汽车发展一百三十多年了,就其运动能力看依然为初级运动能力这让人惊讶,而只有初级运动能力,连自身运动姿态都无法协调的汽车还要称其为智能汽车更是让人惊讶。
翻开汽车发展史,世界第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨于1885年10月研制成功,这辆车具有了现代汽车的基本特征,但其运动能力是初级的,只适合做运动的最简单最初级运动形式即匀速直线运动,因为其没有惯性平衡设计思想,不具有平衡结构,所以无法做出平衡的相对高级的加速运动。一百多年前本茨造出这种车,体现了其聪明才智和对社会的贡献,值得后人尊敬。一百三十多年过去了,汽车发展到现在其运动能力如何,我们才惊讶发现其运动能力和本茨的车没有本质区别,依然没有惯性平衡设计思想,没有平衡结构,还是做不了平衡的加速运动。
那么汽车运动是不需要平衡的加速运动即惯性平衡(或稳定平衡)运动还是没有做到。我们看看身边的猫猫狗狗的运动,它们在加速运动、转弯时总是:加速低头,减速仰头,转弯时向弯道内倾斜,尽管是本能,但肯定是合理是需要。受力分析知道这种运动姿态是惯性平衡姿态,加速角科学揭示了其客观性。
惯性平衡理论。在重力场中物体只受重力时,其状态保持静止或匀速直线运动状态,这就是惯性,此时物体与受力面保持垂直,物体与受力面保持平衡状态,当有一个与重力不同方向的外力作用于物体时这个平衡就被打破(不考虑摩擦力),物体仍然要与受力面保持平衡就必需调整姿态,这个调整角度就是加速角,物体始终能保持加速角,就做到了加速的惯性平衡。
分析图1,当质量为m的物体,要产生向左水平方向的加速度a,一定要有相同方向的合外力F作用。悬挂质体在重力mg下,要产生向左水平方向的合外力F,一定要有向左上方向的外力F1合成,而要产生F1外力,就必须由其垂直面提供反作用力,F1垂直面与水平面夹角为θ,等于重力Fg和F1力方向之间的夹角。力与角度之间的关系为:tanθ=ma/mg=a/g。θ角度说明加速运动时运动体的运动姿态,其客观性由tanθ=ma/mg=a/g决定,角度的正切与运动体的加速度成正比与其重力加速度成反比,而重力加速度为常数,所以θ角度只与运动体的加速度a有关系,即运动体加速度与运动体倾斜角度的正切成正比关系,加速度越大运动体倾斜角度越大,加速度为零时即为匀速直线运动,运动体不发生倾斜,呈水平姿态。
有了惯性平衡理论的指导,进一步的研究明确了实现路径和方法,实验数据和仿真验证了,机械方法和电动方法均能实现汽车悬挂质体的惯性平衡。
表1是有平衡结构和无平衡结构的实验对比数据。实验方法:通过实验装置进行稳定平衡装置和非平衡装置实验对比,在稳定平衡装置和非平衡装置上分别放一满杯水行驶,对起步加速、减速停车、转弯以及上下坡等环节,每做完一个动作,将溢出杯子的水添满,行驶一个完整路线后统计溢出水总量,两种装置分别做三次路线行驶,取三次溢出水量和用时的平均值,最后对两种装置平均溢出水量和平均用时进行对比。实验行驶路程是长3.3公里,2个上坡,2个下坡,6次启动,6次停车,11个左转,7个右转综合路面。
功能实验验证:通过实验,稳定平衡装置的平衡功能达到设计要求,而且平衡装置的平衡功能和减振功能不出现相互干涉。
实验数据:如表1,从数据看,同样的路程,非平衡装置比稳定平衡装置多用时1:07s的情况下溢出水是稳定平衡装置的2.48倍。以上实验数据,可以量化得出稳定平衡装置比非平衡装置平衡性和舒适性提高128%。
汽车稳定平衡装置与非平衡装置溢水对比实验数据表
对比指标 | 平衡装 | 非平衡装 |
平均用时(s) | 6:21 | 7:28 |
溢出水量(g) | 167.75 | 416.5 |
表1
以下运动仿真验证了机械方法实现惯性平衡,在确保整车稳定性前提下,平衡结构能够实现加速运动的平衡姿态:加速低头,减速仰头,转弯向弯道内倾斜。图2是加速的低头姿态,图3是减速的仰头姿态。
电动方法实现惯性平衡,其物理模型,数学模型均建立和验证,此处不再展开。
实现汽车惯性平衡最重要的是人们的认识,要有这个惯性平衡思想,有了这个认识和思想实现起来并不难,有些车型甚至不需要改动硬件就能实现。
当然有些专家学者就认为,现代轿车运行的已经很平稳了,不需要再研究平衡问题了,这是一种有拖拉机坐就不想再坐轿车的态度。一些汽车厂家可以无视这项技术,当惯性平衡技术得到应用,出现了高级运动型车,和初级运动型车比较,顾客一定会无视你初级运动型车,这就是技术革命。
一百多年了,再不解决汽车加速惯性平衡问题,那些同是运动者的猫猫狗狗都会嘲笑。相信这项惯性平衡理论和技术的到来是谁都无法阻挡的,汽车发展也会以此为标志进入一个新发展阶段即高级运动阶段。
这时的特斯拉以及造车新势力在此基础上的智能开发才是真材实料。
来源:第一电动网
作者:西安大鹏
本文地址:https://www.d1ev.com/kol/151911
文中图片源自互联网,如有侵权请联系admin#d1ev.com(#替换成@)删除。