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[科普]F1赛车推杆和拉杆独立悬挂

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发布:lixinfu 来源:
PostTime:28-3-2024 10:26
对于即将到来的F1赛车2024赛季,很多朋友好奇F1赛车会用什么样的悬挂,赛车报道当中看到的推杆和拉杆独立悬挂又是什么悬挂。这两种悬挂和日常车辆当中的双叉臂悬架和麦弗逊悬架在驾驶感受上有哪些的差异?让小星和大 ...

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对于即将到来的F1赛车2024赛季,很多朋友好奇F1赛车会用什么样的悬挂,赛车报道当中看到的推杆和拉杆独立悬挂又是什么悬挂。这两种悬挂和日常车辆当中的双叉臂悬架和麦弗逊悬架在驾驶感受上有哪些的差异?让小星和大家一起来科普一下F1赛车推杆和拉杆独立悬挂吧。



↑汽车独立前悬挂实例

相信谈到悬挂大家想到的就是独立悬挂还是非独立悬挂。其实以上都是汽车悬挂的悬挂系统,它需要和减震系统搭配才能充分发挥效能。而减震系统主要核心部件就是弹簧和减震器。独立悬挂的结构特点是车桥做成断开的,每一侧的车轮可以单独的通过弹性悬架与车架连接,两侧车轮可以单独跳动,互不影响。汽车悬挂具体由悬架摆臂、支柱和减震弹簧等部件组成。



↑独立悬挂与非独立悬挂系统组成

弹簧的工作原理就是对车身质量进行支撑。当静止时弹簧处于静止位置。当行驶中弹簧随着路面起伏压缩或弹开,从而转化成可接受的车身振动。这种振动体现为振幅和振动周期。有了弹簧可以将路面的起伏转成可接受的车身振动。但如果不加干涉这种振动将长时间持续下去。就像高考物理考题中的理想弹簧和滑块一样,必须有一定的摩擦力才能停下来。这种摩擦力在汽车悬挂中称为阻尼。减震器就是用来提供这种阻尼的。它让车身振幅随周期更快速的减小。



↑麦弗逊悬挂工作原理

麦弗逊悬挂广泛应用于市场上大量的车型上。原因是它结构简单且占用的空间特别小。可以看到麦弗逊悬挂的减震筒固定点就在车轮上,而车轮与底盘通过活动点连接。同样由于麦弗逊悬挂减震筒固定于车轮的特点限制了针对不同路面滤除振动的表现。

麦弗逊悬挂的优点为:

结构简单

低制造成本

较双叉臂悬挂更轻

麦弗逊悬挂的缺点为:

前束角受垂直轴向位置影响

选择前束角的自由度受限



↑双叉臂悬挂工作原理

发动机横置化布局设计导致发动机舱的大部分空间都被发动机和变速箱所占据,大部分车型只能采用节省空间的麦弗逊独立前悬挂。但是由于其单一连接点的简单设计使其表现只能说中规中矩,在某些复杂路况还是表现出捉襟见肘应对困难的现象。高端车型会更多的使用双叉臂悬挂。双叉臂悬挂的减震筒和车轮的两头分别通过两个活动点固定在上下两个叉臂上。因此其可灵活地按照不同路面上下活动并滤除振动。



↑悬挂对比麦弗逊(左)和双叉臂(右)

相信大家通过前面算数入门1+1=2的小兔子实例一定能推算出下面的对数积分复杂公式了吧。不是,相信大家从上面的麦弗逊悬挂和双叉臂悬挂的科普,可以想象F1赛车悬挂是怎么一回事了吧。为了避免咱们觉得这一步跨的太大,一起来看看F1赛车的实例。了解一下F1赛车推杆和拉杆独立悬挂对比日常车辆当中的双叉臂悬架和麦弗逊悬架有哪些差异。



↑从算数入门到F1悬架

以2023赛季梅赛德斯AMG奔驰F1车队的赛车的悬挂官方名称来看,前悬挂为碳纤维叉骨加推杆连带扭转弹簧和摇杆,后悬挂为碳纤维叉骨加拉杆连带内侧弹簧减振器。从名字就能够看到F1赛车也是用了前面提到的双叉臂独立悬挂,只不过其中增加了推杆和拉杆。



↑阿尔法罗密欧赛车2023款(左)和2024款(右)

其作用就是提供非常出色抗侧倾能力的同时可以降低车身重心。而阿尔法罗密欧车队更是通过从2023赛车款推杆前悬挂(左)向2024款拉杆前悬挂(右)演进寻求改变。这一方面是向赛道速度标杆红牛车队看齐,另一方面不管是阿尔法罗密欧车队还是包括周冠宇在内的车手都到了关键的一年。在各种各样的挑战和质疑声中,只能孤注一掷通过全新的设计奋力一搏寻求生机。不管最终的结果怎么样,对于追求改变的勇气令人敬佩。



↑F1赛车叉骨悬挂加推杆(左)和拉杆(右)

具体来看F1赛车叉骨悬挂加推杆(左)和拉杆(右)在给赛车悬挂系统性能提升的同时,由于其各自的优缺点使得车队必须按照赛车的设计权衡利弊。这同时也考验着赛车设计师调校功力和车手驾驭赛车的上手适应速度。推杆悬挂由于设计在车身较高位置能够给底部的转向和减振机构留出更多的空间并且提供更干净的空气动力学通路。而拉杆悬挂由于设计在车身较低的位置,因此车身重心较低,同时则非常挑战空气路径的仿真和优化。



↑阿斯顿马丁女武神超跑

那么除了刺激的F1赛车使用拉杆和推杆悬挂,是不是有高性能跑车使用这种悬挂呢?答案是肯定的。举例来说阿斯顿马丁女武神超跑就采用了F1赛车的相应技术,其中就包括通过推杆悬挂提供优异的防侧倾能力和进一步降低车身重心。女武神的前悬挂和后悬挂都采用了叉骨加推杆的设计,推杆连接至扭转弹簧,确保在各种赛道路况下车轮依靠悬挂紧贴路面输出动力或者全力制动。



↑女武神推杆前悬挂(上)和后悬挂(下)

综上所述,今天介绍了日常车辆当中的双叉臂悬架和麦弗逊悬架的工作原理。麦弗逊悬挂结构简单且占用空间特别小,但由于麦弗逊悬挂减震筒固定于车轮的特点限制了针对不同路面滤除振动的表现。双叉臂悬挂可灵活地按照不同路面上下活动并滤除振动,但是占用空间大。进而一起通过实例了解了赛车报道当中看到的F1赛车推杆和拉杆独立悬挂又是什么悬挂,以及该种悬挂在高性能超跑当中的应用。希望对大家关注F1赛车技术和性能汽车有所帮助。


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