1. История развития науки о динамике авто

Жизнь современного человека трудно представить себе без автомобиля. Автомобиль используется и в производстве, и в быту, и в спорте. Трудно представить себе, что немногим более 100 лет назад автомобиля не существовало вовсе. Ни в одном языке мира не было даже такого слова “автомобиль”. В 1886 году независимо друг от друга автомобиль изобрели два немецких инженера - ГотлибДаймлер и Карл Бенц .

Автомобиль Бенца. С двигателем объемом 984 куб.см и мощностью 0.9 л.с. при 400 об. в минуту он развивал скорость 15 км в час. Автомобиль Даймлера. С двигателем объемом 469 куб.см и мощностью 1.5 л.с. при 700 об. в минуту он развивал скорость 16 км в час.

Система Аккермана

Для изменения направления движения в первых автомобилях, как в каретах, поворачивалась вся передняя ось целиком вместе с рессорами подвески. Очень скоро стало ясно, что это годится только для конных экипажей с их скоростями и совершенно непригодно для автомобилей. Причина заключалась в том, что при повороте точки касания внутренних и внешних колес с дорогой движутся по разным траекториям и для предотвращения бокового скольжения управляемые колеса должны поворачиваться на разные углы. Помимо передних колес, создававших трудности при повороте, пришлось уделить внимание и задним, которые в те времена были ведущими. Ведущие колеса нельзя было устанавливать на одной оси, так как при повороте внутреннее колесо проходит меньший путь и, поэтому, вращается медленнее, чем внешнее. Проблема была решена применением для привода ведущих колес дифференциального механизма, изобретенного в 1831 году англичанином Робертсом и позволяющего изменять передаточное соотношение или направление вращения.

Колеса первых автомобилей представляли собой жесткие обода с массивными или велосипедными спицами, на которые надевались сплошные резиновые шины. В 1891 году братья Мишлен изобрели съемную шину с внутренней камерой, которая значительно улучшила функциональные качества автомобиля. Автомобиль Форд-Т с двигателем объемом 2892 куб.см и мощностью 21 л.с. при 1500 об. в минуту он развивал скорость 60 км в час

Итак, в начале 20 века автомобиль в общих чертах был создан, но он был еще дорогостоящей игрушкой, редкостью, а не средством передвижения. Средством передвижения он стал с началом его массового производства. Первым по настоящему массовым автомобилем стал, разработанный в 1908 году автомобиль Форд-Т. За 19 лет было произведено 15 миллионов автомобилей. Внедрение конвейерной сборки привело к тому, что за время производства цена автомобиля упала с 950 до 260. Автомобиль стал доступным и массовым. К середине 20-х годов мировое автомобильное поголовье превысило 30 миллионов машин.

Скоро выяснилось, что на скоростях, превышающих 100 км.в час, плохо обтекаемый автомобиль каретной конструкции тратит на преодоление сопротивления воздуха до трех четвертей мощности двигателя. Это подстегнуло интерес конструкторов к автомобилям с аэродинамическими формами. Автомобиль “Крайслер Эйрфлоу” демонстрирует начало поисков в этом направлении

Приятно отметить на этом пути достижения отечественного автостроения - автомобиль “Победа”, разработанный в 1944 г., имел коэффициент сопротивления воздуха, характеризующий степень аэродинамического совершенства, Кв=0.31 (Фиат-124 - 1966 г. Кв=0.4). Очевидно, сказался опыт, накопленный в авиации в предвоенные годы, и талант конструкторов.

Итак, мы видим, что на протяжении ста последних лет автомобиль постоянно совершенствовался в результате решения проблем, возникающих с расширением его функциональных возможностей. Параллельно с развитием конструкции автомобиля развивались и научные методы, позволяющие исследовать и описать математически сложные процессы, происходящие при движении автомобиля.

В настоящее время совершенствование конструкции автомобиля происходит в основном благодаря широкому использованию компьютерных систем. Самыми важными сферами применения компьютеров являются управление зажиганием и впрыском, управление автоматическими коробками передач, антиблокировочными системами, управление подвеской, контроль функций автомобиля. В этой связи также чрезвычайно важным становится тонкое понимание и математическое описание различных процессов сопровождающих движение автомобиля.

Предметом изучения современной теории автомобиля являются физические законы, лежащие в основе механики движения автомобиля. Её методы позволяют разобраться в тягово-скоростных и тормозных свойствах автомобиля, т.е., всесторонне исследовать и описать математически процесс разгона, равномерного движения и торможения автомобиля. Решить вопросы устойчивости и управляемости автомобиля при движении. Исследовать факторы, влияющие на плавность хода автомобиля и научиться управлять этими факторами. В компетенцию этой науки входит и исследование топливной экономичности автомобиля. Для автомобилей, предназначенных для эксплуатации в условиях бездорожья, методы теории автомобиля позволяют оценить характеристики его проходимости. В нашей стране основные положения теории автомобиля как науки были разработаны академиком Е.А. Чудаковым и сформулированы в книге “Теория автомобиля”, впервые вышедшей в 1935г. В последующем отдельные разделы теории автомобиля получили дальнейшее развитие в трудах многих советских и зарубежных ученых. Так совершенствование методов расчета тягово-скоростных свойств нашло отражение в трудах Г.В. Зимелева, вопросы управляемости и устойчивости разрабатывались А.С.Литвиновым, методы расчета плавности хода - Р.В. Ротенбергом, современным методам оценкипроходимости автомобилей посвящены работы Я.Е. Фаробина.