,對於車輛重心的力矩也應該平衡,即

將這兩個方程放在一起,再考慮前後軸荷

,前後輪側傾剛度

則可以得到軸距L的車輛前輪轉向角

上面的方程式常常簡寫為

K被稱為不足轉向梯度,

是側向加速度。

這個方程式對車輛轉向響應特性很重要,描述了車輛轉向角是如何隨轉向半徑R或側向加速度變化的。而

這一項確定了所需要的轉向輸入的大小和方向。他包含兩項,每一項都是響應軸荷(前或後)與車軸上輪胎側偏剛度的比值。被稱為不足轉向梯度。

K有三種取值的可能性:

1)中性轉向:

在等半徑下轉向,也就是找塊空地畫圓圈啦,當車速變化時轉向角不要求改變。簡單的說,就是不管開多快,打轉向時的響應都沒啥變化,指哪轉哪,也就是所謂的「線性轉向」。PS:由於同一輛車輪胎的側傾剛度基本上不會有啥大的變化,因此很多車輛會大力宣傳50/50的軸荷比。

2)不足轉向:

在等半徑下轉向,轉向角須隨車速提高。在不足轉向的情況下,因質心處側向加速度而產生的前輪側向滑動的程度要大於後輪。為了維持轉向半徑不變,須使前輪的側向力達到一定的值,前輪需要轉更大的轉角。開起來的感覺就是速度高了後,轉彎時有點拉不過來,好像要衝出去一樣。現在一般車子都會有些不足轉向的趨勢,以保證高速行駛時打方向盤的響應不那麼敏感。

3)過度轉向:

在等半徑下轉向,轉向角必須隨車速增加而減小。開起來就是甩尾的感覺了。

由此,我們看到,轉向特性取決於前後軸荷與側偏剛度的比值(由此,我們看到,轉向特性取決於前後軸荷與側偏剛度的比值(

),這個也被稱為「側偏柔度」。這個名稱也表明了一個事實,即該比值反映了某一車軸在單位側向力作用下的側偏角。因此,轉向時的側向力實際是作用在質心的達朗貝爾慣性力。他在前後軸荷上的分佈與重量的分佈成正比。

------------------------------------ 我是跳過公式就跳過去的分割線 --------------------------------------------

貼了這麼多公式終於可以說說飄不飄了,我都快忘了我回答的是啥問題了。

雖然不足轉向梯度是針對車輛轉向情況下推導出來的,但它同樣可以用來反映直線行駛時車輛對擾動的響應。

當前軸柔度大於後軸時(不足轉向),側向擾動使前軸產生較大的側偏,因此車輛沿擾動方向轉向。當前軸柔度小於後軸時(過度轉向),那麼車輛的後部將向外滑動,這樣車輛就向擾動內側方向轉動。。質心的側向加速度則進一步加劇了擾動的作用,增加了轉向響應,並突然產生不穩定。駕駛者就會有一種突然飄向一側的感覺。

雖然輪胎的側偏剛度是推導不足轉向和過多轉向方程的基礎,但是在車輛設計中有許多因素會影響因側向加速度存在所產生的側偏力。任何影響車輪產生側偏力的設計因素都會直接影響方向響應。懸架和轉向系統是產生這些影響的主要來源。因此良好的懸架系統也是很重要的

至於車子重不重,那真的不重要,重要的是重量怎麼分配,高大上的50對50軸荷配比才是王道啊。

PS: @Faith Gordon提到了操舵力的問題,確實,汽車轉向時,要克服轉向輪相對於主銷軸線的滾動阻力矩,輪胎與地面接觸部分的滑動摩擦力矩,轉向輪的自動回正力矩。其中轉向輪與地面間的滑動摩擦阻力矩與車速有關,當車輛靜止原地轉向時最大,當車輛行駛時要比原地轉向小許多倍,且車速越高,其值越小。所以隨著車速上升,操舵力會下降,損失路感,也會有發飄的感覺。

【韓小榮的回答(2票)】:

討論點都在車重上呢。╮(╯▽╰)╭

既然是因素,不妨換個角度?

