Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11


Рис. 4.33

Схема сил, действующих на автомобиль при повороте

Mj =Iz

R dt L

V R + da

(4.44)

Можем теперь определить боковые S и нормальные Z реакции, действующие на колеса автомобиля.

Условимся обозначать индексом 1 и 2 реакции, приложенные к переднему и заднему мостам (Si, S2, Zi, Z2), и штрихами - реакции, приложенные к бортам автомобиля (рис. 4.33).

Согласно рис. 4.33,а напишем уравнение моментов и уравнение проекций на поперечную ось автомобиля:

Si L cos (XI = а2 (Су cos i - G sin Р) + Mj + Мс, Si cos (X + 82 = Су cos p - G sin p.

Здесь (XI - углы поворота управляемых колес. Отсюда находим

„ U2 (Су cos Р - G sin Р) + Mj + Мс Si = .

L cos (XI

(4.45)

ai (Су cos р - G sin P) - Mj - Mc b2 - L

(4.46)

Аналогично определяем нормальные реакции в точках пит:

(4.47)

аг (G cos Р + Су sin Р) + hg Сх cos Р L

2 ai (G cos Р + Су sin Р) - hg Сх cos Р L

(4.48)

и суммарные нормальные реакции на левом и правом борту автомобиля:

Z" =

1 о hg .

- cos р -t- sin Р

>

G-t-

G -t-

I sin р - cos р

Су, (4.49)

I sin р + cos р

(4.50)

Занос автомобиля. Чтобы автомобиль не заносило, реакции Si и 82 должны быть меньше предельных значений по сцеплению, или

51 <ф Zi ,1

52 < ф Z2 .

(4.51)

При малом угле поворота управляемых колес а эти неравенства заменяются одним

S<фZ, (4.52)

где S = Si + S2; Z = Zi + Z2.

При заносе происходит боковое скольжение колес, причем сначала скользят колеса одной, а потом другой оси.

Обычно первой забрасывает заднюю ось. Действительно, если под действием поперечного возмущающего импульса передняя ось забрасывается в сторону со скоростью Vy (рис. 4.34,а), то скорость передней оси будет

VI = Vx + Vy,

где Vx = V - скорость автомобиля до заноса.

Автомобиль будет поворачиваться вокруг точки О, лежащей на задней оси. При этом возникает центробежная сила, составляющая которой Су стабилизирует автомобиль, т. е. противодействует заносу.

Если импульс приходится на заднюю ось (рис. 4.34,), то центробежная сила помогает заносу. Если при этом управляемые колеса повернуть в сторону заноса так, чтобы они встали параллельно вектору V2, то занос прекратится (центр поворота уйдет в бесконечность).

Заметим, что при заносе автомобиля нельзя его тормозить, так как появляется скольжение колес по дороге и вследствие этого теряется управляемость автомобилем.




Рис. 4.34. Запое авто.чобиля

Занос при резком повороте управляемых колес. Допустим, что автомобиль движется равномерно (v=const} и прямолинейно (R = оо). Из формулы (4.42), подставляя в нее значения v и R, получим

Cv = V V- V

L df

Так как Су = S - боковой реакции, то согласно формуле (4.52) найдем условие, при котором занос отсутствует:

da ф g L dt av где g - ускорение земного тяготения.

(4.53)

Чем резче поворот управляемых колес (больше --), тем больше

вероятность заноса автомобиля.

Из формулы также следует, что занос зависит от базы автомобиля L и от выноса вперед центра тяжести аг. Увеличение базы и уменьшение выноса центра тяжести увеличивают устойчивость движения автомобиля.

Занос автомобиля может происходить и при отсутствии боковых сил, когда продольные силы на колесах левого и правого борта

неодинаковы, например при проколе шины одного из колес. Как известно, это является причиной многих аварий.

Боковое опрокидывание. Опрокидывание автомобиля наступает, когда одна из нормальных реакций, действующих на борт автомобиля Z или Z", становится равной нулю.

Основной причиной опрокидывания является боковая составляющая центробежной силы, возникающая при повороте автомобиля.

Согласно рис. 4.34,а под действием центробежной силы опрокидывание происходит в сторону внешнего (забегающего) борта автомобиля. Примем в формуле (4.49) Z = 0. Учитывая, что центробежная сила

Cv =

получим выражение критической скорости, при которой должно начаться опрокидывание.

Vonp

(В + 2hg tg PTJR 2hg - В tg р

(4.54)

Из формулы следует, что критическая скорость по опрокидыванию зависит: от ширины колеи автомобиля В (чем шире автомобиль, тем выше критическая скорость); от положения центра тяжести hg (чем ниже расположен центр тяжести, тем выше Vonp); от угла наклона дороги р (чем больше уклон дороги, тем выше Vonp); от радиуса закругления дороги R (чем меньше крутизна дороги, тем выше Vonp).

