在广场上经常能看到一种儿童玩耍的车,它的前进方式很特别,人坐在上面,只要扭动方向盘就可以使它前进后退,非常好玩。我们平时看到的自行车,三轮车,无论你怎样摇晃车头,它们也只是原地晃动,不可能前进半步。为什么在成都儿童摇摇车上左右转动方向盘却能使它向前运动呢?
儿童摇摇车的机械设计原理,是通过电动机旋转带动后曲轴做圆周运动,通过连杆和前摇臂的使前摇臂做前后机械连动,使摇摇车的坐椅和前部实现做上下前后往复运动。
有三对轮子。前面一对转向轮很小,悬在空中,仅仅在地面不平时起到避免碰撞车体的作用;之后是两个承重轮,人就坐在它们的正上方,它们承受着绝大部分的力,骑乘者的重力作用线也通过它;处于中间的与转向轮同轴的两个轮子是主动轮,就是它们特殊的工作方式使车子前进的。开始运动时,将车把转向一边,车把和主动轮焊接在一起是个整体,所以轮子也会转向同一边。这时轮子将参与两种运动:在轨迹的切线方向,轮子在转动轴的带动下有向后运动的趋势,地面给它的摩擦力沿切线反方向向前;另一方面,在指向圆心的方向,轮子做圆周运动,地面又给它的摩擦力的效果提供向心力,方向指向转动圆心。两个摩擦效果合起来,对车产生向前的推力,车子做加速运动。
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