汽车转弯时轮胎运动轨迹是怎样的?
首先转弯弯度越大,因为前轮大多是转向和驱动轮,所以转弯时内侧的前轮比外测得前轮转过的角度大
但是因为汽车里有差速器,转弯时行星齿轮自转和公转,所以外侧车轮也是滚动运动,至于后轮,都因该有外倾,便于转向,也是滚动运动,所以都是滚动运动。
轮胎是在各种车辆或机械上装配的接地滚动的圆环形弹性橡胶制品。通常安装在金属轮辋上,能支承车身,缓冲外界冲击,实现与路面的接触并保证车辆的行驶性能。轮胎常在复杂和苛刻的条件下使用,它在行驶时承受着各种变形、负荷、力以及高低温作用,因此必须具有较高的承载性能、牵引性能、缓冲性能。同时,还要求具备高耐磨性和耐屈挠性,以及低的滚动阻力与生热性。世界耗用橡胶量的一半用于轮胎生产,可见轮胎耗用橡胶的能力。
车轮沿圆周滚动,车轮上一点的运动轨迹方程是什么?
定义
符合一定条件的动点所形成的图形,或者说,符合一定条件的点的全体所组成的集合,叫做满足该条件的点的轨迹.
轨迹,包含两个方面的问题:凡在轨迹上的点都符合给定的条件,这叫做轨迹的纯粹性(也叫做必要性);凡不在轨迹上的点都不符合给定的条件,也就是符合给定条件的点必在轨迹上,这叫做轨迹的完备性(也叫做充分性).
轨迹方程
轨迹方程
平面轨迹一般是曲线,空间轨迹一般是曲面。 【例如】A,B是两个定点,k(0)是一个常数,满足MA:MB=k的动点M的轨迹:
在平面上表示一条直线(k=1)或一个圆周(k≠1);
在空间内表示一条平面(k=1)或一个球面(k≠1)。
【轨迹方程】 就是与 几何轨迹对应的 代数描述。
解法
一、求动点的轨迹方程的基本步骤
⒈建立适当的坐标系,设出动点M的坐标;
⒉写出点M的集合;
⒊列出方程=0;
⒋化简方程为最简形式;
⒌检验.
二、求动点的轨迹方程的常用方法:
求轨迹方程的方法有多种,常用的有直译法、定义法、相关点法、参数法和交轨法等.
⒈直译法:直接将条件翻译成等式,整理化简后即得动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法通常叫做直译法.
⒉定义法:如果能够确定动点的轨迹满足某种已知曲线的定义,则可利用曲线的定义写出方程,这种求轨迹方程的方法叫做定义法.
⒊相关点法:用动点Q的坐标x,y表示相关点P的坐标x0、y0,然后代入点P的坐标(x0,y0)所满足的曲线方程,整理化简便得到动点Q轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做相关点法.
⒋参数法:当动点坐标x、y之间的直接关系难以找到时,往往先寻找x、y与某一变数t的关系,得再消去参变数t,得到方程,即为动点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做参数法.
⒌交轨法:将两动曲线方程中的参数消去,得到不含参数的方程,即为两动曲线交点的轨迹方程,这种求轨迹方程的方法叫做交轨法.
