logo search
Лекции Теория автомобиля

10.2. Силы и моменты, обеспечивающие поворот

Условием перехода автомобиля в криволинейное движение является приложение к нему центростремительных сил, т.е. таких сил, которые направлены поперек продольной оси и создают поворачивающий момент. Образование таких сил обеспечивают передние управляемые колеса, которые при повороте в ту или иную сторону образуют с продольной осью автомобиля некоторый угол .

Как известно, управляемые колеса автомобиля могут быть ведомыми и ведущими. Вначале рассмотрим механизм образования центростремительных сил при повороте ведомых колес (рис. 54).

Рис. 54. Схема сил при повороте заднеприводного автомобиля

При повороте ведомых управляемых колес на угол  к ним при­кладываются поперечные реакции (Rу1л и Rу1п), результирующий вектор которых (Rу1 = Rу1л + Rу1п) можно приложить к середине передней оси в точке А. В этой же точке можно приложить и результирующий вектор продольных реакций (Rх1 = Rх1л + Rх1п). Проекции указанных сил на продольную ось образуют продольное сопротивление, которое при равномерном движении автомобиля уравновешивается толкающим усилием (Рт), создаваемым задними ведущими колесами:

Rу1sin.+ Rх1cos = Рт. (209)

Величина толкающего усилия численно равна сумме продольных реакций на колесах:

Рт = Rx2 = Rx2л + Rх2п. (210)

Проекция суммарной боковой реакции (Rу1) на поперечную ось, действующая в сторону поворота колес на плече L относительно точки Б, создает поворачивающий момент:

Mпов = Rу1cos L,(10.2). (211)

Проекция суммарной продольной силы (Rх1), напрaвленная в противоположную сторону создает момент сопротивления повороту:

Mсоп1 = Rх1sin L. (212)

Если имеется разница в продольных реакциях на задних колесах, то к моменту Mсоп1 добавляется создаваемый ими момент сопротивления:

Mсоп2 = (Rх2л - Rх2п) Hк/2, (213)

где Нк - колея автомобиля.

Момент сопротивления повороту, создаваемый колесами заднего ведущего моста, может быть обусловлен работой межколесного дифференциала или разным сопротивлением качению правого и левого колеса (из-за различий опорной поверхности, разницы в загрузке, а также действия других факторов).

Для того, чтобы переход автомобиля в криволинейное движение стал возможен, необходимо, чтобы поворачивающий момент был больше суммарного момента сопротивления повороту:

Mпов > Mсоп1 + Mсоп2. (214)

Из (214) следует, что необходимым условиям перехода автомобиля в криволинейное движение является такое значение боковых реакций на управляемых колесах, при которых соблюдается следующее неравенство:

Rу1 > Rх1tg + (Rх2л - Rх2п) . (215)

Минимальный коэффициент сцепления, при котором обеспечивается поворот автомобиля, можно найти, принимая Rу12+ Rх12 = (Ga1)2 и Rх1 = Ga1 и решая неравенство (215) относительно :

  min . (216)

Как следует из полученной формулы, требования к коэффициенту сцепления тем выше, чем больше угол поворота управляемых колес, выше сопротивление опорной поверхности, а также больше момент сопротивления повороту задних колес и меньше масса, приходящаяся на управляемые колеса.

При отсутствии момента Mсоп2 (Rх2л = Rх2п) переход в криволинейное движение значительно облегчается, т.к.

min = . (217)

В отличие от автомобиля с ведомыми управляемыми колесами, поворот автомобиля, управляемые колеса которого являются ведущими и повернуты на угол q к продольной оси (рис. 55), обеспечивают не только боковые (Rу1), но и направленные по ходу движения продольные реакции (Rу1):

Mпов = Rу1cosqL + Rх1sinqL. (218)

Заметим, что для поворота такого автомобиля, как правило, вполне достаточно только продольных реакций. Это свидетельствует о том, что перевод в криволинейное движение автомобиля, передние управляемые колеса которого являются ведущими, осуществляется гораздо легче, чем автомобиля с ведомыми. Указанное преимущество особенно велико у переднеприводных автомобилей, задние колеса которых являются ведомыми и не создают значительного сопротивления повороту, т.к. разница продольных реакций на них (Rх2л - Rх2п), как правило, невелика из-за малых абсолютных значений коэффициентов сопротивления качению (Df2 » 0):

Рис. 55. Схема сил при повороте переднеприводного автомобиля

Mсоп2 = (Rх2л - Rх2п)Нк/2 = Gа2Df2Нк/4. (219)

Таким образом, с точки зрения динамики поворота переднеприводные автомобили имеют значительные преимущества перед заднеприводными.