汽车运动过程中的受力分析
曲轴的受力情况分析及主要强化方式
曲轴的受力情况分析及主要强化方式
在汽车发动机中，曲轴是承受负荷最大的部件，在发动机工作时，曲轴的各部分会受到弯曲、扭转、拉压和剪切等力的作用。
曲轴时常处于高速旋转的运动状态之中，这会很容易造成磨损和发热烧损，因此要求轴颈表面要有很好的表面耐磨度，同时要防止曲轴的疲劳断裂，在曲轴常见的故障中，因弯曲疲劳断裂引起的故障率高达百分之八十以上。
为了保证发动机正常地、可靠地工作，这就要求曲轴要有足够的强度、耐磨性、刚度和平衡精度，因此，我们在曲轴的制造过程中，必须对曲轴进行强化处理。
对曲轴的强化处理指的是在不改变曲轴的结构的前提下，采用物理的、化学的以及机械的方法，使曲轴得到尽可能大的强化度，以达到提高曲轴的各项力学性能的目的。
在现实生产中，我们可以依据曲轴的工况和实际技术要求，选择一种或多种强化手段对曲轴进行强化处理。
常见的对曲轴强化处理方式主要有以下几种：轴颈表面和圆角淬火强化方式、圆角滚压强化方式、氮化强化方式和碳氮共渗强化方式等。
浅谈摩擦力在实际生活以及理论分析中的应用
浅谈摩擦力在实际生活以及理论分析中的应用摘要：摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力，动摩擦力又可以分为滑动摩擦力和滚动摩擦力，各种摩擦力在实际生活中都是广泛存在和不可缺少的，并且还起着非常重要的作用，有的摩擦力在理论分析中可以由具体的公式进行计算，而有的摩擦力则要通过对具体问题具体分析而计算出来。
在物理学中，摩擦力也是最常见和最重要的力之一。
关键词：摩擦力；理论分析；应用摩擦力在实际生活中是普遍存在的，在人类社会的进步与发展中起着非常重要的作用。
在现实社会生活中，人要行走、汽车刹车、传送带传输物品等等，都离不开摩擦力的作用；在物理教学中，对物体进行受力分析往往也会涉及到摩擦力，由于摩擦力的种类较多，所以在受力分析中要根据实际情况进行分析。
一、步行过程中的摩擦力在现实生活中，我们要向前走，人相对于地面是前进的，而在前进的过程中，我们依靠的是地面与鞋之间的摩擦力的作用，在图（一）中，V0是人前进的速度方向，但是我们的鞋底所受到的摩擦力并不是与V0相反的，即不是与人运动的方向相反，摩擦力的方向与物体之间相对运动或具有相对运动趋势的方向相反，所以鞋底受到的摩擦力与人前进的方向是一致的，从而才使得人获得一个与运动方向相反的加速度（即获得一个与运动方向相反的合力）。
人不行的过程中，脚底相对与地面有与人运动方向相反的趋势，但是并未向与人运动方向相反的方向运动，所以人类步行依靠的是鞋底与地面之间的摩擦力来实现的。
一、传送带传输物品过程中的摩擦力传送带传输物品在日常生活中是普遍存在的，也是物理学的受力分析中比较常见的。
水平运动的传送带传输物品的过程中，由于传送带本身一般具有一定的速度，若物体是相对与地面静止放上传送带的，它会在与传送带之间的摩擦力的作用下在传送带上作加速运动，若传送带足够长，则被传送的物品的速度最终会加速到与传送带的速度一致。
此时它与传送带之间无相对滑动，也无相对滑动的趋势，所以当物品运动速度等于传送带运动速度时，被传送物品受到的摩擦力大小减为零，在运动方向（水平方向）不再受到力的作用。
汽车机械基础-3 工程构件受力分析
FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi =0
（3-2）
2）平面汇交力系平衡的几何条件:力系中各力组成的力多边形自行封闭
机械工业出版社机械
3.1 静力学基本概念及其公理
3.力的概念 力的概念：力是物体间的相互机械作用。 力对物体的作用会产生两种效应： （1）外效应：指力使物体的运动状态发生改变。 （2）内效应：指力使物体使产生变形。
小车的运动
吊车梁的变形
机械工业出版社机械
3.1 静力学基本概念及其公理
4.力的三要素及表示方法 （1）力的三要素：力的大小、方向和作用点。力是矢量 （2）力的表示方法
3.4.1 平面汇交力系 平面汇交力系：在平面力系中,各力作用线均汇交于一点的力系。
平面汇交力系的工程实例
3.4 平面力系
