Введение к работе
Актуальность работы. В приводе управляемых колес полноприводных автомобилей обычно применяются кардашше шарниры равной угловой скорости. Оіш характеризуются технологической сложностью и, каїс следствие, высокой себестоимостью и ценой, их надежность и долговечность на грузовых автомобилях недостаточно высока. Ремонт карданных шарниров равной угловой скорости большинства типов весьма сложен из-за необходимости применения специального технологического оборудоваїшя, поэтому чаще всего ремонтное воздействие сводится просто к замене шарнира, а поскольку его долговечность ограничена, это повышает стоимость эксплуатации автомобиля в целом.
В автомобилестроеіппі накоплен большой опыт производства и использования карданных механизмов, состоящих из двух вилок и шарнирно соединяющей их крестовины (карданных шарниров Гука). Эти карданные шарниры имеют высокий КПД, огличаготся большой долговечностью и надежностью. Их ремонт не вызывает затруднений, поскольку сводится обычно к замене изношенных игольчатых подшипников и крестовин, причем игольчатые подшипники производятся в больших количествах специализированными заводами и поэтому дешевы. По-видимому, единственным серьезным недостатком карданного шарнира Гука является некоторая пульсация угловой скорости выходного вала шарнира по отношению к угловой скорости ведущего вала.
Известно, что карданная передача, содержащая по меньшей мере два шарнира Гука, может обеспечить практическое равенство угловых скоростей входного и выходного вала при условии, что углы между осями валов в каждом из шартптров одинаковы по величине.
В приводе каждого из управляемых колес автомобиля, даже если он имеет два карданных шарнира (при независимой подвеске), обычно невозможно обеспечить равенство углов между валами в обоих шарнирах, поскольку при повороте колеса меняется лишь угол ближайшего к нему шарнира. Это вызывает некоторое кинематическое рассогласование в звеньях трансмиссии и, как следствие, крутильные колебания. Это обстоятельство и заставляет использовать именно шарниры равной угловой скорости, несмотря на присущие им недостатки.
Некоторые автомобильные фирмы применяют на своих автомобилях в приводе управляемых колес карданные шарниры неравной угловой скорости. Мотивіфовка таких конструктивных решений сводится к тому, что при значительных скоростях движения автомобиля не может быть болышгх углов поворота управляемых колес, и уровень крутильных колебашш в трансмиссии, вызванных неравномерностью в карданных шарнирах, достаточно мал. Большие углы поворота управляемых колес возможны только при малых скоростях движения, и неравномерность работы карданных шарниров сглаживается податливостью элементов трансмиссии, также без появления значительных по амплитуде крутильных колебашш.
Решение вопроса и возможности и целесообразности применения в приводе управляемых колес шарниров неравной угловой скорости, на основе изучения
І t
возникающих при этом дополнительных динамических нагрузок, представляется актуальной задачей.
Целью работы является определение возможности и целесообразности применения в приводе управляемых колес полноприводного автомобиля кардаїшьіх шарниров неравной угловой скорости.
Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:
Разработка расчетной модели трансмиссии полноприводного автомобиля, адекватной реальному объекту в частотном диапазоне, который характерен для карданных шарниров в приводе управляемых колес.
Разработка методик экспериментального определения жесткостных и демпфирующих параметров агрегатов автомобильной трансмиссии и шин, влияющих на уровень крутильных колебаний.
Экспериментальное определение крутильной жесткости, параметров демпфирования и моментов инерции агрегатов трансмиссии автомобиля и колес с пневматической шиной.
Определение собственных частот крутильных колебаний многомассовой системы, эквиваленгной автомобильной трансмиссии.
Исследование крутильных колебаний трансмиссии, вызываемых карданными шарнирами неравных угловых скоростей в приводе управляемых колес, при максимально возможных скоростях движения, определяемых боковой или поперечной устойчивостью автомобиля.
Научная новизна.
Разработана расчетная модель трансмиссии полноприводного автомобиля, учитывающая генерирование низкочастотных крутильных колебаний карданными шарнирами неравных угловых скоростей в приводе управляемых колес.
Разработана методика экспериментального определения крутильной жесткости пневматической шины непосредственно на автомобиле.
Модернизирована экспериментальная методика определена? демпфирования крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля.
Разработана методика экспериментального определения моментов инерции элементов автомобиля, непосредственно связанных с колесом.
Разработана методика определения приведенного момента инерции вращающихся деталей трансмиссии автомобиля.
Практическая значимость. Показана возможность и целесообразность применения в приводе управляемых колес автомобилей с колесной формулой 6x6 \| карданных шарниров керавной угловой скорости. Разработанная расчетная схема трансмиссии полноприводного автомобиля и ее математическое описание может использоваться в конструкторской практике при исследовании низкочастотных крутильных колебаний. Методики экспериментального определения крутильной жесткости автомобильной шины, собственных частот колебаний агрегатов трансмиссии и трансмиссии в целом, момента инерции автомобильного колеса в сборе со связанными с ним деталями отличаются простотой, не требуют сложного экспериментального оборудования и применимы в практике конструкторских и экспериментальных работ.
і-
Реализация результатов работы. Обоснованные в диссертации
рекомендации о применении карданных шарниров неравных угловых скоростей приняты к реализации в Сирийской армии при ремонтах используемых в ней автомобилей ЗИЛ-4334. Основные выводы и рекомендации диссертации внедрены в практику конструкторских и экспериментальных работ на Московском автозаводе им. И.А.Лихачева (АМО ЗИЛ).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Международном научном симпозиуме МГТУ МАМИ (сентябрь 1999г.), на научно-теоретической конференции «Надежность автомобилей», организованной Ассоциацией автомобильных инженеров на базе одного из научно-исследовательских институтов Министерства обороны Российской Федерацій! (1998г.), и на заседашіях кафедры «Автомобили» МГТУ МАМИ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано три печатных работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. В работе 138 страниц текста, 62 рисунков, 9 таблиц. Список литературы содержит 106 наименований.
