車(chē)痕的動(dòng)力學(xué)分析

2014年12月焦作大學(xué)學(xué)報第4期JOURNAL OF JIAOZUO UNIVERSITYDec.2014車(chē)痕的動(dòng)力學(xué)分析于希山(大連海洋大學(xué)應用技術(shù)學(xué)院,遼寧大連116300)摘要:汽車(chē)驅動(dòng)方式不同,車(chē)輪在運動(dòng)中受力情況也不相冋。汽車(chē)在行駛時(shí),產(chǎn)生的車(chē)痕深淺,意味著(zhù)對地面壓力的大小,卻與驅動(dòng)方式無(wú)關(guān),取決于運動(dòng)狀態(tài);無(wú)論是前輪驅動(dòng)、后輪驅動(dòng)還是四輪驅動(dòng),勻速時(shí),前后車(chē)痕無(wú)明顯差異,加速時(shí)都是后輪車(chē)痕深;剎車(chē)時(shí)都是前輪車(chē)痕深。從動(dòng)力學(xué)的角度分析產(chǎn)生這種現象的原因。明確這種現象產(chǎn)生的原因,對于安全駕駛有重要指導意義關(guān)鍵詞:車(chē)痕;動(dòng)力學(xué);驅動(dòng);運動(dòng)狀態(tài)中圖分類(lèi)號:O31文獻標識碼:A文章編號:1008-7257(2014)04-0107-03動(dòng)輪。我們分析汽車(chē)在運動(dòng)時(shí)的受力情況如圖-1所示。0.引言當我們駕駛汽車(chē)行駛時(shí),車(chē)輪痕跡與我們如影隨形,我們把車(chē)輪痕跡簡(jiǎn)稱(chēng)為車(chē)痕。勻速前進(jìn)、加速運行緊急剎車(chē),仔細觀(guān)察會(huì )發(fā)現車(chē)痕深淺各不相同。有時(shí)前輪車(chē)痕深,有時(shí)后輪車(chē)痕深,有時(shí)前后輪車(chē)痕一樣深;1汽車(chē)后輪驅動(dòng)受力圖在柏油路面上行駛,車(chē)輪痕跡不很明顯,若在沙土路面上行駛,這種現象非常清晰。汽車(chē)在運動(dòng)時(shí)受到如下六個(gè)力的作用。汽車(chē)的重力實(shí)踐經(jīng)驗告訴我們,無(wú)論汽車(chē)驅動(dòng)如何配置,當勻G,作用于汽車(chē)質(zhì)心C,豎直向下;前輪受到地面的支持速行駛時(shí),前后輪車(chē)痕深淺相同。當汽車(chē)是后輪驅動(dòng)力N,作用于前輪軸心,豎直向上;后輪受到地面的支時(shí),加速行駛時(shí),后輪比前輪車(chē)痕深,急剎車(chē)時(shí)前輪比持力N2,作用于后輪軸心,豎直向上;車(chē)身受到的空氣后輪剎車(chē)痕深;當汽車(chē)是前輪驅動(dòng)時(shí),同樣是:加速行阻力,作用于汽車(chē)質(zhì)心,方向與運動(dòng)方向相反。假設汽駛時(shí),后輪比前輪車(chē)痕深,急剎車(chē)時(shí)前輪比后輪剎車(chē)痕車(chē)低速行駛,由于汽車(chē)所受空氣阻力遠小于汽車(chē)牽引深;當汽車(chē)是四輪驅動(dòng)時(shí),還是:加速行駛時(shí),后輪比前力,為簡(jiǎn)化研究,空氣阻力忽略不計,這并不影響本問(wèn)輪車(chē)痕深,急剎車(chē)時(shí)前輪比后輪剎車(chē)痕深。三種驅動(dòng)方題的討論結果。后輪所受靜摩擦力f,由于后輪是主動(dòng)式,車(chē)輪受力情況各不相同,但車(chē)痕情況相同。假設路輪,發(fā)動(dòng)機使輪子轉動(dòng),輪子與地面接觸點(diǎn)有向后運動(dòng)況相同,車(chē)痕的深淺,意味著(zhù)車(chē)輪對地面壓力的大小趨勢,故地面對后輪產(chǎn)生一個(gè)與前進(jìn)方向相同的靜摩也就是說(shuō)車(chē)輪對地面的壓力大小與驅動(dòng)方式無(wú)關(guān)。