想一想 练一练 • 前面多次练习的工件夹紧机构，根据先前的受力分析，你能判断个构件
承受汇交力系作用吗？
3.4 平面力系
1. 平面汇交力系合成的几何法 FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi
☆ 想一想 练一练 如图所示的工件的夹紧机构，请判断哪个构件接触点处属于光滑面
约束？如工件处于夹紧状态，你能否画出该构件的受力图？
机械工业出版社机械
3.2 工程中常见约束
3.光滑铰链约束 （1）实例观察：门窗所用的活页、铡刀与刀架的联接特点。 （2）概 念：采用光滑圆柱定位销将两个构件相联接而形成的约束。
3.2 工程中常见约束
【案例导入】曲柄冲床是钣金生产行业中常用的生产设备，如图3-9,曲柄作为 主动件带动冲头实现作业过程。
a ) 曲柄压力机外观结构图
b ) 曲柄压力机机构运动
示意图
汽车运动分析实验报告
一、实验目的1. 了解汽车运动过程中的受力情况；2. 掌握汽车在水平行驶、加速行驶和转弯三种典型情况下的受力分析；3. 培养学生的实验操作能力和分析问题能力。
二、实验原理汽车在运动过程中受到多种力的作用，主要包括牵引力、摩擦力、重力、支持力等。
本实验通过分析汽车在水平行驶、加速行驶和转弯三种典型情况下的受力情况，了解汽车运动过程中的力学原理。
三、实验器材1. 汽车一辆；2. 三角板；3. 测速仪；4. 弹簧测力计；5. 水平仪；6. 圆周运动轨迹板；7. 记录纸和笔。
四、实验步骤1. 水平行驶实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）使用水平仪检查汽车是否水平；（3）启动汽车，保持匀速行驶，使用测速仪记录汽车的速度；（4）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（5）记录汽车受到的摩擦力；（6）分析汽车在水平行驶过程中的受力情况。
2. 加速行驶实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）启动汽车，逐渐加速，使用测速仪记录汽车的速度；（3）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（4）记录汽车受到的摩擦力；（5）分析汽车在加速行驶过程中的受力情况。
3. 转弯实验：（1）将汽车停放在水平路面上，确保汽车处于静止状态；（2）启动汽车，进入圆周运动轨迹板，保持匀速转弯；（3）使用测速仪记录汽车的速度；（4）用弹簧测力计测量汽车受到的牵引力；（5）记录汽车受到的摩擦力；（6）分析汽车在转弯过程中的受力情况。
五、实验结果与分析1. 水平行驶实验：根据实验数据，汽车在水平行驶过程中受到的牵引力等于摩擦力，汽车做匀速直线运动。
牵引力与摩擦力的平衡关系使得汽车能够保持匀速行驶。
2. 加速行驶实验：根据实验数据，汽车在加速行驶过程中受到的牵引力大于摩擦力，汽车做匀加速直线运动。
随着速度的增加，牵引力逐渐减小，汽车做加速度不断减小的加速运动。
3. 转弯实验：根据实验数据，汽车在转弯过程中受到的牵引力分解为切向分力和径向分力。
汽车的牵引力与加速度
车轮的静摩擦力作用 , 汽车只能在原地 打转 , 因为内力不能 产生加速 度; 如
果只有地面静摩擦力的作用 , 而没有 发动 机提供能 源 , 那 么汽车 也只能 在
原地不动 。但真正的牵引力应为驱动轮的静摩擦力 , 这个例子就是 f1 , 其大 小为 (11)式所表示的 , 而不是发动机所产 生的驱动力 Ft , 只有 在忽略 转动 惯量的情况下 , 驱动轮的静摩擦力与发动机的驱动力 F t 大小上才会相等 。
中国校外教育下旬刊
教研探索
汽车的牵引力与加速度
◆段满先
关于牵引力的本质问题 ,各种刊物有文章阐述 ,笔者从加速度的角度来加以分析 。 牵引力 加速度 驱动力 静摩擦力
汽车之所以能向前行驶 , 是因 为汽车 发动机 产生的 扭矩 , 经 传动系 传
