Пояснения:

Материалы из Учебного пособия “Подвеска современного автомобиля. Кинематика и эластокинематика подвески” Автор Титаренко Дмитрий

Раздел 5. Кинематика шасси

Прежде всего, необходимо определиться с терминологией, которой будем оперировать при изучении материалов главы.

Устойчивость – это способность автомобиля сохранять заданное направление движения и противодействовать силам, стремящимся увести в сторону или опрокинуть автомобиль.

Управляемость – способность автомобиля сохранять заданное направление движения или изменять его при воздействии водителя на рулевое управление автомобиля.

Управляемость и устойчивость вместе с тормозной динамичностью автомобиля определяют безопасность движения.

Кроме того, автомобиль обладает свойством изменять направление движения без поворота управляемых колес, которое называется поворачиваемостью автомобиля. Поворачиваемость возникает под действием на автомобиль внешних сил в результате бокового увода вследствие эластичных шин или поперечного крена кузова вследствие эластичности подвески.

Слово «поворачиваемость» используется для описания поведения автомобиля в повороте на относительно высоких скоростях. В повседневной езде на скоростях до 60…70 км/ч влияние поворачиваемости ощущается мало, однако при движении на более высоких скоростях поведение автомобиля начинает меняться. Это вызвано как ростом боковых сил, так и конструктивной податливостью подвески и эластичностью пневматических шин. Если проявляется склонность к отклонению передних колес от заданной водителем траектории – их сносу, говорят о недостаточной поворачивоемости. В этом случае автомобиль только частично реагирует на поворот руля и стремится выйти на больший радиус поворота. При избыточной поворачиваемости под действием боковых сил отклонение от заданной траектории испытывают задние колеса – возникает занос.

Поворачиваемость, прежде всего, зависит от компоновки автомобиля. Переднеприводные автомобили, как правило, характеризуются недостаточной поворачиваемостью, заднеприводные – избыточной. Полноприводные ближе к переднеприводным, но не всегда – многое определяется настройками и дорожными условиями.

С точки зрения активной безопасности предпочтительней недостаточная поворачиваемость, свойственная переднеприводным автомобилям, однако немногочисленные производители автомобилей классической компоновки добиваются очень высоких показателей безопасности, используя современные электронные системы.

Для управления транспортным средством необходимо обеспечить постоянный контакт всех колес автомобиля с поверхностью дороги. Качество дорожного покрытия и скорость движения транспортного средства оказывает существенное влияние на взаимное перемещение кузова и колес. Немалое влияние на взаимное положение кузова и колес оказывают силы, прилагаемые к колесу, например, сила тяги, тормозная сила, боковая сила.

poyasneniya-rp006 -01

Рис. 5.1: Зависимая а, и независимая б, подвеска автомобиля.

Кинематическая связь между кузовом и колесом осуществляется подвеской, которая принято делить на зависимую подвеску неразрезной оси и независимую подвеску каждого из колес разрезной оси. При движении автомобиля по неровностям дороги колеса, шарнирно прикрепленные к кузову автомобиля через элементы, функционально объединенные в подвеску, воспринимают все силы и моменты, действующие со стороны дороги на колесо. Элементы подвески удерживают колесо или ось автомобиля в заданном относительно кузова (рамы) положении, передавая на кузов воспринимаемые колесом силы и моменты сил.

poyasneniya-rp006 -02

Рис. 5.2: Независимая подвеска управляемого колеса

а) – подвеска на треугольных рычагах, шарнирно прикрепленных к кузову;

б) – подвеска McPherson, имеющая нижний серповидный рычаг, прикрепленный к подрамнику и телескопическую амортизаторную стойку.

Крепление рычагов подвески может производиться как непосредственно к кузову автомобиля, так и через подрамник. С другой стороны рычаги шарнирно прикреплены к колесу, причем, крепление рычагов подвески и рулевых тяг должны обеспечивать заданное конструкцией кинематическое перемещение колеса относительно кузова.

