Динамика ведущего моста автомобиля
Устойчивость движения автомобиля при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления и различной степени блокировки дифференциала. Определение условий устойчивого движения грузового автомобиля. Поворачивающий момент для полноприводного автомобиля.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 07.06.2011 |
| Размер файла | 620,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/26
Содержание
- Введение
- 1. Динамика ведущего моста автомобиля
- 2. Динамика грузового автомобиля с колесной базой 4х2
- 3. Полноприводный автомобиль
- 4. Оценка устойчивости движения автомобиля
- Выводы
- Перечень ссылок
Введение
Движение автомобиля в тяговом режиме при внезапном появлении разности коэффициентов сцепления колес левого и правого бортов с дорогой может привести к заносу. При отсутствии трения в дифференциале поворачивающий момент не возникает, поскольку в этом случае тяговые силы и касательные реакции на колесах левого и правого бортов одинаковы. В дифференциалах повышенного трения и самоблокирующихся дифференциалах возникает дополнительный момент (момент трения), приводящий к увеличению крутящего момента на отстающей полуоси автомобиля и уменьшению крутящего момента на забегающей (буксующей) полуоси. Разность крутящих моментов на полуосях приводит к разности тяговых сил и появлению поворачивающего (возмущающего) момента.
Условия обеспечения устойчивости движения автомобиля при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления и различной степени блокировки дифференциала.
Влияние межколесного дифференциала на устойчивость автомобиля против заноса впервые рассмотрено в работе Е.А. Чудакова [1]. Рассмотрены различные варианты пробуксовывания колес: начало пробуксовывания внутреннего колеса ведущей оси, начало бокового скольжения оси при наличии пробуксовывания ее внутреннего колеса, начало бокового скольжения оси без предварительного пробуксовывания ее внутреннего колеса. Однако в указанной работе [1] не рассматривается трение в дифференциале и его влияние на появление разности тяговых сил на левом и правом колесах.
Трение в дифференциале рассмотрено в работе А.С. Литвинова [2]. Определено влияние коэффициента блокировки дифференциала на изменение коэффициентов увода колес ведущей оси. Рассмотрено влияние коэффициента сцепления колес с дорогой при наличии тяговой силы на колесах ведущей оси на устойчивость и управляемость автомобиля. Однако не рассмотрено влияние на указанные свойства машины бортовой неравномерности коэффициентов сцепления.
Определено, что при дифференциалах повышенного трения значительно снижется курсовая устойчивость автомобиля. Автомобиль при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления колес с дорогой и различных значениях коэффициента блокировки дифференциала.
Целью исследования является определение условий устойчивого движения автомобиля при бортовой неравномерности коэффициента сцепления ведущих колес с дорогой и различных значениях коэффициента блокировки дифференциала. Для достижения указанной цели необходимо решить задачи определения условий устойчивого движения грузового автомобиля.
1. Динамика ведущего моста автомобиля
Рассмотрим движение ведущего моста автомобиля при появлении бортовой неравномерности коэффициентов сцепления.
Бортовая неравномерность коэффициентов сцепления колес с дорогой в тяговом режиме может вызвать занос в случае, если колеса "слабого" борта находятся в режиме буксования, при появлении разности угловых скоростей на колесах ведущих мостов автомобиля. В этом случае крутящий момент на отстающем колесе будет больше, чем на забегающем колесе на величину момента трения. У обычных межколесных дифференциалов этот момент относительно невелик и составляет 20-30% от величины подводимого к мосту крутящего момента. У дифференциалов повышенного трения разность крутящих моментов на отстающем и забегающем колесах еще больше.
Рассмотрим схему сил, действующих на ведущий мост автомобиля при разности коэффициентов сцепления с дорогой колес левого и правого бортов (рисунок 1.1). У забегающего колеса коэффициент сцепления ц' с дорогой ниже, чем у отстающего (ц").
Крутящий момент на буксующем колесе, имеющем меньший коэффициент сцепления ц'
(1.1)
где - вертикальная реакция дороги на забегающем колесе; - суммарная вертикальная реакция дороги на ведущем мосте; - динамический радиус колеса; f - коэффициент сопротивления качению.
Крутящий момент на отстающем колесе, находящемся в лучших условиях сцепления
(1.2)
Размещено на http://www.allbest.ru/26
Рисунок 1.1
Схема сил, действующих на ведущий мост автомобиля при разности коэффициентов сцепления:
где К' - коэффициент учитывающий неравномерность распределения крутящих моментов в дифференциале при возникновении разности угловых скоростей и момента трения.
