内轮差和外轮差的行驶原理(内轮差和外轮差的行驶原理是什么)

大家好。欢迎收看汽车攻城狮。前几期文章给大家介绍了各种EPS结构工作原理以及优缺点。这期我们给大家介绍下转向系统中重要的阿克曼几何。

我们小时候学自行车。只要转动前轮就会拐弯。要是让前轮保持一定角度。自行车会做定圆运动。如果我们想象。车轮轴线跟着旋转的话。那么前轮轴线和后轮轴线的交点就是自行车做定圆运动的圆心。自行车是个两轮模型。如果我们研究轿车的四轮模型的时候。会发现。如果轿车要绕着后轮轴线上的某一点做定圆运动的话。前轮的左右转角大小是不一样的。这时候。左右车轮转角的角度差。就是我们说的阿克曼角。而且。我们还要明白一点。在这个定圆模型中。圆心是三个车轮的轴线共同确定的。如果前轮的某一条虚拟轴线不经过圆心。那么这个车轮就会产生相对滑动。

在悬架系列文章中我们有提到。车轮是绕着主销进行旋转的。如果要实现左右轮转角不一致。就要有一套特定的转向机构。如果这套机构是平行四边形的话。我们可以看到。左右前轮转角始终都是保持相同的角度。它们的轴线是不会交于一点的。这时候车辆转向时四个轮就不会绕着同一个点纯滚动。如果我们把平行四边形的内点往里移动的话。这时候会发现前轮的左右转角不一样了。在某一个特定转角情况下。前轮的虚拟轴线和后轮的虚拟轴线会同时相交于一点。这时候。车辆的四个车轮就能绕着这个点做纯滚动运动。这种。理论上能让四个轮绕着某一点纯滚动的转向机构。我们叫转向梯形。也叫阿克曼几何。阿克曼几何的命名和麦弗逊悬架的命名类似。都是以发明这套结构的人的人名命名的。关于阿克曼命名的说法。网上有很多版本。大家了解一下就行。

再回到转向梯形。我们在这里和大家明确一个概念。很多人认为转向梯形就是左右转向拉杆内球头点和外球头点连成的几何结构。实际上。转向梯形内点是指转向拉杆外球头点。转向梯形外点 就是外球头点到主销垂线的垂足。在水平方向上的投影点。这四个点形成的梯形结构。

转向梯形在满足阿克曼几何的情况下。理论上四个车轮是能绕着同一个点转向的。但是车辆在中高速行驶过程中。因为轮胎的刚度。会产生一个侧偏角。这个侧偏角会使你的轮胎在实际转向过程中。不会按照设计的理论转角旋转。会产生一定的偏差。这时候车轮并是不做纯滚动。可能就会造成偏磨。而且阿克曼的设计和车辆风格以及操控性都有关系。所以我们在整车设计中。并不是按照阿克曼几何进行设计的。而是在这基础上。对车轮转角进行一定的调整。

所以在设计中会引入一个阿克曼校正率的概念。阿克曼率就是实际内外轮的转角差比上理论内外轮转角差。我们刚刚介绍到。当转向梯形满足阿克曼几何特征时。车轮绕着特定的交点做圆周滚动。这时候它的阿克曼率就是100%。而且这时候转向梯形的两条侧边的延长线也会交于后轴的中点。当阿克曼率越小的时候。梯形边的交点相对于后轴越靠后的地方。在一些赛车上。可能会用到反阿克曼。这种情况下。梯形边的交点会再前轴之前。通常家用车为了权衡转向性能和减少轮胎磨损。阿克曼率设置在60%-80%。偏运动型轿车。为了减小转向半径和提升转向和操控。阿克曼率会设计在40%-60%。

这期视频主要结合3D模型。给大家介绍了转向系统中的阿克曼几何。喜欢我们小伙伴记得点赞。关注。转发支持下。我们下期再见。

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