Шарнирное соединение колеса с кузовом (рамой) автомобиля позволяет колесу перемещаться в вертикальном направлении. Движение колеса вверх называют ходом сжатия подвески, а движение вниз – отбоем. В ходе вертикального перемещения колеса, связанного с кузовом посредством рычагов разной длины и установленных под разными углами относительно кузова, плоскость вращения колеса меняет наклон по отношению к поверхности дороги. Угол наклона плоскости вращения колеса к горизонтальной поверхности называется развалом колеса и обозначается буквой греческого алфавита γ.

Конструкция шарнирной подвески колес к кузову автомобиля позволяет изменять их взаимное положение под действием вертикальных mg и боковых Fs сил. Проложенная к центру тяжести кузова боковая сила вызывает крен кузова относительно поверхности дороги, при этом происходит перераспределение вертикальных Fni и Fna, и горизонтальных Fsi и Fsa сил.

poyasneniya-rp006 -03

Рис. 5.3: Варианты изменения положения развала колес в ходе сжатия и отбоя подвески.

а) – при крене кузова, вызванного боковой силой FS правое колесо получает положительный развал +γ, а левое – отрицательный –γ.

б) – просадка кузова Δh при увеличении вертикальной нагрузки m*g, вызывает увеличение отрицательного развала –γ как правого, так и левого колеса;

в) – оптимальным считается ситуация, при которой в ходе сжатия подвески колесо получает отрицательный развал –γ, а в ходе отбоя – положительный развал +γ.

 

Колеса автомобиля, соединенные с кузовом посредством шарнирно закрепленных рычагов, остаются в контакте с поверхностью дороги, изменяя свое относительное положение. Показанное на рисунке 1.3.а изменение положение колеса в ходе упругого сжатия подвески не оптимально, так как при повороте автомобиля возникает крен кузова, обусловленный действием центробежной силы FS, заставляет наружное от центра поворота колесо, испытывающее большую вертикальную нагрузку, кренится вместе с кузовом автомобиля. Колесо, получившее большой положительный развал катится по боковой части протектора, что не позволяет передавать через него возросшие боковые силы. Оптимизация подвески может быть достигнута изменением длины рычагов подвески или точки их крепления к кузову автомобиля. Если сделать длину верхнего рычага короче, или изменить точку его крепления на кузове, уменьшение расстояния между кузовом и поверхностью дороги в результате приложенной к кузову вертикальной нагрузки (рис. 5.3. б) оба колеса независимой подвески могут получить отрицательный развал.

Оптимальными качествами будет обладать такая подвеска, которая в ходе сжатия упругого элемента позволит верхней части колеса получить наклон в сторону кузова автомобиля (отрицательный развал – γ), тогда колесо при крене автомобиля останется вертикальным относительно опорной поверхности и будет способно передать возросшие боковые силы. Противоположное колесо этой оси должно будет получить наклон верхний части от кузова автомобиля (положительный развал +γ). Этого удается достичь, удлинив верхний рычаг и переместив его шарнир ближе к шарниру нижнего рычага.

 

Подбор кинематической структуры подвески и последующая оптимизация её конструкции, отвечающей всем требованиям управляемости и устойчивости – процедура сложная и кропотливая. Кроме вертикальных перемещений колеса автомобиля могут менять свое положение относительно кузова в плоскости, параллельной поверхности дороги или плоскости, наклоненной к ней.

poyasneniya-rp006 -04

Рис. 5.4: Возможные перемещения колеса автомобиля в горизонтальной плоскости

а) – поворот управляемых колес, связанных рулевыми тягами, составляющими, так называемую, рулевую трапецию.

б) – поворот колеса, вызванный эластичностью рычагов подвески;

в) – поворот управляемого колеса относительно кузова производится вокруг оси поворота, именуемой шкворневой осью.

Если смотреть на переднюю управляемую ось сверху, то согласованное изменение положения управляемых колес по отношению к кузову автомобиля или его раме можно рассматривать как поворот в плоскости дороги. Для согласованности поворота управляемые колеса соединены системой тяг, которые в плане представляют трапецию (рис. 5.4. а), отсюда произошло название «рулевая трапеция». Если же смотреть на управляемое колесо сзади, то можно увидеть, что колесо в процессе его движения вокруг оси поворота совершает перемещение и в вертикальной плоскости.

