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:

Яковлев Петр Витальевич. Повышение динамики переключения передач в раздаточной коробке полноприводного автомобиля применением новой кинематической схемы : Дис. ... канд. техн. наук : 05.05.03 Челябинск, 2005 143 с. РГБ ОД, 61:05-5/2689

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ И ТЕРМИНОВ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

1.1. Область применения полноприводных автомобилей 11

1.2. Некоторые конструкции коробок передач и раздаточных коробок 15

1.3. Пониженная передача в раздаточных коробках 26

1.4. Динамика переключения передач и подвижность автомобиля 29

1.5. Постановка задачи 35

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕНИЯ ДИНАМИКИ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧ В РАЗДАТОЧНОЙ КОРОБКЕ 37

2.1. Основные положения для создания новой схемы эвольвентной многоступенчатой передачи 37

2.2. Предлагаемая схема раздаточной коробки 39

2.3. Математическое моделирование трансмиссии полноприводного автомобиля с раздаточной коробкой, позволяющей производить переключение на ходу 48

2.4. Использование кинетической энергии движущегося автомобиля 67

2.5. Исследование тягово-динамических характеристик автомобиля, оснащенного предлагаемой раздаточной коробкой 73

2.6. Выводы по главе 80

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 81

3.1. Постановка задачи экспериментального исследования. Общая программа и методика исследования 81

3.2. Измерительно-регистрирующий комплекс 85

3.3. Объект исследований 93

3.4. Полученные данные 100

3.5. Оценка погрешностей при проведении эксперимента 108

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 112

4.1. Проверка адекватности математической модели 112

4.2. Анализ лабораторных испытаний макета экспериментальной раздаточной коробки 118

4.3. Анализ дорожных испытаний автомобиля Урал-4320, оснащенного макетом новой раздаточной коробки 119

4.3. Основные выводы по главе 125

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 127

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 130

ПРИЛОЖЕНИЯ 138

П1. Акты реализации результатов работы 139 

Введение к работе:

Актуальность работы

В настоящее время на полноприводных автомобилях массового производства применяют механические трансмиссии, в которых сохраняется жесткая связь между всеми элементами, осуществляющими передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Основным преимуществом механической трансмиссии, как известно [1...4, 16, 21, 36], является простота конструкции и низкая стоимость, высокие значения КПД и надежность; недостатком — ступенчатое регулирование крутящего момента.

Тяговое усилие автомобиля может быть улучшено за счет увеличения крутящего момента, подводимого к колесам, что реализуется коробкой передач. Для дополнительного повышения крутящего момента на колесах трансмиссии полноприводных автомобилей снабжаются демультипликаторами, то есть понижающими передачами, которые обычно встраиваются в раздаточные коробки.

Здесь и далее под термином «раздаточная коробка» будет подразумеваться, прежде всего, демультипликатор раздаточной коробки.

Улучшение динамических свойств автомобиля можно обеспечить применением трансмиссий, допускающих переключение передач под нагрузкой или переключение с синхронизацией угловых скоростей с малым временем разрыва потока мощности [86]. Известны агрегаты, обеспечивающие бесступенчатое изменение крутящего момента, такие как гидротрансформаторы, фрикционные трансформаторы, импульсные и инерционно-импульсные трансформаторы крутящего момента. Однако применение этих агрегатов на автомобилях высокой проходимости оказывается нецелесообразным из-за низких значений КПД, повышенной массы, высокой экономической себестоимости [84]. Существенным недостатком перечисленных типов трансмиссий является невозможность преобразования кинетической энергии маховика в увеличение крутящего момента на ведущих колесах в экстремальных условиях.

Для дополнительного повышения крутящего момента на ведущих колесах при пониженной передаче в коробке передач необходимо переключиться на пониженную передачу в раздаточной коробке, а для сохранения динамики автомобиля - производить такое переключение в движении и за короткое время. В работах [79, 82] описываются условия движения полноприводных автомобилей грузоподъемностью 5 тонн, при которых, двигаясь без прицепа по горизонтальной опорной поверхности, при разобщении потока мощности от двигателя к ведущим колесам, происходит остановка автомобиля за 1...1,5 секунды, а дальнейшее движение не всегда возможно по условиям проходимости. Поэтому вопрос сокращения времени переключения передач в раздаточной коробке с возможностью переключения на ходу автомобиля с целью сохранения высоких значений средней скорости является актуальным. В современных конструкциях механических ступенчатых раздаточных коробок он не решаем. Так, на автомобиле Камаз-43106 применяется пневматический привод переключения передач раздаточной коробки. При этом время переключения составляет 2,6 секунды [108]. На автомобиле Урал-4320 с механическим приводом, время переключения передач в раздаточной коробке составляет 3,7 секунды [108]. Однако в обоих случаях для осуществления переключения необходима остановка автомобиля.

