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文檔簡介

1、前驅后驅性能對比前驅還是后驅?在很多人心中,后驅是豪華高性能的代表。有些車定位不低,卻 往往因為前驅而被人嗤之以鼻。真的是這樣的嗎?是因為后驅的技術含量更高嗎,那 為何早期的汽車都是采用后輪驅動的,雪鐵龍剛剛開發(fā)出前驅技術的時候,又為何成 為當時最先進的技術被廣泛采納?作為車輛的驅動方式,前驅和后驅各有利弊,那么 前驅和后驅到底各有哪些優(yōu)劣,又分別適合哪些車型呢?以下內容將逐一解析。我們先來看看前驅車優(yōu)于后驅車的地方。前驅車的傳動效率比后驅車要高。所有的前驅車在設計的時候,不管發(fā)動機橫 置還是縱置,它的重心都偏于前軸,也就是在車頭側,與驅動輪的位置很近,傳動距離 短。其中又以前橫置發(fā)動機效率最

2、高,這也是大多數(shù)前驅車所采用的布置方式。由 于發(fā)動機的輸出軸與汽車前軸平行,變速箱與驅動橋是做成一體的固定在發(fā)動機旁, 動力可以直接通過斜齒輪傳遞到差速器上,再經變速箱、驅動橋,減速增扭后傳遞給 兩根半軸最后驅動車的前輪旋轉,顯然這種距離最短,且沒有經過任何轉換的傳動效 率是最高的。大多數(shù)民用的后驅車,采用的是前置或者前中置發(fā)動機后輪驅動的布置方式, 那么動力從發(fā)動機經過變速箱出來以后,必須通過一根長長的傳動軸,經萬向節(jié)傳遞 到后差速器,然后才能從后差速器再分出兩根半軸分別驅動兩個后輪。這種過長的 傳動距離是會損失動力的。我們知道,傳動軸都是由金屬制成的,雖然它的剛度非常 大,但仍然存在扭曲的

3、彈性,只不過這種扭曲用肉眼看不出來罷了。當車輛在急加速 的時候,發(fā)動機的扭力非常大,巨大的扭力通過傳動軸傳遞到后軸的時候,傳動軸會 發(fā)生扭曲形變,這種形變實際上是一種能量的損耗,它轉換成熱能浪費掉了。因此后 驅車的這種結構會導致功率損失增加,燃油消耗也會增加。另外對于傳動系統(tǒng)來說, 作為運動部件的重量是會影響響應性的,過重的傳動部件會導致輪端扭力響應的速 度下降。后驅車這種長長的傳動軸必須要求傳動軸和萬向節(jié)有很強的韌性和剛性, 來克服高速旋轉時產生的巨大扭力,那么傳動軸等機構的重量就不得不增加,這個重 量與前驅車相比,是要大很多的。因此后驅車會影響輪端扭矩的響應性,很多賽車采 用昂貴的碳纖維制

4、造傳動軸,就是為了降低傳動軸的重量提高響應性,可見這一部件 的重要性了。那么這樣就非常好理解為何國內外的大部分車輛都采用前置前驅設計了,普通 的民用車,特別是中小排量的家用車型,發(fā)動機的功率本來就有限,如果在傳動系統(tǒng) 中再損失一些一部分動力,那么它的實際加速性會明顯降低,這顯然是廠家和用戶都 不希望看到的。車內空間拓展方面,前驅車要好于后驅車。從實車的角度,很多人都能感受到 這一點,作為C級車的皇冠,其車內空間甚至不如B級車的凱美瑞,無論是前排還是 后排。而寶馬3系,則甚至有人把它當作A級車來看待,盡管他的軸距已經達到了 2.76米,但它的車內空間甚至不如A0級平臺開發(fā)出來的騏達。難道是因為追

5、求運 動嗎?大家可以去觀察一下,可以說所有的后驅車的車內空間,都要比同級別的前驅 車小,這種小不僅僅是后排多了一個突起的傳動軸,而是前后排都是如此。其實這是 由于后驅車的特性決定的,而最核心的原因,就在于二者驅動方式不同導致的操縱性 差別,使得后驅車必須保證合理的前后配重。對于車輛來說,重心的分配比是很重要,車輛的重心一般以50:50為最佳配重 比,但是這種追求更多的是體現(xiàn)在后驅車上,這并不是因為后驅車講求運動,而是因 為后驅車如果不這樣設計,會帶來很大的問題。我們在這里拿棒球棒來打個比喻,我 們都知道,棒球棒是頭部比較大,質量比較重,而手握的尾端則比較細,質量也相對輕 了很多,那現(xiàn)在我們就把