На рисунке 5.4.б видно, что в действительности пространственное перемещение управляемого колеса происходит в плоскости, перпендикулярной оси его поворота, которая по старинке именуется шкворневой осью. Это название происходит от названия детали (шкворень) используемой в качестве оси поворота управляемых колес.

Управление автомобилем поворотом его колес требует учета всех сил, действующих на автомобиль и его колеса во время совершения поворота. Одним из важнейших требований, предъявляемых к рулевому управлению, является способность управляемых колес самостоятельно возвращаться в положение прямолинейного движения, если водитель прекратит удерживать повернутое рулевое колесо. Свойство автоматического возврата в положение прямолинейного движения после исчезновения причины, выведшей управляемые колеса из этого положения, называется стабилизацией управляемых колес. Для обеспечения стабилизации ось поворота управляемого колеса (так называемая шкворневая ось) имеет продольный и поперечный наклон, поэтому управляемое колесо описывает сложную пространственную траекторию движения относительно кузова и дороги. Если смотреть на управляемое колесо со стороны, то можно будет увидеть, что при его повороте вокруг шкворневой оси точка контакта колеса с дорогой описывает траекторию, близкую к эллиптической, при этом возможен незначительный подъем передней части автомобиля.

При конструировании автомобиля учету подлежит и упругая деформация (см. рис. 5.5), возникающая в элементах подвески. Перемещения колеса в горизонтальной плоскости обусловлено наличием шарнирных соединений или эластичностью элементов подвески, в частности резиновых или полимерных втулок рычагов, которые устанавливаются на оси поворота рычагов для снижения вибрации и шума, происходящих при качении колеса по дороге.

poyasneniya-rp006 -05

Рис.5.5: Шарнирные соединения, применяемые в подвеске колес автомобиля

а) – Жесткие шарнирные соединения; б) – эластичные шарнирные соединения

 

Как было сказано в предыдущем разделе, установка диагональных шин, обладающих довольно высокой податливостью в продольном на-правлении, позволяло применять жесткие шарнирные элементы. Повсеместный переход на радиальные шины, снабженные жестким опоясывающим кольцом, потребовали установки в рычагах шарниров эластичных втулок рычагов. Эти втулки называют «сайлентблоками».

Упругая деформация втулок рычагов подвески обеспечивает не только вертикальные перемещения колес относительно кузова, но и допускают горизонтальные перемещения колеса. Например, сила тяги ведущего колеса, приложенная к средней точке пятна контакта шины с дорогой, вызывает продольное перемещение колеса относительно кузова.

Все перемещения колеса, возникающие в ходе движения по неровностям дороги, а также в результате воздействия внешних сил при повороте, разгоне и торможении автомобиля, не должны входить за допустимые изготовителем предельные значения, и происходить по строго предписанным траекториям. Любое незапланированное перемещение колеса может привести к потере управляемости, следовательно, качество заводской сборки и последующего ремонта шасси серьёзно влияет на безопасность движения.

 

Глава 5.1. Полюс поворота рычагов подвески, мгновенный центр крена, ось поперечного крена

Подвеска любого типа работает по законам, характерным для всех механизмов машин и описанных в теории механизмов машин. В некоторых случаях применяются законы статики, в частности, для определения условной точки именуемой мгновенным центром крена кузова автомобиля, через который происходит передача сил между кузовом и осью автомобиля.

Для описания кинематических зависимостей определим некоторые параметры, которые будут называться: полюс поворота рычагов подвески D, мгновенный центр крена W. Чтобы понять значение этих параметров рассмотрим рисунок 5.06.

poyasneniya-rp006 -06

Рис. 5.06: Расположение полюса D поворота рычагов подвески, мгновенного центра крена W и траектории изменения колеи оси автомобиля

 

Мгновенным центром крена подвески колес одной оси автомобиля называется точка, расположенная в вертикальной плоскости (см. рис 5.06), которая проходит через центры пятен контакта колес и при поперечном крене кузова остается неподвижной. Иными словами, центр крена W для рассматриваемой оси это условная точка, подобная центру тяжести автомобиля, вокруг которой кузов автомобиля совершает вращательное движение под действием боковой силы, приложенной к центру тяжести (центру масс) автомобиля. Вращение вокруг этой точки обусловлено эластичностью упругих элементов подвески.

