转：驾驶技术之十七--重量分布对操控的影响

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重量分布是非常重要的，不仅仅以为它影响了静态时不同轮胎承担的重量，它也影响了在动态条件下重力如何转移。

·如何确定重心？
判定重量分布最简单的办法就是找出车子的重心（CG）。这是空间中一个可以代表整车重量的点。 因为其位置是确定的，它可以用来简化惯性力的作用。事实上，车的每一部分重量都产生惯性力。但是我们可以使用简单得多的但是等效的模型：假设所有物质的质量都集中于一个中心点上，也就是重心。相比于我们必须指出一部1.5公斤的车的每一部分质量的反应，我们只需要指出一量没有重量的车和一个在其质量中心上1.5公斤重的点的反应。无疑这是简单得多的，因为力只作用于重心，而不是车的其余部分。
当然，我们只可能在准确找出重心的使用，以上原理才有效。但是，通过分析车的每一部分来找出重心，是非常困难的，也不容易精确。但是让我们换一个方法：就是当任何物体达到静态平衡的时候，它的重心必然在支撑点的上方。当我们在三个平面上各自运用这个原理，找出重心并非难事。以下我们来分析一个例子：


我们要分析的这个物体，它分为比较重的部分(深色)和比较轻的部分(浅色)。因为右面的部分比较重，所以重心大概在右方的某处。


我们尝试在一个锋利的边缘上使这个物体平衡，平衡的时候，物体被支撑于现在这个位置。因此我们知道重心一定在支撑点上方的某处。


红线包含了支撑点上方所有的点，因此重心必定在红线上。


我们可以根据同样的步骤，但是换一个平面来操作。同样的，我们可以画出重心所在的红线。


因为这是一个二维的例子，对物体做两次平衡步骤就足以确定它的重心 （图中紫色的点）。 对于车辆来说，因为它是三维的，您就需要重复3次平衡步骤。当然，这会导致一些实际操作上的问题，但是我们尽可以运用我们的想象力。

·计算重量分布
现在我们已经知道了车的重心的位置。我们也可以很容易的计算每个轮胎上承担的重量，以及重量分布。
首先，我们来研究一下前后方向的重量分布


车的轴距是前车轴和后车轴之间的距离。F表示重心(绿点)到前车轴的距离，R表示重心到后车轴的距离。
分布在前车轴的重量 = 车重 * (R/WB)
分布在后车轴的重量 = 车重 * (F/WB)
或者，以百分比来计算的话
分布在前车轴的重量百分比 = (R/WB) * 100%
分布在后车轴的重量百分比 = (F/WB) * 100%
显然地，这会影响操控：更多的重量意味着更多的抓地力。所以如果重心的位置很靠后的话，车会有很多的后轮抓地力，当加速力和重要的时候这是一件好事。如果重心位置很靠前的话，车会有很多的转向，但是缺乏后轮抓地力，这会增加车子滑出的可能性。
在一些情况下，纵向的重量分布是主要的考虑，特别是在一些所谓LTO（left turn only,只是左转），就是行驶在椭圆型赛道的车子。 计算方法也大致相同：


TW是车的左右轮胎中心线之间的距离，E点是重心(绿点)和左轮胎中心线之间的距离，I点是重心和右轮胎中心线之间的距离，如果您的前后轴长度并不相等，需要分别根据重心位置来计算。
分布在左侧的重量 = 车重 * (I/TW)
分布在右侧的重量 = 车重 * (E/TW)
分布在左侧的重量百分比 = (I/TW) * 100%
分布在右侧的重量百分比 = (E/TW) * 100%
请注意，如果你需要知道分布在每车车轮上的重量，您需要在车重上乘上两个参数，一个是
纵向平衡参数，一个是横向平衡参数。
分布在左前轮胎的重量 = 车重 * (I/TW) * (R/WB)
分布在右前轮胎的重量 = 车重 * (E/TW) * (R/WB)
分布在左后轮胎的重量 = 车重 * (I/TW) * (F/WB)
分布在右后轮胎的重量 = 车重 * (E/TW) * (F/WB)
请注意，只有当车的扭动平衡设置好之后，结果才是这样。车的左边和右边的弹簧的预压缩量应该是一致的。
因此，移动重心会影响车的操控：如果重心在左方，就会增强车的左弯能力。但是也会导致车在直线行驶时难以控制，特别是在加速的时候。
重心的高度也是很重要的，它决定了车的滚动特性，和重力转移特性。

·滚动惯性
遗憾的是，重量分布不是事实的全部，我们还忽略了惯性的作用。以下的例子更详细的说明了滚动惯性的作用。
这个图画表示了两辆车，左面的一辆把所有重物都安装在边角上，远离重心(紫色的点)；右面的一辆将所有重物都集中排列在重心的周围。两辆车的重量相等，而且重心的位置也相等。

因此，两辆车会在刹车或者转弯的时候产生相同的重力转移。它们的滚动角度同样是可以确ren的，但是滚动角度并不一样，因为惯性产生的滚动力矩不同。第一辆车会反应得较慢，转弯也比较笨拙，不大情愿改变方向。有些人会说这是很慢的，也有人说这是很稳定的，其实这是一回事。第二辆车的反应正相反：它会非常迅速的改变方向。因此您会感到它非常敏感，也非常不稳定。
因此在这种情况下，滚动力矩并不会改变车架滚动的幅度，但会改变其滚动的速度。这有些类似于挥动一个末端非常重的棒球棍一样，您需要费很大的劲才能挥动它，而且一旦动起来，改变它的方向也很困难。
由惯性产生的滚动力矩也可被计算出来：车围绕着一个轴心的惯性滚动力矩，是车的所有部分质量乘以该部分到轴心的距离的平方的总和。为了简单起见，我们先把车身看成是圆柱体、方块或者硬币之类的形状，那么就可以手工计算滚动力矩。但是在真实世界中，我们需要先进的CAD程序来计算它。
请注意：对于计算惯性滚动力矩，您所依据的轴心也是很重要的。让我们来考虑以下的例子；图中的两量车的所有方面都是一样的，除了它们的重量分布存在差异：第一辆车的两个沉重的部分分别装在横轴(紫色)的两端。第二辆的沉重部分装在纵轴的两端。

让我们考虑第一辆车的情况：我们计算环绕着横轴的惯性滚动力矩，就是所有部分质量乘以该部分到轴心的距离的平方的总和。在这里，我们只需要对所有部分质量乘以一个比较小的距离的平方，会得出比较小的数值。另一方面来说，如果计算环绕着纵轴的惯性滚动力矩，我们就需要对所有部分的质量乘以一个比较大的距离的平方，得出的数值也比较大。
因此，第一辆车在纵轴上的惯性滚动力矩很大，但是在横轴上的却很小。换句话来说，这辆车在转弯时候的反应会非常慢，而且从一边滚动到另一边也会很慢。但是，它会前后滚动(俯仰)得非常快，这也许会有助于大力的刹车，但同时也会是车子在通过起伏的时候前后跳动，使得车子非常不稳定。
对于第二辆车来说，情况则正相反：它在横轴(图中没有画出)上的惯性滚动力矩很大，而在纵轴上的却很小。这意味着车子左右滚动得很快，在弯中的反应更灵敏。但是它前后方向的反应会非常稳定，这有助于车子在起伏路面上保持稳定和良好的转弯能力。
现在大概您会明白了为为什么真正的赛车会选择中置引擎。因为引擎通常是最重的部分，所以当它被摆放到中央的时候，车的惯性滚动力矩就会减少，使车的操控更加灵敏。


转自：KELI898

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