网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

汽车前驱后驱车轮受力分析计算,爬坡前驱还是后驱好?

0
分享至

雪地行驶能加大油门吗?爬坡前驱还是后驱好?绝大多数人只知道雪地起步最好挂2档、后驱车爬坡能力更强一些,但并不知道为什么,小编也不例外,今天有空就研究了一下,在此也一起分享给各位宝子,虽然都是初中物理知识,但亲自算过,心中才会更有底。



不论是雪地起步还是爬坡问题,其本质都是摩擦力的问题,在摩擦系数已定的情况下,摩擦力只跟正压力有关,就跟拔河一样,拔河本质上只跟体重有关,因此,只需要分析汽车车轮处的正压力即可,我们把车轮拿掉,直接分析车轮安装处的受力即可。

本着由简单到复杂的原则,我们先分析汽车静止状态下的受力,然后分析起步及爬坡状态下的受力。

1 水平静止状态

汽车静止,车轮没有扭矩输出,此时受力最简单,然后分析前轮驱动、后轮驱动、爬坡等状态下受力。





参数说明:

G:汽车重力

Ff:前轮安装位置车轴的支撑力

Fr:后轮安装位置车轴的支撑力

Lf:汽车重心到前轮的距离

Lr:汽车重心到后轮的距离

根据力的平衡可列出如下关系式:

Fr + Ff = G ①

根据力的平衡可列出如下关系式:

G × Lf = Fr × (Lr + Lf) ②

由 ② 式可得:

Fr = (G × Lf) / (Lr + Lf) ③

由①③可得:

Ff = (G × Lr) / (Lr + Lf) ④

2 水平行驶 前轮驱动

此时需要考虑车轮扭矩对车轴以及车身的影响。





根据力的平衡可列出如下关系式:

Fr + Ff = G ①

根据力的平衡可列出如下关系式:

T + G × Lf = Fr × (Lr + Lf) ②

由 ② 式可得:

Fr = [(G × Lf) + T] / (Lr + Lf) ③

由①③可得:

Ff = [(G × Lr) - T] / (Lr + Lf) ④

由④-③得:

(Ff-Fr) = [G ×(Lr - Lf) - 2T] / (Lr + Lf) ⑤

结论:

水平行驶,前轮驱动:

  1. 前轮扭矩减小,前轮正压力增加;
  2. 重心靠近前轮,前轮正压力增加;
  3. 车身重量增加,前轮增压力增加。
3 水平行驶 后轮驱动





根据力的平衡可列出如下关系式:

Fr + Ff = G ①

根据力的平衡可列出如下关系式:

T + Ff × (Lr + Lf)= G × Lr ②

由 ② 式可得:

Ff = [(G × Lr) - T] / (Lr + Lf) ③

由①③可得:

Fr = [(G × Lf) + T] / (Lr + Lf) ④

由④-③得:

(Fr - Ff) = [G ×( Lf - Lr) + 2T] / [(Lr + Lf) ⑤

结论:

水平行驶,后轮驱动:

  1. 后轮扭矩增加,后轮正压力增加;
  2. 重心靠近后轮,后轮正压力增加;
  3. 车身重量增加,前轮增压力增加。
4 爬坡行驶 前轮驱动

爬坡状态的受力本质上和水平行驶的受力类似,只不过力臂需要乘以 cosα。





根据力的平衡可列出如下关系式:

Fr + Ff = G ①

根据力的平衡可列出如下关系式:

T + G × Lf × cosα = Fr × (Lr + Lf) × cosα ②

由 ② 式可得:

Fr = [(G × Lf × cosα) + T] / [(Lr + Lf) × cosα] ③

由①③可得:

Ff = [(G × Lr × cosα) - T] / [(Lr + Lf) × cosα] ④

由④-③得:

(Ff-Fr) = [G ×( Lr - Lf ) × cosα - 2T] / [(Lr + Lf) × cosα] ⑤

结论:

水平行驶,前轮驱动:

  1. 前轮扭矩减小,前轮正压力增加;
  2. 重心靠近前轮,前轮正压力增加;
  3. 车身重量增加,前轮增压力增加;
  4. 坡度越大,前轮车轴位置支撑力越小。
5 水平行驶 后轮驱动





根据力的平衡可列出如下关系式:

Fr + Ff = G ①

根据力的平衡可列出如下关系式:

T + Ff × (Lr + Lf) × cosα = G × Lr × cosα ②

由 ② 式可得:

Ff = [(G × Lr) × cosα - T] / [(Lr + Lf) × cosα] ③

由①③可得:

Fr = [(G × Lf) × cosα + T] / [(Lr + Lf) × cosα] ④

由④-③得:

