Введение к работе
Актуальность темы. При криволинейном движении наблюдается повышенная нагруженность балки моста, повышенный износ шкворневого узла, а также усталостное разрушение поворотного кулака грузового автомобиля. В связи с этим была выдвинута гипотеза о возможности снижения нагруженности элементов передней оси путем автоматического изменения углов наклона плоскостей качения управляемых колес грузового автомобиля в процессе эксплуатации, что повысит надежность, долговечность и безопасность автомобиля в целом.
Целью работы являлись уточнение математической модели и аналитическое исследование влияния углов наклона управляемых колес на нагруженность основных элементов передней оси грузового автомобиля. Разработка научно обоснованных рекомендаций по выбору рациональных параметров угловой ориентации управляемых колес грузового автомобиля
Объекты исследований – грузовые автомобили при криволинейном движении. Предмет исследования – нагруженность элементов передней оси от силовых факторов, возникающих в пятне контакта с учетом поперечного крена кузова и боковой податливости шин.
Методы исследования. В работе использованы теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования основаны на использовании методов теории движения колесных машин и прикладной математики. Экспериментальные исследования проводились на грузовом автомобиле с использованием экспериментальной балки передней оси.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- выполнен анализ аналитического исследования нагруженности элементов передней оси грузового автомобиля;
- определена целевая функция, учитывающая напряженное состояние в основных элементах передней оси и позволяющая вычислять зависимость изменения параметров угловой ориентации управляемых колес от скорости движения и радиуса поворота грузового автомобиля. Проведена оптимизация динамического процесса криволинейного движения;
- предложен алгоритм создания программного обеспечения для бортового компьютера, что позволит в перспективе создать автоматические самонастраивающиеся системы, реализующие оптимальные законы изменения углов наклона плоскостей качения управляемых колес;
- даны рекомендации по выбору рациональных углов наклона осей поворота управляемых колес для семейства грузовых автомобилей марки КамАЗ.
Практическая значимость. Разработан метод снижения нагруженности элементов передней оси путем выбора оптимальных соотношений между углами наклона плоскостей качения управляемых колес и скоростью движения с радиусом поворота, что способствует снижению материалоемкости и повышению надежности, долговечности и безопасности грузового автомобиля в целом. Предложены практические рекомендации по выбору рациональных параметров угловой ориентации осей поворота управляемых колес грузовых автомобилей.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту:
- уточненная математическая модель грузового автомобиля при криволинейном движении, учитывающая наклон плоскостей качения управляемых колес;
- результаты экспериментальных исследований по оценке напряженно-деформированного состояния элементов передней оси автомобиля при криволинейном движении;
- аналитический метод расчета зависимости углов наклона плоскостей качения управляемых колес от скорости движения и радиуса поворота грузового автомобиля;
- обобщенная методика выбора рациональных параметров угловой ориентации управляемых колес грузового автомобиля при движении по криволинейной траектории.
Реализация результатов работы. Метод определения законов изменения углов наклона плоскостей качения управляемых колес при криволинейном движении используется ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» при проектировании современных типов грузовых автомобилей и в учебном процессе в МГМУ «МАМИ» при подготовке инженеров по специальности «Автомобиле- и тракторостроение».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на заседании кафедры «Автомобили» МГМУ (МАМИ) (2012г.), на 65-ой международной конференции Ассоциации Автомобильных инженеров (ААИ) «Приоритеты развития отечественного автотракторостроения и подготовки инженерных и научных кадров» (г. Москва, 2009г.), на Молодежной научной конференции ВАО г. Москвы «Роль молодежи в инновационном развитии науки» (г. Москва, 2009 г.), на Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: Приоритеты развития и подготовка кадров», посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ» (г. Москва, 2010г.), на 77-ой Международной научно-технической конференции ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: Приоритеты развития и подготовка кадров» (г. Москва, 2012г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, среди которых 2 работы опубликованы в рецензируемых изданиях, входящих в Перечень ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 190 страницах машинописного текста, включая 28 рисунок, 3 таблиц и приложения.
