Белгородский Государственный Технологический Университет
им. В.Г.Шухова
Кафедра «Организация и безопасность движения»
Курсовая работа по дисциплине
«Безопасность транспортных средств»
На тему
«Управляемость автомобиля. Параметры маневра»
Выполнила
студентка гр.БД-43
Боровая Ю.В
Проверил
Новописный Е.А
Белгород 2010г.
ВВЕДЕНИЕ
Под управляемостью понимают способность автомобиля сохранять или изменять направление движения точно в соответствии с приложенными воздействиями. Для сохранения прямолинейного движения управляемые колеса автомобиля и ось подвески устанавливаются под некоторыми углами, что обеспечивает стабилизацию передних колес (возврат в нейтральное положение) при случайных отклонениях после выхода из поворота.
На управляемость автомобиля определенное влияние оказывают некоторые эксплуатационные факторы. Например, снижение давления воздуха в шинах высокого давления увеличивает угол увода, а в широкопрофильных — уменьшает. Радиальные шины лучше противостоят уводу, чем диагональные. Поэтому при установке, к примеру, сзади радиальных шин, а впереди диагональных недостаточная поворачиваемость автомобиля увеличивается, и наоборот.
Повышение нагрузки на ось уменьшает величину увода колес, поэтому опытные водители проходят поворот с небольшим ускорением. Это приводит к увеличению нагрузки на заднюю ось, повышается сцепление задних колес с дорогой, автомобиль более устойчив на поворотах. Тормозить же на повороте не следует, резко возрастает опасность заноса.
Под маневренностью понимается способность автомобиля выполнять разворот на возможно малой площади. Маневренность автомобиля зависит от его габаритных размеров, величины колесной базы, ширины колеи, предельных углов поворота передних колес. Основной параметр, характеризующий маневренность автомобиля — его минимальный радиус поворота. Легковые автомобили обладают лучшей маневренностью (радиус поворота меньше 6 м) по сравнению с грузовыми, и требуют гораздо меньше площади для маневрирования и разворотов. Автопоезда, наоборот, требуют больше места для маневрирования, чем одиночные автомобили.
1 УПРАВЛЯЕМОСТЬ
1.1 Поворот автомобиля
Управляемость автомобиля — одно из важнейших эксплуатационных свойств, определяющих возможность его безопасного движения с большими средними скоростями, особенно на дорогах с интенсивным движением.
Основными параметрами, характеризующими поворот автомобиля, являются радиус поворота и положение центра поворота.
На рисунке 1.1 представлена схема поворота автомобиля с жесткими и эластичными колесами. Точка О представляет собой центр поворота. Она находится на пересечении перпендикуляров, проведенных к векторам скоростей всех колес (мостов) автомобиля. Радиус поворота R (Rэ) представляет собой расстояние от центра поворота до продольной оси автомобиля. Для автомобиля с жесткими колесами (рисунок 1.1), у которого векторы скоростей колес совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота лежит на продолжении оси задних колес, а радиус поворота (из ∆ОАБ)
(1)
где L — база автомобиля; θ — угол поворота управляемых колес.
Рисунок 1.1 Схема поворота автомобиля с жесткими колесами:О — центр поворота; А, Б — центры осей передних и задних колес; v1, v2 — векторы скоростей передних и задних колес
Рисунок 1.2. Схема поворота автомобиля с эластичными колесами:
О — центр поворота; А, В — центры осей передних и задних колес;
С — расстояние между центром В оси задних колес и точкой Б — проекцией центра поворота на продольную ось автомобиля; v1, v2 — векторы скоростей передних и задних колес
Следовательно, радиус поворота автомобиля R с жесткими колесами зависит только от угла поворота управляемых колес.
Для автомобиля с эластичными колесами (рисунок 1.2), векторы скоростей которых не совпадают с плоскостью их вращения, центр поворота находится на некотором расстоянии С от оси задних колес, а радиус поворота (из ∆ОАБ и ∆ОБВ)
(2)
где δ1,δ2 — углы увода передних и задних колес (мостов).
Таким образом, радиус поворота автомобиля с эластичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес, обусловленных их эластичностью при действии боковой силы.
С учетом радиуса поворота R3 находим расстояние С (из ∆ОБВ):
(3)
Следовательно, положение центра поворота автомобиля с эластичными колесами зависит от угла поворота управляемых колес и углов увода передних и задних колес (мостов).
В технической характеристике автомобиля указывается наименьший радиус поворота по колее переднего наружного колеса. Этот радиус определяется экспериментально при максимальном повороте управляемых колес.
Радиус поворота автомобиля по колее переднего наружного колеса можно определить по следующей формуле:
(4)
где В – колея передних колес[1].
1.2 Силы, действующие автомобиль при повороте
Процесс движения автомобиля на повороте включает в себя три фазы (рисунок 1.3, а): вход в поворот (участок АБ), поворот (БВ) и выход из него (ВГ).