至驱动轮上 , 此时作用于驱动轮上的扭矩 Mt 使驱动轮 转动 , 由于驱动 轮相 对于地面有向后运动的趋势 ,因此地面给驱动轮一个向前的静摩擦力 f1 , 使 驱动轮得以向前滚动 ,驱动轮向前滚动 就会以 推力 T1 推’动 车身向前运 动 , 而车身又会以推力 T2 推动从 动轮 向前滚动 , 从动 轮就会 受到方 向向后 的 静摩擦力 f2 , f2 的方向可以这样理解 , 假如地面光滑 , 则从动 轮在车身推 力 (作用在从动轮的质心上 )作用下 , 就会向前滑动的 , 所以 f2 的方向向后 。
轮的角加速度 。并设从动 轮的质量 为 m2 。根据从 动轮 的受力情况可列出式子 :
T2 - f2 = m2 a
( 5)
根据从动轮受到的力矩情况可列出式子 :
图2
f2 r = I2 a
( 6)
由 (3 )、(5 ) 、( 6)式可得 : T2
汽车运动过程中的受力分析
进行受力分析是最有意义的分析，这是由于汽
车在在工作的过程之中多数处于加速和加速的
状态之下。
例如，汽车在启动的过程之中就是加速运
动，根据不同的汽车的性能有等牵引力启动和
等功率启动两种形式，这两种启动形式中的加
速度存在很大差别。等功率启动的过程相对较
为复杂，这种情况之下汽车开始启动的过程之
中加速度在逐步的发生变化，随着速度的增加
4. 结束语 汽车在运动的过程之中所受的力是十分复 杂的，本文只是针对水平行驶、加速行驶以及 转弯过程中的几种受力情况进行了简要的分析， 希望可以通过这篇文章的论述，提高人们对于 汽车受力情况的认识，为我国汽车行业的发展 带来一定的参考价值。
参考文献： [1] 李 安 定 , 尹 念 东 . 汽 车 驾 驶 模 拟 器 的 运 动 模 型 研 究 [J]. 黄 石 理 工 学 院 学 报 ,2008,02:26-30. [2] 胡 宏 德 . 基 于 LabVIEW 的 汽 车 运 动 轨 迹 跟 踪 仿 真 软 件 开 发 [J]. 轻 型 汽 车 技 术 ,2013,Z2:21-23+38. [3] 郭 世 钢 . 从 汽 车 运 动 中 的 牵 引 力 看 系 统 建 模 [J]. 渝 州 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ),1995,04:5-9.
汽车运动过程中的受力分析
266590 山东科技大学 山东 青岛 - 马粮 / 胡宁
关键词 汽车；运动；受力分析；速度
摘 要： 汽车运动过程之中需要收到很多较为复杂的力的综合作用，本文结合汽车实际的受力情况，选择其中较为典型的水平行驶、加速行驶和转 弯这三种情况的受力情况进行分析。希望通过笔者的分析可以提高人们对于汽车受力情况的了解，更为科学的掌握汽车运动过程中的综合情况。
汽车运行过程中的物理问题
汽车运行过程中的物理问题作者：刘振康来源：《新课程·教研版》2010年第14期随着我国经济建设的不断发展,汽车已经十分普及。
汽车运行过程中的物理问题已成为高中物理在实际生活中运用的一个重点,同时也是同学们在学习中的一个难点。
为了启发同学们思考,现将此类问题分析整理如下:一、汽车的牵引力(驱动力)汽车的牵引力F源自于汽车的内燃发动机带动前或后轮转动时在车轮与地面接触的切点处,沿车轮转动的切线的反方向对地面所施的摩擦力(如图1),此摩擦力应为静摩擦力,作用点在驱动轮上(轮与地面接触的切点),此作用点随轮的转动不断改变。
如果驱动轮打滑汽车就失去了牵引力不能前进。
现在国内的汽车有前驱动的,有后驱动的,也有前后驱动的,都同此理。
牵引力F的大小与车轮、地面的材料、接触程度和压力有关,也与汽车发动机的功率P(驱动轮的转速)有关。
二、汽车运行过程汽车在平直路面上行驶,一般可分为启动、正常行驶和制动减速停止三个过程。
在行驶过程中满足:P=Fv。
v为汽车运行速度。
发动机的功率即牵引力的功率。
由于力与速度方向相同,P=Fv。
如果发动机保持牵引力不变,则功率将随运行速率增大而增加。
但发动机的功率的增大是有一定限度的,发动机实际功率不能超过其额定功率。
当发动机达到额定功率并保持功率不变运行时,其牵引力与运行的速率成反比。
因此,汽车以恒定的加速度a做匀加速运动只能维持到速度增加到某一极值v1。
若汽车的质量为m,汽车运行中所受阻力为F2,则牵引力F1=F2+ma,可知v1=P/(F2+ma)。