6、頭部作為重心集中的部位,來看前驅車與后驅車的區(qū)別。我 們把棒球棒比較粗的一段看作是車頭,前驅車是前輪驅動,也就是在棒球棒粗的那一 端驅動。此時相當于拉動這個棒球棒,我們可以想象,棒球棒將很順利的按照既定路 線運動,不會發(fā)生偏轉。而且此時就算車輪打滑,前輪失去附著力,只要不是在彎道 (比如在上坡的時候打滑),車輛并不會失控,只不過失去前進的動力而已,因此所造成的安全隱患不大。如果換成后驅車,相當于我們用力推 棒球棒的較細的一端使得棒球棒向前走,這個時候,前部重量太大,后部重量過小,車 就無法按照即定的軌跡行駛,會出現(xiàn)偏離軌道或者尾部擺動的現(xiàn)象。因此絕大部分 后驅車的前后配重都是接近50:50的,

7、如何實現(xiàn)這一點呢?那就是后驅車身上的一切部件都要盡可能的往后布置,以滿足后部的驅動要 求。那么,發(fā)動機的位置就不能太靠前了,只能一再往后延伸。后驅車沒有采用前橫 置布置的,這與傳動方式有關,這樣一來變速箱就是在縱置發(fā)動機的后部,往后延伸 以后,會使得變速箱延伸至駕駛艙內。這樣一來,前排的空間就會被動力總成的一部 分占據。特別是龐大的變速箱,直徑非常粗大,需要占用很大的橫向空間。這樣中控 臺的寬度,以及前排中央地臺的寬度和高度都會增加,而這占用的正好是前排的腿部 空間,特別是橫向腿部空間。再者,由于是前縱置后輪驅動,車身底部還需要一跟傳 動軸貫穿始終,一直從動力總成延伸至后輪的半軸。后排“鼓包”

8、讓人很是頭疼。那么前驅車呢?前驅車由于其車身是被前輪拖著走的,車頭重一些并不會影響 到行駛穩(wěn)定性,那么設計師可以相對自由的拓展乘員艙的空間。這樣一來,前驅車在 發(fā)動機布置的時候就可以將發(fā)動機盡量靠前,動力總成不至于像后驅車一樣退避三 舍,所以前驅車的動力總成,包括變速箱都是不會占用乘員艙空間的,這樣空間拓展 就比較理想。這樣一來我們就不奇怪為何絕大部分中小型轎車都采用前輪驅動方式了,因為 在這些車型上本來車身尺寸就非常有限,如果再用后驅技術,乘員空間就非常狹小。 當然了,這里所指的小型車只是針對市面上比較多見的量產體積小的經濟型家用轎 車,而不包括高性能大功率的跑車。由于后驅車的前后配重更加均

9、勻合理,所以操控 相對來說也比較靈敏,這個后文會提到。而對于大型豪華車而言,由于其車身體型足 夠大,為了實現(xiàn)后驅的那些優(yōu)點。車輛的操縱穩(wěn)定性,前驅比后驅好。我們試想一下,車輛正常行駛保持車輪足 夠附著力的時候,這都沒有問題,而一旦車輪因為驅動力過大而打滑,則橫向的附著 力將失去。此時前驅車沒有問題,除了前進的加速度減低以外,并不會出現(xiàn)失控的狀 態(tài)。而后驅車則不同,由于車輛是被推著走的,后輪一旦打滑,沒有足夠的橫向附著 力,車輛就會發(fā)生甩尾。尤其是雨雪天氣駕駛時這種感覺更為明顯,對于大多數(shù)民用 車,特別是中小排量的家用轎車而言,易于操縱是非常重要的,畢竟這種定位的車不 能對于駕駛員提出過高的要求

