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:

Ходес Иосиф Викторович. Методология прогнозирования управляемости колесной машины : диссертация ... доктора технических наук : 05.05.03 / Волгогр. гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2006. - 377 с. : ил. + Прил. (50 с.: ил.). РГБ ОД,

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 7

УПРАВЛЯЕМОСТЬ ТЯГОВО-ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КУРСОВОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Основные определения, законодательные и потребительские 14

свойства .„

Расчетао-теоретическое прогнозирование параметров управляє- 23

мости транспортной машины (автомобиля)

Расчстно-теоретическое прогнозирование параметров управляє- 33

мости тяговой машины

Проблемы улучшения качества управляемости 36

СТАБИЛИЗАЦИЯ ДВИЖЕНИЯ 44

Качение колеса при боковой наїрузке, коэффициенты бокового 45

увода и жесткости

Параметры установки управляемых колес УК *. 52

Стабилизирующие свойства управляемой оси машины 65

Статистические характеристики параметров установки УК 69

Стабилизирующие и дестабилизирующие свойства УК 73

КОРРЕКТИРОВКА ПРЯМОЛИНЕЙНОГО НАПРАВЛЕНИЯ (ПОДРУЛИВАНИЕ) И КИНЕМАТИКА ДВИЖЕНИЯ ПРИ УПРАВЛЯЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Аппроксимация отклонения УК функцией синуса. Вариант 1 , 81

Аппроксимация поперечного смещения функцией синуса. 85

Вариант 2

Аппроксимация курсового отклонения функцией синуса. Вариант 3 86

3.4. Аппроксимация поперечного смещения кубической параболой. 92

Вариант 4

3.5 Аппроксимация поворота УК функцией параболического синуса. 94

Вариант 5

4. ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЗНАКОПЕРЕМЕННЫХ КИНЕМАТИЧЕСКИХ И СИЛОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЯХ

4.1. Аппроксимация возмущающего фактора при «синусоидальных» колебаниях и переходные процессы

4.2. Центробежная сила при статическом соотношении боковой силы и угла увода

4.3. Центробежная сила с учетом динамического соотношения боко- вой силы и угла увода по М.В. Келдышу

4.4. Центробежная сила в неустановившемся режиме движения ма- шины с нодрулнванием

4.5. Возмущающий кинематический момент в горизонтальной плоскости

4.6. Колебания в поперечном линейном направлении и угловые в го ризоптальной плоскости с определением поперечных реакций на опорных осях

4.7. Колебания угловые в поперечной вертикальной плоскости 153

5. РАСЧЕТНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЙ УПРАВЛЯЕМОСТИ В РЕЖИМЕ КОРРЕКТИРОВКИ ПРЯМОЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ (ПОДРУЛИВАНИЙ)

5.1, Описание физической картины условий движения и последова тел ьности определения граничных условий

5.2. Динамическая модель и дифференциальные уравнения 173

Обоснование возмущающего кинематического воздействия 179

Углы увода 182

Центробежная сила 182

Боковые реакции на опорных осях и коэффициент усиления от колебаний

Угловые поперечные колебания и нормальные реакции колесных опор

Коэффициенты бокового увода и жесткости 189

Обоснование и оценка параметров управляемости 191

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬ РУЛЕВОГО ПРИВОДА

Статическая неопределенность.., 205

Динамическая неопределенность 213

АНАЛИЗ И РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЕМОСТИ

Формирование блока исходных величин 228

Анализ соотношений для определения центробежной силы ЦС в конечных квадратурах

Анализ ЦС в зависимости от продольного смещения центра масс.

Поперечные реакции на опорных осях и коэффициент усиления от колебаний

Коэффициент усиления от поперечных угловых колебаний

Нормальные реакции па опорных колесах 247

Численный расчет и оценка управляемости автомобиля «Renault Lagunall»

РАСЧЕТНО-ТЕСТОВАЯ ОЦЕНКА УПРАВЛЯЕМОСТИ 256

Описание физической картины тестовой оценки 258

Расчет коэффициентов увода, боковой жесткости осей машины, центробежной силы и боковых реакций

Оценка граничных условий управляемости 261

Оценка управляемости в режиме подруливании ... 263

Примерный тестовый расчет управляемости автомобиля «Niva Chevrolet» и «Renault Cangoo»

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ 273

Объекты исследований 274

Определение боковой жесткости шин 275

Статистическая характеристика угловых перемещений рулевого колеса

Тензометрическое определение силового нагружения рулевых тяг 293 Сопоставление результатов теоретических и экспериментальных исследований

КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО УЛУЧШЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЕМОСТИ.

