PцGo=, кН;     PцGa=, кН;        (1.9)

   порожнего                         груженого

Часть центробежной силы, приходящейся на переднюю и заднюю ось порожнего и груженого автомобилей определяется по формулам:

Pц1Go= PцGo, (кН)     Pц1Ga= PцGa, (кН)        (1.10)

Pц2Go= PцGo, (кН)     Pц2Ga= PцGa, (кН)        (1.11)

Для нахождения углов увода передней и задней осей используют формулы:

dпGo=, (рад.)   dпGa= , (рад.)        (1.12)

dзGo=, (рад.)    dзGa= , (рад.)        (1.13)

Для этих двух состояний автомобиля определяется характеристика поворачиваемости:

dзGo - dпGo< 0         dзGa - dпGa < 0

У автомобиля с недостаточной шинной поворачиваемостью критическая скорость отсутствует, т.к. подкоренное выражение отрицательно и скорость является мнимой величиной..

Критическая скорость современного автомобиля по управляемости значительно превышает его минимальную скорость движения.

Если по результатам расчётов окажется, что автомобиль имеет излишнюю поворачиваемость, то требуется рассчитать критическую скорость автомобиля, при которой наступает потеря управляемости)

=WкрG0           (1.14)

=WкрGа     (1,15)      

Рассмотрим расчет управляемости автомобиля РАФ 977Д. Подставим значения в формулы и получим:

Ку1=0,778×0,200×(0,381+2×0,200)×(0,25*106+9,8*104)=12213,12 н/рад;

Ку2=0.778×0,200×(0,381+2×0,200)×(0,25*106+9,8*104)=12213,12 н/рад.

m=25,5/9,8=2.6кг          Рц=2,6×142/100=5 кН

PцGo=17,2×142/100×9,8=3,44 кН;     PцGa=25,5×142/100×9,8=5,1 кН;       

Pц1Go= 3,44×1,3/2,7=1,65 кН;      Pц1Ga= 5,1×1,3/2,7=2,45 кН;

Pц2Go= 3,44×1,4/2,7=1,78 кН;       Pц2Ga= 5,1×1,4/2,7=2,64 кН;

dпGo=1,65/12213,12×2=0,00007рад;

dпGa=2,45/12213,12×2=0,0001 рад;

dзGo=1,78/12213,12×2=0,00007 рад;

dзGa=2,64/12213,12×2=0,0001 рад.

dзGo - dпGo=0=0,00007-0,00007=0

dзGa - dпGа=0=0,0001-0,0001=0

У автомобиля нейтральная поворачиваемость.

Vкр-отсутствует.

2. Пассивная безопасность

2.1 Анализ процесса столкновения

Процесс столкновения автомобилей происходит в течение очень короткого времени. Основными факторами влияющими на деформацию и на его время, являются конструкция автомобиля и его скорость. При столкновении автомобиля с транспортным средством или с препятствием, между ними происходит взаимодействие, называемое ударом.

Удар – это механическое явление, происходящее в механической системе, характеризируемое резким изменением скорости ее точек за очень малый промежуток времени и обусловлено кратковременным действием очень больших сил. Столкновение автомобиля с препятствием состоит из двух фаз: первая – само столкновение и вторая – последующее перемещение автомобиля.

При теоретических исследованиях, как допущение, автомобили представляют в виде математической модели – тонкостенной цилиндрической оболочки. Такой математической моделью можно описать легковые автомобили, автобусы и автомобили фургоны.

Цель задания – проанализировать параметры сопутствующие столкновению и на основании этого определить обобщенный критерий оценки пассивной безопасности. Задача исследования состоит в определении следующих характеристик:

Zа=f(Vа) – перемещение свободного конца автомобиля относительно преграды в зависимости от скорости автомобиля в момент столкновения и времени;

Va=f(t) - скорость автомобиля в момент столкновения;

aa=f(t) - замедление любых точек автомобиля во времени;

ач= f(t), ач= f(Va) – замедление человека в зависимости от времени и скорости столкновения;

jч= ач= f(t) – интенсивность нарастания нагрузок.

2.2 Выбор модели автомобиля

Модель автомобиля выбирается согласно последней цифрой зачетной книжкой

2.3 Математическое описание процесса соударения при использовании

модели «Автомобиль-оболочка»

Рассмотрим центральный продольный удар тонкостенной цилиндрической оболочки о плоскую преграду. Преграду рассматриваем как систему с одной степенью свободы с массой Ма и жесткостью С. Согласно теорий продольного удара Сен-Ванана, контактная сила должна мгновенно принять значение:

F*=,(Н)           (2.1)

Затем будет постепенно падать до момента отскока оболочки от преграды. В этой формуле S=2´p´R – площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки;

U – скорость распространения продольной ударной волны;

R – радиус оболочки;

Е - модуль Юнга;

D - толщина оболочки;

V – скорость соударения.

