Управляемость автомобиля

Управляемость автомобиля определяется степенью соответствия траектории его движения положению управляемых колёс.

Если управляемые колёса повёрнуты на угол q (средний угол поворота обоих управляемых колёс), то точка, лежащая на середине оси неуправляемых колёс, должна двигаться по дуге радиуса R (при отсутствии увода колес):

, (2.6)

где L – база автомобиля, м.

При нейтральном положении управляемых колёс q = 0, а R = ∞, т.е. траектория движения прямая линия. Однако это требование управляемости автомобиля может быть нарушено из-за бокового увода или бокового скольжения управляемых колёс.

Зависимость критической скорости по управляемости V_упр от угла поворота управляемых колёс выражается уравнением:

, (2.7)

где j_y – коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении (j_y = 0,6);

f – коэффициент сопротивления качению (f = 0,02);

L – база автомобиля, м;

Ө – средний угол поворота управляемых колёс автомобиля, принимаемый в пределах от 0 до 0,7 рад.

Пользуясь уравнением (2.7) проводится расчет критической скорости при различных углах поворота управляемых колес для заданных j_y и f . Результаты расчета сводятся в табл. 2.6 и по этим результатам строится график зависимости V_упр от Ө (рис.2.4).

Таблица 2.6 - Результаты расчёта

Пара-метры	Размер-ность	Значения параметров
Ө	рад	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
Vупр	м/с
R	м

Одним из показателей управляемости является характеристика статической траекторной управляемости, представляющая собой зависимость радиуса поворота от скорости движения автомобиля с учетом эластичности шин.

Радиус поворота автомобиля при наличии увода определяют по выражению:

, (2.8)

где d₁ ,d₂ – углы увода колёс соответственно передней и задней осей, рад.

; , (2.9)

где P_{y 1} и P_{y 2} – боковые силы, действующие на колёса соответственно передней и задней осей;

K_{d 1} и K_{d 2} – коэффициенты сопротивления уводу одного колеса соответственно передней и задней осей, кН/рад.

Рис. 2.4 – График зависимости критической скорости по управляемости

от угла поворота управляемых колес

Средние значения для одного колеса легковых автомобилей составляют от 30 до 60 кН/рад, грузовых – 50- 200 кН/рад (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1). Принимая значения для одного колеса передней и задней осей, следует учитывать давление воздуха в шинах. Если давление воздуха одинаково для колес передней и задней оси, то можно принимать значения K_{d 1} и K_{d 2} одинаковыми, если давление воздуха разное, то следует принимать большие значения K_d для шин имеющих большее давление, соответственно меньшие (на 2-4 кН/рад) - для шин с меньшим давлением.

Значения боковых сил зависят от скорости автомобиля, радиуса поворота, массы и расположения центра тяжести. При расчетах удобно пользоваться постоянным радиусом поворота равным 50 метров. Изменяя скорость движения в диапазоне от 0 до 15 м/с определяются действующие боковые силы , а затем величина бокового увода передней и задней осей .

По формуле 2.8 определяются значения эквивалентного радиуса и строится график зависимости от скорости движения автомобиля.

По результатам расчетов проводят сопоставление радиусов R и R , с целью выявления типа поворачиваемости автомобиля. При R = R автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью, при R R - недостаточной, при R R - избыточной.

Для автомобиля с избыточной поворачиваемостью существует понятие критической скорости по условию увода колес осей, которая определяется по формуле:

, (2.10)

где: - масса приходящаяся соответственно на переднюю и заднюю оси.

Рис.2.5 График зависимости от скорости движения автомобиля для различных

типов поворачиваемости автомобиля

У автомобилей с нейтральной и недостаточной поворачиваемостью понятие критической скорости отсутствует.

Дополнительное задание:

Определить тип поворачиваемости и критическую скорость по управлению при угле поворота управляемых колес 0,1 рад, а также максимальный угол поворота внешнего управляемого колеса _п.

Маневренность.

Одним из основных показателей маневренности является габаритная полоса движения – полоса, занимаемая автомобилем при движении. Наибольшую полосу будет занимать автомобиль при выполнении поворота с минимально возможным радиусом R , измеряемым по следу внешнего управляемого колеса (исходные данные), рис. 2.6.

