人工碼字機(jī)
日常開車,最難的就是調(diào)頭和倒車了。不少同學(xué)都見過爸媽開車途中在狹窄路段陷入左右為難、進(jìn)退維谷的情況。為了解決這個(gè)難題,倒車?yán)走_(dá)、倒車影像和全景攝像頭等技術(shù)先后被應(yīng)用到汽車上,用來輔助駕駛員完成調(diào)頭等操作??蛇@似乎并不能一勞永逸。
要是汽車能直接原地調(diào)頭就好了……
麥克納姆輪,360度自由移動(dòng)
讓汽車原地調(diào)頭,其實(shí)也不難——因?yàn)楹芏嗤婢哕囈部梢宰龅剑恍枰钶d麥克納姆輪。
麥克納姆輪是由瑞典的麥克納姆公司在1973 年發(fā)明的產(chǎn)品,由輪轂和很多斜著安裝的紡錘形輥棒組成。通常,輥棒的軸線與輪轂軸線的夾角呈45 度。兩組角度完全相反的麥克納姆輪,被安裝在車輛的四個(gè)輪軸上(若左前和右后為正45 度,則右前和左后則為逆45 度)。
只要每一個(gè)麥克納姆輪擁有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)力,對(duì)輪轂施加的驅(qū)動(dòng)力就可以用來帶動(dòng)輥?zhàn)拥男D(zhuǎn)。而由輥?zhàn)有D(zhuǎn)產(chǎn)生的非矢向作用力,便成為車輛水平移動(dòng)的源動(dòng)力:水平橫移,其力學(xué)原理就是通過對(duì)角線車輪組的一對(duì)正轉(zhuǎn)、一對(duì)逆轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn);原地調(diào)頭,只需鎖定一組對(duì)角線車輪的制動(dòng),即可實(shí)現(xiàn)。如此,通過四個(gè)麥克納姆輪不同的運(yùn)動(dòng)組合,便可以實(shí)現(xiàn)前行、橫移、斜行、旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng)方式。
麥克納姆輪技術(shù)問世以來,就被嘗試引入汽車行業(yè)之中。然而,由于它對(duì)于輥?zhàn)硬牧?、行駛路面以及操控精度的要求過高,并不適用于汽車的日常駕駛路況,只被應(yīng)用于車間轉(zhuǎn)運(yùn)車等特殊載具。
坦克式調(diào)頭,國產(chǎn)神車的極致追求
所以,要讓真正的汽車實(shí)現(xiàn)原地調(diào)頭,其實(shí)挺難的。
那為什么重量可達(dá)60 噸的坦克,卻能夠在各種復(fù)雜的地形環(huán)境中靈活調(diào)頭呢?原理很簡單,坦克只需鎖定一側(cè)履帶的制動(dòng),驅(qū)動(dòng)另一側(cè)履帶運(yùn)動(dòng),即可實(shí)現(xiàn)原地調(diào)頭。
于是,國產(chǎn)神車學(xué)習(xí)了!
過去,因?yàn)槠嚱Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)系,沒法讓一側(cè)車輪反轉(zhuǎn)另一側(cè)正轉(zhuǎn),所以要讓汽車完成“坦克調(diào)頭”就比較麻煩。
現(xiàn)在,國產(chǎn)神車通過強(qiáng)大的四輪四電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)(每個(gè)車輪搭載一個(gè)電機(jī),可獨(dú)立控制單個(gè)車輪的扭矩)和精密的車輪操控技術(shù),才得以實(shí)現(xiàn)這樣的操作——簡而言之,汽車的每個(gè)車輪是正轉(zhuǎn)還是倒轉(zhuǎn),都是可以獨(dú)立控制的。
就這樣,不靠麥克納姆輪輔助,國產(chǎn)神車也能完成原地調(diào)頭的操作:首先,要鎖定左后或右后的車輪制動(dòng),形成驅(qū)動(dòng)中心;然后,對(duì)其他車輪加以驅(qū)動(dòng),讓車輛圍繞制動(dòng)車輪形成小角度的旋轉(zhuǎn);最終,車輛以驅(qū)動(dòng)力所能達(dá)成的最小角度完成轉(zhuǎn)向,調(diào)頭成功。
而且,得益于電機(jī)的大功率輸出,原地調(diào)頭不僅能在沙地、冰面、草地等低附著路況下使用,還能應(yīng)用于常見的柏油馬路、水泥路等高附著力路面。
日常生活中,各種大質(zhì)量載具的調(diào)頭方式更是八仙過海各顯神通:最勤勉的是飛機(jī),用噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)作驅(qū)動(dòng),用起落架作支撐,在地面引導(dǎo)車的輔助下繞出一個(gè)大圈;最懶惰的是挖機(jī),工程工具和行駛工具完全分離,工程作業(yè)時(shí)上半身可以原地360度旋轉(zhuǎn),而下半身巋然不動(dòng),轉(zhuǎn)個(gè)身就算調(diào)頭;最便捷的,當(dāng)然是高鐵了!你猜,為什么?
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2023年6期