Линейные уравнения потери устойчивости дают верхнее значение критической силы, равное:

=2´p´0.607´Е´d2          (2.2)

Кроме того, будем считать, что сила F(t) не может превосходить значение Fтек , т.е.

F(t)£Fтекһ=2´p´R´d´sтек          (2.3)

sкр===     (2.4)

Преобразовав формулу (2.1) и подставив в нее значение величины sкр получим формулу для подсчета скорости соударения:

V*=     (2.5)

Отсюда при Vа<V* теория Сен-Венана не применима:

Fконт=;

В этом случае, если sкр>sтек наступает пластическое течение в металл оболочки и контактная сила:

=Fntr=2´p´R´d´sтек=const        (2.6)

Если sкр<sтек, то происходит потеря устойчивости, но пластическое течение не наступило и контактная сила:

==2´p´0.607´Е´d2=const        (2.7)

2.4 Допущения, принимаемые при теоретическом расчете

- масса автомобиля равна массе оболочки;

- материал кузова автомобиля и оболочки одинаковый;

         (2.8)

- скорости соударения равны;

- модуль упругости принимает Е=2.1´106  - для малоуглеродистой стали;

- структурные свойства материала кузова автомобиля и оболочки подобны;  

приведенная площадь поперечного сечения цилиндрической оболочки равна 2´p´R´dо ;

где R – средний радиус оболочки; R= ;

где d и b средняя ширина и высота капота автомобиля;

  dо – толщина стенки оболочки;

- толщина и радиус оболочки постоянны по всей длине;

- удар происходит перпендикулярно поверхности;

- деформация, «автомобиля - стержня» происходит только вдоль продольной оси;

- во время удара не происходит изгиба в каком-либо направлений;

- «автомобиль - стержень» в момент удара не получает вращательного движения;

- трения между соприкасающимися частями не учитываются;

- рассматривает ся конструкция автомобиля с несущим кузовом;

- при определений параметров столкновения автомобиля со стеной принимаем скорость начала деформации V*=0.

Радиус оболочки равен радиусу окружности с площадью поперечнего сечения, равной площади поперечнего сечения соударяемой части автомобиля (капот, багажник)

Сечение кузова Sk=So сечение оболочки.

Sk=b´d;  So=p´R2

R0= - радиус оболочки; R0=

Толщину оболочки принимаем равной толщине стального листа, из которого сделан кузов

2.5 Определение деформации расчетного автомобиля в зависимости от

скорости столкновения

Zа=L*Zmax            (2.9)

Zmax=1- при V*=0 т.е. t=,       (2.10)

Где Va-скорость автомобиля в момент столкновения.

Ма=, кг – масса автомобиля;            (2.11)

Рассмотрим расчет деформации автомобиля БМВ328i в зависимости от скорости столкновения:

Ма=1430кг

       Ra=, м – средний радиус оболочки.      (2.12)

Ra=0,93*1,74/3,14=0,7м

        S=, кг/м             (2.13)

         L=, м                (2.14)

       Fкр=2´p´0.607´Е´d2, кН            (2.15)

Подставим значения в формулы (2.13) - (2.15):

S=2×3.14×0.7×0.00055×7.8/10=18.86

L=1430/18,86=75,82м

Fкр=2×3.14×0.607×2.1*106×0.0552=242000Н

Вычислим Zmax по формуле (2.10) при значениях скорости 20 – 100 км/час:

Zmax=1-=0,007

Zа= 75,82×0,007=0,606см

При остальных значениях скорости расчет производится аналогично, а результаты занесены в таблицу 1, построим график зависимости Zа=F(Va).

2.6 Определение времени деформации расчетного автомобиля в

зависимости от скорости столкновения

Время деформации автомобиля в зависимости от его скорости в момент столкновения определяется по формуле (при V*=0 ):

,с           (2.16)

В нашем случае Va=50 км/час.=13,9м/с

ta=13,9×1430/242000=0,08с

Таким образом, подсчитав значения ta при других значениях Va, построим график зависимости ta =f(Va).

Таблица 1 – Изменение параметров столкновения

Страницы: 1, 2, 3