车把适合摩托车,方向盘适合汽车的原因是什么?


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在摩托车上安装车把,在汽车上安装方向盘的原因是什么?

请注意,使用车把和方向盘的方式非常相似,但是当您控制车辆时,方向盘比车把允许更多的旋转。

请给我一个为什么大型车辆应该使用方向盘而轻型车辆应该使用车把的原因?

原因可能包括科学原因,安全原因或设计原因。


ATV或四轮车带有把手和前转向。我认为有些坦克也有车把。
jjack

摩托车和自动三轮车有一个前轮,可以通过车把转动。它们也很轻巧。汽车有两个需要转向的前轮。因此,您将需要使用齿条齿轮传动系统。
杰斯文·何塞

1
摩托车车把转动车轮和前叉。汽车转向需要转动较重的车轮,悬架等以获得较重的质量。这涉及杠杆作用:将方向盘转一整圈会使轮胎变小角度。
耶斯文·何塞

我建议您仔细检查Dave Tweeds关于摩托车在低速情况下如何“转向”的描述-相对而言,很少有人意识到所涉及的动力,它们对于正确理解“两轮车的工作原理”必不可少。 。这同样适用于自行车。在极低的速度下,可以通过“蛮力”转动车轮,并且您将自动进行必要的车身平衡更改,以产生“指向效果的转向”。随着速度的增加,相对力的比率发生变化,Dave所描述的方法占主导地位。...
罗素·麦克马洪

...这是一个简单的测试(希望:-)可以说服您。在两轮车上以“合理速度”行驶,例如10 kph +。多多益善。将两个手掌轻轻地靠在车把上-不要紧握-只需触摸即可。现在将左手移开车把,然后将右手掌轻轻并缓慢地按在右车把上。车把将以比您施加力大的力向后按压您的手,然后向后移动以使您的手向后倾斜,“机器”将向右倾斜。这违背了大多数直觉或大多数人的期望。
罗素·麦克马洪

Answers:


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实际上,车把和方向盘与您想象的不太相似。

当两轮车的行驶速度足够快以达到平衡时,前轮的转角永远不会超过几度。转向的主要机制是使车辆倾斜,而不是转动前轮。

例如,要向右转,实际上是在车把的左侧短暂地拉动。这会使车轮向质心的左侧移动,从而使自行车向右倾斜。倾斜是在保持平衡的同时导致方向发生变化的原因-自行车质心上的总力仍通过轮胎和道路之间的接触面。在转弯过程中,前轮相对于自行车车架而言基本上是笔直的,而轮胎如何与路面接触的几何形状以及右手把上的轻微拉力使自行车保持转弯。

来翻出来,你拽略在右侧的手柄(未左侧),这将导致轮胎跟踪的权利,使他们成为一个更垂直对齐相对于质心。这会导致自行车停止倾斜并停止转弯。

当使用车把时,这是如此直观,大多数人甚至都不会考虑实际发生的细节。

唯一通过大幅度移动车把来操纵自行车的情况是,您的行进速度如此之慢,以至于您的一只脚或两只脚都在地面上(将自行车保持垂直),并试图在狭窄的空间内操纵。


回应评论的其他要点:

缺乏经验的低速骑自行车的人会疯狂地将车把往回旋转,以保持平衡,但我很难称其为“转向”。两轮车保持直立的主要原因是前轮旋转产生的陀螺效应。如果自行车应开始倾斜,则车轮将受到一定的力,将其转向倾斜方向,从而纠正了倾斜。如果自行车行驶缓慢,则这种影响会大大降低,并且要求骑手使用车把保持平衡。

而且,在自行车上,骑手通常占系统质量的90%左右(自行车+骑手),有经验的骑手仅通过改变其重量即可完全转向而根本不触摸车把。在摩托车上,骑手可能仅占总重量的25%或更少,这使得使用车把变得非常必要。


+1。这就是“反托拉斯”的想法。
tc 2015年

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@DaveTweed-陀螺效应与平衡自行车几乎没有关系。在一个实验中,设计了一种自行车来抵消陀螺效应,但仍相当可骑。即使是免提骑行,自行车的几何形状也是最重要的效果,而不是任何镜下效果。
约翰尼

1
@DaveTweed:还有一个实验是用稳定的微小车轮(1英寸?)制成的自行车。您不需要陀螺效应就能使自行车稳定。您只需要向前倾斜前轮即可。
slebetman'2