(1.3)
Касательные реакции на колесах
(1.4)
(1.5)
Поворачивающий момент на оси автомобиля, обусловленный разностью реакций и
(1.6)
Максимальная боковая сила, которую может выдержать ось автомобиля без бокового скольжения
(1.7)
В выражениях (1.6) и (1.7) величина f << jў, поэтому при дальнейшем анализе примем, что jў--+ f »--jў и f / jў--» 0.
В выражении (1.7) величина = 0, поскольку забегающее колесо находится в режиме буксования и не способно выдержать боковую силу.
Рассмотрим условие устойчивости движения в тяговом режиме заднеприводных, переднеприводных и полноприводных автомобилей при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления.
Коэффициент блокировки дифференциала [3]
(1.8)
Выражение (1.7) с учетом коэффициента блокировки дифференциала (1.8) примет следующий вид
(1.9)
Из выражения (1.8) определим
(1.10)
Выражение (1.6) с учетом (1.10) преобразуется к виду
(1.11)
или
(1.12)
Графики зависимостей (1.9) и (1.12) приведены на рисунок 1.2 и рисунок 1.3 соответственно.
Анализ графиков, приведенных на рисунок 1.2, показывает, что с ростом отношения ц"/ц' и уменьшением лбл величина соотношения , а следовательно, и боковая сила Ry, которую может выдерживать ось автомобиля, возрастают. С увеличением коэффициента блокировки лбл возрастает и поворачивающий момент Мпов (рисунок 1.3).
Рассмотрим условия устойчивости заднеприводного, переднеприводного и полноприводного автомобилей при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления.
мост ведущий автомобиль устойчивость
Рисунок 1.2 Зависимость при различных значениях лбл
Рисунок 1.3 Зависимость
2. Динамика грузового автомобиля с колесной базой 4х2
На рисунке 2.1 приведена схема сил, действующих на заднеприводный автомобиль при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления.
Размещено на http://www.allbest.ru/26
Рисунок 2.1 Схема сил, действующих на заднеприводный автомобиль в тяговом режиме при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления
Поворачивающий момент, создаваемый разностью касательных реакций на колесах задней оси действует против часовой стрелки (смотреть рисунок 2.1). Занос автомобиля возникнет в случае, если реакция Ry2 на плече L создаст стабилизирующий момент Мстб, недостаточный для противодействия поворачивающему моменту Мпов. Угловое ускорение автомобиля в плоскости дороги в этом случае
(2.1)
где - угловая скорость автомобиля относительно вертикальной оси (в плоскости дороги);
- центральный момент инерции автомобиля относительно вертикальной оси;
- общая масса автомобиля;
- расстояния от передней и задней осей до проекции центра масс на горизонтальную плоскость (смотреть рисунок 2.1);
Куст - коэффициент устойчивости автомобиля против заноса,
(2.2)
Подставляя выражения (1.6) и (1.7) для задней оси автомобиля в соотношение (2.2), получим
(2.3)
где - коэффициент неравномерности распределения крутящих моментов между колесами заднего ведущего моста; L - продольная колесная база автомобиля (смотреть рисунок 2.1); В - поперечная колесная база (колея) автомобиля (смотреть рисунок 2.1).
Автомобиль обладает устойчивостью против заноса при Куст > 1. Из выражения (2.3) определим условие получения Куст > 1. Это возможно при
(2.4)
Учитывая соотношение (1.8), преобразуем (2.3) и (2.4) к виду
(2.5)
(2.6)
График зависимости при различных значениях лбл приведен на рисунок 2.2 График зависимости
(2.7)
построенный в функции лбл при различных значениях B / L приведен на рисунок 2.3.
Выражение . Поэтому формулу (2.6) можно упростить
(2.8)
Таким образом, при автомобиль будет обладать устойчивостью против заноса, а при - неустойчивостью.
Рисунок 2.2 Зависимость при различных значениях лбл
Рисунок 2.3 Зависимость при различных значениях B / L (зона неустойчивого движения заштрихована)
Этот, казалось бы, парадоксальный факт объясняется тем, что задняя ось сохраняет больший запас по сцеплению в боковом направлении на отстающем колесе за счет большего коэффициента сцепления. Передняя ось при не ведущих передних колесах сохраняет значительный запас по сцеплению в боковом направлении. Поэтому поворот автомобиля под действием поворачивающего момента Мпов, сопровождающийся боковым скольжением передних колес, в данном случае невозможен.
