題:
什麼限制了汽車的速度?
user1583209
2018-01-10 03:39:39 UTC
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從工程角度看,什麼限制了普通車可以達到的最高速度?我知道出於安全原因,一些更快的汽車的運行速度不能超過250 km / h,但這不是我的問題。

我可以想到幾個原因,但不確定其中哪些原因是相關的:

  1. 是否增加了轉速(如轉速表上的紅色標記所示),是否超出了某個部分(哪個?)的限制?
  2. 還是是不是您無法以足夠快的速度獲得燃油以保持轉速增加?
  3. 還是隨著您的加速而增加了摩擦/阻力,並且發動機無法克服這一阻力,因為它只能產生最大的力/扭矩?如果是,此扭矩/力的大小取決於什麼?
  4. ol>
250 km / h是“僅” 155 mph。有很多量產車的行駛速度可以大大提高。我有一個。不是布加迪威龍(408 km / h),甚至不是道奇Vi蛇(332 km / h,現貨),但她的速度很快。這麼快絕對是不安全的。跟踪一下。
@DavidHammen:這可能是德國的事情。我相信寶馬,梅賽德斯和奧迪將汽車的速度限制為每小時250公里(至少那些能夠以最快的速度行駛)。
您接受了錯誤的答案。在工程中,這個問題沒有答案。答案在於政治。這可以追溯到1970年代,當時有壓力對高速公路施加速度限制。梅賽德斯,寶馬和奧迪(後來是雷克薩斯)顯然是成功的競標者,他們同意以電子方式將發往歐洲的汽車最高時速限制為250公里/小時,從而使高速公路不受限制。
上面的參考:[1](http://www.thetruthaboutcars.com/2006/12/by-thy-speed-limits-thy-shall-be-known/),[2](https:// www (.autoevolution.com / news / gentlemens-agreement-not-so-fast-sir-47736.html)等。
曾經有一段時間[神話破壞者將火箭束縛在汽車上](https://youtu.be/3ORXv_1XlDY?t=1m24s)。賽車經過整件事看起來還不錯,但是我不確定它到底能跑多快。
嘗試打破量產車的陸地速度記錄時,@DavidHammen限速器無疑是您首先要碰到的東西,但我相信OP尤其想知道還有什麼可能會限制汽車的最高速度。
@DavidHammen:我對速度限制器不感興趣。
[工程解釋:為什麼沒有量產車達到300 MPH?](https://www.youtube.com/watch?v=F76-npz0CeI)
我還要增加製造汽車材料的機械和物理性能的限制。
六 答案:
Arnon
2018-01-10 07:57:59 UTC
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有幾個簡單的原因可能會限制車輛的速度(儘管有路況):

  1. 齒輪系傳統的變速器具有有限的齒輪。對於大多數現代汽車,通常為5或6,而較舊的汽車可能只有2或3。如果最高檔位的齒輪比太低(“低檔”齒輪表示為較大的數字比),在空氣阻力成為根本因素之前,發動機可能會紅線。這與您在轉速表上紅色區域的第一點聯繫在一起。如果達到紅線(這是引擎的最高轉速),但是沒有更高的檔位可以挂擋,那麼您就不能在不損壞引擎的情況下加快行駛速度。

  2. 阻力-像任何物理物體一樣,汽車也會受到空氣阻力和其他阻力源(滾動阻力等)的影響。如果汽車上的阻力超過了引擎能夠產生的力量,那麼您的速度將再次受到限制。

  3. 限速器-值得一提的是,出於安全或法律原因,生產車輛幾乎總是在ECU(發動機控制單元)中限制速度。如果ECU檢測到車輪正在以足夠快的速度旋轉,它將切斷發動機的動力,以防止車輛行駛得更快。可以通過售後ECU或對現有的ECU進行修改來規避這種保護。例如,本田思域的某些車型年限速限制在120 mph(190 km / h)左右。

  4. 輪胎評級-所有輪胎都具有一定的速度等級,該速度等級可能比您車輛的實際最高速度低得多。速度額定值是一個字母,並且是輪胎代碼的一部分(有關更多信息,請參見此處)。例如,臨時備用輪胎可能在即將發生爆胎的危險之前可能僅限於80 mph(130 km / h)。

  5. 穩定性/空氣動力學 –從工程角度看,這比實際角度要小,但是對於“常規”汽車,有一點要說明,懸架和其他部件不足以使汽車在行駛中直行安全的時尚。支持這一點的傳聞證據來自一個關於70年代老式全尺寸美國汽車的故事,當它以三位數的速度行駛時,就沒有空氣動力能力將前輪保持在地面上。簡而言之,從汽車下方流動的空氣所產生的升力將前輪抬離地面,變成了一個可怕的高速“車輪”。儘管從技術上講,此過程並不會導致汽車減速,但確實使其難以以這種速度進行控制。

