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:

Галиев Радик Мирзашаехович. Обоснование и выбор параметров конструкции комбинированной энергосиловой установки легкового автомобиля : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.03.- Ижевск, 2002.- 170 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/70-8

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ 4

ВВЕДЕНИЕ 8

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 11

1.1. Влияние автомобильного транспорта на окружающую среду в
России 11

1.2. Обзор работ по силовым приводам автомобилей 14

  1. Перспектива применения автомобилей с комбинированными энергосиловыми установками 24

  2. Анализ рынка легковых автомобилей 29

1.5. Постановка цели и задач диссертационной работы 41

Глава 2. ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ КОМБИНИРОВАННОЙ

ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ЛЕГКОВОГО
АВТОМОБИЛЯ 42

  1. Комбинированная энергосиловая установка с последовательным соединением двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя... 42

  2. Комбинированная энергосиловая установка с параллельным соединением двигателя внутреннего сгорания и электродвигателя .. 45

  3. Выбор рациональной схемы 50

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ АВТОМОБИЛЯ,

ОБОРУДОВАННОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ
УСТАНОВКОЙ С ПАРАЛЕЛЛЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ДВС И
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 52

  1. Выбор и обоснование схемы динамической модели автомобиля с комбинированной энергетической установкой и механической трансмиссией 52

  2. Математические модели характерных режимов работы автомобиля

с комбинированной энергетической установкой и механической

трансмиссией 55

3.3. Математические модели автомобиля с комбинированной энергосиловой

установки ременным согласующим редуктором 72

Глава 4. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ

КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ
ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ 80

  1. Выбор и обоснование основных конструктивных и мощностных параметров и характеристик 80

  2. Обоснование наиболее рационального алгоритма управления выбранными ДВС и электродвигателем 91

  3. Расчетные исследования топливо-скоростных свойств 97

  4. Особенности расчета передаточных чисел и количества ступеней трансмиссии 100

  5. Кинематический и силовой расчет планетарного согласующего редуктора 106

  6. Динамика согласующего редуктора в составе комбинированной энергосиловой установки 115

Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 124

  1. Адекватность разработанных математических моделей работе реального автомобиля 124

  2. Разработка и экспериментальные исследования легкового автомобиля с комбинированными энергосиловыми

установками 131

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 150

ЛИТЕРАТУРА 153

Приложение А. Основные конструктивные параметры и характеристики

автомобиля ИЖ - 21261 166

4 ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГМП - гидромеханическая передача;

ДВС - двигатель внутреннего сгорания;

ИИТВМ - инерционно-импульсный трансформатор вращающего момента;

КПД - коэффициент полезного действия;

КЭУ - комбинированная энергетическая установка;

КЭСУ - комбинированная энергосиловая установка;

МСХ - механизм свободного хода;

НАМИ - Центральный научно-исследовательский автомобильный и

автомоторный институт;

НЭ - накопитель энергии;

ПЧ - преобразующая часть;

ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;

САПР - система автоматизированного проектирования;

СР - согласующий редуктор;

ЭД - электрический двигатель;

ЭМП - электромеханическая передача;

ЭП - электрическая передача;

ПТрі, П - потенциальная энергия і-го участка трансмиссии и автомобиля в

целом;

Tjpi, Т - кинетическая энергия і-го участка трансмиссии и автомобиля в

целом;

ФрРі, Ф - соответственно диссипативная функция, характеризующая

уменьшение энергии с течением времени на і-ом участке трансмиссии, и автомобиле в целом;

Fyy - площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную к его продольной оси (площадь миделева сечения);

5 f, fi - соответственно коэффициенты сопротивления качению движителя и

колес і-ой оси автомобиля;

hg, - высота от полотна дороги центра тяжести автомобиля;

i0, ifc, ipedf, ітр - соответственно передаточные отношения главной

передачи, к-ой ступени в коробке передач, і-ого редуктора и трансмиссии автомобиля в целом;

J Г - момент инерции участка трансмиссии от синхронизатора включенной

передачи до ведущих колес автомобиля;

Jдв - момент инерции вращающихся деталей двигателя;

Jdei - момент инерции вращающихся деталей і-го двигателя комбинированной

энергетической установки;

Jс - момент инерции ведомых деталей муфты сцепления;

Jкп -момент инерции вращающихся деталей коробки передач от первичного

вала до синхронизатора включенной передачи;

Jм - суммарный момент инерции поступательно движущейся массы

автомобиля и вращающихся колес;

J ред ' момент инерции согласующего редуктора комбинированной

энергетической установки;

Сщрі> Ccyj, Стр - соответственно суммарные коэффициенты угловой

жесткости і-го участка трансмиссии, і-го участка комбинированной силовой установки и трансмиссии автомобиля в целом; Сх - коэффициент обтекаемости автомобиля;

