- •Введение
- •1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •1.1. Радиусы автомобильного колеса
- •1.2. Реакции опорной поверхности
- •1.3. Момент сопротивления качению
- •1.4. Коэффициент сопротивления качению
- •Коэффициент сопротивления качению для различных дорог
- •1.5. Продольная реакция и режим качения колеса
- •Ведущий
- •Нейтральный
- •Тормозной
- •1.6. Сила и коэффициент сцепления шины с дорогой
- •Коэффициент сцепления для различных дорог
- •2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •2.1. Сила сопротивления качению
- •2.2. Сила сопротивления подъему
- •2.3. Сопротивление воздушной среды
- •Коэффициенты обтекаемости и площади лобового сопротивления
- •2.4. Внутренние силы сопротивления
- •Механические потери двс
- •Трение в узлах
- •Привод механизмов
- •2.5. Продольные усилия ведущих колес
- •2.6. Уравнение силового баланса
- •2.7. Приведенная сила инерции
- •2.8. Уравнение мощностного баланса
- •2.9. Распределение нормальных реакций дороги на передние и задние колеса
- •3. Режим работы и характеристики двигателя
- •3.1. Режим работы двигателя
- •3.2. Управление крутящим моментом двигателя
- •3.3. Скоростные характеристики
- •3.4. Топливные характеристики
- •3.5. Эксплуатационный режим работы
- •4. Динамика прямолинейного движения
- •4.1. Динамический паспорт автомобиля
- •4.2. Разгон автомобиля
- •Р ис. 22. Характеристика ускорений
- •4.3. Особенности автомобилей с гидромеханической трансмиссией
- •4.3.2. Показатели к характеристики рабочего процесса
- •4.4. Оценочные показатели и характеристики разгонных и скоростных свойств автомобиля
- •5. Топливная экономичность
- •5.1. Измерители топливной экономичности
- •5.2. Уравнение расхода топлива
- •5.3. Оценочные показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортных средств
- •5.4. Эксплуатационные нормы расхода топлива
- •Значение линейных норм расхода топлива
- •6. Экологическая безопасность
- •6.1. Значение экологической безопасности автомобиля
- •6.2. Вредные вещества и источники их выделения
- •6.3. Влияние режима работы двигателя на токсичность отработавших газов
- •6.4. Влияние скоростного режима работы двигателя на экологическую безопасность
- •6.5. Показатели и характеристики выброса вредных веществ
- •Относительная опасность некоторых вредных веществ
- •6.6. Уравнение выброса вредных компонентов отработавших газов
- •6.7. Экологическая характеристика токсичности установившегося движения
- •6.8. Токсичность отработавших газов при различных режимах работы двигателя автомобиля
- •7. Тормозные свойства автомобиля
- •7.1. Классификация режимов торможения
- •7.2. Уравнение торможения
- •7.3. Торможение при неполном использовании сил сцепления
- •7.4. Торможение с полным использованием сил сцепления
- •7.5. Основные фазы процесса торможения
- •7.6. Тормозной путь автомобиля
- •7.7. Распределение тормозных усилий между осями
- •8. Проходимость автомобиля
- •8.1. Проходимость автомобиля и ее значение
- •8.2. Показатели проходимости
- •Автомобили
- •8.3. Взаимодействие колеса с грунтом
- •8.4. Преодолевание пороговых препятствий
- •8.5. Пути повышения проходимости
- •9. Плавность хода
- •9.1. Плавность хода и ее значение
- •9.2. Измерители плавности хода
- •9.3. Колебания автомобиля
- •9.4. Способы повышения плавности хода автомобиля
- •10. Динамика криволинейного движения
- •10.1. Значение и особенности криволинейного движения
- •10.2. Силы и моменты, обеспечивающие поворот
- •10.3. Боковой увод колеса
- •10.4. Кинематические параметры криволинейного движения
- •10.5. Силы инерции при криволинейном движении
- •10.6. Боковые реакции на колесах в процессе поворота
- •10.7. Крен кузова при криволинейном движении
- •11. Управляемость и маневренность
- •11.1. Поворачиваемость автомобиля
- •11.2. Критическая скорость по условиям управляемости
- •11.3. Колебания управляемых колес вследствие их дисбаланса
- •11.4. Автоколебания управляемых колес
- •11.5. Колебания управляемых колес вследствие кинематического несоответствия подвески и рулевого управления
- •11.6. Стабилизация управляемых колес
- •11.7. Углы установки колес
- •11.8. Маневренность автотранспортных средств
- •Р ис.79. Угол горизонтальной гибкости
- •12. Устойчивость автомобиля
- •12.1. Основные виды устойчивости автомобиля
- •12.2. Критическая скорость по боковому скольжению
- •12.3. Критическая скорость движения по опрокидыванию
- •13. Контрольные вопросы
- •13.1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
- •13.2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения
- •13.3. Режим работы и характеристики двигателя
- •13.4. Динамика прямолинейного движения
- •Топливная экономичность
- •13.6. Экологическая безопасность
- •13.7. Тормозные свойства автомобиля
- •9. Что понимается под временем срабатывания тормозного привода?
