Оценочные параметры устойчивости автомобиля

Устойчивость автомобиля. Оценочные показатели устойчивости. Траекторная и курсовая устойчивость, поворачиваемость автомобиля

Страницы работы

Фрагмент текста работы

8. Устойчивость автомобиля

Устойчивость – свойство автомобиля противостоять его заносу, скольжению и опрокидыванию. Она обеспечивает безопасность движения и особенно важна при движении с большими скоростями и на скользких дорогах.

Различают траекторную и курсовую устойчивость и устойчивость по опрокидыванию. Траекторная устойчивость характеризуется способностью сохранять направление движения центра масс автомобиля. Курсовая устойчивость характеризуется способностью сохранять ориентацию продольной оси автомобиля. Если при этом наступает боковое скольжение колес одного или всех мостов, то происходит предельный случай потери устойчивости, называемый заносом.

Опрокидывание представляет поворот автомобиля в поперечной или продольной плоскости с отрывом соответствующих колес от опорной поверхности дороги. В первом случае происходит поперечное, а во втором – продольное опрокидывание.

При преодолении крутого продольного уклона устойчивое движение автомобиля ограничено сцеплением ведущих колес с дорогой. Недостаточное сцепление приводит к буксованию ведущих колес, которое может закончиться сползанием автомобиля вниз.

Поэтому, в зависимости от направления опрокидывания и скольжения различают поперечную и продольную устойчивость автомобиля. Потеря поперечной устойчивости автомобиля может произойти при боковом опрокидывании или при боковом скольжении колес (заносе). Занос и боковое опрокидывание происходят под действием поперечных сил: центробежной силы инерции (при криволинейном движении), составляющей силы тяжести (при движении на косогоре), силы бокового ветра. Опрокидывание также может произойти в результате наезда на выступающее над поверхностью дороги препятствие или бокового скольжения и последующего удара о препятствие.

Потеря продольной устойчивости наступает обычно при чрезмерном возрастании буксования ведущих колес. Для современных АТС с низким расположением центра масс буксование возникает при значительно меньших уклонах по сравнению с уклонами, на которых возможно продольное опрокидывание.

8.1. Оценочные показатели устойчивости

Для оценки устойчивости автомобиля при действии на него боковых сил используют следующие показатели:

1) критические скорости по боковому скольжению V_кр.φ и по боковому опрокидыванию V_кр.оп;

2) критические углы косогора по боковому скольжению β_кр.φ и по боковому опрокидыванию β_кр.оп;

3) коэффициент поперечной устойчивости η_пу;

4) критическая скорость по курсовой и траекторной устойчивости V_кр.ω;

5) критическая скорость по вилянию прицепа V_кр.ап;

6) угол крена λ_кр и угол дрейфа β_др.

Все показатели, кроме V_кр.ω и V_кр.ап, характеризуют поперечную устойчивость автомобиля.

Рекомендуемые величины показателей устойчивости АТС и методы их определения приведены в Правилах ЕЭК ООН № 107 и ГОСТ 52302-2004.

Скорости V_кр.φ и V_кр.оп определяют экспериментально при круговом движении автомобиля с заданным радиусом поворота на горизонтальной площадке с твердым покрытием. Плавно увеличивая скорость движения, фиксируют начало бокового скольжения колес или начало отрыва внутренних по отношению к центру поворота колес. Угол крена подрессоренной массы λ_кр при боковом ускорении j_у=4 м/с 2 не должен превышать 6-7 о .

Критические углы косогора β_кр.φ и β_кр.оп определяют на стенде, имеющем платформу, которая может наклоняться на различные углы в поперечной плоскости.

Скорость V_кр.φ соответствует прямолинейному или установившемуся круговому движению по горизонтальной дороге.

Критической скоростью V_кр.ап называют установившуюся скорость прямолинейного движения автопоезда, при которой виляние прицепа в каждую сторону превышает 3 % его габаритной ширины.

Угол дрейфа β_др характеризует угол увода заднего моста при повороте автомобиля.