Элементы, выравнивающие угловые скорости шестерен включаемой передачи, например синхронизаторы, в конструкциях раздаточных коробок не нашли применения, что обусловлено рядом причин:

1) Применение синхронизаторов в конструкциях раздаточных коробок не обеспечивает значительного снижения времени переключения передач в них.

2) Малая работоспособность синхронизаторов при передаче большого по величине крутящего момента.

3) Высокая вероятность невозможности переключения передач на остановленном автомобиле.

Регламентирующие документы заводов-изготовителей полноприводных автомобилей требуют производить переключение в раздаточных коробках только на остановленном автомобиле [5, 84, 87]. Поэтому для улучшения тягово-динамических характеристик полноприводных автомобилей и, как следствие, улучшения параметров их проходимости очень важно производить переключение передач в раздаточной коробке на ходу с сокращением времени переключения до такой величины, которая позволила бы избежать остановки автомобиля при движении в сложных дорожных условиях. Здесь и далее под термином «динамика переключения» будет подразумеваться, прежде всего, процесс переключения передач, происходящий во время движения (вращения ведущих колес) автомобиля, который характеризуется снижением временем переключения, увеличением скорости и ускорения движения деталей, участвующих в переключении, и как следствие, повышенной нагруженностью трансмиссии.

Таким образом, обеспечение движения полноприводного автомобиля в сложных дорожных условиях без остановки при переключении передач в раздаточной коробке - весьма актуальная проблема, решение которой реализуется применением новой схемы механизма переключения.

Цель работы - повышение динамики переключения передач в раздаточной коробке полноприводного автомобиля за счет применения новой кинематической схемы коробки, в которой переключение осуществляется путем изменения межосевого расстояния блока переключаемых шестерен под действием управляющих силовых элементов.

Объектом исследования является трансмиссия полноприводного автомобиля Урал-4320 с натурным действующим макетом раздаточной коробки.

Предметом исследования является процесс динамики переключения передач в предлагаемой раздаточной коробке полноприводного автомобиля обусловленный влиянием на нее силовых факторов зависящих от условий движения, режима работы двигателя и характера управления приводом переключения передач.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели исследования сформулированы и решены следующие задачи:

1. Установить взаимосвязь между временем переключения, силой сопротивления движению и величиной управляющего момента обеспечивающую переключение передач в раздаточной коробке полноприводного автомобиля за заданное минимальное время.

2. Разработать систему управления раздаточной коробкой полноприводного автомобиля, ее схему и конструкцию, обеспечивающую автоматизированное изменение межосевого расстояния блока переключаемых шестерен в зависимости от силы сопротивления движению и величины управляющего момента.

3. Составить математическую модель трансмиссии полноприводного автомобиля, учитывающую конструктивные особенности новой схемы раздаточной коробки.

4. Разработать алгоритм управления раздаточной коробкой с автоматизированным изменением межосевого расстояния блока переключаемых шестерен.

5. Экспериментально подтвердить возможность переключения передачи в раздаточной коробке на ходу полноприводного автомобиля с автоматизированным изменением межосевого расстояния блока переключаемых шестерен за требуемое время.

Методы исследования. Для решения поставленных задач в работе использовались теоретический анализ и обобщения данных научно- технических библиографических источников [1 114]; методы математического моделирования, методы составления и решения системы дифференциальных уравнений [25, 109]; методы и средства исследования автомобилей [26, 38, 60, 63, 79, 82]; методы математической и статистической обработки экспериментальных данных [72]. Научная новизна.

1. Разработана математическая модель трансмиссии полноприводного автомобиля оснащенной раздаточной коробкой оригинальной конструкции. С помощью модели, задаваясь различными условиями движения и различным усилием на механизме управления можно адекватно исследовать динамику переключения в предлагаемой раздаточной коробке, а также динамическую нагруженность трансмиссии автомобиля.

