Ившин Константин Сергеевич. Выбор параметров и дизайнерское проектирование легковых автомобилей особо малого класса (квадрициклов) с комбинированной энергосиловой установкой

Краткое описание

Ившин Константин Сергеевич. Выбор параметров и дизайнерское проектирование легковых автомобилей особо малого класса (квадрициклов) с комбинированной энергосиловой установкой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.03, 17.00.06.- Ижевск, 2006.- 211 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/520

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ
И ДИЗАЙНЕРСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛЕГКОВЫХ
АВТОМОБИЛЕЙ ОСОБО МАЛОГО КЛАССА (КВАДРИЦИКЛОВ)
С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ
Специальности: 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины, 17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн
На правах рукописи
Ившин Константин Сергеевич

Диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор
В.А. Умняшкин
Ижевск - 2006

ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 5
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПРОЕКТИРОВАНИЯ КВАДРИЦИКЛОВ
ЕЕ Исторический аспект создания малогабаритных 14
микролитражных механических транспортных средств
1.2. Анализ законодательных сведений о квадрициклах 21
1.3. Пассивная безопасность квадрициклов автомобильного типа. 27
1.4. Анализ производства квадрициклов автомобильного типа.... 32
1.5. Постановка цели и задач исследования 38
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ДЛЯ ДИЗАЙНЕРСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ КВАДРИЦИКЛОВ
2.1. Типаж квадрициклов 40
2.2. Выбор типа конструкции кузова автомобильного типа при
художественно-конструкторской разработке новых моделей квадрициклов 44
2.3. Анализ зависимости формообразования кузова квадрицикла
от его типа конструкции 53
2.4. Компоновочные и эргономические правила проектирования
квадрициклов 61
2.5. Алгоритм прочностного анализа каркасной конструкции
кузова квадрицикла на стадии эскизного проекта 76
2.6. Анализ зависимости формального решения кузова

з
квадрицикла от законодательного предела максимальной конструктивной скорости 87
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ КВАДРИЦИКЛА
3.1. Развитие автомобилей с комбинированной энергосиловой
установки 98
3.2. Обоснование базовых параметров квадрицикла Ь7 с
комбинированной энергосиловой установкой 102
3.3. Анализ конструктивных схем комбинированной
энергосиловой установки для квадрицикла 113
3.4. Обоснование параметров ступенчатой трансмиссии
квадрицикла L7, оборудованного комбинированной энергосиловой установкой 119
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ВЫБОРА КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК КВАДРИЦИКЛА С КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГОСИЛОВОЙ УСТАНОВКОЙ
4.1. Формальная постановка задачи оптиминального проектирования квадрицикла с комбинированной энергосиловой
установкой 131
4.2. Моделирование показателей качества квадрицикла с комбинированной энергосиловой установкой 141
4.3. Методика построения обобщенного критерия качества и учета конструктивных, критериальных и эксплуатационных ограничений при выборе
146

4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ 161
ЛИТЕРАТУРА 164
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Иллюстративный материал к главе 1Л 194
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Разработанный модельный ряд квадрициклов 203

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
1. Анализ истории создания малогабаритных микролитражных механиче-ских ТС показал, что малогабаритный транспорт развивался параллельно с ос-тальными категориями механических ТС, выявляя в определенный историче-ский период актуальный экономический показатель (энергетический кризис, экологические и сырьевые проблемы, социальное положение потребителей, теснота больших городов, связанная с непрерывным увеличением количества ТС и пр.)
2. Анализ законодательных сведений о квадрициклах в ЕС и РФ выявил различии по пределу максимальной конструктивной скорости при одобрении Ьб в РФ - до 50 км/ч, в ЕС - до 45 км/ч и по маркировке категорий квадрициклов в РФ - L6 и L7, в ЕС - Ьбе и L7e. Для квадрициклов в этих странах существуют упрощенные, экономичные процедуры регистрации и допуска к управлению, преимущества при парковке, хранении и малая величина налогов при покупке и эксплуатации, что особенно привлекательно для молодой и пожилой категории потребителей, а также для категории населения с ограниченными физическими возможностями.
3. Анализ производства КАТ в РФ, ЕС и Японии выявил, что КАТ с КЭСУ отсутствуют на рынках этих стран.
4. Разработанный алгоритм выбора параметров конструкции кузова автомобильного типа позволяет провести его анализ на этапе художественно-конструкторской разработки новых моделей квадрициклов с учетом их законодательных требований.
5. Выбор типа конструкции кузова квадрицикла должен осуществляться по классификации несущих систем В.Ф. Родионова и Б.М. Фиттермана. Обоснованный процесс выбора выявил, что рациональным конструктивным решением кузова квадрицикла является каркасная (каркасно-панельная по классификации Ю.А. Долматовского) конструкция. Для данной конструкции

162
определены характеристики по вышеизложенной классификации несущих систем и предложен модельный ряд КАТ (см. приложение Б).
6. Согласно разработанному типажу классифицированы эргономические параметры квадрицикла (мопедные, мотоциклетные, легкоавтомобильные, грузоавтомобильные) и разработаны соответствующие опытные эргономические схемы квадрициклов для водителя 5-го и 95-го перцентилей (DIN 33408).
7. По компоновочному решению квадрицикла кузова автомобильного типа имеют преимущество при однообъемном решении, обладающим при равной габаритной длине ТС наибольшим антропометрическим пространством, повышают обзорность и маневренность ТС.
8. Простота расчетной конечно-элементной модели силового каркаса квадрицикла при корректной постановке начальных и граничных условий позволяет получать для анализа искомые поля перемещений, напряжений и деформаций в малые временные сроки уже на этапе дизайнерского проектирования.
9. При конструктивной скорости ТС до 60 км/ч при эксплуатации на городских дорогах, увеличение Сх на 10 % приводит к повышению топливной экономичности ТС на 0,21 %, что позволяет не согласовывать показатель Сх и связанным с ним расчетами и процедурами при проектировании формального решения кузова. Это расширяет диапазон эстетических средств, приемов и принципов, применяемых дизайнером при разработке формальных решений кузова квадрицикла Ьб, обеспечивая возможность создавать отличительные стилевые решения формы с большим диапазоном потребительских показателей.
10. Обоснован выбор базовых конструктивных и технических параметров квадрицикла Ь7 с КЭСУ. Параметры предлагаются для составления технического задания на создание данной категории ТС и выполнения эскизного компоновочного решения.
11. Наиболее рациональна для квадрицикла параллельная конструктивная

163
схема КЭСУ (ДВС и ЭД) с количеством ступеней в трансмиссии равным трем.
12. Квадрицикл L7 с КЭСУ будет иметь максимальную скорость движения на ровном горизонтальном участке пути движения не менее 90 км/ч. В зависимости от загруженности квадрицикла время разгона до 60 км/ч будет находится в диапазоне примерно от 14 до 18 секунд.
13. Реализация на практике проекта создания КЭСУ на квадрициклах позволит решить ряд экологических проблем крупных городов и промышленных регионов, обеспечивая эксплуатируемым машинам высокий уровень показателей топливной экономичности и экологических свойств.