Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Колесные и гусеничные машины

Диссертационная работа:

Стрелков Максим Николаевич. Разработка методики исследования взаимосвязанных колебаний подвески и трансмиссии легкового автомобиля : диссертация... кандидата технических наук : 05.05.03 Ижевск, 2007 207 с. РГБ ОД, 61:07-5/3418

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 9

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 13

  1. Обзор работ по динамике силовых агрегатов, подвесок и трансмиссий автомоиилси 13

  2. Основные направления совершенствования систем подрессоривания автомобилей в части улучшения их эксплуатационных свойств 21

  3. Общие предпосылки при разработке новых конструкций подвесок 26

1.4. Задачи диссертационного исследования 31

Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ОПИСЫВА
ЮЩИХ ВЗАИМОСВЯЗАННЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИСТЕМЫ «ДВИГА
ТЕЛЬ - ТРАНСМИССИЯ - ПОДВЕСКА - КОЛЕСА - ПОДРЕССО
РЕННАЯ МАССА АВТОМОБИЛЯ» 34

  1. Разработка математической модели вертикальных и продольно-угловых колебаний системы «двигатель - трансмиссия - подвеска -колеса - подрессоренная масса автомобиля» 34

  2. Выбор структурной схемы движения автомобиля для оптимизации конструктивных параметров и характеристик подвесок 51

  3. Анализ системы «двигатель - трансмиссия - подвеска - колеса -подрессоренная масса автомобиля» по собственным частотам колебаний 57

  4. Расчетные исследования низкочастотных взаимосвязанных колебаний . 61

  5. Построения математических моделей взаимосвязанной системы подвески и трансмиссии легкового автомобиля с рессорной и рычажно-пружинной подвесками 71

Глава 3. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОДВЕСОК ЛЕГКОВЫХ

АВТОМОБИЛЕЙ 81

  1. Общие предпосылки расчетных исследований новых конструкций подвесок 81

  2. Анализ кинематических и конструктивных схем подвесок 91

  3. Расчетные исследования конструктивных элементов подвесок 101

  1. Верхняя опора амортизаторной стойки 103

  2. Шаровые шарниры 135

Глава 4= ЭКСПЕРИМЕНТА ЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПЫТНЫХ

ОБРАЗЦОВ И ДОКАЗАТЕЛЬСТВО АДЕКВАТНОСТИ РАЗРАБОТАН
НЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАБОТЕ РЕАЛЬНЫХ
МАШИН 161

  1. Методика проведения стендовых исследований узлов при взаимосвязанных колебаниях подвески и трансмиссии двухосной машины 162

  2. Определение параметров элементов системы подрессоривания и трансмиссии автомобиля 165

  3. Лабораторно-дорожные и эксплуатационные испытания автомобилей

с различными конструкциями подвесок 172

4.4. Анализ результатов расчетных и экспериментальных исследований
по адекватности разработанных математических моделей работе
реальных машин 180

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 186

ЛИТЕРАТУРА 189

ПРИЛОЖЕНИЕ 202

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

a, b - расстояние от оси соответственно передних и задних колес до центра тяжести подрессоренной массы автомобиля;

ам, Ьм - размеры соответственно передней и задней частей рессоры от крепления до центра неподрессоренных масс заднего моста;

К. — пттечо оппеттеттяютттее поггожение vottorhoh точки кпепггения пычяттт подвески к кузову;

Ьр - плечо связи реактивного момента трансмиссии с дополнительными упругими силами;

Сгп - крутильная жесткость деталей главной передачи;

Cni, СП2 - коэффициенты жесткостей передней и задней подвесок;

Стрь Стр2 - коэффициенты жесткостей соответствующих участков трансмиссии;

Сші , Сш2, С*,, Сщ2 - коэффициенты соответственно нормальных и угловых жесткостей шин передних и задних колес;

Смь СМ2 - вертикальные жесткости соответственно передней и задней частей рессор ведущего моста;

Сэт - эквивалентная жесткость участков трансмиссии, ведущего моста и шин;

Скп ~ крутильная жесткость деталей коробки передач;

С - крутильная жесткость карданного вала;

Спш - суммарная крутильная жесткость шин и полуосей ведущего моста;

Сп - крутильная жесткость полуосей ведущего моста;

Cz - вертикальная жесткость подрессоренной массы;

Сф - угловая жесткость подрессоренной массы;

Сфь Сф2 - угловые жесткости неподрессоренных масс переднего и заднего мостов;

Сщ, - вертикальная жесткость шин передней подвески;

5 Сш2 » Сщ2 - горизонтальная и вертикальная жесткости шин ведущего моста;