8.2. Траекторная и курсовая устойчивость, поворачиваемость автомобиля

Траекторную и курсовую устойчивость автомобиля определяют при движении по круговой траектории с постоянной скоростью и при постоянном угле поворота управляемых колес θ. Критическую скорость по курсовой и траекторной устойчивости рассчитывают по формуле

(8.1)

где – коэффициенты сопротивления уводу шин передних и задних колес

Источник статьи: http://vunivere.ru/work88474

УСТОЙЧИВОСТЬ АВТОМОБИЛЯ. ПОКАЗАТЕЛИ УСТОЙЧИВОСТИ

Движение автомобиля в плоскости дороги характеризуется следующими параметрами:

— величиной и направлением поступательной скорости центра масс ();

— величиной и направлением угловой скорости относительно вертикальной оси Z ();

Параметры, характеризующие движение автомобиля в плоскости.

При движении на автомобиль, кроме сил сопротивления силы тяги и управляющих сил (т.е. сил, возникающих при повороте водителем управляющих колес) действуют разного рода случайные силы. Эти силы могут быть вызваны порывом ветра, наездом одного или нескольких колес на неровности поперечном уклоном дороги и т.д.

Случайные силы, а так же кинематические последствия их действия принято называть возмущения.

В следcтвии возмущений в течении некоторого времени происходит изменение параметров движения.

Процесс изменения параметров движения при переходе от одного установившегося режима движения к другому называется переходным.

При значительных возмущениях может наступить потеря устойчивости, которая выражается в изменении траектории движения автомобиля, либо в его боковом скольжении (заносе), либо в его опрокидывании.

Занос автомобиля — это боковое скольжение всего автомобиля или нескольких его осей.

Опрокидывание автомобиля — это потеря устойчивости автомобиля относительно продольной и поперечной осей, параллельных опорной плоскости.

Так что же устойчивость автомобиля ?

Устойчивость автомобиля — свойство автомобиля сохранять в заданных во времени или пути пределах, независимо от скорости движения и действия внешних и инерционных сил, направление движения и ориентацию продольной и вертикальной осей при отсутствии управляющих воздействий со стороны водителя.

Различают следующие виды устойчивости автомобиля:

а) устойчивость движения:

б) устойчивость положения:

Устойчивость движения автомобиля в плоскости дороги в поперечном и угловом направлениях характеризуется траекторной и курсовой устойчивостью.

Траекторная устойчивость — свойство автомобиля, характеризующее его способность сохранять заданное водителем направление движения.

При движении автомобиля, вследствии возмущений может отклоняться от траектории заданной водителем направление движения.

При движении автомобиля, вследствии возмущений может отклоняться от траектории заданной водителем, т.е. иметь траекторное отклонение.

Траекторное отклонение — это отклонение вектора скорости автомобиля от заданного направления движения.

Траекторное отклонение направления автомобиля

Траекторное отклонение автомобиля характеризуется направляющим углом .

Направляющий угол — угол между вектором поступательной скорости автомобиля и направлением его движения.

Курсовая устойчивость — свойство автомобиля, характеризующее его способность сохранять ориентацию продольной оси.

При движении в результате действия боковой силы и вызываемого этим бокового увода и частичного бокового скольжения колес, автомобиль может иметь курсовое отклонение.

Курсовое отклонение — это отклонение продольной оси автомобиля от заданного водителем направления движения. Курсовое отклонение автомобиля характеризуется курсовым углом .

Курсовой угол — это угол между продольной осью автомобиля при действии на него аэродинамических сил.

Устойчивость положения автомобиля в продольно-вертикальной и поперечно-вертикальной плоскостях характеризуются поперечной и продольной устойчивостью.

Наиболее вероятна и более опасна потеря поперечной устойчивости.

Поперечная устойчивость автомобиля — устойчивость автомобиля по ориентации его вертикальной оси в поперечной плоскости, перпендикулярной опорной поверхности.

Боковое скольжение и опрокидывание автомобиля Потеря автомобилем поперечной устойчивости происходит под действием сил:

— центробежной силы (при движении на повороте);

— поперечной составляющей силы веса автомобиля (при движении по косогору);

— силы бокового ветра.

При этом автомобиль может опрокинуться относительно линии, проходящей через центры отпечатков переднего и заднего колес левой (правой) стороны автомобиля, либо скользить (сползать) в боковом направлении.

В случае потери продольной устойчивости автомобиль может опрокинуться относительно передней или задней оси, либо скользить (сползать) в продольном направлении.

У современных автомобилей с низко расположенным центром масс опрокидывание в продольной плоскости маловероятно и практически исключено.

Возможно лишь буксование ведущих колес, вызывающее сползание автомобиля, например, во время динамического преодоления автомобилем крутого подъема большой длины.

