Не только вы управляете автомобилем - законы физики и механики исправно работают при движении автомобиля, и следует представлять себе действие различных сил, чтобы использовать их для управления или препятствовать их нарастанию.

Расположение центра тяжести автомобиля зависит от компоновки узлов и агрегатов, и распределение веса по осям указывается в технических характеристиках. Высота груза и его размещение на автомобиле влияют на новое положение центра тяжести и новые нагрузки на оси. Нагрузку на ось следует уметь рассчитать для определения возможности проезда по некоторым мостам, понтонам и временным покрытиям.

На наклонной поверхности сила тяжести раскладывается на две составляющие - одна прижимает автомобиль к дороге, а другая старается опрокинуть его вдоль дороги или поперек, в зависимости от направления уклона. Чем выше центр тяжести и чем больше угол наклона автомобиля, тем больше опрокидывающая сила.

Кроме силы тяжести и опрокидывающей силы, на автомобиль действуют другие:

- сила сопротивления качению - возникает при деформировании шины и дороги, трении шины о дорогу, трении в подшипниках колес;

- сила сопротивления подъему - определяется массой автомобиля и углом подъема;

- сила инерции покоя - при трогании и разгоне направлена против движения;

- сила инерции движения - направлена по ходу движения;

- центробежная сила - направлена по радиусу от центра кривой поворота и стремится снести автомобиль с дороги;

- сила сопротивления воздуха - направлена против движения, величина зависит от обтекаемости автомобиля и скорости его движения;

- сила давления сильного бокового ветра или аэродинамического влияния потоков воздуха от большого обгоняющего или обгоняемого автомобиля – стремится снести машину с дороги; зависит от парусности – боковой площади кузова.

- подъемная сила - возникает при движении с большой скоростью от давления потока воздуха, попадающего под передок автомобиля, стремится оторвать колеса от дороги, ухудшая сцепление колес с дорогой и управляемость;

- сила сноса - возникает при заносе задних или сносе передних колес;

- сила сцепления - зависит от нагрузки на ведущие колеса, состояния и качества дорожного покрытия, давления в шинах, скорости, степени износа протектора;

- сила тяги - определяется величиной крутящего момента, переданного от трансмиссии на колеса, вызывает движение автомобиля за счет отталкивания колес от дороги;

- сила торможения - возникает при торможении двигателем или тормозными колодками;

Сила тяги должна быть больше силы инерции покоя, но меньше силы сцепления ведущих колес с дорогой - тогда движение автомобиля возможно. Если сила тяги на ведущих колесах больше силы сцепления этих колес с дорогой, колеса буксуют.

Если сила сцепления колес с дорогой будет больше тормозной силы, то автомобиль затормаживается, если меньше - скользит юзом.

Благодаря инерции движения автомобиль может двигаться на высокой скорости с незначительной подачей топлива (вот почему движение на постоянной скорости 80 - 90 кмч наиболее экономично), а также некоторое время с отключенным двигателем - накатом.

Силе торможения помогают силы сопротивления качению, подъему, сопротивления воздуха, центробежная сила. Затрудняет торможение сила инерции движения, особенно растущая на уклоне.

При торможении и при движении с уклона сила тяжести переносится вперед и создает продольный опрокидывающий момент, дополнительно нагружающий переднюю ось. Эту нагрузку используют для улучшения сцепления управляемых колес с дорогой на повороте, тормозя двигателем и поворачивая колеса.

Величина центробежной силы зависит от скорости и веса автомобиля, а также радиуса поворота. Значит, уменьшить эту силу можно снижением скорости или увеличением радиуса поворота.

Снос передних и занос задних колес - боковое скольжение колес. Они могут привести к закручиванию автомобиля вокруг вертикальной оси, как волчка. Причины заноса и сноса:

при движении - разные тяговые силы на колесах;

при торможении - разные тормозные силы на колесах одной оси, разные силы сцепления колес с дорогой, неправильное размещение груза относительно продольной оси автомобиля;

на повороте - торможение, резкий поворот управляемых колес; сила инерции превышает силу сцепления колес с дорогой.

При заносе автомобиль может опрокинуться по следующим причинам в случаях:

поперечный уклон направлен в сторону, противоположную повороту;

резкое прекращение заноса при упоре заднего колеса в препятствие;

резкий поворот руля на большой скорости;

неравномерное распределение груза или его смещение на повороте.

Упругость узлов подвески частично и кратко препятствует действию центробежной силы, допуская крен автомобиля. Чем выше центр тяжести и уже колея, тем больше вероятность опрокидывания.

Эксплуатационные качества: тягово-скоростные, тормозные, топливная экономичность, управляемость, устойчивость, маневренность, проходимость, – определяются способностями автомобиля использовать или преодолевать соответствующие физические силы.

