Ответить на вопросы

Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля и тяговая характеристика. Как строится? Написать формулы определения тяговой силы, скорости автомобиля и пояснить их.
В точке касания колес с поверхностью дороги крутящий момент (рис. 190, б) вызывает окружную силу. Противодействие дороги этой окружной силе выражается реактивной силой, передаваемой от дороги на ведущее колесо.
Эта сила направлена в сторону движения автомобиля и. называется толкающей или тяговой силой. Тяговая сила от колес, передается на ведущий мост и далее на раму, заставляя автомобиль двигаться.

Величина тяговой силы тем больше, чем больше крутящий момент двигателя и передаточные числа коробки передач и главной передачи. Тяговая сила на ведущих колесах достигает наибольшей величины при движении автомобиля на низшей передаче, поэтому низшую передачу используют при трогании с места автомобиля с грузом, при движении автомобиля по бездорожью.
Величина тяговой силы на ведущих колесах автомобиля ограничивается сцеплением шин с поверхностью дороги.

Радиусы колеса автомобиля. Написать формулы, пояснить их.
43815213360Как видно на картинке — общий наружный диаметр шины состоит из посадочного диаметра и высоты (профиля) покрышки.
Посадочный диаметр
Посадочный диаметр определить очень легко, он написан на самой покрышке. Например в обозначении покрышки 205/60/R15 последняя цифра R15 и обозначает посадочный диаметр шины в дюймах.
Буква R обозначает тип шины (радиальный), а цифра 15 — посадочный диаметр в дюймах, равный 38,1 см.
Для справки: 1 дюйм равен 2,54 см
Наружный диаметр
Наружный диаметр шины складывается из посадочного диаметра (обозначенного в дюймах) и высоты шины, которая так же обозначена в маркировке шины.
Например, в нашем случае маркировка покрышки 205/60/R15 обозначает ширину шины205 мм, высоту шины в 60% от ширины, и посадочный диаметр 15 дюймов.
Наружный диаметр будет складываться из посадочного диаметра (15 дюймов = 38,1 см) и высоты шины (205 мм х 60% = 123 мм), умноженной на два.
Для шины с маркировкой 205/60/R15 внешний диаметр равен 38,1 см + (2 х 12,3 см) = 62,7 см

Силы и моменты действующие на ведущее колесо автомобиля. Начертить схему, пояснить её, написать формулы для определения тяговой силы и момента.
Развиваемый двигателем автомобиля крутящий момент Ме передается на ведущие колеса. В передаче крутящего момента от двигателя к ведущим колесам участвуют сцепление, коробка передач, карданная передача, главная передача, дифференциал и полуоси. С полуосей ведущего моста крутящий момент передается на ведущие колеса. Крутящий момент Мкна ведущих колесах зависит от крутящего момента Ме двигателя, передаточных чисел в трансмиссии и механического к. п. д. трансмиссии nм

где iK — передаточное число коробки передач; i0 — передаточное число главной передачи. Крутящий момент Мк (рис. 2) вызывает в точке контакта колеса с дорогой силу трения Хк (сила противодействия дороги вращению ведущих колес), называемую касательной или тангенциальной реакцией.

Рис. 2. Схема сил, действующих на ведущее колесо автомобиля
Сила трения — сумма касательных реакций Хк обоих ведущих колес — равна той тяговой (или толкающей) силе, которая передается раме автомобиля, заставляя его двигаться вперед.
Тяговая сила Рк равна подведенному к ведущим колесам крутящему моменту Мк, деленному на радиус качения колеса rк:

или, учитывая выражение (5),

Кроме момента Мк и силы Рк (реакции Хк), на ведущее колесо автомобиля действует сила тяжести Gk, приходящаяся на колесо и вызывающая со стороны дороги вертикальную (нормальную) реакцию Zk.
При повороте автомобиля, при движении его по дороге с поперечным уклоном и действии на него бокового ветра колесо воспринимает также поперечную силу Y, в результате чего возникает боковая реакция Yk дороги.

Силы действующие на автомобиль при движении на подъёме, изобразить схему пояснить.
Во время движения, на автомобиль действуют разные силы. Внешними силами, на преодоление которых расходуется тяговое усилие, полученное от двигателя на ведущих колесах автомобиля при его движении по горизонтальной плоскости с равномерной скоростью, являются силы сопротивления качению и сила сопротивления воздуха. При движении на подъем дополнительно надо преодолевать силу сопротивления вертикальному перемещению центра тяжести автомобиля, при ускоренном движении – силу сопротивления инерции автомобиля.
На автомобиль, как при движении, так и в неподвижном состоянии действует сила тяжести. Силой тяжести автомобиля является его масса, измеряется она в килограммах и действует параллельно по вертикали вниз, прижимая колеса к дороге (рис.1).

