- •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
10.3. Боковой увод колеса
Приложение к колесу, снабженному пневматической шиной, боковой силы Ру вызывает боковую деформацию участка шины, расположенного между ободом и пятном контакта (рис. 56).
Рис. 56. Боковой увод колеса
В результате центральная плоскость вращения (ЦПВ) колеса смещается относительно центра пятна контакта шины (т. О) на величину у в направлении действия боковой силы Ру. При этом величина бокового смещения (у) прямо пропорциональна величине прикладываемого к колесу бокового усилия (Ру):
у = Ру/су , (220)
где су - боковая жесткость шины, Н/м.
Так как при перекатывании колеса каждый новый сегмент шины, вступая в контакт с дорогой, испытывает боковую деформацию, то колесо непрерывно смещается вбок. Другими словами, колесо, имея продольную скорость (Vх), под действием боковой силы Ру приобретает и боковую (Vу), в результате чего центр колеса (а вместе с ним и центр пятна контакта) перемещается под некоторым углом к центральной плоскости его вращения. Угол , на который отклоняется вектор скорости колеса (Vк) от центральной плоскости вращения, называют углом увода.
Значение угла увода колеса зависит от величины боковой силы и эластичности шины. Зависимость угла увода () от бокового усилия (Ру), прикладываемого к колесу, представлена на рис. 57.
Рис. 57. Зависимость угла увода от величины боковой силы
При небольших значениях Ру (когда угол не превышает 4 - 6о) линейный характер зависимости Ру = f() объясняется боковой деформацией шины. При дальнейшем увеличении силы (когда угол достигает (6 - 12о) линейность указанной зависимости нарушается. Когда поперечное усилие достигает предела по сцеплению (Ру = Rzf), колесо переходит в боковое скольжение, и угол увода колеса резко увеличивается. Однако основную часть времени шины работают с углом увода в пределах 5 - 6о, т.е. при таких нагрузках, когда соблюдается линейная зависимость между Ру и :
Ру = кув. (221)
где кув – коэффициент сопротивления уводу (кН/рад).
Коэффициент сопротивления уводу (кув,) показывает какую по величине поперечную силу нужно приложить к колесу, чтобы оно катилось с углом увода, равным 1 рад. Его значение для шин легковых автомобилей составляет 15 - 40 кН/рад, а для шин грузовых автомобилей и автобусов – 30 - 100 кН/рад. При этом значение Кув зависит от ряда конструктивных и эксплуатационных факторов. К числу основных конструктивных факторов шины относят: ширину и высоту профиля; конструкцию каркаса; высоту выступов протектора. Основными эксплуатационными факторами являются: давление воздуха в шине; износ протектора по высоте; нормальные и продольные силы, прикладываемые к колесу. Снижению коэффициента сопротивления шины боковому уводу особенно способствует снижение в ней внутреннего давления воздуха.
10.4. Кинематические параметры криволинейного движения
Поворот автомобиля слагается из трех последовательных фаз: вход в поворот, поворачивание и выход из поворота.
Вход в поворот представляет собой постепенный переход от прямолинейного к криволинейному движению с нарастающей кривизной траектории (к = 1/R).
Поворачивание - это движение по кривой постоянной кривизны (k const).
Выход из поворота - это постепенный переход от криволинейного к прямолинейному движению (к 0).
При движении по плоскости признаком криволинейного движения служит непараллельность векторов скоростей двух точек тела. При этом в любой момент времени криволинейное движение можно рассматривать как вращение тела вокруг некоторого мгновенного центра поворота (вращения)(рис. 58).
Рис. 58. Схема поворота автомобиля
Расстояние R от мгновенного центра поворота до продольной оси автомобиля будем считать радиусом поворота. Заметим, что у автомобиля имеется несколько радиусов поворота (радиус поворота по наружному управляемому колесу, по внутреннему колесу, по наиболее выступающей точке корпуса и др.).
Предположим, что известно направление векторов 2-х точек автомобиля, а именно середины переднего (точка А) и заднего (точка Б) моста. При повороте автомобиля передние управляемые колеса поворачиваются водителем на некоторые углы н и в, значение которых найдем рассматривая АнБнО1 и АвБвО1:
ctgн = = ; (222)
ctgВ = = , (223)
где R - радиус поворота автомобиля;
H - расстояние между осями шкворней поворотных цапф;
L - база автомобиля.
Вычитая (223) из (222), получим:
сtgн - сtgВ = H/L. (224)
Соблюдение этого соотношения должна обеспечивать рулевая трапеция. Поэтому формулу (224) часто называют формулой рулевой трапеции.
Ввиду эластичности шин передние и задние колеса катятся с уводом, в результате чего вектор скорости Va образует с продольной осью угол ( - 1), а вектор скорости VВ - угол 2. Восстановив перпендикуляры, нетрудно убедиться, что мгновенный центр поворота в действительности располагается в точке О2, которая лежит в другом месте и вне задней оси автомобиля. Это означает, что траектория движения автомобиля зависит не только от угла поворота управляемых колес, но и от углов увода. Таким образом, база автомобиля L представляет собой сумму:
L = АП + ПБ = R tg( - 1) + R tg2. (225)
Откуда радиус поворота автомобиля с эластичными шинами равен:
R = L/[tg( - 1) + tg2]. (226)
При приближенных расчетах принимают tg( - 1) - 1, tg2 2, и тогда значение радиуса с эластичными шинами будет:
R = L/( - 1 + 2). (227)
Если бы шины автомобиля были абсолютно жесткими, то радиус поворота был бы равен:
R = L/tg L/. (228)
Как следует из формул (227) и (228), радиусы поворота неодинаковы и зависят от соотношения углов увода. Поэтому различают следующие виды поворачиваемости: при 1 = 2 (1 = 2) нейтральная, при 1 2 (1 2) недостаточная, при 1 2 (1 2) избыточная.