Устойчивость автомобиля определяется его компоновкой, геометрическими параметрами (шириной колес, высотой цента масс), особенностями рулевого управления, характеристиками шин и параметрами подвесок.

В значительной мере устойчивость автомобиля зависит от поступательной скорости его движения.

Скорость, при которой автомобиль теряет устойчивость, называется критической скоростью.

Рассмотрим оценочные показатели устойчивости автомобиля.

Оценочными показателями устойчивости являются критические параметры движения и положения. Общепринятая система оценочных показателей устойчивости отсутствует. В дальнейшем при изучении устойчивости будем использовать следующие основные показатели:

-критическая скорость по заносу ();

-критическая скорость по опрокидыванию ();

-критическая скорость по курсовой устойчивости ();

-критическая скорость прямолинейного движения;

-критический угол косогора по боковому скольжению ();

— критический угол косогора по боковому опрокидыванию ();

-коэффициент поперечной устойчивости ()

Оценочные показатели устойчивости определяются в ходе испытаний автомобилей. Они могут так же определяться расчетным методом, что будет рассмотрено при изучении последующих учебных вопросов.

Рассмотрим устойчивость прямолинейного движения автомобиля и определение критической скорости по курсовой устойчивости.

ЛЕКЦИЯ 16

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник статьи: http://studopedia.su/9_71393_ustoychivost-avtomobilya-pokazateli-ustoychivosti.html

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 25.05.2017 2017-05-25

Статья просмотрена: 147 раз

Библиографическое описание:

Балакина, Е. В. Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности / Е. В. Балакина, А. В. Мельников, Т. А. Голубева, Ю. А. Бубнов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 21 (155). — С. 97-100. — URL: https://moluch.ru/archive/155/43698/ (дата обращения: 23.02.2021).

Устойчивость движения автомобиля зависит от многих факторов и параметров. Работы многих исследователей посвящены изучению этого вопроса. Авторами статьи сделано предположение о влиянии на величины расчетных оценочных параметров устойчивости движения составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности. В статье приведены результаты расчета линейных отклонений автомобиля от заданной траектории движения при моделировании с учетом и без учета указанных сносов реакций. Авторами проведена работа по моделированию движения автомобиля и расчету оценочных параметров устойчивости движения автомобиля, с использованием программного комплекса Stabаuto2. В результате проведенных расчетных экспериментов авторами было доказано, что учет составляющих сносов реакций опорной поверхности существенно изменяет результаты моделирования движения автомобилей.

Ключевые слова: автомобиль, устойчивость движения, оценочные параметры, математическое моделирование, составляющие продольного сноса нормальной и боковой реакций, учет при моделировании

Устойчивость движения — свойство автомобиля сохранять в заданных во времени или пути пределах направление движения и ориентацию продольной и вертикальной осей независимо от действия внешних и инерционных сил.

Устойчивость зависит от многих факторов и параметров. Работы многих исследователей посвящены изучению этого вопроса [1–13]. Авторами было также сделано предположение о влиянии на оценочные параметры устойчивости движения (линейное отклонение и угол разворота автомобиля) составляющих [1, 2, 11]:

— общий продольный снос нормальной реакции опорной поверхности, т. е. расстояние от нормальной реакции опорной поверхности до геометрического центра пятна контакта;

— продольное упругое перемещение оси колеса относительно геометрического центра пятна контакта;

— продольный снос нормальной реакции из-за гистерезисных потерь в колесе;

— продольный снос нормальной реакции из-за упругих угловых деформаций шины.

Соотношение величин по принципу суперпозиций определяет общую величину продольного сноса нормальной реакции опорной поверхности . За положительное направление смещений принято направление, совпадающее с направлением поступательной скорости оси колеса .

, [7,11](1)

где — коэффициент сопротивления качению колеса; — динамический радиус колеса.

, (2)

где — максимально возможная толкающая сила колеса; — коэффициент продольной жесткости шины.

,(3)

где — максимальный коэффициент сцепления шины с сухим асфальтом.

Ранее было получено:

– для легковых автомобилей

;[3] (4)

– для грузовых автомобилей

, [3] (5)

где — вертикальный прогиб шины.

,(6)

где — радиальная (нормальная) жесткость шины; — нормальная нагрузка колеса.

Формулы для определения продольного сноса нормальной реакции опорной поверхности от геометрического центра пятна контакта из его составляющих приведены в табл. 1 [3, 11].

