上期節目我們探討了前驅后驅哪個更穩的問題,在最后我留了個問題供大家思考 , 如果剎車制動的時候,它們二者哪個更穩定呢?今天我們趁熱打鐵,來看看制動穩定性的問題 。
如果我問你摔倒的時候,你是先伸左手還是右手去撐地?你肯定會脫口而出:倆手都得撐住?。?要不就摔臉了!沒錯!咱們本期話題的答案也是類似的,無論前后輪哪個抱死,都危險 。但你若非要給它倆排個序,那你看這個視頻就對了,今天跟著我一起搞清楚有關制動的一些基本知識 。
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【剎車時 抱死是什么意思】
制動不分前后驅和咱們在上一篇文章(為啥說“前驅比后驅更穩”?背后的物理原理是什么? )中所討論的前驅后驅問題不同,制動可不分前后驅 。為什么?很簡單,對于驅動來說,前驅后驅的區別在于哪一對輪子有驅動力,而在制動時呢?你沒聽說過哪個車的前輪或者后輪沒剎車片吧!所以,從制動的角度來看,所有的車都是“四驅”的,并無太大區別 。(當然軸荷是有些許區別的,這個屬于次要因素 , 我們先忽略) 。這時我們更在意的是 , 前輪或者后輪抱死的時候 , 車輛分別會出現什么情況,以及哪種情況危害更大一些 。
后輪先抱死后輪抱死,就是后輪不轉了,這里有兩層意思:
- 首先,它和地面之間處于完全的滑動摩擦狀態,就等于失去了抓地力,因此與地面間的摩擦力顯著降低 , 整個車輛的總制動力也降低了,削弱了剎車性能,更關鍵的是,這時候前輪可沒抱死啊,它是保持著原有制動力的 , 前輪制動力大,后輪制動力?。?這就會造成車尾比車頭更快,因此會產生一種類似車尾“推著”車頭往前沖的效果;
- 其次,后輪不轉,就意味著它和車身上其它任何靜止部件沒啥區別 , 因此它還能履行自己作為一個車輪的職責,朝著車輪的指向滾動嗎?當然不行了,它只能跟著車身一起動了,車屁股往哪甩,它就跟著一起,于是,危險就這樣產生了!
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那你要說我就是打死不動方向盤,是不是就不會出現這種情況了?愿望很美好,但實際上是幾乎是不存在這種可能的!因為后輪在拖滑的時候,它對來自側向的擾動的抵御能力大大降低了,側面稍微有個擾動沖擊,或者由于左右后輪地面上的摩擦力稍有區別,那就會給后軸帶來一個旋轉的力矩,從而造成車身橫擺 。
這種狀態很像一根木棍,一端被釘子釘?。?而另一端可以自由擺動 , 當你用力去推尾部的時候,力道稍微一偏,就很容讓木棍橫過來,在咱們這個場景中,前輪由于具有良好的地面附著力,就像那個木板被釘在地上的那一端一樣,而后輪由于抱死拖滑,摩擦力相對前輪更小且循跡性喪失 , 就像那個木棍能夠自由搖擺的另一端 。
因此后輪抱死的特點,就是車輛容易發生甩尾,如果這個時候車速還很快,那橫過來之后,就很容易發生側翻 , 所以妥妥的,后輪抱死是危險工況!
前輪先抱死套用前面的分析,前輪抱死失去抓地力和循跡能力,那么前輪制動力小 , 車頭速度快 , 后輪制動力大,車尾跑得慢,也就相當于車頭拽著車尾往前沖,還是拿那根木棍來類比,木棍的后端被釘??,拈€白那岸? ,那很明顯,無論木棍本來往哪偏,最終都會朝向你拽它的那個方向 。
具體到我們的剎車問題上 , 那就是前輪會沿著抱死前車頭的前進方向繼續滑行,同時它也拖拽著車尾往前滑行,因為后輪不具有轉向的能力,那么也就跟著一起走直線往前沖了!
