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系統性講解,換更輕量化輪轂的效果到底有多大

那么,現在就來科學系統性的講解一下。

更換輪轂的本質是:降低簧下質量(美觀是其次)。

什么是簧下質量

其中藍色線條是車身部分,紅色是車輪等等一系列組件。連接兩者的就是黃色線條的彈簧和綠色部分的避震機,當然真正汽車上還有一系列懸架機構來約束車輪的跳動范圍,這里手殘略去。

從結構上說,簧下質量部分包括上圖離的紅色、黃色、綠色部分,即(但不限于):輪轂、輪胎(包括螺絲)、擺臂、彈簧、避震機、拉桿、制動總成(制動鼓或者剎車碟+鮑魚),某些車型還得算上傳動軸、整體橋等等。

其實可以這么想,上圖之所以畫成這幅奇葩樣子,就是讓對簧上簧下沒概念的人將車想成這么一回事:車可以分成兩部分,一部分是貼著地面向前滾的,這部分將彈簧和避震機拆掉之后仍然可以穩穩當當放在地面上,這部分就是簧下。另一部分是坐人的上層建筑,這部分如果將懸架拆掉,就會垮下來親吻地面了,必須要有彈簧和避震機支撐這部分。而這部分就是簧上。兩者之間用彈簧和避震機連接。(當然彈簧和避震機一般算簧下)。

理解這個是想明白這個問題的根本。這也是我對目前看到的汽車媒體上對簧下質量優化的解釋不太滿意的地方,搭建這個簡化的模型后再去思考簧下質量優化,就會清晰很多了。

降低簧下質量的意義

有這么一種說法:簧下1公斤,簧上10公斤。意思就是簧下質量降低1kg,取得的優化效果大致相當于簧上砍掉10kg。這種說法當然只是坊間流傳,實際情況要復雜一些,需要從兩個方面來考量:單獨考量簧下質量降低帶來的好處;以及綜合簧上、簧下質量對汽車帶來的影響。

首先單獨來看簧下質量降低會帶來什么樣的影響。

主要體現在加減速性能上。

這也就是簧下1公斤,簧上10公斤所指。

原理很容易理解,作為和半軸直接連接的零部件,輪轂輪胎的轉動慣量對性能有著非常直接的影響。管你是250PS還是280PS,350Nm還是420Nm,得先克服輪轂輪胎的轉動慣性,才能將扭矩透過輪轂輪胎傳遞到地面上。降低輪轂輪胎(當然還包括一起旋轉的剎車碟)的重量可以讓動力的傳遞更加直接。

但是,光論旋轉轉動慣量對加減速性能的影響,是沒有鮑魚、擺臂什么事的。因為它們并不隨車輪轉動,拖后腿的能力和簧上部分沒什么區別。那么那些換鮑魚和碟還喜歡上秤幺的都是怎么想的?

這就涉及到另一個考量的方面了。

簧上簧下質量比

這就得用到上面手殘出來的那個簡化模型了。

對于汽車來說,路面絕對不是光滑如鏡的。且不說各種坑包減速帶井蓋,各種石子也會造成跳動,何況仔細觀察一下柏油路面,表面算是很粗糙的。

但是在舒適向的車里,我們感受到的是絲般順滑。除了采用較軟的彈簧避震機組合,增加簧上簧下質量比也是一個行之有效的手段。

貨車就有這么一個很有意思的特性:空載的時候,車顛得一塌糊涂,非得裝點什么東西開起來才像那么回事。

究其原因,就是簧上簧下質量比增加了。

我們回到簡化模型上。路面上所有的彈跳,都是第一時間施加在簧下部分,簧下部分的彈跳則需要通過彈簧和避震機再對簧上產生影響。在靜止狀態下,彈簧承擔的重量就是簧上部分的重量,而當簧下遇到彈跳,彈簧壓縮或者舒張,則會打破平衡,產生多余的壓力。而根據牛頓第二定律,通過彈簧向簧下施加的壓力也會同等施加在簧上。這時候兩條路可選(或者兼而有之):

第一,增加簧上質量,如同貨車裝東西,通過增加簧上質量,來削弱簧下跳動通過彈簧傳到簧上部分引起的加速度。直觀點說就是靠車重把彈跳壓住。

第二,減輕簧下質量,讓簧下部分產生同等的彈跳所需的回彈力度降低,來減輕對簧上部分的影響。

綜合起來就是簧上簧下質量的比值需要提高。

當然最理想的狀況就是簧上簧下質量同時削減,但是簧下削減的部分更甚于簧上,綜合下來的簧上簧下質量比仍然是增大。

所以,一些人常說車重了開高速穩當,其實有一定道理,但是更準確的說法是簧上簧下的質量比大,開起來穩當。

不可忽視的彈簧和避震機

作為連接兩大塊并且負責支撐、傳遞力、吸收沖擊的部分,彈簧和避震機的選擇影響更大?;上聫椞牧Χ扔卸啻髸答伒交缮细嗟氖菑椈珊捅苷饳C說了算的。

所以說:改裝是系統工程,切忌片面化的改裝。 

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