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1、身边的力学-汽车中的力学陈圣家陈圣家陈圣家陈圣家2021/6/161主要讲述内容主要讲述内容l l1 1、汽车中的理论力学、汽车中的理论力学l l2 2、汽车中的流体力学、汽车中的流体力学l l3 3、汽车的安全性问题、汽车的安全性问题2021/6/1621、汽车中的理论力学、汽车中的理论力学l l汽车在公路上行驶过程中，不是由发动机直接推动的，汽车在公路上行驶过程中，不是由发动机直接推动的，发动机只是原动力，只给主动轮以转矩，并没有推动发动机只是原动力，只给主动轮以转矩，并没有推动汽车前进，有这样的实验：把汽车悬起来，使车轮悬汽车前进，有这样的实验：把汽车悬起来，使车轮悬空，发动机器，不论油
2、门多大，车轮只是空转，车身空，发动机器，不论油门多大，车轮只是空转，车身并未前进。然而汽车是在地面摩擦力的推动下前进的。并未前进。然而汽车是在地面摩擦力的推动下前进的。2021/6/163l l不仅汽车，摩擦力无处不在，应用很广泛，比如人行不仅汽车，摩擦力无处不在，应用很广泛，比如人行走、运输机等等。走、运输机等等。2021/6/164l l我们都知道，汽车开进弯道时应减速，是由于拐弯的时我们都知道，汽车开进弯道时应减速，是由于拐弯的时候速度越大，侧滑力就迅速增加，当侧滑力大于地面给候速度越大，侧滑力就迅速增加，当侧滑力大于地面给汽车的侧向摩擦力汽车就溜出弯道或翻到过去，造成事汽车的侧向摩擦力
3、汽车就溜出弯道或翻到过去，造成事故。可见在过弯道时我们要充分考虑弯道弯度大小、地故。可见在过弯道时我们要充分考虑弯道弯度大小、地面坡度、粗糙程度等因素，适时调整前进速度，保证安面坡度、粗糙程度等因素，适时调整前进速度，保证安全顺利通过弯道。全顺利通过弯道。2021/6/165l汽车制动（刹车）系统作用是：使行驶中的汽车按照驾驶员的要求进行强制减速甚至停车；使已停驶的汽车在各种道路条件下（包括在坡道上）稳定驻车；使下坡行驶的汽车速度保持稳定。l 刹车的实现：通过刹车片与刹车盘的摩擦、轮胎地面的摩擦，主要来自于相互摩擦力将车辆安全停止。2021/6/1662、汽车中的流体力学、汽车中的流体力学 汽
4、车在行驶过程中，还会受到滚动阻力、空气阻力、上坡汽车在行驶过程中，还会受到滚动阻力、空气阻力、上坡阻力等阻力，流体力学在汽车领域中的应用很多，主要讲阻力等阻力，流体力学在汽车领域中的应用很多，主要讲述在汽车外形、悬架系统中的应用。述在汽车外形、悬架系统中的应用。汽车外流场分析汽车外流场分析2021/6/167l l汽车外形的设计有减小阻力，增加轮胎对地面的附着力的汽车外形的设计有减小阻力，增加轮胎对地面的附着力的作用，汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、作用，汽车车身形式在发展过程中主要经历了马车型汽车、箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽车、鱼型汽车、楔形汽箱型汽车、甲壳虫型汽车、船型汽
5、车、鱼型汽车、楔形汽车，还有设计的未来式的概念车。车，还有设计的未来式的概念车。2021/6/1682021/6/169l l汽车悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成的整汽车悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧和避震器组成的整个支持系统。个支持系统。l l汽车电控液压悬架的作用：（汽车电控液压悬架的作用：（1 1）缓和车辆受到来自地面）缓和车辆受到来自地面的冲击力；（的冲击力；（2 2）衰减由于弹性系统引起的振动；（）衰减由于弹性系统引起的振动；（3 3）将）将轮胎所受侧向力、纵向力传递至车身；（轮胎所受侧向力、纵向力传递至车身；（4 4）使车轮和车）使车轮和车身保持几何关系。身保持几何关系。
