Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТН.Ш. Реаьклэ проблема сокращения сроков создания и повышенна качественных характеристик новых машин тесно связано с применением элективных методов расчёта и оптимизации проектных решений, ориентированных на использование современней вычислктильной техники. В мотоциклах и автомобилях особое значение имеет оптшальноо управление динамическими процессам з конструкции, которые фактически определяют зксіїлуатаціюгіїшо cdoFct -ва машины. Колебания. *а вибрация не только отрицательно влиячг па человека, груз к конструкцию, но и оопропеэвдаются значит ольша<к потерши мощности, что приводів» к ухудшению тягово-скорсстнмх свойств и тоашзно'1 экономичности машин. Пстэри мощности при колебаниях подвесок, шга и трансмиссий мотоциклов при дпижошгп по ас? ътьтобетошшм дорогам составляют до 40 % мощности сопроигло-нкя качешго, а при дт>и~енпп но неровный дорогам в 1,4-3,2 раза. превниают мопдюст» сопротивления качению,' Уменьшение потерь равносильно соответствую- ему уменьшению расхода топлива. Однако по-пользовашо этого неконтролируемого резерва, образующегося в процессе проектирования конструкцій, затруднено отсутствием дзета -точно прбстого а надежного метода динамического раочёта системи при неполной информации о структуре л параметрах её частей.
Существующие метода расчета колебаний слояиой конструкпдп основаны га том, что структура л' параметры системи, извеотда. Но при проектировании структура машины, агрегатов и узлов известна лишь концептуально, сна формируется постепенно г результате принятия конструктивных решений, от которых зависят передаточные функция и характер динамических процессов в конструкция. Недоста-точное развитие теории приводит к тому, что процесс форгщгав лгя дшгампчэсдях процессов но контролируется, а оптимизация, возмогла липа на заклтнтелыгой стадии проектирования, ког, .а проанализировать вса возможные варианта конструктивных решений подсистем невозможно .
В работе репепа научная проблема динамического расчета н-многокритериальной оптимизации конструкции мотоцикла как' оистеш о априорно неопределенной, структурой-, и параметрами, имеющая вал-поз значение, для. решения народнохозяйственной .ггообдетгч: повыше -пая качественных характеристик автгаототраяспортішх средств, уменьшения срокоз а затрат на опытно-копегрукторекш работа.
Работа выполнена в соответствии о координаадонпншг планами
дії СССР на I98S-I990 г. г. по проблема автоматизации проектирований їохшгаескях сизієм (код І.І2.5) и по комплексной Hay4H0~$exHK36c~ кой програшэ САПР Минвуза РСФСР на 1906 год (шифр 2.3.83) .
ЦЕЛЬ РАВ0ГІ1. Разработать новые принципы и пути совершенствования мотоциклов на осново контроля и оптимального управления дв-калгасскши процессами в конструкции на стадии проектирования.
ЗАДАЧИ ШСЖЦОВАШ. Разработать метод определения верхней оценки уровня колебаний подконструкциа при концептуально заданной схеме компоновки мотоцикла; создать методологическую основу дяна-мкчзокого анализа несущей системы; ка основе единой методологии исследовать пространство вибрационных состояний мотоцикла, его подсистем , агрегатов а узлов, идентифицировать нототении колебаний и вибраций, исследовать взаимовлияние подсистем и проверить разработашшй метод построения модолей подсистем; разработать обоє щэнные математические модели динамического расчёта неоущой системы; провести вычислительные эксперименты на моделях и на основе п&яучерних результатов осуществить математическую постановку зада-пн оптимального проектирования подсистем и всей несущей системы. мотоцикла по динамическим принципам; разработать автоматизированную систему оптимального проектирования» исследовать типовые проект.ле решения и тем самым найти пути совершенствования конструкций мотоциклов ,
ОБЪЕКТЫ ШСЯЕД0Ь.»НШ. Исследования, проводились. на .серийшгх а оштїшх мотоциклах "Ж" и зарубежных моделях мотоциклов классов 250, 350, 500, 70Q шэ ;.ороздюго, спортивного и специального назначения в ПО "ИШАШ", ВНЩкугоироме, в лабораториях и на испита-аельннх полигонах США и Канада при личном участии автора, общее число объектов исследований- более 30 моделей мотоциклов.
