从力学角度分析车辆某些实际问题

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1、从力学角度分析车辆某些实际问题苗发盛周春锋郝三强张杨工程学院050101052103摘要:通过半个学期理论力学的学习,我们基本上完成了静力学部分的学习。如何从力学角度分析周围的实际问题呢?我们特选取了车辆的几种常见问题,从纯力学的角度分析轿车的打滑问题,爬坡下坡问题以及转弯与侧翻问题。由于所学知识有限,只能简单的分析车轮与地面间的力对其影响,希望对大家有所帮助。关键词:驱动打滑爬坡下坡转弯侧翻AnalysissomecommonproblemsofvehiclesfromthemechanicalpointofviewMIAOFashengZHOUC

2、hunfengHAOSanqiangZHANGYangFacultyofEngineering050101052103Abstract:Throughthetheoreticalmechanicshalfasemesterofstudy,wehavebasicallycompletedthestaticpartofthestudy.Buthowcouldweanalysisthepracticalissuesaroundusfromthemechanicalpointofview?Weselectseveralcommonproblemsofvehi

3、cles,analysisthemfromapuremechanicalpointofviewoftheskidcarproblems,issuesanddownhillclimbingturnandrolloverproblems.Beca-useofthelimitationofourknowledge,wecanonlyanalysistheinfluencingfactorsoftheforcesbetwe-enthewheelsandthegroundofitsimpact.Andwehopeitcangiveyousomehelp.Key

4、words:driverollslippageclimbingdownhillturn首先介绍文章中提到的几种车子:目前常见的汽车,主要有两轮驱动和四轮驱动,其中,前轮驱动指汽车设计中,发动机只驱动一对前轮的动力分配方式,即只有前轮是主动轮,提供动力。现在,大部分轿车都采用前轮驱动的配置。后轮驱动是指汽车的设计中,发动机只驱动后轮的动力分配方式,其前轮在行驶过程中不产生动力,只起到承重和转向的作用。四轮驱动,又称全轮驱动,是指汽车前后轮都有动力,可按行驶路面状况不同而将发动机输出扭矩按不同的比例前后所有的轮子上,以提高汽车的行驶能力。下面,我们就来分

5、析几种车子的实际问题。1关于车辆的打滑问题车子能够前进，靠的是主动力——即主动轮与地面之间的静摩擦力来提供的。需要克服的阻力也有许多。在两轮驱动的轿车中，阻力主要有从动轮与地面之间的摩擦力，车辆内部的阻力以及空气阻力等。其中，我们仅考虑从动轮与地面之间的摩擦。如图所示，由于轮胎图1后轮驱动汽车受力分析图图2前轮受力分析图和地面均不是刚体，在接触的地方属于面接触而不是点接触。从动轮与地面之间的作用可简化为一个支持力与摩擦力的合力FR与一个力偶M,即滚动摩阻力偶。而M的大小在一个范围内：0≦M≦Mmax，最大滚动摩阻力偶与滚子半径无关。与滚子对支撑面的正

6、压力成正比，即Mmax=δFN。我们将主动力Ff平移到从动轮上，设轮子半径为R。Ff对A点的力矩MFf=FfR。当MFf>M。即FfR>δFN时，车子能够启动，此时Ff>δFNR,而主动力Ff又与主动轮与地面的滑动摩擦系数u有关。由于地面与轮之间的滑动摩擦系数较小，使得Ff<δFNR时，车子无法前进，出现打滑现象。当车子在前进过程中，由于路面情况的变化而使得轮胎与地面间摩擦系数减小的话，也有可能使得MFf

7、故其出现打滑的可能性要比两轮驱动汽车小的多了，但四轮驱动车子并不是完全不会出现打滑现象。汽车停在路面上，由于压力的原因使得轮胎与地面均会产生形变。如图所示，由于地面微小形变的存在，使得地面提供给轮胎的支持力不是竖直向上，而会有水平方向的分量，我们记作FNX。而在汽车启动过程中，需克服的阻力主要有FNX与车身内部的摩擦。如果地面与轮胎之间的及摩擦力（主动力）不足以克服FNX与车身内部摩擦的话，就会出现打滑现象，并且是四个轮胎打滑，在汽车行进的过程中也是一样。若是由于路面情况改变而使得轮胎与地面间摩擦系数减小的话，也可能使得主动力（静摩力）小于FNX与车

8、身内部摩擦力之和，也会出现打滑现象。2关于汽车上坡下坡问题的分析汽车在平坦路面上的行驶受力较为单一，受滚动摩