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上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 上海海基盛元软件科技有限公司 赛车中的空气动力学 更新时间：2013-12-5 F1赛车中的空气动力学 F1赛车是世界上最昂贵、科技含量最高的运动,通过产生大量的空气动力学下压力达到非常高的过弯速度，乃是世界上最快的赛道赛车。在引擎的研发相对稳定的下，空气动力学几乎主宰着一辆赛车的全部性能。 让我们一起来感受一下F1赛车的速度与激情！ 资讯： F1赛车中的空气动力学（一） F1赛车中的空气动力学（二） F1赛车中的空气动力学（三） F1赛车中的空气动力学（四） F1赛事中的高科技(一)神奇的橡胶 F1赛事中的高科技(二)制动技术的实用化 F1赛事中的高科技(三)无线通讯的交响乐 F1赛事中的高科技(四)分秒之争 问答： F1赛车的悬挂设计流程是什么？ /Bida_Q_qv_id_13340.html 一般说来，当工程师在设计一辆F1赛车时，通常需要考虑赛车在飞驰过程中的4个动模态特征（赛车的头部和尾部连线为X轴，赛车左侧与右侧连线为Y轴，垂直于地面为Z轴）： 1）俯仰：赛车有绕着Y轴旋转的趋势。 2）侧倾：赛车有绕着X轴旋转的趋势。 3）弹跳：轮胎与地面接触面沿Z轴做上下直线运动。 4）翘曲：轮胎与地面接触面沿Z轴做上下非匀速直线运动。 上述动模态特征主要由赛车前、后两轴的悬挂刚度和侧倾刚度决定。赛车行驶过程中，当簧下质量与赛道路面间相对运动为零时，可以获得理想化最大的赛车抓地力；换句话说，赛车簧下质量的几何重心的运动轨迹与赛道表面轮廓形状完全平行。很明显，在现实世界的工程应用中，这是无法达成的理想目标，那么尽可能地减小簧下质量与地面间的相对运动就是悬挂设计的主要目标之一，通常设计工程师会在满足所有性能要求的前提下选择最小的弹簧刚度。但同时，设计者为了控制簧上质量与赛道表面间的相对运动需要选择较大的弹簧以及减震器刚度。 所以，为了分别控制簧上质量与簧下质量，关于弹簧和减震器性能选择存在一对无法避免的矛盾，无论是悬挂设计工程师还是赛场调教工程师都需要靠车队多年积累的数据和经验来对两个参数进行优化选择，并根据现场赛道和气候条件做出最终抉择。讲解到此处，还需要引出一个参数名词——弹跳频率（bounce frequency），随着赛车质量而发生变化，从公路民用车到赛车，弹跳频率约为0.8到1.5Hz之间，然而F1赛车的弹跳频率大约为2.0Hz。在 设计F1赛车悬挂时，后轮轴的设计弹跳频率都会比前轮轴高一些，这主要是为了在起伏赛道上消除赛车的俯仰趋势。 悬挂设计的第二个考虑因素就是赛车的重量转移，这由赛车的质量、加（减）速度、重心高度、赛道宽度或轴距长度等参数多方面联动决定的。重量转移与侧倾趋势有着密不可分的联系。尽管消除赛车侧倾的最好方法就是穿过赛车重心点增加一根防侧倾杆，但这样做也有很大的副作用——带来瞬时重量转移。赛车设计工程发展到如今，通过多年的实 验与数据积累，与其采取上述方法完全消除侧倾，还不如保留一定数值的可控侧倾趋势，但同时可以最大化地减小赛车的重量转移。其实，也就是在20世纪70年 代以后，F1赛车工程师才开始逐渐考虑降低车体的侧倾趋势以提高赛车的平衡性和操控性，较软的悬挂侧倾刚度会降低赛车的抓地力水平。 翘曲主要用来描述悬挂抗路面畸变性的能力。选择较硬的悬挂可以有效地降低赛车的俯仰、侧倾和震荡趋势，同时也可以有效减小悬挂上、下叉形架上拱或下凹变形，但这样的设置却牺牲了悬挂的抗翘曲性能。随着抗翘曲能力降低，赛车的动载荷变化量以及不可控制动载荷都有相应增加，而且赛车的过弯性能也会所有削弱。 当赛道路面不平或赛车颠簸时，轮胎—悬挂—推杆传递的振动由安装在底盘（或变速箱）上的弹簧来吸收并传递到底盘上。那为什么非要选择弹簧来吸收并传递震动，何不直接用具有一定柔度的底盘直接吸收震动呢？其实原因很简单，即使设计具有一定柔度的底盘，但最多这只能看作是一个“无阻尼弹簧”，其储能量十分有限， 无法有效消除赛车连续的上下振荡运动；而且如果采用这样的设计，底盘需要同时吸收前、后悬挂的冲击和振动，不可避免地产生共振，这对车手舒适度和赛车操控性都带来新的挑战因素。悬挂的冲击和振动由弹簧吸收后，弹簧自然而然存储了能量，那么此时需要减震器来释放存储在弹簧中的能量，以确保整个悬挂总成系统能 够连续工作（减震器同时还提供颠簸振荡阻尼和防侧倾阻尼）。如果减震器不能够很好地控制或释放弹簧所吸收的冲击能量，那么弹簧的简谐运动将处于失控状态，弹簧的能量释放也将处于不可预测状态。结果，赛车的簧上质量和簧下质量都开始振荡，这种振荡或跳动