Рис. Силы, действующие на автомобиль при движении на подъем.
Сила тяжести автомобиля, стоящего неподвижно на горизонтальной плоскости, направлена вертикально вниз и распределяется по осям и колесам. Эти составляющие силы по своей величине обратно пропорциональны расстояниям между точками их приложения и точкой приложения силы тяжести автомобиля (центра тяжести).

Сила и мощность сопротивления качению. Изобразить схему, написать формулы, пояснить их, факторы влияющие на них.
Сопротивление качению шины по дороге — явление весьма сложное, зависящее от большого количества факторов; в основном оно складывается из деформации полотна пути и деформации шины. Кроме того, в сопротивление качению включается потеря в подшипниках передних колес.
Деформация полотна пути зависит от его характера и состояния: твердости, наличия неровностей и т. п., а также от веса автомобиля, приходящегося на шину, и качества самой шины (ее размеров — диаметра и ширины, твердости, давления в камере и т. п.).
Деформация шины зависит от характера и состояния полотна пути, нагрузки на шину от веса автомобиля, величины крутящего момента, передаваемого шиной, размера шины и ее качества (материала, конструкции, давления в камере, эластичности) и мягкости рессор.
В настоящее время для оценки сопротивления качению шин пользуются коэффициентом сопротивления качению.
Если для преодоления сопротивления качению в определенных условиях движения необходимо приложить усилие РL кг, то отношение этого усилия к общему весу автомобиля G кг может быть выражено коэффициентом:. Этот коэффициент, представляющий собой отношение силы, необходимой для преодоления сопротивления качению автомобиля в заданных условиях, к общему весу автомобиля, и является коэффициентом сопротивления качению.
Выражение силы и мощности сопротивления качению:

Сила и мощность сопротивления подъему. Изобразить схему, написать формулы, пояснить их, факторы влияющие на них.

Сила сопротивления подъему и мощность сопротивления подъему
Силой сопротивления подъему Рi- называют составляющую силы тяжести, параллельную плоскости дороги:

При небольших углах подъема синус может быть заменен тангенсом. В дорожном строительстве тангенс угла наклона дорог к горизонту называют уклоном и обозначают i. Уклон обычно выражают в процентах. Тогда tgα=i%100 .
Принято i%100 обозначать i и выражать десятичной дробью. Тогда
Pi=mag i
Умножив обе части равенств (1.25) и (1.26) на Va получим мощность, расходуемую на преодоление сопротивления подъему:

Сила и мощность суммарного сопротивления дороги. Изобразить схему, написать формулы, пояснить их, факторы влияющие на них.
На коэффициент сопротивления качению (и силу сопротивления качению) основное влияние оказывают тип и состояние дороги. Сила сопротивления подъему целиком зависит от продольного профиля дороги. Поэтому сумму Pf+Pi=Pψ называют силой сопротивления дороги.
Pψ=ma g (fcosα+sin α)≈ma g f+i=maψ g
сумму fcosα+sinα=ψ=f+i называют коэффициентом сопротивления дороги. Nψ=ma gVaψ1000

Сила и мощность сопротивления воздуха. Изобразить схему, написать формулы, пояснить их, факторы влияющие на них.

Равнодействующую всех элементарных сил сопротивления воздуха, действующих на поверхность автомобиля, называют полной аэродинамической силой.
Pψ=Cw q F
q – скоростной набор, равный кинетической энергии кубического метра воздуха.
Сw коэффициент полной аэродинамической силы.
F площадь Миделя.

Сила и мощность сопротивления разгону. Написать формулы, пояснить их, факторы влияющие на них.

Величина силы сопротивления разгону зависит от ускорения движения. Чем быстрее разгоняется автомобиль, тем большей становится эта сила. Ее величина меняется даже при трогании с места. Если автомобиль трогается плавно, то сила эта почти отсутствует, а при резком трогании она может даже превысить тяговую силу. Это приведет или к остановке автомобиля, или к буксованию колес (в случае недостаточной величины коэффициента сцепления).
Эта сила есть сила инерции.
Fин. = m*a*σвр
Где:
Fин. – сила сопротивления разгону, Н
m – масса электромобиля, кг
a – ускорение электромобиля, м/с2
σвр – коэффициент учета вращающихся масс
Приблизительно коэффициент учета вращающихся масс σвр можно рассчитать по формуле:
σвр=1,05 + 0,05*u2кп
Где uкп – передаточное число коробки передач