2
@DaveTweed感谢您所做的编辑,我本来可以更加清楚,但我并不是说要使用车把来平衡自行车,而是(非常)低速转向。也许上周我花了太多时间在与行人共享的道路上骑行,但是今天早晨进行的一项快速测试+观察结果表明,在<〜5 km / h的情况下,倾斜感并不明显,方向盘占主导地位。大约是瘦弱者的两倍左右,但是我(对此没有观察到)仍然在转弯时略微转向。高速如您所说。这可能与摩托车的原始环境无关。
克里斯H

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@DaveTweed:陀螺效应可以辅助,但不能构成自行车/摩托车的稳定性。
DevSolar 2015年

8

较重的汽车需要更大的转向力,这是通过向下拨动方向盘来提供的,因此每次锁定都需要转动几圈。

毫无疑问,有一些带有舵柄转向的汽车(继承自游艇实践)(仅向后),其中舵柄的长度足以提供足够的杠杆作用。

我不知道他们的转向圈与同时代的方向盘相比如何,或者驾驶员在此过程中对前排乘客施加了何种暴力,但这个想法似乎并没有流行起来!


可以通过以最大挠度在后轴和前轴之间划一条线,然后测量车辆距交叉点的距离来计算转弯圆。在这辆车中,离最近的车轮似乎只有2车宽。
棘手怪胎

如果博物馆允许您将操纵杆推至最大偏转位置
Brian Drummond 2015年

它看起来像是左侧驾驶员的最大实际偏斜度显示
棘轮怪胎

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在转向汽车时,根据转向程度,有时有必要将方向盘旋转大弧度。使用圆形方向盘更容易做到这一点,特别是在必须将方向盘移过来的情况下。使用半圆形方向盘,飞机型方向盘或使用车把时,很难做到这一点。

摩托车上的车把很少转向到车轮转向的最大弧角。同样,在大半径弯道上,摩托车骑手利用他们的身体角度向弯道倾斜以辅助转向。但是,汽车驾驶员只能用方向盘来引导汽车,移动身体不会对转向产生任何影响。

摩托车骑手在驾驶过程中会暴露于要素中,他们必须在两个狭窄的车轮上保持平衡,并坐在狭窄的座椅上。与汽车中方向盘类似的轻微转弯相比,手把的轻微转弯会给摩托车骑手带来更严重的后果。

当握住车把时,骑手形成三角形的一个顶点,这增加了骑手的稳定性。如果摩托车装有方向盘,骑手将不会拥有与手把相同的稳定性。另外,试图在平衡两个窄轮的同时转向方向盘会带来麻烦。当在同一平面上转动手把以使车轮转动时,会使用不同的肌肉来降低骑手的稳定性。躯干中的特定肌肉。

批量生产的汽车的标准配置是地面上的四个车轮,这是稳定且平衡的配置。此外,与摩托车驾驶员相比,汽车驾驶员坐在更宽的座位上。汽车驾驶员在驾驶时处于稳定的驾驶状态。与必须使用车把相比,汽车驾驶者更容易使用方向盘控制汽车。


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增加普通的机械摩擦。当汽车不动时,转动没有动力转向的汽车方向盘。如果不使用变速箱,则要使两个宽轮牢固地靠在发动机上,并被发动机束缚以转动相同的角度,这将需要一名运动员,变速箱将变大得多的转弯变成较小的转弯。摩托车没有这样的问题。
SF。

我不相信车手们为了转弯而倾斜。相反,倾斜是反转向进入转弯的结果。摩托车在高速时的角动量和线性动量暗示着倾斜对破坏摩托车的平衡几乎没有影响。
tc 2015年

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齿轮!

低速重新指向汽车前轮所需的力太大,以至于有一个齿条齿轮机构,即使是低强度的驾驶员也可以做到。

这不是动力转向系统的问题-1950年代有些汽车带有手把,但是却发现驾驶员无意间无意地对速度进行猛烈改变是很容易的

与摩托车一样,汽车以高速行驶时,转向变化很小。

由于这个原因(安全性),车把转向动力转向系统很快就停止在汽车中使用,而转向需要大幅度改变车轮角度以影响前轮角度变化的齿轮传动装置。

安全也是尝试并放下按钮式自动变速箱选择器的原因。在操纵杆上安装锁定装置以防止汽车在行驶中从(D)行驶向(R)倒档移动要容易得多。

在电子系统中,按钮式选择器可能会卷土重来,因为不再需要复杂的机械联锁装置,而螺线管将胜任。

通过对速度敏感的转向系统和电子控制装置,也可以安全地部署车把设置-但是,由于它不是传统的,因此由于驾驶员在速度上犯下灾难性错误,可能会构成重大保险风险。

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