С,", С\ - горизонтальные (продольные) жесткости направляющего устройства соответственно передней и задней подвесок;

С*, С\ - вертикальные жесткости упругих элементов соответственно передней и задней подвесок;

Ga - вес автомобиля;

h - координата центра тяжести подрессоренной массы по высоте;

hb h2 - высоты неровностей дороги соответственно под передними и задними колесами автомобиля;

ік - передаточное отношение включаемой передачи;

і0 - передаточное отношение главной передачи;

Ja - суммарный момент инерции поступательно движущейся массы автомобиля и колес;

1ДВ - момент инерции вращающихся деталей двигателя, маховика и ведущих деталей сцепления;

J*c - момент инерции силового агрегата относительно продольной оси;

Jcu - момент инерции ведомых деталей сцепления;

JKn - момент инерции вращающихся деталей коробки передач от первичного вала до синхронизатора включенной передачи;

JKm - момент инерции карданного вала и главной передачи;

Jr - момент инерции участка трансмиссии от синхронизатора включенной передачи до ведущих колес;

Jrn - момент инерции деталей главной передачи;

Jn - момент инерции подрессоренной массы относительно поперечной оси, проходящей через центр тяжести автомобиля;

Jkb Jk2 - моменты инерции колес соответственно передней и задней осей;

JT - момент инерции вращающихся деталей коробки передач и карданного вала;

Кпі, Кп2 ~~ коэффициенты демпфирования амортизаторов передней и задней подвесок;

Ктр1, Ктр2 - коэффициенты демпфирования соответствующих участков трансмиссии;

Кэт - коэффициент сопротивления в трансмиссии и шинах;

К2 - коэффициент сопротивления рессор ведущего моста в горизонтальном Спполольном4) напгавлении:

Kz - обобщенный коэффициент сопротивления при вертикальных колебаниях подрессоренной массы автомобиля на рессорах и шинах;

Кф, Кфі, Кф2, - обобщенные коэффициенты сопротивления при продольно-угловых колебаниях подрессоренной массы автомобиля;

L - база автомобиля;

Ly - длина дорожного участка;

LM - длина рессоры;

Li, L2 — расстояния от центра тяжести соответственно до осей передних и задних колес;

Ма - масса автомобиля;

Мдв, Мтах - крутящий момент двигателя и его максимальное значение;

МС0Пр - момент сопротивления движению автомобиля;

Мсх - момент трения в синхронизаторе;

Mi, М2 - массы неподрессоренные, приходящиеся соответственно на переднюю и заднюю оси;

Мк - крутящий момент, подводимый к ведущим колесам;

Мп - подрессоренная масса автомобиля;

Мтрь Мтр2 - потери крутящего момента на участках трансмиссии;

Мту - реактивный крутящий момент ведущего моста;

Рп, Pf2 - силы сопротивления качению колес соответственно переднего и заднего мостов;

Рк - сила тяги на ведущих колесах;

Pni, Pn2 - нормальные реакции колес соответственно передней и задней осей;

PJ, Рп^ - силы сухого трения соответственно передней и задней подвесок;

Pw - сила сопротивления воздуха;

QbQx, Qz, Qt,, ,Qti2> Qe, Q%,, Qcu, Q<,r, Pk2- обобщенные силы, действующие на приведенные массы динамической модели автомобиля;

гк - радиус качения колеса;

t*, At*n - время начала и продолжительность включения муфты сцепления;

Т - кинетическая энергия автомобиля;

П - потенциальная энергия автомобиля;

Пь - потенциальная энергия автомобиля при преодолении подъема (спуска);

Птрі, Птр2 - потенциальная энергия соответственно первого и второго упругих участков трансмиссии;

Ппь Пп2, Пп - соответственно потенциальная энергия подрессоренных масс передней и задней подвесок и подвесок в целом;

Ф - диссипативная функция, характеризующая уменьшение энергии с течением времени;

ФТрь Фтр2> Фпь Фп2 - диссипативные функции связанные с силами демпфирования упругих участков соответственно трансмиссии и подвесок;

V - продольная скорость движения автомобиля в направлении оси ОХ;

X, X, X - соответственно продольное перемещение, скорость и ускорение подрессоренной массы;

Хт, Хт, Хт- соответственно продольное перемещение, скорость и ускорение неподрессоренной массы;

Z, Z, Z - соответственно вертикальное перемещение, скорость и ускорение подрессоренной массы;

Zmi, Zm2, Zml, Zm2, Zml, Zm2 - соответственно вертикальные перемещения, скорости и ускорения неподрессоренных масс передней и задней частей автомобиля;

а - угол подъема (спуска) автомобиля;

сц - коэффициент запаса сцепления;