(Fr-Ff) = [G ×( Lf - Lr) × cosα + 2T] / [(Lr + Lf) × cosα] ⑤

结论:

水平行驶,后轮驱动:

  1. 后轮扭矩增加,后轮正压力增加;
  2. 重心靠近后轮,后轮正压力增加;
  3. 车身重量增加,前轮增压力增加;
  4. 坡度越大,后轮车轴位置支撑力越大(注意,此处车轴位置支撑力是竖直向上的力,不是坡面受到的正压力)。
6 实际案例

以汉兰达前驱爬坡为例,分析车轴位置的受力情况。

汉兰达前驱车辆参数:

  • 车重:2100kg
  • 重心到前轮距离1.28m,到后轮距离1.57m
  • 正常起步车轮实际需要的扭矩 T:840Nm
  • 坡度:23°

根据章节4里面的公式进行计算,结果过程及结果如下:

Fr = [(G × Lf × cosα) + T] / [(Lr + Lf) × cosα] = [2100×9.8×1.28×cos23°+840] / [(1.28+1.57)×cos23°] = 9563 N

Ff = [(G × Lr × cosα) - T] / [(Lr + Lf) × cosα] = [2100×9.8×1.57×cos23°-840] / [(1.28+1.57)×cos23°] = 11017 N

虽然扭矩会减轻前轮支撑力,但由于重心靠近前轮,综合计算之后,前轮竖向支撑力Ff为11017N,仍然大于后轮竖向支撑力Fr 9563N。

车轮对地面的正压力N = Ff × cosα= 11017 × cos23° = 10141 N

车轮摩擦力 f = μ × N = 0.8 × 10141 = 8112.9 N

汽车重力沿坡面方向的分力 F = G × sinα = 2100×9.8×sin30°=8041.2 N

此时摩擦力 f 刚好大于重力坡面的分力 F,车轮刚好不打滑,因此前驱汉兰达最大只能爬23°的坡

为了直观地感受扭矩及重心对车轮受力的影响,特意计算了3种状态下车轮的受力,具体见下面3个表格。

前驱汉兰达车轮受力分析计算表



将起步时扭矩下调到200Nm时前轮受力计算表



重心到前后轮距离调整到50:50时前轮受力计算表



7 总结

1)不论是前驱还是后驱,只要车轮有扭矩输出,都会导致前轮支撑力降低、后轮支撑力增加,因此相同配置的车辆,后轮驱动更不容易打滑,也就是我们常说的后驱车更有劲。

2)前驱车起步时,增加车轮扭矩反而会降低前轮支撑力,因此前驱车雪地起步时,最好挂2档,并轻点油门,降低扭矩输出,增加车轮支撑力,进而提高摩擦力,避免车轮打滑。

3)后驱车起步时,增加车轮扭矩会增加后轮支撑力,因此后驱车起步时,可以挂1档,并增加油门,车头会轻微往上抬,车身重量大部分都压倒后轮,增加了后轮的抓地力,达到快速起步的目的,这就是为什么性能车、赛车等都采用后驱的原因。

4)车身重量增加有利于提高车轮抓地力,因此雪地行驶时可以通过增加车身重量的方式实现车轮防打滑,雪地或泥地脱困最简单的方式就是多拉几个人。

5)轮距减小有利于增加车轮驱动力,这就是雪地行驶时为什么很多豪华车容易打滑而面包车却不容易打滑的原因。

5)重心偏向驱动轮有利于增加驱动轮支撑力,但这个度需要把握好,重心偏移太多虽然有利于增加车轮抓地力,但可能会影响车辆操控。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
龚爽离世仅一天,为她弹琴数年的丈夫就因一个动作,口碑暴涨

