1.3 Крен кузова

Реальные автомобили имеют подвеску, поэтому более нагруженная (нижняя по склону) сторона проседает, а другая приподнимается.

Это явление называется креном кузова.

Зависимая подвеска На двойных поперечных рычагах

Подвеска МакФерсон На одном поперечном рычаге

Крен возникает не только на склоне, а при всяком воздействии

боковых сил, например, в повороте.

При крене происходит смещение центра масс автомобиля по двум осям: ОУ и OZ. При этом центр масс поворачивается вокруг центракрена.

1.4 Устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания

1.4.1 Занос всех колес

Условие заноса - центробежная сила равна сумме поперечных реакций колес:

1.4.2 Опрокидывание на повороте без учета крена

Условие опрокидывания Rz` = 0.

Сумма моментов относительно О`` должна быть равна нулю:

Критическая по опрокидыванию скорость:

Чтобы автомобиль не переворачивался, необходимо выполнить условие:

1.4.3 Опрокидывание на повороте с учетом крена

1.5 Занос одной из осей автомобиля

Суммарная боковая сила, действующая на автомобиль, распределяется неравномерно по осям (зависит от развесовки). Поэтому на одной из осей может образоваться запас по заносу, тогда как другую ось занесет. Найдем запас боковой реакции оси по заносу.

Каждое колесо может воспринять следующую равнодействующую реакцию:

Суммарная боковая реакция оси:

` `'

Ryi = Ryi ? Ryi.

Когда боковая нагрузка становится равной запасу боковой реакции оси начинается занос. Условие заноса: Fyi = Ryimax, где Fyi - боковая нагрузка, приходящаяся на ось.

Т.к. Rx больше у ведущей оси, она чаще попадает в занос, чем ведомая.

Занос передней и задней осей сказывается на устойчивости автомобиля по разному:

ь Занос передней оси вызывает автоматическое снижение боковой силы (растет радиус поворота снижается боковое ускорение)

ь Занос задней оси наоборот увеличивает боковую силу - занос

прогрессирует.

Вывод: с точки зрения заноса заднеприводные автомобили опаснее переднеприводных.

Для того, чтобы оценить способность оси автомобиля сопротивляться заносу, надо рассчитать:

1. Нормальную реакцию Rzк;

2. Касательную реакцию Rxк;

3. Запас боковой реакции колеса и оси;

4. Боковую силу;

5. Сравнить боковую силу и запас боковой реакции оси (определить запас оси против заноса).

1.5.1 Нормальные реакции по осям

(случай без продольных ускорений):

1.5.2 Касательные реакции

Допущения: при достижении предельной боковой силы сопротивление качению колес удваивается; рост бокового сопротивления пропорционален росту бокового ускорения:

Рассмотрим автомобиль классической компоновки. Ведомая ось:

Общая реакция оси Rx1 = Rz1 · fr

Реакция каждого колеса

R`x1 = R`z1 · fr и R``x1 = R``z1 · fr

Ведущая ось (без разгона): момент на дифференциальной коробке:

Моменты на колесах:

а продольные реакции (с учетом потерь на сопротивление качению):

1.5.3 Боковая сила

Управляемость - способность автомобиля при движении точно следовать повороту управляемых колес.

Существует 3 основных способа изменения траектории автомобиля:

Ш Притормаживание колес одного борта и/или увеличение скорости колес другого борта (повышенный износ шин).

Ш Поворот за счет разлома шарнирно сочлененной рамы (усложнение подвода крутящего момента к задним осям)

Ш Отклонение плоскости вращения управляемых колес (наиболее распространенная схема).

Fk sin И

Условия движения автомобиля в заданном направлении:

Fk·cosИ і Rz ·f - возможность движения;

Fk Ч sin Q--<--Rz Ч - условие заноса.

Пример: Автомобиль поворачивает на пашне

f = 0.103; ц = 0.3; И = 30є; Rz = 3625 H.

2042.8 Ј Fk < 431.1 - условие не выполнено.

