悬挂改装技术全解

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一直想写一篇将极品飞车中改装调试和汽车理论书中所涉及的知识连接起来的文章，既作为我的汽车理论的知识的实践，也作为一个改装调试的实践的升华，我觉得是比较有意义的吧，不求什么回报，只是如果我的文章能对喜欢多研究一点技术的朋友有所帮助或者启发，能够起到抛砖引玉的作用，便会让我感到很荣幸。在文章开始我觉得很有必要再次强调一个重要原则：任何理论的，技术的分析，不论在逻辑上如何完美和自洽，都要经过实践的检验。所以最重要的就是，调车时候分析要结合试车，最好是写下试车日志，记录车辆的操控特点，然后根据知识分析改装方向和程度，最后一定要再进入游戏去体会，修改试车记录，完成这样整个过程才可以算是一个循环。
一 、先看Prostreet中最细致的悬挂系统
具体调校已经有很多帖子进行了说明，所以我这一贴就主要把用到的汽车理论中的知识说明一下，一是提供基础知识供日后分析之用，二是可以把分析方法说得尽量明白：
1.涉及知识：车辆稳态转向特性，轮胎的侧偏特性，车轮的外倾（Camber），前束（TOE）等。  汽车的稳态转向特性
首先我们要了解两个概念：转向不足（Understeer）和转向过多（Oversteer），这是稳态转向特性中两个经常被提及但是很少能给出确切回答的概念。因为我们下面需要仔细分析稳态转向特性的影响因素，故需要知道这个问题的来龙去脉。 稳态转向特性是根据汽车的二自由度模型推导出来的，这个模型将汽车简化为只有但前轮和后轮以及车轴的物理模型，并且考虑轮胎的侧偏（下面将谈到）特性，给出了汽车“横摆角速度增益”（定义式：ω/δ，ω为汽车稳态横摆角速度，即汽车在连续转弯的稳态转向过程中，以车身为参考系绕自身转动中心转动的角速度；δ为方向盘转角。这个比值的意义为单位方向盘转角输入下，汽车所具有的横摆角速度）与车速的关系：ω/δ= (u/L)/(1+Ku^2)u:车速，L：轴距，K：稳定性因数（Stability factor）。K的是一个关于轴距、汽车质量以及质心到前后轴距离等车辆自身特性有关的量，是车辆自身的性质。也就是说，一部车设计好了，它的K值也就确定了，并不因行驶速度等外部条件变换而改变。明眼人已经可以看出，这个K取值便是转向特性的关键所在，的确，K值可正可负也可以取零。对应车辆的三种转向特性：K>0，过多转向（Over steer）；K=0，中性转向（Neutral steer）；K<0，不足转向（Under steer）。我们并不着眼于纯理论推导，而是通过图示方式给出这三种转向特性的物理意义，首先我们把K的表达式通过变换，成为我们便于理解的形式，K=k（α1-α2），α1，α2分别为前、后轮侧偏角（如果对侧偏角概念比较生疏，可以先参看后面关于轮胎侧偏特性的描述），这样我们就明白了K值的物理含义（如图）：

1）当α1=α2时，K=0，这时汽车转向轨迹就是中性转向的圆周（小图中K=0的迹线），汽车横摆角速度ω= (u/L) δ，即中性转向汽车的ω正比于车速和方向盘转角，这种性质的汽车在方向盘转角固定行驶的时候，轨迹是一个圆周；2）当α1>α2时，K>0，这时汽车转向轨迹向外偏离了中性转向的圆周，称为不足转向，在方向盘转角固定时行驶，轨迹为向外扩散的螺旋线，此时的实际转向中心比中性转向的转向中心向上移动了；3）同理在α1<α2时，K<0，称为转向过多，迹线表现为向内收缩的螺旋状。  