Тянет на сторону — журнал За рулем
КЛУБ АВТОЛЮБИТЕЛЕЙ
Ликбез
ТЯНЕТ НА СТОРОНУ
В одной из публикаций мы упоминали о том, что переднеприводные машины ВАЗа при разгоне уводит вправо. В чем причина?
Эдуард КОНОП
Взгляните на упрощенную схему трансмиссии «Самары» (рис. 1). Расположение двигателя и элементов трансмиссии здесь таково, что вал левого привода 2 значительно короче правого 4. Так как моменты, передаваемые на колеса в нормальных условиях (Мкр), одинаковы, то, если все валы соосны, причин для увода машины нет. Но в действительности валы практически всегда несоосны — и это зависит от многих факторов, в первую очередь, от состояния подвески и режима движения (рис. 2). Что происходит в этом случае?
Вспомним школьное «правило буравчика» и изобразим передаваемый валом момент Мкр наклонным вектором (рис. 3), а затем — его проекции на ось вращения колеса Мк и ось поворота стойки Мс. Первая определяет тяговую силу колеса, а вторая стремится повернуть колесо внутрь.
Если эти рассуждения для вас сложны, сделайте из двух канцелярских скрепок простейшую модель: ластик-колесо, две скрепки — части привода, связанные ШРУСом. И все поймете. В частности — то, что с ростом угла излома осей валов в ШРУСе работать шарниру все труднее: потери растут, тяговая сила снижается. А сила, тянущая колесо внутрь, увеличивается. На основных режимах движения выгодно иметь соосные валы, при которых механические потери наименьшие. Значит, подъем передка автомобиля — независимо от способа, кроме, конечно, простого увеличения размеров колес — означает затрату части мощности мотора на работу ШРУСов. Другими словами, вы бросаете деньги на ветер, покупая дополнительный бензин, а также ремонтируя ходовую и трансмиссию раньше положенных сроков.
Так как левый привод короче правого, то и угол излома его осей больше. А отсюда и момент Мс слева больше. Их разность Мс(лев) — Мс(прав) и заставляет передние колеса, а соответственно автомобиль, отклоняться вправо.
При желании можно исследовать это явление дальше.
Например, очевидно, что чем выше передок машины, тем больше углы излома; одновременно больше и разница между ними. Значит, увод вправо сильнее.
Но если при искусственно поднятом передке (например, посредством газонаполненных амортизаторов или проставок) вы сбросили газ — и тяговые силы (а значит, моменты Мкр) близки к нулю, то и моменты Мс исчезают — увода нет. Когда на приводах моменты обратного знака (вы тормозите двигателем), то можно ощутить некоторый увод уже влево…
Если машина неновая и пружины подвески несколько просели, то возможна картина, показанная на рис. 4. Такую машину при разгоне почти не уводит, так как передок, приподнимаясь, приближает углы излома к нулю. Обратите внимание на следующее: поскольку ось поворота стойки наклонена внутрь, проекция вектора момента Мкр на ось стойки в этом случае даже в начале разгона невелика, увод — в зависимости от углов — может быть в ту или другую сторону, на деле же малоощутим. Поэтому владельцы многих «самар» из числа неновых на увод в сторону не жалуются, разве что он вызван другими причинами — например, плохо отрегулированными углами установки колес.
Кстати, путать одно с другим не рекомендуем. В частности, если «хитрой» регулировкой углов пытаться компенсировать увод из-за разной длины приводов, то вы рискуете еще сильнее заблудиться…
Чаще всего увод из-за разницы в приводах ощущают водители новых, «высоких» машин (о малограмотных модниках, любителях поднять кузов повыше, сегодня не говорим).
Как устранить это явление, на ВАЗе, скорее всего, знают. Есть же, в конце концов, мировая школа конструирования! Иномарок с приводами разной длины тоже немало, но многие ли столь же норовисты, как наши «самары»?
Рис. 1. Схема части трансмиссии «Самары»: 1, 5 — левое и правое ведущие колеса; 2, 4 — валы приводов; 3 — главная передача.
Рис. 2. Действие крутящих моментов Мкр при поднятом передке: a и b — углы «излома» осей валов.
