五、前束角和外倾角的重要作用
车辆前轮前束值与州顷角如图4所示。
前轮束角分为正前束和负前束,正前束有利于提高直线行驶的稳定性,负前束则可以改善车辆的转向能力。外倾角则表示车轮偏离法线方向的夹角,主要作用是改善车轮的抓地力。
家用车一般选用:负的州顷角搭配负的前束角,目的是在提高车轮转向能力的基础上最大程度上减小束角带来的轮胎磨损问题。
例如F1赛车、跑车,大部分也是使用负的外倾角搭配负的前束角。在车轮高速过弯时,轮胎侧向力较大,重量大部分集中在外轮胎,为了提高外轮胎的抓地力,较小的负外倾角可以补偿轮胎转弯过程中的侧偏角,使轮胎最大程度上垂直于地面,进而保持轮胎的最大抓地力。
上文所述的工况大部分为转弯,转弯最怕遇到的就是过大的侧倾力。那么,如何提高车辆的防侧倾能力呢?在优化悬架的过程中,总结如下。
1.适当加大防侧倾杆的扭转刚度。
2.适当增大螺旋弹簧的刚度,对减振器阻尼进行适当调整,以提高吸振能力和支撑能力。
3.选用稍微软一点的弹簧,适当的控制侧倾角。
以上为理想状态下的调节方法,调节过程中会出现很多矛盾问题,只能牺牲一部分性能来提高另一部分性能。
六、使用VI-grade优化和设计悬架
在本次优化案例中,笔者使用VI-grade软件对一款赛车的双叉臂悬架进行了设计和优化。图5所示为选择该悬架系统的硬点位置,包括前后上悬臂,下悬臂和车轮中心等硬点的绝对坐标,来对整个系统进行设计。图6所示为确定车轮的轮径等必要参数,以及fx,fy等坐标参数,对于这些参数的确定,是一个较为复杂的过程,进行计算求取之后要不断优化数值。悬架设计结束后需要进行百公里加速测试(acceleratio门测试工况)、8字转弯平顺性测试(skipped工况),整体跑道测试工况。进而来测试悬挂优化之后的性能。