重量转移与负荷转移

负荷转移（英语：Load transfer）一般用来描述当汽车加速时，负荷施加于各轮上的状况。^[1]汽车行业（三或四轮以上）也会使用“重量转移”来描述这个概念^[2]，因此某程度上，两词是通用的。“负荷转移”也是摩托车行业上经常使用的词汇。^[3]^[4]

重量转移（英语：Weight transfer ）则用来描述，因车上的悬挂或负荷移动产生的重心转移。这效应对摩托车的影响较大，对三或四轮以上的汽车影响则较小。

两者主要的分别在于，“负荷转移”是由于施加于汽车的力不均衡所致；“重量转移”则是源于汽车的重心移动。(由于地球上的汽车皆受接近的重力影响，因此这里“重心”及“质心”皆通用。)

负荷转移

对于所有有轮的车辆而言，负荷转移用来描述载具在加速时（包括纵向及横向加速），汽车负荷施加于各轮上的状况。^[5]这里的加速也指负加速（即减速或制动的过程）^[6]。由于负荷转移可发生于没有悬挂系统的车辆上，所以车轮间的质心转移与否，并不是重要的因素。负荷转移是了解车辆动力学的重要概念，摩托车动力学亦然（只涉及纵向运动）。

负荷转移对牵引力的影响

每当汽车加速、刹车或过弯时，负荷转移会改变四轮的牵引力。随著一边轮胎的工作量（负荷）越来越高，它们整体的牵引力便会下降，这现象与轮胎的负荷灵敏度有关。要缓解轮胎负荷过高的情况，驱动轮胎的分布显得相当重要。例如，动力输出强劲的汽车一般不会采用前轮驱动的配置。因为当汽车急加速时，前轮驱动的汽车难以将负荷传移到后轮，所以使前轮因负荷过大导致整体牵引力下降。后轮驱动及四轮驱动（在一般情况下，四轮驱动的动力多倾于后轮。）的汽车会将前轮的负荷转移到后轮，因此后轮获得额外的牵引力，前轮的负荷因此减少，这适合作为高性能汽车的配置。

重量转移及质心(或重心)对汽车造成的影响

车辆加速时会有多个力施加于轮胎与地面的接触面上，这些力不会直接施加在车辆的质心上。车辆质心位移会产生一股惯性力，其力臂从质心延伸至轮胎（支点），加上轮胎牵引力产生的力矩，种种力矩令车辆上的重量分配产生变化。即使对于一辆没有悬挂系统，不会倾侧及翻转的汽车来说，它仍然会发生重量转移的现象。由于车体的质心水平位移及轮胎变形(车辆的倾侧及翻转所导致)影响，车辆会有额外的重量转移产生。

降低重量转移的方法是降低质心的高度(即质心与地面的距离)。这会导致纵向及横向的重量转移都会降低。另一个降低重量转移的方法就是增加轮子之间的距离。增加轴距会降低纵向的负荷转移；增加轮距会降低横向的负荷转移。大部分高性能的汽车都设计成低质心，而且其轴距及轮距也有增加。

要计算负载转移，可透过“重量转移方程式”（英语：weight transfer equation）（由于上述提到“重量转移”及“负载转移”在某些情况是互通的）：

\Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }=a{\frac {h}{b}}m

或者

\Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }={\frac {a}{g}}{\frac {h}{b}}w

$\Delta \mathrm {Weight} _{\mathrm {front} }$ 是指前轮的负荷改变， $a$ 是纵向加速， $g$ 是重力加速度， $h$ 是质心高度， $b$ 是轴距， $m$ 是车辆总质量， $w$ 是车辆总重量。^[7]^[8]

另外，重量转移亦包括所有因悬挂系统作用所导致的车盘位移，或车上的运载物或液体的位移。^[5]这些因素都会导致各轮的负荷重新分配。在驾驶的过程，重心的位移会导致重量的转移。车辆的前后重量转移视乎轴距之间重心的水平位置而定；侧向的重量转移视乎轮距之间重心的横向位置而定。各种液体例如燃油也会导致车辆的质心转移。在燃油消耗的过程中，质心的位置除了会改变之外，车辆的整体重量也会下降。

