ДИНАМІКА АВТОМОБІЛІ В ПОСТІЙНОМУ БІГАНІ
Примітка: чутливість реакції будь-якої величини на кут повороту називається "посиленням".
Базова крива в динаміці автомобіля - це та, яка дає кут повороту як функцію поперечного прискорення для даного радіуса траєкторії. Кут повороту - це сума вже побаченого кінематичного кута повороту acin і термін, який називається динамічним кутом повороту, що є додатковим кутом, необхідним для досягнення бажаного бічного прискорення.
Існує два основних підходи до відображення динаміки транспортних засобів у стійкому стані. Перший - це так званий кінематичний метод, оскільки він пов’язує кінематичні терміни (радіус кривизни, швидкість повороту, поперечне прискорення) із введеними величинами (швидкістю та рульовим управлінням). Другий, більш складний, - це метод моментів, який вивчає поперечну силу та момент повороту як функцію повороту та рульового управління. Цей метод буде більше застосовуватися в перехідному полі, і тут можна обмежитися головним чином першим.
Найпростішою моделлю для цього дослідження є модель, що називається "2 колеса". Ви фактично зменшуєте колісну пару з однієї осі на одне колесо і нехтуєте будь-якою підвіскою. Ця модель має лише віддалений зв’язок із моделлю мотоцикла, оскільки тут ми не враховуємо здатність двоколісних коліс нахилятися по черзі.
Даний інструмент поперечного прискорення накладає однаковий коефіцієнт Fy/м спереду та ззаду. Цьому фактору відповідають два кути ковзання \ alphaav та \ alphaar (немає причин, щоб ці кути були однаковими.). Тому водій повинен забезпечити "доповнення" керма, рівне різниці між цими кутами ковзання. Ми називаємо кут недоуправління \ alphasv різницею \ alphaav - \ alphaar. Це динамічний кут повороту, про який ми говорили вище.
Раніше ми бачили, що у випадку зменшеного поперечного прискорення кінематичний кут повороту наближається до L/R. Тому в загальному випадку ми можемо написати, що кут повороту є
Ми можемо переписати цей вираз у вигляді R = L/(\ delta - \ alphasv)
Ми бачимо, що коли \ alphasv збільшується, радіус збільшується.
Як правило, тести на характеристику транспортного засобу проходять стандартне випробування, яке полягає в тому, що транспортний засіб розвивається на повороті з постійним радіусом і поступово збільшує швидкість. Важливою характеристикою його динаміки є форма співвідношення між кутом повороту, який надається рульовому колесу для підтримання фіксованого радіуса кривизни та бічного прискорення. Ця крива є приблизно лінійною до 3 м/с -2, або навіть 4,5 м/с -2 для високоефективного автомобіля. Це називається первинним динамічним режимом. Вторинний режим переходить від 3 до 6 м.с -2, перенесення бічних навантажень стає важливим. Крім цього, наслідки тертя є переважними .
У первинному домені ми можемо писати
де ksv - градієнт недостатнього повороту (або коефіцієнт) і інструмент бічного прискорення. Типове значення для ksv становить 3 град/г.
Більш формально ksv визначається як d \ alphasv/dalat.
Якщо R не є постійним, кінематична складова кута повороту також змінюється і дорівнює ацину = L/R = Лалат/v 2. Кінематичним градієнтом кута повороту ми називаємо коефіцієнтом
Якщо для кривизни ми пишемо \ rho = 1/R, то маємо:
\ delta = \ rho (L + ksvv 2)
Потім записується коефіцієнт посилення відгуку в кривизні G = d \ rho/d \ delta
Отже, це залежить від квадрата швидкості, і на цю залежність впливає відношення ksv/L, яке іноді називають коефіцієнтом стійкості fs. Ми визначаємо, припускаючи, що ksv додатний, характеристичну швидкість vca = (L/ksv) 1/2. У випадку надмірно керованого транспортного засобу, отже, негативного ksv, ми скоріше говоритимемо про критичну швидкість vcr = (-L/ksv) 1/2 .
Позначаємо коефіцієнтом відгуку fr частину члена швидкості у виразі G:
а його обернене значення U = 1/fr - коефіцієнт недоуправління: U = 1+ (v/vca) 2
Високий коефіцієнт відгуку означає, що для даної інструкції на кермі поперечна реакція буде значною. Якщо ksv позитивний, коефіцієнт відгуку зменшується зі швидкістю. Якщо ksv негативний, з іншого боку, коефіцієнт відгуку прагне до нескінченності, коли швидкість прагне до критичної швидкості: такий транспортний засіб нестабільно спрямований.
Недостатнє і надмірне
"Недостатнє керування - це коли водій боїться. Надмірне - коли пасажир боїться" (Анон.)
Якщо цей вираз вказує на те, що мається на увазі під недостатнім або надмірним поворотом у граничних умовах, то точно необхідно розрізняти ці граничні умови від більш "нормальних". Пов’язані поняття не обов’язково мають абсолютно однакове значення.
Перш за все, слід розуміти, що недоуправління дається знаком градієнта недоуправління ksv = (d \ delta/dalat) R, а не простим кутом недоуправління. Ми можемо мати позитивний кут недостатнього повороту і одночасно негативний градієнт.
Представлення поведінки транспортного засобу в первинному та стійкому режимі може бути зведене до трьох постійних величин: градієнта крену krou, градієнта відношення katt та градієнта недоуправління ksv. Перші два - це коефіцієнти пропорційності, що відносять кути нахилу та повороту до поперечного прискорення. Отже, у лінійному режимі ми маємо:
оскільки ми можемо припустити, що крен дорівнює нулю, коли поперечне прискорення також дорівнює нулю, і
де \ бетацин - кінематичний кут відношення -b/R
krou залежить від висоти баріцентру підвішених мас, загальної жорсткості валка та висоти осі валка. katt головним чином залежить від коефіцієнта поперечної жорсткості задніх шин.
Повернемося до побаченої нами моделі двоколісного автомобіля та інтегруємо ефект підвіски. Потім ми пишемо
\ delta = L/R + (agAV - agAR) + \ delta susp AV + \ delta susp AR
де \ delta susp AV та \ delta susp AR відзначаються позитивними, коли рухаються в напрямку недоуправління. Таким чином, \ delta susp AV позитивний, коли переднє колесо намагається зменшити бічну силу, а \ delta susp AV позитивний, коли заднє колесо намагається збільшити цю бічну силу.
Відповідний градієнт кута повороту становить
де ksusp - це сума доданків, обумовлена геометрією та гнучкістю, а kpn - градієнт, обумовлений шиною d \ alphasv \ dalat. Геометричний ефект виходить від рульового управління та розвалу, викликаних нахилом.
У таблиці нижче узагальнено внески (у градусах на г) різних елементів для стандартного автомобіля з вільним диференціалом: