【分享帖】浅谈纵臂悬挂布置方式以及长度与夹角
RM烧电机十级表演艺术家 | 3278 | 2021-02-04 众所周知，由于麦轮与地面的接触不是一个光滑连续的面，振动在所难免，为了减小麦轮带来的振动影响，RM赛场上曾经出现过各种形式的悬挂，大浪淘沙后就只剩下独立摇臂悬挂，但是你真的了解你自己用的摇臂悬挂吗？摇臂的布置方式、摇臂长度与地面角度，很多时候都是根据试验现象得出某种样式大概合适，然后来一句“祖传悬挂三十年保质保量”，把传说中学长的轮组直接套用或稍加改造。在一次偶然机会下被问到摇臂的布置方式、摇臂长度与地面角度问题竟回答不上来后，觉得有必要进一步讨论在误打误撞中刚好发展起来的摇臂悬挂，本文观点浅薄甚至错误，是为了和坛友们讨论而发，希望有所研究的大佬们能指点一二(说人话就是：来水文章的，没用的知识又增加了:lol)
本文规定麦轮旋转平面与摇臂旋转平面平行的摇臂为纵臂悬挂，麦轮旋转平面与摇臂旋转平面垂直的摇臂为横臂悬挂（如下图）台型布置方式侧视图为内八，倒台型布置方式为外八，平行布置方式分平行前倾和平行后倾，本文仅讨论常见的纵臂悬挂。
多轮纵臂式悬挂在汽车上较少使用，常见于坦克和装甲车，如各种59改和8x8底盘魔改，但这些都是扭杆悬挂对RM比赛来说借鉴意义有限，真正的摇臂悬挂对应的是摩托车后轮，B站上有有个视频讲解相关知识，本文在此贴出
https://www.bilibili.com/video/BV1B741157Kx，本文初始观点皆源于此。
之前曾回答过一个帖子关于横臂悬挂前进刹车点头严重，纵臂左右平移晃动严重，在此把回答搬过来，来粗略回答为什么上交说横臂悬挂并不好的问题。
麦轮的正确安装方式是“接触”地面的滚子应是成四边形而不是x形。右前滚子为例，滚子在垂直于滚子轴线方向的位移是自由的，平行于轴线的方向由于摩檫力的作用位移受限。纵臂悬挂在左右方向位移受限，前后位移自由；横臂前后位移受限，左右位移自由，麦轮结合横纵悬挂后，当前后移动刹车导致横臂悬挂压缩时，左右轮距会增大同时有向前趋势，此时合力方向、合位移方向正好与滚子自由移动方向接近或平行，由于在右前方向地面无法给麦轮提供摩檫力导致低头效应更加明显，而纵臂悬挂在方向没有位移，即使前后方向有位移但合位移为零，此时麦轮在足够摩擦力的作用下前轮轮距为零，点头效应大部分只与悬挂有关。反之当横移刹车导致纵臂压缩时，情况与前后位移横臂压缩一样，前后麦轮轴距增大，侧倾明显，而横臂压缩时前后轴距不变，侧倾效应大部分只与悬挂有关。在RM赛场上前后急刹次数多于左右急刹次数，所以应该选用纵臂而不是横臂，小陀螺模式下尚未分析，但只有垂直上下的悬挂才能解决轮距变化带来的影响。
第一个问题：为什么旋转正台型对称布置
如图假设重心皆在四个轮子的几何中心。同向前倾式当起步加速时，前后轮的摩檫力向前，对重心有一个顺时针的扭矩，重力到前轮与地面接触点产生的扭矩也为顺时针方向，重力到后轮的扭矩为逆时针方向，由于加速起步重心后移到前轮距离拉长顺时针扭矩增大，到后轮距离拉短逆时针扭矩减小，因此导致后悬挂压缩相对前悬挂更大，车身产生抬头现象，过多的抬还会损失电机的扭矩，导致起步速度慢。后倾式分析如前，但是相反的是尽管加速起步重心后移，但悬挂压缩后重心到后轮的距离大于前轮，相比前倾式重心到后轮的距离也有所增加，抗抬头能力有所增强。
当前进刹车时右上角后倾式布置：摩檫力向后，对重心的扭矩为逆时针方向，重力对前轮的扭矩为顺时针，重力对后轮扭矩为逆时针，刹车导致的重心前移使得重力对前轮的扭矩小于重力对后轮的扭矩，低头现象明显，反之，左上角的前倾式在悬挂压缩后到重力前轮力臂相对拉长，到后轮力臂相对拉短，相比后倾式抗低头能力增强。
综上所述，结合前倾式布置和后倾式布置的优点并减弱缺点的布置便是正台型对称布置，而倒台型布置正好放大点头抬头缺点。
第二个问题：多长的摇臂和多大的摇臂与地面夹角合适
相信不少战队是先定好底盘高度和平面九宫格底盘后根据这些来大致选择摇臂长度和夹角，但真的合适吗？截至本文发布也还没有得出最佳设计，只是进行讨论。下图为今年的盲道规格和麦轮触碰到凸起时的大致状态
可以看到刚刚接触凸起时，凸起对麦轮旋转中心产生的阻力角度是61.72°左右，当为了缩短整车长度而增大夹角大于61°后，通过凸起时悬挂所起的减振作用将降至最低，那么是否远离60°甚至是负数通过效果会更好？由于尚未系统分析，也没有做过试验，无法做出肯定回答，但持乐观态度。然而，看过上面贴出的摩托车视频后便会知道，摩托车后摇臂角越小，后沉效应越明显，对应RM车应该就是：摇臂夹角越小，起步抬头和刹车点头效应越明显，同时通过角离去角都将降低。虽然目前抗抬头和点头的方法是使用弹簧系数K值较大的避震器，但是越硬的避震器在通过凸起时，减振效果越差，这是个矛盾体，解决的方法就是再加上一小段较软的弹簧，但本文认为并没有真正解决问题，真正的问题就是摇臂角度和长度。测量过上交开源步兵的长度和角度（85mm正5°），希望方便的话上交的同学给出起步刹车时的抬头点头情况和是否放弃下公路。由于尚未找到相关文献佐证摇臂角多少合适，姑且认同视频里摩托车后摇臂夹角的方案，要求摇臂角度应该大于反下沉效应100%夹角小于凸起夹角，在此基础上结合底盘长宽高获得摇臂的夹角和长度。
略述拙见，还请指正
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