Рис. 3. Так крутящий момент вала Мкр преобразуется в тяговый момент колеса Мк и момент поворота стойки Мс.
Рис. 4. При просевшей подвеске момент поворота стойки невелик, увода практически нет.
Ваз 2107 при торможении тянет вправо
Содержание
- 1 Тянет влево или вправо руль — в чём могут быть причины?
- 2 Почему руль тянет в сторону при движении накатом или разгоне:
- 3 Почему руль уводит в сторону при торможении:
- 4 Тянет влево или вправо руль — в чём могут быть причины? Видео
- 4.1 Рекомендуем прочитать:
- 4.2 Похожие статьи
Тянет влево или вправо руль — в чём могут быть причины?
Это может показаться сложной задачей — попытаться диагностировать систему рулевого управления или проблемы сподвеской автомобиля, но если Вы будете делать это систематически, то у Вас есть все шансы найти правильную причину таких неисправностей. Мы определили симптом — увод руля в определённую сторону, и это определённо означает неисправность подвески и/или рулевого управления, и давайте в списке ниже рассмотрим вероятные причины, почему руль тянет в сторону! Большинство причин того, что машину ведет вправо, можно определить самостоятельно по другим характерным связанным симптомам, однако, иногда ту или иную неисправность сможет определить только квалифицированный автомеханик.
Очень важно перед началом замены тех или иных деталей и узлов машины проверить все крепления гаек и болтов элементов подвески, чтобы убедиться, что руль тянет в сторону не из-за простой разболтанности деталей. Кроме того, прежде, чем пытаться искать причину, нужно установить стабильность неисправности — нередко бывает, что машину ведет в сторону из-за колейности дороги, и в этом случае главной особенностью увода рулевого колеса по этой причине станет то, что тянуть его будет не только в одну сторону, но в разные — в зависимости от того, с какой стороны от нашей траектории движения и находится эта колея. Попробуйте поездить на разных дорогах, отпускайте руль и внимательно наблюдайте, всегда ли в одну сторону начинает уводить машину. Кроме того, проследите, поворачивается ли сам по себе отпущенный руль в эту же сторону или же он находится в неизменном положении.
Почему руль тянет в сторону при движении накатом или разгоне:
- Неравномерное давление в шинах — это первое, что необходимо проверить, потому что именно разность давления в передних колёсах наиболее часто приводит к уводу руля при движении, легче всего диагностируется и не менее легко исправляется, а также встречается как причина этого симптома наиболее часто.
Просто проверьте давление в шинах Вашего авто и, в случае их разности, подкачайте их и сделайте одинаковым на обеих шинах одной (передней, очевидно) оси машины. Давление с той стороны, куда уводит машину, должно быть меньше, чем с другой стороны — только в этом случае именно это является причиной. После подкачки снова проедьтесь в разных условиях, на разных дорогах и с разной скоростью, чтобы убедиться, что симптом пропал.
Если Вы не знаете, какое давление должно быть в колёсах Вашего авто, Вы можете узнать это в одной из наших таблиц, выбрав Вашу марку авто. - Неравномерный износ шин — это чаще всего неразрывно связано с первой причиной — разным давлением в шинах, ведь именно неправильное давление ведёт к чрезмерному износу покрышек, а, если это давление разное в разных колёсах, то и изнашиваться их шины будут также с разной скоростью. Впрочем, эта проблема нередко обнаруживается после сезонной перекидки покрышек с зимней на летние или, наоборот, просто после установки других (не новых) покрышек на автомобиль. В этом случае Вы можете попросту не учесть того, на какой стороне и на какой оси была установлена та или иная покрышка у прежнего автомобиля (в случае, например, покупки б/у покрышек) или в прошлом сезоне на Вашем автомобиле. Например, на переднеприводных автомобилях передние покрышки изнашиваются немного быстрее, нежели задние, и поэтому, если Вы поставите в следующем сезоне заднюю покрышку вперёд только с одной стороны машины, то руль, наиболее вероятно, будет уводить в сторону, противоположную той, где стоит менее изношенная резина. Поэтому очень важно всегда при перекидке резины помечать покрышки или колёса, которые Вы снимаете и откладываете на хранение, мелом или даже более стойкими к стиранию материалами, где какое колесо стояло на автомобиле до снятия с него.