说清了转向特性这个概念后，我们更关心的就是不足转向（US）和过多转向（OS）这两种特性，反映在我们驾驶车辆的时候会是什么感觉呢？我们必须将其和驾驶过程中对车的感觉联系起来，才可以了解并掌握如何去做出改变。其实这个问题我也一直在思考和体会着，现在试着描述出来，不正确的地方还请大家指正：首先是在一种自由的情况下，我们在地上画一个很大的正圆，然后我们驾驶一辆车以一定速度匀速行驶，并且通过合适的方向盘转角试图对这个圆进行循迹，如果我们发现在匀速循迹过程中车子总是偏向圆的外侧，需要我们不断继续加大方向盘转角来使其回到圆轨道的话，这车子就是不足转向的，反之为过多转向；事实上很少有机会需要我们像刚才一样的方法去操纵一辆车，那么在普通入弯过程中，如果我们根据经验判断在某个车速下某一方向盘转角可以使车辆按照某一轨迹驶过弯道，那么若在实际操作过程中，你却需要增加方向盘转角或者减速的方法达到上述目的，你的车就属于不足转向了。 对于转向特性的感觉，我想每位朋友都有自己的切身体会，只是不太好表达罢了。
我们经常听到说，FF车型操纵起来是转向不足的，而后驱车型则较为偏向转向过多特性，那么为什么？我想这也是应该弄明白的问题，因为这影响到不同类型车的调校偏向，比如FF的GOLF GTI 与 RR代表的911系列的调校肯定有着极大不同的。讨论这个问题之前，应该先解决上面屡次提到的轮胎侧偏特性问题。


轮胎侧偏：
轮胎是弹性橡胶构成的充气体，在有垂直载荷的时候会发生变形，如果静止时施加仅垂直载荷，轮胎接地处形变关于轮胎中心平面是对称的，如果这时候还有侧向力作用，轮胎会发生侧偏（如图）
Fy是作用于车轴的侧向力，而地面一定有个与其大小相等方向相反的侧向反力产生，这一对力偶促成了轮胎的侧偏，侧偏在静止的时候没有什么特别，但在轮胎滚动的时候，侧向力的作用会使轮胎行进轨迹发生偏移，轨迹线和原轮胎中心线所成的角度称为“侧偏角”，如后面图示，由于轮胎形变，所以接地印迹线也发生弯曲，如图中轮胎上标记的A1,A2和A3所示，这样在轮胎向前滚动时（看图），

接地印迹线会偏离虚线所示接地中心线，偏移后的行驶方向（箭头所指）和中心线（虚线所示）夹角为α，这个角我们就称为侧偏角。现在情况变得明了起来，原来汽车在转弯的时候并不能按照轮子的转角所向的方向行驶（因为侧偏角的存在），而是要按照和轮子指向成α角的方向行驶，还是用右图表示出来比较明显： δ为车轮转角，也就是由方向盘输入可以决定的，α为侧偏角，可以看出实际轮子前进的方向并非是与原方向成δ角，而是红色箭头所指的，沿侧偏角所确定的方向行驶。 所以侧偏角如此重要，以至于我们转向特性中K的表达式，采用了以侧偏角为参数的表示方法，现在可以回头再去分析三种转向特性与前后轮侧偏角的关系图，结论就变得清晰明了了。
现在可以来简单分析一下为什么FF车多会表现出不足转向的特性了。概括的说，FF布局的车辆前轮兼具驱动和转向的特性，所以轮胎可以提供的附着力中必须有一大部分用来作为驱动力，所以剩余用于转向的附着力就少了，因此容易表现出不足转向特征。下面是更细致的分析：在加速时候，轴荷后移，由于轮胎侧偏刚度系数k在正常范围内与垂直载荷W成正比的关系，所以前轮k变小，后轮k变大，在前后轮侧向力相同的情况下，由Fy=kα得，后轮侧偏角小，前轮侧偏角大，根据前面分析，车辆表现出增加不足转向的趋势；2、“附着椭圆”给我们的信息，当制动力或者驱动力增加的时候，同一侧偏角下的侧偏刚度会降低，所以驱动轮不得不增加侧偏角来获得较高的侧偏刚度，这样也会使FF车趋于转向不足；3、随着驱动力增加，轮胎的回正力矩也有增加，这样也导致了转向不足的倾向。同样的，如果我们把这些因素放到FR或者RR车上进行分析，可以得出另一个结论，它们是趋于过多转向的！由于这并非重点，所以不再赘述，只是在调校车辆时候，要因地制宜的来做……