Формула (4.54) является основной при проектировании автомобильных дорог. Она позволяет определить крутизну дороги и угол наклона ее на вираже.

Опрокидывание автомобиля возможно только в том случае, если его колеса имеют достаточное сцепление с дорогой. В противном случае будет иметь место не опрокидывание, а занос.

Для упрощения задачи примем, что автомобиль заносит всеми колесами одновременно.

Определим из рис. 4.34,а суммарные реакции:

S = S -f S" = Су COS р - G sin Р, Z = Z + Z" = Су sin р + G cos р.

Занос наступает, когда реакция S получает предельное значение по сцеплению (S = (pZ).

о п Mv2

Заменяя в предыдущих равенствах Су через , получим выражение критической скорости по заносу Уза,,:

Vaaii - V . о •

1 - Ф tg р

(4.55)

21 Зак. 77



Отсюда следует, что критическая скорость по заносу зависит: от коэффициента сцепления ф (на обледенелых дорогах вероятность заноса большая); от угла наклона дороги р (чем больше этот угол, тем меньше вероятность заноса); от радиуса крутизны дороги R (чем выше крутизна дороги, тем меньше вероятность заноса).

Примем в частном случае угол Р = 0. Тогда из формул (4.54) и (4.55) получим

""""Р- 2hg

VaaH = VCpgR.

(4.56) (4.57)

Так как опрокидывание более опасно, чем занос, то можно определить условие, когда Узан < Vonp. Из приведенных формул получим

Ф <

(4.58)

Таким образом, опрокидывание автомобиля на ровной дороге невозможно, если коэффициент сцепления колес с дорогой меньше

величины Эта величина близка к единице. Коэффициент сцепления имеет максимальное значение порядка 0,6 (на сухом асфальте). Возможен только занос автомобиля. Однако, учитывая наличие на дороге микронеровностей, которые могут значительно повысить коэффициент сцепления, сделав его даже больше единицы, а также кюветов, занос может привести к опрокидыванию автомобиля.

В заключение следует отметить, что рулевое управление АТС и все конструктивные элементы, обеспечивающие их управляемость и устойчивость при криволинейном движении, вместе с тормозными системами обеспечивают безопасность движения, и поэтому к их надежности предъявляются повышенные требования.

Обеспечение необходимой устойчивости и управляемости проектируемых АТС достигается соответствующим выбором базовых и других конструктивных параметров с учетом всех режимов и условий движения. Эта работа, кроме расчетов, включает проведение экспериментальных исследований на физических и математических моделях, в том числе с применением компьютерной технологии (раздел 8), а также испытаний натурных образцов.

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ ДИНАМИКА АВТОТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ (ПЛАВНОСТЬ ХОДА)

5.1. ПАРАМЕТРЫ ПЛАВНОСТИ ХОДА

Плавностью хода АТС называется его способность двигаться по дорогам и по местности с заданными эксплуатационными скоростями без значительных ударов, толчков и таких колебаний корпуса, которые могли бы оказать вредное влияние на физиологическое состояние экипажа, перевозимых людей, сохранность грузов и нормальную работу механизмов автомобиля.

Динамика АТС является фактически всегда колебательной, оцениваемой интенсивностью вертикальных, продольных и угловых колебаний подрессоренных масс и зависит не только от базовых конструктивных параметров и шин, но прежде всего от параметров подвески.

Поскольку на современных автомобилях применяют почти исключительно упругую (эластичную) подвеску, плавность хода связана с двумя группами явлений, зависящих друг от друга, но различающихся по своей природе.

С одной стороны, наличие упругой подвески вызывает колебательные движения корпуса, носящие более или менее правильный характер. Регулярные колебания воздействуют на вестибулярный аппарат человека и при определенных условиях могут вызвать морскую болезнь. Кроме того, сами параметры, характеризующие колебательный процесс, - амплитуда, частоты и особенно ускорения, действующие на корпус и передаваемые от него людям, грузам и механизмам, могут достигать недопустимых значений.

С другой стороны, упругость подвески может оказаться недостаточной для восприятия импульсов энергии, воздействующих на колеса автомобиля при движении по неровностям дороги или на корпус при неравномерном движении (разгоне и торможении автомобиля). Тогда, как говорят, происходит пробой подвески, т. е. жесткий удар неподрессоренной детали корпуса. При пробоях значительно возрастают ускорения корпуса (перегрузки), которые могут достигать величин порядка 3-4 g (ускорений земного тяготения), а иногда и больше.



0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11