Формулы для определения общего продольного сноса нормальнойреакции опорной поверхности от геометрического центра пятна контакта

Режим колеса

Формула

Для оценки влияния рассмотренных составляющих сноса реакций на оценочные параметры устойчивости движения автомобиля использована разработанная авторами математическая модель и созданный на ее базе программный комплекс Stabаuto2 [14].

Расчеты проводились для разных режимов движения автомобиля. Выявлены наиболее опасные режимы по влиянию сносов реакций. Это торможение в повороте и равномерное движение в повороте с электронной системой управления движением, т. е. режимы, связанные с наличием существенной боковой силы.

Влияние учета сносов реакций на параметры движения автомобиля без электронной системы управления движением менее существенно, так как в этом случае оно не успевает проявляться из-за быстрого выхода колес на уровень блокирования. При этом в пятнах контакта очень быстро исчезают участки с трением покоя, а участки с трением скольжения не способны воспринимать боковую силу и реализовывать боковую реакцию.

Некоторые результаты расчета представлены в графическом виде на рисунках 1 и 2 в табл. 2.

Влияние учета сносов реакций опорной поверхности на результаты моделирования движения автомобиля

Режим движения автомобиля

Максимальные изменения при учете сносов

Линейных отклонений, м

Углов разворота,̊

Пути,

м

Торможение с АБС в правом повороте радиуса 35 м

Равномерное движение в правом повороте радиуса 35 м

Рис. 1. Результаты расчета. Режим равномерного движения в правом повороте радиуса 35 м: а — без учета сносов; б — с учетом сносов

Рис. 2. Результаты расчета. Режим равномерного движения в правом повороте радиуса 35 м: 1 — изменения линейных отклонений передней оси; 2 — изменения линейных отклонений задней оси

Резонансные зоны на графиках рисунка 1 а и б объясняются приближением (или совпадением) частот бокового наклона кузова и собственных частот колебаний упругих элементов подвески и шин.

На рисунке 2 показаны изменения линейных отклонений автомобиля, связанные с учетом дополнительных сносов реакций. Эти изменения вызваны появлением и ростом момента от боковой силы на управляемых колесах. Этот момент вызывает рост угла поворота управляемых колес, что, в свою очередь, вызывает рост связанных с ним моментов: весового и гироскопического.

В результате проведенных расчетных экспериментов доказано, что учет составляющих сносов реакций опорной поверхности существенно изменяет результаты моделирования движения легковых, грузовых автомобилей и автобусов.

1. Балакина Е. В. О влиянии положения зон разного трения в пятне контакта шины с дорогой на свойства активной безопасности автомобиля / Е. В. Балакина, Т. А. Голубева, А. В. Мельников // Автомобильная промышленность. — 2016. — № 3 — C.68.
2. Балакина Е. В. О необходимости моделирования динамики эластичного колеса машины с учетом составляющих сносов реакций опорной поверхности / Е. В. Балакина, Т. А. Голубева, Ю. Н. Козлов // Вестник машиностроения. — 2016. — № 155/137.
3. Балакина Е. В. Расчет величины продольного сноса нормальной реакции на колесо из-за упругих угловых деформаций шины / Е. В. Балакина, Н. М. Зотов // Автомобильная промышленность. — 2015. — № 4. — C.25–27.
4. Гришкевич А. И. Автомобили. Теория: Учебник для втузов. — Минск: Вышейшая школа, 1986. — 208 с.
5. Кравец В. Н. Теория автомобиля / В. Н. Кравец, В. В. Селифонов.– М.: ООО «Гринлайт», 2011.– 884 с.
6. Литвинов А. С. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств: Учебник для втузов / А. С. Литвинов, Я. Е. Фаробин. — М.: Машиностроение, 1989. — 240 с.
7. Петрушов В. А. Автомобили и автопоезда.– М.: Торус Пресс, 2008. — 352 с.
8. Проектирование полноприводных колесных машин: В 3 т. / Б. А. Афанасьев, Б. Н. Белоусов, Л. Ф. Жеглов и др.; Под ред. А. А. Полунгяна. — Изд-во Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.
9. Селифонов В. В. Теория автомобиля. — М.: ООО «Гринлайт», 2009.– 206 с.
10. Тарасик В. П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2006. — 478 с.
11. Balakina E. V. Determination of the Mutual Arrangement of Forces, Reactions, and Friction Zones in the Contact Zone of an Elastic Wheel with a Solid Surface / E. V. Balakina, N. M. Zotov // Journal of Friction and Wear. — 2015. — Vol. 36, No. 1, pp. 29–32.
12. Balakina E. V. Modeling techniques for tires based on diagram / E. V. Balakina, N. M. Zotov, A. P. Fedin, R. K. Borodin // Acta Technica CSAV (Ceskoslovensk Akademie Ved.). — 2015. — Vol. 60, № 2. — p. 173–178.
13. Reza N. Jazar. Vehicle Dynamics: Theory and Application. — Springer Science + Business Media, LLC, 2008, 1015 p.
14. Stabauto2. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2016618989. Российская Федерация. Программный комплекс Stabauto2 / Балакина Е. В.; заявитель и патентообладатель Волгоградский ГТУ; заявл. 06.04.2016. — № 2016613218; дата государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ 11.08.2016.