擦力∫2,作用于輪子與地面接觸邊緣,這就是我們通常是為什么呢?下面我們從動(dòng)力學(xué)角度分析產(chǎn)生這種現所說(shuō)的牽引力。前輪所受滾動(dòng)摩擦力f,由于前輪是被象的原因。動(dòng)輪,車(chē)身在后輪的帶動(dòng)下向前運動(dòng),故前輪受到一個(gè)與運動(dòng)方向相反的滾動(dòng)摩擦力f。通常情況下,f<0時(shí),汽車(chē)加速前進(jìn),N1N2,汽車(chē)前輪受到的面的壓力相等,車(chē)痕深淺相同地面支持力比后輪大,即前輪對地面的壓力大于后輪當汽車(chē)加速前進(jìn)時(shí),加速度與車(chē)運動(dòng)方向相同,即對地面的壓力,前輪比后輪剎車(chē)痕深。a>0,NN2,汽車(chē)前輪受到的地面支持力比后輪大,也就是汽當汽車(chē)是四輪驅動(dòng)時(shí),即前后輪都是主動(dòng)輪。汽車(chē)車(chē)前輪對地面的壓力大于后輪對地面的壓力,前輪比運動(dòng)時(shí)的受力情況如圖-3所示。汽車(chē)在運動(dòng)時(shí)受到的后輪車(chē)痕深。六個(gè)力中:重力G、前輪受到的支持力N1、后輪受到的支持力N2以及空氣阻力與前兩種情況相同。由于前后前輪驅動(dòng)受力分析輪都是主動(dòng)輪,輪子與地面接觸點(diǎn)都有向后運動(dòng)趨勢故地面對前后輪都產(chǎn)生一個(gè)與前進(jìn)方向相同的靜摩擦力√2,作用于輪子與地面接觸邊緣,即對車(chē)產(chǎn)生向前當汽車(chē)是前輪驅動(dòng)時(shí),即前輪是主動(dòng)輪,后輪是被的牽引力。通常情況下,前后輪發(fā)動(dòng)機輸出功率相同動(dòng)輪。分析汽車(chē)運動(dòng)時(shí)的受力情況如圖-2所示。汽車(chē)在可以視為=≠6運動(dòng)時(shí)受到的六個(gè)力中:重力G、前輪受到的支持力N1、后輪受到的支持力N2、空氣阻力與第一種情況相同。由于前輪是主動(dòng)輪,輪子與地面接觸點(diǎn)有向后運動(dòng)趨勢,故地面對前輪產(chǎn)生一個(gè)與前進(jìn)方向相同的靜摩擦力f,作用于輪子與地面接觸邊緣,對車(chē)產(chǎn)生向前的牽引力;后輪所受滾動(dòng)摩擦力f2,由于前輪是主動(dòng)輪,車(chē)身在前輪的帶動(dòng)下向前運動(dòng),故后輪受到一個(gè)與運動(dòng)圖-3汽車(chē)四輪驅動(dòng)受力圖方向相反的滾動(dòng)摩擦力彡2,通常情況下,后>/2同樣,我們可以寫(xiě)出汽車(chē)運動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程f1+/2力矩平衡方程為fh+fh+Nl在豎直方向,力的平衡方程為N1+N2解以上三個(gè)方程得圖-2汽車(chē)前輪驅動(dòng)受力圖m(o_ha(14)同樣我們可以寫(xiě)出汽車(chē)運動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程f i= ma(6)(15)力矩平衡方程為由(14)、(15)兩式可以看出fh+Nl-N2I=0在豎直方向,力的平衡方程為當a=0時(shí),汽車(chē)勻速行駛,N=N2=mg,汽車(chē)前后N2-mg=0輪受到的地面松對地面的壓解以上三個(gè)方程得:力相等,車(chē)痕深中國煤化工當a>0時(shí)CNMHG后輪受到的地面支持力比前輪大,即后輪對地面的壓力大于前輪第4期于希山:車(chē)痕的動(dòng)力學(xué)分析109對地面的壓力,后輪比前輪車(chē)痕深壓力越小,車(chē)痕越淺。