  6. ol>
輪胎評級不會阻止強大的汽車快速行駛-只是使其非常不安全...。
空氣動力學絕對是工程學...
1)據我所知,一般而言,量產車都不是這樣。根據經驗,它們可以在5擋達到最高速度,而在6擋則無法達到最高速度,因為根據RPM,阻力的增長速度快於發動機功率。
@Sanchises在這裡,由於要克服的阻力,您將獲得最大速度,最大rpm和最大rpm時的扭矩。最大扭矩決定了可以克服的阻力,而阻力取決於速度。降低齒輪(首先降低到5,然後降低到4,因為您在5達到最大扭矩)使您達到最大RPM。賽車發動機的轉速可以更高,但通常不會持續10萬英里。
@SolarMike哦,但是他們會的。最終。
@PeterA.Schneider,因此如果前輪胎壓力不正確等,也可能會限制速度。
關於輪胎的額定值,這在航空業中也是一個問題,並且是飛機(“固定翼飛機”)超速著陸的一個限制因素,它可能導致輪胎爆裂,進而導致從脾氣暴躁的機械師到在極端情況下,飛機的機體損失。
速度限制器和輪胎額定值不是“從工程的角度來看”,因為它們是法規,而不是與物理相關的物理/有形部件(阻礙速度)
@Arnon總是很高興在現實世界中進行計算!您是說受轉速限制器限制(最大理論速度與5檔的轉速限制一致)還是受轉速限制器限制?
@Sanchises處於發動機的最大RPM限製或〜7200 rpm。我認為限速器較低,約為120 mph。不幸的是,可能很難證明這些假設:)
@NiCkNewman我認為輪胎額定值確實是一個物理極限,因為如果輪胎超過其最大速度,則存在分層的風險。同樣,儘管限速器是一種法律/法規措施,但它們確實在物理上能夠限制庫存車輛的速度。
這些因素均不適用於專為最高速度而設計的地面車輛。我會同意OP的問題有點模棱兩可,但是這個答案忽略了已經生產的車輛。
Tl / Dr:是什麼阻礙了您的速度?在某個時候幾乎所有的東西。
@CarlWitthoft OP確實指定了“普通車”。陸地速度記錄儀仍然受到阻力和滾動阻力的限制。
傳動系僅在具有傳動系的那些車輛中有問題。長期以來,陸地速度記錄一直由僅使用車輪來保持作為陸地車輛資格的車輛保持。 (也許是用於轉向,但是在1馬赫時沒有轉向。)
除此清單外,其他因素還包括道路和其他危險。賽道經過精心準備和清潔。日常道路路面崎rough不平(有時是坑坑洼窪),到處都是雜物,並且為以正常速度(而不是200+ kph)行駛的車輛設計了彎道。低空飛行的物體也是危險。鳥擊對快速行駛的汽車和飛機一樣有害。即使是大甲蟲撞上移動1馬赫的“汽車”也可能是糟糕的一天。
關於“齒輪”部分。現代自動變速箱通常有8檔;有些甚至擁有11。我不認為這是現代汽車最高速度的限制。
通常會添加@ChrisMueller齒輪以提高效率/性能,而不是提高最高速度。在現有齒輪之間添加更多齒輪,可使發動機在加速和巡航過程中保持在最佳RPM範圍內。
@Arnon同意。我最初提出的問題是關於現代超級跑車的最高速度。例如,傳動裝置肯定會限制專為攀爬而設計的吉普車的最高速度。
Solar Mike
2018-01-10 03:53:48 UTC
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因此,限制速度的因素是兩方面的結合:來自發動機的動力和傳動裝置以及滾動阻力和空氣阻力。

直到大約40 mph,滾動阻力是最大的阻力,但高於該速度時,空氣阻力是主要因素,並且會增加您的行駛速度。

發動機功率是固定的(可以進行微調),但傳動裝置也很重要-200bhp的發動機既可以為農用發動機提供動力拖拉機或整潔的跑車。

一旦總阻力等於車輪上的可用功率,那麼您走得不會更快。

現在,它只會以更快的速度增加,力呈平方增加,呈三次方增加。軋製力保持不變,軋製功率線性增加。因此,速度快一倍,您的空氣阻力會大4倍,而滾動阻力會相同。快4倍,您的空氣阻力為16倍,而滾動力相同。因此,如果您的汽車以每小時160英里的速度行駛,則您的滾動力會小於總力的6%。因此,高速空氣阻力實際上是唯一的阻力。
Harper - Reinstate Monica
2018-01-10 14:41:38 UTC
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物理阻止了您。騎過自行車嗎? 25英里/小時的速度很容易,30英里/小時的速度很困難,需要40檔特殊齒輪或非常抽氣的車身,而50英里/小時幾乎是不可能的。為什麼在這麼小的速度增加下努力如此之大?空氣。