Ключевые слова

Похожие статьи

Определение взаимосвязи сносов реакций опорной.

опорная поверхность, пятно контакта, боковая реакция, эластичное колесо, продольный снос, колесо, плечо силы, качение колеса, продольная реакция, нормальная реакция.

Определение линии действия эпюры давления колеса на опорную.

опорная поверхность, нормальная реакция опоры, линейный вид, синусоидальный вид, пятно контакта, линейный вид эпюры, плоская фигура, нормальная реакция, нагрузочная сила.

Математическое моделирование метода покоординатного.

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности. Математическое моделирование метода синхронизации устройств.

Анализ условий устойчивости стационарного движения редуктора

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности.

Рекомендуемые параметры расчетных автомобилей для.

С учетом этого в таблице 2 нами был рекомендован минимальный радиус поворота, минимальный внешний радиус и

– с.77 – 82. Абдуназаров, Ж.Н. Обоснования параметров расчетных автомобилей при проектировании геометрических элементов автомобильных дорог.

Параметрическая идентификация линеаризованных уравнений.

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности. Прочность стальных труб при дефекте внешней фаски продольного сварного шва.

Применение теории накапливания повреждений в условиях.

Глубинная колея образуется в результате пластического деформирования оснований

Такая колея сопровождается боковым выпором (рис. 2), наличие которого свидетельствует о

30. Строкова Л. А. Учет переуплотнения грунтов в расчетах оседания земной поверхности при.

Экспериментальное определение угловой поперечной жёсткости.

Этот момент от центробежной или иной боковой силы вызывает угловое перемещение, называемое креном кузова.

Результаты испытания для расчёта продольной угловой жёсткости от влияния передней подвески Сφп.

Определение взаимосвязи сносов реакций опорной.

опорная поверхность, пятно контакта, боковая реакция, эластичное колесо, продольный снос, колесо, плечо силы, качение колеса, продольная реакция, нормальная реакция.

Определение линии действия эпюры давления колеса на опорную.

опорная поверхность, нормальная реакция опоры, линейный вид, синусоидальный вид, пятно контакта, линейный вид эпюры, плоская фигура, нормальная реакция, нагрузочная сила.

Математическое моделирование метода покоординатного.

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности. Математическое моделирование метода синхронизации устройств.

Анализ условий устойчивости стационарного движения редуктора

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности.

Рекомендуемые параметры расчетных автомобилей для.

С учетом этого в таблице 2 нами был рекомендован минимальный радиус поворота, минимальный внешний радиус и

– с.77 – 82. Абдуназаров, Ж.Н. Обоснования параметров расчетных автомобилей при проектировании геометрических элементов автомобильных дорог.

Параметрическая идентификация линеаризованных уравнений.

Результаты расчета оценочных параметров устойчивости движения автомобиля при учете составляющих продольного сноса нормальной и боковой реакций опорной поверхности. Прочность стальных труб при дефекте внешней фаски продольного сварного шва.

Применение теории накапливания повреждений в условиях.

Глубинная колея образуется в результате пластического деформирования оснований

Такая колея сопровождается боковым выпором (рис. 2), наличие которого свидетельствует о

30. Строкова Л. А. Учет переуплотнения грунтов в расчетах оседания земной поверхности при.

Экспериментальное определение угловой поперечной жёсткости.

Этот момент от центробежной или иной боковой силы вызывает угловое перемещение, называемое креном кузова.

Результаты испытания для расчёта продольной угловой жёсткости от влияния передней подвески Сφп.

Источник статьи: http://moluch.ru/archive/155/43698/