Просто проверьте давление в шинах Вашего авто и, в случае их разности, подкачайте их и сделайте одинаковым на обеих шинах одной (передней, очевидно) оси машины. Давление с той стороны, куда уводит машину, должно быть меньше, чем с другой стороны — только в этом случае именно это является причиной. После подкачки снова проедьтесь в разных условиях, на разных дорогах и с разной скоростью, чтобы убедиться, что симптом пропал.
В этом случае Вы можете попросту не учесть того, на какой стороне и на какой оси была установлена та или иная покрышка у прежнего автомобиля (в случае, например, покупки б/у покрышек) или в прошлом сезоне на Вашем автомобиле. Например, на переднеприводных автомобилях передние покрышки изнашиваются немного быстрее, нежели задние, и поэтому, если Вы поставите в следующем сезоне заднюю покрышку вперёд только с одной стороны машины, то руль, наиболее вероятно, будет уводить в сторону, противоположную той, где стоит менее изношенная резина. Поэтому очень важно всегда при перекидке резины помечать покрышки или колёса, которые Вы снимаете и откладываете на хранение, мелом или даже более стойкими к стиранию материалами, где какое колесо стояло на автомобиле до снятия с него.Но не нужно думать, что проблема может возникнуть только в случае использования шин с пробегом — бывают случаи (хотя и далеко не частые), когда новая резина (особенно, если она дешёвая и малоизвестного бренда) приводит к тому, что начинает тянуть руль.
Чтобы наиболее установить именно эту причину того, что руль тянет влево или вправо, поменяйте местами передние колёса машины (именно колёса, а не покрышки)… конечно, после того, как проверите в обоих давление. Если причина именно в этом, то руль начнёт уводить в другую сторону и даже с таким же усилием, как до этого (конечно, если других причин нет).
Очевидно, что для исправления неисправности по причине разности изношенности шин нужно просто поменять местами колёса одной стороны машины — заднее поставить вперёд, переднее — назад. Если это не поможет, то попробовать проделать аналогичную процедуру с другой стороны авто.
- Сбитый развал/схождение колёс — такая причина непременно ведёт к тому, что машину тянет вправо или влево. Развал/схождение колёс необходимо проверять, если оба вышеописанных способа не привели ни к чему. Для установления и устранения этой неисправности необходимо проверить и отрегулировать углы установки колес — сделать это можно исключительно у специалиста… конечно, если Вы сами не этот специалист, но в этом случае Вы бы и не читали данную статью.
Компоненты рулевого управления плохо затянуты — бывает, что причиной того, что руль тянет в сторону, может стать халатность специалистов, ремонтировавших те или иные элементы рулевого управления, или же просто его расслабившиеся компоненты. Для установления этого также необходимо провести диагностику у специалистов — проверить рулевые тяги и рулевую рейку.
Почему руль уводит в сторону при торможении:
А вот если симптом увода руля проявляется исключительно при торможении, то тут, скорее всего, всему виной заклинившие о тормозной диск или барабан тормозные колодки. Понять это также несложно — прокатитесь в обычном темпе в течение 10-15 минут, периодически работая педалью тормоза — используйте свои тормоза, а затем остановитесь и проверьте, насколько нагрелись тормозные диски на передних колёсах — будьте осторожны — не обожгитесь: не трогайте суппорты сразу после остановки, а сначала брызните в них капелькой воды или просто плюньте — если вода (слюна), едва коснувшись поверхности, закипит (при условии, что Вы не тормозили подолгу «в пол»), то это значит, что колодки заклинило в суппорте в прижатом положении к тормозному диску.
При этом, скорее всего, такая проблема будет наблюдаться только с одной стороны у одного определённого колеса автомобиля. Кроме того, проверьте сами тормозные колодки на предмет неравномерного износа.
А вот для устранения данной неисправности после её выявления снова придётся обратиться к специалисту-автомеханику.