空氣阻力

當汽車行駛緩慢時,滾動阻力是主要因素-這就是為什麼它們很難推動的原因。但是在更高的速度下,決定因素是空氣阻力。那是因為滾動阻力相當線性。氣動阻力不是 ,至少是一個二階因素-它像貨運列車一樣以較高的速度出現。實際上,我聽說過煤炭火車可以以40英里/小時的速度行駛,只能空載35英里/小時。那是因為每輛空煤車都是大風頭,隨風而去。火車的滾動阻力幾乎為零。

可用功率

很明顯,空氣阻力與發動機可施加的動力相平衡。如果他們將機車放上四倍,它們可以使空​​煤火車的時速達到70英里/小時。

您所說的是汽車,所以這取決於電池可以提供多少電量以及電動機-控制器可以推動而不會損壞。或者,由於您假設使用的是燃料驅動的汽車,因此,發動機可以通過的數量空氣 。添加適量的燃料很容易。氣流是通過調整來決定的-進氣/排氣管/端口/共振,氣門尺寸和數量,凸輪,類似的東西。 (也可以是引擎紅線(最大RPM),但是如果您對風道/共振進行了調整,那麼提高紅線會有所作為,那麼該引擎在大街上的運轉將非常差。)

齒輪也可能是一個因素。我有一輛速度最快的汽車。四擋太高,無法加速。第三檔超越了它的馬力峰值,所以你走得越快,馬力就越小。傳動裝置在速度上全都錯了,但是對於街頭駕駛的樂趣,完善和MPG來說卻是極好的,這就是我所付出的代價。

像福特Flex這樣的典型非運動型街車很可能在達到計算機可重新限製或MPH限制的點之前達到空氣阻力的物理限制。

即使風速為零,也不是“風”(第一段……),因為汽車的速度和空氣阻力會產生空氣動力阻力。
@SolarMike好點了。編輯。
騎自行車以25mph的速度行駛並非易事,它相當快。除非您是在專業人士後面選拔,並且自己是專業人士,或者下坡,否則40幾乎不可能。
slebetman
2018-01-10 15:44:41 UTC
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對於2000年以後直到今天(2018年)生產的現代高性能汽車,答案很簡單:輪胎抓地力

發動機性能和管理已經達到了可以超越輪胎在路面上抓地力的水平。當您嘗試施加比輪胎無法承受的更多能量時,會發生車輪打滑的情況。

大多數人會從站立開始(例如在賽車比賽中)和汽車緩慢行駛(當人們故意燃燒橡膠)。通過讓CPU控制制動器(牽引力控制)可以消除這種打滑現象。

接下來是我們要關注的車輪打滑現象。高速行駛時車輪打滑。傳統的解決方法是修改汽車的空氣動力學特性並增加下壓力,以將汽車基本推向道路。

現在,我們已經達到了增加更大的下壓力會增加阻力並降低性能的階段。但是我們性能最好的發動機仍然可以產生車輪打滑。

但是,與發動機開發並行的是,化學和輪胎設計的進步也通過提高輪胎的速度來提高汽車的最高速度。在失去抓地力之前進行處理。現在我們已經達到了最好的引擎可以連續使輪胎失效的地步,當前的限制因素是輪胎的抓地力。

我知道這個答案僅適用於具有非常強大引擎的高性能汽車,對嗎?我的問題比較籠統,也包括較少的汽車,例如最高時速為100 mph。
這需要參考。我從未聽說過最高速度會受到車輪打滑的限制。
我從未聽說過車輪打滑是速度的限制因素。加速,是的。轉向,是的。速度?
Elijah Montgomery
2019-05-05 22:42:08 UTC
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找到完全取決於輪胎的滾動阻力和空氣阻力的純粹的理論極限。所以這是工作。

公式

  • $ F_d = \ dfrac {1} {2} pA \ mu_d v ^ 2 $ span>:這是阻力的公式。
  • $ f_s = \ mu_s mg $ span>:這是靜態公式

注意:我使用的是Tesla模型3的值。

已知值

  • A = 0.23m 2 sup>
  • g =9.80665�m/ s 2 sup>
  • m = 1611 kg
  • $ \ mu_s $ span> = 0.7
  • $ \ mu_d $ span> = 0.23
  • p = 1.2754kg / m 3 sup>

假設

  • 汽車完全垂直於重力。
  • 汽車在海平面上。
  • 條件理想。
  • 發動機的動力是無限的。

結果

$ V_ {theo} = 1280.9 \ text {mph} $ span>

Carl Witthoft
2018-01-11 01:25:09 UTC
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一件事,您沒有指定齒輪驅動(直驅)汽車。即使對於直驅車輛,極限速度最終也通過設計空氣動力學來設定,以防止汽車起飛和飛行。

上次檢查時,陸地速度記錄是由極端設計的汽車(噴氣或火箭驅動的),特別令人難以置信的專用車輪和製動器(標準光盤會在涉及的高轉速下飛散)設置的部分。

總而言之,隨著新材料的強度質量比不斷提高,陸上速度記錄可能會繼續被破壞。



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