Transcript Часть 6. Управляемость автомобиля

Управляемость автомобиля
,
Способы поворота колесных машин
Vн
a

V2
V2

V1
Vв
V1
О
а
б
в
Схемы поворота колесных машин:
а – поворот управляемых колес;
б – поворот звеньев машины относительно друг друга;
в – изменение скоростей колес левого и правого бортов
104
Управляемость автомобиля
.
Условия сохранения управляемости автомобиля
Схема поворота автомобиля с передними управляемыми колесами:
а – ведомыми
Rх1п
Rу1п
A
Fт

Rх2п
Fтх
R у1
Rх1
Rх2п
Rх1п
Rу1п
A
В
Fт

В
Fту
б – ведущими
Rпр
Rх1 Fтх
В
Rх2
R у1
Rх1л
Rу1л
L
Rх2 л
Rх1л
Условие возможности поворота:
Tп  Тс1  Тс2
Тс1  Rх1 L sin θ;
при
Т с2  0
Тп  Rу1 L cosθ;


Rу1л
L
Rх2 л
Tп  Rу1 L cosθ Rх1 L sin θ
Тс2  Rx2 л  Rx2 п В 2
x  f cosθ
105
Управляемость автомобиля
Боковой увод эластичного колеса


Fy
С
В
А
С
В
А
В1
С1
О1
В2
С2
О2
2
Fymax
Fy
О
О
Vy
О

Vк
Vх


Fуmax = у Rz
3
Fу = kу .
1
kу - коэффициент сопротивления уводу
0
0


106
Управляемость автомобиля
.
Поворот автомобиля с жесткими колесами
н
A C
 VА Е
в
В1
L
ctgн = OD / CD,
VВ D В
F
ctgв = OF / EF,
ctg н – ctg в = В1 / L,
в
 = (н + в) / 2,
н
О
R

При малых углах поворота
управляемых колес tg   ,
откуда:
R = L / tg   L /  - радиус поворота
автомобиля
а = V / R = V tg  / L  V  / L - угловой скорости поворота автомобил
107
Управляемость автомобиля
.
Поворот автомобиля с эластичными колесами
L
1н
A

1в
Е
P
N
D
2
АР = R tg ( – 1),
В
F
2в
ВР = R tg 2,
 – 1
2
R
в
1
C
В1
M
н
О - центра поворота
2н
C
АР + ВР = АВ = L =
= R [tg ( – 1) + tg 2] ,
O
откуда радиус поворота: R = L / [tg ( – 1) + tg2]  L / ( + 2 – 1)
108
Управляемость автомобиля
.
Силы и моменты, действующие на автомобиль
при повороте

Fay
продольная
составляющая силы
инерции;
b
R x1п
A
Rх1
Faу = – mа ау –
Taz
B
Fax
Rу1
R у1л
Rу2п
Rx2п
Rx2
Т с2
В
Fi
Fax = –  mа ах –
а
R у1п
Fв
L
Rу 2
R x1л
R x2 л
Rу2 л
поперечная
составляющая
силы инерции
Fay  Fay  Fay  Fay
   maVb  L ;
   maV 2 R   maV 2  L ; Faу
где Fay
   maVb R  maVb L
Faу
109
.
Управляемость автомобиля
Силы и моменты, действующие на автомобиль
при поворотах
Расчеты показывают, что до 90 % поперечной силы инерции
составляет первое слагаемое Fay
 ,
Fay имеет существенное значение при резких поворотах управляемых кол
Fay – при резких разгонах и торможениях.
Инерционный момент:
Т аz   J z  a   ma  2z  a
где Jz и z – соответственно момент и радиус инерции автомобиля
относительно вертикальной оси z, проходящей через центр масс
ρ2z  ab
При установившемся движении:R y1  ma1V
2
R , R y2  ma2V 2 R
110
Управляемость автомобиля
.
Поворачиваемость автомобиля
L
V'1
V1
1
В1
C
A

 = L / R – с жесткими колесами
M
н
P
N
D
V'2
V2
2
Е
 = L / R + 1 – 2
–
с эластичными колесами
В
F
в
Нейтральная поворачиваемость:
2
1 = 2
R
 – 1
R
C

O
Недостаточная поворачиваемост
1 > 2
O
R = R
R > R
Избыточная поворачиваемость:
1 < 2
R < R
111
.
Управляемость автомобиля
Колебания управляемых колес вокруг шкворней
Колебания, обусловленные гироскопическим моментом управляемых колес
Гироскопический момент:
Т г1  J к к d dt
О

