司机开车转弯时轮胎怎么转?直觉答案竟然是错的
发布时间:2020-5-19 14:00阅读:534
想想看,一行小朋友转圈的时候,在相同的时间里,在中间的小朋友走过的路要比外圈的少,这样大家才能齐头并进对吧。如果内圈的小朋友走太快,就不齐了。
很显然,靠内的小朋友的行动速度肯定比外圈的要小啊。也是因为这个原因,在田径比赛时,起点如果在弯道,外圈的人就需要在更靠前的位置起跑,这样才能保证公平。
汽车也是一样,转弯的时候,外侧的车轮速度肯定比内侧大。
所以问题就来了:如果汽车轮胎之间是用同一根轴连接的,那么这根轴在转动的时候,两个轮胎的每分钟转速(RPM)应该是一样的,你转一圈,我也转一圈。
可是这样一来,在相同时间里,外圈和内圈的行动距离肯定也是一样的,那么在转弯的时候,两个轮子里靠内侧的那个肯定会打滑。可是我们并没听到汽车轮胎打滑的声音啊。
所以两个轮胎之间到底发生了什么?
先来看看牛车是怎么转弯的。
牛车的车轮和车轴实际上并不是紧密结合的,车轮可以在车轴上滑动,这样的设计就允许两个轮子的转速不同。早期的汽车的确也是用这种方法设计的,而且只有一个车轮和引擎相连。不过这种情况下轮胎就不够抓地,所以后来这种设计被淘汰了。
为了让两个车轮都带动力,同时避免转弯时车轮打滑的问题,有人想出了一种非常有趣的设计,它就是差速器。
差速器就是小汽车屁股后面的这个鼓包,它的技能就是让两个车轮用不同速度旋转。
差速器(红色)和引擎(黄色)
所以差速器是怎么做让两个轮子可以用不同速度旋转的呢?
1939年,雪弗莱曾经做过一次演示,我们一起来看看。
像这样子,在两个分离的轮胎上加两根竖起来的“天线”,没问题吧——
这种情况下,如果用一根棍子同时搅动两边的“天线”,那么两个轮胎的转速是一样的。
我们把这根棍子固定在其中的一个轴上。让它可以随意转动。这样一来,两个轮胎可以做到同步,但是在转弯时还是会保持相同的速度。
继续改良中间的棍子,让它可以转动——
这样一来,它就可以让其中一个轮胎转动,而另一个轮胎不转,或者减速转了。
但是这样的设计有一个问题,那就是两个轮胎速度相差太大,中间的这根棍子就会掉线——
有没有办法改良呢?给它再装一根辐就可以了——
但是这样两个棍子会撞来撞去,摩擦也很大——
为了让轮胎在两个速度挡之间的变换更为顺滑,只需要安装更多的辐就行了——
把这些辐换个皮肤,变成齿轮,看起来就更和谐了——
继续给齿轮充值升级——
上面这个可以调整左右两个车轮转速的小齿轮就叫做差速轮。
然后给差速轮装上动力,也就是这两个和引擎连在一起的大小齿轮,差速轮就可以带动两个车轮滚了——
所以在平直的马路上开车的时候,差速轮只做公转,这样两个车轮的转速是一致的。
但是在转弯的时候,差速轮除了要公转,还要自转,这样才能让两个车轮转速不一致。
当然,这种基础款的差速轮也不完美,它的一大问题就是轮子遇到湿滑的地面容易打滑开不过去,所以后来出现了升级版的限滑差速器。这个限滑差速器,是保时捷在1932年的时候发明的。
你以为差速器的故事到这里就结束了?
许多人直觉地认为,现代自行车的发明比现代汽车要早,其实不是。
如果说有了差速器才有现代汽车,那么现代自行车实际上是在汽车之后发明的,因为现代自行车的发明人要叫差速器发明人叔叔。
而差速器发明人是因为做了爸爸才有了这样的成就,差速器的发明可以说是爱的结晶。
差速器的发明人、来自英国乡村的土味发明家 James Starley 是个暖爸,喜欢带儿子骑自行三轮车。但是这种三轮自行车不太好转弯,孩子的安全问题就成了他心头的疙瘩。
温馨提示:投资有风险,选择需谨慎。
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