Обоснование темы работы

Обоснование темы работы
При математическом моделировании траектории движения транспортных средств
с эластичными колесами по твердой поверхности необходимо определять значения
реакций в пятне контакта каждого колеса со стороны дороги.
Необходимость определения точек приложения реакций в пятне контакта особенно
остро стоит при моделировании движения колеса и различных явлений в пятне контакта.
Такое моделирование, в частности, необходимо при анализе устойчивости движения
автомобиля, так как определяет явления угловых колебаний управляемых колес и увода.
Вопросы по определению точек расположения сосредоточенных реакций со
стороны дороги имеют достаточно долгую историю.
При решении статических задач по определению нормальных (вертикальных)
реакций при неподвижной оси колеса (на горизонтальной поверхности), известно, что
точка приложения вертикальной реакции располагается в центре пятна контакта.
Исследования качения колеса в ведомом режиме также хорошо известны и их
результатами является утверждение, что вертикальная реакция в этом случае смещена в
сторону движения на величину a  f  Rд , где f – коэффициент сопротивления
качению; Rд – динамический радиус колеса. Причиной возникновения смещения
является необходимость преодоления различных потерь энергии как непосредственно в
зоне контакта, так и в самом материале колеса, участки которого при качении колеса
подвергаются постоянно периодически меняющимся по направлению деформациям.
Более поздние исследования показали, что картина смещения точки приложения
вертикальной составляющей реакции определяется не только потерями в зоне пятна
контакта и в материале колеса, но и определяется также упругими связями колеса, из-за
чего положение оси колеса оказывается не неизменным в продольном направлении, а
зависит от величины продольных сил.
Что касается точки приложения боковой реакции, то здесь можно заметить, что для
неподвижного колеса точка приложения сосредоточенной боковой реакции располагается
в центре пятна контакта, так же, как и точка приложения нормальной реакции. При
движении колеса, в зависимости от величины и знака момента, действующего на колесо, в
зоне контакта начинают возникать участки с продольным проскальзыванием, что снижает
трение покоя на этих участках, перемещая тем самым положение боковой реакции,
приложенной к середине участка с трением покоя в пятне контакта.
Исследователями Балакиной Е.В. и Зотовым Н.М. ранее было предложено
разделение общепринятого в настоящее время понятия продольного сноса нормальной
реакции опорной поверхности не на две, а на три составляющих. Одна составляющая, как
обычно, характеризует гистерезисные потери (радиальные и тангенциальные) на качение
колеса; другая составляющая, как обычно, характеризует продольное упругое
перемещение оси колеса относительно геометрического центра пятна контакта, а третья,
вновь введенная составляющая, характеризует упругие угловые деформации шины,
вызывающие несимметричность эпюры нормальных напряжений в зоне пятна контакта.
Как выяснилось, эта новая, третья составляющая на прядок превышает две другие.
Остается открытым вопрос о влиянии и об алгоритме влияния указанных смещений
реакций на траекторию движения автомобиля. Решение этого вопроса повысит точность
моделирования движения автомобиля, что в конечном итоге способствует уточнению
выбираемых конструктивных параметров шасси на этапе проектных расчетов автомобиля.