6、2021/6/1610l l汽车的减震系统能够缓解路面带来的冲击，迅速吸收颠汽车的减震系统能够缓解路面带来的冲击，迅速吸收颠簸时产生的震动，使车辆恢复到正常行驶状态，整个悬簸时产生的震动，使车辆恢复到正常行驶状态，整个悬挂系统对汽车的驾驶性和舒适性起到决定性的作用。挂系统对汽车的驾驶性和舒适性起到决定性的作用。2021/6/16113、汽车的安全性问题、汽车的安全性问题l l力学在汽车各个系统结构上的应用大大提高了汽车的安力学在汽车各个系统结构上的应用大大提高了汽车的安全性，现在主要了解一下关于汽车碰撞的问题。全性，现在主要了解一下关于汽车碰撞的问题。l l汽车碰撞试验标准要求有美国的联邦机动
7、车安全法规汽车碰撞试验标准要求有美国的联邦机动车安全法规FMVSSFMVSS，欧洲法规，欧洲法规ECE/EECECE/EEC，我国也制定了相关规则。，我国也制定了相关规则。2021/6/1612l l汽车碰撞试验分为两大类，模拟试验验和实车试验。汽车碰撞试验分为两大类，模拟试验验和实车试验。2021/6/1613l l汽车碰撞试验方法：汽车碰撞试验方法：碰撞用假人；碰撞用假人；碰撞速度的控碰撞速度的控制；制；试验结果的采集和分析。试验结果的采集和分析。2021/6/1614l l汽车碰撞事故的形态主要有正面碰撞、侧面碰撞、追汽车碰撞事故的形态主要有正面碰撞、侧面碰撞、追尾碰撞和汽车翻滚。尾碰撞
8、和汽车翻滚。2021/6/1615l l汽车碰撞的基本定理汽车碰撞的基本定理碰撞的两个基本假设碰撞的两个基本假设 其一，在直接碰撞过程中只考虑两物体间的碰撞力，不其一，在直接碰撞过程中只考虑两物体间的碰撞力，不考虑其它的常见力；其二，在直接碰撞过程中物体的位考虑其它的常见力；其二，在直接碰撞过程中物体的位移可以小到忽略不计。移可以小到忽略不计。质心运动的冲量定理质心运动的冲量定理 在交通事故分析中，车辆的运动分解成随质心的平动和在交通事故分析中，车辆的运动分解成随质心的平动和相对质心的转动，假定车辆质量为相对质心的转动，假定车辆质量为m m，碰撞前后的质心，碰撞前后的质心速度分别为速度分别为v
9、 v0 0和和v v，则，则mvmv- -mvmv0 0= =P P动量守恒动量守恒 由于两车碰撞时只考虑碰撞力冲量，而碰撞力对两车整由于两车碰撞时只考虑碰撞力冲量，而碰撞力对两车整体来讲是内力，所以两车整体一定满足动量守恒，则体来讲是内力，所以两车整体一定满足动量守恒，则m m1 1v v1 1+ +m m2 2v v2 2= =m m1 1v v1010+ +m m2 2v v20202021/6/1616l l实车碰撞试验解决的问题实车碰撞试验解决的问题汽车整体安全性能的综合评价汽车整体安全性能的综合评价 汽车碰撞试验以再现交通事故的方式，用以分析汽车汽车碰撞试验以再现交通事故的方式，用
10、以分析汽车在碰撞过程中车内乘员与车辆相对运动状态、乘员及在碰撞过程中车内乘员与车辆相对运动状态、乘员及车辆伤害状态等，借助分析结果可以改进车辆结构安车辆伤害状态等，借助分析结果可以改进车辆结构安全性设计和增设汽车乘员保护装置。全性设计和增设汽车乘员保护装置。汽车零部件安全性能评价汽车零部件安全性能评价 通过进行汽车碰撞试验，还可以对汽车座椅、座椅头通过进行汽车碰撞试验，还可以对汽车座椅、座椅头枕、安全带、门锁和门铰链、转向系统、安全气囊、枕、安全带、门锁和门铰链、转向系统、安全气囊、油箱、儿童约束系统等部件进行安全性能评价。对汽油箱、儿童约束系统等部件进行安全性能评价。对汽车车身上的安全带连接部、座椅连接部、车身结构强车车身上的安全带连接部、座椅连接部、车身结构强度与吸能、车内凸出物等方面进行安全性能评价。度与吸能、车内凸出物等方面进行安全性能评价。2021/6/1617l l谢谢各位老师和同学，请各位老师批评指正。谢谢各位老师和同学，请各位老师批评指正。2021/6/1618 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！
