雨人abc
这是一个很有趣的问题，也是一个很多铁路迷关心的问题，我作为铁路工程师，尝试来回答一下，尽量写得通俗一些。不对之处，请专家指正。 要回答老式蒸汽机车为何会发生车轮空转的问题，首先让我们探讨一下机车动力是如何作用于车轮和钢轨之上，从而驱动列车前进的吧。请看下图：机车轮轨关系示意图。
上图，右边小轮为传动轮，左边大轮为机车的车轮，O为车轮的中心，C为车轮与钢轨的接触点，M是机车车轮产生的力矩，是机车牵引动力来源。当传动轮和机车车轮转动的时候，它们产生的作用力作用于O点和C点，而C点的力传递给钢轨，产生力F，即轮子对钢轨的作用力。当车轮与钢轨之间存在摩擦力的时候，由于钢轨不能移动，那么便产生一个与F力大小相等但是方向相反的作用力Fk，这个Fk就是驱动机车前进的牵引动力，称之为“机车轮周牵引力”，这是实实在在驱动列车前进的动力来源。打个比方，如果车轮和钢轨之间没有摩擦力或者摩擦力较小，以及钢轨能够移动，其结果就是车轮在原地空转而不能前进。
机车轮周牵引力Fk与车轮产生的力矩M和车轮的半径R有关。三者的关系如下：Fk=M/R。在轮轨之间存在静摩擦的条件下，当车轮的力矩M越大，则轮周牵引力越大；当车轮的半径越小，则轮周牵引力越大。
当蒸汽机车处于牵引状态的时候，也就是机车发动之后，此时，车轮的力矩M与轮周牵引力Fk作用于车轮中心的力矩之间是一种瞬时的平衡状态。
【总结】
蒸汽机车刚开始开动的时候，总会出现车轮空转打滑的现象，是因为司机一开始给了机车过大的动力，打破了车轮转动力矩M与轮周牵引力的力矩之间的瞬时平衡，再加上轨道上面结冰变得更加光滑，或者是轨道不平顺，造成摩擦力不足，按照铁路的行话来说就是机车的粘着力不够，产生不了足够的牵引动力，从而导致车轮的空转，这也是蒸汽机车在严冬时节很容易出现空转的原因。
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