3. Полноприводный автомобиль
Схема сил, действующих на полноприводный автомобиль при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления приведена на рисунке 3.1.
Размещено на http://www.allbest.ru/26
Рисунок 3.1 Схема сил, действующих на полноприводный автомобиль в тяговом режиме при бортовой неравномерности коэффициентов сцепления
Для полноприводного автомобиля поворачивающий момент будет равен
(3.1)
Стабилизирующий момент
(3.2)
При равномерном движении автомобиля
(3.4)
(3.5)
Коэффициент устойчивости автомобиля против заноса получим с учетом (3.4) и (3.5)
(3.6)
При (передний и задний мосты одинаковой конструкции)
(3.7)
Условие устойчивости против заноса (Куст > 1) полноприводного автомобиля получим из выражения (3.7)
(3.8)
Условие отсутствия бокового увода передней оси
(3.9)
или
(3.10)
Отсюда определим
(3.11)
Сравнивая выражения (3.8) и (3.11) можно сделать вывод о том, что при a > b автомобиль теряет устойчивость против заноса, а при a < b - его уводит в сторону. При a = b автомобиль теряет устойчивость против заноса и его уводит в сторону.
С учетом выражений (1.8) и (1.10) уравнение (3.6) примет следующий вид
(3.12)
При выражение (3.12) упростится
(3.13)
Из уравнения (3.13) видно, что при величина Куст всегда будет больше нуля. Условие устойчивости (3.11) автомобиля против заноса с учетом (1.8) и (1.10) примет вид
(3.14)
или, с учетом указанных выше допущений
(3.15)
Аналогичный вид с учетом (1.8) и (1.10) и указанных допущений (3.15) примет и соотношение (3.11).
4. Оценка устойчивости движения автомобиля
В работе [12] критическую по условиям устойчивости угловую скорость определяли из уравнения (4.1) при отсутствии касательных реакций на колесах автомобиля, т.е. в режиме движения накатом. В этом случае максимальные боковые реакции на осях равны предельным силам по сцеплению и выполняется равенство. Например, для заднеприводного автомобиля справедливы зависимости:
(4.1) (4.2)
(4.3)
Подставляя выражения (4.2) и (4.3) в уравнение, определим условие получения
, (4.4)
где Ац - коэффициент, учитывающий влияние касательных реакций на колесах,
(4.5)
Движение устойчиво при .
(4.6)
Сравнивая правые части уравнений (4.4) и (4.6), получим
(4.7)
Из выражения (4.7) определим условие ограничения максимальной скорости движения автомобиля по критерию устойчивости
(4.8)
Принимая, что
(4.9)
Получим
(4.10)
При лбл = 1 выражение (4.10) примет вид:
(4.11)
Выражения (4.8) - (4.11) являются условиями, позволяющими ограничить скорость движения автомобиля в зависимости от колебания величины . Для ограничения допуска на величину динамического радиуса колеса преобразуем выражение (4.11) к виду
(4.12)
С увеличением максимальной скорости движения автомобиля необходимо уменьшать допуск на диаметр шин в соответствие с выражением (4.12).
Выводы
С ростом бортовой неравномерности коэффициента сцепление колес с дорогой у автомобилей с обычными симметричными коническими дифференциалами происходит увеличение устойчивости против заноса. При малой неравномерности коэффициентов сцепления и высоком значении коэффициента блокировки дифференциала автомобили не устойчивы.
Перечень ссылок
1. Чудаков Е.А. Устойчивость автомобиля против заноса. - М.: Машгиз, 1949. - 143 с.
2. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. - М.: Машиностроение, 1971. - 416 с.
3. Андреев А.Ф., Ванцевич В.В., Лефаров А.Х. Дифференциалы колесных мащин. М: Машиностроение, 1987. - 176 с.
4. Колесников К.С. Автоколебания управляемых колес автомобиля. - М.: Машгиз, 1955. - 238 с.
5. Дугельний В.М. Покращення показникiв курсової стiйкостi легкового автомобiля з урахуванням силової неоднорiдностi шин: Автореф. дис. канд. техн. наук: 05.22.02. - К., 2006. - 20 с.
