Объект исследования

Динамические процессы управляемого движения легкового автомобиля.

Методы исследования

Теоретические исследования проводились на основе фундаментальных положений теоретической механики и теории автомобиля. Реализация разработанной методики осуществлялась с использованием пакетов прикладных программ TurboLab, MatLab. Экспериментальные исследования проводились в условиях испытательного полигона ФГУП НИЦИАМТ НАМИ.

Научная новизна результатов проведенного исследования

Научная новизна диссертационной работы заключается:

в создании методики расчетной оценки управляемости и устойчивости автомобиля на основе исходных данных, полученных по результатам ускоренных полигонных испытаний;

в разработке метода идентификации конструктивных свойств и параметров автомобиля по проведению статического взвешивания и трех экспериментальных заездов (прямолинейное движение накатом, стационарное круговое движение, «змейка») с фиксацией пяти кинематических параметров (продольная и боковая скорости, угловая скорость относительно вертикальной оси, боковое ускорение, угол поворота рулевого колеса);

в разработке имитационной модели криволинейного движения автомобиля, сочетающей структурированное аналитическое описание динамики автомобиля с экспериментально-расчетными эмпирическими зависимостями «приведенных» шин и др.;

в предложении расчетной зависимости боковой реакции, действующей в пятне контакта «приведенной» пневматической шины с опорной поверхностью, от угла увода при нестационарном движении.

Практическая значимость результатов диссертации

Предложена методика, позволяющая проводить имитационное моделирование криволинейного движения автомобиля с высокой точностью, определяемой экспериментальным характером получения исходных данных.

Разработанный метод получения характеристик «приведенной» шины позволяет оценить степень динамического запаздывания реакции автомобиля на управляющее воздействие.

Реализация результатов работы

Разработанная методика может быть использована при проектировании, испытаниях и доводке АТС. Может быть использована для определения степени влияния систем динамической стабилизации на свойства управляемости и устойчивости автомобиля в сравнении с базовым и для сравнения эксплуатационных свойств разных автомобилей, в том числе одной модели.

Разработанная методика расчетной оценки управляемости и устойчивости может быть использована в учебном процессе, как элемент компьютерного моделирования динамических процессов.

Разработанная методика внедрена в учебный и научно-исследовательский процесс МАДИ (ГТУ) и МГТУ МАМИ.

На защиту выносятся:

Методики расчетной оценки управляемости и устойчивости автомобиля.

Метод идентификации конструктивных свойств и параметров автомобиля по проведению ограниченного количества испытаний.

Имитационная модель криволинейного движения автомобиля.

Расчетная зависимость «приведенной» боковой реакции, действующей в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью, от угла увода при нестационарном движении.

Результаты применения методики.

Апробация работы

Основные результаты исследований были доложены на 65, 66, 67 научно-методических и научно-исследовательских конференциях Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ), всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Российский автопром: теоретические и прикладные проблемы механики и машиностроения» института машиноведения им. Благонравова РАН, научно-технической конференции, посвященной 70-летию факультета «Специальное машиностроение» МГТУ им. Н.Э. Баумана, 61-ой конференции «Перспективы развития автомобильной техники. Конструктивная безопасность АТС», международной научно-практической конференции «Прогресс транспортных средств и систем – 2009»

Публикации

По теме диссертации опубликовано четыре печатных работ, в т.ч. 1 в изданиях из перечня ВАК РФ.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы (127 наименований) и приложения.

Диссертация изложена на 132 страницах машинописного текста, содержит 1 таблицу и 57 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность проблемы, обозначаются пути ее решения, формулируется цель исследования.

В первой главе проводится обзор и анализ работ в области управляемости и устойчивости автомобиля, приводятся критерии оценки рассматриваемых свойств, исследуется состояние вопроса математического моделирования динамики движения автомобиля.

Исследованиям управляемости и устойчивости посвятили свои работы: А.С.Литвинов, Д.А.Антонов, Б.Л.Бухин, А.Б.Дик, Я.Е.Фаробин, Е.А.Чудаков, С.В.Бахмутов, Л.Л.Гинцбург, Р.П.Кушвид, В.Г.Бутылин, О.В.Майборода, Э.Н.Никульников, Я.М.Певзнер, А.А.Хачатуров, J.R.Ellis, Y.Furukawa, H.B.Pacejka и др.

Проведенный анализ позволяет сделать следующие выводы: 1) для оценки свойств управляемости и устойчивости существует достаточное количество показателей и методик; 2) расчетные методы оценки рассматриваемых свойств зачастую теряют свои преимущества ввиду отсутствия достоверных исходных данных об исследуемом объекте; 3) разнообразие экспериментальных методов превращает процесс проведения испытаний в длительный и дорогостоящий. Проведенный анализ позволил сформулировать цель и задачи исследования.

Вторая глава посвящена подготовке и проведению эксперимента.

В качестве объекта исследований выступал автомобиль категории М1 – Nissan Pathfinder.

Дорожные испытания проводились на спецдорогах Дмитровского автополигона (ФГУП НИЦИАМТ НАМИ) с привлечением водителей-испытателей научно-исследовательского центра по испытаниям и доводке автомототехники отдела безопасности автомобилей.

Для записи динамических параметров движения использовался измерительный комплекс Corrsys Datron, состоящий из следующих приборов и датчиков: 1) Tri-Axial Navigational Sensor (TANS-3215003MS 2510-PT) (3 шт.) – датчик (рис.2), измеряющий продольные ускорения и угловые скорости относительно трех декартовых координатных осей. Схема закрепления изображена на рис.1. 2) CORREVIT S-CE w/Gyro (SCE36507) – бесконтактный оптический датчик (рис.3), измеряющий продольную и поперечную скорости и угловую скорость относительно вертикальной оси; 3) MSW-S – измерительный руль (рис.4) для записи угла поворота, скорости поворота и момента на рулевом колесе; 4) MSW-Interface II – интерфейсный блок предварительной обработки данных с измерительного руля; 5) Distributor Box Large – блок распределения питания; 6) (EEP-11 – электронно-вычислительный блок сбора данных; 7) Light Barrier (PRK 96K/N-1380-46) – датчик (рис.5) для электронной фиксации момента начала и окончания заезда; 8) EVER FOCUS EDSR400MN – цифровой видеомагнитофон; 9) видеокамера (2 шт.) для записи изображения управляемых колес.

Во время проведения испытаний производилась поточная запись 25 параметров движения.