当汽车速度达到v1之后,车速仍可增大(因为牵引力大于阻力),但随着速度增大,牵引力将减小到与阻力大小相等,得v2=P额/F2。
显然车速达到最大速度之前,必然经历一段加速度逐渐减小的加速运动,直至加速度减为零。
尤其是汽车以恒定功率开始运动到达最大速度的过程,汽车始终做变加速运动。
匀变速运动的运动学公式不能应用此类问题。
例如汽车以恒定功率运动,在t秒内速度由v1增加到v2。
汽车运动过程中的受力分析
汽车运动过程中的受力分析摘要：汽车运动过程之中需要收到很多较为复杂的力的综合作用，本文结合汽车实际的受力情况，选择其中较为典型的水平行驶、加速行驶和转弯这三种情况的受力情况进行分析。
希望通过笔者的分析可以提高人们对于汽车受力情况的了解，更为科学的掌握汽车运动过程中的综合情况。
关键词：汽车；运动；受力分析；速度前言：随着现代经济社会的不断发展与进步，汽车已经成为现代人生活之中不可或缺的生活用品，汽车的普及极大的改变了现代人的生活方式与生产方式，促进了现代社会的巨大进步。
但是，针对汽车受力情况的具体研究与分析的文献国内还鲜有报道，笔者结合多年工作的经验，对汽车在运动过程之中的受力情况进行了系统的分析，希望可以通过这些分析提高人们对于汽车运动情况的了解，更好的掌握汽车的受力情况，为今后汽车行业的发展带来积极的启发。
1.汽车在水平行驶过程之中的受力分析汽车在行驶的过程之中受到的力主要有两种：牵引力和摩擦力。
这是从大的方向上进行概述。
传统思维认为，汽车在水平行驶的过程之中主要受到发动机的牵引力，但是从力学方面进行分析这种思维是错误的。
其实，带动汽车向前行驶的直接动力是轮胎的静摩擦f，这是汽车在行驶之中受到的直接动力。
为了更好的说明汽车的手里情况，我们将汽车受到的静摩擦力也就是直接动力定义为F1，汽车在运动的过程之中当然还会受到相应的摩擦阻力，主要包括汽车轮胎的滚动摩擦f1、汽车内部部件之间的摩擦力f2以及汽车受到的空气阻力f3..牛顿第一定律指出，汽车保持匀速行驶的条件为受到的和外来为0，即：（1）（2）结合（1），我们可知汽车所收到的静摩擦力等于三种摩擦组合之和时，汽车才可以在水平面上做匀速直线运动。
（2）向我们展示的是滑动摩擦力的定义式，通过该定义式我们可知，汽车收到的滑动摩擦力与汽车的重力成正比，同时和地面的摩擦因数存在很大的关系。
但是，这里需要注意的是，汽车一般收到的摩擦力是滚动摩擦与滑动摩擦之间存在很大的差别，滑动摩擦可以近似等于最大静摩擦，也就是汽车的直接动力。
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汽车运动过程中的受力分析
摘要：汽车运动过程之中需要收到很多较为复杂的力的综合作用，本文结合汽车实际的受力情况，选择其中较为典型的水平行驶、加速行驶和转弯这三种情况的受力情况进行分析。
希望通过笔者的分析可以提高人们对于汽车受力情况的了解，更为科学的掌握汽车运动过程中的综合情况。
关键词：汽车；运动；受力分析；速度
前言：
随着现代经济社会的不断发展与进步，汽车已经成为现代人生活之中不可或缺的生活用品，汽车的普及极大的改变了现代人的生活方式与生产方式，促进了现代社会的巨大进步。
但是，针对汽车受力情况的具体研究与分析的文献国内还鲜有报道，笔者结合多年工作的经验，对汽车在运动过程之中的受力情况进行了系统的分析，希望可以通过这些分析提高人们对于汽车运动情况的了解，更好的掌握汽车的受力情况，为今后汽车行业的发展带来积极的启发。
1.汽车在水平行驶过程之中的受力分析
汽车在行驶的过程之中受到的力主要有两种：牵引力和摩擦力。
这是从大的方向上进行概述。
传统思维认为，汽车在水平行驶的过程之中主要受到发动机的牵引力，但是从力学方面进行分析这种思维是错误的。
其实，带动汽车向前行驶的直接动力是轮胎的静摩擦f，这是汽车在行驶之中受到的直接动力。
为了更好的说明汽车的手里情况，我们将汽车受到的静摩擦力也就是直接动力定义为F1，汽车在运动的过程之中当然还会受到相应的摩擦阻力，主要包括汽车轮胎的滚动摩擦f1、汽车内部部件之间的摩擦力f2以及汽车受到的空气阻力f3..牛顿第一定律指出，汽车保持匀速行驶的条件为受到的和外来为0，即：
