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你真的真的知道汽車輪胎為什麼是圓的嗎?

我們每天都開車、坐車,對開車可謂駕輕就熟,可是汽車上還有很多不起眼的小功能、零部件並非我們所熟知。比如輪胎。

雖然輪胎是一個再普通不過的汽車零部件,可它還是充滿了很多奧秘, 比如為什麼它是圓的。那麼這次車突突就盤點一些汽車輪胎方面的冷知識。

為什麼輪胎是圓的

先排除安裝難易的問題,首先來說說為什麼圓形車輪才能讓汽車平穩運行。

如圖黑色部分,A、B表示車輪邊緣上的兩點,O表示車輪的軸心,那麼就有:

OA的長度=OB的長度

而以C為車輪邊緣上的任意一點,要是滿足車輪能平穩滾動的話,應該滿足:OC=OA。

要是輪胎不是圓形的會產生怎樣的後果呢?

從圖上藍色部分來看,OC的長度與OA不同,所以在滾動過程中輪胎軸心就會上下跳動。想想看,如果騎著一個方形輪胎的腳踏車,會是怎樣一種體驗?

為什麼汽車輪胎標號末尾都是5?

我們都知道汽車輪胎的編號通常是205/45 R17這樣的格式,其中205這個數字代表汽車輪胎斷面寬度位205mm。常見汽車輪胎寬度從小型車的165、185、195,再到中型車乃至大型車用的225、245、275,可是問題來了,為什麼汽車輪胎寬度都是以5結束?

在設計和製造輪胎的時候,需要考慮的因素非常多,其中非常重要的一點是滿足車型適配與遵循行業標準。

這就好比電腦的USB介面一樣,是一個硬性的尺寸標準。雖然可以被設計成不同的形狀與造型,但最終他們都能滿足插入和兼容各種電腦的USB介面,並讀取或者寫入數據。

輪胎的寬度並不是一開始就預設好的,每家製造商都有自己的標準,不過為了滿足不同汽車廠商的要求,輪胎製造商根據汽車廠商需求,滿足在一個尺寸範圍內的最小抓地力、最大速度、最大承載力、成本等條件,最後漸漸發展成為了國際標準。

其實,他們的寬度並不全是205mm,也可能是203mm、204mm或者是206mm,可要是用這些不同的數據來標註他們的型號,那麼輪胎的種類就會非常繁多。因為大多尾數都接近5,這個標準就折中取了個5。通過下表就可以發現,很多輪胎實際寬度並非是以5結尾。

所以你看,工程師有時候並非我們想象中的那麼勤勞!

接觸面越大摩擦力越大,為什麼輪胎還要有花紋?

學過物理的人都知道,接觸面越大,摩擦力越大。在胎面上摳出花紋來,接觸面積變小了,抓地力會變差,那為什麼還要摳呢?

其實這是一個綜合性的問題。第一,輪胎和地面並非是剛性的,在接觸時會產生變形、相互咬合,這樣汽車就不僅僅依賴於輪胎和路面之間的摩擦力,還有相互之間的推力,就像齒輪一樣。

第二,我們買了車不可能只在晴天時駕駛,還要面對雨雪、泥地等,如果沒有花紋,就會產生打滑的現象。試想,如果沒有花紋的輪胎在雨後的路面行駛,就會像···

為什麼輪胎是黑色的?

關於輪胎為什麼是黑色的,車圖騰曾發布過一篇文章:終於知道汽車輪胎為什麼都是黑色的了|漲姿勢進行過解讀。

其實,汽車工業最開始的時候存在很多其他顏色的輪胎,比如白色。這是由於輪胎生產時加入的添加劑不固定,導致輪胎的顏色有很多,但是耐久性和抗老化能力很差。為了提高輪胎的耐用性,科學家想到了碳元素與碳氫化合物高溫凝聚的工藝,使得抗老化等性能大大提高,只是炭黑的存在,導致輪胎呈黑色,就像包公一樣。

在之後的很多年,很多輪胎公司為了顯示自己的身份地位不同,也研製了很多加入其他添加劑使輪胎顏色不同的方法,但是時間長了顏色會掉,會老化變色,成本也會提高很多。所以黑色輪胎一直佔據著輪胎生產線的主導地位。

為什麼汽車輪胎看起來是倒著轉?

其實這並非一個運動學問題,而是光學問題。因為人眼對圖像的捕捉速度沒有那麼快,如果所看的畫面的幀速率高於10-12 FPS的時候,就人眼就會傻傻分不清,從而認為圖像是連續的。

畫一個簡單的圖來直觀感受一下:

假如輪胎每秒旋轉1.2圈,同時人眼每秒只能捕捉一次圖像,那麼每次看到紅線的時候,都會誤認為是在往前轉,從而感覺輪胎在向前旋轉。

而假如輪胎再快點,每秒旋轉1.8圈,那麼每次看到紅線的時候,就會誤以為是輪胎在往後旋轉。

其實,在相同車速的情況下,輪胎的尺寸、輪輻數量也會影響這種視覺效果,一般來說,車速越高,越會造成這種視覺假象,所以有時候我們在路上看到很多車的車輪似乎是在快速倒退,其實很可能是它在快速向前飛奔。



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