外倾角（Camber）和束角（TOE）
车轮的外倾和约束，也是比较重要的概念，直接或间接的影响着转向特性。现代汽车轮胎，其车轮中心平面与道路平面之间有一个夹角，称作外倾角（Camber）若车轮上部向外倾斜，称为正外倾角，反之为负。轿车前轮空载时常有微小正外倾角γ=5’-10’,以便车轮尽可能垂直于略微拱形的路面。Toe角度(束角)是描述从车的正上方看，车轮的前端和车辆从线的夹角。车轮前端向内侧倾斜(内八字)，称为Toe in；车轮前端向外倾(外八字)，称为Toe out。束角的功用在于补偿轮胎因外倾角及路面阻力所导致向内或向外滚动的趋势，确保车子的直进性。
涉及的知识暂时写到这里，希望可以启发大家的思考，对大家有所帮助，

2.游戏中改装选项的分析：在各大游戏网站上已经贴出了一篇极品11的调校的帖子，大家想必都已经看到了，里面给出了各种选项的调校建议，其中悬挂系统的调校目的就是补偿车辆本身的转向倾向，说得清晰明了。但是并没有给出为什么要如此，下面我们就结合具体探讨一下悬挂系统各个参数是如何影响转向特性的。 需要说明的是，这一部分是前面知识的运用，用汽车理论的方法来分析各种参数的影响，希望可以帮助大家找到一个思考问题的方法，所以如果有朋友仅仅是想知道如何调校，那可以略去不看这部分的。
避震器（Shock），是阻尼器（damp）和弹簧（spring）的并联构成的，阻尼器主要负责吸震，而弹簧会反弹车体和车轮使其恢复原始的位置状态，这两个并联后，系统的振动呈现一个减幅震荡的趋势，所以他们缺一不可：没有弹簧，单靠阻尼器轮子不会回弹，单有弹簧又不会迅速衰减振动。这里提供的前四个选项虽然使用了SHOCK作为名称，但实际上是调节阻尼（列举基本对应极品11中suspension系统的列表顺序）：
（一）前/后避震器压缩率（Front/Rear Shock Compression Rate）：    这属于调整阻尼的选项，即选择大阻尼或者小阻尼。这里我们提出三个分析要点：1.赛车倾向于硬阻尼，所以调整的大方向确定了，即往“硬”，stiffer 方向调整。这样牺牲舒适性来换循迹性。【原因探讨】当吸震行程阻尼力变大以后，首先在轮子遇到路面波动时，阻尼硬的车子会将更多的悬挂质量施加与轮端，也就是说将车轮更紧的压在路上，可以提高在颠簸路面的循迹性；其次，选用大阻尼，悬挂较硬，车体侧倾也较小，垂直载荷相对更加固定，并不会大范围变动，各轮子的侧偏刚度变化就会较小，因此带来了较小的侧偏角波动，这样可以起到改变循迹特性的作用。2.由垂直载荷的动态分配来看，硬的压缩行程阻尼能够使载荷分配幅度小但是分配速度快，可以更快建立“过弯姿势”。但是必须结合车手的反应速度来定，过快的建立速度会让驾驶者难于适应。【原因探讨】关于动态载荷分配对轮胎侧偏的影响上一条刚刚说过。对于过弯姿势：入弯时候，转方向盘，轮胎会产生一个侧偏角（slip angle），因此产生转向力，然后就是垂直载荷的重新分配（车身重量转移），在达到转向力最大时，这次会建立一个新的平衡状态，我们称之为“过弯姿势”，也就是我们前面仔细分析过的“稳态转向”。 