关于升高及换装大尺寸轮胎带来的问题,与飞狐兄弟探讨: - 北京肆零中队 - 越野e族论坛
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关于升高及换装大尺寸轮胎带来的问题,与飞狐兄弟探讨:

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发表于 2018-2-7 22:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
汽车升高与换装大尺寸轮胎,这是越野车改装的常见项目。进行这类改装的目的大致可以分为以下两类:
1) 外观改善:使车辆看起来更高大威猛,轮胎与车身更协调。
2) 性能改善:提高离地间隙,因车身抬高,接近角,离去角,通过角都相应增大,通过性变好,底盘剐蹭的可能性减少。

但是,任何工程系统都是各种因素平衡、妥协的结果。尤其对于汽车这样的复杂系统而言,各种需要兼顾考虑的因素众多,因此更是一个复杂的平衡、妥协结果。车型的优劣与对这些平衡、妥协的把握直接相关。总体而言,原车的各种设计和参数调校应该是比较均衡的结果。
每一个用户对车辆的要求都有特殊之处,都希望自己的喜好或者性能能得到加强。但对汽车进行改装时,任何参数的改变都会对其它参数产生影响,有些影响显而易见,而大多数影响非专业人士很难了解,甚至很难理解。例如,玩越野车的人都知道动力为王,因此有很多人刷ECU,加增压系统,甚至换大功率发动机,但动力参数的变化对传动系统例如变速箱、分动箱的影响,就不那么显见了,毕竟变速箱分动箱的性能参数不是常见参数,例如它们的扭矩限值,非专业人员很难考虑到。另外,40分动箱链条断裂事故,实际源于链条强度冗余不够,这也是一个例子。
因此,在对爱车进行改装时,应该多听专业人士意见,对改装后出现的弊端要有了解,尤其是与安全相关的参数变化要有心中有数,避免因无知造成的悲剧。

言归正传,关于升高和换装大轮胎带来的问题,我认为最大的问题是因重心升高带来的车辆稳定性问题。最危险的是刹车时由于重心升高,刹车时前轮压力增加,原车的制动系统性能与改装状态不匹配,车辆失控的可能性增大。升高的车辆,应该高度重视这个问题,高速行驶时适当控制速度,避免急刹车。当然,由于重心升高带来的侧向稳定性问题,比较好理解。
飞狐帖子里谈到的几点,补充如下:

1、前悬行程变小
原文:因为40是前独立双插臂结构,横向摆臂较短,上下行程本身有限,如果调高扭力杆太高 的话,会造成向下行程过短。导致进凹陷路面时,悬挂拉动车身较早。显得悬挂变短。
其实双插臂结构,只要不改变基本,总行程是不变的,原车是上下行程大小相当,调高扭力杆以后,下行程变短,上行程变长。
好处是对飞车缓冲更大,坏处是快速过坑可能会更不稳定。

补充:双横臂结构上下行程是靠横臂绕支点转动实现的,过大的行程会造成轮胎横向位移过大,造成轮距变化,因此无论是麦佛逊还是双横臂,甚至多连杆机构,总行程都不可能太大。调高扭力杆或者加长长螺旋弹簧等于下移了弹性元件的常态位置。因此,减震器内活塞位置下移,带来的问题是:悬挂继续拉长,轮胎下行时,减震器行程变短,容易拉到底,冲击减震器;传动轴和转向拉杆的角度都有变化。
参考OME的帕杰罗升高套件的设计:升高限制在4cm以内,减震器筒体加长,加大升高后减震器拉伸行程,同时控制减震器压缩极限尺寸不大于原车,保证悬挂压缩到极限(限位胶块)位置时,减震器不受硬挤压。

2、后悬挂变化

这个问题说得很透。

3、车子中心、质心的变化

原文:升高后,车子中心发生上移,以前很多能过的斜坡及陡坡,可能就会发生改变
再加上车桥与车架之间距离加大,导致连杆力矩也相对扩大
飞车受伤的几率也在不断加大
同时
车辆受横风影响几率也加大
高速正面受风影响加大,导致油耗飙升