GM - полный вес автомобиля;

Kmpi, Ксуі, Ктр - соответственно суммарные коэффициенты

демпфирования і-го участка комбинированной энергетической установки и

трансмиссии автомобиля в целом;

kw - коэффициент сопротивления воздуха;

Мвсп - крутящий момент двигателя, затрачиваемый на привод вспомогательного оборудования автомобиля; Mfo - крутящий момент двигателя;

Мк - крутящий момент, подводимый к ведущим колесам;

Мсопр - суммарный момент преодоления сил сопротивления движению

автомобиля;

Сц , Мсц - моменты трения в муфте сцепления при ее включении и выключении; Мф* - момент трения в k-ой фрикционной паре при ее буксовании;

1рк - крутящий момент, затрачиваемый на преодоление всех потерь энергии в k-ой фрикционной паре; Ne, Nmax - текущая эффективная мощность двигателя и ее максимально

возможное значение;

nN, пм - соответственно частоты вращения коленчатого вала при

максимальной мощности и максимальном крутящем моменте двигателя; Рраб - сила, затрачиваемая на выполнение автомобилем рабочих процессов;

Рк - сила тяги на ведущих колесах;

Рг - сила сопротивления качению движителя;

Pw - сила сопротивления воздуха;

Ра - сила сопротивления подъему при движении автомобиля по неровной в

продольном профиле дороге;

Рф - сила сцепления движителя с поверхностью;

Чк-> Як ' соответственно k-я обобщенная координата и ее скорость при построении математических моделей работы автомобиля;

7 Qk - обобщенная сила, соответствующая к-ой обобщенной координате q^;

Vfc - радиус качения ведущего колеса движителя автомобиля;

S - пройденный автомобильный путь; t - текущее время работы автомобиля; V, Vmax - скорость движения автомобиля и ее максимально возможное

значение;

7] - коэффициент полезного действия;

ф, (ри - соответственно коэффициент сцепления движителя с поверхностью и

значение этого коэффициента, соответствующее началу процесса буксования

движителя;

(рр - угол поворота вращающихся деталей трансмиссии от синхронизатора до

исполнительных органов автомобиля;

ф$в, фдв, (рдв - соответственно угол поворота, частота вращения и

ускорение вала двигателя и ведущих деталей муфты сцепления;

сц, 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 соответствующей передачи;

к, фк, фк - соответственно угол поворота, частота вращения и ускорение

вращающихся деталей колеса автомобиля, соединенных непосредственно с выходным валом трансмиссии; р - плотность воздуха;

А/, Атр - соответственно суммарные зазоры на і-ом участке трансмиссии и в трансмиссии автомобиля в целом;

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Автомобили, оборудованные двигателями

внутреннего сгорания (ДВС), расходуют большое количество моторного топлива и выбрасывают в окружающую среду вредные вещества с отработавшими газами. Особенно остро стоит проблема экологии в крупных городах и около автомагистралей. При этом рост выбросов от автомобильного транспорта происходит опережающими темпами, и его доля в выбросах вредных веществ транспортного комплекса составляет 89%.

Повышающиеся требования к топливной экономичности и экологической безопасности автомобиля заставляют конструкторов искать нетрадиционные решения этой проблемы.

Одним из эффективных направлений в решении указанных проблем является применение электропривода в конструкциях автомобиля. В последние годы четко обозначились два направления развития автомобилей с электромеханическими приводами: первое - создание чистого электромобиля, второе - разработка электромеханического привода с комбинированной (гибридной) энергетической установкой. Из-за отсутствия доступных для массового производства эффективных накопителей электрической энергии чистые электромобили имеют относительно малые пробеги на одной зарядке. Это и является одной из основных причин исследований возможности и эффективности использования в конструкциях автомобилей комбинированных энергетических установок (КЭУ), состоящих из двух двигателей (обычно ДВС и электродвигатель) и накопителя энергии.

Возможны два конструктивных решения таких КЭУ - установка двигателей последовательно или параллельно.

Комбинированными энергосиловыми установками (КЭСУ), состоящих из КЭУ и различного типа силового привода, занимаются ряд известных фирм, но до настоящего времени нет автомобиля, выпускаемого крупными сериями, т.е. работы в основном ведутся на стадии теоретических и опытно-

конструкторских разработок. Следует отметить важность проведения

исследований по данной тематике с точки зрения конкурентоспособности нашей страны по данному направлению, т.к. за рубежом мелкосерийное производство таких автомобилей в настоящее время уже начинается, например, фирма Toyota продает автомобили с КЭСУ в Японии и Калифорнии [37], а фирма Honda планирует продавать гибридные автомобили в Европе [98]. В [111] говорится о французской разработке и начале продажи в 2002 году полноприводного гибридного автомобиля «Рено Колеос».