（1）
（2）
结合（1），我们可知汽车所收到的静摩擦力等于三种摩擦组合之和时，汽车才可以在水平面上做匀速直线运动。
（2）向我们展示的是滑动摩擦力的定义式，通过该定义式我们可知，汽车收到的滑动摩擦力与汽车的重力成正比，同时和地面的摩擦因数存在很大的关系。
但是，这里需要注意的是，汽车一般收到的摩擦力是滚动摩擦与滑动摩擦之间存在很大的差别，滑动摩擦可以近似等于最大静摩擦，也就是汽车的直接动力。
2.加速行驶汽车的受力分析
加速行驶汽车的受力分析需要结合牛顿第二运动定律进行相关分析，而且这是汽车所受的力较为复杂，为了论述的简单化，在本文中我们将汽车的受力做了理想化处理。
汽车在加速行驶的过程之中所受到的动力为F1，汽车所受到的综合阻力为F2，汽车获得的加速度为a，汽车的质量为m。
由牛顿第二定律：
（3）
带入公式可得：
（4）
解（4）得：（5）
通过上述三个公式我们可以看出，汽车在进行加速运动的过程之中，主要受到的力为牵引动力和摩擦阻力两种力的综合效果，只有当牵引动力F1大于摩擦阻力F2时汽车才能做加速运动，加速度为正；反之，当牵引动力F1小于摩擦阻力F2时汽车只能做减速运动，也就是说这个时候汽车的加速度为负值。
对于加速行驶进行受力分析是最有意义的分析，这是由于汽车在在工作的过程之中多数处于加速和加速的状态之下。
例如，汽车在启动的过程之中就是加速运动，根据不同的汽车的性能有等牵引力启动和等功率启动两种形式，这两种启动形式中的加速度存在很大差别。
等功率启动的过程相对较为复杂，这种情况之下汽车开始启动的过程之中加速度在逐步的发生变化，随着速度的增加加速度会减小，达到一定程度之后加速度开始保持不变。
对于等牵引力启动而言，这个时候汽车的加速度处于一个稳定的状态，这是由于汽车所受的合外力保持不变的原因造成的，因此这种启动是相对较为简单的启动方式，其受力分析也较为简单。
3.汽车在转弯过程中的受力分析
汽车的运动状态一般分为匀速行驶、加速行驶两种状态，前文已经对于这两种状态下汽车的受力分析进行了系统的论述。
但是，汽车在转弯过程之中的受力情况与前两种状态下的受力之间存在明显的不同，为了让人们更加全面的了解汽车的受力状态，笔者对汽车在转弯过程中的受力情况也进行简单分析。
汽车在转弯过程之中的受力之所以和普通行驶状态下不同，是因为汽车在转弯过程之中的受力更为复杂，除了前文已经提及的牵引动力和汽车阻力这两种主要的力之外，汽车在转弯的过程之中必须提供相应的向心力。
对于向心力的理解一定要正确，我们这里所说的向心力不是一个真正存在的力，而是一种合力，是汽车转弯过程之中必须存在的一个合外力。
汽车转弯过程其实是在做圆周运动，做圆周运动就必须有向心力。
（6）是向心力的计算式：
（6）
也就是说汽车在转弯的过程之中不能处于受力平和的状态，这时的汽车存在一个向心加速度a，这个向心加速度的存在决定了汽车在必须存在一个向心力，这个向心力一般是由汽车轮胎的侧向静摩擦提供的，要有与运动方向成90 度的指向圆心方向的充当向心力静摩擦力f=mv2/r=mω2r=mr（2π/T）2=mω2v。
一些设计较为科学的公路在转弯处设计成外侧较高内侧较低的情况，这种设计也是考虑到向心力的原因，这种设计可以实现汽车重力的一部分分力当做汽车转弯的向心加速度，这样就减小了轮胎横向静摩擦的压力，增加了汽车行驶过程之中的安全系数，同时减轻了对于轮胎的磨损。
4.结束语
汽车在运动的过程之中所受的力是十分复杂的，本文只是针对水平行驶、加速行驶以及转弯过程中的几种受力情况进行了简要的分析，希望可以通过这篇文章的论述，提高人们对于汽车受力情况的认识，为我国汽车行业的发展带来一定的参考价值。
参考文献：
[1]李安定，尹念东. 汽车驾驶模拟器的运动模型研究[J]. 黄石理工学院学报，2008，02：26-30.
[2]胡宏德.基于LabVIEW的汽车运动轨迹跟踪仿真软件开发[J].轻型汽车技术，2013，Z2：21-23+38.
[3]郭世钢.从汽车运动中的牵引力看系统建模[J]. 渝州大学学报（自然科学版），1995，04：5-9.
胡宁，男，籍贯：河北省沧州市，研究方向：车辆工程，作者单位：山东科技大学。