摘要：在对汽车进行设计时，安全性能是汽车高新技术的重要标志，ABS、安全带等汽车指标被消费者所重视，深刻的影响着他们对汽车的选择。然而人们对汽车安全设备的有关认识，都源于解说员的解说或者是一些带有广告性质的说明，对其工作原理的了解甚少，甚至影响人们对安全设备的正常使用，因此我们就从力学的角度对汽车的安全设计进行探讨，这不仅有利于我们提高力学理论水平，更能够使人们更加准确的使用汽车安全设备，为人们的出行提供保证。
关键词：汽车安全；力学原理；摩擦力
前言
随着我国经济的不断发展，人民生活水平的不断提高，汽车已经成为了较为普遍的交通工具，方便快捷。但汽车安全问题仍然是汽车生产过程中最重要的问题。本文主要从力学的角度对汽车的安全设计进行了分析解读，对汽车安全设计的有关力学原理进行了深入的分析。
1力学角度审视行车中安全带保护
安全带自从被发明并使用后，保护着千千万万驾驶员及乘客的生命，它不仅能够提升行车安全系数，更被评为重要发明，具有跨时代意义。通过对可靠数据的研究可以发现，安全带能够在危险发生时使接近一半的乘客幸免于难，因此我国公安部就对这项内容做出了规范要求，在行驶途中驾驶员与副驾驶都要系上安全带，儿童年龄较小的需要在汽车驾驶室的后排乘车，并为儿童设置安全座椅或系安全带。
我们可以结合例子对行车中安全带保护的力学原理进行研究。例：汽车以100km/h的速度行驶，当遭遇紧急情况时，如果想让车在三秒以内停下来，汽车就需要在行驶状态下产生一个反方向的作用力，而在这时驾驶员承受这一作用力是与车辆方向相反的且超出驾驶员的承受极限，在这种状态下驾驶员很有可能会受到力的作用向前冲去，身体会撞在前挡风玻璃上，安全事故随之发生，这不仅对驾驶员造成极其严重的人身伤害，还有可能会与其他汽车相撞，并造成车内乘客的身体损伤。如果驾驶员没有系安全带，当汽车在紧急刹车时，刹车使汽车停止运行，但同时驾驶员由于惯性继续向前运动直至在此力的作用下碰到挡风玻璃，但是这一短暂时间内，驾驶员本身是无法形成更大的反作用力来阻止自身向前冲去的。而如果驾驶员佩戴安全带，在车车紧急刹车时，安全带却能够阻止驾驶员由于惯性力向前运动，避免驾驶员受到伤害，因此安全带在汽车驾驶中的作用是不容小觑的。另外，根据能量守恒原理可知，汽车刹车时间压缩到更短，那么所产生的冲力将会更大，而人体本身是无法抵御这一力的产生及作用的，因此在驾驶过程中一定要养成系安全带的好习惯，只有这样才是对自己负责的表现。
2力学角度分析ABS
ABS称为防抱死刹车系统，是一种具有防滑、防锁死等优点的汽车安全控制系统。在我们坐车时，常常会发现这样一个现象，一旦碰到紧急情况时，驾驶员就会在第一时间猛踩刹车，这样在行驶中的车辆车轮立即停止转动，车辆向前滑动直至停止，大部分的驾驶员普遍认为这是处理紧急状况时最好的方法，但是这种方法一旦操作不当，就会使得制动设备停止运行，而车轮却处于向前滑动的状态，这时车辆转向系统将失去作用，汽车将沿原来的方向继续行驶或者由于车轮的转向而造成车辆的侧翻而发生交通事故。而ABS刹车系统就能较好的改善上述问题，在紧急刹车时，该系统能够将车轮停止状态时所产生的摩擦力转变为静摩擦力，这样静摩擦力就能够接近最大化利用值。
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我们可以结合例子对ABS系统进行理论研究，从力学原理入手，对ABS系统刹车与车轮抱死刹车方式得优劣进行对比分析。首先，我们可以通过对两种刹车方式所向前移动的距离远近进行优势对比，在不考虑其他因素时，我们可以将二者的滑动摩擦力F及力与在力的方向上移动的距离的乘积FS进行假设，当汽车在正常行驶时会产生动能，而刹车后这种动能由于车辆停止运行会产生相对摩擦力，而动能就需要进一步转化为摩擦热能阻止汽车继续前进，我们可以将汽车质量设为m，在汽车初速度设为v，车辆的滑动摩擦力F，刹车后产生的移动距离用S表示。则根据能量守恒原理：
FS=mv2/2
通过以上公式可以看出，在汽车初速度一定的情况下，刹车的距离S只与车辆受到的力F有关，F越大则车辆运动距离越短。
S=
如果汽车未安装ABS系统，当驾驶员猛踩刹车的过程中，车辆的制动系统就会开始运行，这时车轮被抱死，车辆制动系统失去作用，此时车辆受到的摩擦力由滚动摩擦转化为纯滑动摩擦力，摩擦力的大小与车辆轮胎材质和路面状况有关。而安装ABS系统的车辆，在紧急制动的情况下，车辆在没有完全停止时，车轮仍然可以继续向前滚动，汽车制动系统持续对车轮进行制动，制动力远远大于车轮自身的滑动摩擦力，所以此时装有ABS系统的汽车在紧急制动时移动的距离远小于未安装ABS的车辆制动距离。另外，由于安装ABS系统的车辆在紧急制动时车轮继续转动，对车辆的转向等控制方面仍然起作用，也减小了车辆事故的发生。
因此我们在学校阶段学习的力学原理在日常生活中是随处可用的，通过对汽车刹车过程中的力学原理的探究，我们就可以在日常生活中提醒父母或者亲人时刻注意刹车方式，并将刹车技巧传递出去，让更多的人受益，或者还可以在汽车上安装ABS系统，这样就能够利用力学理论及科学技术保障驾驶员的行车安全。
结束语
在科学技术不断发展的同时，汽车各方面的性能更加完善了，这同时也为汽车的安全设计打下了坚实的基础，我们通过对汽车安全设计中的力学原理进行研究及探讨，不仅能够对汽车安全设计有理论性的认识，还能在日程行车安全中运用相关知识更好的保护自身和他人的行车安全，同时在汽车的安全设计中也可以依据力学原理增加或开发更利于汽车安全的工具或设计。
参考文献
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论文作者:杨平,宁成业
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/13
标签：汽车论文; 驾驶员论文; 力学论文; 刹车论文; 车辆论文; 安全带论文; 摩擦力论文; 《基层建设》2017年第7期论文;