Содержание к диссертации
Введение
1 О необходимости оценки влияния базы км на устойчивость движения 8
1.1 Вопросы улучшения устойчивости движения КМ на стадии проектирования 8
1.2 База и эксплуатационные свойства КМ 10
1.3 Величины базы современных КМ 13
1.4 Нормативная документация, регламентирующая базу КМ 19
1.5 Существующая методика выбора базы современной КМ 23
1.6 Необходимость анализа влияния базы КМ на ее устойчивость движения. Цель и задачи исследования 25
2 Принятая математическая модель для исследования влияния базы км на устойчивость движения 26
2.1 Оценочные показатели устойчивости движения КМ 26
2.2 Допущения, принимаемые в исследовании 29
2.3 Математическая модель динамики движения КМ
2.3.1 Моделирование параметров дороги 33
2.3.2 Моделирование реакций опорной поверхности 35
2.3.3 Моделирование параметров колебаний управляемых колс 41
2.3.4 Моделирование увода эластичного колеса 47
2.3.5 Определение оценочных параметров устойчивости движения КМ (линейного отклонения, угла разворота и тормозного пути) 49
2.4 Выбор и совершенствование программной реализации, подтверждение адекватности математической модели 62
3 Методика вычислительного эксперимента по исследованию влияния базы км на ее устойчивость движения 66
3.1 Выбор исходных данных для расчета 66
3.2 Обоснование выбора исследуемых режимов движения КМ
3.3 Обоснование выбора диапазона исследуемых величин баз КМ 73
4 Анализ результатов и механизма влияния величины базы на устойчивость движения КМ 76
4.1 Анализ результатов и алгоритма влияния базы на линейное отклонение, тормозной путь и угол разворота КМ в режиме установившегося движения: прямолинейного и в повороте 76
4.2 Анализ результатов и алгоритма влияния базы на линейное отклонение, тормозной путь и угол разворота КМ в режимах экстренного торможения: прямолинейного на «микст» и в повороте
4.2.1 Анализ результатов и алгоритма влияния базы на параметры движения при прямолинейном торможении на «микст» 77
4.2.2 Анализ результатов и алгоритма влияния базы на параметры движения при торможении в повороте радиусом 35 м
4.3 Анализ механизма многофакторного влияния базы КМ на устойчивость движения 95
4.4 Рекомендации по проектному выбору базы КМ 104
Заключение 106
Список сокращений и условных обозначений 108
Список использованной литературы 109
- Величины базы современных КМ
- Математическая модель динамики движения КМ
- Обоснование выбора исследуемых режимов движения КМ
- Анализ результатов и алгоритма влияния базы на линейное отклонение, тормозной путь и угол разворота КМ в режимах экстренного торможения: прямолинейного на «микст» и в повороте
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Число дорожно-транспортных происшествий (ДТП) в РФ растет из года в год, при этом увеличивается как число погибших, так и число раненных в них людей. ДТП наносят экономике России значительный ущерб. Ежегодно в Российской Федерации в результате ДТП погибают или получают ранения свыше 275 тыс. человек. В соответствии с федеральной целевой программой «Повышение безопасности дорожного движения в 2013-2020 годах», решение проблемы обеспечения безопасности дорожного движения относится к приоритетным задачам развития государства.
Безопасность движения определяется активной и пассивной безопасностью автомобилей, дорожной инфраструктурой и действиями водителей. Активная безопасность в значительной степени зависит от конструкции колсной машины (КМ), в том числе и от е колсной базы, величина которой оказывает заметное влияние на устойчивость движения. В настоящее время при проектировании КМ база выбирается, как правило, из соображений компоновки и без учта е влияния на устойчивость движения. В большинстве случаев это приводит к ухудшению устойчивости движения КМ. Анализ специальной литературы показал, что влияние базы на устойчивость движения КМ изучено недостаточно. В связи с этим, исследования, посвящнные улучшению устойчивости движения КМ за счет рационального выбора е базы, являются весьма актуальными.