Движение автомобиля на вираже. Изобразить схему, пояснить. Как определяются критические скорости по условиям заноса и опрокидывания?
На сложном рельефе, в гористой местности неизбежно приходится применять извилистые трассы дорог и улиц. Изменение направления дороги и улицы определяется внешним углом поворота между смежными участками. Для обеспечения плавного поворота транспортных средств смежные прямолинейные отрезки дороги и улицы сопрягаются между собой криволинейными участками, описанными по дуге окружности заданного радиуса.Значения радиусов кривых принимают в зависимости от назначения дороги или улицы, расчетной скорости движения, характера рельефа и застройки.Условия движения транспортных средств на кривых участках дорог и улиц ухудшаются по ряду причин. При движении по кривой уменьшается устойчивость автомобиля, так как возникает центробежная сила, действующая во внешнюю сторону и стремящаяся опрокинуть автомобиль (или какое-либо другое транспортное средство) и вызвать поперечное скольжение.

Рис. Схема виража:А — участки отгона виража с переходной кривой; В — ширина проезжей части; i0 — поперечный уклон двускатного профиля; iпрод — поперечный уклон виража; iотг — поперечный уклон на участке отгона виража; iпрод — продольный уклон дороги на вираже; l — уширение; r — круговая кривая; R0 — радиус закругленияЦентробежная сила прямо пропорциональна квадрату скорости движения и обратно пропорциональна радиусу кривой. Чем больше расчетная скорость движения, тем больше должен быть радиус криволинейных участков дорог и улиц. На поворотах небольшого радиуса (меньше 2000 м) кроме того, что возникает центробежная сила, ухудшается управляемость автомобилем и видимость дороги, особенно в лесной местности, в населенных пунктах и выемках. Если радиус круговой кривой ниже нормы, на протяжении всего закругления устраивают вираж круговую кривую, имеющую постоянный радиус, а проезжей части и обочинам придают общий односкатный поперечный профиль с уклоном в сторону, обратную действию центробежной силы, к центру кривой.

Движение автомобиля по прямой дороге с поперечным уклоном. Изобразить схему, пояснить. Как определяются критические углы по условиям заноса и опрокидывания?

Условием сохранения равновесия неподвижного или равномерно движущегося автомобиля на уклоне или косогоре является прохождение вектора силы тяжести внутри опорной площади автомобиля – прямоугольника, вершины которого совпадают с точками взаимодействия колес с дорогой. По мере загрузки автомобиля центр тяжести смешается вверх, вследствие чего даже незначительный уклон дороги может привести к потере устойчивости.Поперечная устойчивость – это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых колес. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно вызывает центробежная сила Py (см. рис.).

Движение автомобиля на вираже

Расстояние от точки О (центра поворота) до середины заднего моста при угле поворота управляемых колес θ <= 20°:
R = L/tgθ

Максимальный (критический) угол косогора дороги, по которому автомобиль может двигаться без поперечного скольжения:
tgβск=(gRφy-v2)/(gR+v2φy)
Согласно формуле движение автомобиля устойчивее при больших значениях φy и R и малых величинах v и beta;.Для повышения безопасности на дорогах, предназначенных для скоростного движения, все левые повороты имеют односкатный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон, направленный к центру закругления. Силы Ру sinβ и G cosβ при этом имеют направление, противоположное показанному на рис. 1, что повышает поперечную устойчивость автомобиля.

Проходимость автомобиля. Понятие о проходимости автомобиля и ее геометрические показатели.
Проходимость – это эксплуатационно-техническое свойство, определяющее возможность использования автомобиля по бездорожью и на дорогах с покрытием, находящимся в плохом состоянии.
Выявлен ряд измерителей, которые в достаточной мере определяют возможности преодоления препятствий автомобилем. К основным измерителям необходимо отнести следующие:
1. Расстояние между низшими точками автомобиля и дорогой (дорожный просвет). 
Чем больше это расстояние, тем безболезненнее автомобиль будет преодолевать неровную дорогу, не рискуя задевать за кочки, камни, пни и т. д. Этим самым исключается возможность повреждения отдельных деталей шасси. У всех автомобилей наиболее низкими точками шасси являются картер маховика, передняя и задняя оси. Происходит много случаев, когда низкие части повреждаются, наскакивая на камни. Это чаще бывает в горных каменистых районах.