ф, ф, ф - соответственно угол, скорость и ускорение, характеризующие продольно-угловые колебания подрессоренной массы;

фдв, ФдВ, ФДв - соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение коленчатого вала двигателя;

фсц> Фсц> Фсц - соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение ведомых деталей муфты сцепления;

фкп, Фкп > Фкп - соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение вращающихся деталей коробки передач от первичного вала до синхронизатора;

фг, Ф,-, Фг _ соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение вращающихся деталей от синхронизатора включенной передачи до ведущих колес движителя автомобиля с учетом редукторов на этом участке трансмиссии;

Фк2, Фк2 > Фк2 - соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение обода заднего колеса;

фт, Фт, Фт ~ соответственно у гол, скорость и ускорение характеризу-ющие продольно-угловые колебания неподрессоренной массы;

\{/ - угол относительной закрутки;

Апь Ап2 - суммарные линейные зазоры в конструкциях передней и задней подвесок;

Дтрь Дтр2 - суммарные зазоры соответствующих участков трансмиссии;

Ль Л2 - вертикальные перемещения соответственно масс Мь М2.

Введение к работе:

Настоящее время характеризуется жесткой конкуренцией между автомобильными заводами за рынки сбыта выпускаемой продукции. Инженерно-техническими службами автозаводов России проводятся ряд мероприятий, направленных на повышение эксплуатационных свойств выпускаемых автомобилей и. снижение затрат на их изготовление. Выполнение 'этих задач невозможно без определенного вклада науки в развитие современного производства.

В настоящее время на производство и эксплуатацию легкового автомобильного транспорта расходуется значительное количество топлива и материалов, в связи с этим совершенствование конструкции узлов легкового автомобиля в направлении повышения его технико-эксплуатационных качеств весьма актуально.

Хотя в последние годы в стране построено и реконструировано большое количество автомобильных дорог с твердым покрытием, значительная часть их остается без усовершенствованного покрытия, на которых скорость движения, в основном, будет определяться качеством подвески. Возросшие скорости движения современного пассажирского транспорта предъявляют жёсткие требования к подвеске, от совершенства конструкции которой зависят многие технико-эксплуатационные качества автомобиля: комфортабельность, плавность хода, управляемость, устойчивость и безопасность движения, долговечность агрегатов, производительность, скорость движения и др.

Так как подвеска автомобиля необходима в первую очередь для уменьшения динамических воздействий, передаваемых от дорожных неровностей пассажирам, перевозимым грузам и самому автомобилю, то требования к подвеске могут значительно отличаться в зависимости от условий эксплуатации (дорожных условий, наличия и повторяемости перегрузок и т.п.).

Движение автомобиля по неровным дорогам сопровождается непрерывными колебаниями не только подрессоренных и неподрессоренных масс, но и

10 колебаниями деталей трансмиссии, которые приводят к возрастанию динамических нагрузок, к снижению надежности узлов и агрегатов автомобиля, а также к потерям мощности двигателя вследствие диссипации его энергии при колебаниях.

До недавнего времени при изучении колебаний подрессоренной массы автомобиля пренебрегали связью с трансмиссией и искусственно разрывали сложную связь подвески и трансмиссии без учета того, что одна система влияет на другую. Однако влияние динамики трансмиссии на подвеску автомобиля весьма существенно и поэтому рассмотрение взаимосвязанных динамических процессов подвески и трансмиссии позволяет найти новые пути в части повышения динамических качеств автомобиля.

Ввиду недостаточного освещения работ по динамике автомобиля как сложной взаимосвязанной системы, данная работа посвящена анализу сложных взаимосвязанных колебаний подвески и трансмиссии автомобиля и направлена на обоснование создания комплексного системного подхода к автоматизированному проектированию подвески легкового автомобиля, опираясь на результаты литературно-информационного и расчетного анализа и экспериментальных исследований. Анализ динамики подвески автомобиля с учетом влияния на ее работу других агрегатов, в частности трансмиссии, позволяет решать задачи создания подвесок с использованием принципиально новых методов их проектирования, более полно учитывающих реальные условия их работы.

