車痕的動力學(xué)分析

于希山

（大連海洋大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，遼寧 大連 116300）

0. 引言

當(dāng)我們駕駛汽車行駛時，車輪痕跡與我們?nèi)缬半S形，我們把車輪痕跡簡稱為車痕。勻速前進、加速運行、緊急剎車，仔細觀察會發(fā)現(xiàn)車痕深淺各不相同。有時前輪車痕深，有時后輪車痕深，有時前后輪車痕一樣深；在柏油路面上行駛，車輪痕跡不很明顯，若在沙土路面上行駛，這種現(xiàn)象非常清晰。

實踐經(jīng)驗告訴我們，無論汽車驅(qū)動如何配置，當(dāng)勻速行駛時，前后輪車痕深淺相同。當(dāng)汽車是后輪驅(qū)動時，加速行駛時，后輪比前輪車痕深，急剎車時前輪比后輪剎車痕深；當(dāng)汽車是前輪驅(qū)動時，同樣是：加速行駛時，后輪比前輪車痕深，急剎車時前輪比后輪剎車痕深；當(dāng)汽車是四輪驅(qū)動時，還是：加速行駛時，后輪比前輪車痕深，急剎車時前輪比后輪剎車痕深。三種驅(qū)動方式，車輪受力情況各不相同，但車痕情況相同。假設(shè)路況相同，車痕的深淺，意味著車輪對地面壓力的大小，也就是說車輪對地面的壓力大小與驅(qū)動方式無關(guān)。這是為什么呢？下面我們從動力學(xué)角度分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。

1. 后輪驅(qū)動受力分析

當(dāng)汽車是后輪驅(qū)動時，即汽車發(fā)動機產(chǎn)生的動力通過機械傳動裝置傳遞給后輪，后輪就是主動輪，前輪是被動輪。我們分析汽車在運動時的受力情況如圖-1所示。

圖-1 汽車后輪驅(qū)動受力圖

汽車在運動時受到如下六個力的作用。汽車的重力G，作用于汽車質(zhì)心C，豎直向下；前輪受到地面的支持力 N1，作用于前輪軸心，豎直向上；……