补充:部件受损和高速油耗上升尚可接受,高速稳定性尤其是刹车稳定性以及侧坡稳定性事关人身安全,千万关注。

关于40换大轮胎
原文:一是扭力要求,机器箱子扭变的功率扭矩,能带动多大轮胎的,这是专门计算过的,过大,扭力损失,过小,效率降低
二是半轴等传动系统适应能力,轮胎每加大半轴直径一半的尺寸,扭力就放大一倍(参看初中物理力学部分),那增加3-5CM,扭矩就要承受多1-2倍力量。现在国产车的质量标准真的不高,这样会增加损害半轴及其他传动系统的几率。
三是油耗增加,这个不多说

补充:以上有些说法值得商榷。轮胎直径的确是根据车辆的发动机功率尤其是扭矩匹配的。粗略地说,车辆的极限速度与发动机功率相关,而车辆的加速性能与发动机输出扭矩相关。
假设轮胎不打滑,轮胎与地面的作用力也就是轮胎接地点的扭力,存在以下关系:
轮胎扭力X轮胎接地点转动线速度=功率。而轮胎线速度=转速X2πX轮胎半径,因此:
扭力X转速X2πX轮胎半径=功率,也就是2π扭力X轮胎半径X转速=功率,去掉常数项,这几个参数的关系为:
扭力X轮胎半径X转速=功率 或者 扭力=功率/(轮胎半径X转速)
由于发动机工作状态由转速决定,也就是一定转速下,最大功率是确定值,而档位相同时,轮胎转速也是固定的。
因此,当轮胎半径增加时,车辆可获得的最大扭力减小。同样工况下,你会觉得的没劲。
自动挡车辆的换挡控制时根据发动机转速,轮速传感器测得的轮胎转速为主要参数来决定档位的,所以,换装大直径轮胎后,车子会感觉没劲。手动挡受影响小些,因为你可以提前降档或者推迟加档,降低轮胎转速来获得更大的轮上扭力。

还可以从另外一个数学表达式理解这个关系: 扭矩=轮边扭力X轮胎半径,因此轮边扭力=扭矩/轮胎半径
当发动机工况固定时,最大扭矩固定,传递到轮上的扭矩也固定,此时:轮胎越大,轮边获得的扭力越小。当然这个式子看不出转速关系。

实际上,由于发动机到轮胎之间的传动系统受力是由发动机决定的,因此不会出现传动系统受力的明显变化,除非飞车落地时车速和发动机不匹配,而发动机和传动系统具有一定的转动惯量,这样才会造成对传动系统的冲击。

大轮胎带来的另外一个问题,是原车速度表误差。由于速度是轮速传感器测量车轮转速换算而来,而改装后轮胎直径变大,每圈行驶距离增加,因此实际车速比原车车速表快。快的数值与直径增加比例相同,比如,轮胎直径增加5%,那么车显示速度为100公里/小时时,实际车速为105公里/小时。车显60公里时,实际车速为63公里/小时。

换大个轮胎的,当心实际车速,小心超速罚单。

关于油耗:换用大轮胎后,实际行驶里程也和速度一样,变大了,而原车电脑仍然按照原参数计算,显示油耗也自然偏高。例如,还是假设轮胎直径增加5%,车显百公里10升,实际换算后为9.52升。

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发表于 2018-2-7 22:08 | 只看该作者

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发表于 2018-2-7 22:18 | 只看该作者
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发表于 2018-2-8 08:16 | 只看该作者
实际上,由于发动机到轮胎之间的传动系统受力是由发动机决定的,因此不会出现传动系统受力的明显变化,除非飞车落地时车速和发动机不匹配,而发动机和传动系统具有一定的转动惯量,这样才会造成对传动系统的冲击。

其实飞车受到冲击,主要是传动系统,发动机因为有离合片的保护,是很少收到冲击的
还有就是轮胎大3CM,受扭矩大一倍是指半轴,这个我觉得很容易理解,就是力矩与力臂的比值

在突然的力矩不对等的出现时,这套传动系统会在最脆弱的地方崩溃

例如,半轴,离合片,分动箱链条,变速箱一轴,甚至传动轴和十字节

见过好多断半轴的,都是飞车落地踩死了刹车,那叫断的一个干脆......