КЭСУ позволяют более эффективно использовать энергию при выполнении заданного объема работ. В связи с этим, данное научное направление перспективно.

Цель диссертационной работы. Исходя из состояния вопросов разработки новых конструкций энергосиловых установок, тенденций и перспектив их развития, основную цель диссертационной работы можно сформулировать следующим образом: разработка метода обоснования выбора параметров конструкции КЭСУ легкового автомобиля параллельной компоновочной схемы ДВС и электродвигателя, работающих на один выходной вал.

Научную новизну работы составляют: разработка метода выбора наиболее рациональных конструктивных и мощностных параметров комбинированной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы ДВС и электродвигателя, работающих на один выходной вал; разработка математических моделей движения автомобиля, оборудованного КЭСУ; разработка конструктивной схемы бесступенчатой электромеханической трансмиссии для легкового автомобиля и проведении анализа ее динамики работы; обоснование наиболее рационального алгоритма управления КЭСУ; разработка рекомендаций по созданию КЭСУ для легкового автомобиля; создание экспериментального образца легкового автомобиля с КЭСУ.

10 Практическая ценность. Внедрение в практику проектирования

разработанного метода выбора и обоснования конструктивных и мощностных

параметров и характеристик КЭСУ позволяет существенно улучшить

эксплуатационные свойства легкового автомобиля (топливная экономичность,

экологичность), что подтверждается результатами экспериментальных

исследований опытных образцов, а также уменьшить время создания КЭСУ.

Реализация результатов. Результаты теоретических исследований, а также разработанный метод обоснования и выбора параметров конструкции КЭСУ используются в управлении главного конструктора ОАО «ИжАвто», в Департаменте развития и внедрения новых разработок (ДР и ВНР) ОАО «КАМАЗ» при выполнении опытно-конструкторских работ по созданию гибридных легковых автомобилей и в учебном процессе Камского государственного политехнического института (КамПИ). Расчетные исследования диссертационной работы были реализованы в опытных образцах гибридных автомобилей, что позволило повысить топливную экономичность в среднем на 25-31% и уменьшить выбросы токсичных веществ на 35-40% в сравнении с серийно выпускаемыми легковыми автомобилями.

Апробация работы. Результаты исследований доложены на XXXI и XXXII научно-технических конференциях ИжГТУ (г. Ижевск, 1999-2000 г.г.), на Международных конференциях Балттехмаш-2000 (г. Калининград, КГТУ, 2000); «Автомобиль и техносфера» (JCATS'2001) (Казань, КГТУ-КАИ, 2001) и на отчетной конференции-выставке подпрограмм 205 «Транспорт» научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники». Диссертация рассмотрена на межвузовской кафедре ИжГТУ-УдГУ «Дизайн промышленных изделий и наземные транспортные системы» и на кафедре «Автомобили» КамПИ.

Подобные работы
Дедяев Михаил Иванович
Выбор и обоснование параметров инерционного бесступенчатого автоматического трансформатора момента городского автобуса
Карелин Дмитрий Леонидович
Выбор и обоснование параметров адаптивной гидропневматической опоры силовых агрегатов транспортных средств
Артюшенко Анатолий Дмитриевич
Создание пневматической подвески сиденья для защиты тракториста от низкочастотных колебаний, обоснование и выбор её оптимальных параметров
Карпухин Кирилл Евгеньевич
Принципы и алгоритм управления автомобилем с гибридной силовой установкой
Лазарева Анна Николаевна
Разработка методики расчета базовых параметров и характеристик гибридной энергосиловой установки параллельной компоновочной схемы для легкового автомобиля
Ившин Константин Сергеевич
Выбор параметров и дизайнерское проектирование легковых автомобилей особо малого класса (квадрициклов) с комбинированной энергосиловой установкой
Махмуд Ахмед аль Сулайман
Обоснование применения карданных шарниров неравной угловой скорости в приводе управляемых колес полноприводных автомобилей
Бондаренко Павел Анатольевич
Метод выбора параметров и режимов работы колесного сельскохозяйственного трактора с целью снижения уплотняющего воздействия
Домнин Дмитрий Александрович
Метод улучшения вибродемпфирующих параметров автомобильной подвески путем выбора рациональных параметров динамических гасителей колебаний колес
Емельянов Анатолий Евгеньевич
Метод снижения вибронагруженности легкового полноприводного автомобиля путем выбора рациональных параметров системы подрессоривания силового агрегата

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