12-00 углы увода первой, второй и четвертой осей различаются незначительно и возрастают с увеличением скорости движения. В пределах эксплуатационных скоростей 610° (предел по условию скольжения оси от боковых сил). При малых скоростях бз. = б4, но они противоположны по знаку. С увеличением скорости бз снижается до нуля, когда центр поворота будет находиться на продолжении геометрической оси. Затем этот угол увеличивается в области положительных значений. При равных начальных радиусах он не выходит из области отрицательных значений.

Сумма углов увода осей передней тележки значительно выше суммы углов увода задних неуправляемых осей. Это дает основание полагать высокую устойчивость движения автомобиля по условиям заноса при всех прочих равных условиях с данной схемой управления и размещения осей по базе. При криволинейном движении наиболее вероятен занос передних осей.

У автомобиля с осевой формулой 1-00-4 углы увода осей значительно различаются. Наибольшее значение они имеют на третьей оси, относящейся к группе задних осей. Они входят в режим скольжения при сравнительно малых скоростях, равных 10... 15 км/ч. В данном случае вся нагрузка от боковых сил падает на вторую и четвертую оси, у которых углы увода, начиная с этих скоростей, переходят в область положительных значений и с увеличением скорости возрастают. Все это указывает на большую возможность скольжения всей группы задних осей и большую вероятность потери устойчивости по заносу. На это же указывает и соотношение сумм углов увода по группам осей. У автомобиля со схемой 1-00-4 сумма углов задних осей выше, чем передних, и значительно больше, чем у задних осей автомобиля, имеющего схему 12-00.

Отмеченное обстоятельство дает объяснение полученному выше выводу - устойчивость автомобиля против заноса с передними и задними управляемыми колесами и со сближенными центральными осями ниже, чем у автомобиля, имеющего только передние управляемые колеса и тележечное размещение осей. Вероятность потери устойчивости по заносу у первого автомобиля больше, чем у второго, при тех же режимах и условиях движения.

Поскольку исследование проводилось при всех прочих равных условиях, влияющих на занос, то указанный недостаток является органическим для рулевого управления схемы 1-00-4 при осевой формуле 1-2-1, не имеющего специальных конструктивных устройств в приводе управления задними поворотными колесами (см. ниже). Прочие факторы будут усиливать или ослаблять этот недостаток. Так, если автомобиль имеет блокированный привод колес, то неравномерное распределение сил тяги по колесам будет усугублять отмеченный недостаток. Цент-

ральные оси будут перегружены силами тяги в дополнение к перегрузке боковыми силами. Потеря устойчивости против заноса наступит раньше.

Рассмотренный недостаток автомобиля объясняется особенностями кинематики поворота, которые отражает общая зависимость (69). При криволинейном движении автомобиля с различными схемами управления при равных углах поворота управляемых осей на нарастание углов увода влияет главным образом величина радиуса поворота R, а распределение этих углов по осям определяет координата U или при движении с равными начальными радиусами - величина смещения центра поворота. При этом характерно, что скорость движения автомобиля практически не влияет на распределение боковых сил и определяет количественную сторону. При определенной скорости наступает потеря устойчивости по заносу. Значения этой скорости зависят от всего комплекса характеристик автомобиля и точно определены выше расчетом.

Подобный сравнительный анализ двух схем шестиосных автомобилей (первая схема, характеризуемая колесной формулой 3-3 и формулой управления 123-000; вторая схема - соответственно 2-2-2 и 12-00-56) дает аналогичные результаты. С точки зрения устойчивости против заноса, предпочтительнее первая схема автомобиля с тележечным размещением осей и с передними управляемыми колесами.

Выводы, сделанные по результатам расчета, подтверждаются экспериментальными данными, полученными на моделях, различающихся схемами рулевого управления и размещения осей по базе. Качественный характер распределения углов увода по осям совпадает с результатами расчета, показанными на рис. 60 [2].

Выше был проведен сравнительный анализ схем рулевого управления при установившемся повороте, когда а( = const. Этот режим движения имеет важное значение для оценки схем. Не менее важен в этом отношении неустановившийся режим движения при входе в поворот и при выходе из него, когда aj=var. Сравним две схемы управления на основании кинематического анализа. Автомобиль в неустановившемся повороте можно представить как многозвенный механизм, состоящий из большого числа шарнирно связанных звеньев, каждое из которых в общем случае имеет свою угловую скорость и центр поворота. Такими звеньями являются все управляемые колеса и продольная ось автомобиля. Движение всех точек автомобиля определяется движением продольной оси, а движение управляемых колес задается кинематической схемой рулевого привода и углом поворота рулевого колеса.