На схеме преднамеренно не показаны упругие элементы и кузов автомобиля, так как нас будет интересовать не силы, действующие на элементы подвески, а только траектории их движения.

Представим, что кузов автомобиля установлен на опорах так, что шарнирно соединяющие колеса с картером полуоси могут совершать вращательные движения вокруг точек D, которые являются полюсами поворотов полуосей подвески. Соединив линиями полюса D со средними точками пятен контактов шин с поверхностью дороги, в точке пересечения этих линий с продольной плоскостью симметрии автомобиля получим точку W, определяющую положение центра крена. Мгновенный центр крена W кузова расположен над осью автомобиля близко к его центру масс, следовательно, автомобиль, снабженный разрезной осью, будет обладать малой склонность к крену, но в ходе сжатия и отбоя подвески будет происходить значительное изменение колеи с одновременным изменением угла наклона плоскости вращения колеса к вертикальной плоскости симметрии кузова.

Значение кинематических параметров подвески будет понятно при рассмотрении рисунка 5.07, на котором для наглядности схематически показано расположение главных точек кинематической схемы наиболее распространенного типа телескопической подвески McPherson.

poyasneniya-rp005 -04

Рис. 5.07. Способ геометрического нахождения полюса рычагов D подвески McPherson и мгновенного центра W крена кузова.

A – шаровая опора;

B – точка крепления поперечного рычага к кузову;

C – верхняя опора телескопической стойки;

D – полюс рычагов подвески;

S – расположение центра масс;

W – расположение мгновенного центра крена подвески;

b – колея передних колес.

 

Полюс поворота рычагов подвески McPherson определяется точкой пересечения луча, проведенного перпендикулярно к оси штока телескопической подвески, и восстановленного из точки верхней опоры, с продолжением прямой, проведенной по оси нижнего рычага. Эту точку будем обозначать буквой латинского алфавита D. Если точку D соединить с центром пятна контакта шины с дорогой, то в месте пересечения полученной прямой с продольной плоскостью симметрии автомобиля найдем точку W, которую будем называть мгновенным центром поперечного крена подвески.

 

На повороте центробежная сила приложена к центру масс автомобиля, обозначенного на рисунке буквой S. Чем ближе к центру масс S будет располагаться мгновенный центр поперечного крена W, тем меньше будет плечо h центробежной силы, которая на этом плече образует опрокидывающий момент, действующий на кузов автомобиля.

Как отмечалось выше, центр мгновенного крена W для рассматриваемой оси это условная точка, вокруг которой кузов автомобиля совершает вращательное движение под действием центробежной силы, приложенной к центру масс автомобиля. По логике низкое расположение мгновенного центра крена должно уменьшить склонность к крену кузова в повороте, однако возрастает плечо h, как следствие, возрастет значение опрокидывающего момента, действующего на кузов в повороте. С другой стороны, высокое расположение центра поперечного крена, как правило, приводит к большему изменению колеи b и плохо согласуется с обеспечением наклона верхней части колеса при ходе сжатия подвески в сторону кузова, что необходимо для обеспечения плотного пятна контакта шины с дорогой и передачи возросших в повороте боковых сил.

Положение мгновенного центра крена кузова W зависит от кинематической структуры подвески. Рассмотрим основные типы подвесок и установим взаимосвязь между конструкцией подвески, и изменением колеи в ходе сжатия упругого элемента подвески и его отбоя (обратного хода элементов подвески при снятии нагрузки), с положением мгновенного центра крена подвески.