При входе в поворот управляемые колеса двигавшегося прямолинейно автомобиля поворачиваются, и он движется по кривой уменьшающегося радиуса.
При повороте управляемые колеса повернуты на определенный угол, и движение происходит по кривой постоянного радиуса.
При выходе из поворота управляемые колеса возвращаются в нейтральное положение, и автомобиль движется по кривой увеличивающегося радиуса, а затем — прямолинейно.
Во время движения на повороте на автомобиль (рисунок 1.3, б) действуют следующие силы: центробежная рц и ее поперечная ру и продольная рх составляющие, а также поперечные реакции дороги: Ry1 — на передний и Ry2 — на задний мосты.
Основной действующей силой при повороте является поперечная составляющая ру центробежной силы, которая направлена перпендикулярно продольной оси автомобиля и представляет собой сумму трех сил:
(5)
Сила P’у всегда возникает при криволинейном движении. Она пропорциональна квадрату скорости и действует в процессе всего поворота. Сила P’’у появляется в результате изменения угла поворота управляемых колес и действует при входе и выходе из поворота. Сила P’’’у возникает вследствие изменения скорости движения и действует только при неравномерном движении на повороте. Из трех указанных составляющих наибольшее значение имеет сила P’у, на долю которой приходится 90 % силы Pу. Поэтому для автомобилей общего назначения и специализированных автомобилей силами P’у и P’’у пренебрегают.
Рисунок 1.3. Поворот автомобиля:
а — фазы процесса попорота; б — силы, действующие при повороте;
А – Г — характерные точки траектории поворота автомобиля;
v1, v2 — векторы скоростей передних и задних колес
Их учитывают только для специальных автомобилей (пожарные, автомобили «скорой помощи» и др.), движущихся на поворотах с более высокими скоростями.
При равномерном движении на повороте поперечная составляющая центробежной силы
(6)
Она пропорциональна квадрату скорости движения, поэтому быстро возрастает при увеличении скорости.
Поперечные реакции дороги на передний и задний мосты при равномерном движении на повороте
(7,8)
Из этих выражений следует, что центробежные силы, действующие на передний и задний мосты, можно считать пропорциональными приходящемуся на них весу G1, и G2[1].
2 ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ АВТОМОБИЛЯ
2.1 Установка управляемых колес
На управляемость автомобиля оказывают влияние различные конструктивные и эксплуатационные факторы. К ним относятся установка и стабилизация управляемых колес, подвеска и шины, техническое состояние рулевого управления, блокировка колес при торможении, колебания управляемых колес, усилители рулевого управления, кузов автомобиля, квалификация водителя и др.
Для создания наименьшего сопротивления движению, уменьшения износа шин и снижения расхода топлива управляемые колеса должны катиться в вертикальных плоскостях, параллельных продольной оси автомобиля. С этой целью управляемые колеса устанавливают на автомобиле с развалом в вертикальной и со схождением в горизонтальной плоскости.
Углом развала управляемых колес ар называется угол (рисунок 2.1, а), заключенный между плоскостью колеса и вертикальной плоскостью, параллельной продольной оси автомобиля. Угол развала считается положительным, если колесо наклонено от автомобиля наружу, и отрицательным при наклоне колеса внутрь.
Угол развала необходим для того, чтобы обеспечить перпендикулярное расположение колес по отношению к поверхности дороги при деформации деталей моста под действием веса передней части автомобиля. Этот угол уменьшает плечо поворота — расстояние между точкой пересечения продолжения оси поворота (шкворня) и точкой касания колеса плоскости дороги. В результате существенно уменьшается момент, необходимый для поворота управляемых колес, и, следовательно, облегчается поворот автомобиля.
При установке колеса с развалом возникает осевая сила, прижимающая ступицу с колесом к внутреннему подшипнику, раз мер которого обычно больше, чем размер наружного подшипника. Вследствие этого разгружается наружный подшипник ступицы колеса. Угол развала обеспечивается конструкцией управляемого моста путем наклона поворотной цапфы и составляет 0...2".
Рисунок 2.1. Схемы установки управляемых колес:
а — развал; б — схождение; О — точка пересечения продолжения оси колеса с плоскостью дороги; А, Б — расстояния между задними и передними частями колес
При наличии развала управляемое колесо стремится катиться в сторону от автомобиля по дуге вокруг точки О (рисунок 2.1, а) пересечения продолжения его оси с плоскостью дороги. Так как управляемые колеса связаны между собой, то их качение по расходящимся дугам сопровождалось бы боковым скольжением. Для предотвращения такого скольжения управляемые колеса устанавливают со схождением, т.е. не параллельно, а под некоторым углом к продольной оси автомобиля.
Страницы: 1, 2, 3