根据前面知识的论述，这个角的大小和垂直载荷有关，所以更低的垂直载荷分配幅度，就会使弯外侧内侧轮子差别减低，转向角更接近实际轮子转角，转向感觉更清晰。3.前后压缩率设置都会按照1、2所说的改变而变化，但是前后设置有区别，则不仅有上述改变，还会略微影响车辆的转向特性。【原因探讨】若前硬度高于后硬度（相对高，并非说是前调硬后调软），则垂直载荷分配是不均匀的，较软的后轮会分得更多的载荷，因此侧偏刚度提高，侧偏角变小，会增加转向不足的特性，对于后驱车型可以这样调整以修正固有的oversteer。这是理论分析，实际情况下，很硬的阻尼造成的垂直载荷分配程度小，而且垂直载荷的分配还受到汽车加减速的影响，因此最后对转向特性的影响绝对不会很明显。所以不建议主要从这两项上改变车辆转向特性。综上所述，我们得出下面两个结论：(I)前后两个压缩比例都要适当调硬，但不可最高，(II)根据车量布局类型微调两个值，但不要以此两项为主试图明显改变车辆转向特性，一是收效不大，二是有副作用。如RR车型，可以前硬后软，可以在多数情况下稍微补偿过多转向。
二）前/后避震器回弹率（Front/Rear Shock Rebound Rate）：赛车是可以分别调节压缩和回弹行程阻尼大小的，这在极品11中都反映出来了，目前这两项就是分别调整前后回弹率的。回弹阻尼主要影响的是轮胎接地性能，回弹阻尼太大的话，弹起的车轮重新贴回地面的阻力就变大，因此接地性变差。在赛车调节中一般为略微调硬或者不动。（实际试车很重要，是这项的主要参考）这里提出两个原则供参考：&#61548;       1. 在不平路面上，如沙漠赛道，应调为较软；&#61548;        2.尽量不要使后轮比前轮更硬，因为后轮接地性变差会影响抓地力，产生漂移，除非你想漂移。
（三）前/后弹簧刚性 （Front/Rear Spring stiffness）:如前所述，弹簧控制振动频率，刚度系数K大，振动周期就短 （T=（m/K）^1/2）。简要说明两个分析要点：&#61548;        1.前后作为整体来说，若调硬，在压缩行程，弹簧与阻尼一起控制垂直载荷分配程度与速度，使车辆的瞬态相应改善，防侧倾效果好，在起伏路面上，过硬的弹簧会使车轮过于忠实地传达地面的波动，因此车体更有可能弹离地面，所以不可以一味提高弹簧刚度，应该结合防倾杆一起来控制侧倾。谈到这里，有一个情况您可能也注意到了：弹簧硬也可以使轮子迅速回弹贴地，不也提高了接地性能吗？单看轮子，确实是这样的，但是这个问题的主要矛盾是过硬的弹簧会使车体受地面的不平坦的影响变大，车体振动加剧，由于动量定理我们知道，质量较小的非悬挂部分会具有更大幅度的波动，即车轮会更加“粗暴”的振动，造成贴地性能不佳，如果要衰减这种不需要的振动，就要加大回弹阻尼来帮助衰减这个振动，这样反而又会削弱贴地性能，因此就陷入了一个恶性循环中，我们越改进贴地性，反而性能越差。这就告诉我们，只靠这一种调节已经无法完成我们想要的目标了，后面的防倾杆设定中我们会看到一种解决方法。&#61548;        2.类似于前面的选项，这里前后刚性的差异，也会影响到车辆转弯特性，若前硬后软，则在弯道中前轮垂直载荷变化小，后***，所以后轮侧偏刚度大，侧偏角小，会使车辆趋于增加不足转向特性（Understeer）；反之亦然。综上，（I）前后刚性都应要参考前面回弹阻尼的设定而适当调硬，但同样遵循过犹不及的原则，最终需要实践来确定方案；(II)前硬后软可适当纠正OS,前软后硬可适当修正US。
