4. Расчётные режимы нагрузки

Первый режим - режим поворота на максимальный угол управляемых колес на месте при максимальном коэффициенте сцепления и максималь­ной нагрузке на управляемый мост.

Момент сопротивления повороту управляемых колес на месте:

М_с = (2φ₀/3)[G³_к/р_ш]^1/2;

где φ₀ - коэффициент сцепления при повороте колеса на месте: φ₀= =0,9...1,0;

G_K - нагрузка на управляемое колесо, Н;

р_ш - давление воздуха в шине, Па;

G_a1 - нагрузка на управляемый мост, Н.

Снаряженная масса автомобиля равна 920 кг = 9200 Н. После увели­чения снаряженной массы в 1,2 раза:

G_a = 9200 * 1,2 = 11040 Н

G_a1 = 0.55 * 11040 = 6072 Н

G_a2 = 0.45 *11040 = 4968 Н

G_K = 6072 / 2 = 3036 Н

р_ш = 0,2 МПа

φ₀= 0,95

М_c = (2 * 0.95 / 3) * [3036³ / 0,2 * 10⁶ ]^1/2 = 236 Н*м

Усилие на рулевом колесе для поворота неподвижного автомобиля:

P_pк=M_c/(R_рк U_М U_П η_↓М η₁),

где R_pк- радиус рулевого колеса, м;

U_М - передаточное число рулевого механизма;

U_П - передаточное число рулевого привода : U_П=0,85...1,35;

η_↓М - прямой кпд рулевого механизма (от рулевого колеса к сошке).

М_с = 236 Н*м; R_рк = 0,15 м; U_M = 19; U_П = 0,95; η_↓М = 0,87; η₁ = 0,95.

Р_рк= 236 / (0,15 * 19 * 0,95 * 0,87 * 0,95) = 105 Н

Второй режим - режим максимальной тормозной силы, приложенной к одному или обоим управляемым колесам.

Допущения:

1. Торможение на горизонтальном участке асфальтированного шоссе в хорошем состоянии.

2. Оптимальное распределение тормозных сил между колесами.

3. Торможение при отсутствии сопротивления качению.

При торможении возможны следующие варианты:

1. Тормозные силы Р_τЛ=Р_τП

2. Тормозные силы Р_τП=0, Р_τЛ≠0.

Тормозная сила на переднем колесе

Р_τЛ=Р_τП=Р_τ=[G_a/(2L)](b + h_gφ)φ

где G_a - полный вес автомобиля, Н;

L - база автомобиля, м;

b - расстояние от центра тяжести до задней оси, м; h_g - высота центра тяжести, м;

φ - коэффициент сцепления: <р=0,8.

G_a =11040 Н

G_a1 =6072 Н

G_a2 =4968 Н

L = 2,46 м

Рис. 6. Расчетная схема для определения координат центра тяжести

ΣМ_а = 0; - G_a* а + G_a2 * L = 0.

а = (G_a2 * L) / G_a = (4968* 2.46) /11040 = 1,11 м

b = L - а = 2,46 -1,11 = 1,35м

h_g = 1/3 * h = 1/3 * 1402 = 467 мм = 0,467 м

Координаты центра тяжести не изменились.

Р_τЛ=Р_τП=Р_τ=[11040 / (2 * 2,46)] * (1,35 + 0,467 * 0,8) * 0,8 = 3094 Н

3. Тормозные силы Р_τЛ=0, Р_τП≠0.

Усилие на рулевом колесе, необходимое для обеспечения прямоли­нейного движения автомобиля, при торможении одного из колес

Р_рк=Р_τr_обкη_↑Мη₁/( R_ркU_МU_П),

где η_↑М - кпд рулевого механизма в обратном направлении;

r_обк - радиус обкатки. Для большинства автомобилей г₀бк ⁼ 40...70 мм. Принимаем r_обк = 60 мм

Р_рк= 3094 * 0,06 * 0,95 * 0,87 / (0,95 * 19 * 0,15) = 56,7 Н

Расчет на прочность деталей рулевой системы выполняют по наи­большему усилию на рулевом колесе.

Третий режим - режим ударного переезда неровности.

Водитель парирует поворот управляемых колес, вызванный ударом, при частоте вынужденных колебаний (пропорциональной скорости движе­ния) 0,5 Гц.

Инженерная методика расчета отсутствует.