★★★ 《 遥控车调校 - 中译版》- 第六章 重量分布 ★★★

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第六章 重量分布


重量分布非常重要，这不仅影响静态下车轮的承重，也影响动态时的重量转移。最简单的判定方法首当寻找车的重心了。重心是空间中的一点，它代表了全车的质量。使用重心可以简化惯性对车的影响。现实中，每一点上的质量都有惯性，而把所有的质量集中在一个质点（重心）来考虑，会使问题处理更容易些。因此，要分析一个重1.5公的的车上每一点对外力的反应，不如分析把车当成无重量，但其重心位置有一个质量为1.5公斤的点来得更方便一些。这样就可以把外力看为作用在车的重心上，而不是车的每一个三维的点上。

当然了， 首先得找到重心的位置。方法很多，在这里我也提供一个不同的方案。这个方案是基于这样一个事实：当一个物体处于静态平衡时，它的重心应该在它的支撑点的正上向。在三个平面(三维)内分别应用以上方法，就可以找到物体的重心。下面举例说明。



上图中的物体，深灰色代表质量较重的部份，浅灰刚代表质量较轻的部份。让我们来找找它的重心位置吧。即然右边比左边要重，重心的位置也应该比较靠右。


用个尖顶把这个物体架起来并使之左右平衡。尖顶所在的位置就是使物体处于平衡的位置。因此我们知道，重心一定在尖顶的正上方。


如果我们从尖顶（支撑点）向上画条红线, 重心应该在红线上的某个地方。


同理，把物体换一个方向用尖顶支撑平衡，可以画出另一条红线。


以上是一个两维的例子，所以从两个维度上分别测量就可以决定重心的位置，也即两条红线的交点（小紫色圈）。对于三维的车来说，就需要测量三次了。这也许会有些许困难，就要靠你的想像力了。

既然确定了车重心的位置，也就很容易计算出每个轮胎上的承重，以及重量分布。

首先，先看看车纵向的重量分布。



上图中，轴距（WB）是前后轮轴的距离，F表示重心(绿点)到前轮轴的距离，R则表示重心到后轮轴的距离。那么，

前轮的承重 = 车的质量 x (R / WB)
后轮的承重 = 车的质量 x (F / WB)

用百分比表示，

车头承重比 = (R / WB) x 100%
车尾承重比 = (F / WB) x 100%

显然，以上运算结果对车的操纵是有直接影响的：轮胎承重大意味着更多的抓地。如果重心离车尾较近，后轮的抓地则较大，这对追求加速度的车手来说无疑是一件好事。如果重心车头较近，车将有更多的转向，但也有可能因后轮抓地过小而导致车（原地）打转。

有些情况下，横向的重量分布更为重要，特别是对一种(left turn only) 在椭圆比赛道上跑，只能左转的车而言。横向重量分布的道理其实和纵向是一样的。


上图中，TW代表轮距，特指车轴上两轮中心线间的距离；E表示重心（绿圈）到左轮中心线的距离；I则代表重心到右轮中心线的距离。如果前后轮轴的长度不一致，刚E和I应该在中心的位置测量。

左轮承重 = (I / TW) x 车的质量
右轮承重 = (E / TW) x 车的质量

用百分比表示，

左轮承重比 = (I / TW) x 100%
右轮承重比 = (E / TW) x 100%

如果想得到单个轮子上的承重，得用车的质量乘以两个系数，一是横向的，另一个是纵向的。公式如下：

左前轮承重 = 车的质量 x (I / TW) x (R / WB)
右前轮承重 = 车的质量 x (E / EW) x (R / WB)
左后轮承重 = 车的质量 x (I / TW) x (F / WB)
右后轮承重 = 车的质量 x (E / EW) x (F / WB)

请注意，以上的公式只有在车身没有发生扭曲的时候才能成立，而且弹簧应该左右对称。

同理（横向上），车的重心不在车的中心位置对车的操控是有影响的： 重心偏左，车的左转能力较大，但要开直线可就非常困难了，特别是在加速时。

重心的高度也同样重要：它决定了车的滚动特性和重量转移，详情请见第二章。

不幸的是，这还不是事情的全部。上面一直忽略了惯性。准确地说，转动惯性。比方说，



上面两图代表两辆车，左图中重量(蓝框)集中在四个角上，与重心(中心紫圈)距离较远；右边的车重量集中在重心附近。两车的总重量相等，中心的位置也一样。

（加速与刹车时）两车的重量转移量应该是相等的，它们的滚动角也应该一致。但是两车的操控感却不一样，因为两车的转动惯量是不同的。第一辆车的反应会慢一些，转向时比较迟钝通常来说不乐意转弯。当然了，也许有人认为这是慢，也有人会说这很稳定，看你怎么看了，反正是同一件事。第二辆车则完全相反：转向迅速，感觉非常敏捷，当然也较为不稳定。

转动惯量不改变车速的滚动程度，但改变其滚动速度。感觉就象挥舞一根头很重的棒球棍：你得用很大的力气把棒子挥起来，一旦挥动起来了，要改变它的路线是非常困难的（惯性大）。转动惯量可以这么计算：轴周围的转动惯量等于车的每个独立单元的质量，乘以它们到车轴的距离的平方，再对以上各结果求和。对于简单的物体如圆柱，正方体圆锥等，基本可以手算，但对于复杂的物体就得依赖于计算机辅助设计（CAD）软件了。

计算转动惯量时按哪条轴来进行也是重要的。比方说：


在这个例子中，车还是同一辆车，但重量分布又有所不同：车的重量（蓝框）集中在横轴上（紫线）；另一辆则在纵轴上。

对第一辆车，如果按横轴计算转动惯量，应该用车的每个独立单元的质量，乘以它们到横轴的距离的平方，再对以上各结果求和。在这里，距离非常短，所以转动惯量也较小。对第二辆来说，如果按纵向来计算转动惯量，纵向上的距离较长，转动惯量的结果也较大。因此，第一辆的转动惯量在纵向上很大，但在横向上却较小。换句话说，这辆车的转向将很迟钝，横向滚动也很慢。但从车头到车尾的滚动/抬头(pitch)却很容易，这对快速刹车来说可能是有好处的，但这也令车过地面突起时前后摆动，因而车将会很不稳定。



对第二辆车来说，反向的事实是显然的：横向的转动惯量很大 (没有画出来)，但纵向上就很小。这意味着车的滚动很快，过弯时反应很敏捷，但前后却很稳定。这对车过地面突起时起到稳定车并保证良好的过弯的作用。

现在你多半理解为什么中置马达这么让人兴奋了吧？马达应该是全车中最重的部件了，因此把它放在中间，车的转动惯量就会小，车的操纵性则更为敏捷。



第六章完