10、,因此這個級別的車基本上會采用前驅。而高級別的 車,則通過增加電子輔助設備,緩解這一問題。而對于那種追求性能的超級跑車,本 身就是一匹烈馬,它要求車主有較高的駕駛技術,因此采用后驅在操縱性方面也不會 出現(xiàn)問題。前驅的優(yōu)點講完了,下面說說二者不相伯仲的地方,那就是兩種方式的機動 性。筆者提出了這樣的一個概念,實際上,汽車的機動性最主要的表現(xiàn)為最小轉彎直 徑這個參數(shù)。前面提到了采用后驅布置的車型往往要考慮車內空間的弱勢而人為的提升車 輛外觀尺寸,而無形中尺寸的增加會導致整車轉彎操控半徑的加大。從這個角度來 看,后驅車的機動性要差一些。因為按理說,加長軸距后車輛的最小轉彎半徑也會相 應的增加,造成車

11、輛的機動性變差,但是實際上并不是這樣的。細心的車友或許會發(fā)現(xiàn),同軸距的后驅車比前驅車的轉彎半徑要小得多。先從 數(shù)據上來看,寶馬330i的軸距達到2.76米,最小轉彎直徑為11米,而軸距比它短得 多的速騰(軸距2.58米)最小轉彎半徑僅比它小了 0.2米,這是為什么呢?仔細想想 便不難發(fā)現(xiàn)問題的原因,前驅車的兩個前輪不但承擔著轉向的任務而且還要作為驅 動輪輸出動力,這樣一來半軸與車輪和差速器連接的萬向節(jié)強度和制造工藝都需要 很高。由于前驅車的前輪負擔過大,萬向節(jié)的強度是有一定極限的,如果轉向角度過 大,萬向節(jié)將無法承擔這樣的強度而發(fā)生損壞,因此前驅車的前輪轉向角度是受到這 個條件限制的。而后驅車

12、是由兩個后輪驅動車輛行駛,兩個前輪僅僅起轉向作用,由 于前置后驅這樣的傳動方式使整車的動力總成分配的較為分散,車輛的前部放置有 發(fā)動機離合器以及變速箱,有關動力的部分則被放置在車輛的后部,比如主減速器差 速器以及半軸,被分成兩部分的動力總成由傳動軸和萬向節(jié)進行連接。由于前輪只 負責轉向并不承擔驅動的工作,這樣對萬向節(jié)的強度要求就不怎么高,那么相同強度 的情況下,萬向節(jié)可以滿足更大角度的車輪偏轉,因此后驅車的轉向角度要比前驅車 大得多。從上面的這兩個方面可以看出,前驅車雖然前輪得擺動角度受限但由于軸距短, 可以實現(xiàn)較小的轉彎半徑,而后驅車雖然軸距長但可以由前輪轉向角度較大來彌補 這個不足,來實現(xiàn)

13、車輛較小的轉彎半徑。兩相抵消,前后驅車可以獲得相當機動性??吹竭@里,恐怕大家都有一個感覺,那就是前驅車好啊,在這么多方面都超越了 后驅車。那為何還有那么多的車型還是堅持后驅技術呢?別急,下面就要說說前驅不 如后驅的部分,而這些不足是某些車型所不能容忍的。在有效牽引力方面,前驅車不如后驅車。相對于前驅車,后驅車能夠提供更大 的有效牽引力。注意這里的有效牽引力不是前面說到的傳動效率,而是是指發(fā)動機 輸出的動力中,真正用于牽引汽車運動的那部分力。我們知道汽車的牽引力是發(fā)動 機提供的,在車輪沒有打滑的情況下,這種力量反應在對于車輛的加速上,是與驅動 輪與地面產生的靜摩擦力相等的。如果不好理解的話,我們

14、可以舉一個冰面起步的 例子。車輛在冰面上起步加速產生的加速度肯定要比在干燥路面上的小得多,而此 時發(fā)動機的動力是沒有改變的。而之所以產生如此大的區(qū)別,是因為輪胎與冰面的 靜摩擦力要遠遠小于輪胎與干燥路面的靜摩擦力。當汽車在加速時,重心后移,此時前輪承擔的重量將減小,而后輪承擔的重量將 加大,也就是說車身前部的正壓力就會減小,而車身后部的正壓力會增大。根據前面 所說的正壓力與摩擦力的關系,前輪與地面的摩擦力減小,而后輪與地面的摩擦力增 大了。顯然如果此時后輪是驅動輪的話,打滑的幾率會小得多,有效牽引力自然就更 大些。所以,如果要求汽車有好的加速性能,理論上就應該采用后驅設計,而不是前 驅。在重心

