Инфоурок Технология СтатьиПринцип Аккермана в рулевом управлении

Принцип Аккермана в рулевом управлении

Скачать материал

Принцип Аккермана в рулевом управлении

 

Принцип Аккермана определяет геометрию рулевого управления, которая применима для любых транспортных средств, с целью обеспечения корректного угла поворота рулевых колес при прохождении поворота или кривой.

До того, как принцип был разработан, транспортные средства того времени (с лошадиной тягой) были снабжены параллельными рулевыми рычагами и страдали от плохих характеристик рулевого управления. Рудольф Аккерман известен разработкой принципа использования наклонных рулевых рычагов, который устраняет эту проблему рулевого управления в транспортных средствах.

 Почему и как?

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif

Рисунок изображает автомобиль, идущий через поворот (в данном случае, поворот бесконечен). Красные линии изображают путь, по которому движутся колеса. Вы можете заметить, что внутренние колеса автомобиля следуют по окружности меньшего диаметра, чем внешние колеса.

Если оба колеса повернуты на одинаковую величину, внутреннее колесо будет скрестись по дороге (будет скользить боком) и будет снижать эффективность рулевого управления. Это скольжение колеса, которое также создает нежелательный нагрев и износ колеса, может быть устранено с помощью поворота внутреннего колеса на больший угол, чем угол поворота внешнего колеса.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Различие в углах внутреннего и внешнего колес может быть лучше понято путем изучения рисунка, где помечены внутренний и внешний радиусы, по которым движутся каждое из колес. Внутренний радиус (Ri) и внешний радиус (Ro) зависят от ряда факторов, включая ширину автомобиля и крутизну поворота, который собирается пройти автомобиль.

Следовательно, величины углов рычагов не определяются этими линиями, они определяются расстояниями, показанными в последующих разделах "Увеличенный", "Уменьшенный" и "Точный угол Аккермана" в рулевом управлении.

Расположение обоих колес в надлежащем направлении движения обеспечивает стабильное управление без чрезмерного износа и нагрева каждого из колес.

Очевидно, что при повороте одного из колес более, чем другого, вы рассогласовываете направление колес и вам нужно это сделать в то же время обеспечивая прямое направление обоих колес, когда автомобиль не поворачивает. Для обеспечения этого, необходимо, чтобы рассогласование направления росло от нулевого значения (колеса направлены прямо вперед) до точки, в которой существует значительное различие в углах между обоими колесами (при максимальном повороте колес).

 

Углы рулевых рычагов

Создание рассогласования колес достигается путем комбинации угла и длины рулевых рычагов. Ниже вы сможете увидеть несколько рисунков, которые приводят примеры использования параллельных и наклонных рулевых рычагов, для демонстрации того, почему необходимо использовать принцип Аккермана в рулевом управлении.

 

Параллельные рулевые рычаги

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


На этом рисунке рулевые рычаги направлены прямо и параллельно боковым сторонам автомобиля, что создает ситуацию, в которой перемещение рулевого сервопривода приводит к равному угловому перемещению колес.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image004.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image005.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image006.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Почему происходит это равное угловое перемещение можно увидеть, изучив рисунок слева, на котором нарисована красная окружность для демонстрации того, как боковое перемещение рулевого рычага преобразуется в круговое перемещение. Так как шарнир рулевого рычага (A) выровнен по вертикали с осью поворота колеса (B), когда колесо указывает прямо вперед, то одинаковые перемещения влево или вправо перемещают шарнир рулевого рычага на одинаковую вертикальную дистанцию от начального положения.

Наклонные рулевые рычаги

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


На этом рисунке рулевые рычаги наклонены внутрь для создания возможности различной степени изменения углов поворота колес. Это является основой принципа Аккермана и создает неравное угловое перемещение колес.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image008.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image009.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/files/clients/ns_articles_445/images/image010.jpg

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Почему происходит это неравное угловое перемещение можно увидеть на рисунке, на котором отображено относительное положение шарнира рулевого рычага (A) на красной окружности, чтобы показать как шарнир рулевого рычага движется вокруг оси поворота колеса (B).

Так как рулевой рычаг наклонен, шарнир рулевого рычага (A) не выровнен по вертикали с осью поворота колеса (B), когда колесо указывает прямо вперед, и находится на части пути по окружности. Из-за этого, правое движение рулевого рычага вызывает большее перемещение шарнира рулевого рычага в вертикальном направлении, чем это имеет место при левом перемещении рулевого рычага. 

Самым важным является то, что это неравное угловое перемещение является экспоненциальным, то есть, чем больше вы поворачиваете колесо, тем больше становится угловое различие между колесами - в противном случае оба колеса никогда не будут указывать прямо вперед, когда автомобиль не поворачивает.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Вышеприведенный умышленно подчеркнутый пример в результате приводит к угловому различию между колесами в диапазоне этого рисунка, тогда как пример с параллельными рулевыми рычагами будет обеспечивать одинаковые углы поворота колес с обоих сторон.

 Увеличенный, уменьшенный и точный угол Аккермана в рулевом управлении

Это часто употребляемые термины в спортивном моделировании и они относятся к величине разницы в углах колес относительно точной геометрии угла Аккермана в рулевом управлении.

 Точный угол Аккермана - нулевое схождение при повороте

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


На рисунке изображена точная геометрия угла Аккермана в рулевом управлении. Это определяется наклоном рулевых рычагов таким образом, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересекались в центре линии задней оси.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Так как это обеспечивает точную геометрию угла Аккермана в рулевом управлении, то в этом случае отсутствует изменение угла схождения на внутреннем колесе (направление колеса совпадает с направлением окружности), что можно увидеть на рисунке.

