1、汽车 #
生活中常见的汽车有四个车轮,前轮负责动力、转向和承重的称为前驱车,前轮负责承重和转向,后轮提供动力的汽车称为后轮驱动车,后驱的小型汽车发动机一般安装在驾驶舱前方,通过传动轴来传动动力到后轮。
后驱优点
加速性:在启动加速时,车重向后传递,因此增加后轮的压力,从而使得后轮获得更多的抓地力,提高了加速性。
易于维护:后轮驱动车不像前轮驱动车那样,所有的动力系统构件都集中在汽车前部,在机械上相对于前轮驱动车更简单。因此,较易于拆卸和维护。
重量分布:后轮驱动车的发动机和变速箱可以安装的比前轮驱动车靠后。这样车重在前后轮之间的分布更为平均。这样有利于提高汽车的操控性。
拖动力:在拖车的情况下,后轮驱动距离拖车的挂接点更近,可以获得更好的转向性能和拖力。
后驱缺点
操控性: 与前轮驱动相比,后轮驱动车容易出现转向过度的情况,一般驾驶技术的人较难控制。
内部空间: 对轿车而言,由于后轮驱动车的发动机和变速箱位置靠后,使得前座乘客的空间受到压缩。而由于有通向后轮的传动轴,后座中间下方地板必须抬高。还有可能会使后备厢的容积减少。
车重: 尽管后轮驱动的机械设计较简单,但是部件分布更分散的关系,动力系统的总重量增加。
价格:由于在组装时,动力系统不能像前轮驱动车的那样自成一体,在工作效率上较差,因此增加了组装成本。另外,动力系统的材料费用也较多。
前驱优点
降低成本:前轮驱动(FWD)在制造和安装方面比后轮驱动(RWD)便宜很多。它没有通过驾驶舱下面的驱动轴以及相关的动力传输器件,所需的零部件更少。便于在汽车底部安装制动系统,燃油供给系统和排气系统。
整车重量轻:减轻车重可以提高加速性,制动性和燃油经济性。由于前轮驱动的汽车的驱动轮承受着发动机和驱动桥的重量,可以增加驱动轮的附着力,这对于在湿滑路面上行驶的汽车将会有很大的帮助。
室内空间大:驾驶室内不会因为有驱动轴通过而有一个大的凸起。没有驱动轴相应的动力装置,为后排座脚下以及行李箱预留更多的空间。
前驱缺点
操纵性差:大多数的质量都集中在汽车的前部,后部重量轻,后轮的的附着力小,在有冰覆盖的路面上行驶车尾易发生侧滑。
前轮超负荷:传递加速,转向和制动三大功能集中在前轮,而轮胎拥有的附着力是有限的,当附着力一部分用来加速时,就必定会减少对其它部分的作用力。
2、互动思考:电瓶车、摩托车、地铁、火车分别是如何驱动的 #
3、后轮驱动车搭建和介绍 #
带领小朋友制作后轮驱动车,引导小朋友说出使用哪些积木颗粒,模拟了后轮驱动车的哪些部分结构,实现了哪些功能。
4、理论知识 #
知识点1:摩擦力
两个相互接触并挤压的物体,当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时,就会在接触面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力,这种力叫做摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
固体表面之间的摩擦力的原因有两个:固体表面原子、分子之间相互的吸引力(化学键重组的能量需求,胶力)和它们之间的表面粗糙所造成的互相之间卡住的阻力。固体表面之间的摩擦力分滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦、滚压摩擦和转动摩擦。
在工程技术中人们使用润滑油来降低摩擦。假如相互摩擦的两个表面被一层液体隔离,那么它们之间可以产生液体摩擦,假如液体的隔离不彻底的话,那么也可能产生混合摩擦。气垫导轨是利用气体摩擦来工作的。润滑油和气垫导轨的工作原理都是利用“用液体或气体(即流体)摩擦来代替固体摩擦”来工作的。
摩擦力分为滑动摩擦力、静摩擦力、滚动摩擦力三种。
知识点2:滑动摩擦力
一个物体在另一个物体表面发生滑动时,接触面间产生阻碍它们相对运动的摩擦力,称为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的大小和压力大小有关。压力越大,物体接触面越粗糙,产生的滑动摩擦力就越大。例如用黑板擦擦黑板时两者产生的滑动摩擦力。
滑动摩擦力的方向总是沿接触面,并且与物体相对运动方向相反。
摩擦力的大小、方向与物体运动方向及速度大小无关。
知识点3:静摩擦力
两个物体相互接触并相互挤压,而又相对静止的物体,在外力作用下如只具有相对滑动趋势,而又未发生相对滑动,则它们接触面之间出现的阻碍发生相对滑动的力,(两个相互接触的物体将要发生而尚未发生相对运动时产生的摩擦力)叫做静摩擦力。
一个物体相对它随外力的变化而变化,当静摩擦力增大到最大静摩擦时,物体就会运动起来。大小:静摩擦力根据外力而变化,但有一个最大值,叫做最大静摩擦力。最大静摩擦力略大于滑动摩擦力。方向:跟接触面相切,跟相对运动趋势的方向相反。
知识点4:滚动摩擦力
一个物体在另一个物体表面滚动时,由于两物体在接触部分受压发生形变而产生的对滚动的阻碍作用,叫做滚动摩擦力。
滚动摩擦力,是物体滚动时,接触面一直在变化着,物体所受的摩擦力。它实质上是静摩擦力。接触面软,形状变化愈大,则滚动摩擦力就愈大。一般情况下,物体之间的滚动摩擦力远小于滑动摩擦力。在交通运输以及机械制造工业上广泛应用滚动轴承,就是为了减少摩擦力。例如,火车的主动轮的摩擦力是推动火车前进的动力。而被动轮所受之静摩擦则是阻碍火车前进的滚动摩擦力。
5、模拟面试 #
问题1:请在下面写出模型名称
后轮驱动车。
问题2:什么叫后轮驱动
汽车设计中,发动机的动力只驱动后轮的动力分配方式。后轮驱动车的前轮在行驶时不产生动力,只起到承重和转向的作用。
问题3:模型中包含的传动装置有哪几种?(10分)
减速齿轮装置:由电机上的小齿轮带动大齿轮转动,组成减速装置,它的作用是通过减小转动速度来增大传动力。履带装置:将电机的动力传递给后轮,因为距离较远,采用履带装置实现远距离传动。履带装置在安装时需要注意传动齿轮必须早同个平面,才能使履带更好的传动
问题4:简述模型中电机的工作原理?(10分)
模型中的电机属于直流电机,是将电能转换为机械能的转动装置。电动机利用定子绕组提供旋转的磁场,直流电源向转子提供电流,由于电流在磁场中受到力的作用产生转动,从而使电动机转动。
问题5:简述模型中用到的垫片的作用。(4分)
答:模型中,垫片起到的作用是减小框架和轮子之间的摩擦力,从而让轮子转动起来的时候更加流畅。