- •13.8. Проходимость автомобиля
- •13.9. Плавность хода
- •13.10. Динамика криволинейного движения
- •13.11. Управляемость и маневренность автомобиля
- •13.12. Устойчивость автомобиля
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………... 1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью…………………... 1.1. Радиусы автомобильного колеса…………………………………. 1.2. Реакции опорной поверхности…………………………………..... 1.3. Момент сопротивления качению…………………………………. 1.4. Коэффициент сопротивления качению…………………………... 1.5. Продольная реакция и режимы качения колеса…………………. 1.6. Силы и коэффициент сцепления шины с дорогой………………. 2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения…………. 2.1.Сила сопротивления качению……………………………………... 2.2.Сила сопротивления подъему……………………………………... 2.3. Сопротивление воздушной среды………………………………... 2.3.1Аэродинамические силы и моменты………………………… 2.3.2. Лобовая аэродинамическая сила и ее составляющие……... 2.3.3.Подъемная аэродинамическая сила……………………….… 2.3.4.Боковая аэродинамическая сила……………………………. 2.4. Внутренние силы сопротивления……………………………….. 2.4.1. Сопротивление двигателя………………………………………... 2.4.2. Сопротивление дополнительного оборудования…………. 2.4.3. Сопротивление трансмиссии ……………………………… 2.5. Распределение нормальных реакций дороги на передние и задние колеса……………………………………………………… 2.6.Уравнение силового баланса …………………………………….. 2.7. Приведенная сила инерции………………………………………. 2.8. Уравнение мощностного баланса ……………………………….. 2.9. Распределение нормальных реакций на передние и задние колеса……………………………………………………………….. 3. Режим работы и характеристики двигателя…………………………. 3.1. Режим работы двигателя…………………………………………. 3.2. Управление крутящим моментом……………………….……….. 3.3. Скоростные характеристики двигателя…………………………. 3.4. Топливные характеристики………………………………………. 3.5. Эксплуатационный режим работы двигателя в условиях эксплуатации………………………………….……………………. 4. Динамика прямолинейного движения………………………………... 4.1. Динамический паспорт автомобиля……………………………... 4.2. Разгон автомобиля………………………………………………… 4.3. Особенности автомобилей с гидромеханической трансмиссией………………………………………………………. 4.3.1. Рабочий процесс ГДТ………………………………………. 4.3.2. Показатели и характеристики рабочего процесса………... 4.4. Оценочные показатели и характеристики разгонных и скоростных свойств автомобиля………………………………… 5. Топливная экономичность автомобиля………………………………. 5.1. Измерители топливной экономичности…………………………. 5.2. Уравнение расхода топлива……………………………………… 5.3. Оценочные показатели и характеристики топливной экономичности автотранспортных средств…………………….. 5.4. Эксплуатационные нормы расхода……………………………… 6.Экологическая безопасность…………………………………………... 6.1. Значение экологической безопасности автомобиля……………. 6.2. Вредные вещества и источники их выделения…………………. 6.3. Влияние режима работы двигателя на токсичность отработавших газов ……………………………………………… 6.4. Влияние скоростного режима работы двигателя на экологическую безопасность………………………………… 6.5. Показатели и характеристики выброса вредных веществ…….... 6.6. Уравнение выброса вредных компонентов отработавших газов……………………………………………………………….. 6.7. Экологическая характеристика токсичности установившегося движения……………………………………… 6.8. Токсичность отработавших газов при различных режимах работы двигателя…………………………………………………. 7. Тормозные свойства автомобиля…………………………………..…. 7.1. Классификация режимов торможения…………………………... 7.2. Уравнение торможения…………………………………………… 7.3. Торможение при неполном использовании сил сцепления……. 7.4. Торможение с полным использованием сил сцепления………... 7.5. Основные фазы процесса торможения…………………………... 7.6. Тормозной путь автомобиля……………………………………... 7.7. Распределение тормозных усилий между осями……………….. 8. Проходимость автомобиля……………………………………………. 8.1. Проходимость автомобиля и ее значение……………………….. 8.2. Показатели проходимости……………………………………….. 8.3. Взаимодействие колеса с грунтом……………………………….. 8.4. Преодолевание пороговых препятствий……………………….... 8.5. Пути повышения проходимости…………………………………. 9. Плавность хода……………………………………………………….... 