Степень разработанности темы исследования. Проблемам свойств активной безопасности КМ посвящены работы отечественных и зарубежных авторов: Антонова Д.А., Афанасьева В.Л., Балакиной Е.В., Бахмутова С.В., Бочарова Н.Ф., Гинцбурга Л.Л., Гредескула А.Б., Гришкевича А.И., Давыдова А.Д., Дика А.Б., Евграфова А.Н., Енаева А.А., Закина Я.Х., Зимелева Г.В., Иванова А.М., Иларионова В.А., Ишлинского А.Ю., Катанаева Н.Т., Кисуленко Б.В., Козлова Ю.Н., Колесникова К.С., Косолапова Г.М., Козлова Ю.Н., Котиева Г.О., Кравца В.Ф., Кушвида Р.П., Ларина В.В., Литвинова А.С., Ляпунова А.М., Ма-мити Г.И., Московкина В.В., Никульникова Э.Н., Носенкова М.А., Озорни-на С.П., Певзнера Я.М., Петрова В.А., Петрушова В.А., Пирковского Ю. В., По-госбекова М.И., Подригало М.А., Прутчикова О.К., Пчелина И.К., Ракляра А.М., Ревина А. А., Рябова И.М., Рязанцева В.И., Саломатина П.А., Сальникова В.И., Селифонова В.В., Соцкова Д.А., Томило Э.А., Топалиди В.А., Фалькевича Б.С., Фаробина Я.Е., Федотова А.И., Хитина В.А., Чайковского И.П., Чудакова Е.А., Эллиса Д.Р., Юрика В.С., Юрчевского А.А., Яценко Н.Н., Douglas L. Milliken, Fritz G., Kasprzyk Т., Mitschke A., M. El-Nashar, H.B. Pacejka и др.
Исследованиям свойств колес и шин, во многом определяющих устойчивость движения КМ, посвящены работы авторов: Балабина И.В., Балаки-ной Е.В., Бакфиша К.П., Бидермана В.Л., Бухина Б.Л., Енаева А.А., Ечеисто-ва Ю.А., Задворнова В.Н., Зотова Н.М., Кленникова Е.В., Кнороза В.И., Озор-нина С.П., Погосбекова М.И., Русадзе Т.П., Рыкова С.П., Тарновского В.Н., Федотова А.И., Чихладзе Э.Д., Y.Delanne, P.Haney, S.Koskinen, D.Lechner, H.B. Pacejka, G.Schaefer, V.Schmitt, G.Beurier и др.
Однако вопросам влияния базы на показатели устойчивости движения КМ уделено недостаточно внимания.
Цель исследования: разработка методики выбора базы колсной машины с учтом показателей устойчивости движения.
Задачи исследования:
-
Проанализировать принципы, на основе которых выбираются значения базы современных КМ при их проектировании, и оценить диапазон возможного варьирования величиной базы без нарушения пропорций машины.
-
Выбрать математическую модель, позволяющую исследовать влияние величины базы КМ на устойчивость движения.
-
Провести расчтные исследования зависимости устойчивости движения КМ от величины е базы и на этой основе выявить механизм влияния величины базы на устойчивость движения.
-
Разработать методику выбора базы КМ на этапе е проектирования, позволяющую учитывать влияние базы на устойчивость движения.
-
Показать эффективность разработанной методики на примере е применения для оценки возможности улучшения устойчивости движения существующей модели легкового автомобиля.
Научная новизна:
-
Выявлен механизм влияния базы КМ на устойчивость е движения. Определены признаки неоднозначности влияния базы на устойчивость движения.
-
Доказана возможность несоответствия порядка блокирования колс (или выхода их на заданный уровень коэффициента продольного скольжения) порядку их нагружения при движении в режиме торможения.
-
Установлена возможность улучшения устойчивости движения КМ за счт рационального выбора е базы.
-
Разработана методика выбора базы КМ на этапе проектирования, позволяющая учитывать устойчивость е движения.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Результаты работы могут быть полезны организациям, занимающимся созданием и модернизацией колсных машин, а также организациям, выполняющим исследования в области процессов торможения колсных машин.
Методология и методы исследований:
Используемые в работе модели основываются на фундаментальных положениях физики, теоретической механики и математики. В расчетных исследованиях использованы численные методы математического анализа и математического моделирования, решения дифференциальных, алгебраических уравнений и неравенств. Объектом исследований является методика выбора базы колсной машины. Предметом исследований является механизм влияния базы КМ на устойчивость при различных режимах движения, а также различной загрузке.
