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摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

2020-07-12  点赞641   浏览量:141

(Friction)与汽车的驱动(Automobile Layout)

讨论汽车运动时轮胎所受到摩擦力的方向,须要先确定此轮胎是否为驱动轮,以及是否正在作加速运动。1950年代以前的汽车绝大部分都採用后轮驱动(rear-wheel drive)方式,此后随着前轮驱动(front-wheel drive)和四轮驱动(four-wheel drive)车的普及,后轮驱动车所佔的比重逐渐下降。目前,大部分的卡车,注重加速性的轿车或跑车仍採用后轮驱动方式,而大部分的轿车都採用前轮驱动方式,越野车则多採用四轮驱动方式。因大部分的汽车引擎置于汽车前段,採用前轮驱动可减少机械驱动过程,不但较为省油,且前轮之正向力较大,可提供较大的摩擦力。但一般的货车仍採用后轮驱动,因为装载货物时后轮正向力较大,以后轮驱动可提供较大的摩擦力。

部分跑车在不增加车重与改变轮胎的状况之下,使用扰流板增大正向力(后轮驱动),以增大最大静摩擦力,提高加速性能。另外一种四轮驱动车更适宜于爬坡越野等在恶劣地形中行驶的要求,因此时前后轮的正向力都可转为提供摩擦力来驱动车辆,遇到部分轮胎打滑时,可由其它轮胎提供驱动力,因此在泥泞或有雨雪的路面上,四轮驱动车也更易于掌握。

汽车加速时,驱动轮受到地面的摩擦力,带动汽车向前加速。引擎不输出动力或煞车时,四轮都受到向后的摩擦力而使汽车减速。其受力方向整理如下:

摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

要了解爬坡时,前后轮驱动对汽车运动的影响,应先了解下面这个问题:
若两人ㄧ前一后抬木箱子上楼梯,a图中两人负重相等;b图中箱子的重心距乙施力的方向线较近,故乙负重较大。

摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

爬坡时车身倾斜,如图所示:
摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

设车身长为 L,车身重心高度为 d,斜坡倾斜角为 θ,若以后轮为支点(后轮驱动,前轮无向前摩擦力),依力矩平衡:
摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

前轮的正向力小于后轮的正向力
正向力越大,所能产生的最大静摩擦力越大,能给予车子爬坡所需之推力
故以后轮驱动车的爬坡坡度较大,而四轮驱动车爬坡能力最好(能爬坡的最大坡度最大)。
摩擦力(Friction)与汽车的驱动(Automobile

参考资料:
1.维基百科–前轮驱动  http://en.wikipedia.org/wiki/Front-wheel_drive
2.维基百科–汽车设计  http://en.wikipedia.org/wiki/Automobile_layout
3.维基百科–四轮驱动  http://en.wikipedia.org/wiki/Four-wheel_drive

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