2. Обосновано повышение динамики переключения передач в раздаточной коробке полноприводного автомобиля за счет разработанной кинематической схемы раздаточной коробки и способа ее управления, а так же установлено влияние режимов управления раздаточной коробкой на динамические характеристики полноприводного автомобиля.

Практическая значимость. Разработанная методика расчета динамики процесса переключения передач в предлагаемой раздаточной коробке может служить основой при проектировании трансмиссий автомобилей, оснащенных коробками передач или раздаточными коробками, использующих данный способ переключения, а также при проектировании систем управления.

Обоснованность и достоверность результатов исследования подтверждаются испытаниями действующего макета экспериментальной раздаточной коробки, работающего в составе трансмиссии автомобиля Урал-4320; применением комплекса измерительной аппаратуры, систематической ее проверкой и контролем погрешностей; выполнением рекомендаций соответствующих стандартов и руководящих технических материалов на испытания; достоверной и точной обработкой экспериментальных данных с использованием ЭВМ.

Положения, выносимые на защиту:

1. Кинематическая схема и принцип действия раздаточной коробки, переключение передач в которой осуществляется изменением межосевого расстояния блока переключаемых шестерен.

2. Математическая модель трансмиссии полноприводного автомобиля с экспериментальной раздаточной коробкой для исследования процесса переключения передач в ней.

3. Результаты экспериментальных исследований функционирования макета экспериментальной раздаточной коробки и процессов, происходящих в трансмиссии.

4. Улучшение тягово-динамических характеристик полноприводного автомобиля за счет повышения динамики переключения передач в разработанной раздаточной коробке.

Реализация результатов работы. Результаты выполненной работы переданы на ОАО «Автомобильный завод «Урал» для использования при проектировании и изготовления раздаточных коробок автомобилей «Урал». Кроме того, материалы диссертации внедрены в учебный процесс кафедры «Автомобили» ЮУрГУ для использования в курсах «Конструирование и расчет автомобиля», «Испытание автомобилей».

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на ежегодных научно-технических конференциях Южно-Уральского государственного университета в период 2002-2005 г.г., на 44-й международной научно-технической конференции в ЧГАУ, на 23-м и 24-м семинарах по науке и технологиям «Механика и процессы управления» (г. Миасс), в 2002-2004г.г. представлены в межвузовских конкурсных работах и отчетах по НИР. Действующий макет разработанной раздаточной коробки демонстрировался на научно-технической выставке ЮУрГУ, посвященной 100 - летнему юбилею Н.Л. Духова, 2004 г.

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано четыре печатных работы.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 112 наименований, приложения. Работа содержит 133 страницы основного текста, 48 иллюстраций и 6 таблиц. Общий объем диссертации 147 страниц.

Подобные работы
Курочкин Филипп Филиппович
Метод выбора рациональных характеристик процесса переключения в автоматической коробке передач автомобиля
Васильев Владимир Андреевич
Снижение потерь энергии в гибридном приводе автомобиля за счет уменьшения влияния пульсационной составляющей крутящего момента ДВС и применения рациональной схемы
Прасолов Николай Сергеевич
Обоснование режимов переключения в автомобильной коробке передач с изменяемым межосевым расстоянием зубчатых зацеплений
Фисенко Игорь Алексеевич
Выбор законов управления гидромеханической передачей легкового автомобиля с целью улучшения плавности переключения передач и снижения потерь мощности
Мельников Олег Анатольевич
Синтез кинематических схем планетарных коробок передач со сдвоенными сателлитами для перспективных гусеничных машин
Лелиовский Константин Ярославич
Разработка методики виброакустической оценки нагруженности и дефектов коробок передач колесных машин
Крутолапов Виталий Евгеньевич
Метод улучшения виброакустических характеристик кузова легкового автомобиля применением вибродемпфирующих материалов
Хамов Игорь Владимирович
Повышение устойчивости легкового автомобиля при торможении путем применения противозаносных систем.
Голубев Юрий Анатольевич
Метод оценки эффективности применения автоматического регулировочного рычага с целью повышения безопасности автомобилей
Махмуд Ахмед аль Сулайман
Обоснование применения карданных шарниров неравной угловой скорости в приводе управляемых колес полноприводных автомобилей

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