3.1 Управляемость и маневренность автомобиля

Управление автомобилем является главной производственной функцией водителя. Основное назначение автотранспортных средств - перемещение грузов и пассажиров в пространстве, поэтому под управляемостью следует понимать целенаправленную организацию процесса движения.

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

3.1.1 Управление автомобилем при движении на повороте

Если на автомобиль установлены жесткие шины, а колеса повернуты на угол (средний угол поворота обоих колес) (рис. 3.1), то точка, лежащая на середине оси неуправляемых колес, должна двигаться по дуге радиуса:

, (3.1)

где R - радиус поворота оси колес автомобиля, м;

L - база автомобиля, м;

- средний угол поворота управляемых колес автомобиля,23 °.

м.

При нейтральном положении управляемых колес =0, R= т. е. траектория движения - прямая линия. Однако при движении автомобиля на повороте при некоторой скорости движения может начаться боковое скольжение колес.

По условиям управляемости критическая скорость , с которой может двигаться автомобиль на повороте без поперечного скольжения управляемых колес, определяется из выражения:

, (3.2)

где - коэффициент сцепления шин с дорогой в поперечном направлении, в расчетах принимается 0,6;

- коэффициент сопротивления качению, принимаем равным 0,02;

- средний угол поворота управляемых колес автомобиля, в расчетах принимаем от 0 до 0,7 рад. (диапазон с шагом 0,1);

L - база автомобиля, м.

Таблица 3.1

Значения критической скорости по условиям управления

По полученным расчетам строим график зависимости от при заданных и (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 Зависимость критической скорости по управляемости от угла поворота управляемых колес

При установке на автомобиле эластичных в поперечном направлении шин мгновенный центр поворота смещается с линии, лежащей на продолжении оси задних колес, а радиус поворота R (рис.3.1 б) определяется по формуле:

, (3.3)

где L - база автомобиля, м;

- средний угол поворота управляемых колес автомобиля, рад.;

и - средние углы увода шин передней и задней осей, рад

Т.к. , R = 6,43 м.

Измерителем управляемости в данном случае является критическая скорость по боковому уводу (по курсовой устойчивости), которая определяется из условия, что при нейтральном положении управляемых колес, т.е. при =0, траектория движения автомобиля под влиянием бокового увода колес становится криволинейной.

Радиус кривизны траектории средней точки оси неуправляемых колес определяется из выражения:

, (3.4)

где Rэ - радиус кривизны траектории средней точки оси неуправляемых колес автомобиля, м.

Т.к. , то т.е. траектория движения автомобиля будет прямолинейной.

Чем больше коэффициент сопротивления уводу, тем выше боковая жесткость шины, и тем эффективнее она сопротивляется уводу.

Принимаем коэффициенты сопротивления боковому уводу шин колес соответственно переднего и заднего мостов 27,89 кН/рад.

Величина углов увода автомобиля выражается следующей зависимостью:

, (3.5)

где А - диаметр обода, мм;

Критическая скорость по боковому уводу :

, (3.6)

где ma1,2 - массы, отнесенные соответственно к переднему и заднему мостам, кг.

м/с

3.1.2 Управление автомобилем при круговом движении

Угловую скорость автомобиля при круговом движении можно определить из выражения:

, (3.7)

где v - скорость автомобиля, м/с.

Радиус поворота автомобиля при круговом движении:

. (3.8)

Выполняем расчет при =0 - max, рад и v=2 - 36 м/с.

Таблица 3.2

Результаты расчета угловой скорости и радиуса поворота автомобиля при круговом движении.

Рисунок 3.2 График изменения и R.

Значение коэффициента поворачиваемости определяем из выражения:

, (3.9)

.

Значения удельного коэффициента сопротивления соответственно передней и задней осей автомобиля при различных v и R определяются из выражений:

, (3.10)

Таблица 3.3

Результаты расчета удельного коэффициента сопротивления

3.1.3 Кинематика поворота

Характеристика угла увода колеса

Значение угла увода колеса на сухой твердой опорной поверхности, равно = 0,000127523 рад.

Тип шины, для которой производился расчет: 165/80 R 14, максимально допустимое значение нагрузки = 450 кгс, при нагрузке на переднюю ось автомобиля = 6860 Н.

Характеристика коэффициента сопротивления уводу

С учетом того, что коэффициент сопротивления уводу у легкового автомобиля имеет максимальное значение при силе , близкой к той, которая соответствует полной массе автомобиля, были установлены его значения соответственно для переднего и заднего мостов автомобиля: и

Кув1,2=27.89 кН/рад.