2.2 Рулевая трапеция

Ш конструкции шины (радиальная жестче диагональной);

Ш давления в шине: с увеличением давления растет Кд;

Ш продольной реакции Rx:

K6--=--K6н--Ч--qx

Rх = 0,20 · Rх max Ђ Кд = 0,979·Кд0 Rх = 0,40 · Rх max Ђ Кд = 0,916·Кд0 Rх = 0,60 · Rх max Ђ Кд = 0,800·Кд0 Rх = 0,80 · Rх max Ђ Кд = 0,600·Кд0

нормальной реакции R по Литвинову:

Rzн - номинальная нагрузка на колесо.

Выводы:

Колесо в ведущем режиме имеет Кд меньше, чем в ведомом.

При номинальной вертикальной нагрузке колесо имеет максимальный коэффициент сопротивления уводу.

1. Коэффициент сопротивления уводу оси в целом равен сумме коэффициентов сопротивления силовому уводу колес:

-силовой увод оси (только за счет эластичности шин).

2. Коэффициент сопротивления силовому уводу оси всегда уменьшается при крене кузова. Уменьшение тем существеннее, чем больше угловая жесткость подвески.

Пример: Автомобиль проходит поворот:

Коэффициент сопротивления силовому уводу двух колес уменьшается на 11,4 %. (и это всего-то в ведомом режиме!!! В ведущем или тормозном режиме снижение Кд катастрофическое!!!)

Выводы:

1. Если увод передней оси больше д1 > д2, то радиус поворота растет Rд > Rж. Такие автомобили называют автомобилями с недостаточной поворачиваемостью.

2. Если увод осей одинаков д1 = д2, то радиус поворота на эластичных колесах равен радиусу поворота на жестких: Rд = Rж. Такие автомобили называют автомобилями с нейтральной поворачиваемостью.

3. Если увод передней оси меньше д1 < д2, то радиус поворота уменьшается Rд < Rж. Такие автомобили называют автомобилями с избыточной поворачиваемостью.

Поворачиваемость автомобиля сказывается не только в повороте, но и при прямолинейном движении, если есть воздействие боковой силы (ветер, склон):

Недостаточная поворачиваемость д1 > д2:

При воздействии боковой силы появляется центробежная сила, которая гасит возмущение. Автомобиль устойчив. Курс немного меняется, но коррекция рулем компенсирует это изменение. Автомобиль движется прямо, но передние колеса немного повернуты.

Нейтральная поворачиваемость д1 = д2:

Автомобиль боком "сползает" с дороги. Коррекция рулем легко компенсирует возмущение. Автомобиль движется "немного боком" к курсу.

Избыточная поворачиваемость д1 < д2:

При воздействии боковой силы появляется центробежная сила, которая не гасит возмущение. Автомобиль не устойчив. Курс меняется, коррекция рулем возможно (не всегда!!!) компенсирует это изменение. Автомобиль движется боком, передние колеса повернуты.

Вывод: Современный скоростной автомобиль при любой загрузке должен иметь определенную недостаточную поворачиваемость.

2.4 Комплексная оценка управляемости автомобиля

Идеальный вид характеристики.

Такая характеристика возможна у полноуправляемых автомобилей, т.е. автомобилей у которых все колеса управляемые: на малых скоростях у автомобиля должна быть избыточная

поворачиваемость (для повышения маневренности), а на больших скоростях - недостаточная (задние колеса поворачиваются в сторону поворота):

Методы борьбы - это стабилизация управляемых колес: отклонение колес от прямого направления должно вызывать появление сил, возвращающих колесо в нейтральное положение.

Контролируемые параметры:

Ш Поперечный наклон шкворня эффективен при больших углах поворота малых скоростях;

Ш Продольный наклон шкворня (кастор) - эффект "рояльной ножки" - скоростная стабилизация (иногда отказываются, т.к. есть следующий…)

Ш Стабилизация за счет силового увода шин - момент от равнодействующей реакции шины противоположен моменту от боковой силы;

Ш Весовая стабилизация (продольная симметрия нагрузок на колеса).

Список использованной литературы

1. Теория автомобиля. Конспект лекций / А.Ш. Хусаинов, В.В. Сели - фонов - Ульяновск: УлГТУ, 2008. - 121 с.

Размещено на Allbest.ru