你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?

经常看好莱坞大片的人会发现,里面会出现很多摩托车飙车镜头,特别是在摩托车过弯的时候,骑手会把一侧的膝盖贴着地面行驶。
为什么摩托车转弯(高速)是倾斜车身而不是像汽车那样转龙头(方向盘)?
本文将从倾斜车身转弯的原理、高速时倾斜车身及转龙头的后果、如何用龙头转向等三个方面进行阐述。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
首先我们要明确摩托车轮胎不同于汽车轮胎,其接地面是弧形的。当不倾斜车身时前、后轮的旋转轴线是平行的,前、后轮胎会同时滚动向前。即使路面有什么干扰,在前轮拖曳距的作用下,也会稳定直线行驶。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
当小角度倾斜车身,轮胎会随车身一起倾斜,此时轮胎简化成一个倒地的锥体。轮胎有向倾斜处滚动的趋势,因为倒地的锥体绕轴线转动的角速度一样,锥体接地点各处线速度不一样,导致圆锥绕顶点滚动。大家可试着用家里常用的纸杯滚动,纸杯会向倾斜的方向滚动。
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前轮与车架存在方向柱(转向轴线),龙头可绕此轴线旋转,前轮滚动的趋势会克服拖曳距的回正作用,使前轮发生微小的转动,而摩托车后轮滚动的趋势会被车架阻碍。此时前、后轮都会围绕同一个中心点运动,使摩托车跑偏,跑偏可以认为摩托车已经转弯,只是此时的转弯半径非常大。当倾斜角度加大时,轮胎倒地形成圆锥的高度变短,车轮滚动的趋势就会越大,转弯半径也会变小。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
摩托车转弯过程中,轮胎受力非常复杂,轮胎受侧向附着力的作用发生侧偏,后轮趋向过度转向,前轮趋向不足转向。为保证整车趋于不足转向,后轮一般设计为较宽的轮胎,在此不一一详述,请参考相关专业书籍。
综上所述,摩托车倾斜车身,轮胎也会倾斜,倾斜的轮胎就像倒地的圆锥一样,具有朝倾斜方向滚动的趋势。
摩托车在弯道中除受到重力作用外,还会受到水平向外的离心力,地面法向反力和侧向附着力。其中重力与法向反力大小相等,方向相反。离心力与侧向附着力也是如此,摩托车所受力矩处于一个平衡和稳定的状态。这点与滑冰运动类似。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
摩托车在转弯时倾斜车身,龙头会根据整车受力改变前轮一定的角度,根据车身倾斜的程度,龙头随之改变。整车受力是一个平衡、稳定和安全的状态。在高速时,这角度很难由人来掌控,尤其是新手驾驶时,猛打龙头,此时的转弯半径变小,整车所受离心力变大,如果倾斜的车身角度不够大,整车受力将无法保持平衡,此时整车翻滚。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
摩托车高速转弯倾斜车身,整个运动过程中整车受力是一个平衡、稳定、安全的状态。转动龙头过大,龙头的角度很难使整车保持受力平衡的状态。
那摩托车在转弯过程中就不用龙头了?在特定的工况与路况时需要不同的处理方式。
在低速转弯的时候(大约小于5公里每小时)。因为低速转弯时,整车车速提供的离心力较小,不会对转向造成影响。此时转动龙头,前轮指向会改变,车子会朝着龙头转动的方向前进。
在中、高速转弯时,主要是通过倾斜车身来调节转向的程度。也可以轻微转动角度来模拟车身倾斜的效果,但个人认为一般人没有这个驾驶技巧。
在高速时还可以反向推舵(反向角度不会很大,还会很快地回舵)来转向。这是为了过弯时利用离心力快速倾斜车身,从而更快的通过弯道。反向推舵需要较非常高的驾驶技巧,建议大家驾驶熟练后再去学习。
你可曾好奇过,摩托车是怎样转弯的?-有驾
总之,摩托车利用轮胎的形状、方向柱,在车身倾斜时可转向,这是摩托车的魅力之处。作为摩托车爱好者,应顺着车的特性来操控,避免出现违背物理特性(高速猛打龙头、转弯急加速、转弯急减速)操控方式。
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