Оцінка керованості автомобілів з електромотор-колесами переднього поворотного мосту

Abstract

Автомобілі з електричним і гібридним приводом ведучих колес отримали в останні роки широке розповсюдження у світі. Для широкого класу колісних транспортних засобів із комбінованим електромеханічним приводом є можливість виконання переднього мосту поворотним, що дозволяє підвищити їхню маневреність. Застосування роздільного керування електродвигунами переднього поворотного ведучого мосту дозволяє здійснити керування поворотом машин за рахунок створення різниці дотичних реакцій на передніх колесах. У даній статті проведено аналіз показників керованості двохвісної машини з переднім поворотним мостом при створенні різниці крутних моментів на передніх колесах. Отримані аналітичні залежності дозволяють проводити оцінку керованості автомобілів з переднім поворотним ведучим мостом при створенні різниці крутних моментів на його колесах. Визначено, що показники керованості й повороткості (кутове прискорення й кутова швидкість) при передньому поворотному ведучому мосту та створенні на його колесах різниці крутних моментів вище, ніж у випадку рівності зазначених моментів. Досліджено вплив закону зміни різниці крутних моментів на кінематичні параметри повороту автомобіля. Визначено, що при кожному із трьох законів зміни різниці крутних моментів відносна кутова швидкість повороту автомобіля із часом зростає. Пропоноване рульове керування є системою із двома ступенями свободи, оскільки на її вході створюються два незалежні керуючі впливи – поворот кермового колеса й створення різниці крутних моментів на передніх колесах. Тому, розв’язання поставленої задачі здійснювалося з використанням моделі складного руху. Слід зазначити, що розглядалися “тверді” колеса автомобіля. При дослідженні руху автомобіля з еластичними в бічному напрямку колесами, необхідно використовувати модель багатокомпонентного складного руху, що складається з одного переносного й двох відносних рухів. Другим відносним рухом є рух, обумовлений деформацією шин при їхньому бічному відводі. Результати представленого дослідження можуть бути корисні інженерам та аспірантам, що займаються розглянутою проблемою.

Cars with electric and hybrid drive wheels have become widespread in the world in recent years. For a wide class of wheeled vehicles with a combined electromechanical drive, it is possible to make the front axle swivel, which increases their maneuverability. The use of separate control of the motors of the front swivel drive axle allows you to control the rotation of the machines by creating a difference in tangential reactions on the front wheels. This article analyzes the controllability of a two-axle vehicle with a front swivel axle when creating a difference in torque on the front wheels. The obtained analytical dependencies make it possible to assess the controllability of cars with front driving steering axles when creating a difference in torque on its wheels. It is determined that the indicators of controllability and agility (angular acceleration and angular velocity) with the front driving steering axles when creating a difference in torque on its wheels is higher than in the case of equality of the indicated moments. The influence of the law of change in the difference in torques on the kinematic parameters of the vehicle rotation is investigated. It is determined that under any of the three laws of change in the difference in torque, the relative angular velocity rotation of the vehicle increases with time. The proposed steering is a system with two degrees of freedom, since two independent control actions are created at its input - turning the steering wheel and creating a torque difference on the front wheels. Therefore, the solution to the problem was carried out using a complex motion model. It should be noted that the vehicle with laterally “rigid” wheels is considered. When studying the movement of a car with wheels elastic in the lateral direction, it is necessary to use a model of a multicomponent complex movement, consisting of one transferable movement and two relative movements. The second relative movement is the movement caused by the deformation of the tires during lateral withdrawal. The results of the presented research can be useful to engineers, graduate students dealing with the problem under consideration.