从车轮着手能否使汽车省力省油？引言随着汽车走进千家万户,我国的汽车保有量已达到一千多万辆,这是一个庞大的数字,并且还在增长,但是我国又是一个石油资源相对贫乏的，如何使汽车省油，是一个严重的问题。一说到汽车省油，人们的关注点首先是汽车发动机，除了发动机外，还有没有其他突破点呢，也是说有没有其他省油的办法呢？本人从汽车轮子上着手，试图找到一个新办法，在这里抛砖引玉，希望引起汽车专家们的关注，共同开发这片领域。基本理论： 　　 为了直观，在下面的说明中直接运用具体数字，而不是用字母符号代替。车轮要转动，首先要克服车轮和地面之间的摩擦力，车轮和地面摩擦力的大小取决于车轮材料和地面材料，还取决于车的重量，车轮和地面的滚动摩擦力的大小由摩阻系数表示，例如：设定一个车轮的质量可以忽略不计，车轮正中是一个圆孔，一个很细的车轴穿过车轮的圆孔，车轴重量W=100kg,车轮半径R=450mm摩阻系数μ=10mm当圆孔很小，车轴位于车轮正中心时，水平拉动车轴，车轮转动时的拉力为F=100kg×10mm/450mm=2.222kg如图所示，从车轮中心用水平力F1=2.222kg能拉动车轮，这个力实际是车轮与地面的滚动摩擦力。如果圆孔较大，则车轴会位于圆孔的处，即上图的A点，用同样大小的力F2从A处拉动车轴，即F1=F2=2.222kg，情况会怎样呢？如上图所示，假设轮毂和车轴之间摩擦力为零，用水平力拉动车轴F2拉动车轴，则水平力F2使车轴向前倾移，车轴和轮毂接触点A向前移动，如上图所示，车轴上的重量W和水平力F2形成的合力为F3，F3作用在A点,方向指向前下方，通过分析计算可知，合力F3也能使车辆前进，也是说，用同样大小的力从A处拉动车轴，也可使车辆前进。从上面可知：车轮中心处的水平拉力F，这个水平拉力等于2.222kg实际是车轮与地面的滚动摩擦力，假设车轮刚好克服这个阻力而转动，那么，如果把车轮悬空起来，在车轮的边缘，（即相当于地面处）用2.222kg的力也可以阻止车轮转动。假设A处距车轮中心O的距离是220mm，从A处阻止车轮转动的力应为Fa=2.222kg×450mm/220mm=4.545kg

解决问题的方案根据以上分析，我们可以找到以下方案：车轮轮毂安装在汽车桥架上，轮毂上再安装一个内齿轮圈，在半轴的端部安装一个正齿轮，半轴在汽车桥架的下方部位，这样，半轴端部的正齿轮和轮毂上的内齿轮圈能实现啮合，啮合的部位处于车轮中心的下部，如图：正面示意图
剖面示意图车轮静止时，车桥作用在轮毂上的重力在轮毂的下部，如果用一点来表示的话，这个点在后桥与水平地面的垂直线上。当齿轮转动时，它在和齿轮圈的啮合点处给车轮一个转动的力，这个力向后，这个转动力的反作用力应该在齿轮的中心处，中心处的力向前，而车桥重量作用在轮毂上，车桥重量和齿轮中心的水平力使车桥作用在轮毂的力的集中点（即A点）向前移，这个集中点是轮毂对车桥的阻力点。如图这个阻力点相当于一个支点，这个支点所受的力远大于半轴中心点处的力，半轴的中心点从齿轮与齿轮圈的啮合点得到的反作用力可以使车辆前进，（相当于一个杠杆，支点是那个阻力点，作用点是正齿轮和内齿轮圈的啮合点和齿轮的中心点，假设支点到两个作用点的距离相等，那么支点的力是任意作用点的2倍），阻力点用比齿轮中心点大一点的力可以使车前进，而阻力点这个力也可以远大于中心点的力，所以可以使车辆省力。结论仍然用上面的数字做说明，假设正齿轮和内齿轮圈的啮合点距车轮中心的距离是220mm，车桥对轮毂的作用点即阻力点距车轮中心的距离为110mm，齿轮和齿轮圈啮合点的力为4.545kg，则齿轮中心得到的反作用力也应为4.545kg，因此轮毂对车桥的作用点的力应为4.545kg×2=9.09kg。如果以地面为原点，正齿轮与内齿轮圈啮合点的力向后，力为4.545kg，对地面的力矩为4.545kg×（450mm-220mm）=1045.35。阻力点对地面的力矩为9.09kg×（450mm-110mm）=3090.6差2045.25.而车轮中心水平拉力对地面的力矩为2.222kg×450mm=999.9,也是1000，
2045.25远大于999.9，所以省力。如果考虑阻力点处的重力因素，即阻力点水平推力和重力的合力对地面的作用，其力矩还要大一些。以上数字取近似值，一些因素未考虑，如车轮中心和齿轮中心的偏差大小（这个偏差应越小越好，以内齿轮圈和正齿轮不发生轮齿干涉为准），轮毂对车桥阻力点距齿轮中心的垂直距离等。以上是对汽车车轮如何省力的探索，意在抛砖引玉，使汽车更省油，也希望专家拿出更好的办法来。