Тянет влево или вправо руль — в чём могут быть причины? Видео
https://www.youtube.com/watch?v=9r7qcMZiRGQ&feature=youtu.
be
Не нашли интересующую Вас информацию? Задайте вопрос на нашем форуме.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Рекомендуем прочитать:
Похожие статьи
Поделиться с друзьями:
Твитнуть
Поделиться
Поделиться
Отправить
Класснуть
Похожие публикации
На этом веб-сайте используются файлы cookie, чтобы он мог лучше работать для вас. Закрыв этот баннер, прокручивая эту страницу, вы соглашаетесь на использование файлов cookie. Принять Подробнее
Требование к центростремительной силе
Как упоминалось ранее в этом уроке, объект, движущийся по кругу, испытывает ускорение. Даже если двигаться по периметру круга с постоянной скоростью, все равно происходит изменение скорости и, следовательно, ускорение. Это ускорение направлено к центру окружности. А согласно второму закону движения Ньютона, объект, испытывающий ускорение, также должен испытывать результирующую силу.
Направление чистой силы совпадает с направлением ускорения. Таким образом, для объекта, движущегося по кругу, должна быть внутренняя сила, действующая на него, чтобы вызвать его внутреннее ускорение. Иногда его называют 9.0003 требование центростремительной силы . Слово центростремительный (не путать с F-словом центробежный ) означает поиск центра. Для объекта, движущегося по кругу, есть результирующая сила, действующая к центру, которая заставляет объект
Чтобы понять важность центростремительной силы, важно хорошо понимать первый закон движения Ньютона — закон инерции . Закон инерции гласит, что…
… движущиеся объекты имеют тенденцию оставаться в движении с той же скоростью и в том же направлении, если на них не действует неуравновешенная сила.
Согласно первому закону движения Ньютона, естественной тенденцией всех движущихся объектов является продолжать движение в том же направлении, в котором они движутся.
.. движение от своего прямолинейного пути. Движущиеся объекты имеют тенденцию естественным образом двигаться по прямым линиям; неуравновешенная сила требуется только для того, чтобы заставить его вращаться. Таким образом, для движения объектов по кругу требуется наличие неуравновешенной силы.
Идея, выраженная законом инерции Ньютона, не должна нас удивлять. Мы сталкиваемся с этим явлением инерции почти каждый день, когда ведем машину. Например, представьте, что вы — пассажир автомобиля на светофоре. Свет загорается зеленым, и водитель ускоряется из состояния покоя. Автомобиль начинает разгоняться вперед, но относительно сиденья, на котором вы находитесь, ваше тело начинает отклоняться назад. Ваше тело, находящееся в состоянии покоя, имеет тенденцию оставаться в покое. Это один из аспектов закона инерции: «объекты в состоянии покоя стремятся оставаться в покое». Когда колеса автомобиля вращаются, создавая движущую силу, действующую на автомобиль и вызывающую ускорение вперед, ваше тело старается оставаться на месте.
Вам, конечно, может показаться, что ваше тело испытывает обратную силу, заставляющую его ускоряться назад. Тем не менее, вам было бы трудно идентифицировать такую обратную силу, действующую на ваше тело. Действительно нет ни одного. Ощущение отбрасывания назад — это просто тенденция вашего тела сопротивляться ускорению и оставаться в состоянии покоя. Автомобиль ускоряется из-под вашего тела, оставляя вас с ложным ощущением, что вас толкают назад.
Теперь представьте, что вы находитесь в той же машине, которая движется с постоянной скоростью и приближается к светофору. Водитель нажимает на тормоз, колеса автомобиля блокируются, и автомобиль начинает скользить до полной остановки. На движущуюся вперед машину действует сила, направленная назад, а затем на машину действует обратное ускорение. Однако ваше тело, находясь в движении, имеет тенденцию продолжать движение, пока автомобиль буксует до полной остановки. Вам, конечно, может показаться, что ваше тело подвергается действию направленной вперед силы, заставляющей его двигаться вперед с ускорением.
Эти два сценария вождения показаны на следующем рисунке.