*直译法:求动点轨迹方程的一般步骤
①建系——建立适当的坐标系;
②设点——设轨迹上的任一点P(x,y);
③列式——列出动点p所满足的关系式;
④代换——依条件的特点,选用距离公式、斜率公式等将其转化为关于X,Y的方程式,并化简;
⑤证明——证明所求方程即为符合条件的动点轨迹方程。
自行车车轮轨迹
看下图的最后一段以及最后一幅图——
那里已经得出后轮轨迹为半径r=(L/2)cotθ的一个圆。前轮轨迹方程中的极径R=(rr+LL+2rLcosφ)^0.5(就是图中OB的长度),其中φ是一参数,并非与极径R相对应的极角。设极角为δ(即图中OB与极轴的夹角),再设∠BOA=β,∠ABO=γ。由几何关系可列:δ=φ+β,α=φ=γ+β,sinβ/L=sinγ/r。整理可得:φ=β+arcsin(r*sinβ/L),这是一个超越方程,只能将解形式地写成:β=F(φ)。因此,δ=φ+F(φ),这样极角δ也以φ为参数。显然这不是一个圆——随参数φ的增加,前轮到极点的距离R不断缩小,到180度时达到最小,然后又逐渐变大……当然,特殊情况下(r=0),它也是个圆。
理论力学
由:车轮的运动轨迹方程与凹坑一致为:y=q(1-cos(2πx/l))/2
故对函数两边求导:
dy/dt=(2πδsin(2πx/l)/2l)dx/dt
由车轮在水平方向做匀速运动。故有:dx/dt=v
则有:vy=2πvδsin(2πx/l)/2l=πvδsin(2πx/l)/l
再求导得:
dvy/dt=(2π^2vδcos(2πx/l)/l^2)dx/dt=2π^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
则有车轮的垂直加速度为:ay=2π^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
设:地面对车轮的约束力为:Fn,Fn沿垂直和水平方向分解为:Fy,Fx
则有:Fy=F+mg+aym=F+mg+2mπ^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
而车轮在水平方向匀速运动,则有:Fx=0
故有:Fn=Fy=F+mg+2mπ^2v^2δcos(2πx/l)/l^2
显然:当:x=l/2时,cos(2πx/l)=-1,
此时车轮受到的约束力最小为:Fnmin=F+mg-2mπ^2v^2δ/l^2
当:x=l 时,cos(2πx/l)=1,
此时车轮受到的约束力最大为:Fnmax=F+mg+2mπ^2v^2δ/l^2
小车方向盘右打满时后车轮轨迹方程是多少
假设小车运动的轨迹方程为y=f(x),小车方向盘右打满时,车轮轨迹方程可以通过勾股定理推导得出。
在小车正常行驶时,车轮轨迹方程为y=f(x),此时小车方向盘处于中间状态。当小车方向盘右打满时,车轮向右转动,车前轮和车后轮形成的角度为β,假设小车轴距为L,则车前轮形成的角度为β,车后轮形成的角度为α,且有α+β=90度。
则车前轮和车后轮与x轴的夹角分别为90度-β和90度-α。
根据勾股定理,车前轮和车后轮与y轴的夹角分别为β/2和α/2,则有:
tan(β/2) = L/2R车
tan(α/2) = L/2(R车+R后)
其中,R车为小车轮胎半径,R后为小车后轮轮胎半径。
将上式两边平方并代入勾股定理得:
y^2 = (x^2 + (L/2)^2)tan^2(β/2) xLtan(β/2) + R车^2
y^2 = (x^2 + (L/2)^2)tan^2(α/2) + xLtan(α/2) + R后^2
因此,小车方向盘右打满时后车轮轨迹方程为:
y^2 = (x^2 + (L/2)^2)tan^2(β/2) xLtan(β/2) + R车^2,其中β是小车前轮转角,R车是小车轮胎半径,L是小车轴距。
请注意,以上推导只是一种简化的模型,实际情况可能会更加复杂。
车轮滚动半径计算公式
车轮滚动半径计算方法:
1、 轮胎 的滚动半径就是车轮滚动时用来计算的等价半径,其用来计算的圆周长度等于车轮实际滚动距离。车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算,则可求的车轮的滚动半径为rr=S\/2πn。式中n为车轮转动的圈数,S为在转动nw圈时车轮滚动的距离。滚动半径应由试验测得,也可作近似估算;
2、轮胎滚动半径计算汽车静止时,车轮中心至轮胎与道路接触面之间的距离称为静力半径rg,由于径向载荷的作用,轮胎发生显著变形,所以静力半径小于自由半径。如以车轮转动圈数与实际车轮滚动距离之间的关系来换算,则可球的车轮的滚动半径为rr=S\/2πnw式中nw为车轮转动的圈数,S为在转动nw圈时车轮滚动的距离。滚动半径应由试验测得,也可作近似估算;
3、计算滚动圆周:CR=Fd其中d代表E.T.R.T.O会员生产轮胎的自由直径,F为计算常数,子午线轮胎为3.05,斜交轮胎为2.99以上公式条件为最大载荷、规定气压与车速在60km\/h时的滚动圆周,故滚动半径为rr=Fd\/2π。