龚爽离世仅一天,为她弹琴数年的丈夫就因一个动作,口碑暴涨

小娱乐悠悠
2026-09-05 14:16:23
“这个孩子,让普通家长感到双重绝望”,三年级男生火了,接近于完美

“这个孩子,让普通家长感到双重绝望”,三年级男生火了,接近于完美

泽泽先生
2026-09-04 13:27:56
孙宇晨想靠近谷爱凌无从下手:不是他不行,是她的圈子自带防火墙

孙宇晨想靠近谷爱凌无从下手:不是他不行,是她的圈子自带防火墙

一盅情怀
2026-09-03 11:22:18
今天才知道:家里“这6样”都含有玻璃纤维,危害很大,别再用了

今天才知道:家里“这6样”都含有玻璃纤维,危害很大,别再用了

Home范
2026-08-26 12:16:19
澳大利亚的好日子到头了!以前全靠中国花钱买矿,现在局面反转了

澳大利亚的好日子到头了!以前全靠中国花钱买矿,现在局面反转了

快看张同学
2026-09-05 09:45:56
乌克兰国安局大楼被炸,俄罗斯多处重要目标遭袭

乌克兰国安局大楼被炸,俄罗斯多处重要目标遭袭

名人苟或
2026-09-05 16:59:01
千万千万不要翻长辈手机,网友:这将会颠覆这个人在你心中的形象

千万千万不要翻长辈手机,网友:这将会颠覆这个人在你心中的形象

夜深爱杂谈
2026-08-29 21:36:29
布达拉宫发布公告

布达拉宫发布公告

黄河新闻网吕梁
2026-09-05 15:47:51
强奸儿媳,凌辱女儿致怀孕,儿子怒火中烧砍掉父亲下体,被判死缓

强奸儿媳,凌辱女儿致怀孕,儿子怒火中烧砍掉父亲下体,被判死缓

易玄
2026-08-10 02:49:08
莫耶斯:巴洛贡体检出问题不是任何人的错,足球经常这样

莫耶斯:巴洛贡体检出问题不是任何人的错,足球经常这样

懂球帝
2026-09-04 22:26:09
阵风能赢歼-16?美媒:雷达差3倍不止,歼-20A欧洲摸不到边

阵风能赢歼-16?美媒:雷达差3倍不止,歼-20A欧洲摸不到边

巅峰高地
2026-09-02 19:56:40
提醒所有退休人员!收到这条通知别拖延,直接关系每月养老金到账

提醒所有退休人员!收到这条通知别拖延,直接关系每月养老金到账

白昼说故事
2026-09-05 09:12:37
决战新北!蒋万安李四川今携手造势,赖清德蔡英文也将合体

决战新北!蒋万安李四川今携手造势,赖清德蔡英文也将合体

海峡导报社
2026-09-05 10:22:05
220万辆新车烂在4S店!2200亿库存泡沫,最后谁来接盘?

220万辆新车烂在4S店!2200亿库存泡沫,最后谁来接盘?

沙雕小琳琳
2026-09-03 10:49:17
徐向前晚年吐露终极秘史:若无西安事变,红军早已开启第二次长征

徐向前晚年吐露终极秘史:若无西安事变,红军早已开启第二次长征

范剬舍长
2026-08-16 10:21:07
全网泪目!37岁龚爽病逝,瞒了大家五年,最后一条动态看哭所有人

全网泪目!37岁龚爽病逝,瞒了大家五年,最后一条动态看哭所有人

青橘罐头
2026-09-05 16:33:32
LV告完,Lululemon也来碰瓷,索赔中国企业2000万,谁给它的勇气

LV告完,Lululemon也来碰瓷,索赔中国企业2000万,谁给它的勇气

阿鄖田间生活
2026-09-04 16:46:54
一人毁了整部剧!央视剧《重器》最大败笔,就是这 3位 “戏混子

一人毁了整部剧!央视剧《重器》最大败笔,就是这 3位 “戏混子

寻墨阁
2026-08-12 05:37:22
大众再次“低头了”!新车降到79800元,喝92油,30天卖出11352辆

大众再次“低头了”!新车降到79800元,喝92油,30天卖出11352辆

沙雕小琳琳
2026-09-04 09:58:28
严审 “三地” 调动,斩断一把手小圈子,堵上选人用人漏洞

严审 “三地” 调动,斩断一把手小圈子,堵上选人用人漏洞

职场资深秘书
2026-09-05 14:59:35
2026-09-05 18:31:00
喜爱的CAD incentive-icons
喜爱的CAD
用3D看世界,让自动化更简单!
401文章数 12910关注度
往期回顾 全部

汽车要闻

全新第四代博越Li‑HEV系列 怎么开都省

头条要闻

吉隆泥石流至今未发现幸存者 专家:具有"毁灭性特质"

头条要闻

吉隆泥石流至今未发现幸存者 专家:具有"毁灭性特质"

体育要闻

小卡来去10首轮,快船7年彩礼一场空

娱乐要闻

她曾被名导抛弃,凭《生逢其时》翻红

财经要闻

被曝试药后死亡,药企董事竟怒怼记者

科技要闻

华为何庭波,再次更新韬定律论文

态度原创

家居
亲子
手机
公开课
军事航空

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

亲子要闻

“阿姨,你该长大了”,宝妈撒娇痛哭,不愿走1.5公里送娃上学,看力竭了

手机要闻

台风沙德尔来袭!小米宣布提供小米手机数码/家电免费维修:范围公布

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

军事要闻

俄罗斯建"粉碎大日本帝国"纪念碑 日本急了

无障碍浏览 进入关怀版