В каждом случае — при трогании автомобиля с места и при торможении движущегося автомобиля до остановки — направление, в котором наклоняются пассажиры, противоположно направлению ускорения. Это всего лишь результат инертности пассажира — склонности сопротивляться ускорению.
Предположим, что на следующем участке пути водитель автомобиля делает резкий поворот налево с постоянной скоростью. Во время поворота автомобиль движется по круговой траектории. То есть машина проезжает четверть круга. Сила трения, действующая на вращающиеся колеса автомобиля, вызывает неуравновешенную силу на автомобиль и последующее ускорение. Неуравновешенная сила и ускорение направлены к центру окружности, вокруг которой вращается автомобиль. Ваше тело, однако, находится в движении и имеет тенденцию оставаться в движении. Инерция вашего тела — склонность сопротивляться ускорению — заставляет его продолжать движение вперед.
Центростремительная сила и изменение направления
На любой объект, движущийся по кругу (или по круговой траектории), действует центростремительная сила .
То есть есть какая-то физическая сила, толкающая или притягивающая объект к центру круга. Это требование центростремительной силы. Слово центростремительный — это просто прилагательное, используемое для описания направления силы. Мы не представляем новый тип силы, а скорее описывает направление чистой силы, действующей на объект, который движется по кругу. Каким бы ни был объект, если он движется по кругу, на него действует некоторая сила, заставляющая его отклоняться от своего прямолинейного пути, ускоряться внутрь и двигаться по круговому пути. Три таких примера центростремительной силы показаны ниже.
Когда автомобиль совершает поворот, сила трения, действующая на повернутые колеса автомобиля, создает центростремительную силу, необходимую для кругового движения. | Поскольку ведро с водой привязано к веревке и вращается по кругу, сила натяжения, действующая на ведро, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения. | Поскольку Луна вращается вокруг Земли, сила тяжести, действующая на Луну, обеспечивает центростремительную силу, необходимую для кругового движения. |
Центростремительная сила для равномерного кругового движения изменяет направление объекта без изменения его скорости. Идея о том, что неуравновешенная сила может изменить направление вектора скорости, но не его величину, может показаться немного странной. Как это могло быть? Есть несколько подходов к этому вопросу. Один из подходов предполагает анализ движения с точки зрения работы и энергии. Вспомним из Раздела 5 Учебного класса физики, что работа на 9 баллов.0003 сила , действующая на объект, вызывающая смещение .
Количество работы, проделанной над объектом, определяется с помощью уравнения
, где тета в уравнении представляет собой угол между силой и смещением. Поскольку центростремительная сила действует на объект, движущийся по окружности с постоянной скоростью, сила всегда действует внутрь, поскольку скорость объекта направлена по касательной к окружности. Это означало бы, что сила всегда направлена перпендикулярно направлению смещения объекта. Угол Theta в приведенном выше уравнении равен 90 градусов, а косинус 90 градусов равен 0. Таким образом, работа центростремительной силы при равномерном круговом движении равна 0 Дж. Вспомните также из Раздела 5 Учебного класса физики, что, когда внешние силы не совершают никакой работы над объектом, полная механическая энергия (потенциальная энергия плюс кинетическая энергия) объекта остается постоянной. Таким образом, если объект движется по горизонтальному кругу с постоянной скоростью, центростремительная сила не совершает работы и не может изменить полную механическую энергию объекта.
Применение компонент вектора и второго закона Ньютона
Второй подход к вопросу о том, почему центростремительная сила вызывает изменение направления, а не изменения скорости, включает компоненты вектора и второй закон Ньютона. Следующий воображаемый сценарий будет использован, чтобы помочь проиллюстрировать это.
Предположим, что на местной фабрике по производству льда кусок льда выскальзывает из морозильной камеры, и механическая рука прикладывает силу, чтобы ускорить его движение по ледяной поверхности без трения.
На прошлой неделе механическая рука работала со сбоями и толкала беспорядочно. Различные направления сил, приложенных к движущейся глыбе льда, показаны ниже. В каждом случае наблюдайте за силой по сравнению с направлением движения ледяного блока и предскажите, будет ли сила ускоряться, замедляться или не будет влиять на скорость блока. Используйте векторные компоненты, чтобы делать прогнозы. Затем проверьте свои ответы, нажав на кнопку.
