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4.3.6 前轮驱动和后轮驱动利用抓地力的方法
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前轮驱动车(FF)和4轮驱动车(4WD)两种车型是给前轮追加驱动力,因此如何在摩擦圆中分配使用抓地力就变得更加复杂。
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大部分人驾驶的汽车都是前轮驱动车。发动机的旋转力传递至前轮,由前轮接受驱动力驱动汽车前进。并且驾驶员能够通过操作方向盘改变前轮的方向,实现汽车的转向,后轮只跟随汽车行驶。
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前轮在前轮驱动车中的作用要大于其在后轮驱动车中的作用。前轮驱动车中的前轮身兼数职,例如支撑汽车的重量,转向时改变方向,利用轮胎触地面的弯曲产生侧偏力,以及借助驱动力驱动汽车等。
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读到这里您大概会担心:轮胎的抓地力是有限的,前轮驱动车的前轮能够承担这么多角色吗?它比起后轮驱动车会更快地超出抓地力极限,不就会打滑了吗?
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在寻找答案之前,您可以先回想一下橡胶的特性。把橡胶底的鞋单独放在倾斜的木板上时,鞋会从某处滑下,而出乎意料的是当人穿着鞋站在同一块倾斜的木板上时就不会往下滑。这是因为给橡胶加重时会增加橡胶的贴合力,也就意味着抓地力增大了。
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在前轮驱动车中,汽车前端的发动机周围聚集了加速器和差速器等动力传动装置,这就给前轮轮胎施加了很大的重量。前轮轮胎的抓地力因此增大,即使增加了控制方向和驱动汽车的负担,也能够安全转向。
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然而正如我在第2章介绍飞轮时讲过的那样,重物一旦开始运动就很难停止。这一基本原则也适用于轮胎的抓地力。
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在前轮驱动车中,当承受着巨大重量的前轮轮胎超过了抓地力的极限开始打滑时,往往无法停止。因此前轮驱动车很容易因速度过快而无法正常行驶。所以,注意轮胎的抓地力极限,保证汽车在安全的速度内行驶是至关重要的。
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那么4轮驱动车又是怎样的呢?在4轮驱动车中,发动机的旋转力被平均分配到前后轮。前轮驱动车的前轮承受着巨大负担,但在4轮驱动车中前轮的负担减轻了。由于4轮驱动车是同时借助前后轮胎保证汽车平稳前进的,因此也就能均衡分配轮胎的抓地力。
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4轮驱动车之所以在易打滑的未经铺砌的道路上威力十足,就是因为驱动汽车的力不是作用在前轮或后轮的任意一方,而是能够利用四个轮子全部的轮胎抓地力。
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目前的市售车中,绝大部分仍是前轮驱动车。这是因为将功能集中于前轮的汽车更容易生产,且易于提高汽车的便利性(如增大驾驶室空间等)。然而,前轮驱动车将功能集中于前轮,致使装置变得复杂,结构难以理解。本书旨在帮助您理解汽车的基础知识,因此是以将功能分散至前轮和后轮的后轮驱动车(FR)为例的。
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4.3.7 如何增大轮胎的抓地力
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轮胎的抓地力越大,越能安全快速地行驶和转向。那么,怎样才能增大轮胎的抓地力呢?
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实际上很简单,只要使用黏性强、摩擦大、弹力大、易变性强的橡胶与路面接触就可以了。简单说来,就是使用柔软的、发黏的橡胶。摩擦大、黏性强的橡胶抵抗损耗的力也很大,因此能够增大抓地力。
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并且,通过增大轮胎的触地面,相应地也能够增大产生抓地力的面积。比赛用的轮胎都很宽,就是为了增加触地面积。增大触地面,就能增大抵抗离心力的抓地力,也就能使汽车在速度快的情况下安全转向。触地面的面积横向扩展,相应地就能在转向时支撑住汽车。
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卡车和公共汽车的轮胎没有那么宽,但直径很大。这是因为轮胎长长的触地面能够在前进方向上将驱动力稳定地传递到路面,它们才能在载满重物和人的情况下依然安全地前进和加速。
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但所有的事物都利弊兼具。即使用很小的力也很容易伸展的柔软的橡胶,在达到伸展极限后就很容易磨损,从而缩短轮胎的寿命。
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而且,宽度大和直径大的轮胎较重,很容易在凹凸不平的路面上上下颠簸,也就降低了乘坐的舒适度。在第2章介绍飞轮时我讲过,重物很难开始运动,但一旦开始就很难停止。较重的轮胎受凹凸路面的影响开始强烈颠簸后,其振动就很难停止了。
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比赛用的宽轮胎由高价材料制成,质地轻薄。但它比市售轮胎贵几倍,且损耗很快,在比赛中用过一次就没法再用了。对于普通的小型汽车来说,轮胎生产商的任务就是不断研究轮胎的材料和结构,设计出软硬适度、尺寸不大但能产生强大抓地力的轮胎。
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汽车是怎样跑起来的 4.4 差速器用于调整左右转速
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4.4.1 转向时里侧转速慢,外侧转速快
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