На криволинейных участках дорог:

ГПД = R_н – R_вн, (2.11)

где R_н – наружный, габаритный радиус, либо принимается по исходным данным, либо рассчитывается по формуле (6.2):

, м (2.12)

где L – база автомобиля, м (из исходных данных); L₁– передний свес, м (из исходных данных); _п – максимальный угол поворота внешнего управляемого колеса, град. _п определяется из формулы (6.3) для минимально возможного радиуса поворота R :

, м (2.13)

Рис. 2.6. Показатели маневренности автопоездов при круговом движении.

R_вн – внутренний, габаритный радиус, определяется по формуле (6.4), м:

,м. (2.14)

Задаваясь значениями угла поворота внешнего управляемого колеса от 0,1 до _п провести расчет ГПД и результаты занести в таблицу 6.1.

Таблица 2.6 – Показатели расчета

Пара-метры	Размер-ность	Значения параметров
Ө	рад	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
ГПД	м

Дополнительное задание:

Определить максимальную величину ГПД и рассчитать, на сколько процентов она превышает габаритную ширину автомобиля.

Проходимость.

В данном разделе, пользуясь известными геометрическими характеристиками автомобиля (из исходных данных) необходимо рассчитать продольный R и поперечный R радиусы проходимости (см. рис. 2.6), а также определить передний и задний углы свеса , передний L и задний L свесы.

Рис. 2.6 Схема, иллюстрирующая понятие радиусов проходимости и

способ их определения

Расчет R проводится исходя из подобия треугольников ОАС и АВС . При этом следует учитывать, что АС L/2, АВ Н (дорожный просвет), а R = ОС.

Расчет R проводится исходя из подобия треугольников О А С и А В С .

При этом следует учитывать, что А С В /2, А В Н (дорожный просвет), а

R =О С .

Дополнительное задание:

Рассчитать коэффициент сцепного веса .

Плавность хода

Основной оценочный показатель плавности хода – частота свободных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а также вынужденных колебаний.

Частоты свободных колебаний, Гц подрессоренных масс определяют по зависимости:

, (2.15)

где w_z – частота свободных колебаний, Гц;

f_ст – статический прогиб подвески, м.

f_ст = G /C, (2.16)

где G – статическая весовая нагрузка на подвеску данной оси, Н;

C – суммарная жёсткость подвески данной оси, Н/м (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1).

Плавность хода легковых автомобилей считается удовлетворительной при

w_z = 0,8-1,2 Гц, грузовых при w_z = 1,2-1,8 Гц.

Частота свободных колебаний неподрессоренных масс (мостов автомобиля), совершающих высокочастотные колебания, обусловлена жёсткостью шин, Гц.

, (2.17)

где – суммарная жёсткость шин данной оси, Н/м (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1);

- суммарная жесткость упругих элементов подвески оси;

m_м – масса моста, кг.

Принимают: m_м1 = 0,1× m_a ; m_{м 2} = 0,15× m_a ,

где m_м1 и m_м2 – масса соответственно переднего и заднего мостов;

m_a – собственная масса автомобиля.

Помимо свободных, автомобиль совершает и вынужденные колебания, вызываемые неровностями дороги. Частота этих колебаний, Гц, определяется из выражения:

ω_вын = V_a /S , (2.18)

где V_a – скорость автомобиля, м/с;

S – длина волн неровностей, м. На дорогах с твёрдым покрытием S = 0,5÷5 м.

Рис.2.7 – Зависимость резонансных скоростей от длины неровностей.

Используя зависимость V_a = w× S, строится зависимость резонансных скоростей автомобиля от длины неровностей V = f(S) для частот собственных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс (рис. 7.1).

Дополнительное задание:

Определить скорости, при которых наступают резонансные колебания при длине неровностей 1 м, а также определить длину неровностей, при которой наступают резонансные колебания при скорости АТС 4 м/с.