當剎車(chē)加速度的大小a≥g時(shí)當a<0時(shí),減速剎車(chē),N1>N2,汽車(chē)前輪受到的地面支持力比后輪大,即汽車(chē)前輪對地面的壓力大于后輪后輪對地面壓力為零,車(chē)后身脫離地面,易造成翻車(chē)事對地面的壓力,前輪比后輪剎車(chē)痕深故。這提醒我們,剎車(chē)加速度不能太大,而剎車(chē)加速度又是由行駛速度和剎車(chē)緩急決定的。汽車(chē)在勻速行駛時(shí),前后輪對地面壓力均衡,車(chē)行4.結語(yǔ)駛平穩;但如果速度很大,遇緊急情況急剎車(chē),剎車(chē)加速度很大,導致后輪對地面壓力急劇減小,極易導致翻綜上所述,無(wú)論是前輪驅動(dòng)、后輪驅動(dòng)還是四輪驅車(chē)事故動(dòng),加速越快,后輪對地面壓力越大,車(chē)痕越深。這提醒我們,遇到松軟路面,不可加速太快,否則后車(chē)輪容易參考文獻陷入。加速越快,前輪對地面壓力越小,車(chē)頭有上翹趨1宋士賢,郭曉楓,劉云龍大學(xué)物理M.西安:西北工業(yè)大學(xué)出版社,2002勢;當a≥g時(shí),前輪對地面壓力為零,此時(shí)車(chē)前身翹2]鄧法金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社,2004起;這種現象在特技車(chē)手中常見(jiàn),但對日常駕駛卻很危3余虹,姜東光,張殿風(fēng),劉中原大學(xué)物理學(xué)M.北京:科學(xué)險,提醒我們加速不可太快出版社,2003剎車(chē)時(shí),無(wú)論是前輪驅動(dòng)、后輪驅動(dòng)還是四輪驅動(dòng)剎車(chē)越快,前輪對地面壓力越大,車(chē)痕越深;后輪對地面(責任編輯陳永康(上接第106頁(yè))同軌道傾角的末端坐標系位姿得出參考文獻軌道傾角對機器人末端坐標值存在影響,且能夠通過(guò)「]董文杰,徐文立·移動(dòng)機楲手的魯棒控制[J·控制理論與應此模型準確地計算機器人的末端坐標值。用,2002,19(3):345-348[2]徐保國,尹怡欣,殷路,等.智能移動(dòng)機器人技術(shù)研究進(jìn)展J]儀器儀表學(xué)報,2007,28(4):683-6853.結束語(yǔ)[3 Altafini C Inverse kinematics along a geometric spline for aholonomic mobilemanipulator. Proceeding of the 2001 IER本文提出了一種沿軌道運動(dòng)的六自由度移動(dòng)機械International Conference on roboticS& Automation 2001: 1265-1270手,通過(guò)軌道這種簡(jiǎn)單的移動(dòng)方式,可以使建造復雜的[4]趙艷云,方漪·五自由度機器人手臂運動(dòng)學(xué)研究[J].科學(xué)技機械手移動(dòng)平臺問(wèn)題簡(jiǎn)單化,并對沿軌道運動(dòng)的六自術(shù)與工程,2009,(6)由度機械手的運動(dòng)學(xué)模型轉化?？墒褂煤?jiǎn)單的 MATLAB15雷春麗,芮執元,碼垛機械手運動(dòng)學(xué)分析[現代制造工程程序實(shí)現該機器人在具有一定傾斜軌道上的運行過(guò)程2009,(11)及各關(guān)節位姿變化的跟蹤及模擬,解決了機械手移動(dòng)[6]李曉燕,張翔,陳立偉.基于VC6.0和 OpenGL機械手三維仿過(guò)程中針對不同的軌道傾角對機械手運動(dòng)學(xué)的影響。真演示系統[].計算機工程與設計,2004,(6)采用D-H參數法對該模型進(jìn)行分析,為移動(dòng)機器人的運動(dòng)學(xué)分析提供了新的思路,同時(shí)為該機器人的智能控制研究提供了運動(dòng)學(xué)基礎(責任編輯陳永康中國煤化工CNMHG