Семенов, Никита Владимирович. Методика расчёта параметров подвески автомобиля с учётом поперечно-угловых колебаний кузова

Краткое описание

Семенов, Никита Владимирович. Методика расчёта параметров подвески автомобиля с учётом поперечно-угловых колебаний кузова : диссертация ... кандидата технических наук : 05.05.03 / Семенов Никита Владимирович; [Место защиты: С.-Петерб. гос. политехн. ун-т].- Санкт-Петербург, 2011.- 173 с.: ил. РГБ ОД, 61 11-5/3277

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный политехнический университет»
На правах рукописи
в
СЕМЕНОВ Никита Владимирович
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ С УЧЁТОМ ПОПЕРЕЧНО-УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА
Специальность 05.05.03 — колёсные и гусеничные машины
Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук
Научный руководитель — доктор технических наук В.Б. Шеломов
Санкт-Петербург - 2011

2 ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ... 10
1.1. Анализ методов расчёта плавности хода автомобиля 10
1.2. Анализ методов расчёта колебаний кузова автомобиля в поперечной плоскости 19

1.2.1. Расчёт угловых колебаний кузова автомобиля в поперечной плоскости при криволинейном движении 20
1.2.2. Расчёт угловых колебаний кузова автомобиля при движении по неровностям дороги 26

1.3. Экспериментальные исследования поперечно-угловых колебаний кузова автомобиля: '. 30
1.4. Выводы ЗЬ
2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНО-УГЛОВЫХ-
КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ ..33
2.1. Передаточные функции системы подрессоривания для расчёта поперечно-угловых колебаний кузова 33
2.2. Подготовка исходных данных для примера расчёта 43

2.2.1. Массовые и габаритные параметры машины 44
2.2.2. Упругие и демпфирующие характеристики передней подвески 46
2.2.3. Упругие и демпфирующие характеристики задней подвески 61
2.2.4. Упругие и демпфирующие характеристики шин 70
2.2.5. Условия движения машины 71

2.3. Результаты расчёта контрольного примера 72
2.4. Выводы 73
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНО-УГЛОВЫХ
КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА АВТОМОБИЛЯ 75
3.1. Задачи эксперимента и объект испытаний 75
3.2. Методика проведения испытаний и используемая аппаратура 75
3.3. Результаты испытаний 81

з
3.3.1. Результаты стендовых испытаний 81
3.3.2. Результаты дорожных испытаний 86
ЗА Выводы 89
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНО-УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА
АВТОМОБИЛЯ 91
4.1. Влияние жёсткости подвески на поперечно-угловые колебания кузова автомобиля 92
4.2. Влияние жёсткости стабилизатора на поперечно-угловые колебания кузова автомобиля 95
4.3. Влияние демпфирующих свойств подвески на поперечно-угловые колебания кузова автомобиля 97
4.4. Влияние жёсткости шин на поперечно-угловые колебания кузова автомобиля 99
4.5. Выводы 101
5. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПОДВЕСКИ АВТОМОБИЛЯ С УЧЁТОМ
ПОПЕРЕЧНО-УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ КУЗОВА 103
5.1. Методика расчёта параметров подвески автомобиля с учётом поперечно-угловых колебаний кузова автомобиля 103
5.2. Пример расчёта параметров подвески автомобиля с учётом поперечно-угловых колебаний кузова 110
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 116
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Характеристики автомобиля ВАЗ-2115 125
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Текст программы для расчёта характеристик
передней подвески 126
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Текст программы для расчёта характеристик
задней подвески 132
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Исходные данные к расчёту поперечно-угловых
колебаний кузова легкового автомобиля 135

4
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Текст программы для расчёта параметров поперечно-
угловых колебаний кузова автомобиля 137
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Тексты программ для обработки экспериментальных данных,
полученных при проведении стендовых и дорожных испытаний 147
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Результаты расчётного исследования поперечно-угловых
колебаний кузова автомобиля 157
ПРИЛОЖЕНИЕ 8. Аппаратура, используемая при проведении
экспериментальных исследований 171

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приведём основные результаты диссертационной работы:
1. Усовершенствована методика проектировочного расчёта параметров подвески автомобиля учётом поперечно-угловых колебаний его кузова, позволяющая одновременно удовлетворить требования по устойчивости и плавности хода. Для выбора жёсткости подвески и стабилизатора предложено использовать зависимости угловых перемещений и ускорений кузова от относительного изменения параметра подвески (жёсткости упругого элемента, стабилизатора поперечной устойчивости) при различных видах воздействия.
2. Разработана математическая модель системы- подрессоривания, позволяющая с достаточной точностью описывать колебания кузова автомобиля в поперечной плоскости при различных видах силового и кинематического воздействия (резкое и постоянное приложение боковой силы, неровности дороги).
3. Разработана методика экспериментальных исследований колебаний подрессоренной массы автомобиля при различных видах воздействия: кинематическое гармоническое воздействие на колесо; силовое воздействие на кузов боковой гармонической силы. Проведены стендовые и дорожные испытания автомобиля, подтвердившие адекватность разработанной модели.
4. Проведено исследование, в результате которого определена степень влияния параметров системы подрессоривания на поперечно-угловые колебания кузова при различных видах воздействия.
5. Применение уточнённой методики позволило снизить поперечно-угловые ускорения кузова (до 36 %), что позволяет снизить затраты на доводку параметров подвески во время полигонных испытаний. Предложенная методика удобна в инженерном пользовании и позволяет на стадии проектирования обоснованно выбирать параметры подвески. В результате обеспечивается повышение технического уровня разрабатываемых

117 автомобилей, а также снижение времени и затрат на доводку модернизируемых и вновь проектируемых систем подрессоривания.
Научную новизну решённых & диссертационной работе задач представляют:
1. В» математической модели системы подрессоривания произведён одновременный учёт как силового, так и кинематического воздействия на поперечно-угловые колебания кузова автомобиля.
2. Исследовано влияние жёсткости стабилизатора на параметры поперечно-угловых колебаний кузова автомобиля.
3. Методика выбора жёсткости стабилизатора и подвески автомобиля при проектировочном расчёте былауточненаучётом поперечно-угловых ускорений кузова автомобиля при его движении по дорожным неровностям.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что её результаты позволяют оценивать угловые перемещения и ускорения кузова в поперечной плоскости в различных режимах движения автомобиля, а также обоснованно выбирать параметры подвески, в том числе жёсткость стабилизатора, на стадии проектирования подвески автомобиля.
Перспективы дальнейших исследований. Хотелось бы отметить, что в диссертации изложены общие принципы подбора параметров подвески с учётом поперечно-угловых колебаний кузова автомобиля. Реальная задача представляет собой поиск решения многопараметрической системы, в которую включены не только уравнения, описывающие поперечно-угловые колебания автомобиля, но и продольно-угловые. Решение системы и её оптимизация выходит за рамки данного диссертационного исследования и может быть рассмотрено как перспективное направление в исследовании устойчивости и плавности хода автомобиля.