汽车的运动


记得在大学里学习《机械原理》课程的时候,笔者的老师说:"很多人认为机械看得见、摸得着,没有什么奥秘可言。事实证明不是这样。正因为看得见摸得着,大部分的人就会被所看、所摸所迷惑,影响了对问题本质的深刻理解。"直到自己当了教师,才深切感到确实如此。大部分学子在学习诸如"电子从负极流向正极"之类内容的时候,由于对象看不见摸不着,所以很顺从地就接受了书本上的结论。而机械恰恰相反,从玩耍玩具开始,人每天都在积累关于机械的感性认识。当他开始学习机械的时候,科学原理就与头脑中已经形成的概念发生激烈的碰撞。当他最终战胜了自己的时候,他就会说:"原来看得见摸得着的后面有这么多看不见摸不着的道理。"

经常与汽车打交道的人,是不是能回答"汽车是怎样运动的?"这样一个最基本的问题呢?

汽车能够从静止状态开始运动是由于地面的推动力。要想得到地面的推动力就要用轮胎与它接触并企图相对它产生运动,所以要设置发动机。

发动机的作用是对车轮施加扭力从而获得地面的推力。动力从发动机传递到驱动轮要经过许多传动部件,由于机件之间的摩擦会损失大量的功率,所以每个部件都要有良好的润滑以减小由于汽车内部摩擦影响汽车整体的加速性能。

既然地面推力是摩擦力,要想获得较大的摩擦力就要设法提高摩擦系数。因此轮胎的大小、充气压力、花纹的类型……都有讲究。

潮湿、泥泞、冰雪的路面不能产生足够的摩擦力,汽车在这些路面上行驶有困难时加大油门不但无济于事反而有害,所以就有了"雪地"驾驶模式。在同样的路面上四驱比二驱通过性好是因为四驱可以同时从四个驱动轮获得地面推力。

汽车的制动同样依赖地面的摩擦力,但是这个摩擦力的方向是与汽车的运动方向相反的。要获得相反方向的摩擦力就要设法减低车轮的速度,所以要设置制动系统。早期的汽车制动系统没有对制动过程进行有效的控制,容易发生车轮抱死的现象。车轮一旦抱死,汽车的运动就失去可操纵性,造成危险。ABS、ESP、ETS、ASR等技术的应用使汽车的行驶安全性得到很大提高,电子制动系统的应用使得驾驶汽车的的体力和技术要求进一步降低。

车汇通
2002.6.19

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