Определение центробежной силы, действующей на центр тяжести электромобиля Vinfast VF3 производства Вьетнама, с учетом динамического увода эластичных колес | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 12 апреля, печатный экземпляр отправим 16 апреля.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №12 (563) март 2025 г.

Дата публикации: 19.03.2025

Статья просмотрена: 5 раз

Библиографическое описание:

Нгуен, Тхе Мань. Определение центробежной силы, действующей на центр тяжести электромобиля Vinfast VF3 производства Вьетнама, с учетом динамического увода эластичных колес / Тхе Мань Нгуен. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2025. — № 12 (563). — С. 25-28. — URL: https://moluch.ru/archive/563/123491/ (дата обращения: 02.04.2025).



Задача определения величины центробежной силы, действующей на центр тяжести автомобиля, чрезвычайно важна при изучении управляемости и устойчивости автомобилей. В рамках данной статьи автор представляет метод определения центробежной силы, действующей на центр тяжести электромобиля VINFAST VF3 производства Вьетнама, с учетом динамического увода эластичных колес при повороте электромобиля с заданным радиусом.

Ключевые слова: центробежная сила , увод, колесо, автомобиль, пневмошина, динамика.

1. Метод определения центробежной силы при повороте автомобиля

При прямолинейном движении колесных машин из-за внешних дорожных и внутренних конструкционных причин приходится периодически выполнять корректировку курсового направления, называемую подруливанием. Это приводит к нарастающему поперечному силовому воздействию в связи с увеличением центробежной силы Рс, на которую помимо скорости влияет увеличивающаяся периодичность самих воздействий. За счет центробежной силы возрастают боковые реакции на опорных колесах, вызывающие известное явление их бокового увода и соответствующее изменение кривизны траектории, сноса и, опять же, боковых реакций и увода.

На наш взгляд, наиболее важно максимально точно рассчитать силу Рс, так как она определяет углы увода, боковые реакции и смещения и является возмущающей во всех колебательных процессах в поперечной плоскости. Результаты могут быть получены двумя способами.

Первый вариант — расчет по формуле

, (1)

где R = L/tg0  L/; m — масса машины, кг; V — скорость, м/с;  — угол отклонения управляемых колес, рад; L — продольная база, м. Но это соотношение справедливо только при установившемся повороте, положении центра масс посередине продольной базы и одинаковых типоразмерах шин передней и задней осей.

Уточняем силу Рс с учетом влияния боковых уводов:

, (2)

где ; , (3)

Р0 — амплитудное значение центробежной силы, K1 и K2 — коэффициенты бокового увода передней и задней оси соответственно; а и b — расстояния от центра масс до передней и задней оси соответственно. В режиме подруливаний воздействие поворачивающего момента не рассматриваем, так как углы поворота малы и поворачивающий момент вызывает поперечные реакции на порядок меньшие, чем от центробежной силы, а при синусоидальном изменении угла поворота их амплитудные значения не совпадают по фазе.

Второй вариант — решение дифференциального уравнения движения, учитывающего статическое соотношение бокового увода и центробежной силы. Базовым для расчета силы Рс в данном случае служит соотношение [1]:

, (4)

где величины  1 и  2 определяются из выражений (3).

В результате решения уравнения (4) и после ряда преобразований получим амплитудное значение центробежной силы в конечных квадратурах:

, (5)

где Т0 — период возмущающего воздействия, с;

; ; ; ; ; ; ;

; ; .

При реализации этого способа получаем конечную, более удобную для вычислений формулу, учитывающую массо-геометрические характеристики машины и эластичность пневмошин.

В процессе неустановившегося динамического поворота с учетом колебательного процесса, динамическую модель которого составляют масса, отнесенная к рассматриваемой оси, упомянутая боковая жесткость и демпфирующие свойства в том же поперечном направлении при формируемом центробежной силой возмущающем силовом факторе, силовое воздействие следует оценивать с использованием уравнения М. В. Келдыша:

. (6)

При θ = θ 0 sin(2π t / T 0 )sgn sin(2π t / T 0 ) сила P c может быть найдена по формуле:

(7)

Раскрывая скобки и вводя обозначения D 1 =b /( c 1 VL ) – a/ ( c 2 VL ), D 2 =b /( K 1 L ) – a /( K 2 L ), D 1 / D 2 + V / b = ρ, ( L + D 2 mV 2 )/( mV b D 1 ) = q , 0,5 V θ 0 /( bD 1 ) = F , θ 0 ω/ D 1 = E , ω = 2π/ T 0 , записываем с преобразованием дифференциальное уравнение:

, (8)

где R = 2 F / q ; Z = (4ρω + 2 F )/( q – 4ω 2 ); G = E /( q – 4ω 2 ) – 2(2ρ2ω 2 + F ρω)/( q – 4ω 2 ) 2 ,

при этом общее решение будет иметь вид:

, (9)

; .