举例来说，当一车辆加速时，它的重心会向车的后方移动，因此，它的重量也会向后转移。车外的观察者会看到车辆有向后倾斜的现象（车身呈现前高后低）。相反，当汽车刹车时，它的重心会向车的后前移动，因此它的重量会向前转移。尤其车辆在猛烈的制动下，车内的观察者甚至可以留意到车头有向前下沉的现象。同样，当车辆过弯时，重量会移向远离弯心的一侧。

重量转移对汽车（三或四轮以上）的影响远不及负荷转移大。以一辆轮距1650mm及质心高度550mm的汽车为例，当它以0.9个标准重力(G力)过弯时，会出现30%的负载转移，也就是说，离弯心较远的两个轮胎会比之前增加60%的负载，近弯心的两个轮胎则比之前减少60%的负载，而整体抓地力亦会下降约6%。虽然汽车的质心也会作出纵向及横向移动，但不会超出30mm，即少于2%的的重量转移，也意味著只有0.01%的抓地力损失。

负荷转移产生的侧翻

当横向的负荷转移发生，汽车会因为轮胎上的负荷转移到车外侧，导致车的内侧的轮胎有升起的现象。假如转移的负载达到车重的一半，便会开始侧翻。

参考资料

^ Pacejka, Hans B. Tyre and vehicle dynamics (Second ed.). SAE International. pp. 14–15. 2006. ISBN 978-0-7680-1702-1.
^ Thomas D, Gillespie. Fundamentals of Vehicle Dynamics. SAE International. 1992.
^ Cossalter, Vittore. Motorcycle Dynamics (Second ed.). Lulu.com. pp. 84–85. 2006. ISBN 978-1-4303-0861-4.
^ Cocco, Gaetano. Motorcycle Design and Technology. Motorbooks. pp. 40–46. 2005. ISBN 978-0-7603-1990-1.
^ ^5.0 ^5.1 Wm Harbin. Vehicle Load Transfer (PDF). [2023-08-09]. （原始内容存档 (PDF)于2023-08-10）.
^ Jazar, Reza N. Vehicle Dynamics. Springer. p. 72. 2008. ISBN 978-0-387-74243-4.
^ Huffman, John Pearley. "The Physics of Wheelstands". Car and Driver. [2023-08-09]. （原始内容存档于2023-09-28）.
^ P. Gritt. "Introduction to Brake Systems" (PDF). [2023-08-09]. （原始内容 (PDF)存档于2019-11-24）.

[1] Pacejka, Hans B. Tyre and vehicle dynamics (Second ed.). SAE International. pp. 14–15. 2006. ISBN 978-0-7680-1702-1.

[2] Thomas D, Gillespie. Fundamentals of Vehicle Dynamics. SAE International. 1992.

[3] Cossalter, Vittore. Motorcycle Dynamics (Second ed.). Lulu.com. pp. 84–85. 2006. ISBN 978-1-4303-0861-4.

[4] Cocco, Gaetano. Motorcycle Design and Technology. Motorbooks. pp. 40–46. 2005. ISBN 978-0-7603-1990-1.

[:0-5] 5.0 ^5.1 Wm Harbin. Vehicle Load Transfer (PDF). [2023-08-09]. （原始内容存档 (PDF)于2023-08-10）.

[6] Jazar, Reza N. Vehicle Dynamics. Springer. p. 72. 2008. ISBN 978-0-387-74243-4.

[7] Huffman, John Pearley. "The Physics of Wheelstands". Car and Driver. [2023-08-09]. （原始内容存档于2023-09-28）.

[8] P. Gritt. "Introduction to Brake Systems" (PDF). [2023-08-09]. （原始内容 (PDF)存档于2019-11-24）.

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