а. | |||
б. | |||
в. | |||
д. |
| ||
эл. |
|
Приведенные выше примеры показывают, что сила способна замедлять или ускорять объект только тогда, когда есть составляющая, направленная в том же или противоположном направлении, что и движение объекта. В случае e вертикальная сила не изменяет горизонтального движения. Иногда говорят, что перпендикулярные компоненты движения не зависят друг от друга. Вертикальная сила не может повлиять на горизонтальное движение.
Подводя итог, можно сказать, что на объект, совершающий равномерное круговое движение, действует направленная внутрь результирующая сила.
Эту внутреннюю силу иногда называют центростремительной силой, где центростремительный описывает ее направление. Без этой центростремительной силы объект никогда не мог бы изменить свое направление. Тот факт, что центростремительная сила направлена перпендикулярно тангенциальной скорости, означает, что сила может изменить направление вектора скорости объекта без изменения его величины.
Мы хотели бы предложить … Иногда недостаточно просто прочитать об этом. Вы должны взаимодействовать с ним! И это именно то, что вы делаете, когда используете один из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего Интерактивного приложения Uniform Circular Motion и/или нашего интерактивного режима Race Track. Вы можете найти их в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Оба интерактива позволяют учащемуся в интерактивном режиме исследовать результирующую силу для объекта, движущегося по кругу.
Посетите: Равномерное круговое движение | Гоночная трасса
Для вопросов №1-№5: Объект движется в по часовой направлении по окружности с постоянной скоростью. Используйте свое понимание понятий скорости, ускорения и силы, чтобы ответить на следующие пять вопросов. Используйте схему, показанную справа. Нажмите кнопку, чтобы проверить свои ответы.
1. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке А на окружности?
2. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора силы, когда объект находится в точке C на окружности?
3. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке B на окружности?
4. Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора скорости, когда объект находится в точке C на окружности?
5.
Какой из приведенных ниже векторов представляет направление вектора ускорения, когда объект находится в точке B на окружности?
6. Рекс Вещи и Дорис Локед идут на свидание. Рекс делает быстрый правый поворот. Дорис начинает скользить по виниловому сиденью (которое Рекс предварительно натер воском и полировал) и сталкивается с Рексом. Чтобы сломать неловкость ситуации, Рекс и Дорис начинают обсуждать физику только что испытанного движения. Рекс предполагает, что объекты, которые движутся по кругу, испытывают внешнюю силу. Таким образом, когда поворот был сделан, Дорис испытала внешнюю силу, которая подтолкнула ее к Рексу. Дорис не соглашается, утверждая, что объекты, которые движутся по кругу, испытывают внутреннюю силу. В этом случае, по словам Дорис, Рекс двигался по кругу из-за того, что дверь толкала его внутрь. Дорис не двигалась по кругу, так как не было никакой силы, толкающей ее внутрь; она просто продолжала двигаться по прямой, пока не столкнулась с Рексом.
Кто прав? Аргументируйте одну из этих двух позиций.
7. Кара Лотт занимается зимним вождением на стоянке GBS. Кара поворачивает руль, чтобы повернуть налево, но ее машина продолжает двигаться по прямой по льду. Учитель А и Учитель Б наблюдали за явлением. Учитель А утверждает, что отсутствие силы трения между шинами и льдом приводит к балансу сил, благодаря которому автомобиль движется прямолинейно. Учитель Б утверждает, что лед воздействовал на шину силой, направленной наружу, чтобы уравновесить силу поворота и, таким образом, удерживать машину на прямолинейном движении. Какой учитель (А или Б) является учителем физики? ______ Объясните ошибочность аргумента другого учителя.
Ньютоновская механика — Что заставляет скорость автомобиля следовать направлению передних колес?
Когда машина поворачивает, происходит несколько интересных вещей.
