轮式小车[轮距]与[轴距]关系的简单分析

muyl

看到有小车爱好者提问关于小车轮距与轴距之间关系的问题，为了让大家少走弯路，能够快速高效的完成自己的小车，在这里和大家一起简单分析一下，希望能抛砖引玉，给童鞋们做一个参考。

由于只有四轮都非转向轮的情况下，才会出现轮距或轴距影响小车运行的情况发生，所以这里仅针对四轮都为固定轮的情况做出分析，带一个或两个转向轮的情况不包含在内。

轮距自然是指同轴两轮之间的间距，如图一中的尺寸（X）

轴距就是前后两个轴之间的间距，如图一中的尺寸（Y）

因为小车在制作过程中，车体尺寸大多是爱好者根据自己的需要自行设计的，所以在这里采用举例的方式说明各种轮距和轴距的情况下，对小车运行状态的影响。

单纯分析轮距与轴距对小车运行的影响，可以大致分为三类：

1、  轴距大于轮距

2、  轴距等于轮距

3、  轴距小于轮距

首先来看第一种【轴距大于轮距】的情况，这种布置方式从外观上更接近于实际车辆的形式，但是在四轮都非转向轮的情况下，对小车的转向运行却有这很大的影响。因为前进、后退等情况基本都没有问题，所以只对小车转向受力做简单分析。

下图中表示的是四驱小车右转的情况，因为是四驱小车，在四轮的理想状态下驱动力相等时，其旋转中心位于车体中心位置。

各轮的真正旋转轴线位于车轮自身中心与小车中心的连线上（图中红色线条）。所以车轮的实际运行轨迹应近似于图中黄线表示的轨迹，按照车辆实际运行方向（黄色箭头）来分解车轮驱动力（红色箭头），可以清楚的看出来，车轮往驱动力运转方向提供的驱动力要小于向轮轴方向的轴向力，也就是说，小车能够实现旋转动作，但是有一大半的动力浪费在轮子与轮轴的摩擦面上了。在这种情况下，有可能出现小车驱动电机电流变大或者发热的现象。而且这种情况也会随车轴距与轮距差距的增大而增强。

再看看【轴距等于轮距】的情况，按照理想状态来分析，应该是（红色箭头表示的）两个方向的力刚好相等，也就是说，阻力还是有的，只是比第一种情况小一些罢了。

最后来看【轴距小于轮距】，同样按理想状态分析，车轮滚动方向的驱动力已经大于轴向力了，也就是说，动力大多用于小车运行，而非浪费在摩擦上面。

从以上分析来看，轴距小于轮距的情况应该可以使车轮的驱动力更有效的被利用，但是轴距小于轮距带来的负面影响是：小车的纵向稳定性随着轴距的减小而降低，如果驱动电机减速比过小（某些玩具电机），就有可能出现起步抬头、停车点头的现象，车体重心如果偏高造成小车纵向倾倒。所以轴距也不能无限的缩小。

因此，四驱小车的轴距设计过长会增加（转弯时的）运行阻力，设计过短会降低小车纵向稳定性，应该结合自己设计小车的构造合理安排。

如果不是必须设计成为四驱构造，那么两驱加上一个或者两个万向轮应该是相对较好的驱动结构了，既保证了小车的稳定性，又避免了驱动力在轴向上分解出的摩擦阻滞力。

至于履带结构，本质上更接近于四驱结构，同理，履带越长，旋转时的横线阻力就越大。希望在此所做的浅显的分析能够给小车爱好者们以参考。

wh307

好帖~图文并茂！

sky.0517

受力分析看得很清楚！物理很棒吧！

chenteng5

说的很清楚 学习了

muyl

sky.0517 发表于 2012-10-31 14:15
受力分析看得很清楚！物理很棒吧！

嗯，当年帮物理老师批过卷子

~V~shrimp@@@

不错 不错   

Trust

刚开始做车的时候是没考虑过这个问题，车好了就发现了

wu_k30

楼主的文章使我懂得什么叫轮距什么叫轴距。

ttzaio

赞 、

pcsjh

好贴，学习了