底盤專業問題第五篇---- Longitudinal & Lateral Dynamic

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今天我們討論一點關於車輛動力學的概念。對於汽車發燒的我們，是不是都有過這樣的思考或者疑惑。

為什麼後驅的車子通常更容易彎道漂移？為什麼四驅過彎更快？為什麼制動後輪不能抱死？ESC的防側翻功能怎麼工作等等？？

拋開現象看本質，其實說到底，還是車輛動力學。如果將車輛、輪胎動力學特性搞明白，那一切的現象都可以用理論來解釋...

帶著這些疑惑我們開始今天的討論。

一 輪胎動力學

我們可以將地面對每個輪胎接地點的作用力，按三維坐標系進行分解，對於一台車將會有四個局部坐標系，共計12個力，它們決定著整個車輛的動態響應。

對於汽車而言，行進中 Z 方向的變化相對XY來說太小太小。所以我們可以近似的將汽車看成是一種平面運動，所以，我們可以只考察FX和FY ,這樣力就簡化成了8個平面內的力。當然，對於一些方程式賽車，比如F1 是要考慮到氣流的升力和下壓力對車輛操控的影響了。

如果我們拿出單個輪胎出來，你一定聽過一個名詞叫附著橢圓。就是說輪胎極限附著力，是在一個橢圓之上，如果用直角坐標來分解成FX和FY,那麼這兩個力相互制約著...當FX達到了極限，那麼FY肯定是最小的。同樣，如果想讓FY儘可能的大，那麼你必須要釋放輪胎FX方向的載荷，輪胎的這一特性在不同的附著地面上都存在，不同之處就是極限值的大小，換句話說，輪胎上有一組的同心橢圓。

如何才算是到達極限了呢？如果我們拿出FX說事，當車輪抱死、或者驅動打滑的時候FX是最大的.....

二 制動抱死

明白了上面的這層關係，對於車輛的任何錶現，以及各種的車輛穩定系統理解起來就沒有障礙了？

比如為何制動時後輪不能抱死? 雖然汽車理論上有過解釋，但個人感覺過於學術化，理解起來不夠直觀。下面讓老李來看圖說話。

當制動時，左圖後路抱死，後輪縱向FX達到極限，側向附著為0（誇張一些）,右圖前輪抱死，前輪縱向力FX達到極限，側向附著為0。車身在受到側向干擾力Fy 後，縱向力側向力的合力與車輛縱向出現夾角，車輛將出現偏轉。

對於整車側向力Fy，必須有輪胎提供側向力來平衡它；對於左圖，由於後輪已無法提供側向力，所以這一任務只能由前輪胎提供Fyf ，在前輪這個側向力的作用下，會產生一個相對質心的旋轉力矩M=Fyf X A 。同理分析右圖，當前輪抱死，後路來充當側向力提供者,產生旋轉力矩M=Fyr X B。

左圖在力矩M的作用下，車身會向左偏轉，車身縱向與合力的夾角越來越大.....逐漸失控.而右圖在力矩M的作用下，車身會向右偏轉，車身縱向與合力夾角變小，逐漸趨於收斂...（但會沿著合力的方向直線出去）

三 漂移過彎

後驅車漂移是怎麼回事？其實你掌握了了上面的分析方法，對於漂移的分析也是很容易的，說到底就是縱向力、側向力的管理與應用。

入彎之前正常速度，正常轉向，車輛產生離心力Fy，在離心力的作用下，車輛趨於過度轉向,此時前後輪都產生了抵抗離心力的側向力。

在離心力的作用下，車身會橫向彎心, 同時離心力減弱.....此時加油門，使得後輪打滑，後輪縱向驅動力達到極限....側向力消失，同時反打方向讓前輪的側向力改變方向，之後車輛將在後輪縱向力和前輪側向力的合力作用下前進。車輛進入一種穩定狀態(前輪滾動、而後輪滑動)，此後你只需要保持後輪持續的打滑，同時控制方向盤（其實就是控制了前輪的側向力，來改變整車的合力方向）來控制車輛漂移的行進軌跡。

你以為這樣就結束了嗎？當然還沒有，點擊此處閱讀原文

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