Сначала возьмем простую схему двух передних колес, повернутых на 45°:
Как видите, верхнее колесо хотело бы, чтобы машина развернулась вокруг точки $C_1$, но нижнее колесо (в тот же угол) хочет развернуться вокруг $C_2$. Это означает, что в действительности обе шины будут испытывать некоторое боковое скольжение. В обычных автомобилях эта проблема обычно решается с помощью чего-то, называемого геометрией рулевого управления Аккермана, которая заставляет колеса поворачиваться немного по-разному, поэтому они оба «хотят» иметь один и тот же центр вращения; это означает, что в действительности внутреннее колесо повернуто немного острее, чем внешнее колесо:
Это небольшое упрощение, но я надеюсь, вы понимаете, что колеса, как правило, не должны указывать в одном и том же направлении, когда вы поворачиваете (на самом деле, из соображений устойчивости они не смотрят в одну и ту же сторону, когда вы поворачиваете). вы также едете прямо — это то, что называется схождением, и его время от времени нужно регулировать, когда вы делаете развал-схождение на своем автомобиле).
Теперь посмотрим на силы, действующие на колеса.
Для упрощения я нарисую только два колеса, как вы это сделали в симуляции. Мы видим, что внутреннее колесо делает более крутой поворот, чем внешнее; результирующая сила, действующая на автомобиль, должна быть такой, чтобы центр масс $C$ описывал окружность радиуса $R$ вокруг точки $P$:
Теперь предположим, что колеса имеют только поперечное трение: то есть они катятся идеально, и сила, действующая на них, перпендикулярна направлению, в котором они указывают. Результирующая сила должна быть сосредоточена в центре масс и указывать на центр вращения. Другими словами, можем ли мы найти $F_1$ и $F_2$? Продлив силы $F_1$ и $F_2$ вдоль их направления, мы получим следующую диаграмму и увидим, что между $F_1$ и $F_2$ есть связь:
Теперь, если переднее колесо изменит направление, в котором оно указывает, величина и направление создаваемой им силы изменятся. Но пока автомобиль не изменит свой путь, сила сзади ($F_1$) не изменится.
Вот что вам нужно сделать.
Изменяя угол передних колес и решая вращение в устойчивом состоянии (в основном, решая параллелограмм сил, который я нарисовал выше), вы получите соотношение между силами $F_1$ и $F_2$ и углом между колесо и вектор скорости (на самом деле он такой же по величине, как углы $\theta_1$ и $\theta_2$ на моей диаграмме).
Когда переднее колесо меняет направление, вы изменяете угол между ним и вектором скорости; но если вы внезапно измените направление переднего колеса на «прямое», заднее колесо (все еще) окажется под углом к вектору скорости. Это означает, что будет иметь место боковая сила (которую вы можете рассчитать из приведенного выше соотношения) и крутящий момент, который выпрямит автомобиль.
ОБНОВЛЕНИЕ лучший способ взглянуть на уравнение движения — работать в обратном направлении: вы знаете, что движение шрифта автомобиля должно следовать направлению, в котором (мгновенно) указывает колесо; точно так же задняя часть должна следовать в том направлении, куда указывает заднее колесо.
Это говорит вам, какое положение автомобиля будет после $\Delta t$, и из этого вы можете вычислить мгновенное ускорение и, следовательно, силу / крутящий момент колес. Такая модель даст вам правильное движение, а также правильные силы.
Я написал простую реализацию движения (не расчет силы) на Python:
# простая симуляция автомобиля # одно переднее колесо, одно заднее колесо импортировать математику импортировать numpy как np из импорта scipy интерполировать импортировать matplotlib.pyplot как plt деф синд(х): вернуть math.sin(x*math.pi/180.) деф cosd(x): вернуть math.cos(x*math.pi/180.) определение atan2d(y,x): вернуть 180/math.pi*math.atan2(y,x) # размеры: длина = 2 # ось к оси # время поворота колеса и на сколько: времяПоинты = [0, 1, 5, 9, 12, 15] thetaPoints = [0, 0, 15, 15, 0, 0] theta = интерполировать.interp1d(timePoints, thetaPoints) # временной шаг для моделирования: дт = 0,05 # показать, что это сработало: plt.figure() т = np.arange (0, 15, дт) plt.