Положения, выносимые на защиту:
1. Зависимости, полученные в результате анализа величин баз современных колсных машин, доказывающие возможность рационального изменения базы прототипа без нарушения пропорций машины.
-
Разработанная методика выбора базы колсной машины по критерию улучшения устойчивости е движения по параметрам: линейное отклонение, угол разворота, а также тормозной путь.
-
Выявленный механизм влияния базы колсной машины на оценочные параметры устойчивости е движения, а именно: признаки неоднозначности влияния; факт несоответствия порядка блокирования колс (или выхода их на заданный уровень скольжения) порядку их нагружения при движении в режиме торможения.
-
Результаты анализа влияния изменения базы колсной машины на устойчивость движения.
-
Результаты проектного выбора базы двухосного легкового автомобиля категории М1 с параметрами модели ВАЗ-2110 по критерию улучшения устойчивости движения.
Степень достоверности научных положений и результатов. Разработанные методики основываются на фундаментальных положениях физики, теоретической механики и математики. Используемый при расчетных экспериментах программный комплекс "StabAuto" для оценки параметров движения колсной машины неоднократно апробирован при натурных испытаниях КМ в различных режимах движения на дорогах автополигона Центра испытаний «НАМИ» (с использованием контрольно-измерительной аппаратуры CORRSYS DATRON). Наибольшее расхождение результатов численного моделирования по указанному программному комплексу с результатами натурных испытаний составляет по совокупности дорожных условий: линейных отклонений – 12…16%; тормозного пути: 1…6%.
Апробация. Результаты работы и основные научные положения получили одобрение на научно-технических конференциях ВолгГТУ (2009-2015 гг.), на научных семинарах кафедр «Техническая эксплуатация и ремонт автомобилей», «Автомобильный транспорт» ВолгГТУ, научных семинарах факультета автомобильного транспорта (2009-2015 гг.).
Структура и объм работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованной литературы из 312 наименований (из них 22 – на иностранных языках). Работа изложена на 132 стр. основного машинописного текста, содержит 49 рисунков и 7 таблиц.
Величины базы современных КМ
Решение проблемы обеспечения безопасности дорожного движения относится к наиболее приоритетным задачам развития страны [196]. Безопасность движения определяется активной и пассивной безопасностью КМ, дорожной инфраструктурой и водителем. Конструкция КМ должна в первую очередь удовлетворять требованиям активной безопасности, что может снизить вероятность возникновения ДТП.
За последнее десятилетие, благодаря широкому применению автоматических систем, делающих КМ адаптивной к условиям эксплуатации, произошло некоторое повышение уровня активной безопасности современных КМ, однако резервы этого направления еще достаточно велики. Прежде всего, неиспользованные резервы скрываются в шасси КМ, то есть в его ходовой части, трансмиссии и механизмах управления, поскольку параметры именно этих составляющих определяют поведение КМ в той или иной дорожной ситуации и, соответственно, его активную безопасность.
Активная безопасность КМ характеризуется рядом эксплуатационных свойств, в числе которых: устойчивость движения, управляемость и тормозная динамика, которые в свою очередь определяются одними и теми же конструктивными и эксплуатационными параметрами элементов шасси: параметрами колс, подвески, механизмов управления.
К параметрам колеса относятся: а) упругие параметры: радиальная жесткость шины, боковая жесткость шины, продольная жесткость шины, крутильная жесткость шины, угловая жесткость шины; б) геометрические параметры: радиус колеса, посадочный радиус шины, длина цапфы, плечо обкатки, продольный и поперечный углы наклона оси поворота, угол развала.
К параметрам подвески относятся: а) упруго-демпфирующие параметры упругих элементов и амортизаторов: нормальная и продольная жесткости упругих элементов, характеристики аморти заторов; б) геометрические параметры: геометрические характеристики направ ляющих элементов; в) параметры материала упругого элемента. К параметрам рулевого управления (РУ) относятся: а) упруго-демпфирующие параметры РУ: линейная и угловая жесткости рулевого привода, коэффициент неупругого сопротивления в рулевом приводе; б) геометрические параметры РУ: длины тяг и их соотношение, величины зазоров в рулевом управлении.
