Сергиенко Иван Васильевич. Выбор свободных радиусов колес легкового автомобиля, оборудованного АБС

Краткое описание

Сергиенко Иван Васильевич. Выбор свободных радиусов колес легкового автомобиля, оборудованного АБС;[Место защиты: ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный технический университет»], 2023

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Волгоградский государственный технический университет»
На правах рукописи

Сергиенко Иван Васильевич
ВЫБОР СВОБОДНЫХ РАДИУСОВ КОЛЕС ЛЕГКОВОГО
АВТОМОБИЛЯ, ОБОРУДОВАННОГО АБС
2.5.11. Наземные транспортно-технологические средства и комплексы
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Балакина Екатерина Викторовна
Волгоград - 2023

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
1 КАЧЕНИЕ КОЛЕСА И УСТОЙЧИВОСТЬ ДВИЖЕНИЯ
АВТОМОБИЛЯ 12
1.1 Термины и определения, используемые для описания качения
эластичного колеса и устойчивости движения автомобиля 12
1.2 Стандарты, нормирующие устойчивость движения 16
1.3 Конструкции транспортных средств с неодинаковыми радиусами
колес по осям 19
1.4 Мнения отечественных и зарубежных исследователей по вопросу
радиусов колес автомобиля 24
2 ВИДЫ РАДИУСОВ КОЛЕСА И ОБОСНОВАНИЕ
НЕОБХОДИМОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В РАЗНЫХ ЗАДАЧАХ, СВЯЗАННЫХ С МОДЕЛИРОВАНИЕМ УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ 32
2.1 Виды радиусов колеса 32
2.2 Анализ изменений динамических радиусов всех колес в процессе
движения автомобиля 37
2.3 Изучение влияния видов используемого радиуса колеса при
расчете скольжения в контакте на форму получаемых фх - -
диаграмм 42
2.4 Разработка схемы использования видов радиусов колеса в разных
задачах, связанных с моделированием устойчивости движения автомобиля
2.5 Изучение логики влияния радиуса колеса на оценочные
параметры устойчивости движения автомобиля с АБС 47
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ
ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ, ОБОРУДОВАННОГО АБС, С ВОЗМОЖНОСТЬЮ РЕАЛИЗАЦИИ СОЧЕТАНИЙ ЗНАЧЕНИЙ СВОБОДНЫХ РАДИУСОВ КОЛЕС ПО ОСЯМ 61
3.1 Выбор расчетной схемы 61

3
3.2 Разработка математической модели устойчивости движения
автомобиля с АБС, с возможностью реализации сочетаний
значений свободных радиусов колес по осям 67
3.3 Программная реализация разработанной математической модели.. 80
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ
С АБС. ОЦЕНКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ 88
4.1 Описание объекта испытаний 88
4.2 Цель и условия испытаний 89
4.3 Метрологическое обеспечение испытаний 92
4.4 Результаты испытаний и оценка погрешностей измерений 96
5 ВЫБОР ШАГА ИНТЕГРИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ С АБС ПРИ СОХРАНЕНИИ
НЕОБХОДИМОЙ ТОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ
РЕШЕНИЯ 105
6 РАСЧЕТНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
УСТОЙЧИВОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ
С АБС, СНАБЖЕННОГО КОЛЕСАМИ С РАЗНЫМ
СОЧЕТАНИЕМ СВОБОДНЫХ РАДИУСОВ ПО ОСЯМ 116
6.1 Описание входных и выходных параметров математической
модели
6.2 Выбор стандартных оценочных маневров устойчивости движения
автомобиля, на выполнение которых оказывают влияние
свободные радиусы опорных колес по осям 119
6.3 Разработка методики выбора сочетаний радиусов передних и
задних колес прототипа автомобиля категории М1 120
6.4 Обработка результатов расчетных экспериментов 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 136
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 138
ПРИЛОЖЕНИЕ. Свидетельство о регистрации программного
продукта
160

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенные исследования показали, что имеются резервы для улучшения устойчивости движения легкового автомобиля с АБС при торможении за счет рационального выбора свободного радиуса его опорных колес. Этот выбор возможен в пределах существующего 30%-го диапазона у современных шин одной и той же нагрузочной способности.
В результате выполнения диссертационной работы решены следующие задачи.
1. Обосновано влияние свободного радиуса колеса на устойчивость движения автомобиля с АБС в режиме торможения. Показано, что расхождение между разными нормативными радиусами колеса может доходить до 20%. Установлены необходимость и достаточность применения разных видов расчетных радиусов опорных колес в частных задачах, связанных с моделированием движения автомобиля. Определена физическая картина влияния величины свободного радиуса колеса на устойчивость движения легкового автомобиля с АБС при торможении.
2. Разработана математическая модель и реализующий ее программный комплекс для оценки на этапе проектирования устойчивости движения легкового автомобиля с передними управляемыми колесами, оборудованного АБС, при выполнении стандартных маневров, позволяющие исследовать влияние сочетаний значений свободных радиусов опорных колес передней и задней осей на показатели устойчивости движения. Достоверность математической модели подтверждена результатами натурных испытаний двухосного легкового автомобиля категории М1 на дорогах автополигона НИЦИАМТ ФГУП «НАМИ». Расхождение по линейным отклонениям не превышает 9%, по тормозному пути - 7%.
3. Подтверждено существенное влияние (до 1,5 раз) шага по времени при численном интегрировании моделируемых параметров на расчетные характеристики траектории движения легкового автомобиля с АБС в

137
режимах прямолинейного и криволинейного торможения. Обоснован выбор указанного шага для обеспечения точности и устойчивости решения дифференциальных уравнений движения при срабатывании АБС.
4. Разработана и реализована методика численного определения влияния сочетаний значений свободных радиусов опорных колес на параметры устойчивости движения затормаживаемого легкового автомобиля с АБС. Показано, что с точки зрения улучшения как устойчивости движения, так и тормозной динамики легкового автомобиля с АБС значения свободных радиусов передних колес должны быть минимальными с учетом ограничений по нагрузочной способности шин. Значения свободных радиусов задних колес не оказывают видимого влияния на эти свойства. Установлено, что конструктивное уменьшение свободного радиуса опорных колес прототипа автомобиля на 10% обеспечивает приблизительно такое же 10%-е уменьшение его линейных отклонений в режиме торможения в повороте. Указанный эффект на других объектах может превышать 30%.
5. Получены зависимости параметров движения легкового автомобиля с АБС: относительных линейных отклонений от заданной траектории и относительного тормозного пути от коэффициента конструктивного изменения свободного радиуса передних опорных колес по отношению к прототипу автомобиля.