Очевидно, что и полученное решение соответствует входу в режим поворота, при этом центробежная сила не возникает. Максимальное значение Рс на установившемся режиме (когда

) определяется зависимостью:

. (10)

Однако следует помнить, что решение (9) соответствует первому полупериоду вынужденных колебаний T0/2 = π/ω. В следующем полупериоде в соответствии с sgn sin(2πt/T0) при t ≥ T0/2 следует изменить знаки:

. (11)

2. Тестовый расчет центробежной силы, действующей на электромобиль VINFAST VF3 производства Вьетнама, с учетом динамического увода эластичных колес

Ниже мы определим центробежную силу, действующую на центр тяжести электромобиля VINFAST VF3 производства Вьетнама. Данные по электромобилю VINFAST VF3 представлены в табл. 1.

Таблица 1

Основные технические параметры электромобиля VINFAST VF3 производства Вьетнама

Параметр

Обозначение

Единица измерения

Значение

1

Масса

m

кг

1207

2

Общая длина

L г

мм

3190

3

Продольная база

L

мм

2075

4

Поперечная база

B

мм

1679

5

Высота

H

мм

1622

6

Дорожный просвет

h

мм

191

7

Расстояние от центра масс до передней оси

a

мм

900

8

Расстояние от центра масс до задней оси

b

мм

1175

9

Типоразмер шины

175/75R16

10

Амплитуда отклонения управляемых колес

θ 0

рад/с

0,0055

11

Скорость при начале в поворота

V

км/ч

70

Для примера на рис. 1 показано влияние положения центра масс на центробежную силу, рассчитанную для электромобиля VINFAST VF3 производства Вьетнама при полной массе 1207 кг, движении со скоростью 70 км/ч и отклонении управляемых колес ±0,0055 рад (±5° на рулевом колесе).

Центробежная сила при неустановившемся повороте на частотах: 1) собственной ωc, 2) возмущающей ω

Рис. 1. Центробежная сила при неустановившемся повороте на частотах: 1) собственной ω c , 2) возмущающей ω

Указанный параметр существенно влияет на величину силы Рс, причем, как показано выше, равенство значений по двум вариантам получаем при среднем положении центра масс (а = 0,9 м, L = 2,075 м). Разница между результатами, полученными первым методом и по формуле (5) в конечных квадратурах, составляет 0,06 %, что подтверждает правомерность использования соотношения (5).

При расчетах по формуле (8) получено увеличение амплитудного значения центробежной силы по сравнению с выражением, учитывающим статическое соотношение центробежной силы и бокового увода, более 10 %, что показано на рис. 1.

3. Заключение

Приведенные способы расчета силовых воздействий в поперечной плоскости колесной машины, включенные в общую методику расчетных исследований (например, поперечных колебаний на основе известных динамических моделей [1, 2]), позволят обоснованно выполнять переход от кинематических возмущений, задаваемых водителем через рулевой привод на управляемые колеса, к силовым возмущениям, находящимся в причинно-следственной связи с перемещением управляемых колес.

Литература:

  1. Ходес И. В. Повышение технического уровня колесной машины на базе расчетно-теоретического обоснования параметров управляемости. — Волгоград: ВолгГТУ, 2005. — 362 с.
  2. Литвинов А. С. Управляемость и устойчивость автомобиля. — М.: Машиностроение, 1971. — 416 с.
  3. Эллис Д. Р. Управляемость автомобиля: пер. с англ. — М., Машиностроение, 1975. — 216 с.
  4. Балакина Е. В., Зотов Н. М. Устойчивость движения колесных машин. — Волгоград: ВолгГТУ, 2011. — 435 с.
Основные термины (генерируются автоматически): центробежная сила, VINFAST, производство Вьетнама, задняя ось, амплитудное значение, боковой увод, колесо, продольная база, центр масс, динамический увод.


Ключевые слова

колесо, динамика, автомобиль, центробежная сила, увод, пневмошина

Похожие статьи

Исследование управляемости транспортного средства при введении в рулевое управление упругого элемента

В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости. Рассмотрены значения углов бокового увода и сил, действующих на уп...

Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 26º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 26º.

Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 23º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 23º.

Влияние применения природного газа на массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла п. к.в. при Θвпр = 7º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 7º до ВМТ при работе на ре...

Влияние применения природного газа на массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла п. к.в. при Θвпр = 9º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 9º до ВМТ при работе на ре...

Энергетический расчёт приводов движителей гусеничного шасси мобильного робота

В статье авторы рассматривают процесс выбора двигателя и редуктора для привода движителя гусеничного шасси мобильного робота. Приведены кинематические схемы движения шасси по плоской и наклонной поверхности, описана динамика движения, а также проведё...

Динамичные нагрузки при передвижении грузовой тележки

В статье рассмотрены динамические нагрузки, которые возникают при передвижении грузовых тележек кранов мостового типа. Получено решение, позволяющее определить усилия в упругих связях, частоту колебаний и амплитуду, что существенно поможет сделать ра...

Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур

В статье анализируются факторы, влияющие на эффективную работу таких ответственных систем мобильных машин как трансмиссия и гидропривод, и в особенности под действием низких температур окружающего воздуха. Раскрывается методика и результаты проведенн...

Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на массовую концентрацию оксидов азота в отработавших газах 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от нагрузки на частоте вращения максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрены аспекты применения метаноло-топливных эмульсий как моторного топлива в дизельных двигателях. Рассмотрены токсические показатели в зависимости от изменения нагрузки на режиме максимального крутящего момента.

Устойчивость железобетонного изгибаемого элемента (балки) под действием равномерно распределенного изгибающего момента

В статье анализируются задача на устойчивость железобетонного изгибаемого элемента под действием равномерно распределенного изгибающего момента, решенная ПК «ANSYS». Определяются формы потери устойчивости и значение критического изгибающего момента....

Похожие статьи

Исследование управляемости транспортного средства при введении в рулевое управление упругого элемента

В статье приводится схема подвески передних управляемых колес с дополнительным упругим элементом, введенным в рулевое управление, и обеспечивающим улучшенные показатели управляемости. Рассмотрены значения углов бокового увода и сил, действующих на уп...

Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 26º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 26º.

Влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 23º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения метанола на показатели процесса сгорания и содержание оксидов азота в цилиндре дизеля 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 23º.

Влияние применения природного газа на массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла п. к.в. при Θвпр = 7º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 7º до ВМТ при работе на ре...

Влияние применения природного газа на массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла п. к.в. при Θвпр = 9º при работе на режиме максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрено влияние применения природного газа на показатели процесса сгорания и массовую концентрацию оксидов азота в цилиндре дизеля 4ЧН 11,0/12,5 в зависимости от угла поворота коленчатого вала при Θвпр = 9º до ВМТ при работе на ре...

Энергетический расчёт приводов движителей гусеничного шасси мобильного робота

В статье авторы рассматривают процесс выбора двигателя и редуктора для привода движителя гусеничного шасси мобильного робота. Приведены кинематические схемы движения шасси по плоской и наклонной поверхности, описана динамика движения, а также проведё...

Динамичные нагрузки при передвижении грузовой тележки

В статье рассмотрены динамические нагрузки, которые возникают при передвижении грузовых тележек кранов мостового типа. Получено решение, позволяющее определить усилия в упругих связях, частоту колебаний и амплитуду, что существенно поможет сделать ра...

Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур

В статье анализируются факторы, влияющие на эффективную работу таких ответственных систем мобильных машин как трансмиссия и гидропривод, и в особенности под действием низких температур окружающего воздуха. Раскрывается методика и результаты проведенн...

Влияние применения метаноло-топливной эмульсии на массовую концентрацию оксидов азота в отработавших газах 4Ч 11,0/12,5 в зависимости от нагрузки на частоте вращения максимального крутящего момента

В данной статье рассмотрены аспекты применения метаноло-топливных эмульсий как моторного топлива в дизельных двигателях. Рассмотрены токсические показатели в зависимости от изменения нагрузки на режиме максимального крутящего момента.

Устойчивость железобетонного изгибаемого элемента (балки) под действием равномерно распределенного изгибающего момента

В статье анализируются задача на устойчивость железобетонного изгибаемого элемента под действием равномерно распределенного изгибающего момента, решенная ПК «ANSYS». Определяются формы потери устойчивости и значение критического изгибающего момента....

Задать вопрос