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为什么骑自行车转弯后不需要回正车头,而汽车需要?

 pgl147258 2015-04-23

【知乎用户的回答(101票)】:

谢邀,这个问题其实很简单,我们先确定一件事,

不论自行车还是汽车,转向后都是需要回正的。

只不过自行车拥有更大主销后倾角度(更大的回正力矩);行驶速度较慢,摩擦力与惯性远远低于汽车(自行车回正更快)而人们很难察觉。

————————好了,没有耐心的看到这就可以结束了————————

那么,转向后自动回正的原因是什么呢?

关键就在于主销后倾角

那么你们一定会问,主销后倾是什么啊?

那么汽车的主销是什么样的呢? 下图中的红色数字“9”指的就是主销,前轮就是以它为中心来转向的。

汽车的转向主销不是垂直于地面立在那里的,它不仅跟自行车一样向后倾斜,也是向内倾斜的,

就是我们说的主销内倾和主销后倾。

好了,现在我们知道主销内倾角是什么了

那么你们一定会问,主销后倾有什么用啊?

由于主销后倾,主销与地面的交点位于车轮接地点的前面。这时,车轮所受到的阻力的作用点总是在主销轴线之后,相当于主销拖着车轮前进。

不能理解请看我的渣渣作图:

正因如此,行驶方向的稳定性得到了保障。当转向时,由于车轮所受阻力作用线,不通过主销轴线。所以车轮所受阻力在主销方向有力矩作用产生,它会迫使车轮自动偏转,直到到车轮所受阻力作用线通过主销轴线,这时车轮已回正,也就是所谓的转向车轮的自动回正功能。

以上你可能没看懂,不过没关系,你只需要记住:

1、主销后倾角保证汽车行驶的稳定性。有了后倾角,则前轮有沿直线行驶的趋势。

2、主销后倾使车轮具有转向后的回正功能。后倾角在车轮偏转后依靠离心力,形成一个回正力矩,后倾角越大,则回正力矩就越大。另外,车轮回正力矩与车辆行驶速度也呈正相关,车速越快,回正力矩越大。

主销后倾角并非越大越好,它会增加转向阻力,这样方向盘就会变得更为沉重,如果汽车没有转向助力,那么不能拥有较大的后倾角。因为后倾角过大,车轮就会迅速回正,这样会导致车轮发生摆振,从而造成安全危害。还有,后倾角过大,来自路面的干扰加剧车轮的前后颠簸,车辆行驶不平稳。所以生活中我们看到的主销后倾角大的摩托车or自行车因为没有电子助力,往往拥有更宽的车把,用以增大转向力矩,这样能驾驶者能轻松一些。

所以,因为自行车、摩托车拥有更大的主销后倾角,且行驶速度较慢,摩擦力与惯性远远低于汽车(自行车回正更快)所以人们很难察觉。汽车主销后倾角一般不超过3°,且且行驶速度更快,摩擦力与惯性远大于自行车摩托车(汽车回正更慢)导致人们更容易察觉。

辅助原因:

当汽车转向时,两个前轮并不指向同一个方向,

如果要让汽车顺利转向,每个车轮都必须按不同的速度做不同的圆圈运动。 由于内车轮所经过的圆圈半径较小,因此它的转向角度比外车轮要大。 如果对每个车轮都画一条垂直于它们的直线,那么线的交点便是转向的中心点。 转向拉杆具有独特的几何结构,可使内车轮的转向角度大于外车轮。这样也导致双轮转向的汽车比单轮转向的自行车需要更大的力来回正。

参考:汽车前轮定位及回正力矩和转向力的计算

以上图片均来源于Google,版权见水印(除了我自己画的那张)

顺带推荐一本书:race car vehicle dynamics

以上是我对本问题的理解,抛砖引玉,如有错误请指正

【武小帅的回答(75票)】:

骑自行车转弯不回正车头,你不就原地转圈儿了嘛

【知乎用户的回答(4票)】:

我骑车的时候就发现很多时候龙头的调整是被动的,身体在龙头调整之前就已经倾斜了,保持平衡是骑车的必要条件,而为了保证平衡人就会自然而然的调整龙头,所以才不太会发现回正龙头这个过程。

简言之,骑车更多时候是通过身体的倾斜来改变方向的,手调整龙头只是为了车不倒,身体倾斜的回正应该很容易感觉到了吧?

