汽车打滑和翻车原因分析

汽车打滑和翻车原因分析

山东省邹平县第一中学　李进

　　汽车在行驶过程中，发动机内的燃气压力推动汽缸内的活塞运动，经过一套传动机构传到后轮，对后轮作用一个驱动力矩，使后轮做顺时针运动（如图1），从而使后轮与地面的接触点有向后运动的趋势，结果地面给后轮一个向前的摩擦力f₁，这就是使汽车启动的外力。前轮是被动轮，它与地面接触点有向前运动的趋势，使得地面给前轮一个向后的摩擦力f₂。在不打滑的情况下，车轮与地面之间的摩擦力是静摩擦力。

 

 

　　一、汽车打滑

 

　　设汽车质量为m，前后两轮间距为2l，质心距前后轮等距，离地面高度为h。地面对后轮和前轮的支持力分别为N₁、N₂，地面对后轮和前轮的摩擦力分别为f₁、f₂，汽车前进的加速度为a，则有

 

　　                       (1)

 

　　                     (2)

 

　　由绕质心的转动定律得

 

　　                  （3）

 

　　由式（1）、式（2）和式（3）得

 

　　                           （4）

 

　　                         （5）

 

　　若忽略前轮所受摩擦力，设车轮与地面之间的动摩擦因数为μ，后轮不打滑的条件为

 

　　≤

 

　　即

 

　　≤

 

　　进而得μ≥                  （6）

 

　　在下雨或积雪的路面上，动摩擦因数会大大减小，以至于上式的条件不能满足，从而出现打滑现象。

 

　　二、翻车

 

　　从式（4）和式（5）可以看出，随着加速度的增大，N₁增大，N₂减小，由此判断，随着加速度的增大，后轮对地面压力增大，前轮对地面的压力减小。反之，在汽车刹车时，加速度为负值，这时后轮对地面的压力减小，前轮对地面的压力增加。如果汽车刹车过猛，以至于，则，这意味着后轮腾空。汽车刹车的惯性力ma对前轮与地面接触点的力矩大于重力对该点的力矩，即

 

　　

 

　　整个车身会绕前轮与地面的接触点顺时针转动，则造成翻车事故。