В связи с этим можно рассмотреть движение несколько упрощенной системы, изображенной на рис. 61, где поворот управляемых колес заменен поворотом оси с центром, лежащим на про-

Рис. 61. Расчетная схема многоосного автомобиля прн неустановившемся повороте

дольной оси автомобиля. Поворот управляемой оси характеризуется углом поворота вектора скорости vn или Уз, который вращается совместно с управляемой осью. Угол поворота вектора скорости зависит от угла поворота оси и угла увода рг = аг±бг (знак принимают в зависимости от направления боковой силы на оси). При известной поступательной скорости автомобиля вектор скорости

г ,=г)з/со5?,-, тогда за период t\-t2

0 = (Za/) j ( i. + 3)rf/.

В случае, если шины в боковом направлении достаточно жесткие, щ= {vlL) (an + аз), т. е. переносная угловая скорость зависит от поступательной скорости автомобиля, его базы и суммы углов поворота управляемых осей.

Легко представить, что переносное и относительное вращения происходят вокруг параллельных осей, перпендикулярных плоскости чертежа. Это положение позволяет при рассмотрении неустановившегося поворота использовать теорему теоретической механики о сложении вращений вокруг параллельных осей. Рассмотрим два случая: относительное и переносное вращения направлены в одну сторону; относительное и переносное вращения направлены в противоположные стороны и угловые скорости не равны между собой.

Для первого случая возьмем положение теоремы о том, что центр абсолютного вращения лежит на отрезке, соединяющем центры относительного и переносного вращений. Расстояние от центра абсолютного вращения до центров относительного и переносного вращений обратно пропорционально угловым скоростям соответствующего движения. Величина абсолютной угловой скорости равна арифметической сумме величин относительной и переносной угловых скоростей.

Для второго случая положения теоремы следующие. Центр абсолютного вращения лежит на продолжении отрезка, соединяющего центры относительного и переносного вращения, за тем из них, которому соответствует большая угловая скорость. Расстояния также обратно пропорциональны угловым скоростям.

Абсолютная угловая скорость равна разности большей и меньшей угловых скоростей. Направление абсолютного вращения совпадает с направлением того вращения, которому соответствует большая угловая скорость.

При входе в поворот направление относительной скорости (см. рис. 61) передней управляемой оси или группы передних осей совпадает с направлением переносной скорости. Следовательно, на основании теоремы мгновенный центр абсолютной скорости (ОпА передней части автомобиля будет лежать в точке

ОпА, а скорость (йпА = Сйо + (Оп.

Относительная скорость является функцией скорости поворота рулевого колеса, задаваемой водителем. Нормальное ускорение, действующее на переднюю часть автомобиля:

\п=г)п пА = г) ( >в + п),

боковая сила условно может быть выражена

где Мп - условная масса автомобиля, относящаяся к группе передних управляемых осей.

Направление боковой силы определяется положением мгновенного центра абсолютного вращения. Эта сила направлена от центра переносного вращения и является дополнительной боковой силой, вызванной неустановившимся поворотом.

При выходе из поворота направление относительного вращения не совпадает с переносным (см. рис. 61), при этом, как правило, (йо>(йп, поэтому мгновенный центр поворота на основании теоремы будет лежать в точке 0 па, а абсолютная скорость

Боковая сила, приложенная к передней группе управляемых осей, при выходе из поворота имеет то же направление, что при входе в поворот. Очевидно, в том и другом случае дополнительная боковая сила будет по направлению-совпадать с боковой силой при установившемся повороте.

На задней группе управляемых осей при входе в поворот направление относительного вращения не совпадает с переносным. При этом в самом начале поворота, когда угловая скорость поворота автомобиля (йо=0, а относительная угловая скорость поворота (Оз относительно продольной оси имеет конечное значение, очевидно, что (йо<(йз, а затем по истечении определенного времени, когда соо возрастет до определенного значения, водитель уменьшит интенсивность поворота рулевого колеса, значение (Оз начнет снижаться и положение изменится: (йо>йЗз. Тогда в соответствии с теоремой в начальный период поворота мгно-

венный центр поворота будет лежать в точке Оза, т. е. за продольной осью по отношению к центру поворота Оо:

