Teoria ruchu samochodu

Andrzej Reński

Warszawa 2006

Teoria ruchu samochodu

Opis ruchu samochodu z

wykorzystaniem praw mechaniki

Teoria ruchu samochodu

• Współpraca opony z nawierzchnią
• Ruch prostoliniowy z napędem
• Ruch prostoliniowy z hamowaniem
• Ruch krzywoliniowy
• Drgania

Współpraca
opony z
nawierzchnią

Z

Y

v



M

X



Siły działające na
koło

Współpraca opony z nawierzchnią

Nawierzchnia

sztywna

odkształcalna

K

o

ło

e

la

st

y

cz

n

e

sz

ty

w

n

e

Wymiary

opony

D – średnica nominalna (równa
średnicy nominalnej obręczy),

B – szerokość nominalna,

H – wysokość nominalna,

D

sw

– średnica swobodna,

r

st

– promień statyczny,

f

st

– statyczna strzałka ugięcia

Promień koła, poślizg

r

stat

- promień statyczny: odległość środka koła od

środka styku opony z powierzchnią jezdni dla
nieruchomego koła

r

d

- promień dynamiczny: odległość środka koła od

płaszczyzny działania sił stycznych. Promień
dynamiczny rośnie wraz ze wzrostem prędkości
jazdy

C

R

obwód toczenia, czyli droga

przebyta w czasie jednego obrotu koła

r

t

- promień toczny: stosunek prędkości

postępowej środka koła v

k

do jego prędkości

kątowej ω

k





2

C

r

R

d

k

k

t

v

r





Promień koła, poślizg

Poślizg dla koła hamowanego – stosunek różnicy
prędkości postępowej i prędkości obwodowej koła
do prędkości postępowej

Poślizg dla koła napędzanego - stosunek różnicy
prędkości obwodowej koła r

d

ω

k

i prędkości

postępowej jego środka v

k

do prędkości obwodowej

koła

k

d

k

k

d

r

v

r

S









k

k

d

k

v

r

v

S







Opór toczenia koła

M

t

= Z e

x

d

x

x

r

e

Z

F 

d

x

t

r

e

f 

Współczynnik
oporu
toczenia:

Siła oporu
toczenia: F

t

=

Z f

t

Przekazywanie sił między kołem

a nawierzchnią

Połączenie kształtowe koła z nawierzchnią

Przekazywanie sił między kołem

a nawierzchnią

Względna wzdłużna siła przyczepności (współczynnik
przyczepności wzdłużnej) μ

x

w funkcji poślizgu S

μ

xm

– współczynnik

przyczepności przylgowej
wzdłużnej

μ

xs

- współczynnikiem

przyczepności poślizgowej
wzdłużnej

Przekazywanie sił między kołem

a nawierzchnią

1 ‑ suchy asfalt,

2 – mokry asfalt,

3 – nieutwardzony żwir,

4 – sypki śnieg,

5 – gołoledź,

Wykresy przebiegu
względnej siły
przyczepności
wzdłużnej w funkcji
poślizgu dla różnych
nawierzchni:

Opory ruchu samochodu

F

n

= F

t

+ F

p

+ F

b

+ F

w

F

n

– Siła napędowa

F

t

– Siła oporu toczenia

F

p

– Siła oporu powietrza

F

b

– Siła oporu bezwładności

F

w

– Siła oporu wzniesienia

Opory ruchu samochodu

F

t

– Siła oporu toczenia

F

t

= m g f

t

[N]

f

t

= f

0

(1 + k

v

v

2

) ,

k

v

= 5·10

-5

;

Opory ruchu samochodu

F

t

– Siła oporu toczenia

F

t

= m g f

t

[N]

f

t

= f

0

(1 + k

v

v

2

) ,

k

v

= 5·10

-5

;

Opory ruchu samochodu

F

p

– Siła oporu powietrza

F

p

= 0,047 A c

x

v

2

[N]

Opory ruchu samochodu

F

p

– Siła oporu powietrzaF

p

= 0,047 A c

x

v

2

[N]