陈 佳

(濮阳职业技术学院数学与信息工程学院,河南 濮阳 457000)

悠悠车又叫扭扭车、摇摆车,是一种仅依靠车把的扭动就可以前进的玩具车,由于其结构简单、操作方便、安全有趣,深受小朋友们的喜爱.

那么,促使悠悠车前进的动力究竟是什么呢?出于好奇,笔者也购买了一辆,亲身体验. 同时也查找了有关资料,发现对悠悠车运动原理的分析较少,且分析均存在漏洞,感觉没有找到推动悠悠车前进的真正原因.

目前,市场上销售的悠悠车有手动式和脚蹬式两种类型,如图1所示.

图1 两种类型的悠悠车

两种车型外形上差别较大,但运动原理相同.其中,手动式的前轮是左右两个,[1]脚蹬式的前轮是一个,结构更简单、直观.下面就以脚蹬式悠悠车为例进行分析.

1 悠悠车的简化模型

脚蹬式悠悠车基本结构如图2(a)所示.前轮通过连杆与车把焊接在一起,构成一个整体,车身与后轮构成一个整体,车把与车身通过转轴连接.前轮为方向轮、动力轮,后轮则主要起支撑和平衡作用.

为了便于对驱动原理的分析,可将车把忽略,将后轮合并成一个,简化图如图2(b)所示.O点为前轮着地点,Q点为后轮着地点,O′点为转轴,G为人车共同的质心.设总质量为m,连杆长度为r,车身长度为l(r

图2 脚蹬式悠悠车结构图

2 悠悠车前进运动分析

开始时,小车静止,前轮在转轴的后面,车把偏向一边.人坐在小车上,双脚交替蹬左右车把,使之左右扭动,小车便可缓缓蜿蜒前行.由于车把做的是……