Тягово-скоростные параметры определяют диапазон изменений скорости и интенсивности разгона автомобиля в различных условиях. При испытаниях замеряют семь показателей тягово-скоростных свойств: скоростная характеристика разгон - разбег, скоростная характеристика на высшей и предшествующей передачах, скоростная характеристика на дороге с переменным продольным профилем, максимальная скорость, условная максимальная скорость, время разгона на определенных участках и время разгона до заданной скорости.

На топливную экономичность оказывают влияние аэродинамические параметры автомобиля, характеристики шин, передаточное число главной передачи, количество передач и их передаточные числа в коробке передач.

Тормозной путь - расстояние, которое проходит автомобиль от начала торможения до полной остановки. Замедление автомобиля - величина, на которую уменьшается скорость автомобиля за единицу времени.

Управляемость автомобиля - его способность отзываться на самые малые команды руля, а также стабилизировать направление движения после влияния небольших неровностей дорожного покрытия. Управляемость и стабилизация обеспечиваются конструктивно рулевым механизмом и установкой управляемых колес под определенными углами: продольный и поперечный угол наклона шкворня, углы развала и схождения колес. Стабилизирующие свойства имеют и шины легковых автомобилей, благодаря небольшому давлению воздуха и гибким боковинам. Но они склонны к уводу при боковом прогибе шины под влиянием поперечной силы. Увод передних колес увеличивает радиус поворота, задних - уменьшает. Если угол увода задних колес больше, чем передних - автомобиль виляет, и водителю приходится корректировать направление движения.

Для выравнивания степени увода передних и задних колес рекомендуется давление воздуха в шинах передних колес поддерживать ниже, чем в задних.

Устойчивость движения характеризуется критической скоростью криволинейного движения по опрокидыванию и заносу под воздействием поперечной составляющей силы инерции.

Поворачиваемость автомобиля – одна из их характеристик. Переднеприводные автомобили имеют недостаточную поворачиваемость, что помогает им более уверенно проходить закругления на обычных скоростях, без заноса. Заднеприводные автомобили с двигателем сзади имеют избыточную поворачиваемость. Заднеприводные автомобили с двигателем впереди и полноприводные автомобили в обычных условиях имеют недостаточсную поворачиваемость, но при изменении режимов движения, перегрузке задних колес или снижении давления в них – избыточную.

Маневренность характеризуется минимальным и габаритным радиусами поворота, а также габаритной полосой движения. Чем меньше эти радиусы, тем выше маневренность. Габаритная полоса характеризует ширину коридора, необходимую при крутых поворотах, а также возможность движения автомобиля с прицепом или без него в проездах заданной формы и размеров. Она определяется траекторией автомобиля и сдвигом траектории прицепа к центру поворота.

Профильная проходимость - способность автомобиля преодолевать неровности и препятствия, а также вписываться в габариты дороги. Она зависит от габаритных размеров, высоты центра тяжести, переднего и заднего углов свеса, радиуса горизонтальной проходимости, продольного и поперечного радиуса проходимости, наименьшего расстояния между низшими точками автомобиля и дорогой, продольной и поперечной устойчивости к опрокидыванию - наибольших углов преодолеваемых подъема и поперечного откоса, диаметра колес, а для автомобиля с прицепом также и углов гибкости автопоезда.

Опорная проходимость определяет способность автомобиля двигаться по мягким поверхностям. Важным условием опорной проходимости является соотношение между наибольшей силой тяги и силой сопротивления движению.

В большинстве случаев проходимость автомобиля с прицепом ограничивается недостаточной силой сцепления колес с дорогой и в связи с этим невозможностью использовать максимальную силу тяги. Опорная проходимость определяется сцепной массой - массой, приходящейся на ведущие колеса: чем она ниже, тем выше проходимость. Очевидно, что у внедорожников сцепная масса ниже, так как все колеса ведущие.

Сила сцепления ведущих колес с дорогой определяется давлением массы, приходящейся на одно колесо, на площадь контакта шин с дорогой - удельным давлением. На рыхлых грунтах проходимость лучше, если удельное давление меньше - площадь контакта больше за счет ширины шин или снижения давления в них. На твердом покрытии проходимость выше при большом удельном давлении - меньшей площади контакта - за счет узких шин или высокого давления в них.

На льду желательно снижать удельное давление для увеличения площади контакта шины с дорогой. Шины с крупным рисунком протектора на мягких грунтах имеют большую площадь контакта и меньшее удельное давление; на твердых грунтах площадь контакта этой шины меньше, и удельное давление увеличивается. Для движении по мягким, песчаным, торфяным грунтам, тундре и снегу применяют широкие или арочные шины либо шины с регулируемым давлением. При совпадении колеи передних и задних колес проходимость автомобиля повышается - меньше сопротивление движению. Оба вида проходимости определяются также соотношением между тяговой силой и силой сопротивления движению, возможностью использования тяговой силы, зависящей от силы сцепления ведущих колес с дорогой.