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 楼主| 发表于 2018-2-8 22:37 | 只看该作者
本帖最后由 行者e 于 2018-2-8 22:53 编辑
飞狐 发表于 2018-2-8 08:16
实际上,由于发动机到轮胎之间的传动系统受力是由发动机决定的,因此不会出现传动系统受力的明显变化,除非 ...

飞狐兄弟这个说法有些混乱:还有就是轮胎大3CM,受扭矩大一倍是指半轴,这个我觉得很容易理解,就是力矩与力臂的比值

暂且不讨论飞车的情况,飞车时是一个瞬态过程,半轴前后状态不一致,瞬间强制同步造成的冲击,情况复杂。

正常使用情况下,半轴所受扭矩不会因换大轮胎有所变化,原因如下:
考虑汽车的状态,如果轮胎不打滑,可以看成轮胎这个长力臂是固定的,半轴所受力矩来自传动系统传递的发动机扭矩(经过变速箱的力矩转换和传动效率影响),发动机的最大力矩是定值,因此半轴所受力矩不会受轮胎大小而变化,变化的,是轮胎边缘所受的力。

反过来,如果发动机和传动系统卡死,也就是把半轴的传动方向固定,这时候给轮胎一个力,那么半轴所受力矩是与轮胎半径成正比的,轮胎越大,半轴所受力矩越大。

即使考虑发动机和传动系统方向固定,锁死的状态,那么轮胎大三公分(或者半轴半径),半轴所受力矩是否大一倍?
这需要明确这个说法比较的状态:如果作用于轮胎的力,比如100牛顿,直接作用于半轴(假设半径为3公分),那么半轴所受力矩为3牛顿米,如果这是比较的基础。我同意,轮胎半径每增加一个半轴半径值,半轴所受力矩增大一倍。
但是,说轮胎增大3公分,显然指比较的原始状态是轮胎,而不是半轴。假设原来的轮胎半径为0.4米,这时候半轴所受力矩实际是100牛顿x0.4米=40牛顿米,这是比较的原始状态,也是汽车半轴工作时的实际受力状态。轮胎半径增加3公分后,半轴所受力矩实际为100牛顿x0.43米=43牛顿米,增加了3牛顿米,是100牛顿直接作用于半轴的力矩一倍,但对于作用于0.4米半径轮胎的状态,没有增加一倍,增加的比例和轮胎半径增加比例一样,都是7.5%。

上述混乱的原因,是忽略了半轴前后端的状态,以及混淆了比较的对象。
飞狐姐夫

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发表于 2018-2-9 09:18 | 只看该作者
行者e 发表于 2018-2-8 22:37
飞狐兄弟这个说法有些混乱:还有就是轮胎大3CM,受扭矩大一倍是指半轴,这个我觉得很容易理解,就是力矩与 ...

想法太复杂了

这问题其实和发动机没关系,就是在轮胎直接和半轴直径的比值

半轴设计承载是600牛米(举个例子),最大承载是1000NM。那么每增加半轴直径(还是半径,忘记了)一倍,半轴扭力就增加一倍

应该是

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 楼主| 发表于 2018-2-9 19:18 | 只看该作者
飞狐 发表于 2018-2-9 09:18
想法太复杂了

这问题其实和发动机没关系,就是在轮胎直接和半轴直径的比值

谈论任何问题,都需要前提条件,把不同前提条件放在一起说,就会得出错误结论。
Jeep-生活

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都是强人,学习了!
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发表于 2018-3-2 08:29 | 只看该作者
行者e 发表于 2018-2-9 19:18
谈论任何问题,都需要前提条件,把不同前提条件放在一起说,就会得出错误结论。 ...

轮边扭矩是可以根据地面摩擦力改变的
但是半轴承受力是不会变的

所以多数改大直径轮胎或者加宽的,只考虑地面摩擦力了,而没考虑半轴承受能力

看照片,多数断半轴的,断链条的,坏分动箱的90%以上都是加大加宽轮胎的

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