МЕТОДЫ Г'СІДДСВАНШ. Дш решения, поставленных зада1! щлгле-шшюь экспериментальные и теоретические метода исследования, в основу которых был положен принцип системности, Экслоримепт&'азгцс иссладовакия проводились па структурных уровнях мащзш, агрегата и узла в стендовых и в дородных условиях и с оітов издались матема-т^чеоким моделированием дшгміїчоліш: процессов с использованием методов статистической динаміки, оптимизации и системного ьиапкга,
НАУЧІМ НОВИЗНА . Разработан принципиально новый подход к orwn*,"-t!.:;o;,^ проектированию сложной дішйміічоо;:ой спотам струїк-у-ра и параметры которой априорно поизвести^ Сл основан на то?л,
ЧТО ДЛЯ ЩЙЕНЯТИЯ Текущего рс-ШеШЩ ПО ПОДКіДїОІГ./ПЦЦі. ЛОС'^ .V04;::a
нижняя оценка показателей качества, далцая уверенность, что в действительности показатели качества выше, чем расчётные. Изходя из такой предпосылки, разработан метод построения моделей колебаний подконструкций при неопределенной структуре остальных 'подконструкций. Применение новнх принципов динамического анализа сложной конструкции к мотоциклу позволило представить происходящие в его конструкции динамические процессы в виде совокупности формально самостоятельных процессов, происходящих в подсистемах, связанных между собой общими конструктивными параметрами, реакциями связей в внешними возмущениями. Разработаны обобщенные модели динамичес-ного расчета при различных схомах килпоновки, алгоритм оптимального проектирования несущей системы мотоцикла. Впервые обоснована п осуществлена математическая постановка и решение задач многокритериальной оптимизации основных функциональных подсистем мотоцикла. Новый принцип построения система динамических моделей в сочетании с гибким алгоритмом многокритериальной оптимизации подсистем представляет собой ц.лоогнур й единообразную методику оптимального . проектирования несущей системы мотоцикла, открывающую возможность углубленной оптимизации» максимального использования резервов конструкция и оптимального управленая динамическими процессами.
На защиту выносятся следующие полозеония, объединяемые общей идеей совершенствования мотоциклов па основе оптимизации динами -чеоких процессов в юс подсистемах:
- новый принцип решения проблема и декомпозиционный метод
оптимизационного расчета конструкции на каддом таге её формирова
ния в процессе проектирования;
г комплекс информационно связанных обобщенных моделей динамического расчёта несущей системы;
общий алгоритм поэтапного формирования оптимальной конструкции мотоцикла;
математическая постановка и решение задач оіггимизации динамических процессов в конструкции мотоцикла.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Применение созданной единой методики оптимального проектирования несущей системы мотоцикла позволяет минимизировать потери модности при колебаниях'и вис^ациях конструкций, улучшить эксплуатационные свойства, а также сократят» сроки и затраты на опнтно-конструкторскив работы за счет устранения неэффективных конструкторских решений на стадии проектирования и
уменьшения времени на доводку конструкции .
РЕАЯИЗАЦИІ РАБОТЫ. Результаты работы реализованы в виде методики, комплекса програші расчёта колебаний и вибраций я автоматизированной системы оптимизации конструкций мотоциклов, которая, применена при разработке 16 новых моделей мотоциклов "Ш", Результаты работы используются ПО "ИШАПГ , в ВНИШотопроме, на Ковровокоы завore ии.В.А.Дегтярева, Тульском машиностроительном заводе им.В.и.Ряб"кова. Применение разработанных методик, программ и системы оптимального проектирования мотоциклов позволило повысить-качество проектов, приблизительно на 20$ сократить,сроки проектирования, уменьшить расход топлива на асфальтобетонных дорогах на 2-3$, на разбитых грушових дорогах - на 15-2. Народнохозяйственный экономический эффект оценивается приблизительно в 3 шш.руб.
АПРОБАЦІЯ РАБОТЫ. Основные положения, работы неоднократно докладывались на совете главных конструкторов мотоциклетных за-' водов» на научно-технических советах ВНИШотопрома, ДО ."ИШАШ", завода им.В.А.Деггярева (г.Ковров), йкевского механического института} на третьей и седьмой Всесоюзных научно-технических конференциях по управлявшої и автоматическим механическим приводам и передачам гибкой связью (г.Одесса, 1968,1986 г.г.); на втором и третьем Всесоюзных научно-технических совещаниях по динамике и пролосги автомобиля (г.Москва, 1385,1988 г.г.); на . Всесоюзной научно-технической конференции по автоматизированному проектированию в машиностроении (гЛкевок, 1986 г.), на десятом Всесоюзном симпозиуме по логическому управлению с использованием ЗШ (г.йаевок, 1987 r,)j на Всесоюзной научно-технической конференции по вибрации и виброддагвостике (г.ГорькиЙ, 1988 г.) ; на Всесоюзной научно-технической конференции по математическому и машинному моделированию САПР, АСНИ и ГАД {г.Тамбов, 1989 г.).; на отраслевой научно-технической конференции по вибрации мотоциклов (г.Козров, 1977 г.); на отраслевой школе передового опыта по метс.'.аа сшиенйя шума и вибрации автомобилей и двигателей (г.Даитров, 1983 г.); на*зональных научно-технических конферен -цкях по современным вопросам динамики и прочности в машиностроении (г,Пермь, 1986 г.) л по математическому моделированию в инженерной практике (г.йаевск, 1988 г.); на Всеооюзком постоянно действующем семинаре по динамш.е и прочности машин (г.Москва, МАМИ, 1989 г. *«, на заоеданикх кафедр "Автомобили*' МАМИ и МАДИ (г.Москш, №83 г.).
ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследований опубликованы 52 научные работы, получено 3 авторских свидетельства1, подготовлено 9 отчётов по научно-исследовательской работе.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация содержит 320 страниц машинописного текста с 96 рисунками и 6 таблицами, список литературы (279 литературных источников ), приложения а состоит из введения, 6 глав и общих выводов.