（四）车高（Ride Height）:    车高也就是指的离地间隙，空气动力学常识大家一定熟知，即空气流速越快，压强越小，而且在越狭小的风道中，空气流速会越快，所以车底的离地间隙相当于一个风道，我们减小它的高度，就会加大流经其中的空气的速度，则流经汽车上下表面的空气就会有压力差，这种下压力会把车压在地面上，增强了车辆行驶的稳定性。显然，车高太低会对通过性有很大的随害，所以具体调校时候大家还是用实验的方法确定。可以通过Drag赛来实验。
（五）前后防倾杆硬度（Front/Rear Rollbar stiffness）防倾杆作用如其名称：防止车身侧倾。负责削弱在转弯或是左右轮不同步颠簸时候的车身侧倾，从而提高了悬架的侧倾角刚度。对于极限状况下的转弯性能有提高。其实单纯换用更硬的悬架弹簧或是压缩阻尼也会达到相应的提高角刚度的目的，但是这样也会影响所有行驶工况下的行驶性能，尤其是平路直进时候的平顺性。因为防倾杆仅仅是在左右悬挂不同步运动的时候才会起作用，而改动了弹簧和阻尼则会改变所有的情况。 从另一个角度来看防倾杆，我们其实可以把防倾杆当作是独立悬架和非独立悬架一种妥协，因为防倾杆将原本脱离直接干涉的左右两个独立悬架重新建立了联系。那么防倾杆的调校需要考虑什么要点呢：&#61548;        1.赛车防倾杆适当调硬，更好控制转向时候的侧倾，而且如果仅欲改善过弯稳定性，则和上面调节弹簧和阻尼的硬度比较，优先调节防倾杆，因为可以规避弹簧变过硬带来的负面影响。&#61548;        2.前后防倾杆分别调节也会改变汽车的转向特性，若加硬前防倾杆，则过弯时候前轴的垂直载荷分配比较均衡，但是后轮的载荷分配幅度大，所以后轮侧偏角会比前轮更显著的变小，所以车子会偏向understeer；同理如果加粗后防倾杆，则前轮受转向侧倾影响比较明显，前轮侧偏角变小，偏向oversteer。说到这里有一点我要说明：在我实际调节911GT2这款车的时候，对比调节前，发现防倾杆设置为前硬后软的情况下（前硬度+4，后硬度+2），感觉到车子转向会更加的偏向OS，和分析正好相反，朋友们可以试验一下。我想说明的是：本段的分析我仔细推理过并没有错误，实际车辆改装时候也是这个规律，那么要么是NFS11对911悬挂设计有问题，要么是911GT2本身还有未知的因素在影响着转向特性，我以后会进一步测试不同车辆的调节效果，来验证我的推断。我们再一次看到：试验始终是重要的，如果想调好一部车，要一项项的来，在分析指导下测试，测试完毕后验证分析。
（六）前/后胎压(Front/Rear Tire Pressure)大家肯定认为很了解轮胎，这么个充气皮圈有什么好说。但我还是想细说一下轮胎，或许您听完我说的这些，对轮胎细节问题会有个新的认识。首先是轮胎中充气，气体是什么作用呢？我们都知道气体充得足轮胎就硬，那么是气体在承重吗？显然不是的，整个胎内部是联通的，气体压强相同，是不会承重呢。气体其实仅仅是起着一个调节轮胎侧壁刚度的作用，气体足，轮胎侧壁就硬，便可以拥有更大的支撑力和抗侧偏特性，所以调节胎压是可以调节车辆稳态转向特性的； 其次，轮胎可以用什么模型来描述呢？