阿克曼转向原理是汽车在转弯过程中,内侧车轮的转向角度大于外侧车轮,使得车辆能够围绕一个圆心进行转弯。这种转向方式中,外侧轮与内侧轮的转角差称为阿克曼角。具体来说,阿克曼转向系统使得所有车轮的垂线都能指向同一个圆心,从而确保各车轮受到的外力合力方向一致,使车身在过弯时更加顺畅稳定。
如果没有阿克曼角,车辆在转弯时,两个车轮的转向角度会相等,导致外侧车轮和内侧车轮分别绕着不同的圆心运动。这种情况下,驾驶员会感到车辆难以顺利过弯,特别是在高速行驶时,容易引起轮胎的异响。
阿克曼转向与普通转向的区别在于,阿克曼转向利用转向横拉杆的长度变化来实现不同的转向角度。这确保了车轮在直线行驶时保持笔直,但实际应用中,汽车的车轮并不完全笔直,而是存在一定的夹角,称为前束角。
前束角分为正前束和负前束,通过调整前束角不仅可以实现阿克曼角,还能实现车轮的自动回正功能,同时保持直线行驶。例如,假设一辆车的两前轮束角为负前束,与前进轨迹线的夹角是10度。当驾驶员向左打方向时,车轮同时向左旋转30度,左边车轮与轨迹线的夹角为40度,而右边车轮与轨迹线的夹角为20度。这样,内侧轮的转角大于外侧轮,从而实现了阿克曼角。
通过这种巧妙的设计,阿克曼转向系统不仅提高了车辆的过弯性能,还增强了行驶的稳定性和安全性,使驾驶员在各种路况下都能获得更好的驾驶体验。