15、分配方面,前驅車顯然不如后驅車,這會令車輛在過彎時的性能有很大的 差別。車輛在過彎時,是要克服車輛直行的慣性。而如果重心分配做到50:50的話, 過彎的時候車輛突破極限的可能將會更低,此時重心在車輛的軸心部位,前輪和后輪 都沒有過大的負擔(不考慮后輪在提供驅動力的情況下,實際上后驅車的后輪仍然是 更容易突破極限的,特別彎道加速時,這個后面會分析),可以保持較高的抓地力。在 前面關于空間拓展的部分已經說到,由于前驅車操縱性較好,不需要過分強調前后配 重,那么設計師會從為了更好的空間拓展的角度,往往將重心分配都很靠前。因此前 驅車幾乎沒有做到前后配重50:50的,這樣一來它在彎道的時候就容易出現(xiàn)轉

16、向不 足,也就是我們常說的推頭現(xiàn)象。而后驅車由于其操縱性方面的問題,不得不將重心 分配按照接近50:50來設計,雖然損失了車內空間,但是對于彎道性能方面,就合理 多了。除了重心分配方面的差距,在其他方面,前驅車的過彎極限也要弱于后驅車。 前驅車的一個優(yōu)勢就是傳動效率高,而要實現(xiàn)這點只有將發(fā)動機橫置才能體現(xiàn)。但 這樣一來,發(fā)動機和變速箱會占用很大的橫向空間,前懸類型的選擇也就會有局限 性。在中小型的前驅車上,由于沒有足夠的空間,一般都采用簡單的麥弗遜式前懸, 雖然普通家用車用麥弗遜式的就夠用了,但相比使用多連桿、雙叉臂的懸掛形式,操 控肯定還是有很大差距的。而在B級車型里,類似雅閣這樣的,因為車

17、型較大,設計 了雙叉臂的前懸,但是這種前懸與奔馳或者奧迪的多連桿前懸相比,性能還是有所差 異的?;蛟S有人會說:等等,奧迪好像是前驅的哦?沒錯,奧迪是前驅的,但奧迪在這 個方面與后驅相比沒有劣勢,因為它采用了不多見的前縱置前驅設計。還有一點影 響發(fā)動機的高度,我們知道驅動輪是要連接半軸的,而前驅車不僅在發(fā)動機下要安裝 變速箱,變速箱以下還要連接半軸,這樣就進一步制約了發(fā)動機的安放高度,使得發(fā) 動機位置較高,帶來的影響也就是車輛前部的重心偏高。因此在過彎極限上,后驅比前驅有著明顯優(yōu)勢。下面我們就從這些技術特性看 看在極限轉彎時,兩種驅動方式都將如何表現(xiàn)。在高速過彎的時候,前輪的橫向抓地 力更為重要

18、,因為前輪是負責轉彎的,一旦它失去了抓地,轉向也無從談起。前驅車 的前輪既要負責驅動,又要負責轉向,也就是說在高速過彎的時候,前輪既要提供讓 車輛前進的縱向力,又要提供車輛保持轉彎軌跡的橫向力,顯然它的負擔是非常重 的。而后驅車則沒有這個問題了,因為傳動半軸在后輪,由后輪來提供縱向力,前輪 只負責轉向,提供橫向力即可。這樣即使在重心相同的情況下,后驅車的前輪能獲得 更多的橫向抓地力。因此前驅車的極限值要比后驅車低很多。我們再來看看前驅車和后驅車在高速過彎時,如果急加速的表現(xiàn)差異。如果從 操控特性上來說,前驅車容易出現(xiàn)推頭,這是因為前驅車的重心靠前,在過彎時車頭 較重,受離心力的影響更嚴重,一旦這種力量達到輪胎抓地的極限,就會出現(xiàn)轉向不 足。如果此時我們在彎道大力加速呢?這樣情況會更糟,轉向不足會進一步加劇。由 于車輛提速時重心會向后轉移,這種對于前驅車來說是災難性的,因為這會導致

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