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
“泽连斯基同意保留75%领土”,割让25%领土投降?然而并没有

“泽连斯基同意保留75%领土”,割让25%领土投降?然而并没有

山河路口
2026-10-22 10:50:49
易中天全崩了,中际旭创今年收益归零,原因来了!中金支招对冲AI风险

易中天全崩了,中际旭创今年收益归零,原因来了!中金支招对冲AI风险

金石随笔
2026-10-22 11:21:16
班凯罗你太狠了,首秀就创造80年NBA独一无二纪录,2.3亿真不贵

班凯罗你太狠了,首秀就创造80年NBA独一无二纪录,2.3亿真不贵

大西体育
2026-10-22 11:38:05
海南男子钓获稀有海鱼,鳞片晶莹发绿,像玉雕工艺品!网友:所以说龙一定存在

海南男子钓获稀有海鱼,鳞片晶莹发绿,像玉雕工艺品!网友:所以说龙一定存在

狸猫之一的动物圈
2026-10-21 09:04:47
被开除学籍,驱逐出境仅24小时,陈某再迎三大"噩耗" 个个戳他心

被开除学籍,驱逐出境仅24小时,陈某再迎三大"噩耗" 个个戳他心

莹莹的历史说
2026-10-22 07:31:01
十元理发,真的该管管了。

十元理发,真的该管管了。

张晓磊
2026-10-21 18:04:24
袁咏仪为了一件衣服,先飞英国,再去泰国,最后在香港才买到

袁咏仪为了一件衣服,先飞英国,再去泰国,最后在香港才买到

旧时光老师
2026-10-20 20:23:06
“公奔私”先行者,知名私募大佬病逝,年仅57岁

“公奔私”先行者,知名私募大佬病逝,年仅57岁

财联社
2026-10-21 20:46:02
张一鸣建议公司年轻人,不要住在城乡结合部,应该全部住在市区内,哪怕房子小一点

张一鸣建议公司年轻人,不要住在城乡结合部,应该全部住在市区内,哪怕房子小一点

元气科技馆
2026-10-20 17:03:13
一撞就烧,一烧就删:聊聊陕西神木车祸

一撞就烧,一烧就删:聊聊陕西神木车祸

难得君
2026-10-22 09:24:13
离谱!顺风车司机犯困,让乘客自己开车,两个多小时路程乘客开了一个半小时,车费还要全额收;平台:属于车主违规行为,车费全额退还

离谱!顺风车司机犯困,让乘客自己开车,两个多小时路程乘客开了一个半小时,车费还要全额收;平台:属于车主违规行为,车费全额退还

扬子晚报
2026-10-22 12:47:11
纳税起征点调整!2026年起执行!

纳税起征点调整!2026年起执行!

新浪财经
2026-10-22 10:52:38
从一对孟加拉国小夫妻被沙特“斩首”说起

从一对孟加拉国小夫妻被沙特“斩首”说起

百味朱砂
2026-10-21 11:18:15
菲总统候选人莫雷诺:如果当选,我将让菲律宾成为下一个新加坡

菲总统候选人莫雷诺:如果当选,我将让菲律宾成为下一个新加坡

孤城落叶
2026-10-22 09:33:11
郭台铭:谁要是敢惹台湾,我就放8万只机械战士去收拾他们!

郭台铭:谁要是敢惹台湾,我就放8万只机械战士去收拾他们!

怪味历史连连看
2026-09-27 17:40:01
坐火车进站要查充电宝了?12306:一直有规定要求携带≤100Wh的充电宝,但对3C标识没有要求

坐火车进站要查充电宝了?12306:一直有规定要求携带≤100Wh的充电宝,但对3C标识没有要求

红星新闻
2026-10-21 21:39:00
严查!中央开始对机关事业单位大整顿!这几类人要倒霉了

严查!中央开始对机关事业单位大整顿!这几类人要倒霉了

细说职场
2026-10-22 10:04:29
小卡回归首秀23+6!猛龙43分狂胜公牛 巴恩斯23+6+5四人轰20+

小卡回归首秀23+6!猛龙43分狂胜公牛 巴恩斯23+6+5四人轰20+

醉卧浮生
2026-10-22 10:26:53
离谱!美国达拉斯一女警回家走错楼层,把四楼当自家三楼,推门看见26岁黑人男子简正吃冰淇淋,竟直接开枪射杀,辩称以为遇入室盗贼

离谱!美国达拉斯一女警回家走错楼层,把四楼当自家三楼,推门看见26岁黑人男子简正吃冰淇淋,竟直接开枪射杀,辩称以为遇入室盗贼

扶苏聊历史
2026-10-05 16:42:03
旭日旗进境外课堂,陈宇昕家境曝光,南京方面如何回应?

旭日旗进境外课堂,陈宇昕家境曝光,南京方面如何回应?

平老师666
2026-10-21 21:14:14
2026-10-22 15:31:00
喜爱的CAD incentive-icons
喜爱的CAD
用3D看世界,让自动化更简单!
416文章数 12918关注度
往期回顾 全部

汽车要闻

有七座/续航提升 领克900L曝光还可选双色车身+大饼轮毂

头条要闻

中国游客在济州岛民宿捡到中国人的手机 发帖寻到失主

头条要闻

中国游客在济州岛民宿捡到中国人的手机 发帖寻到失主

体育要闻

热闹的NBA回来了,他却倒在新赛季大门口

娱乐要闻

杜淳王灿近况曝光:铁婚六年甜上热搜

财经要闻

为卖房,有房企花20万拍短剧

科技要闻

腾讯云谷歌紧急行动!互联网安全出大事

态度原创

本地
家居
游戏
手机
军事航空

本地新闻

一场垂直登高赛跑出了"山城"的真正内核

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

《七龙珠 异战3》确定2027年下半年发售!

手机要闻

iPhone Duo评测观点汇总:Touch ID回归被指体验倒退 多数评测者怀念Face ID

军事要闻

泽连斯基"愿以领土换和平协议" 普京表态

无障碍浏览 进入关怀版