О

к
О
О
к
О

Т г1
Т г1
О
Принципиальная схема
гироскопа
Схема действия гироскопических
моментов на управляемые колеса
112
Управляемость автомобиля
.
Колебания управляемых колес вокруг шкворней
Колебания, обусловленные неуравновешенностью управляемых колес
rm
ЦМ mн
Fa
Fa
Fa
ГЦОИК
ГЦОИК
mн
ЦМ
ЦМ
ОВК
ОВК
к
ГЦОИК
к
ОВК
к
Fa
а
б
в
Схемы дисбаланса колес:
а – статического; б – динамического; в – комбинированного
Центробежная сила инерции:
Fa 
2
mн rm к
где mн – неуравновешенная масса; rm – эксцентриситет или плечо
приложения неуравновешенной массы; к – угловая скорость
114
Управляемость автомобиля
Колебания управляемых колес вокруг шкворней
Колебания, обусловленные неуравновешенностью управляемых колес
Ось шкворня
.

z
Fax
Faz
lц
Fa
Fax
Тп
Тп
mн
x
Fax
а
б
Схема возникновения возмущающих моментов
от неуравновешенности колес:
а – сила инерции при статическом дисбалансе;
б – поворачивающие моменты на управляемых колесах
115
.
Управляемость автомобиля
Колебания управляемых колес вокруг шкворней
Колебания, обусловленные неуравновешенностью управляемых
колес
Центробежная сила Fа может быть представлена в виде двух составляющи
Faх 
2
mн rm к
sin к t 
Faz  mн rm к2 cos к t 
Поворачивающий момент
Т п  Faх lц  mн rm к2lц sin к t 
116
Управляемость автомобиля
.
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет увода
аш
Rz
O1
x
ymax
ymax
ymax
Ry
Ry
к
x
Ry
у
у
у
Ry
lк
O
x
х
е
Rx
x1
х
x
у
у1


Vк
0

а
б
0
в
г
Схема стабилизации управляемых колес за счет увода:
а – точки приложения реакций; б, в, г – эпюры распределения элементарных боковых
реакций соответственно при чистом уводе, уводе со скольжением и полном скольжении
117
.
Управляемость автомобиля
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет увода
Поперечный стабилизирующий момент шины:

Т ст у
 R у е  k у е
Продольный стабилизирующий момент шины:

Т ст
х  Rх 
Полный стабилизирующий момент шины:



Т ст
 Т ст

Т
у
ст х  R у е  Rх 
118
Управляемость автомобиля
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет увода

lц – 
Rхл
V
lц + 

Rхл
е
Ryл
Rхп
е
.

Ryп
Rхп
Схема возникновения стабилизирующих моментов при случайном повороте управляемых колес

Т ст
у  R уп е  R ул е  R у е – суммарный поперечный стабилизирующий момент
Тст х  R хп lц   R хл lц    R х 
– суммарный стабилизирующий (дестабилизирующий) момент от продольных сил
119
Управляемость автомобиля
.
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет продольного наклона
или смещения шкворня

Fy
Fy
Ry
a
Tст
Ry
Ry
Стабилизирующий момент:
Т ст  Rу а
rд
V
a
β
Т ст
 Ry rд sin β
Fy
а
б
Схема стабилизации управляемых колес за счет:
а – продольного наклона; б – смещения шкворня
120
Управляемость автомобиля
.
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет продольного наклона
или смещения шкворня (оси поворота колеса)

Суммарный стабилизирующий момент:
rд

Tст  Т ст
у  R y1 rд sin   e cos 
При малых углах продольного
наклона шкворня:

Tст  Т ст
у  R y1 rд   e 
a
Tст

 Т ст
e
R y1
При движении по круговой траектории:

2
Tст  Т ст
у  ma bV rд  e  LR cos 
Fy1
Схема стабилизации эластичных
управляемых колес
121
Управляемость автомобиля
.
Стабилизация управляемых колес
Стабилизация управляемых колес за счет поперечного наклона
шкворня (оси поворота колеса)

Fz lц
dП = Fz dh – запас потенциальной энергии
dA = Тст d – элементарная работа
стабилизирующего момента
A0
h
Тст = Fz dh / d
D
O
B с
A2
A0
x

N
с1 O1
A2
A1
Схема стабилизации управляемых
колес
за счет поперечного наклона шкворня

Т ст
 Ga1 dh d
h = х sin ; х = с1 – с1 cos = c1 (1 – cos);
h = c1 (1 – cos) sin ; dh / d = c1 sin sin;
с1 = c cos ,
где с – плечо обкатки

Т ст
 Ga1 с sin  cos  sin 
122