Боковая сила направлена к центру Оо. В последующем, когда ©о станет больше соз, мгновенный центр поворота переместится в точку 0 зА и дополнительная боковая сила поменяет направление на противоположное -направлена от центра Оо. Абсолютная скорость

Следовательно, на задней группе управляемых осей по мере входа в поворот происходит изменение направления боковой силы. Изменение знака боковой силы будет создавать в контакте шины с опорой ударную нагрузку. Эта особенность отрицательно влияет на устойчивость движения, и проявляется при применении задних управляемых колес. Такого явления можно избежать, если не допустить в самом начале поворота, когда соо еще мала, выхода мгновенного центра вращения задних колес Озл за пределы точки Оз. Для этого, очевидно, надо начать поворот автомобиля, используя только передние управляемые колеса, чтобы сйо>0 при нулевых значениях соз относительной скорости поворота задних колес. А затем, когда на задних колесах возникает боковая сила, можно начать их поворот, причем так, чтобы (йз< <(йо. В этом случае изменения направления боковой силы не происходит и причина возникновения неустойчивости движения будет устранена. Такова теоретическая посылка возможного направления обеспечения устойчивого движения, которая в конструктивном исполнении рассмотрена ниже.

При выходе из поворота относительное вращение совпадает с переносным, следовательно, мгновенный центр поворота будет лежать в точке 0 за. Боковая сила совпадает по направлению с боковой силой установившегося поворота и в какой-то период превосходит последнюю, так как в этом случае азл=щ + Шз, условно

Гз = Жз1Гз=.Мз(соо + Шз)г;з.

Это вторая особенность, появляющаяся с применением задних управляемых осей, которая также может отрицательно влиять на устойчивость движения.

Изменение направления боковой силы на управляемой оси в начальный момент входа в поворот определяет невозможность ее стабилизации обычными конструктивными мерами (например, наклоном шкворня). На этой оси всегда будет появляться дестабилизирующий момент, который снижает устойчивость прямолинейного движения (курсовую устойчивость). Поэтому на автомобилях с задними управляемыми осями возможно появление рыс-190

кания, водитель должен быть более внимателен и затрачивать больше энергии на управление. Отмеченный недостаток также требует принятия мер, устраняющих изменение направления боковой реакции на задних колесах и введение новых конструктивных решений, обеспечивающих стабилизацию задних поворотных колес.

Возрастание боковой реакции на задней оси при выходе из поворота может привести к заносу или его увеличению. Это усложняет управление автомобилем. При наличии задней управляемой оси прекращать начавшийся занос наиболее распространенным способом - путем небольшого, но резкого поворота рулевого колеса в сторону заноса нельзя, так как это может увеличить интенсивность и длительность заноса или привести к опрокидыванию автомобиля.

Понять физическую сущность этого явления можно при рассмотрении схемы действия инерционных сил при заносе задней оси и резкого поворота колес в сторону заноса. В этом случае происходит резкое изменение состояния действующих сил в контакте колес с опорой. На передних колесах равнодействующая уменьшится, а на задних увеличится. Передняя часть автомобиля начнет выкатываться из поворота, а задняя вкатываться . В результате начавшийся занос будет прогрессировать. На таких автомобилях начавшийся занос надо гасить путем резкого снижения скорости движения торможением двигателем и умелым пользованием тормозными системами. Коррекцию направления движения автомобиля целесообразно проводить плавным поворотом рулевого колеса. Главное, на автомобилях с передними и задними управляемыми колесами следует не допускать начала заноса, строго соблюдая ограничения скоростей при прямолинейном и криволинейном движении, обычно указываемых в инструкциях по эксплуатации.

Особенности автомобилей с задними управляемыми осями, выявленные аналитически, подтверждены полностью при сравнительных экспериментальных исследованиях, результаты которых приводятся ниже. На основании установленных при проведенных исследованиях закономерностей криволинейного движения таких автомобилей могут быть разработаны конструктивные мероприятия, направленные на повышение устойчивости движения. Предложения по обеспечению устойчивого движения автомобилей с передними и задними управляемыми колесами впервые были разработаны в нашей стране, за рубежом такие работы начаты позже и сейчас проводятся применительно к легковым автомобилям. Специалисты Японии считают, что к 2000 г. легковые автомобили со всеми управляемыми колесами в производстве займут господствующее положение. Высокие показатели поворачиваемости таких автомобилей позволяют более успешно решать проблему тесноты городского транспортного по-