Для подвески колес с поперечными рычагами (рис. 5.08) полюс D кинематически связанных рычагов подвести лежит в точке пересечения осевых линий поперечных рычагов 1 и 3 подвески.

poyasneniya-rp006 -08

 

Рис. 5.08: Кинематическая схема подвески на поперечных рычагах

1. верхний поперечный рычаг подвески; 2. шкворень (ось поворота управляемого колеса); 3. нижний поперечный рычаг подвески; 4. корпус автомобиля; 5. опорная поверхность.

 

Соединив две точки полюсов D подвески правого и левого колеса линиями, проходящими через средние точки пятен контакта колес с дорогой, получим общую точку W, лежащую в плоскости симметрии кузова автомобиля, и, определяющую положение центра крена. На схеме видно, что положение точки, определяющей положение полюса подвески D и мгновенного центра крена W, зависит от угла наклона рычагов подвески. Изменяя взаимное положение шарниров рычагов подвески относительно кузова и колеса, и длину этих рычагов, конструкторам удается получить необходимую кинематику подвески. Это значит, что полюс рычагов подвески может находиться как за пределами контура автомобиля (рис 5.09а), так и внутри него (рис 5.09б).

poyasneniya-rp006 -09

 

Рис. 5.09: Методика нахождения мгновенного центра крена для подвески с поперечно расположенными рычагами

а) – расположение мгновенного центра крена ниже уровня опорной поверхности; б) – расположение мгновенного центра крена выше уровня опорной поверхности; в) – расположение мгновенного центра крена на уровне опорной поверхности.

 

Если же рычаги подвески расположить параллельно (рис.5.09в), полюс поворота рычагов подвески будет расположен в бесконечности, а мгновенный центр крена определяется как точка пересечения линии, параллельной рычагам подвески с продольной плоскостью симметрии автомобиля.

poyasneniya-rp006 -10

Рис. 5.10: Методика нахождения мгновенного центра крена подвески на косых рычагах

Косые рычаги применяют для подвески задних ведущих колес автомобиля. Подвеска получила название из-за расположения точек A и B крепления шарниров к кузову автомобиля, которые размещены на кузове автомобиля так, что ось поворота рычага расположена наклонно не только к продольной плоскости кузова автомобиля, но и к опорной поверхности.

A и B – сайлентблоки оси косого рычага;

D – полюс рычага подвески;

N – середина пятна контакта колеса с дорогой;

W – мгновенный центр крена подвески;

α – угол наклона оси вращения косого рычага к продольной плоскости автомобиля;

β – угол наклона оси вращения косого рычага к опорной поверхности.

 

Для подвески автомобиля с косыми рычагами полюс поворота рычагов подвески D находим, сопоставляя две проекции подвески колеса: в плане (вид сверху) с фронтальной проекцией подвески (вид сзади).

На фронтальной проекции необходимо провести линию, соединяющую две шарнирные опоры косых рычагов до её пересечения с линией, соединяющей оси вращения колес. Затем, полученную точку проецируем на линию, проходящую через шарнирные опоры косого рычага на фронтальной проекции. Полученные две точки являются пространственным изображением полюса поворота косого рычага подвески.

poyasneniya-rp006 -11

Рис. 5.11: Нахождение мгновенного центра крена подвески не разрезной оси автомобиля на продольных рессорах

Отличительной особенностью такой подвески является неизменность колеи в ходе сжатия-отбоя подвески.

 

Если в качестве упругого элемента применяются продольно установленные листовые рессоры (рис. 5.11), боковая сила передается коренными листами и положение мгновенного центра крена определяется высотой точки крепления коренного листа к оси автомобиля. Для снижения общей высоты автомобиля рессоры крепятся под балкой моста, при этом мгновенный центр крена W2 располагается довольно низко под балкой моста, при этом возрастает склонность к крену автомобиля в повороте. Для уменьшения поперечного крена при движении на повороте требуется высокое положение мгновенного центра крена W1. Для этого на грузовых автомобилях и автобусах рессоры устанавливаются над балкой моста.

В отличие от передних подвесок, подвески задних колес автомобиля часто снабжены одинарными или двойными продольными рычагами.

poyasneniya-rp006 -12

Рис. 5.12: Подвеска колеса на продольно расположенном рычаге

Расположение оси поворота продольного рычага подвески параллельно опорной поверхности предопределяет расположение мгновенного центра крена подвески на опорной поверхности.

