ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕМАТИКИ ПОЛНОУПРАВЛЯЕМОГО ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

Введение. Со второй половины XX века вопрос безопасности в автомобильной промышленности выходит на первое место, поэтому особое внимание уделяется устойчивости и управляемости. Повышение показателей данных свойств может достигаться различными путями, одним из которых является конструкция с четырьмя управляемыми колёсами (4WS). Технические решения таких схем более исследованы в зарубежной литературе на примере спортивных автомобилей и некоторых японских моделей, работы отечественных исследователей носят в основном описательный характер существующих решений.

Материалы и методы. В статье приведён анализ кинематики легкового полноуправляемого автомобиля. Рассмотрена геометрия поворота с положительными и отрицательными углами подруливания, на основании чего предложены расчетные формулы для определения радиуса поворота автомобиля, углов поворота колес. Данные кинематические соотношения могут быть использованы при проектировании системы рулевого управления с четырьмя управляемыми колесами.

Результаты. На примере автомобиля Volkswagen Polo произведён расчёт радиуса поворота и траекторной управляемости в зависимости от углов поворота колес передней и задней оси, показано изменение данных параметров и их влияние на безопасность и управляемость транспортного средства. Показаны преимущества применения полноуправляемой схемы для легкового автомобиля.

1. Melnik V., Dovzhik M., Tatyanchenko B. Analytical method of examining the curvilinear motion of a four-wheeled vehicle / Melnik V., Dovzhik M., Tatyanchenko B., Solarov O., Sirenko Yu. // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2017. T.3. № 7 (87). С. 59–65. DOI: 10.15587/1729-4061.2017.101335.

2. Котиев Г.О., Чернышев Н.В., Горелов В.А. Математическая модель криволинейного движения автомобиля с колёсной формулой 8х8 при различных способах управления поворотом // Журнал Автомобильных Инженеров. 2009. №2 (55). С. 34–39. ISSN: 2073-9133.

3. Горелов В.А., Косицын Б.Б. Разработка комплексной системы управления движением спортивного автомобиля класса «Формула Студент» по заданной трассе // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. №7 [676]. С. 45–54. DOI 10.18698/0536-1044-2016-7-45-55.

4. Тарасик В.П. Методика имитационного моделирования режима испытаний на управляемость и устойчивость автомобиля при вхо- де в поворот // Вестник Белорусско-Российского университета. 2019. № 2 (63). С. 44–53. ISSN: 2077-8481.

5. Тумасов А.В., Вашурин А.С., Торопов Е.И. [и др.] Оценка устойчивости автомобилей, оснащенных электронными системами помощи водителю, по результатам виртуально-физических испытаний // Актуальные вопросы машиноведения. 2018. №7. С. 27–31. ISSN 2306-3084.

6. Пожидаев С.П. Исследование управляемости колесных машин с помощью частотных методов анализа // В сборнике: Организация и безопасность дорожного движения: матери- алы X Международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию со дня рождении д-ра техн., наук, проф. Л.Г. Резника: в 2 томах. 2017. С. 98–105.

7. Морозов С.А. К вопросу о повышении устойчивости легковых автомобилей малого класса с всеколесным рулевым управлением // Журнал Автомобильных Инженеров. 2009. №4 (57). С. 26–29.

8. Олешицкий С.В., Дремов А.Б. Полноуправляемые автомобили // В сборнике: Будущее науки – 2018. Сборник научных статей 6-й Международной молодежной научной конференции. В 4-х томах. Ответственный редактор А.А. Горохов. 2018. С. 217–220.

9. Sundar S., Sudarsanan T., Krishnan R.. Review of Design and Fabrication of four wheel Steering system // International Journal of Recent Trends in Engineering & Research (IJRTER). 2018. Volume 04. Issue 10. pp. 1034–1049.

10. Серикова И.А. Динамическая устойчивость автомобилей с всеколесным рулевым управлением // Автомобиль и Электроника. Современные Технологии. 2012. № 1 (3). С. 24–29.

11. Pilisiewicz J., Kaczyński R. Geometric analysis of maneuverability performance for vehicles with two steering axles // Transport Problems. 2017. V. 12. Issue 2. pp 43–52. DOI: 10.20858/tp.2017.12.2.5.

12. Singh A., Kumar A., Chaudhary R., Singh R. Study of 4 Wheel Steering Systems to Reduce Turning Radius and Increase Stability // International Conference of Advance Research and Innovation (ICARI-2014). 2014. рр. 96–102. ISBN 978-93-5156-328-0.

13. Ai, Y., Zhou, Q., & Zhang, H. A New Simulation Model for 4WS Vehicles based on Dynamic Tire Friction Model. // 2nd IEEE/ASME International Conference on Mechatronics and Embedded Systems and Applications. 2006. pp. 1–6.

14. Zharif M., Ogino H., Ishak M. Research on Steering Control of a 4 Wheel Steering Electric Vehicle with Intelligence Steering Control System // Proceedings of the School of Engineering Tokai University. 2015. Ser. E 40. pp. 71–75.

15. Sethupathi A., Chandradass B., Praketh J., Asuthkar G., Kumar M. Design and fabrication of four wheel steering system for light motor vehicles. / Sethupathi A., Chandradass B., Praketh J., Asuthkar G., Kumar M. // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. pp. 1202–1217. DOI: 10.1088/1757-899X/402/1/012185.

16. X. Tu, J. Lie. Robust navigation control of a 4WD/4WS agricultural robotic vehicle // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. pp. 164–175. DOI: 10.1016/j.compag.2019.104892.

17. Amdouni I., Jeddi N., Amraoui L.. Optimal control approach developed to Four-Wheel Active Steering Vehicle // IEEE. 2016. pp. 1–6, DOI: 10.1109/ICMSAO.2016.6552547.

18. Allwright J. Four Wheel Steering (4WS) on a Formula Student Racing Car // VTE-J. Vol. 1. №1. 2015. pp. 3–12.

19. Литвинов А.С. Управляемость и устойчивость автомобиля. – М.: Машиностроение, 1971. – 416 с.

20. Антонов Д.А. Теория устойчивости движения многоосных автомобилей. – М.: Маши- ностроение, 1973. – 216с.

21. Горелов В.А., Наумов В.Н. Всеколесное управление: поворот к маневренности // Мир транспорта. – 2008. – No2. – С. 28 – 35.

22. Tan Y., Guo Sh., Hong Y. Slidingmode control of four wheel steering systems // ICMA. 2017. pp. 1250–1255. DOI: 10.1109/ICMA.2017.8015996.

23. Tirumala A., Anurag J. Analysis of a fourwheeled steering mechanism for automobiles. // AIP Conference Proceedings. 2019. pp. 2148–2161. DOI: 10.1063/1.5123976.