Устойчивость движения и управляемость – связанные эксплуатационные свойства, обеспечивающиеся одними и теми же параметрами устройств: колеса, подвески, механизмов управления. Разница состоит лишь в способах оценки этих свойств: без учета и с учетом управляющих воздействий водителя.
Что касается устойчивости движения и тормозной динамики, то они имеют немного основных оценочных параметров (линейное отклонение, угол разворота, тормозной путь), которые являются геометрическими и не представляют особых трудностей при математическом описании. Несмотря на то, что устойчивость и управляемость – связанные эксплуатационные свойства, по линейному отклонению и углу разворота трудно судить об управляемости. Оценочных параметров управляемости гораздо больше. Некоторые из них можно получить только на основании эксперимента. Нормируются их экспериментальные значения, а также методики испытаний. Поэтому в данной работе принято решение в качестве оценочных параметров выбрать линейное отклонение, угол разворота и тормозной путь. По первым двум параметрам оценивается устойчивость движения, а по третьему контролируется сохранение тормозных свойств тормозных свойств при улучшении устойчивости движения.
На основании существующих методик оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров шасси проведено ранжирование указанных параметров. В этом ранжировании не участвует такой параметр, как база КМ вследствие неоднозначности ее влияния на свойства активной безопасности при разных режимах движения и загрузки транспортного средства. В работах указывалась необходимость дальнейшего, более тщательного исследования влияния базы на свойства КМ [21-23]. Этому вопросу и посвящена данная работа.
Все многочисленные требования к КМ не могут быть удовлетворены полностью, так как входят в противоречие, как между собой, так и с требованиями снижения стоимости. Поэтому процесс конструирования машины основан на принятии компромиссных решений, обеспечивающих оптимальное сочетаний различных свойств, совокупность которых определяет качество КМ. На рисунке 1.1 показана составленная автором схема взаимосвязи базы КМ с е пятью эксплуатационными свойствами: маневренностью, устойчивостью движения, управляемостью, тормозной динамикой, топливной экономичностью.
Математическая модель динамики движения КМ
Система «управляемые колса – боковые тяги – средняя тяга – рулевой механизм» является математически сложной по причине множества зазоров в парах трения, которые оказывают значительное влияние на параметры угловых колебаний управляемых колс (УК). Управляемые колса могут перемещаться вокруг своих осей шкворней в пределах зазоров в шарнирах, и эти колебания будут неупругими, а также могут перемещаться в пределах упругой податливости шин и рулевого привода, и эти колебания будут упругими.
Колебания УК в горизонтальной плоскости при закрепленном рулевом колесе можно разделить на три этапа: 1) неупругий самоповорот УК в пределах собственных зазоров (в цепи сопряженных пар «колсо – рулевой механизм»); 2) неупругий самоповорот УК в пределах зазора в рулевом механизме; 3) упругий самоповорот УК в пределах упругой податливости шин и рулевого привода [21-23].
На первом этапе происходит неупругий самоповорот каждого УК в пределах своих собственных зазоров в шарнирах в цепи сопряженных пар «колсо – рулевой механизм» без учета рулевого механизма под воздействием частных суммарных моментов Ml и Mr , поворачивающих левое и правое УК в плоскости, перпендикулярной оси шкворня.
Для левого УК указанные зазоры – это зазоры, связанные с: – увеличением ширины беговой дорожки подшипника левого колеса; – изменением размеров сочлененных деталей соединения внешнего шарнира левой боковой тяги; – изменением размеров сочлененных деталей соединения внутренний шарнир левой боковой тяги – левый шарнир средней тяги. Для правого УК указанные зазоры – это зазоры, связанные с: - увеличением ширины беговой дорожки подшипника правого колеса; - изменением размеров сочлененных деталей соединения внешнего шарнира правой боковой тяги; - изменением размеров сочлененных деталей соединения внутренний шарнир правой боковой тяги - правый шарнир средней тяги. Этап заканчивается при полном выборе собственного зазора хотя бы одним УК.
На втором этапе начинается совместный или обособленный самоповорот двух или одного УК в пределах зазора в рулевом механизме под воздействием тех же частных суммарных моментов М&1 и М&г, поворачивающих левое и правое УК в плоскости, перпендикулярной оси шкворня. Этап заканчивается при полном выборе зазора в рулевом механизме хотя бы одним УК.