Стендовая установка для селективного подбора схождения 317

Адаптивная подвеска передних управляемых колес 315

Формирование свойств управляемости на стадии проектирования 320

СПРАВОЧНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ РАСЧЕТНО ТЕОРЕТИЧЕСКИХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ УПРАВЛЯЕМОСТИ

ВЫВОДЫ 356

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 360

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 364

ПРИЛОЖЕНИЕ К Акты, подтверждающие использование результатов рабопл.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Пример упрощенной расчетной оценки управляемости автомобилей. 

Введение к работе:

В ряду эксплуатационных свойств тягово - транспортных систем ТТС (преимущественно автомобилей и тракторов) управляемость является важнейшим показателем качества, определяющим безопасность движения на транспортных операциях и агротехнические требования в составе тракторного агрегата. Эти свойства ТТС обеспечивают уверенность водителя в реализации задаваемого режима движения, исключает самопроизвольное возникновение опасного отклонения от него и сохраняет возможность быстрой корректировки с последующей стабилизацией того же режима. { По данным ОГИВДД Волгоградской области (отчёты ГИБДЦ по форме №5 о ДТП за 32 месяцев 1992-2002) ежегодно в среднем 24% (около 400) всех ДТП связано с потерей управляемости на прямолинейном участке, в том иисле в процессе манёвра "переставка" по причинам психоэмоционального состояния водителя, метеоусловий, состояния дорожного покрытия, разъезда со встречным транспортом, а также нарушения технических и потребительских правил эксплуатации, например, значительных отклонений давления в шинах, использования различных типов шин, неэффективною распределения массы по салону и багажнику, нарушение углов установки и т.д.

При этом взаимодействуют три фактора: внешняя среда, машина, водитель. Обычно внешняя среда считается инертной и мало изменяющейся по времени (хотя это утверждение не бесспорно: порывы ветра, участки скользкой дороги). Существенным считается влияние психомоторных свойств водителя. Однако последние неоднозначны. И даже состояние одного и того же родителя зависит от дорожной обстановки, усталости, эмоционального состояния.

Именно неустойчивость внешней обстановки вынуждает водителя более ряжённо отслеживать движение машины с учётом допустимой скорости запаздывания управляющего сигнала- Вредна и избыточная устойчивость, так как ограничиваются маневренные возможности, что приводит, опять же, к повышенной напряжённости внимания водителя. Поэтому предполагается, что устойчивость движения должна обеспечиваться конструктивными параметрами самой машины, стабилизируя заданный режим или позволяя быстрый и уверенный переход к другому в зависимости от управляющего сигнала водителя.

Стабилизация и управляемость КМ в совокупности должны обеспечить уверенность водителя в реализации задаваемого режима движения, исключить самопроизвольное возникновение опасного отклонения от него и сохранить возможность быстрой корректировки с последующей стабилизацией того же режима. Управление КМ с недостаточными указанными свойствами затруднительно, так как машина "рыскает,т или уклоняется в сторону и для поддержания необходимого направления движения требует постоянной корректировки, увеличивая нервное напряжение с приложением дополнительных усилий особенно при толчках и ударах со стороны дороги. Вредна и избыточная устойчивость, так как ограничиваются маневренные возможности, уменьшается чувствительность рулевого управления, а также притупляется так называемое "ощущение дороги", что также приводит к повышенной напряжённости внимания водителя, С точки зрения практических целей при разработке новых КМ, модернизации существующих, а также при выработке рациональных эксплуатационных параметров важнее становится не только причина нарушения управляемости, а реакция КМ на неё и поведение, в том числе, после управляющих воздействий водителя на рулевой механизм с последующей корректировкой и стабилизацией направления движения.