9.1. Плавность хода и ее значение……………………………………. 9.2. Измерители плавности хода……………………………………… 9.3. Колебания автомобиля……………………………………….…… 9.4. Способы повышения плавности хода автомобиля……………… 10. Динамика криволинейного движения………………………………. 10.1. Значение и особенности криволинейного движения………….. 10.2. Силы и моменты, обеспечивающие поворот…………………… 10.3. Боковой увод колеса…………………………………………….. 10.4. Кинематические параметры криволинейного движения……… 10.5. Силы инерции при криволинейном движении………………… 10.6. Боковые реакции на колесах в процессе поворота……………. 10.7. Крен кузова при криволинейном движении…………………… 11. Управление и маневренность автомобиля………………………….. 11.1. Поворачиваемость автомобиля…………………………………. 11.2. Критическая скорость по условиям управляемости…………... 11.3. Колебания управляемых колес вследствие их дисбаланса…… 11.4. Автоколебания управляемых колес…………………………….. 11.5. Колебания управляемых колес вследствие кинематического несоответствия подвески и рулевого управления……………. 11.6. Стабилизация управляемых колес……………………………… 11.6.1. Стабилизирующие моменты шины ……………………… 11.6.2. Стабилизирующие моменты за счет наклона и сдвига оси поворота колеса……………………………………….. 11.7. Углы установки колес…………………………………………… 11.8. Маневренность автотранспортных средств……………………. 12. Устойчивость автомобиля…………………………………………… 12.1. Основные виды устойчивости автомобиля…………………….. 12.2. Критическая скорость по боковому скольжению……………... 12.3. Критическая скорость движения по опрокидыванию………... 13. Контрольные вопросы……………………………………..…………. 13.1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью…………….. 13.2. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения…… 13.3. Режим работы и характеристики двигателя…………………… 13.4. Динамика прямолинейного движения………………………….. 13.5. Топливная экономичность автомобиля………………………… 13.6. Экологическая безопасность……………………………………. 13.7. Тормозные свойства автомобиля……………………………….. 13.8. Проходимость автомобиля……………………………………… 13.9. Плавность хода…………………………………………………... 13.10. Динамика криволинейного движения………………………… 13.11. Управление и маневренность автомобиля……………………. 13.12. Устойчивость автомобиля……………………………………... 14. Методический материал к лабораторным занятиям……………….. 14.1. Силы, действующие на автомобиль в процессе движения…… 14.1.1. Радиусы автомобильного колеса…………………………. 14.1.2. Мощность, крутящий момент, тяговая сила……………... 14.1.3. Силы сопротивления движению………………………….. 14.2. Тяговая динамика автомобиля………………………………….. 14.3. Топливная экономичность автомобиля………………………… 14.4.Тормозные свойства автомобиля………………………………... 14.5. Проходимость автомобиля……………………………………… 14.6. Плавность хода автомобиля…………………………………….. 14.7. Управляемость и маневренность автомобиля……………….… 14.8. Устойчивость автомобиля………………………………………. Список использованной литературы………………………………... |
Стр. 8 10 11 12 14 14 16 17 18 21 22 25 25 25 26 26 29 32 32 34 34 36 37
37 40 42 44
45 47 47 49 51 55
58 61 61 64
69 69 71
75 78 78 79
80 84 89 89 89
91 92
94
96
97
98 100 100 102 103 106 108 110 113 116 116 117 122 125 127 131 131 132 133 138 139 139 139 143 146 148 150 153 155 155 158 159 163
165 166 166
170 173 175 180 180 181 184 187 187 187 188 189 189 190 191 192 193 193 194 195 196 196 196 199 205 209 213 218 223 226 229 235 240 |
Введение
Теория автомобиля представляет собой научную дисциплину, изучающую эксплуатационные свойства автомобиля, а также расчетные и экспериментальные методы определения этих свойств. Теория автомобиля имеет большое значение для повышения научно технических знаний автомобильного инженера-механика.
В данной дисциплине рассматривают эксплуатационные свойства, непосредственно связанные с движением автомобиля. К ним относят динамичность, топливную экономичность, тормозные свойства, управляемость, маневренность, устойчивость, проходимость и плавность хода автомобиля. Остальные эксплуатационные свойства (вместимость, прочность, приспособленность автомобиля к техническому обслуживанию, ремонту и т.д.) рассматриваются в других курсах.
