Щербина Андрій Васильович Вибір та обґрунтування кутів сходження керованих коліс передньоприводного автомобіля кате­горії М1 : Щербина Андрей Васильевич Выбор и обоснование углов схождения управляемых колес переднеприводного автомобиля категории М1 Shcherbina Andrey Vasil'yevich Vybor i obosnovaniye uglov skhozhdeniya upravlyayemykh koles peredneprivodnogo avtomobilya kategorii M1

Краткое описание

Щербина Андрій Васильович, старший викладач ка­федри автомобілів Запорізького національного технічно­го університету: «Вибір та обґрунтування кутів сходження керованих коліс передньоприводного автомобіля кате­горії М1» (05.22.02 - автомобілі та трактори). Спецрада Д 26.059.03 у Національному транспортному універси­теті

Нащональний транспортний ушверситет
Мшстерства освгги i науки Украши
Нащональний транспортний ушверситет
Мiнiстерства освiти i науки Украши
Квалiфiкацiйна наукова
праця на правах рукопису
Щербина Андрш Васильович
УДК 629.113
ДИСЕРТАЦ1Я
ВИБ1Р ТА ОБГРУНТУВАННЯ КУТ1В СХОДЖЕННЯ КЕРОВАНИХ
КОЛ1С ПЕРЕДНЬОПРИВОДНОГО АВТОМОБ1ЛЯ КАТЕГОРП М1
Спецiальнiсть 05.22.02 - Автомобш та трактори
Мехашчна iнженерiя
Подаеться на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук
Дисертащя мiстить результати власних дослiджень. Використання щей, результат i текстiв шших авторiв мають посилання на вщповщне джерело
А.В. Щербина
та ^звище здобувача)
Науковий керiвник: Г рищук Олександр Казимирович
кандидат технiчних наук, професор.
Ктв - 2017

ЗМ1СТ
ВСТУП 17
РОЗД1Л 1
СТАН ПИТАНИЯ ТА ЗАДАЧ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ 23
1.1 Основш положення теори керуючого колiсного модуля 23
1.2 Сходження керованих колю автомобшя 25
1.3 Розвал керованих колiс автомобшя 30
1.4 Аналiз впливу куЕв установки колiс на експлуатацшш
показники автомобiля 34
1.4.1 Вплив куЕв установки колю на сили, що д1~ють у
площиш контакту колеса з дорогою 34
1.4.2 Вплив куЕв установки колю на зношування шин 41
1.4.3 Вплив куЕв установки колю на !х автоколивання 45
1.5 Класифшащя та аналiз засобiв контролю сходження
колю автомобшв 47
1.6 Мета та задачi дослщження 56
РОЗД1Л 2
ТЕОРЕТИЧН1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ КЕРУЮЧОГО КОЛ1СНОГО МОДУЛЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБШЯ З УРАХУВАННЯМ КУТ1В СХОДЖЕННЯ КОЛ1С 57
2.1 Кшематична характеристика колiсного вузла автомобшя 57
2.1.1 Визначення координат центру колеса автомобшя 59
2.1.2 Визначення координат точки контакту колеса та
горизонтально! опорно! поверхш 66
2.1.3 Визначення координат точки перетину ош повороту
колеса з горизонтальною опорною поверхнею 68
2.1.4 Змша геометричних параметрiв колюного вузла
при поворот колеса 75
2.2 Визначення момента, що ддать на колесо автомобiля 82
2.2.1 Момент рiвнодiючоi поздовжнiх реакцш 86
2.2.2 Момент рiвнодiючоi бокових реакцiй 90
2.2.3 Момент рiвнодiючоi вертикальних реакцiй 92
2.3 Змша кутiв сходження колю при прямолшшному pyci автомобшя 94
2.4 Математична модель криволшшного руху автомобiля 101
2.5 Вплив кута сходження колю на вибш автомобiля 109
2.6 Висновки до другого роздшу 111
РОЗД1Л 3
РЕЗУЛЬТАТИ ТЕОРЕТИЧНИХ ДОСШДЖЕНЬ К1НЕМАТИКИ КОЛ1СНОГО ВУЗЛА АВТОМОБ1ЛЯ 112
3.1 Результати теоретичних дослщжень змши кута розвалу
пiд час повороту колеса автомобшя 112
3.2 Результати теоретичних дослщжень впливу кута установки
колеса та ос повороту на моменти, як дiють на колесо автомобшя 116
3.3 Висновки до третього роздшу 128
РОЗД1Л 4
МЕТОДИКА ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСШДЖЕНЬ 129
4.1 Мета i задачi дослiджень 129
4.2 Об’ект експериментальних дослщжень 130
4.3 Програма дорожшх випробувань автомобiля категорii М1 131
4.4 Методика проведення дорожшх випробувань 134
4.5 Вимiрювальна та рееструюча апаратура 136
4.6 Методика опрацювання результата експериментальних дослщжень 149
4.7 Висновки до четвертого роздшу 153
РОЗД1Л 5
РЕЗУЛЬТАТИ ТЕОРЕТИЧНИХ I ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСШДЖЕНЬ ЗМ1НИ КУТ1В СХОДЖЕННЯ КОЛ1С П1Д ЧАС РУХУ АВТОМОБШЯ 154
5.1 Анашз результат дослiджень при pyci автомобiля з
постiйною швидк стю 154
5.2 Анашз результатiв дослiджень при pyci автомоб^ на
пеpехiдних режимах 158
5.3 Анашз pезyльтатiв доcлiджень при криволшшному
pyci aвтомобiля 160
5.3.1 Анашз pезyльтaтiв доcлiджень змши кyтiв сходження колic
пiд час руху aвтомобiля по колу 160
5.3.2 Анашз pезyльтaтiв дослщжень дii боково! сили в
зош контакту колеса з дорогою шд час руху aвтомобiля по колу 166
5.4 Анашз впливу ку^в сходження колic на експлуатацшш
показники aвтомобiля 171
5.5 Висновки до п’ятого pоздiлy 176
ВИСНОВКИ I РЕКОМЕНДАЦП 178
ПЕРЕЛ1К ПОСИЛАНЬ 180
ДОДАТОК А 195
ДОДАТОК Б 196
ДОДАТОК В