Поэтому предполагается, что стабилизация и управляемость движения КМ должны обеспечиваться конструктивными параметрами самой машины, стабилизируя заданный режим или позволяя быстрый и уверенный переход к другому режиму в зависимости от действия водителя, как управляющего звена, которое при математическом анализе можно аппроксимировать упрощённой моделью возмущающей функции.

Движение КМ сопровождается чередующимися с разным периодом, амплитудой и скважностью корректирующими воздействиями водителя на управляемые колёса (УК) через рулевой механизм для поддержание прямолинейной траектории, искажаемой от действия внепгних и внутренних конструктивных факторов. При этом речь не идёт о каком-то конкретном эксплуатационном режиме, а подразумевается весь их возможный спектр, включая криволинейное движение со значительным поворотом рулевого колеса, манёвр "переставка", прямолинейное движение и др.

Вопросам устойчивости и управляемости в настоящее время уделяется всё большее внимание в литературе. Ряд исследований [28, 36, 47, 50, 52, 64, 71, 82, 85, 91, 97], показывают, что строго прямолинейного движения не существует, имеют место «виляние» УК? вызывающее поперечные колебания КМ и изменение направления. Даже интуитивно мы понимаем, что движение по прямой сопровождается постоянной корректировкой для восстановления заданного курса, отклонение от которого может вызывать масса причин. Если рассматривать современные интенсивные потоки движения КМ по дорогам общего пользования с их постоянными вынужденными "переставками", то вопрос о возможности быстрой корректировки прямолинейного курса после переезда на соседнюю полосу движения становится особенно актуальным.

Итак, очевидно, что обычное прямолинейное движение является неустановившимся режимом и наилучшим образом характеризуется присущими ему периодическими знакопеременными отклоненими УК около своего нейтрального положения. Обосновывая, таким образом, расчётно - теоретиче ские показатели, связанные с указанной особенностью, мы можем давать более точную оценку именно качества управляемости современной КМ, а специальным введением такого режима при больших амплитудах и меньших периодах, имитируя переходный" режим, связанный с увеличением фактического коридора движения по сравнению с задаваемой кинематикой через рулевой механизм, возможно определение граничных параметров корректирующих воздействий по условиям безопасности или Правил Дорожного Движения (ПДЦ). Рассмотрев основные конструктивные факторы, способствующие стабилизации движения, к которым, прежде всего, следует отнести геометрические установочные параметры подвески УК, и факторы дестабилизации, которые, как будет показано, являются следствием несоответствия этих же параметров на левой и правой сторонах, возможны рекомендации по повышению управляемости, прежде всего, прямолинейного движения, как наиболее типичного режима с характерным проявлением явления периодических отклонений УК.

При этом следует неоднозначное толкование различными авторами определений устойчивости, управляемости, стабилизации, манёвренности ТТС и выделение оценочных показателей для численных характеристик перечисленных свойств. Учитывая и признавая безусловно научную значимость указанных свойств ТТС в приводимом перечне литературы, в первую очередь, следует учитывать Правила Европейской Экономической Комиссии ООН (ЕЭКООН), которые содержат единообразные предписания к конструктивным элементам ТТС и перечню их свойств, предусмотренных для движения по транспортным магистралям с обеспечением безопасного использования. К указанным Правилам присоединились Япония, США, Канада и другие (всего 33) страны, что в перспективе может привести к выработке единых международных требований в рамках ООН. Наша страна в 1987 году объявила о присоединении, в 1993 году утверждён ГОСТ Р "Система сертификации механи ческих транспортных средств и прицепов4 и с 1 июля 2000 года в форме ГОСТ Р серии 44 объявлен документом прямого действия на территории страны [143], а в последующем ГОСТ 52302-2004.

