10 Расчет кругового поворота автомобиля

Целью лабораторной работы № 10 является дальнейшее углубление и закрепление знаний, полученных на лекциях по теме «Управляемость» на основе расчета кругового поворота автомобиля с учетом теории нелинейного увода пневматических шин.

10.1 Методические указания

Круговой поворот автомобиля является частным случаем криволинейного движения, так как ему в естественных условиях движения обычно предшествует этап входа в поворот, а после кругового движения следует этап выхода из поворота.

Однако изучение кругового поворота представляет приоритетный интерес для теории по двум причинам. Во– первых, он достаточно информативен и в значительной степени позволяет оценить некоторые свойства и показатели управляемости автомобиля и, во– вторых, наиболее прост в описании и анализе по сравнению с процессами неустановившегося криволинейного движения.

Расчет кругового поворота позволяет решить следующие задачи (применительно к конкретному автомобилю).

1. Оценить статическую траекторную управляемость автомобиля.

2. Определить кинематические параметры кругового поворота (радиус поворота, смещение полюса поворота, угловую скорость поворота, чувствительность к управлению и зависимости этих параметров от технических и эксплуатационных параметров автомобиля.

3. Оценить свойство поворачиваемости и влияние на него различных конструктивных и эксплуатационных факторов.

4. Проанализировать влияние параметров кругового движения на сопротивление движению автомобиля.

10.2 Расчет параметров кругового поворота автомобиля

Поскольку характеристика статической траекторной управляемости (K=f(α_p)) строится для диапазона боковых ускорений j_у=1.,.4.5 м/с² и заданной скорости, которая задается в завиcимости от категории автомобиля и равна 80 км/ч для категорий M₁; М₂; N₁; О₁; O₂ и 60 км/ч для категорий M₃; N₂; N₃; О_з; O₄, расчет параметров производится для нескольких радиусов поворота, определяемых по формуле

R = v²/j_y. (10.1)

Вначале рассчитываются углы поворота для заданных условий движения по формуле:

, (10.2)

В расчетные формулы входят коэффициенты k_y1 и k_у2, зависящие от многих параметров. В проводимом расчете предлагается учесть и выявить степень влияния четырех коэффициентов коррекций на коэффициенты k_y1 и k_y2 и на конечные параметры (показатели) поворота в соответствии с приведенной формулой;

k_y = k_ymaxq_φq_zq_тq_ш (10.3)

Коэффициент сопротивления боковому уводу ведомого колеса k_ymax на линейном (начальном) участке зависимости Р_у = f (δ) при максимальном (оптимальном) значении зависимости k_у=f (Р_z) также как и все четыре коэффициента коррекции (число их может быть значительно большим), могут быть определены непосредственно из экспериментальных данных либо по формулам нелинейной теории бокового увода Д.А. Антонова [5].

Максимальное значение коэффициента сопротивления боковому уводу k_ymax в зависимости от нормальной нагрузки смотри в конце учебника k_y=f(P_z) достигается при P_zопт , величина k_ymax и Р_zопт могут быть определены для любых шин по формулам, приведенным в [5]. Для некоторых шин отечественных автомобилей в таблице п.4 приведены значения k_ymax и Р_zопт как функции давления воздуха в шине р_в (Па). С учетом этого форм\ула (10.3) приобретает вид:

k_y = k_ymaxq_φq_zq_т

Коэффициент коррекции от нормальной нагрузки q_z подсчитывается по формуле [1]

q_z =2,4a_z – 1,8a_z² + 0,4a_z³ (10.5)

где a_z=P_z/P_zопт

Коэффициент коррекции q_φ учитывающий влияние на k_y величины φ,подсчитывается по формуле

(10.6)

Расчет проводится при φ_у = 0,8.

Углы увода середин осей автомобиля рассчитываются по формулам:

(10.7)

Коэффициент коррекции q_т, учитывающий влияние на k_у продольной силы, действующей на колесо, определяется по формуле [1].

, (10.8)

где R_xmax R_z φ_x ; k_п = R_x/R_z

Расчёт проводится при φ_x = 0,8

Касательная сила на колёсах первой оси определяется по формуле R_x1=G_a1f; второй оси по формуле:

R_x2 = ∆R_x2 + R_x1 + P_в

где P_в =k_в F v² , k_в , F -смотри в справочнике (для своей марки автомобиля)

Уравнение дополнительной силы сопротивления движению, возникающей в результате увода всех колес автомобиля, имеет вид [1], с. 140

. (10.9)

Далее при известном определяется угол поворота рулевого колеса и .

Кроме расчетной зависимости на график наносится прямая , соответствующая движению без увода (нейтральная поворачиваемость) и две границы в виде прямых , ограничивающих допускаемое положение основной расчетной зависимости .

Основными выражениями при определении кинематических параметров кругового поворота, необходимых для решения первых трех поставленных задач, являются: формула радиуса поворота (217),[1], с. 144; формула смещения полюса поворота

; (10.10)

Формула угловой скорости поворота (214), [1], с. 144; чувствительность к управлению .

При выполнении данной работы можно воспользоваться формулой:

Все параметры поворота могут быть рассчитаны для двух состояний автомобиля (груженого и не груженого).