Динамика ведущего колеса

В отличие от ведомого колеса, вращение ведущего колеса крутящим моментом М_к, изменяет направление сил трения и реакций дороги (рис.3- а).

Рисунок 3- а иллюстрирует схему качения ведущего колеса с пневматической шиной по твердой (например, асфальтовой) дороге, а рисунок 3- б – схему качения такого же колеса по мягкой (грунтовой) дороге.

а) б)

Рис.3. Силы и моменты, действующие на ведущее колесо.

Уравнение моментов относительно оси вращения колеса при ускоренном движении с учетом момента касательных сил инерции М_jк запишется следующим образом:

М_к = Z_к·а + Х_к · r_к · cos α + М_jк .

Произведение Z_к·а, являющееся моментом сопротивления качению ведущего колеса, обозначим через М_f2, тогда:

М_к = М_f2 + Х_к · r_к · cos α + М_jк,

где α - угол между равнодействующей радиальных реакций и вертикалью.

Со стороны корпуса автомобиля на ведущее колесо действует сила сопротивления F_к и сила инерции поступательно движущихся масс Р_j, которые и вызывают реакцию дороги Х_к:

Х_к = F_к + Р_j.

Тогда величина необходимого крутящего момента М_к в зависимости от величины моментов сопротивления движению определится как:

М_к = М_f2 + (F_к + Р_j) · r_к · cos α + М_jк.

При замедленном движении автомобиля (отрицательном ускорении) Р_j и М_jк берутся со знаком минус.

Реакция дороги Х_к, уравновешивающая сопротивления движению (F_к + Р_j), запишется как:

Х_к = (М_к - М_f2 - М_jк) / (r_к · cos α).

Для случая ускоренного движения эластичного ведущего колеса по твердой недеформируемой дороге уравнение моментов имеет вид:

М_к = Х_к · r_д + Z_к·а +М_jк, где Х_к = F_к + Р_j.

Следовательно:

М_к = (F_к + Р_j)· r_д + Z_к·а +М_jк, и

Х_к = (М_к - М_f2 - М_jк) / (r_д), здесь М_f2 = Z_к·а.

При торможении автомобиля на колесо действует тормозной момент М_Т, направленный против вращения колеса, и тангенциальная реакция дороги Х_к в этом случае имеет вид (рис.4):

Х_к = (М_Т + М_f2 - М_jк) / (r_д).