6 Основные термины и определения, используемые в моделях колеса

Предполагается, что колесо состоит из обода и эластичной шины. Типовая конструкция колеса приведена на рис.4. В моделях считается, что в недеформированном состоянии шина и обод представляют собой тела вращения и симметричны относительно центральной плоскости вращения колеса.

Рис. 4. Конструкция колеса

Основные термины и определения, используемые в моделях взаимодействия колеса с дорогой, приведены в таблицах 1-5 и на рис.5.

Пояснения к некоторым кинематическим параметрам колеса, используемым в моделях взаимодействия колеса с дорогой, приведены на рис.6.

Рис. 5. Системы координат модели

Рис. 6. Определение расчетного радиуса и наклонного динамического радиуса колеса

Таблица 1. Геометрические объекты и системы координат

Термин	Обозначение	Определение
Ось симметрии колеса		Ось вращения геометрических тел, представляющих обод и недеформированную шину
Центральная плоскость вращения колеса		Плоскость симметрии обода и недеформированной шины перпендикулярная оси симметрии колеса
Центр колеса		Точка пересечения оси симметрии колеса с центральной плоскостью вращения
Меридиональная плоскость колеса		Плоскость, проходящая через центр колеса и перпендикулярная центральной плоскости вращения колеса
Опорная поверхность		Поверхность, по которой осуществляется качение колеса
Опорная плоскость		Плоская опорная поверхность
Центральная плоскость колеса		Плоскость, проходящая через центр колеса
Поперечная плоскость колеса		Плоскость, перпендикулярная опорной плоскости, параллельная оси симметрии колеса
Продольная плоскость колеса		Плоскость, перпендикулярная опорной плоскости и поперечной плоскости колеса
Вертикальная ось колеса		Ось полусвязанной системы координат колеса, лежащая на линии пересечения центральной плоскости вращения колеса с центральной поперечной плоскостью и направленная в ту же сторону, что и нормаль опорной плоскости
Продольная ось колеса		Ось полусвязанной системы координат колеса, образующая с осями и правую ортогональную систему координат
Наружный диаметр колеса		Диаметр наибольшего окружного сечения недеформированной шины
Свободный радиус колеса		Половина наружного диаметра колеса
Пятно контакта		Область опорной плоскости, являющаяся пересечением с геометрическим телом, представляющим шину в текущем состоянии
Объем деформации шины		Объем геометрического тела, представляющего шину в текущем состоянии, отсекаемый опорной поверхностью
Центр пятна контакта		Проекция центра объема деформации на опорную плоскость
Полусвязанная система координат		Подвижная система координат с началом в центре колеса O, осями которой являются продольная ось колеса OX, ось симметрии колеса OY и вертикальная ось колеса OZ
Система координат пятна контакта		Подвижная система координат с началом в центре пятна контакта , ось совпадает с нормалью опорной плоскости, ось направлена вдоль продольной оси колеса, ось дополняет систему координат до правой. Примечание: В каждом новом положении колеса система считается связанной с опорной плоскостью
Продольная ось пятна контакта		Ось системы координат пятна контакта
Боковая ось пятна контакта		Ось системы координат пятна контакта
Нормальная ось пятна контакта		Ось системы координат пятна контакта

Таблица 2. Кинематические параметры колеса

Термин	Обозначение	Определение
Угловая скорость колеса		Угловая скорость обода колеса относительно опорной поверхности
Угловая скорость опрокидывания колеса		Проекция угловой скорости колеса на ось
Угловая скорость вращения колеса		Проекция угловой скорости колеса на ось
Угловая скорость поворота колеса		Проекция угловой скорости колеса на ось
Линейная скорость колеса		Линейная скорость центра колеса относительно опорной поверхности
Продольная скорость колеса		Проекция линейной скорости центра колеса на ось пятна контакта
Боковая скорость колеса		Проекция линейной скорости центра колеса на ось пятна контакта
Вертикальная скорость колеса		Проекция линейной скорости центра колеса на ось пятна контакта
Угол наклона колеса		Угол между центральной плоскостью вращения и продольной плоскостью колеса
Угол увода колеса		Угол между проекцией линейной скорости колеса на опорную плоскость и его продольной осью
Динамический радиус колеса		Расстояние от центра колеса до опорной плоскости
Расчетный радиус		Радиус окружного сечения шины в текущем состоянии в плоскости вращения, проходящей через центр пятна контакта
Наклонный динамический радиус		Расстояние от центра пятна контакта до оси вращения шины в текущем состоянии
Радиус качения свободного колеса		, (при нулевом угле наклона колеса совпадает с [1], стр. 12)
Коэффициент продольного проскальзывания		, если , и в противном случае.

Таблица 3. Силы, действующие на колесо со стороны опорной поверхности

Термин	Обозначение	Определение
Нормальная реакция опорной поверхности		Равнодействующая нормальных к опорной плоскости составляющих элементарных реакций, приложенных к колесу со стороны опорной поверхности
Боковая реакция опорной поверхности		Равнодействующая перпендикулярных к центральной продольной плоскости колеса составляющих элементарных реакций, приложенных к колесу со стороны опорной поверхности
Продольная реакция опорной поверхности		Равнодействующая перпендикулярных к центральной поперечной плоскости колеса составляющих элементарных реакций, приложенных к колесу со стороны опорной поверхности

Таблица 4. Силы, действующие на колесо со стороны автомобиля

Термин	Обозначение	Определение
Нормальная нагрузка колеса		Составляющая равнодействующих сил, приложенных к колесу со стороны автомобиля, перпендикулярная опорной плоскости
Боковая сила колеса		Составляющая равнодействующих сил, приложенных к колесу со стороны автомобиля, перпендикулярная центральной продольной плоскости колеса
Продольная сила колеса		Составляющая равнодействующих сил, приложенных к колесу со стороны автомобиля, перпендикулярная центральной поперечной плоскости колеса

Таблица 5. Параметры, характеризующие упругие свойства шины

Термин	Обозначение	Определение
Нормальный прогиб (нормальная или радиальная деформация) шины		Линейное смещение центра колеса относительно опорной плоскости под действием нормальной нагрузки, измеренное по нормали к опорной плоскости
Боковое упругое смещение колеса		Линейное смещение центра колеса относительно пятна контакта за счет упругих свойств шины под действием боковой силы, измеренное в центральной плоскости, параллельной опорной
Продольное упругое смещение колеса		Линейное смещение центра колеса относительно пятна контакта за счет упругих свойств шины под действием продольной силы, измеренное в центральной плоскости, параллельной опорной
Коэффициент сопротивления уводу шины		Первая производная боковой силы колеса по углу увода колеса
Боковая жесткость шины		Первая производная боковой силы колеса по боковому упругому смещению
Продольная жесткость шины		Первая производная продольной силы колеса по продольному упругому смещению
Нормальная жесткости шины		Первая производная нормальной нагрузки колеса по нормальному прогибу шины
Продольная жесткость единицы площади протектора шины		Отношение суммарной продольной жесткости колеса к коэффициенту продольного смещения протектора и площади контакта при удельной нагрузке .
Боковая жесткость единицы площади протектора шины		Отношение суммарной боковой жесткости колеса к коэффициенту бокового смещения протектора и площади контакта при удельной нагрузке .
Продольная жесткость единицы площади протектора шины относительно обода колеса		Отношение суммарной продольной жесткости колеса к площади контакта при удельной нагрузке .
Боковая жесткость единицы площади протектора шины относительно обода колеса		Отношение суммарной боковой жесткости колеса к площади контакта при удельной нагрузке .
Коэффициент соотношения жесткостей шины в продольном и поперечном направлениях		Отношение продольной жесткости шины к ее боковой жесткости при номинальной нагрузке . По умолчанию принято .