《汽车事故鉴定学 教学课件 ppt 作者 鲁植雄 第二章 交通事故力学基础理论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车事故鉴定学 教学课件 ppt 作者 鲁植雄 第二章 交通事故力学基础理论（156页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,1,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,2,汽车事故鉴定学,主 编 鲁植雄 杨 瑞 副主编 朱奎林 杨万福 参 编 岳永恒 杨永海 余晨光 主 审 陈 南,PPT制作：鲁植雄 等 Email: ,第一节 交通事故力学的基本概念 第二节 交通事故力学中运动学基础 第三节 动力学基本原理 第四节 汽车动力学分析 第五节 汽车行驶时力学特性 第六节 汽车制动性能分析 第七节 非同步制动时的等效附着系数,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,3,第八节 根据制动拖印的长度计算制动初速度 第九节 摩托车的制动 第十节 汽车弯道行驶侧向稳定性 第
2、十一节 碰撞的基本理论,第二章 交通事故力学基础理论,2019年5月19日星期日,4,汽车事故鉴定学,教学提示：本章教学应理论联系实际，应勤于思考，对实际案例进行分析，提出客观依据，建立符合逻辑的碰撞过程。本章教学重点是汽车制动性能分析、非同步制动时的等效附着系数、汽车弯道行驶侧向稳定性、碰撞的基本理论。本章教学难点是应用动力学和运动学的基本原理结合汽车自身的力学特性分析碰撞过车是本章的难点，综合性比较强，其重点为碰撞的基本理论的应用。,第二章 交通事故力学基础理论,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,5,教学要求：通过本章学习掌握交通事故力学的基本概念，理解交通事故力学中运动学基础知
3、识；掌握动力学基本原理；掌握汽车动力学分析；掌握汽车行驶时力学特性；能分析汽车制动性能；掌握非同步制动时的等效附着系数；能根据制动拖印的长度计算制动初速度；了解摩托车的制动；理解汽车弯道行驶侧向稳定性；掌握碰撞的基本理论。,第二章 交通事故力学基础理论,第一节 交通事故力学的基本概念,一、汽车质心求法 在交通事故发生后，测定肇事车质量中心，对计算汽车碰撞前行驶速度有着重要的作用，因此，通过实验法测定汽车质量中心有着重要的作用。重心的位置在理论上可以用合力矩定理确定它的坐标。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,6,1.质心的横向位置 一般我们假设汽车的结构是左右对称的，那么质量中心一定
4、在纵向对称面上，即汽车的质量中心是左右对称的。 2.质心的纵向位置 如图2-1所示，用实验方法测定汽车的质量中心，根据力矩作用原理，只要测定两个支点的受力大小就可以知道质量中心的位置。值得注意的是，目前汽车行驶系统由多个轴组成，测定时只容许两轴受力承担汽车的总体质量，防止多轴共同受力形成静不定问题，无法快速求解。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,7,第一节 交通事故力学的基本概念,图2-1 汽车重心实验求法,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,8,第一节 交通事故力学的基本概念,质量中心“C”距前轴支点的距离假设为“L1”，距后轴支点的距离假设为“L2”，前后轴支点的间距为
5、“L”，汽车的质量为“G”。通过实验测定两支点的受力大小为“N1”、“N2”。 通过上述公式可以求出质量中心的距离前轴支点距离为L1，距离后轴支点距离为L2。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,9,第一节 交通事故力学的基本概念,二、摩擦力与汽车轮胎之间的关系 摩擦力的作用是阻碍物体运动趋势。当两物体的接触面较为光滑时，接触面的切线方向的摩擦力较小，可以忽略摩擦力的实际作用效果。按照物体间相互运动的类型，摩擦力可进行如下分类： 滑动摩擦力:两物体作相对滑动时存在的摩擦； 滚动摩擦力:两物体作相对滚动时存在的摩擦力。 如果按两物体是否存在相对运动，摩擦力又可分为动摩擦力和静摩擦力。静摩