Кратко основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: разработка методики исследования подвески легкового автомобиля, позволяющая оценивать взаимосвязанные колебания подвески и трансмиссии автомобиля и совершенствовать элементы конструкции на стадии проектирования, улучшая технико-эксплуатационные качества автомобиля.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на научно-техническом форуме с Международным участием в Ижевс-

ком государственном техническом университете «Высокие технологии - 2004» (г. Ижевск, 2004 г.); на Всероссийской выставке-ярмарке научно-исследовательских работ и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений РФ «Иннов - 2005» в рамках П-ой специализированной выставки инноваций в промышленном производстве «Высокие технологии XXI века» (г. Новочеркасск, 2005 г.); на IV-ой Международной специализированной выставке «Машиностроение. Металлургия. Металлообработка - 2005» (г. Ижевск, 2005 г.), на научно-технической конференции «Современные технологии в машиностроении и автомобилестроении» в рамках научно-технического форума с международным участием «Высокие технологии - 2005» (г. Ижевск, 2005 г.). Исследовательская работа автора диссертации была отмечена Дипломом Министерства образования и науки РФ по итогам открытого конкурса на лучшую работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в ВУЗах РФ (2005 г.).

Диссертация неоднократно докладывалась и обсуждалась на кафедре ГОУ ВПО ИжГТУ «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование», а также на производственно-технических совещаниях в Управлении главного конструктора и в отделе компьютерных систем и технологий ОАО «ИжАвто».

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ и 4 отчета о научно-исследовательских работах с государственной регистрацией.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка использованной литературы (140 наименований) и приложения. Общее количество страниц в диссертационной работе 210, включая 75 рисунков и 20 таблиц. Приложение включает таблицу на 6 страницах.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована основная цель, приведено краткое описание всех глав, дается общее представление о диссертационной работе.

В первой главе рассматриваются этапы работ по исследованию взаимосвязанных колебаний подвески, трансмиссии и движителя легковых автомо-

12 билей с учетом особенностей работы двигателя, основные направления совершенствования систем подрессоривания и обосновывается актуальность новых задач, решаемых в настоящей диссертации. Сформулированы основные задачи диссертации.

Во второй главе выбрана структурная схема движения автомобиля и разработана математическая модель, описывающая взаимосвязанные колебания подвески и машинного агрегата легкового автомобиля. Проведены расчетные исследования взаимосвязанных свободных и вынужденных низкочастотных колебаний трансмиссии и двух типов подвесок (рессорной и рычажно-пружинной) автомобиля по разработанным математическим моделям.

В третьей главе приводятся расчетные исследования и оптимизация конструктивных параметров и характеристик подвесок. Рассмотрены общие требования, предъявляемые к системам подрессоривания передней и задней подвесок автомобиля для обеспечения его комфортабельности (плавности хода), безопасности движения и устойчивости на поворотах. Проведен анализ упругих и демпфирующих свойств подвесок в зависимости от различных параметров отдельных ее элементов. Исследовано влияние различных конструктивных параметров подвески (углы наклона рычагов, изменение их длины, мест крепления и т.д.) на эксплуатационные свойства автомобиля при динамических процессах, происходящих в машинном агрегате автомобиля.

В четвертой главе рассматриваются экспериментальные исследования опытных образцов. Разработана методика проведения стендовых испытаний для исследования взаимосвязанных колебаний подвески и трансмиссии автомобиля. Определены параметры элементов и характеристики передней и задней подвесок, а также характеристики трансмиссии автомобиля. Проведены оценка качества подрессоривания различных конструкций подвесок при лабораторно-дорожных испытаниях и анализ результатов расчетных и экспериментальных исследований для доказательства адекватности математических моделей работе реальных машин.

Подобные работы
Русаков Сергей Сергеевич
Разработка методики оптимизации передаточных чисел механической ступенчатой трансмиссии легкового автомобиля с учетом режимов работы его двигателя
Нгуен Гуй Чыонг
Разработка метода снижения виброакустической нагруженности полноприводного легкового автомобиля путём оптимизации параметров силового агрегата и трансмиссии
Терентьев Алексей Николаевич
Разработка методики акустической доводки легкового автомобиля по внешнему и внутреннему шуму
Альдайуб Зияд
Разработка методики создания рам грузовых автомобилей минимальной массы, отвечающих требованиям по ресурсу, на стадии проектирования
Тумасов Антон Владимирович
Разработка методики расчетной оценки пассивной безопасности кузовов и кабин автомобилей при опрокидывании
Зыков Сергей Николаевич
Разработка методик прочностного анализа при создании новых и модернизации выпускаемых кузовов легкового и малотоннажного грузового автомобилей
Лазарева Анна Николаевна
Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля
Гудков Александр Васильевич
Снижение нагрузок в трансмиссии автомобиля, вызываемых крутильными колебаниями
Ковчегин Дмитрий Александрович
Методы определения рациональных параметров механизмов и систем адаптивного дискового фрикционного вариатора для автоматической бесступенчатой трансмиссии автомобиля
Круташов Анатолий Васильевич
Методы формирования рационального распределения мощности в трансмиссии легкового полноприводного автомобиля

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net