一年級編程&機器人學習如何選擇(3)

為什麼建議爸媽和孩子一起學習樂高,而不是單純孩子學。因為老師的水平有限,關鍵的知識教不懂,只能是入門。一般的培訓機構的老師工資不高,如果遇到高水平老師,就跟著學吧。

轉一個“老丁學樂高”的文字,提到了樂高中的輪胎選擇。


在樂高提供的各種輪子中。有胎皮軟硬,大小,花紋,形狀的各種區別。

而他們其實是有一定規律的。這裡我們要知道一點,在輪子滾動的時候,胎的抓地力(通過胎與地面接觸的面積和花紋決定)就是牽引力。


所以一般來說,我們把它們分成幾類:


PS:這裡會提到的一些關鍵詞,如花紋、寬度等等,請繼續往下看文章,我們在後文可以幫助大家理解一些。


越野類:

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胎皮較硬,塊狀花紋,胎面有大弧度,在承受壓力後(扁下去),可以讓輪胎更多的接觸到各種複雜情況的地面。垂直的、側面的,這樣就可以讓摩擦更充分獲得更大的牽引力。但這樣一來,也就需要更大的扭矩來帶動。


普通類:

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輪胎的胎面成接近直角的狀態,較軟,有縱向花紋也有橫向花紋,接觸平地很充分,比如我們一般的比賽場地都比較平整並且是磨砂的,所以使用這個形狀的輪胎,牽引力就會很好。


高速類:

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常見的有摩托輪(大而窄),以及布加迪套裝帶的那種輪子(寬而薄),有多條縱向花紋(正常的車子用於排水),可以提供跟輪子滾動方向相同的抓地力,適合用在光滑的場地上高速使用。整體受的摩擦阻力比其他輪子小。


沙地輪:

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又寬又大,增加了與地面垂直的接觸面積,減小了移動結構重力對於地面產生的壓強。跟越野輪比,胎面角度更像普通輪,這是為了減小壓強和防止輪胎在一些小坑裡面下陷。



所以,我們在一般比賽的時候,會選擇普通輪,這種輪子在現實生活中也是常用的形態,俗稱“全路況輪胎”,基本適合比賽場地的“路況”。


而有些結構也會用摩托輪。(看下圖輪胎花紋分類)

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這樣可以追求速度,畢竟比賽的場地還是相對光滑的。但這種結構不適合大型框架,原因很簡單,在很多很多的反覆測試下,輪子承受著不符合其承受力的框架重量,老化的速度非常快。


輪胎寬度,有兩個作用。



第一,是增大或減小摩擦力;第二,是增大或減小壓強。而這兩點的目的其實是相對統一的。


越是窄的輪胎,輪胎所受的壓強就越大,所以當物體重量有限(較輕)的時候,增大壓強(輪胎窄)就可以使輪胎和地面的接觸更充分,提供更強的抓地力。


比如,摩托車。

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越是寬的輪胎,壓強相對較小,適合承載重量較大的結構。


比如,卡車或者其他的一些重型車輛,輪子都會很大。


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越野輪相對其他輪子的造型會特殊一些,是因為它要經常用於崎嶇的路面,花紋佈滿輪子的正面和側面,這樣就可以在很多複雜的情況下,提供不僅僅是正常的地面接觸產生的摩擦力,甚至還能提供側面的摩擦。


但它的反效果就是,摩擦力太大,要消耗更多的動能,在路況好的情況下,不是很好的選擇。要是家用車換這種輪子,油耗必然蹭蹭的網上升……貴……沒必要。


扁平比


輪轂和輪胎是兩樣東西。一般來說,一種輪轂,可以安裝多種輪胎。


我們就拿EV3套裝中的標準輪轂來舉例,型號是56908,它的尺寸是:43(直徑)*26(寬度),單位mm。



這種輪轂可以安裝多種輪胎!


比如,EV3的標準輪胎,型號41897,尺寸是:56*28,如下圖。

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這種輪轂也可以裝上蝙蝠俠蝙蝠車套裝76023裡的輪胎,型號18450,尺寸是:81.6*44,如下圖。

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它們屬於什麼輪子呢?適合用在什麼情況下呢?

我們一會看完文章可以自己來計算對應一下。


我們先來看一下下面這個輪胎,在它的側面是有一些參數的。

如下圖,43.2*22 ZR。這款輪子是9686套裝裡面的,型號44309。


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這些數字代表什麼呢?

43.2 :代表輪胎的直徑,單位mm

22 :代表輪胎的寬度,單位mm

ZR:輪胎的結構代號,高速的結構,就用ZR表示


這些數據在真實的汽車輪胎上,也都有!