Наряду с привлечением известного материала, упомянутого выше, изложены собственные разработки, связанные с исследованием управляемости в режиме периодического знакопеременного отклонения управляемых колёс УК, присущего обычному прямолинейному движению или специальному введению такого режима при больших амплитудах и меньших периодах для оценки качества управляемости, связанного с увеличением фактического коридора движения по сравнению с задаваемой кинематикой через рулевой механизм. При этом определение поперечной силовой нагрузки ведётся с учётом бокового увода за счёт податливости эластичных опорных колёс и, кроме того, с учётом возникающих колебаний в горизонтальном поперечном направлении с возможным резонансным режимом за счёт той же податливости колёс. При этом отмеченная податливость оценивается их боковой жёсткостью и демпфированием за счёт гистерезисных потерь в материале пневмо-шины и деталях подвески (реактивные поперечные штанги, сайлентблоки рычагов и др.). Изложен оригинальный подход к определению (в конечных квадратурах) центробежной силы в режиме изменения радиуса движения машины с учётом боковой эластичности пневмошин и прочих масса-геометрических характеристик. При этом покачана необходимость учёта изменений коэффициента бокового увода опорных колёс, различая его для колеса и опорной оси, в дополнении к уточнениям по Д,А. Антонову в зависимости от нормальной, тангенциальной нагрузки, условий сцепления и пр. [1]. Величина центробежной силы самодостаточна для нахождения боковых реакций на опорных осях и выявлению предельных условий по устойчивости (занос, опрокидывание) в режиме входа в поворот. Но при периодических знакопеременных отклонениях УК возникают колебания в поперечном гори зонтальном направлении. И центробежная сила входит в дифференциальные уравнения колебаний возмущающим фактором. Кроме того, следует учитывать и неустановившийся характер центробежного усилия, что проявляется в боковом уводе на основе уравнения М.В. Келдыша, При этом учитываются поперечные угловые колебания, в которых проявляется динамическая составляющая поперечного момента с учетом высоты оси крена, обусловленного схемой и параметрами подвески. Проявляемый динамический момент вызывает перераспределение опорных реакций на колесах и влияет, с свою очередь на боковой увод и параметры поперечных линейных колебаний и боковые реакции колес, обуславливающих граничные условия управляемости и изменение коридора движения за счет указанных факторов.

Дополнительно к этому изложен расчетный метод определения боковых смещений машины из особенностей проявления кинематической неопределенности связи рулевого механизма с управляемыми колесами УК и динамического проявления упругих отклонений УК в зависимости от управляющих воздействий и параметров упругой связи.

Одновременное проявление указанных ситуаций (неустановившийся увод и колебания) следует учитывать в результирующей боковой нагрузке, влияющей на безопасность движения по боковой устойчивости. Считаю указанное направление по одновременному учёту влияния неустановившегося увода и колебаний на поперечную устойчивость перспективным с целью обоснования прогнозируемого комплекса расчётно-теоретических показателей управляемости машин ТТС как наиболее соответствующего оценки именно качества управляемости.

Результаты расчетных определений позволяют рекомендовать блок оценочных показателей, по которым можно иметь объективное суждение о важнейшем качестве автомобиля - управляемости.

Подобные работы
Колосов Игорь Валериевич
Оценка управляемости двухосной кол#сной машины в режиме подруливаний
Кушвид Рубен Петрович
Прогнозирование показателей управляемости и устойчивости автомобиля с использованием комплекса экспериментальных и теоретических методов
Зедгенизов Виктор Георгиевич
Методология создания машин для прокладки гибких подземных коммуникаций
Работкина Ольга Евгеньевна
Методология и принципы автоматизированного проектирования электрических машин с постоянными магнитами электроприводов биотехнических систем
Мамаев Леонид Алексеевич
Методология совершенствования теории взаимодействия рабочих органов бетоноотделочных машин с поверхностью обрабатываемых сред
Трушин Николай Николаевич
Методология формирования оптимальной организационно-технологической структуры производственного процесса изготовления деталей машин
Корнеев Сергей Васильевич
Методология совершенствования системы технического обслуживания дорожных, строительных и подъемно-транспортных машин
Ковальский Болеслав Иванович
Методология контроля и диагностики смазочных материалов, как элементов систем приводов многокомпонентных машин
Коровин Евгений Николаевич
Методология прогнозирования и оптимального управления территориально распределенными социально-экономическими системами на основе трансформации информации и многовариантного моделирования
Коровин Евгений Николаевич
Методология прогнозирования и оптимального управления территориально распределенными социально-экономическими системами на основе трансформации информации и многовариантного моделирования

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