Если ось качания продольных рычагов горизонтальна, мгновенный центр крена W располагается на уровне дороги, а полюс D качания рычагов подвески лежит в бесконечности. Если продольные рычаги имеют наклонную ось качания, то мгновенный центр крена W располагается выше уровня дороги или ниже её уровня в зависимости от угла наклона оси качания, но полюс D в любом случае удален в бесконечность. Недостатком конструкции подвески с удаленным от колеса полюсом D качания рычагов является невозможность изменения угла наклона колеса в сторону отрицательного развала в ходе сжатия упругого элемента подвески. Как мы упоминали ранее, отрицательный угол наклона колеса в ходе сжатия необходим для передачи больших боковых сил, возникающих при движении на повороте, что обеспечивает большую устойчивость автомобиля.

Передача боковых сил от кузова к зависимой подвеске колес производится через пакет листовых рессор, что может привести к разрушению этого пакета.

poyasneniya-rp006 -13

Рис. 5.13: Определение мгновенного центра крена подвески с тягой Панара

Мгновенный центр крена подвески, снабженной поперечным рычагом, находится в точке пересечения поперечного рычага с продольной плоскостью автомобиля.

 

Применение в зависимой подвеске в качестве упругого элемента спиральных пружин или пакета рессорных элементов предусматривает установку поперечного рычага (рис. 5.13), которая называется тягой Панара. В этом случае мгновенный центр крена W располагается в точке пересечения оси тяги Панара с продольной плоскостью кузова автомобиля.

Спиральные пружины способны воспринимать только вертикальные силы, поэтому в зависимой подвеске неразрезной оси автомобиля требуется установка продольных тяг (см. рис. 5.14.), которые способны передавать продольные силы, возникающие при разгоне и торможении автомобиля.

poyasneniya-rp006 -14

Рис. 5.14: Подвеска не разрезной оси ведущего мота автомобиля с использованием упругих пружинных элементов на продольных рычагах с применением реактивных тяг

1. – продольный рычаг подвески;

2. – реактивная тяга;

3. – поперечная тяга (тяга Панара).

 

Кроме того, возникающие реакции, стремящиеся провернуть балку ведущего моста при его разгоне в сторону, противоположную направлению вращения ведущего колеса, а также реакции, возникающие при торможении колесным тормозом, требуют установки продольных тяг, именуемых реактивными тягами. Продольные тяги, шарнирно прикрепленные к балке моста через кронштейны, противодействуют возникающим при разгоне и торможении реактивным моментам тяговых и тормозных сил. Система тяг, противодействующая перемещению балки неразрезного моста вод действием сил и моментов этих сил, называется направляющим ап-паратом.

poyasneniya-rp006 -15

Рис. 5.15: Методика нахождения мгновенного центра крена подвески с расположенными под углом к продольной плоскости реактивными тягами

 

Если пару продольных тяг расположить под углом, как это показано на рисунке 5.15, точка пересечения осей косо установленных верхних рычагов на виде сверху даст расположение одной проекции полюса D поворота верхних рычагов подвески. Вторую проекцию полюса D можно получить на виде сбоку. Луч, проведенный на этом виде параллельно нижнему рычагу, пересечет вертикальную плоскость, проходящую через оси колес в точке W, соответствующей мгновенному центру крена этой подвески.

Возможен вариант применения двух пар косо установленных рычагов подвески, как это показано на рисунке 5.16. Если направляющий аппарат состоит из пары верхних рычагов, расположенных перед осью, и пары рычагов расположенных позади оси, полюса D1 верхних рычагов вначале находим на виде сверху, а затем проецируем эту точку на вид сбоку. Аналогичным образом находим полюса D2 поворота задней пары рычагов. Соединив полученные полюса D1 и D2, находим мгновенный центр крена W подвески. Недостатком такой подвески является существенное снижение мгновенного центра крена W оси автомобиля при увеличении его загрузки, что вызовет повышенную склонность к крену автомобиля при движении в повороте.

poyasneniya-rp006 -16

Рис. 5.16: Методика определения мгновенного центра крена подвески ведущей неразрезной оси с двумя парами косо установленных рычагов

 

Если пару рычагов установить перед осью (рис 5.16), сможем избежать значительного снижения высоты мгновенного центра крена W при увеличении вертикальной нагрузки, или даже некоторого его поднятия.