Список литературы

ВИСНОВКИ I РЕКОМЕНДАЦП
1. У дисертацшнш робот виршено науково-практичну задачу по визначенню впливу купв сходження колю при р1зних режимах руху автомобшя на його експлуатацшш показники.
2. Розроблено методику визначення юнематичних параметр1в колюного вузла з урахуванням купв установки колю та купв нахилу шворня. А саме визначено координати центру колеса та точки контакту колеса з дорогою з урахуванням купв розвалу та сходження, визначено координати точки перетину ос повороту колеса з дорогою. Отримано залежносп, що вщображають змшу юнематичних параметр1в колюного вузла при поворот колеса.
3. Анал1тично одержано залежносп, яю дозволяють обчислювати моменти вщ р1внод1ючих поздовжшх, бокових та вертикальних реакцш з урахуванням купв розвалу та сходження колю, а також купв поперечного та поздовжнього нахилу шворня.
4. За результатами анал1зу юнематично! схеми колюного вузла отримано математичну модель, яка вщображае змшу кута сходження шд час руху автомобшя.
5. Удосконалено комплекс вим1рювально1-рееструючо1 апаратури для дослщження змши купв сходження колю в динамщй
6. Спроектовано i виготовлено випробувально-шформацшний
комплекс для визначення боково! сили в точщ контакту колеса з дорогою для проведення дорожшх випробувань.
7. Ощнка результатiв експериментальних випробувань показала:
- найменше кути сходження змшюються при русi автомобшя з постшною тттвидюстю, величина змiни кутiв сходження досягае 30-40 хвилин;
- при русi автомобiля iз прискоренням найбiльша змiна кутiв сходження вщбуваеться пiд час рушання автомобшя з мюця, коли прискорення найбшьш^ при цьому змiна кутiв сходження досягае 60 хвилин;
2
- кути сходження змшюються при екстреному гальмуванш (4-5,5 м/с ) на величину до 90 хвилин;
- при криволшшному pyci з постшною швидкстю спостершаеться пропорцшна залежнiсть мiж значеннями кулв сходження та бокових сил, що д1~ють на колесо автомобшя. При бокових прискореннях 7 м/с2 кут сходження в середньому складае: 45 хвилин, а бокова сила - 1500 Н для внутршнього колеса по вщношенню до центру повороту, i вщповщно, кут сходження 90 хвилин та бокова сила 3500 Н - для зовшшнього колеса;
- за результатами випробування «паливна економiчнiсть» оптимальний кут сходження, який вщповщае мтмальнш витpатi палива доpiвнюе мiнyс 13 хвилин при швидкост 60 км/год, мшус 20 хвилин при швидкост 75 км/год та мiнyс 25 хвилин при тттвидкосп' 90 км/год, при цьому витрата палива у поpiвняннi з кутами сходження, рекомендованими автовиробником, зменшилась в межах вщ 3,2 до 9,6%.
8. Пщтверджено, що вщхилення мiж експериментальними та розрахунковими значеннями кулв сходження колю при прямолшшному pyсi автомобiля iз постiйними швидкостями досягае 9 - 11%.
9. Аналiз одержаних даних показав, що кожному режиму руху вщповщае свiй оптимальний кут сходження. Таким чином можна обрати режим руху, що найбшьш часто використовуеться i вщповщний для нього кут сходження, або застосовувати мехашзм автоматичного регулювання кyтiв сходження, якiй би тдтримував оптимальнi кути сходження для кожного режиму руху.
10. Отримаш результати випробувань дозволяють одержати базу даних змши кyтiв сходження i боково! сили в залежностi вщ тpаектоpii руху та режиму руху автомобшя. Така база даних з застосуванням механiзмiв автоматичного регулювання кулв сходження колiс дозволяе отримувати мтмальну бокову силу в точтд контакту колеса з дорогою в залежноси вщ режиму руху автомобiля.
Матеpiали дисеpтацiйноi роботи впроваджеш у наyково-технiчномy центpi ПАТ «ЗАЗ» та використовуються при пщготовщ фахiвцiв зi спецiальностi «Колiснi та гусеничш тpанспоpтнi засоби» ЗНТУ