Значение данных свойств необходимо для различных типов автомобилей. Для автомобиля, работающего в городе, наиболее важны динамичность, топливная экономичность, тормозные свойства, а вопросы устойчивости и проходимости второстепенны. Для гоночного первостепенное значение имеет динамичность, устойчивость, управляемость, тормозные свойства. Таким образом, цель теории автомобиля, как научной дисциплины состоит в повышении производительности и экономичности, обеспечении необходимой безопасности и создании удобств для водителей и пассажиров.
Основные положения теории автомобилей как науки были разработаны академиком Е.А. Чудаковым и сформулированны в учебнике «Теория автомобилей», впервые вышедшем в 1935 г. В последующем отдельные разделы теории автомобилей получили дальнейшее развитие в трудах многих советских и зарубежных ученых.
Совершенствование методов расчета тягово-динамических и топливно-экономических свойств автомобиля нашло отражение в трудах Зимелева Г.В., Фалькевича Б.С., Яковлева Н.А. Вопросы управляемости и устойчивости автомобиля разрабатывались Литвиновым А.С., Певзнером Я.М., методы расчетов плавности хода автомобиля и обоснование выбора параметров автомобиля как колебательной системы – Ротенбергом Р.В., Певзнером Я.М. и др.. В работах Бухарина И.А., Фрумкина А.К. изложены методы расчета тормозной динамики автомобиля. Большой вклад в развитие теории автомобиля сделали зарубежные ученые М. Мичке, Дж. Вонг, В. Камм, А. Янте и другие.
1. Взаимодействие колеса с опорной поверхностью
1.1. Радиусы автомобильного колеса
Все силы, действующие на автомобиль со стороны дороги, передаются через колеса. Радиус колеса, снабженного пневматической шиной, в зависимости от веса груза, режима движения, внутреннего давления воздуха, износа протектора, может изменяться.
У колес различают следующие радиусы:
1) свободный; 3) динамический;
2) статический; 4) кинематический.
Свободный радиус (rсв) - это расстояние от оси неподвижного и ненагруженного колеса до наиболее удаленной части беговой дорожки. Для одного и того же колеса величина Rсв зависит только от величины внутреннего давления воздуха в шине.
Статический радиус (rст) - это расстояние от центра неподвижного колеса, нагруженного только нормальной силой, до опорной плоскости. Значение статического радиуса меньше свободного на величину радиальной деформации:
rст = rсв - hz = rсв - Rz/Сш, (1)
где hz = Rz/Сш - радиальная (нормальная) деформация шины, м;
Rz - нормальная реакция дороги, Н;
Сш - радиальная (нормальная) жесткость шины, Н/м.
Радиальная жесткость шины зависит от ее конструкции и внутреннего давления воздуха. Если известна зависимость Сш от рш, то величину деформации шины можно определить при любом внутреннем давлении воздуха. При номинальном давлении воздуха и нагрузке значение статического радиуса колеса можно найти по формуле:
rст = 0,5dо + (1 - ш)Нш, (2)
где do - диаметр обода колеса, м;
Нш - высота профиля шины в свободном состоянии, м;
ш - коэффициент радиальной деформации шины.
Для шин обычного профиля, а также широкопрофильных шин ш = 0,10 - 0,15; для арочных и пневмокатков ш =0,20 - 0,25. Номинальное значение rст колеса применительно к номинальной нагрузке и внутреннему давлению воздуха указывается в технической характеристике шины.
Динамический радиус (rд) - это расстояние от центра катящегося колеса до опорной плоскости. Величина rд зависит в основном от внутреннего давления воздуха в шине, вертикальной нагрузки на колесо и скорости его движения. При увеличении скорости автомобиля динамический радиус несколько возрастает, что объясняется растяжением шины центробежными силами инерции.
Кинематический радиус (rк) - это радиус условного не дефомирующегося катящегося без скольжения колеса, которое имеет с данным эластичным колесом одинаковые угловую и линейную скорости:
rк = Vx/к . (3)
Величину rк определяют опытным путем, для этого замеряют путь S, проходимый автомобилем за nк полных оборотов:
rк = Vx/к = Vx * t /к* t = S/2nк, (4)
где Vx - линейная скорость колеса;
к - угловая скорость колеса;
- время движения.
Разница между радиусами rд и rк обусловлена наличием проскальзывания в области контакта шины с дорогой. В случае полного буксования колеса путь, проходимый колесом равен нулю S = 0, а следовательно rк = 0. Во время скольжения заторможенных невращающихся (блокированных) колес, т.е. при движении юзом , nк = 0 и rк . При движении автомобиля по дорогам с твердым покрытием и хорошим сцеплением приближенно принимают rк = rд = rс = r.