Приложение 1

Ориентировочные величины некоторых параметров отечественных автомобилей,

используемых при выполнении курсовой работы

№ п/п	Марки автомобилей	Выс. цен. тяжести hg , м	К , кгс/град	åСш,кН/м (пер.оси/зад.оси)	åС ,кН/м (пер.оси/зад.оси)
порожнего	груженого
	ЗАЗ-968М	0,556	0,564	48,6	260/350	35,0/37,0
	ЗАЗ-1102 (Таврия)	0,562	0,570	48,6	280/360	38,0/36,0
	ВАЗ-2106	0,560	0,581	50,5	310/380	42,0/36,0
	Москвич 412Э	0,562	0,596	55,3	320/360	42,5/42,5
	ВАЗ-2105	0,562	0,582	50,5	310/360	42,0/36,0
	ИЖ-2126	0,594	0,610	55,3	320/360	44,0/42,5
	ВАЗ-2104	0,576	0,590	55,3	310/400	42,0/38,0
	Москвич 2141	0,620	0,642	58,3	320/390	43,0/42,5
	ВАЗ-2109	0,556	0,570	55,3	320/320	40,0/38,5
	ГАЗ-24	0,552	0,620	74,0	400/400	44,6/45,2
	ЗИЛ-130	0,885	1,340	173,0	1280/3230	260,0/714,0
	КамАЗ-5320	0,940	1,400	173,0	1250/6200	380,0/920,0
	ГАЗ-53	0,750	1,150	97,0	1020/2440	184,0/720,0
	ЗИЛ-431910	0,885	1,340	173,0	1280/3230	260,0/714,0
	МАЗ-53371	1,050	1,450	360,0	960/1920	406,0/644,0
	КамАЗ-5315	0,850	1,410	173,0	1250/6200	420,0/960,0
	ВАЗ-2110	0,556	0,570	55,3	320/320	40,0/38,5
	КрАЗ-250	1,080	1,450	360,0	1350/6800	440,0/1020,0
	ЗИЛ-431510	0,890	1,360	173,0	1280/3230	260,0/714,0
	МАЗ-53362	1,050	1,460	360,0	960/1920	406,0/644,0
	ВАЗ-1111	0,57	0,58	30,6	240/280	30,0/32,0
	ВАЗ-2107	0,562	0,582	50,5	310/360	42,0/36,0
	ВАЗ-2108	0,56	0,59	55,3	320/320	40,0/38,5
	ИЖ-2125	0,601	0,617	55,3	320/360	44,0/43,0
	ГАЗ-24	0,552	0,62	64,6	400/400	44,6/45,2
	ЛуАЗ-1302	0,59	0,63	58,3	370/370	42,0/42,0
	ГАЗ-3102	0,56	0,625	64,6	400/400	44,6/45,2
	ВАЗ-2121	0,71	0,769	66,0	430/430	46,5/48,0
	ГАЗ-14	0,55	0,56	58,6	545/660	41,5/76,0
	ЗИЛ-41047	0,621	0,628	66,5	560/690	43,0/79,0
	УАЗ-3151	0.705	0,77	70,0	490/490	48,0/ 52,0
	ИЖ-2715	0,609	0,68	55,3	340/380	44,0/45,0
	УАЗ-2206	0,71	0,87	70,0	490/490	48,0/52,0
	РАФ-2203	0,7	0,85	65,0	420/420	46,0/48,0
	ЗИЛ-3207	0,71	0,86	73,0	460/460	47,0/47,5
	КаВЗ-3976	0,75	1,15	102,0	1020/2440	184,0/720,0
	ПАЗ-672	0,8	1,12	102,0	1040/2520	180,0/680,0
	ЛАЗ-695Н	0,89	1,34	146,0	2340/4600	256,0/410,0
	ПАЗ-3201	0,82	1,14	102,0	1040/2520	180,0/680,0
	ЛАЗ-4202	0,885	1,32	146,0	2400/4850	265,0/425,0
	ВАЗ-2111	0,556	0,570	55,3	320/320	40,0/38,5
	ВАЗ-2115	0,54	0,565	55,3	320/320	40,0/38,5
	ГАЗ-3307	0,76	1,13	97,0	980/2380	180,/680,0
	УАЗ-3303	0,72	0,84	70,0	490/490	49,0/52,0
	ГАЗ-66	0,85	1,32	168,0	2540/2540	270,0/400,0
	ВАЗ-2112	0,56	0,572	55,3	320/320	40,0/38,5

Список литературы

1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е.: Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.:, 1989. – 240 с.

2. Гришкевич А.И. Автомобили: Учебник для вузов, Минск. Высш. шк.. 1986.-208 с.

3. Петрушов В.А. и др. Мощностной баланс автомобиля. – М.: Машиностроение. 1984. – 160 с.

4. Краткий автомобильный справочник / Понизовкин А.Н. и др. – АО «Трансконсалтинг», НИИАТ, 1994. – 779 с.

5. Фаробин Я.Е., Щупляков В.С. Оценка эксплуатационных свойств автопоездов для междугородных перевозок. – М.: Транспорт, 1983. – 200 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………….……………………………………………3

Пример листа исходных данных…….……………………………………………4