摩托车自主转向之谜

摩托车,自行车这些两个轮子的车,有一个神奇的情况就是当你倾斜身体的时候,车头会自动指向车倾斜的方向保持平衡,这种现象叫做二轮车的“自主转向”,尤其是在金卡纳运动中,要充分发挥这种特性,但是这股神奇的力量是从哪里来的?
经过分析我认为是这么来的:(敲黑板,注意画重点)

因为两轮车动力在后轮上,前轮是被动的被推着走,而车轮是圆的,在向一侧倾斜时, 前轮受到的路的摩擦力从轮子正中间,偏向倾斜一侧,摩擦力和车架不再在一条直线上,产生了前叉受力不均而开始向倾斜一侧偏转。同时前轮重力也是前轮偏转的一个原因,但是所受影响不如摩擦力大。

在偏转之后,轮胎摩擦力(✖️ 舵角分量向内侧,也是转向的主要主要向心力来源)和重力(✖️ 倾斜角) vs 车的 离心力,通过前叉这一在垂直方向上的杠杆达到平衡。

影响平衡过程的因素主要有:
重心高低(越高越灵活越低越稳定)(爬赛,巡航重心都低,越野高)
车辆速度(速度越大,需要的车身倾斜角越大,不解释)
前叉倾斜角(前倾角越大,车越稳定,越小越灵活,但是不存在0度前倾角的情况,例子: 巡航车 vs 街车),
前叉拖拽距(越大越稳定,越小越灵活, 例子同上,拖拽距正负的问题还没想清楚 )
轴距( 轴距越大,越稳定,越小越灵活)
其他:
轮子的重量也有影响(重量越大,陀螺仪效应越大, 车越稳定,但是灵活性降低,比如丹赤的gw vs 300R )。
轮胎粗细、纹路也有影响(摩托车为啥都是前细后粗,而且越野车、巡航车前轮胎和街车相比,更细,因为细了受到的偏转摩擦力矩小,龙头更稳定)
车架刚性 ,车架的弹性,可以提供车辆在平衡过程中更大的容错率。具体量化不知。

只要想明白了 垂直方向上的杠杆, 重力+摩擦力 vs 离心力的影响,就知道,人车越低趴, 越向内部倾斜,过弯速度就可以越快(要求的向心力越大)这个条件,也就想清楚了为啥是爬赛,为啥内挂
总结,车辆设计仍然是经验+数据的“玄学”, 最主要的还是人的驾驭,

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