首先先把所謂飄不飄理解為駕駛員的主觀感受,畢竟專業討論的話是不可能出現飄不飄這種說法的。

有了這個前提,我們來看駕駛員主觀感受咋來。

一是身體,以震動和側向車輛側傾為主。

二是手,以方向盤輕重和反饋為主。

三是耳朵,以車廂噪音為主。

視力我看可以基本排除,影響甚小。

再分析,以下內容可以作為問題答案。

車身震動主要和懸掛調教和本身結構有關,材料也有關係,另外和輪胎規格也有關;側傾基本同上。

高速方向太輕是會有漂浮感的,反饋上以方向搶手太凶為飄感。

噪音也是重要的因素之一,風噪太大給人以輕薄感,另外車內異響也會有負面影響。

再外加幾條我認為挺關鍵的因素。

輪胎響胎也是感覺車飄的因素之一,只是不激烈駕駛很少出現。

前後配重關係到車輛過彎動態,重要因素之一。

車身剛性也是,如果經常換車跑高速是能感覺出來的,前提是價差夠大。

再加一個我個人主觀感受,ab柱偏細,門薄的車給我的主觀感受也是比較飄的,很容易影響客觀判斷車是不是真的開著飄。

綜上,車重不能說不是感覺車飄的因素之一,但是其實再輕的車也是可以通過懸掛的調教,配重的改變做出重車的感覺的,但是要配合考慮實用性,耐用性,通過性,載重性等,一般不會為了模仿重車做出太多妥協。

【知乎用戶的回答(1票)】:

1.底盤設計

2.轉向系設計

3.輪胎

4.車外形設計

5.隔音

重量個人不是很贊同,開過一些同樣重量的汽車,騎過一些同樣重量的摩托車,差距很明顯。

底盤的設計影響很大,懸掛這一類,很深。

轉向重的感覺比輕的穩。

輪胎越寬越穩。

外形設計好的下壓力好。

隔音差的,風聲胎噪傳入車內,也會覺得快,飄。

【王兆洋的回答(1票)】:

輪胎傾角,束角,輪距,軸距,懸掛彈簧的軟硬,回彈的阻尼,輪胎寬度,花紋設計,輪胎扁平比,懸掛形式,主銷傾角,轉向助力,車架剛性,回彈介質和阻尼介質……

【知乎用戶的回答(0票)】:

車身重量;

流線型(帶來的高速下的下壓力);

車胎寬度;

地盤調教;

四輪定位問題。

【知乎用戶的回答(0票)】:

行駛過程中四個輪胎的負載最大程度保持與靜止時一致,就是不漂

【小月月的回答(0票)】:

1車價:比亞迪F0福克斯蒙迪歐

2車制重:同上

3車速:100碼和160碼的感覺

4轉彎帶不帶剎車:60碼過急彎和100碼過急彎

5車重心:大切和卡曼100碼過急彎的感覺

如果你自己的車在同樣情況出現了飄問題,到修理廠檢查你的輪胎輪轂懸掛,再四輪定位一下

【換過兩個輪轂四個輪胎的人飄過】

【李基調的回答(0票)】:

看四驅兄弟就知道了

【大肥兔的回答(0票)】:

與司機和乘客的體重有關

【魏強的回答(0票)】:

得看車裡人的重量

【stevensong的回答(0票)】:

很明顯,和關門聲有關。都懂的

【徐少商的回答(0票)】:

還有一個滑水現象

【TaylorJames的回答(2票)】:

反對第一名答案。

汽車不飄最重要的是重心低,重量大。有人說抓地力大,但是離心力同比增大。完全沒錯,但是你作為一個市民永遠也體會不到漂移,因為你做不到也捨不得。

我們所說的漂不漂就是在馬路上,高速上的漂不漂。不是你在賽車道的漂不漂。車越沉,懸掛起伏造成的架乘波動越小,那就是穩。車越重,側風越吹不動,就是穩。車越重,風阻波動越吹不動,就是穩。

車輕了分分鐘從高速路伸縮縫上蹦起來,這就是漂,就是不穩。

標籤:-汽車 -機械 -駕駛


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