В направляющем аппарате ведущего моста вместо пары верхних продольных косо установленных рычагов или тяги Панара может быть применен один треугольный рычаг, который передает на кузов автомобиля действие боковых и продольных сил, а также моментов этих сил.

poyasneniya-rp006 -17

Рис. 5.17: Применение треугольного направляющего аппарата (подвески с дышлом) ведущего моста автомобиля

Преимуществом такой конструкции направляющего аппарата вместо широко применяемой поперечной тяги Панара является то, что мгновенный центр крена оси расположен достаточно высоко. Это снижает кренистость автомобиля в повороте.

 

Мгновенный центр крена такой подвески находится в точке крепления треугольного рычага к балке моста. Достоинством подвески такого типа является неизменное положение мгновенного центра крена при изменении загрузки автомобиля.

Нелишним будет еще раз напомнить сущность понятия «мгновенный центр крена оси автомобиля». Крен автомобиля под действием боковой силы или неравномерной его загрузки можно рассматривать, как некоторое вращение передней или задней части кузова вокруг условной точки, которая в этот момент и является мгновенным центром его крена.

Две оси автомобиля могут иметь центры крена, расположенные на разной высоте.

poyasneniya-rp006 -18

Рис. 5.18: Конструкция автомобиля, имеющего мгновенные центры крена передней WV и задней Wh, расположенные на разной высоте.

A – A – продольная ось, проведенная через мгновенный центр крена передней оси;

B – B – продольная ось, проведенная через мгновенный центр крена задней оси;

C – C – теоретическая ось крена кузова;

D – точка пересечения теоретической оси крена кузова с поперечной плоскостью, проходящей через центр масс автомобиля;

S – центр масс автомобиля;

h – плечо крена (расстояние от центра масс до теоретической оси крена);

hS – высота центра масс над опорной поверхностью.

 

Допустим, передняя подвеска имеет мгновенный центр крена Wv, расположенный на уровне опорной поверхности, а задняя подвеска – мгновенный центр крена Wh, расположенный выше балки моста. Следовательно, передняя часть автомобиля под действием боковой силы будет совершать вращение (крен) вокруг оси A – A, а задняя его часть – вокруг оси B – B. Одновременное вращение кузова вокруг двух осей, расположенных с некоторым смещением одна относительно другой, будет вызывать деформацию кручения кузова, что может вызвать его постепенное разрушение в результате постоянно возникающей деформации. Если увеличить жесткость кузова, автомобиль под действием боковых сил будет вращаться (крениться) вокруг оси C – C, проходящей через мгновенные центры крена Wv передней и Wh задней осей. Боковая сила, действующая на центр масс S кузова и расположенного на высоте hS, будет вызывать опрокидывающий момент:

 

Mбок силы = FS * h.

 

Где:

FS – боковая сила, возникающая при прохождении поворота или движении автомобиля по косогору, Н;

h – расстояние от центра масс S до оси поперечного крена C – C.

Ось, соединяющая центры крена передней и задней осей называется теоретической осью крена кузова автомобиля. На схемах её принято обозначать, как ось WA.

poyasneniya-rp006 -19

Рис. 5.19: Конструкция автомобиля с теоретической осью крена кузова, расположенной параллельно опорной поверхности

WA – теоретическая ось крена.

 

Для снижения деформации кручения кузова ось WA желательно располагать параллельно поверхности дороги. Если ось расположить как можно выше, понизится и склонность к крену автомобиля под действием боковой силы, возникающей при прохождении поворота.

Оставить комментарий

Пожалуйста, авторизуйтесь чтобы добавить комментарий.
  Подписаться  
Уведомление о