6. Певзнер Я.М. Теория устойчивости автомобиля. - М.: Машгиз, 1947 - 156 с.
7. Лефаров А.Х. Дифференциалы автомобилей и тягачей. - М.: Машиностроение, 1972. - 147 с.
8. Волков В.П. Теория эксплуатационных свойств Автомобиля: Учебник. - Харьков; ХНАДУ, 2007. - 292 с.
9. Фалькевич Б.С. Теория автомобиля М.: Машгиз, 1963. - 276 с.
10. Подригало М.А., Волков В.П., Кирчатый В.И. Устойчивость колесных машин при торможении. - Харьков ХГАДТУ, 1999. - 93 с.
11. Подригало М.А., Волков В.П., Степанов В.Ю., Доброгорский М.В. Устойчивость колесных машин при заносе и способы ее повышения / Под редакцией М.А. Подригало. - Харьков: Изд-во ХНАДУ; 2006. - 335 с.
12. Стабильность эксплуатационных свойств колесных машин / Подригало М.А., Волков В.П., Карпенко В.А., Гецович Е.М., Бобошко А.А., Ефимчук В.М., Матырин А.Н. / Под ред. М.А. Подригало. - Харьков: Изд-во ХНАДУ, 2003. - 614 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Поперечная устойчивость автомобиля на горизонтальной дороге. Внешняя скоростная характеристика двигателя. Определение передаточных чисел коробки передач. Тормозная динамика автомобиля. Время и путь разгона. Неисправности сцепления, способы их устранения.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 10.11.2015Совершенствование эксплуатационных свойств автомобиля, направленное на снижение тяжести травм при ДТП. Выбор параметров автомобиля, обеспечивающих наилучшие характеристики управляемости. Влияние технического состояния автомобиля на его устойчивость.
презентация [1,4 M], добавлен 29.05.2015Определение установившейся скорости движения автомобиля марки ЗИЛ-ММЗ-4505 с полной нагрузкой в заданных дорожных условиях. Расчет ускорения, времени и пути разгона автомобиля, замедления при торможении, тормозного пути автомобиля при всех видах загрузки.
курсовая работа [149,4 K], добавлен 22.09.2013Выбор исходных данных и их обоснование. Обзор параметров автомобилей-прототипов. Тяговый расчет: определение полной массы автомобиля, подбор шин. Мощность, необходимая для движения с максимальной скоростью. Построение скоростной характеристики двигателя.
курсовая работа [142,5 K], добавлен 11.05.2012Скоростные и тормозные свойства, график тягового баланса автомобиля. Показатели скоростных свойств транспортных средств различных категорий. Устойчивость движения и положения автомобиля, курсовая устойчивость. Воздействие на органы управления автомобилем.
реферат [709,8 K], добавлен 10.01.2014Поворот автомобиля с эластичными колесами. Управляемость как эксплуатационное качество, обеспечивающее активную безопасность автомобиля. Устойчивость переднего и заднего мостов. Оценка управляемости автомобиля ГАЗ-31105. Увод автомобильного колеса.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 29.05.2015Расчёт замедления автомобиля на разных дорожных покрытиях. Расчёт остановочного пути автомобиля при разных скоростях его движения. Влияние тормозных свойств на среднюю скорость движения. Определение коэффициента перераспределения тормозных сил автомобиля.
курсовая работа [138,6 K], добавлен 04.04.2010Основные виды зубчатых редукторов. Передаточное число и КПД редукторов. Назначение сцепления, коробки передач, карданного вала, главной передачи и дифференциала грузового автомобиля. Устройство и рабочий процесс одноковшового экскаватора. Типы сверл.
контрольная работа [179,8 K], добавлен 09.01.2012Основные критерии автомобильной дороги. Определение скорости движения автомобиля. Силы, действующие на автомобиль, и их баланс. Способы торможения автомобиля. Уравнение движения при торможении. Суммарное сопротивление дороги, коэффициент сцепления.
контрольная работа [124,5 K], добавлен 12.04.2012Конструктивные элементы автомобиля ВАЗ 2104: расчет сцепления, карданной передачи, дифференциала, синхронизатора 2104; оценка износостойкости фрикционных накладок, теплонапряженности сцепления; определение нагрузки на зуб сателлита и полуосевых шестерен.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 18.02.2011
