Моделювання плавності руху легкового автомобіля з пневмопідвіскою
Автор: Грицина Богдан Олегович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Коливання автомобіля впливають практично на всі основні експлуатаційні властивості машини: комфортабельність і плавність ходу, стійкість, керованість, й навіть, витрату палива. Коливання зростають зі збільшенням швидкості руху, підвищенням потужності двигуна, а також на них істотно впливає якість дороги. Коливання та вібрації у автомобілях є джерелом шуму й сумарно шкідливо впливають на водія, пасажирів й навколишнє середовище. У сучасному автомобілі майже не залишилося механічних або електричних систем у чистому вигляді. Комплексне використання різних джерел енергії та різних варіантів її поглинання – ось формула автомобіля сьогодні. Чи не найбільш показовою у цьому плані буде пневматична підвіска. Тут переплелося все – пневматика, механіка, електроніка. Кожен елемент пневматичної підвіски сприяє підвищенню комфорту та керованості автомобіля. Об’єкт дослідження – коливальні процеси в пневмосистемах підресорювання кузова автомобіля. Предмет дослідження – закономірності впливу профілю дороги на вертикальні коливання кузова автомобіля з пневмопідресорюванням. Мета роботи – дослідити плавність руху легкового автомобіля на різних типах доріг комп’ютерним моделюванням. У розділі 1 розглянуті існуючі типи конструкцій підвісок легкових автомобілів – залежна, напівзалежна, на подвійних важелях, типу McPherson, на косих важелях та пневматична. Проаналізовано переваги та недоліки кожної з них. Важливе місце серед робіт стосовно підвісок транспортних машин займають праці з вивчення коливань вздовж вертикальної осі. Вертикальні коливання впливають на плавність ходу. Середньоквадратичне значення виброприскорень, що скеровані вздовж і впоперек осі машини, складають 30-40% від відповідних значень вертикальних віброприскорень [1]. Вертикальні складові динамічних навантажень передаються кузову машини головним чином через пружні елементи підвіски. До середини 70-х років застосовувались детерміновані методи аналізу підресорних систем при лінійних характеристиках ланок. Насправді ці характеристики як правило, нелінійні. Навіть при лінійних характеристиках металічних пружних елементів, через наявність різних видів тертя, впливу напрямного пристрою характеристика підвіски в цілому частіше всього нелінійна. У розділі 2 розглянуті динамічні характеристики систем підресорювання автотранспортних засобів та наведені розрахункові схеми автомобільних систем підресорювання. Для аналізу пневматичних і оптимальних систем підресорювання використовується математична модель, що дозволяє досить просто вводити нелінійні пружні характеристики. За використання розрахункової схеми, володіючи чотирма ступенями вільності, й з врахуванням нелінійностей пружних ланок через складності моделі, дещо губиться зв’язок між вхідними і вихідними параметрами. Хоча застосування ПК позволяє враховувати велику кількість ступенів вільності й високу точність математичного опису, але все частіше необхідно в цілях детального аналізу властивостей системи прийняти більш просту розрахункову схему з меншою кількістю ступенів вільності, де досліджувані властивості проявляються більш наочно [2]. Однією з таких властивостей є нелінійність пружних характеристик. У найбільш розповсюджених схемах коливальних систем, еквівалентних підвісок колісного транспортного засобу, радіальна жорсткість шин приймається лінійною [3]. Це пояснюється тим, що жорсткість шини незначно змінюється за середніх навантажень. Однак за малих й великих навантажень чітко проявляються нелінійності пружних характеристик шин. Тому, за необхідності оцінити динамічну систему, яка включає шини, у широких діапазонах зміни навантажень, слід враховувати характер нелінійності пружної шини. Розділ 3 присвячений математичному моделюванню коливальної системи автомобіля. Наведені припущення та спрощення, які прийняті під час складання математичної моделі. Основою для її створення є диференційні рівняння, які описують процеси у підвісці і базуються на рівнянні Лагранжа 2-го роду [4]. За допомогою системи Matlab/Simulink [5] розраховані пружні характеристики пружинної та пневматичної підвіски, пришвидшення кузова, деформації підвіски та шин автомобіля Mercedes-Benz S360 (W222) під час його руху по дорогах з різним покриттям. Ключові слова: легковий автомобіль, плавність руху, підвіска, шини, пружні характеристики, комп’ютерне моделювання. Перелік використаних літературних джерел 1. Ротенберг Р. В. Подвеска автомобиля и его колебания / Р. В. Ротенберг. – М: Машгиз, 1980. – 323 с. 2. Шупляков В.С. Колебания и нагруженность трансмиссии автомобиля. – М.: Транспорт, 1984. – 328 с. 3. Кальченко Б.І. Оцінка плавності руху самохідної машини при впливі нерівностей поверхні / Б.І. Кальченко, А.П. Кожушко, А.Р. Кісельов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». – Харків: НТУ «ХПІ», 2017. – No 30 (1252). – С. 56 – 63. 4. Кожушко А.П. Коливання механічних систем в автомобіле- та тракторобудуванні: навчальний посібник / А.П. Кожушко. – Харків: ФОП Панов А.М., 2018. – 316 c. 5. Бур’ян М.В., Боднар М.Ф. Оцінка плавності руху автобуса методом моделювання в системі Matlab/ Simulink // Динаміка, міцність та проектування машин і приладів // Вісник НУ «Львівська політехніка» , № 838, – Львів, 2016. – с.115 – 120.