开车则不然,汽车不需要人的操控来保持平衡,改变方向只能通过方向盘。

这是我的观点,有错误欢迎指正!

【于航的回答(3票)】:

又一个不问是不是就问为什么…

不回正你试试,看拐过弯以后还能直走不

【林一的回答(2票)】:

需要啊,我骑自行车要转弯,都只能停下来,把车掉转180度再骑

【吴一尘的回答(1票)】:

理解但不完全赞同上面的答案们。

的确,不问是不是就问为什么是不严谨的。

但是严谨地读一下题的话,我觉得题主所说“因为我没感觉到自己动手把车头摆正的过程”是没错的,原因就在于————————————————————————————————————

开汽车的时候,我们回正的是方向盘和前轮而不是车头。

看上去有点废话,但这的确是问题的关键——自行车的车头、前轮和车把是一体的,回正前轮就等价于回正车头;但汽车的车头则不是,回正车头是回正方向盘的结果,并不等价。

题主应该记得,汽车转向之后必须回正方向盘吧?有回正方向盘的印象而没有回正车头的印象,原因就在这个不等价上面。

【范起龙的回答(1票)】:

特简单,你把方向盘向左或右打一圈试试,转向角度是多少?你再试试自行车打一圈把……

【程文武的回答(0票)】:

车把和前叉直接传动,下意识的一个动作就能摆正前轮。

惯量小,速度慢,转弯力矩小,传动比低。

汽车则不一样,是有一个省力机构在的,方向盘用很小的力就能使两个前轮转向。

汽车惯量大,速度快,转弯力矩大,传动比高。

介于两者中间的是高速行驶的摩托车,题注可以很明显的察觉到这个需要手动回正的过程。

传动比高的时候,施加在前轮上的力不足以通过传动机构让方向盘旋转,这个是

当然并不是所有的汽车都不能自动摆正,

譬如小面包,猛打方向盘都不一定能转弯,

譬如别克,雅阁,带方向盘助力这种。方向盘转过到一定角度他会自己往回飙。

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用到的知识领域:汽车转向机构结构,高中物理。相当于高中水平的机械原理。

【浩学的回答(0票)】:

一车轮和前进方向一致,一个车轮和前进方向不一致

【知乎用户的回答(0票)】:

你把自行车笼头换成汽车的方向盘系统,照样要回头哈哈。

【田翔予的回答(0票)】:

这问题有歧义 问题本身就是个问题

【知乎用户的回答(0票)】:

这个问题我认为首先要从结构上解释:自行车的车把方向(方向系统)和前轮方向(行驶系统)始终是垂直的,转弯对于自行车来讲是可视化的等值角速度运动过程;而汽车的方向盘(模拟为类似车把形象)和前轮方向在转弯时不是垂直的,而要保证转弯后继续直行需要调整方向盘至与前轮运动方向垂直,转弯对于汽车来讲是角度缩小的角速度运动过程(赛车方向盘是等值角速度运动过程)。

不知题主对于此答案能否解惑。

【Tavio的回答(0票)】:

公路车爱好者,实际经验,拐弯后的回正感觉很明显,而且越熟练地掌握此动作,越有超车擦身而过的快感。

【未来漫长你在何方的回答(0票)】:

一般自从车拐弯靠的是人体重心的改变是车身倾斜.

【刘杰的回答(0票)】:

这问题本身就有问题,你自行车不回车正出个毛弯

【知乎用户的回答(0票)】:

哈哈哈哈 笑死

【幺两的回答(0票)】:

有的答案解释方向盘受力不错,但答非所问。

行驶过程是车轮平行于路线方向,转弯过程是增加了前、后轮及车身平行路线方向。以前轮的竖直单轴心,自行车后轮及身会绕其旋转至平行路线方向;汽车前轮则无此单独轴心,所以当前轮转向平行于转弯方向时与后轮及车身的夹角固定,而后轮及车身行驶中渐渐平行于路线方向,前轮方向却已不再平行于路线方向,只能主动驾驶调整减小前轮于车身的夹角抵消车身拐弯产生的转角用以再度达到前轮平行于路线方向。

从纯理论上,转弯的任何有前后轮的车都要回正用以达到前后轮的平行。

但单从驾驶方法上说,自行车不用回正方向盘,汽车却一定要回正。原因在于前轮与车架相接的那个自由的单竖轴的车身构造,任何此构造的前轮都不用回正。

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