如下圖,這就是保時捷911使用的普利司通輪胎。


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305 :代表輪胎的寬度

30:即30%,指“扁平比”

ZR19:代表輪轂的直徑

102Y:代表最高速度等級,最高可達300公里/小時!

如下圖:


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扁平比,我們不熟悉,所以有必要了解一下,因為這個跟我們的設計選用很有關係!


9686科技套裝配的輪轂型號是56154,尺寸是:30.4*20。

如果配上上文中:43.2*22 ZR 的這款輪子。


那麼它的扁平比,就是:(43.2-30.4)÷ 2 ÷ 22 ≈ 29%


計算公式如下圖:

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車胎扁平比在生活中是一種根據車輛規格、車子性能而配套的輪胎重要參數。


它的作用是,能夠對應不同的車輛性能需要,而進行匹配,以保證汽車性能的充分發揮。高有高的好處,低有低的好處。


扁平比越高,意味著輪子的厚度越厚。這樣一來,輪子就會自帶很強的避震能力。同時高扁平比的輪子,還能夠在複雜的路面上提供胎壁側面的摩擦力。這就能夠讓車子在複雜情況下也能夠前進。


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看出來了吧,越野車、沙地車的輪子都是這種高扁平比的。


比如,上面我們說的9686套裝的那種輪轂,也可以安裝型號為55976的越野輪胎,尺寸是:56*26,扁平比為49%。我們要知道,這個扁平比在樂高的輪子裡已經是非常高的存在了。

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但高扁平比輪胎的壞處也很明顯,它會造成車身不穩定,這樣在轉彎的時候,如果移動結構上方比較重,就會很大影響到結構的平衡性(就像有個彈簧)。造成轉彎不精確,等等現象的產生。


低扁平比的輪子,性能上就完全不同了。由於扁平比低,所以輪子的反彈效果比較少,輪轂直接緊貼地面,意味著地面的情況可以更直接反饋到移動結構上。這樣就會讓移動結構在平整路面的情況下得到很好的抓地力和操控性。


這種輪子一般都用在高端的跑車上,這個道理跟我們現實生活中是一樣的。比如這輛藍色的“大黃蜂”。


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但扁平比低的壞處也很直接,輪胎缺乏彈性空間,胎壁薄,減震效果差,也不能夠保護輪轂。所以,俗話說超級跑車不適合在中國的很多公路上飛馳不單單是因為堵車,馬路上的一塊石頭,都有可能讓你爆胎,造成很嚴重的交通事故。至少也有可能會讓輪轂變形。


大家可以看一下下面兩個真實車型,再感受一下:

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雷克薩斯LX570(SUV)

輪胎:275/50 R21


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蘭博基尼Hurcan Performante(跑車)

輪胎:245/30 R20/(前胎)305/30 R20(後胎)


當然,你可以很明顯的看到,輪轂大,扁平比低的車子,看著更帥……


比如下面兩輛車子,都是君威,上面的是標配,下面的是頂配,外觀造型一樣。

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但由於發動機和配置的不同,輪子選用就不同,明顯下面的比較帥,不是麼?~


設計思路總結一下:


1、作為最終的執行部分,輪子和輪轂的挑選也是有講究的,要根據實際情況來選擇輪胎和輪轂。

2、不同的輪轂可以搭配很多種輪胎。輪轂主要決定了槓桿的大小,輪轂越大,需要的動能越大。

3、輪胎也有選擇的標準,扁平比是個很好的參考數據,路面複雜,用扁平比高的輪胎,路面平整,用扁平比低的輪胎。

4、根據設計需求對應你的選擇,把三種條件融合在一起考慮:速度要求,路面情況,結構重量。


舉例1:高速,路面平整,結構輕,那麼必然用,大輪轂+低扁平比的輪轂和輪胎組合。如布加迪套裝裡面的這種土豪級零件配置……

舉例2:低速,路面崎嶇,結構重,那麼就要用,

小輪轂+高扁平比的輪轂和輪胎組合。因為小輪轂可以提供扭矩,高扁平比可以應對崎嶇路面。如Technic系列的各種工程車…

舉例3:WRO比賽場地,平整,追求速度,推薦大輪轂+低扁平比(速度更快),或者小輪轂(移動更精確)+低扁平比的組合。根據解決方案的情況來配置。


無論如何組合,設計的目的,都是為了讓輪子的選擇和解決方案的特性相結合,以達到最好的操作性和穩定性的配合。


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