汽車的轉向幾何是怎麼來的？

很多人理解汽車轉向是整根前軸一起，繞其中點旋轉（圖一上)，這是不對的。

如果真的這樣設計，內側輪轉小圓外側輪轉大圓會導致兩輪輪速不同左右軸打架，且方向盤不得不跟著轉，變成手扶拖拉機形式的方向盤，且兩個前輪會侵佔保險槓和乘員艙的縱向空間，且轉彎半徑偏大，可謂百害無一利。

所以真實的汽車轉向是用轉向拉桿帶動左右兩個車輪的羊角各自轉動的（圖一下)，方向盤只需拿齒輪齒條控制轉向拉桿即可。

但是，如果轉向拉桿連帶羊角和車身構成一個平行四邊形的話，會有新的問題。

理想情況下，單個車輪都是走直線的，兩輪車拐彎時必然繞它們的車軸交點為圓心轉彎，上面提過的只有兩根軸的四輪車也同理（圖二上)。

平行四邊形轉向必然導致兩個前輪轉向角相同，受車寬影響，兩個前輪的理想軌跡平行不交匯，轉向圓心不一致（圖二下)，打架了聽誰的？

受限於汽車轉向側傾，外側車輪抓地力強，因此答案是聽外側車輪的，內側車輪會打滑。

因此，現實需要把兩個前輪的理想軌跡統一起來。

解決辦法是縮短轉向拉桿，放棄平行四邊形改成梯形，讓內側車輪轉得多時外側車輪轉得少，兩前軸加後軸交匯在轉彎圓心即可順暢轉彎（圖三)。

這就是阿克曼角——兩個轉向輪之間的夾角。

恰好各軸相交在一點時，叫 100%阿克曼。

很多人又要問了，既然理想的阿克曼角只有這一種情況，那些做改裝車的瞎折騰阿克曼角幹啥？

很簡單，因為輪胎是橡膠做的，會變形的。

先說後輪，汽車轉彎的向心力是地面給輪胎的摩擦力提供的，這意味著輪胎胎面不單單會有驅動汽車造成的前後形變，也會有轉向造成的左右形變（或者叫扭曲)。

兩個前輪由於本來就跟汽車前進方向有不同的夾角，疊加汽車轉向側傾導致兩個前輪的左右（扭曲)形變程度並不相同，外輪大，內輪小。

所以，現實中的阿克曼角設定不會讓兩根前軸加後軸恰好相交在轉向圓心，而是前軸夾角疊加輪胎形變後再相交在轉向圓心（圖四)。

最終結果是 50%左右的阿克曼設定比較常見，如果在需加強高速彎道效能 / 提高輪胎壽命等特殊考量情況，可以再分別改裝。

以上只涉及平面維度的轉向幾何，真實世界還有懸掛壓縮 / 伸展造成的更多轉向幾何變數影響轉向設定，需要更復雜的計算。

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