6、擦力两物体之间存在相对运动趋势而没有出现相对运动时的摩擦力；动摩擦力两物体间已经出现相对运动时存在的摩擦力。另外摩擦还可分为干摩擦和湿摩擦。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,10,第一节 交通事故力学的基本概念,1.静摩擦力 如图2-2所示，当某一物体在水平拉力F的作用下保持静止时，但是物体存在向右的运动趋势，那么根据力学平衡原理，物体一定存在方向向左的静摩擦力，静摩擦力的大小等于力F。,图2-2 物体受力图,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,11,第一节 交通事故力学的基本概念,静摩擦力具有如下三个特点： 静摩擦力存在的范围： 静摩擦力的方向与受力物体的运动趋势相反；
7、静摩擦力的作用线：为物体与外界接触面的切线方向上。 摩擦力的大小等于作用于物体法向方向的力G与系数u的乘积，其中系数u称为摩擦系数。摩擦系数与物体接触面粗糙程度有关，其大小可通过实验方法测定。摩擦力公式如下： 书中表2-1 为常用材料的摩擦系数,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,12,第一节 交通事故力学的基本概念,2.动滑动摩擦 依图2-2说明，当拉力F略微大于最大静摩擦力“Fmax”时，物体便开始向右滑动，这时阻碍物体运动的摩擦力称为滑动摩擦力，可见滑动摩擦力大小是固定不变的，它与最大静摩擦力的大小几乎相等（静摩擦力通常应略大于动摩擦力）。式中，u1为滑动摩擦系数。 汽车在行驶过
8、程中紧急制动时，轮胎与地面发生相对滑动，此时，动摩擦系数随着车速的降低而减小，这种现象特别明显，特别在速度小于50km/h的时候（见书中表2-2）。,第一节 交通事故力学的基本概念,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,13,3.滚动摩擦 滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力。若一个半径为r的车轮静止作用于地面时，车轮的水平方无外界作用力，法向方向中受到重力的作用和地面对轮胎的支持力，其法向方向上合力为零。通常汽车轮胎与地面接触时，轮胎要发生变形，轮胎与地面接触不是点接触而是面接触，静止时受力情况如图2-2所示。 当车轮滚动时， 轮胎接触地面时的受 力情况发生变化，如 图所示:,2019年5月1
9、9日星期日,汽车事故鉴定学,14,第一节 交通事故力学的基本概念,宏观上地面对车轮的作用力的合力与车轮的重力不在同一直线内，二力的作用线之间存在距离，根据力的平移定理，应附加一个力偶： 该力偶称为阻碍力偶，也称为摩擦力偶，系数称为滚动摩擦系数，本质上它代表力偶臂，长度单位。根据大量的统计实验，滚动摩擦系数大小取决于两个相互接触物体的材料硬度。材料越硬，接触面处的变形越小，就越小。相反，接触面处变形越大，滚动阻力就越大。,第一节 交通事故力学的基本概念,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,15,受力分析如下： 工程上把称为滚动阻力系数。 轮胎与路面间的滚动阻力系数与路面类型、汽车行驶速度
10、及轮胎的结构、材料、气压等都有一定的关系。汽车在中低速行驶时的滚动阻力系数，可参看书中表2-3。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,16,第一节 交通事故力学的基本概念,首先简述一下汽车制动的基本原理，当驾驶员发现紧急情况时，踩下制动踏板，经过制动助力装置、制动总泵、制动分泵等装置，使制动管路高产生高压油液推动制动蹄片张开与制动鼓接触产生摩擦力和摩擦力矩。若摩擦力矩大于滚动阻力矩，则迫使轮胎停止转动，且与地面相对滑动。 滚动阻力距等于地面对车轮的支持力与该力作用线到轮心距离乘积，当汽车载质量越大，轮胎变形量越大，滚动阻力力偶臂就越大。另一方面汽车载质量越大，地面对轮胎的支持力也越大，
11、因此，滚动阻力矩因载质量的增加而成倍增加。当滚动阻力距大于汽车制动时的摩擦力矩时，车轮就滑动中带有滚动，通常用滑动率来表示滑动和滚动之间的比例关系。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,17,第一节 交通事故力学的基本概念,滑动率 s 式中：-为汽车行驶速度； -为车轮的角速度。 根据上式整理得：,第一节 交通事故力学的基本概念,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,18,通过实验测定肇事汽车滑移率，即可以计算出道路附着系数等一系列指标： 式中，为道路附着系数（参见国家标准） 为汽车制动时的滑动距离 为汽车制动时的滚动距离 g为重力加速度 s为汽车滑移率 W(t)为轮胎转动角速度