На третьем этапе, при коротких боковых тягах, закрепленных приблизительно по концам средней тяги, происходит самоповорот правого УК в пределах упругой податливости шины, правой боковой тяги и средней тяги, расположенных последовательно. Здесь угол самоповорота левого УК в пределах упругой податливости левой боковой тяги значительно меньше по величине по отношению к углу самоповорота правого колеса, поскольку длина только левой боковой тяги приблизительно в три раза меньше суммы длины средней тяги и правой боковой тяги. При длинных боковых тягах, закрепленных приблизительно посередине средней тяги, происходит самоповорот правого УК в пределах упругой податливости шины и правой боковой тяги, а также самоповорот левого УК в пределах упругой податливости шины и левой боковой тяги, причем максимально возможные углы самоповорота левого и правого УК приблизительно равны.
На рисунке 2.5 представлена условная схема расположения зазоров и податливых элементов в цепи «управляемое колсо - рулевой привод» [21-23].
На каждом из этапов самоповорота суммарный угол самоповорота левого или правого УК можно вычислить по следующим формулам [21-23]: sl = @z + d + 0 xl + d, (2.23) sr =r+cr+ pxr + pzr, (2.24) где s - суммарный угол самоповорота соответствующего колеса; 0 - угол неупругого самоповорота соответствующего колеса; с - угол упругого самоповорота соответствующего колеса; - дополнительный угол поворота соответствующего УК вокруг оси шкворня от продольной податливости подвески; 0pz- дополнительный угол поворота соответствующего УК вокруг оси шкворня от вертикальной податливости подвески.
Индексы 1,г относятся к левому и правому колсу соответственно. – собственные зазоры каждого УК, соответствующие первому этапу самоповорота; 2 – зазор в рулевом механизме; 3 –управляемое колсо – рычаги рулевой трапеции; 4 – боковые тяги; 5 – средняя тяга;6 – закрепленное рулевое колсо Рисунок 2.5 – Схема расположения зазоров и податливых элементов в цепи «рулевой привод»
Углы px и pz являются функциями продольной X и вертикальной Z линейных координат УК относительно кузова, а также геометрических параметров рулевого привода. На первом этапе с = 0, а углы неупругого самоповорота соответствующего колеса в пределах собственных зазоров можно находить из зависимостей: /0-/+сш-/=м0/; Vr+Qш-r =Мэг, (2.25) где 1& - момент инерции колеса в сборе в горизонтальной плоскости относительно оси шкворня; Сш& - угловая жесткость шины; М@- суммарный момент, поворачивающий соответствующее УК в плоскости, перпендикуля й оси шкворня.
Обоснование выбора исследуемых режимов движения КМ
Для расчета увода использована деформационная теория, поскольку теория, основывающаяся на гипотезе нелинейности увода, требует для своего применения большого количества отсутствующих экспериментальных данных, а теория, основывающаяся на уравнениях кинематических связей, рассматривает точечное пятно контакта. На рисунке 2.6 приведена расчетная схема для определения углов увода колс при равномерном движении [21-23].
Для вычисления максимального линейного отклонения и угла разворота КМ в процессе торможения необходимо сначала на каждом шаге расчета, то есть, через тысячные доли секунды процесса определять боковые скорости передней и задней осей с учетом того, что линейное отклонение оси может определяться факторами увода колс, бокового скольжения колс, угловых колебаний управляемых колс вокруг осей поворота. Алгоритм расчета линейного от 50 клонения и угла разворота КМ [21-23] приведен ниже:
Использованы следующие обозначения: LOy,LOyl- линейное отклонение середины передней и задней оси; LOa,LOal- линейное отклонение середины передней и задней части КМ; dLObhdLObll- дополнительные линейные отклонения осей КМ от круговой траектории при повороте при блокировании передних колс; LOauto- линейное отклонение КМ; yLO- угол разворота КМ из-за разного линейного отклонения его осей; ys - угол разворота КМ из-за разного пути его бортов; уы- угол разворота КМ по причине разного отклонения его осей от круговой траектории при блокировании передних колс; yauto- суммарный угол разворота КМ; Sa- путь левого или правого борта КМ; Sbl- пройденный КМ путь к моменту блокирования обоих передних колс; УХ1ШП- минимальная продольная скорость одного из бортов; V п,У Шп- минимальная боковая скорость одной из осей; La- длина КМ; Ва- база КМ; Ка- колея КМ; еу - передний свес КМ; eh- задний свес КМ; а- расстояние от передней оси до центра масс КМ; Ъ- расстояние от задней оси до центра масс КМ; Rw- радиус поворота дороги; г,/- индекс соответственно правого и левого борта; і- номер шага вычислений; dT- величина шага вычислений по времени. В данном исследовании принимается, что линейное отклонение влево имеет знак «-», вправо «+»; угол разворота «по часовой стрелке» имеет знак «-», «против часовой стрелки» «+».