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所以我們可以看到前輪抱死的特點:車輛不會產生甩尾,反而是即便抱死前車身已經發生了偏轉,在車頭的拖拽下,車身也會重新回到之前前進的方向上!
哎,這個聽起來好像挺安全,但是別高興太早,前輪它是負責轉向的!當你發生了抱死,轉向的能力也就喪失了,因此,坐在前輪抱死的車輛中,你只能眼睜睜地看著自己的汽車像一個大鐵坨子一樣撞向前方 , 啥也做不了!這還不如側翻呢,天旋地轉、迷迷糊糊的就走了,這個心理壓力得多大……
非劣解:四輪同時抱死說了這么多,前輪、后輪先抱死都不行,那我四輪同時抱死可以嗎?咱們繼續看,車輪發生抱死拖滑,說明車輪對地面附著力的利用率不夠 , 浪費了地面的附著力,那前輪先抱死就是前輪浪費,后輪抱死說明后輪浪費,那么如何最大限度的利用四個輪子的地面附著力呢?顯然 , 那只能是四輪同時達到抱死狀態!
但是話說回來,四輪同時發生抱死不是一個最優解,如果有一種方法能夠在制動過程中始終不讓車輪發生抱死最好,那始終都能最大限度的利用地面附著力,但是在無法保證輪子不抱死的前提下 , 四輪同時抱死是對地面附著力利用率最大的一種方案 , 我們叫做非劣解,通俗來說就是矬子里面拔將軍嘛,它不是最差,有比它更差的 , 比如前輪先抱死、后輪先抱死!
因此??,人盟N吞剿髁艘幌?nbsp;, 如何來分配前后輪的制動力 , 才能確保讓一輛車的前后輪在整個制動過程中都能同時發生抱死 。你別說,人家還真研究出來了,整出來這么一條曲線,叫做理想制動力分配曲線,也叫『I-曲線』 。只要你沿著這條曲線的走勢來分配你的前后軸制動力,那么你的車不論行駛在什么附著系數的路面上,制動時都能做到前后輪同時發生抱死!
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理想制動力分配曲線
這條曲線的具體推導過程呢,我就不在這里展開了,其實就是對車輛制動過程中前后軸做力矩分析就可以得到,這部分大家如果感興趣,可以去看任何一本《汽車理論》教材 , 有專門針對制動力分析的內容 。
那你有可能會問,這個『I-曲線』為什么不能是一條直線呢?前后制動力按照一個固定比例分配不行嗎?這個問題很好,但在科普文章中,我還是只能給大家做一個定性的解釋 , 原因如下:車輪和地面的附著力 , 它是正比于車輪上的垂直載荷的,就是在相同的地面上 , 哪個車輪上面壓的重量大 , 哪個車輪的附著力就大,附著力在加速的時候就是驅動力 , 減速的時候就是制動力!當車輛在制動的過程中 , 前后軸之間是伴隨著載荷轉移的,常說的那個剎車點頭就是因為載荷轉移造成的,因此在制動過程中,隨著制動強度加大,載荷越來越多的往前軸轉移了,剛說了載荷越大,前軸輪子上可以利用的附著力就越大,因此前軸負擔的制動力比例就越多,而這個比例的增加并非是線性的,因此你會看到『I-曲線』逐漸的向前軸方向偏轉了 。
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有沒有最優解最后 , 還是要說,四輪同時抱死只是一個非劣解,它并不安全!因為所有的輪子全部抱死拖滑的時候,整車就相當于一個鐵盒子在路面上滑行,想想都可怕 。那該怎么辦呢?有沒有一種方式能夠盡可能多的利用輪胎附著力,又能讓車輛保持轉向和循跡能力呢?
有啊,這就是大名鼎鼎的ABS呀 , Anti-lock Brake System,它早已成為當代汽車的標配了 。但受限于篇幅,我會在下一期的節目中,給大家從物理原理上聊聊ABS為什么能夠最大限度的利用地面附著力來進行制動的原因!
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