12、,第一节 交通事故力学的基本概念,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,19,第二节 交通事故力学中运动学基础,运动学是研究物体在空间的位置随时间变化的规律，主要研究的内容是物体的运动速度、轨迹、加速度等. 1. 质点的直线运动 2. 质点的匀速圆周运动 3. 质点的抛物线运动 4. 刚体的转动 5. 车轮的平面运动分析,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,20,1.速度 为了描述质点运动的快慢程度，引入速度的概念，汽车由a点运动到b点经过的位移为s，经历的时间为t，根据数学分析原理可知： 上式表示汽车在a、b点运动过程中任意时刻的速度，即瞬时速度。,一、点的直线运动 质点的运动
13、过程可分为直线运动和曲线运动，曲线运动还可以分为圆周运动，抛物线运动及高次曲线运动，更为复杂的运动是多种运动的合成。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,21,第二节 交通事故力学中运动学基础,2.加速度 为了描述质点运动的速度变化快慢，引入了加速度的概念。若开始时的速度为，经过时间后，速度变化为，那么定义: 上式称为平均加速度，它表示在t时间段内速度的变化情况，若时间间隔非常小的情况下，平均加速度转化为：,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,22,第二节 交通事故力学中运动学基础,若速度的变化不是均匀的，那么加速度就是时间变量的函数：式中，s（t）为基于时间变量的位移函数,2
14、019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,23,第二节 交通事故力学中运动学基础,3. 匀速度直线运动的基本公式 根据加速度的定义，我们可以得到如下公式： 根据上述三个公式，可以演化表2-4中15个公式，并针对不同的以知条件，求未知道变量。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,24,第二节 交通事故力学中运动学基础,【例3】：汽车以80km/h匀速行驶，当发现紧急情况采取制动措施，经过6秒后停止，求制动减速度和制动距离。 V = 80km/h = 22.2m/s S= 0.5(v+ )t= 0.5*22.2*6= 66.6m 可见，减速度为，制动距离为66.6m。上式加速度的计算的负号
15、表示，地面对汽车的作用力是与汽车的运动方向相反，阻碍汽车的运动。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,25,第二节 交通事故力学中运动学基础,二、质点的匀速圆周运动 质点沿半径为r的圆弧做匀速运动（匀速运动指的是速度的大小），速度的方向时时刻刻改变，即速度是改变的，因此，必然存在加速度（证明略）。质点做圆周运动一定存在向心力，即外力作用于物体质点上的合力指向圆周运动的中心。 式中，f为向心力；m质点的质量；r做圆周运动的半径；为质点运动速度 . 一般的质点运动过程是切向方向上也存在加速度，那么质点做圆周运动时既有切向速度又有法向速度。,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,26,
16、第二节 交通事故力学中运动学基础,【例4】：汽车在半径为r=2000m的弯道上行驶，汽车经过a点驶过b时的速度分别是30m/s和20m/s，a点到b点的距离为500m，试求切向速度、法相速度。 解: 汽车经过a点和b点时间内任意一点的速度为 而任意时刻的法相加速度为,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,27,第二节 交通事故力学中运动学基础,三、质点的抛物线运动 在交通事故中，常常发生汽车侧滑并坠入路边排水沟中的事故，这类交通事故危害性极大，通常把肇事汽车简化成一个质点，该质点做类抛物线运动，当忽略空气阻力等因素时，可以把该问题简化成抛物线运动。 【例5】：如图所示，一质点由A点抛出落到B点，若已知AB的距离，试问能达到上述状况所需要的最小速度为多少？,2019年5月19日星期日,汽车事故鉴定学,28,第二节 交通事故力学中运动学基础,解：分析过程 质
