驱动力论文：车轮上的物理

《驱动力论文：车轮上的物理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、驱动力论文：车轮上的物理[摘要]汽车作为重要的交通工具，已经成为了人类生活中不可或缺的一部分。细心观察一下，各种式样的汽车车轮，涉及到的物理知识还真不少！[关键词]驱动力静摩擦力胎压轮胎宽窄abs随着经济的发展和社会的进步，我们的生活已越来越密切地与车轮结下了不解之缘。关于车轮上所蕴涵的科学原理也成了课堂上经常提起的话题，但其中往往存在一些模糊认识甚至误解之处，为此，我们择要讨论以下几个问题。1.车轮滚滚，无论是自行车还是汽车，其车轮都可区分为驱动轮和导向轮，静摩擦力扮演什么角色，物理课上老师往往这样陈述：驱动轮受到的

2、静摩擦力是车前进的动力，导向轮受到的则是阻力，其实并不尽然。设动力机构传递给驱动轮转动力矩（顺时针方向），驱使它向顺时针方向转动，这时轮胎的触地处与地面因有相对滑动趋势，使驱动轮受到向右的静摩擦力。这个静摩擦力究竟扮演了什么角色呢？先来看看它对转动的影响，一般动力矩是很大的，如没有摩擦力，驱动轮就会转得飞快。它与动力矩的方向相反，阻碍了驱动轮的转动。设驱动轮转过一个角度（同时车前进距离），这时摩擦力矩作功。由于车轮与地面无相对滑动，可见静摩擦力对转动着的驱动轮作了负功，消耗了动力系统传给它的转动能量。再来看看对平动地影

3、象，随着车轮的转动整车在向右平动，由于与车平动方向一致，在上述过程中它对整车作了正功。可见，静摩擦力在消耗动力系统转动能量的同时，也使整车增加了相同数量的平动能量，综合起来考虑，静摩擦力既没有消耗能量（不是阻力），又没有提供能量（也不是动力），它只是把动力系统提供的转动能量转换为整车的平动能量。车架推着导向轮前进，同样的分析可知，导向轮所受的静摩擦力是抑制了平动但促进了转动，只要没有相对滑动，它并不会真正消耗能量，所以也不能说它是阻力。因此，以整车为系统，动力系统与驱动轮、车架与导向轮之间的相互作用都是内力，如果我们只

4、关心整车的平动，只需要分析外力。显然，对整车的牵引力可由驱动轮与导向轮受到的摩擦力之差来计算，可能正是由于这个式子，使人误认为驱动轮受到的摩擦力是动力，导向轮受到的摩擦力是阻力，但实际上车辆行驶的阻力不仅仅发生在导向轮，而且产生阻力的原因也不是由于摩擦。2.车轮行驶的阻力来自何处？有行车经验的人都清楚，车辆在水平路面上行驶的阻力取决与车的载重、轮胎的气压和路面的刚度，轮胎气压不足或路面松软时行车特别费力。载重量影响阻力的大小不难理解，轮胎气压和路面刚度影响阻力的道理是相仿的，下面我们在假设路面绝对刚性的条件下来分析一下

5、轮胎气压对行车阻力的影响。由于轮胎的非刚性，它与路面的接触处就会变形而扩展成一个面。车静止不动时路面对轮胎的支撑力是对称分布的，其合力通过轴线，对轮的力矩为零。车行驶时情况就不同了，接触面后缘处的形变处在恢复中并开始脱离路面，使轮胎与路面的挤压减小；而前缘的形变在加剧中，轮胎与路面的挤压增大。这一变化使合力的作用线前移一段距离，从而对轮形成一个阻碍转动的力矩。阻力的大小与车重正比，轮胎的气压越低或车的载重量越大，轮胎与路面的接触面就展得越宽、支撑力的前移量就越大，因而阻力矩也就越大，为了保证车辆继续前进就需要动力系统输

6、出更大的转动力矩。由此可见，滚动的阻力不是起源于摩擦，因而严格地说，“滚动摩擦力”的说法并不正确，应该说成“滚动阻力矩”或简称为“滚动阻力”。3.胎压对车轮的影响。很多车主会有这样的经历，在轮胎充气店为自己的爱车充过气后上路行驶，感觉车内噪音很大，刹车刹不住，坐在车内颠的厉害。或者是感觉车加油提速慢，左右晃动明显，一段时间后观察，耗油量明显增加。造成这种现象的原因是因为，胎压高于或低于正确的胎压值(汽车出厂时厂家规定的充气压力值)，这是很危险的。胎压过高，使轮胎与地面的接触面积减少，单位面积所承受的压力、磨损剧增,容易

7、造成刹车失控,遇地面突起物或凹陷爆破，损害车的悬挂系统，乘坐不舒适等危害。胎压过低，使轮胎与地面接触面积增加，行驶时胎内温度不正常增加，同时，由于胎侧变形严重，内部的钢丝、帘布层老化加剧,从而为爆胎埋下隐患，并且使耗油量增加，轮胎寿命降低。有很多车主还会有这样的经历，某一天，突然发现自己爱车的一个轮子亏气严重。这是因为轮胎被钉子扎后造成慢撒气，这种漏气过程是很缓慢的，用肉眼不易发觉的。当你用肉眼就能发现轮子亏气时，它已经在低于正常的胎压下行驶了一个月左右了。而轮胎缺气行驶，会促使轮胎内部加速老化，这时候轮胎内部受到的损

8、伤用肉眼也是看不到的，这样，当你补足了气，高速行驶时，车胎温度升高，胎内气压随之升高，轮胎的强度大幅降低，轮胎内部受过损伤的地方容易发生爆裂，造成严重的事故。校正胎压是安全检查中最重要的一环。很多车主往往随意打气，甚至用脚踢来试试气足不足。这是危险的，因为轮胎在工作情况中致命的因素是发热。轮胎充完气以后是鼓起的，但其与地面接触部分