我们一直都是注意轮胎的弹性，却忽略了它也有阻尼的特性，其实它就相当于是一个避震系统（shock system），是可以抽象为弹簧和阻尼的并联的模型，具有阻尼是因为轮胎具有“弹性迟滞损失”的缘故，即加载和卸载到同一个重量时候，轮胎加载过程中的形变要小于卸载到这个重量时候的形变，也就是说轮胎恢复是滞后的，这一点和阻尼性质一致，都将机械能部分转化为了热能损失掉了。所以，调节轮胎胎压，原则类似阻尼和弹簧的设定，这里简要说明下：&#61548;        1.先说前后轮胎压调节均有的性质，提高胎压可以提高轮胎的侧偏刚度，有利于减小侧偏角，对操控有利；但若太硬就会如悬挂系统一样由于颠簸过于激烈而失去了良好的循迹性能，如果不巧悬挂又很硬，那就会雪上加霜了。&#61548;        2.前后轮胎压的差异化调整会改变车辆的稳态转向特性，如果前较硬，则前轮的侧偏刚度高前轮侧偏角小，车辆趋于Oversteer；若前软后硬，车辆趋于Understeer。
（七）束角（TOE）,外倾角（Camber）和后倾角（Castor）把这三个选项放在一起，是因为这属于车轮定位四个参数中的三个，另一个是“主销内倾角”，但并未出现在这一代极品中。&#61548;        1.TOE在这里是指的前束，对于改善汽车直进性能来说，TOE-IN是可行的，它将前轮的运动向内约束，可以在直线运动中束紧前轮，改良直进稳定性但是前进阻力有所增加；TOE-OUT有利于改善转向灵敏度，因为向外的束角相当于让车轮做好了入弯姿势。当然缺点也是很明显的，削弱了汽车直进稳定性。一般弯道中赛车可以稍微调节为OUT。
2.外倾角（Camber）是用来补偿TOE的一个参数，所以这两者的调节必须相辅相成，互为约束。如图中的右边部分（浅色箭头所指为由于TOE-IN而产生的行驶方向，而正外倾角引起的行驶方向是深色箭头所指，这两个因素联合约束后实际行进方向应该是红色箭头所示的正前方。） 外倾角的采用是出于减低转向阻力考虑的，如图所示，由于外倾角（左边图中角A）和主销内倾角（左边途中角B）的存在，车轮实际转动是以主销中心线为转动中心的，这样比直接绕垂直地面的轮胎中心轴线转动所受地面阻力更小，转向则会更加灵活。实际调校中可以用适当增加外倾角的方法来改善转向，但是上面刚刚说了，外倾角偏正的话就要配合TOE-IN的增大，这又是不利于转弯的调整，所以我们必须寻求一个平衡，这个平衡的原则从哪里来？就是实际试车！

3.后倾角（Castor）描述的是主销上端向后倾斜，主销轴线与前轮中心垂线间的夹角。其作用和摩托车的前叉作用相同（例如哈雷的前叉后倾非常大）。如图所示，后倾角的采用，让主销延长线位于了轮胎接地点的前方，这样的布局有利于自动回正，后倾角后倾愈大，回正性越好（因为相当于主销在牵引轮子向前走），汽车直进稳定性越好，但是转向越沉重（通过分析转向阻力的力臂长短来理解这个结论）。调校中可以以此项改变车辆的转向阻力。
悬挂部分完结语：这第二部分是对于极品11中出现的悬挂系统的调校选项，经过联系汽车理论和结构中相关内容给出的分析，其实可以看到，几乎所有的调教选项，虽然这些选项各不相同，但是最终基本都是通过影响轮胎的侧偏特性，改变轮胎侧偏角来影响汽车的转向特征，行驶特性，因为汽车的轮胎是车辆唯一和地面作用的部分，也是各种作用与车辆的力的最主要来源，希望大家考虑悬挂系统改装调校的问题时，要善于结合轮胎的侧偏去考虑，进而推理出某一项改变会如何改变车辆的稳态转向特性，这也是我上面所写的实际分析内容所极力想传达给朋友们的。
悬挂部分完毕~~（转的）