Рис. 9. Определение наименьшего дорожного просвета между нижней точкой шасси и дорогой
Расстояние от низших точек автомобиля до поверхности дороги у большинства легковых автомобилей составляет 180-250 мм, а у грузовых – 250-325 мм.
2. Радиусы продольной и поперечной проходимости. Это второй показатель, определяющий проходимость автомобиля по пересеченной местности. Необходимо различать нижний и верхний радиусы продольной проходимости, а также радиус поперечной проходимости.
Нижний радиус продольной проходимости – это радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и нижней точкой между ними (рис. 10).

Рис. 10. Определение радиуса продольной проходимости автомобиля
Верхний радиус продольной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним и задним колесам и выступающей передней или задней частью автомобиля.
Радиус поперечной проходимости – радиус дуги окружности, проведенной касательно к передним или задним колесам автомобиля и нижней точкой между ними соответствующей оси (рис. 11).

Рис. 11. Оыпределение радиуса поперечной проходимости
Чем меньше радиусы продольной и поперечной проходимости, тем большая способность автомобиля преодолевать рвы, крутые мосты, бугры цилиндрической формы, кюветы и т. д. без задевания за своими низшими точками.
3. Передний и задний углы проходимости. Это углы образуются между опорной плоскостью дороги и касательными, проведенными из крайних точек, выступающих спереди и сзади частей автомобиля к переднему и заднему колесам (рис. 12).

Рис. 12, Определение переднего угла въезда и заднего угла съезда автомобиля
Чем больше величина переднего и заднего углов проходимости, тем выше проходимость автомобиля при переезде через канавы, выступы, бугры и другие препятствия, которые могут встретиться в пути.
4. Удельное давление колес на опорную поверхность. Определяется эта величина делением нагрузки, приходящейся на соответствующее колесо, на площадь отпечатка шины.
g = G/F кг/см2,
где:
G – вес, приходящийся на колесо в кг;
F – площадь отпечатка шины в см2;
Давление колес на опорную поверхность имеет большое значение для проходимости автомобиля, в особенности при движении его по песку, снегу, пашне, грязи, болоте и т. д. (рис. 13). Чем меньше давление колес, тем меньше глубина образуемой колеи, следовательно, меньше сопротивление движению и больше проходимость автомобиля.

Рис. 13. Средние удельные давления лыжника, пешехода, легкового автомобиля.
5. Сцепление ведущих колес с дорогой. Часто на скользких дорогах с обледенелым дорожным покрытием, а также на дорогах с глинистым грунтом, черноземом происходит буксование ведущих колес.
Колеса буксуют в том случае, когда тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных дорожных условиях, превосходит максимально возможное значение реакции между ведущими колесами и дорогой.
Условия движения без буксования определяются следующим выражением:
Gв ∙ φ > P,
где:
Gв – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса;
φ – коэффициент сцепление шин с дорогой;
Р – тяговое усилие, необходимое для движения автомобиля в данных
условиях.
Для сравнения проходимости автомобилей в части их предрасположения к буксованию ведущих колес используется следующая зависимость:
Dφ = Gв/Ga ∙ φ,
где:
Dφ – сцепной фактор автомобиля;
Gв – вес автомобиля, приходящийся на ведущие колеса;
Ga – полный вес автомобиля;
φ – коэффициент сцепления; (φ = 0,1, что соответствует движению
автомобиля по обледенелой, наиболее скользкой дороге).
Следует отметить, когда значение Dр больше, то автомобиль меньше предрасположен к буксованию колес и застреваниям и хорошо преодолевает подъемы на скользкой дороге.
6. Радиус поворота автомобиля. Чем меньше радиус поворота автомобиля, тем удобнее водителю маневрировать при езде по дорогам с большим количеством поворотов и препятствий (рис. 14).

Рис. 14.Схема поворота автомобиля
7. Максимальная высота автомобиля (или расстояние от высшей точки автомобиля до плоскости опоры колеса).
Это качество важно главным образом автобусам, предназначенным для работы в городских условиях, где им приходится проезжать под мостами и другими сооружениями.
К оценке проходимости относятся и такие измерителя, как вес автомобиля и его распределение по осям, высота центра тяжести, габариты, высота расположения механизмов, ограничивающих глубину преодолеваемого брода, возможность преодолевания препятствий: вертикальных стенок, рвов и т. п.
Приведенными выше измерителями свойство проходимости автомобиля не исчерпывается полностью, но уже в достаточной мере определяет его.

Ответить на вопросы Тяговая сила на ведущих колесах автомобиля и тяговая характеристика