Математическое описание модели используемой в исследовании и описание соответствующих физических процессов представлена в таблице 2.2. Таблица 2.2 – Математическое описание модели и соответствующие описанию комментарии к физическим процессам [21-23] боковая сила от по ворота дороги постоянного радиуса; Ру1еп - боковая сила от управляющих воздействий водителя, без учета движения по дороге заданного радиуса.
Анализ этой системы моделей можно производить только численными методами. В качестве программной реализации для расчетных экспериментов принят программный комплекс "StabAuto" для оценки параметров движения колсной машины [27]. Комплекс StabAuto для получения численного решения рассматриваемой задачи по разрабатываемой методике содержит около 400 переменных. Перечень входных параметров, который насчитывает 58 параметров, необходимых для проведения расчета, приведен в таблице 2.3. Таблица 2.3 – Перечень входных параметров
Программноеобозначениепараметра Наименование параметра Единица измерения, в которой он вводится при расчете Reg Прямолинейное движение или поворот Tor Равномерное движение или торможение RUL Расположение рулевого колеса: левое (1) или правое – Cz Вертикальная жесткость упругих элементов одной передней подвески Н/м Czl Вертикальная жесткость упругих элементов одной задней подвески Н/м rz Коэффициент сопротивления вертикальных амортизаторов одной подвески Нс/м Zmax Максимальный вертикальный ход упругого м элемента подвески в одном направлении Cx Продольная жесткость упругих элементов одной подвески Н/м rx Коэффициент сопротивления продольных амортизаторов одной подвески Нс/м Xmax Максимальный продольный ход упругого элемента подвески в одном направлении м upy Передаточное отношение рулевого управления (при нереечном РМ) – do Диаметр шестерни рулевого механизма по делительной окружности (при реечном РМ) м Rt Длина боковой тяги рулевого привода м dol Длина левой боковой тяги в доли от расстояния между поворотными рычагами поворотных кулаков при нейтральной положении управляемых колс LI Угловой люфт левого колеса град
Проведено совершенствование программной реализации математической модели - программного комплекса" Stabauto" - с целью возможности анализа дополнительных параметров и динамических процессов, происходящих в пятне контакта колеса с дорогой.
В ходе совместных экспериментов, проведенных в 2007-2009г. на Автополигоне "НАМИ" Е.В. Балакиной и специалистами Центра испытаний ФГУП "НАМИ" [21-23, 27], подтверждены достоверность математической модели и программной реализации. Наибольшее расхождение результатов численного моделирования по указанному программному комплексу с результатами натурных испытаний составляет по совокупности дорожных условий: линейных отклонений - 12…16%; тормозного пути: 1… 6%. 3 МЕТОДИКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО
В качестве объекта испытаний выбран двухосный автомобиль класса М1 с параметрами автомобиля марки ВАЗ-2110, с кузовом седан, с передними управляемыми и ведущими колсами.
Исходные данные могут браться из сборочных и рабочих чертежей, технического описания прототипа КМ, измеряться на объекте или рассчитываться, а также ими можно задаваться (например, условиями движения).
Ниже приведен перечень исходных данных в виде параметров или факторов с их условными обозначениями в математической модели (если это необходимо). Индексом / везде обозначено левое переднее колсо, индексом 1/ -левое заднее колсо, индексом г - правое переднее колсо, индексом 1г -правое заднее колсо.