 

Увеличенный угол Аккермана - расхождение при повороте

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В настройке рулевого управления может быть использован увеличенный угол Аккермана, что включает в себя регулировку положения шарниров рулевых рычагов, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересеклись перед центром задней оси.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Такая геометрия рулевого управления позволяет достичь увеличенного углового различия между повернутыми колесами, что приводит к тому, что внутреннее колесо пытается следовать по окружности меньшего диаметра, чем это имеет место в действительности. Этот эффект можно наблюдать на рисунке выше и он вызывает расхождение на переднем внутреннем колесе.

 

Уменьшенный угол Аккермана - схождение при повороте

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В настройке рулевого управления может быть использован уменьшенный угол Аккермана, что включает в себя регулировку положения шарниров рулевых рычагов, чтобы линии, проведенные через ось поворота колеса и шарнир рулевого рычага, пересеклись позади центра задней оси.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Такая геометрия рулевого управления позволяет достичь сниженного углового различия между повернутыми колесами, что приводит к тому, что внутреннее колесо пытается следовать по окружности большего диаметра, чем это имеет место в действительности. Этот эффект можно наблюдать на рисунке выше и он вызывает схождение на переднем внутреннем колесе.

 

Длина рычагов рулевого управления

Так как рулевые рычаги являются рычагами, их длина является более или менее свободной величиной, но она ограничена зазорами и доступным пространством в модели.

Величина перемещения, которая может осуществляться узлом сервопривод/тяги рулевого управления является также основным фактором, который вы должны учитывать при размышлениях о моментах вращения рычагов с различной длиной.

 

 

Как угол схождения влияет на углы Аккермана

Взаимодействие между углом схождения и углом Аккермана

 

Этот раздел описывает взаимодействие между углами Аккермана и углами схождения.

Примечание:

В последующих разделах приведены различные настройки, которые могут быть применены к модели автомобиля, но нужно учесть тот факт, что углы схождения могут быть установлены в любой угол и поэтому возможно бесконечное число вариантов.

Возможно обобщить только некоторые из рисунков, так как угол Аккермана фиксирован только в случае точного угла Аккермана - в случаях увеличенного и уменьшенного углов Аккермана, они не являются фиксированными углами.

 Точный угол Аккермана вместе со схождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и точным углом Аккермана.

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

 

Точный угол Аккермана вместе с расхождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и точным углом Аккермана.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

 

Увеличенный угол Аккермана вместе со схождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и увеличенным углом Аккермана.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением внешнего колеса и параллельностью внутреннего колеса по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

Как упоминалось выше, угол поворота колес зависит от величины угла Аккермана и величины угла схождения. Углы на этом рисунке будут корректны только в том случае, если угол схождения равен по величине углу, который создает геометрия Аккермана.

 

Увеличенный угол Аккермана вместе с расхождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и увеличенным углом Аккермана.

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

 

Уменьшенный угол Аккермана вместе со схождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает схождением передних колес и уменьшенным углом Аккермана.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается схождением обоих колес по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

 

Уменьшенный угол Аккермана вместе с расхождением

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


В этом примере автомобиль обладает расхождением передних колес и уменьшенным углом Аккермана.

 

http://www.rc-auto.ru/images/p_lt.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rm.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_md.gif

http://www.rc-auto.ru/images/p_rdf.gif


Когда колеса поворачиваются, это заканчивается расхождением внешнего колеса и параллельностью внутреннего колеса по отношению к круговым траекториям, по которым они следуют.

Как упоминалось выше, угол поворота колес зависит от величины угла Аккермана и величины угла схождения. Углы на этом рисунке будут корректны только в том случае, если угол схождения равен по величине углу, который создает геометрия Аккермана.

 

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал "Принцип Аккермана в рулевом управлении"

Методические разработки к Вашему уроку:

Получите новую специальность за 3 месяца

Специалист по коллекторской деятельности

Получите профессию

Няня

за 6 месяцев

Пройти курс

Рабочие листы
к вашим урокам

Скачать

Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

6 626 567 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 28.12.2016 663
    • DOCX 447.9 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Кучугурный Александр Валерьевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    • На сайте: 8 лет и 2 месяца
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 12607
    • Всего материалов: 7

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой

Курс профессиональной переподготовки

Няня

Няня

500/1000 ч.

Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Методика инструктажа и обучения в социальном учреждении по вопросам трудовой деятельности

180 ч.

3300 руб. 1650 руб.
Подать заявку О курсе

Курс повышения квалификации

Актуальные вопросы преподавания технологии в условиях реализации ФГОС

72 ч.

2200 руб. 1100 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 235 человек из 59 регионов

Курс профессиональной переподготовки

Технология: теория и методика преподавания в образовательной организации

Учитель технологии

300/600 ч.

от 7900 руб. от 3950 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 981 человек из 78 регионов

Мини-курс

Стратегии и инструменты для эффективного привлечения и удержания клиентов

6 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе

Мини-курс

Путь к осознанным решениям и здоровым отношениям

3 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 45 человек из 25 регионов

Мини-курс

Фокусировка и лидерство: достижение успеха в условиях стресса и перемен

4 ч.

780 руб. 390 руб.
Подать заявку О курсе
  • Сейчас обучается 20 человек из 13 регионов
Сейчас в эфире

Как школьному учителю зарабатывать онлайн?

Перейти к трансляции