Анализ результатов и алгоритма влияния базы на линейное отклонение, тормозной путь и угол разворота КМ в режимах экстренного торможения: прямолинейного на «микст» и в повороте
Угловое замедление колс машины определяется моментом инерции ко-лс, тормозным моментом, подводимым к колсам, и моментом по сцеплению реализуемым в пятне контакта колеса с дорогой.
Понятно, что изменение момента инерции колеса в процессе движения ничтожно мало и влияние этого изменения не учитывается.
Момент тормозной, подводимый к колесу, определяется конструкцией КМ и водителем. В исследованных режимах при экстренном торможении нарастание тормозного момента считалось не зависящим от водителя. Оно определяется только конструкцией и не вносит неопределнности в анализ.
Установлено, что механизм взаимосвязи факторов, определяющих момент по сцеплению, определяет момент блокирования колс.
Так, в соответствии «классическим» представлением динамики одиночного эластичного колеса, кажется, что первым должно блокироваться самое ма-лонагруженное колесо и т. д. в порядке возрастания вертикальной нагрузки. Анализ взаимосвязи времени блокирования колс и базы колсной машины показывает, что это не так, когда речь идет о системе деформируемых колс, оси вращения которых расположены на общем недеформируемом основании. Блокированию колеса всегда способствует малый момент по сцеплению (см. рисунок 4.25). а) при базе, превышающей номинальную величину на 20 %, б) - при базе, меньшей номинальной величины на 20 % Рисунок 4.25 – Анализ влияния момента по сцеплению на порядок блокирования колс А на основании данных рисунка 4.26 отслеживается, что порядок блокировки колс определяется не порядком нагружения колс. о
а) при базе, превышающей номинальную величину на 20 %, б) при базе, меньшей номинальной величины на 20 % Рисунок 4.29 – Анализ влияния сцепных свойств покрытия на порядок блокирования колс
Тот из процессов, который идет быстрее, и определяет время блокирования колеса. Блокирование колеса свидетельствует об отсутствии участка с трением покоя в пятне контакта, и тогда пятно контакта уже не может воспринимать боковую силу, что приводит к боковому скольжению колс оси.
Влияние базы автомобиля на его устойчивость движения влияние неоднозначно из-за изменения в противоположных направлениях с различной интенсивностью величин параметров, определяющих явления: увода всех эластичных колес, самоповорота управляемых колес и условия блокирования всех колес (или «выход» их на заданное значение коэффициента продольного скольжения при наличии АБС). Проектный выбор базы колсной машины должен основываться на исследованиях на таких математических и программных моделях, которые при описании движения автомобиля в разных режимах позволяют учитывать установленный механизм влияния, а также рассчитывать одновременно и отклонения от траектории, и угол разворота, и тормозной путь машины. То есть выбранная проектная база автомобиля при неизменных значениях других конструктивных параметров шасси должна обеспечивать минимальные линейные отклонения автомобиля от траектории, минимальный угол разворота при его минимальной загрузке и разных скоростях движения в разных режимах, не увеличивая тормозного пути.
При оптимизации базы необходимо придерживаться правила несимметричного изменение базы относительно прототипа за счет изменения расстояния от центра масс до задней оси (для автомобиля с передним расположением двигателя), что достаточно легко в конструктивном исполнении по отношению к прототипу автомобиля.
1) На основе проведнного исследования показано, что величина базы колс-ной машины существенно влияет на устойчивость е движения и, тем самым, на е активную безопасность. Такое влияние особенно заметно в режимах торможения при наличии боковой силы: торможение при прямолинейном движении с разными коэффициентами сцепления по бортам и торможение в повороте при критических скоростях.
2) Установлены статистические зависимости величины базы колсных машин от их массы. Показано, что у существующих автомобилей значения базы лежат в интервале ± 20% от среднестатистического для заданной снаряжнной массы.
3) Выявлен механизм влияния базы КМ на устойчивость е движения. Установлено, что это влияние неоднозначно из-за изменения в противоположных направлениях с различной интенсивностью величин параметров, определяющих явления: увода всех эластичных колес, самоповорота управляемых колес и условия блокирования всех колес (или «выход» их на заданное значение коэффициента продольного скольжения при наличии АБС). В результате проведн-ного анализа установлена возможность несоответствия порядка блокирования колес порядку распределения нормальных реакций на них. Доказано, что порядок блокирования колес является результатом совместного действия пяти факторов: