Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса. Цели и задачи диссертации 5
1.1. Понятие управляемости автомобиля и формирующие ее свойства 5
1.2. Показатели, используемые для оценки управляемости и устойчивости автомобиля, и методы их определения 11
1.3. Анализ математических моделей автомобиля, применяемых для изучения его управляемого движения 20
1.4. Состояние работ по исследованию влияния жесткостных характеристик рулевого управления, подвески и каркаса кузова на управляемость и устойчивость автомобиля 24
1.5. Цели и задачи диссертации 41
2. Математическая модель для исследования управляемости и устойчивости автомобиля 43
2.1. Выбор и модернизация математической модели 43
2.2. Уравнения движения автомобиля 45
2.2.1. Внешние силы и моменты, действующие на автомобиль 46
2.2.2. Модель рулевого управления 50
2.2.3. Модель подвески 53
2.2.4. Характеристики увода шин 54
2.3. Алгоритмы расчета и программное обеспечение 59
2.4. Технология подготовки исходных данных для математи ческого моделирования управляемости и устойчивости автомобиля 61
3. Теоретическое исследование влияния жесткостных характеристик каркаса кузова на управляемость легкового автомобиля 65
3.1. Влияние жесткости крепления картера рулевого механизма к кузову J
3.2. Влияние жесткости каркаса кузова на кручение 77
4. Испытания по определению влияния элементов конструкции рулевого управления и каркаса кузова на их статическую жесткость 95
4.1. Результаты испытаний по определению влияния жесткости крепления картера рулевого механизма к кузову на жесткость рулевого управления автомобиля 95
4.2. Результаты испытаний по определению жесткости каркаса кузова на кручение 104
5. Экспериментальное исследование управляемости автомобиля ПО
5.1. Выбор методик испытаний ПО
5.1.1. Испытание "окружность" ПО
5.1.2. Испытания "рывок руля", "импульс" и "змейка" 113
5.1.3. Испытания "переставка" и "вход в поворот"
5.2. Состав бортового комплекта аппаратуры 120
5.3. Влияние жесткости крепления картера рулевого механизма к кузову 125
5.4. Влияние жесткости каркаса кузова на кручение 132
Заключение 139
Список литературы
- Анализ математических моделей автомобиля, применяемых для изучения его управляемого движения
- Алгоритмы расчета и программное обеспечение
- Влияние жесткости каркаса кузова на кручение
- Результаты испытаний по определению жесткости каркаса кузова на кручение
Введение к работе
Актуальность работы. _ Необходимость улучшения эксплуатационных свойств легковых автомобилей обусловлена дальнейшим совершенствованием разрабатываемых в ГНЦ «НАМИ» и ГУП «НИЦИАМТ» нормативных требований и требованиями потребителей, соответствие_ которым особенно важно в условиях конкуренции между производителями автомобилей. Активная безопасность, которая является одной из главных составляющих эксплуатационных свойств автомобиля, существенно зависит от его управляемости и устойчивости.
Как известно, большое влияние на управляемость и устойчивость оказывают жесткости рулевого управления и подвесок. Жесткостные характеристики кузова, как показано в данной работе, также следует относить к числу факторов, значительно влияющих на динамические качества автомобиля; их рациональным выбором на этапах проектирования и доводки можно добиваться существенного улучшения управляемости. С другой стороны, стремление уменьшить массу легкового автомобиля также приводит к необходимости обоснованного установления диапазона жесткостей указанных конструктивных элементов.
В связи с вышеизложенным, работа, направленная на учет и обоснованное установление жесткостных характеристик каркаса кузова при проектировании и доводке автомобиля по свойствам управляемости и устойчивости, является актуальной.
Цель работы- исследование влияния, оказываемого изменением жесткости крепления рулевого механизма к кузову на управляемость и устойчивость автомобиля; исследование влияния, оказываемого изменением жесткости каркаса кузова на кручение на управляемость и устойчивость автомобиля; определение наиболее рациональных жесткостных характеристик указанных элемен-
4 тов на примере переднеприводного автомобиля ВАЗ малого класса новой экспериментальной серии.
В диссертации решаются следующие задачи:
-
Проведение анализа ранее выполненных исследований влияния жесткости рулевого управления, подвески и кузова на управляемость и устойчивость автомобиля.
-
Разработка расчетной схемы, математического описания и комплекса программ, позволяющих исследовать на ЭВМ влияние жесткости крепления картера рулевого механизма к кузову и каркаса кузова на кручение на характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.
-
Проведение необходимых расчетов и определение наиболее рациональных значений жесткостных характеристик названных элементов.
-
Разработка и изготовление опытной конструкции рулевого управления и каркаса кузова с возможностью варьирования их жесткостных характеристик.
-
Разработка методики замера жесткости рулевого управления, подвески и каркаса кузова в лабораторных условиях и проведение соответствующих экспериментов.
-
Проведение дорожных испытаний опытного образца автомобиля.
-
Выполнение анализа полученных теоретических и экспериментальных результатов, выдача необходимых методических рекомендаций по выбору диапазона жесткостей указанных элементов автомобиля.
Основные положения, выносимые на зашиту.
1. Математическая модель автомобиля, учитывающая жесткость крепле
ния картера рулевого механизма к кузову и жесткость каркаса кузова на круче
ние.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния жесткости крепления картера рулевого механизма к кузову.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния жесткости каркаса кузова на кручение.
Методы исследований. В работе применены методы теории колебаний, теории автоматического регулировании, теории планирования эксперимента, имитационного математического моделирования, математической статистики, численные методы математического анализа, экспериментальные методы исследования управляемости и устойчивости автомобиля.
Объект исследований- переднеприводный легковой автомобиль малого класса ВАЗ новой экспериментальной серии.
Научная новизна.
-
Разработана математическая модель легкового автомобиля, содержащая в качестве параметров жесткость крепления картера рулевого механизма к кузову и жесткость каркаса кузова на кручение.
-
Разработана методика измерения жесткости рулевого управления, учитывающая жесткость передней подвески и каркаса кузова.
-
Теоретически и экспериментально исследовано влияние, оказываемое жесткостью крепления картера рулевого механизма к кузову и жесткостью каркаса кузова на кручение на управляемость и устойчивость легкового автомобиля; на примере автомобиля ВАЗ новой экспериментальной серии определены наиболее рациональные значения этих параметров.
Практическая ценность.
-
Разработано программное обеспечение, позволяющее рассчитывать и анализировать влияние, оказываемое жесткостью крепления картера рулевого механизма к кузову и жесткостью каркаса кузова на кручение на управляемость и устойчивость автомобиля.
-
Разработана методика измерения жесткости рулевого управления, учитывающая жесткость передней подвески и каркаса кузова, которая может быть использована при подготовке исходных данных для математического моделирования управляемости и устойчивости автомобиля.
3. Определены рекомендуемые значения жесткости крепления картера
рулевого механизма к кузову и жесткости каркаса кузова на кручение для ав
томобиля ВАЗ новой экспериментальной серии.
Реализация работы.
-
Созданная математическая модель автомобиля, учитывающая жесткость крепления картера рулевого механизма к кузову и жесткость каркаса ку-(ова на кручение, включена в состав программного пакета UPRAV, применяемого для расчета управляемости и устойчивости автомобилей в бюро расчетов управления проектирования автомобилен ВАЗа.
-
Разработанная методика измерения жесткости рулевого управления, учитывающая жесткость передней подвески и каркаса кузова, внедрена в отделе доводки шасси управления проектирования автомобилей ВАЗа и используется для подготовки исходных данных при математическом моделировании управляемости и устойчивости автомобилей новой экспериментальной серии.
-
Результаты работы по определению оптимальных значений жесткост-ных характеристик каркаса кузова использованы в дирекции по техническому развитию ВАЗа при проектировании и доводке легкового автомобиля новой экспериментальной серии.
Апробация работы.
Основные положения работы обсуждались на юбилейной научно-технической конференции МГТУ «МАМИ» в 1999 г. и 2000 г., на юбилейной научно-технической конференции Тольяттинского политехнического института в 1999 г. и 2000 г., на международной научно-технической конференции автомобильного факультета Пензенской государственной архитектурно-строительной академии в 2000 г., на кафедре «Автомобили» Московского государственного технического университета «МАМИ» в 2000 г., на кафедре «Автомобили и тракторы» Тольяттинского политехнического института в 1998-2000 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 140 страниц машинописного текста, 44 рисунка и 3 таблицы, библиография-135 наименований.
Анализ математических моделей автомобиля, применяемых для изучения его управляемого движения
В первых работах по теории автомобиля, выполненных Н.Е.Жуковским, рассматривался автомобиль на жестких, недеформируемых шинах. В более поздних работах модель автомобиля постепенно уточняется. В частности, М.Оллей учитывает углы увода осей автомобиля, возникающие при деформации эластичных шин под действием приложенных к ним сил. В нашей стране такую модель первыми стали применять Е.А.Чудаков и Я.М.Певзнер. На ее основе стало возможным изучение реакций автомобиля на поворот управляемых колес и определение значения показателей поворачиваемости, запаса устойчивости и т.д.
В ряде работ ([18],[32],[39],[80] и др.) применялись плоские одномассовые "велосипедные" модели автомобиля. Их использование основано на допущении о том, что оба колеса каждой оси имеют одинаковые углы увода и нагружены одинаковыми нормальными, касательными и боковыми силами, а управляемые колеса поворачиваются на одинаковый угол. Определение реакций автомобиля сводится к решению двух дифференциальных уравнений первого порядка, описывающих движение в поперечном направлении и вокруг вертикальной оси. Для переднеприводного автомобиля тяговые силы на колесах, входящие в эти уравнения, должны быть определены из баланса сил в продольном направлении. Однако в ряде исследований и это уравнение исключено из системы с учетом предположения о равномерности движения автомобиля и независимости характеристик шин от тяговых сил. Описанные расчетные схемы не позволяли учесть влияние характеристик рулевого управления и подвесок автомобиля, хотя именно параметры этих подсистем должны быть определены в ходе проектирования и доводки автомобиля.
В послевоенные годы многие отечественные и зарубежные ученые начинают учитывать крен кузова и вызванное им перераспределение вертикальных реакций на шинах, упругость рулевого привода и другие факторы. Ряд публикаций посвящается изучению зависимости свойств управляемости и устойчивости от конструктивных особенностей автомобиля, и прежде всего от конструкции его подвески. Одними из первых работ в этом направлении являются статьи Я.М.Певзнера, А.М.Горелика, Р.В.Ротенберга (1950-1960 гг.). За рубежом исследования по влиянию жесткости рулевого привода и подвески проводили I.Rocard, F.Bohm, I.Rinapolli, A.Chies, W.Deiniger, E.Fiala, L.Segel, D.R.Ellis (1946-1966 гг.).
А.С.Литвиновым в [39] описана одномассовая модель автомобиля, учитывающая все шесть степеней свободы его движения и содержащая соответствующее число дифференциальных уравнений. При этом принималось допущение, что момент поперечной составляющей силы инерции распределяется обратно пропорционально расстоянию от центра масс до передней и задней осей. Также может быть принято допущение о том, что момент этой силы распределяется прямо пропорционально угловым жесткостям передней и задней подвесок, если кузов автомобиля считается абсолютно жестким. Далее делаются допущения о постоянности коэффициентов сопротивления уводу и стабилизирующего момента, о равенстве и постоянности касательных реакций на ведущих (задних) колесах автомобиля, постоянности скорости автомобиля, о постоянстве внешних сил, действующих на автомобиль, равенстве нулю углов развала и т.д., и автор переходит к изучению плоской одномассовой расчетной схемы автомобиля с двумя степенями свободы. Применение таких допущений было обусловлено необходимостью максимально упростить расчетную модель и получить решение в аналитическом виде.
А.М.Голомидов в [21] предложил следующий способ перехода от пространственной модели автомобиля с шестью степенями свободы к модели с двумя степенями свободы. При движении автомобиля по ровной горизонтальной поверхности может быть исключено перемещение вдоль оси Z. При движении автомобиля с постоянным продольным и боковым ускорением систему можно рассматривать "зафиксированной" в этом положении, т.е. исключить из динамической схемы степени свободы, обуславливающие повороты соответственно вокруг осей Y и X. Уравнение баланса сил в продольном направлении при равномерном движении также может быть исключено из системы. Влияние перераспределения нагрузки при продольном и поперечном крене и наличие тяговых сил в пятне контакта колеса с дорогой может быть учтено в выражениях для коэффициентов сопротивления уводу и коэффициентов стабилизирующих моментов шин. Путем таких допущений возможен переход к расчетной схеме с двумя степенями свободы в плоскости XY, однако эта модель автомобиля будет достоверно описывать лишь установившиеся процессы.
Использование одномассовой пространственной модели с тремя степенями свободы в настоящее время находит широкое применение в отечественной, зарубежной литературе ([7],[22],[36],[41],[74],[81],[86],[132] и др.) и позволяет исследовать движение автомобиля с учетом перераспределения нормальных реакций по колесам. В работе [103] обосновано, что при движении автомобиля по ровной дороге силами инерции, действующими в подвеске, можно пренебречь, и рассматривать автомобиль как одномассовую систему.
В некоторых научно-исследовательских работах расчетная схема автомобиля является многомассовой. Двухмассовая пространственная модель автомобиля, приведенная в [23],[39], учитывала движение в боковом направлении, поворот в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси и поворот подрессоренной массы в поперечной плоскости относительно оси крена. Кузов автомобиля при этом был принят абсолютно жестким. При определении боковых реакций рассчитывалось изменение нормальной нагрузки на каждом колесе, однако принималось, что углы увода левых и правых колес передней и задней осей соответственно равны, а также одинаковы углы поворота управляемых колес.
Пятимассовая пространственная модель автомобиля, описывающая шесть степеней свободы кузова и четыре неподрессоренных масс, была разработана учеными Московского автомеханического института ([5],[73] и др.). Рулевое управление представлено двумя функциями, первая из которых определяет зависимость угла поворота внутреннего управляемого колеса от угла поворота рулевого колеса, а вторая определяет разницу между углом поворота внутреннего и наружнего управляемых колес. Описание кинематики подвески выполнено при помощи метода "производных подвески". В описании трансмиссии учтено наличие межколесных и межосевых дифференциалов, а в описании тормозного привода введены функции, связывающие тормозные моменты на колесах и усилие на тормозной педали. При описании силовых характеристик шин использовалась модель, в которой продольная и боковая реакция колеса являются функциями продольного и поперечного проскальзывания, а углы увода шин определяются отношениями боковой и продольной скорости центра колеса.
Алгоритмы расчета и программное обеспечение
Мрк- крутящий момент на рулевом колесе. В рамках данной работы математическое описание рулевого управления, содержащее в качестве параметров жесткость рулевого механизма и вала, жесткость левого и правого рулевых приводов, было дополнено жесткостью крепления картера рулевого механизма к кузову в направлении оси рейки. В такой модели рулевого управления при приложении крутящего момента к рулевому колесу и перемещении рейки рулевого механизма возникают реактивные усилия, которые через подшипники шестерни передаются на картер. Перемещение картера, равное отношению реактивной силы на жесткость крепления, является переносным для хода зубчатой рейки,что и учтено в предлагаемых формулах.
Дифференциальные уравнения , описывающие принятую модель рулевого управления, имеют вид: 2 JpkQ" pk Mpk - рм - карт [C карт Српі (9pK 0KlUpMUpnl) / U pnl" " С карт Срп2 "У У У (9pK-0K2UpMUpn2)/ U рп2 + Срм Црм (l-UpM) Срп1 (Орк-бкіирміїрпі)/ U рпі + Срм Трм (1" UpM) Срп2 (9pK-0K2UpMUpn2)/ U рп2 ] / + 2 //-і / „2 , r I ..2 CpM грм (1-ирм) (Српі/ и Pni+ CPn2/ и Рп2) ]; (29) 1 карт рм Лрм (A"UpMJ J 1 карт ( рм Лрм UpM " " v pnl U pnl" " рп2 U рП2 ) JklQ" kl - Z Mki + pnl рм карт Лрм U рм (,"рк UpMUpnl "Икі і С,єі) pnl С карт Срп2 (0к2ирп2 -9KlUpnl)/ Upnl U рп2 + Срг,1 Срп2 Срм Грм (l-UpM) (9к2 Upn2 -9кі Upnl)/Upnl U рп2 ] / /[С карт (Срм Лрм Чрм " Српі/ U рпі" " Срп2 / U рп2 ) " " Срм Лрм (1"Ирм) (СрПі/ и2рпі+СрП2/и2рП2)]; (ЗО) Jk29" k2 = S Mk2 + Срп2 Срм СКарт Лрм U рм (9рк/ЧрмЧрП2 "к2 2 Ьє2 )" " СрП1 С карт Срп2 (9KlUpnl -9к2ирп2)/ Upn2 U рп1 + Српі Срп2 Срм Лрм (l-UpM) (9К1 Upnl -9, Upn2) / Upn2 U pnl] / /[С карт ( рм Лрм UpM "г" v--pnl U рп1+ v pn2 U рп2 ) "" рм Лрм (A-UpM) ( pnl и2рп1+Срп2/и2рп2)]; (31), ГДЄ Српі, СРп2 - жесткости левого и правого рулевых приводов, Срм - жесткость рулевого механизма и вала, Скарт - жесткость крепления картера рулевого механизма к кузову, грм - КПД рулевого механизма в прямом направлении, ирм - передаточное число рулевого механизма, Upni, иРп2 - передаточные числа левого и правого рулевых приводов, i2 - кинематическое изменение схождения управляемых колес от поперечного крена кузова, єід- эластокинематическое изменение схождения управляемых колес от действия продольных и боковых сил.
Приведенная система дифференциальных уравнений решается совместно с уравнениями движения автомобиля. Внешние моменты, действующие на управляемые колеса, определяются составляющими от нормальных, боковых, тяговых сил, а также стабилизирующих моментов шин. Соответствующие формулы составлены А.Г.Пешкилевым. Кроме того, в выражениях для расчета моментов сил вокруг оси шкворня учитываются реактивные моменты, вызванные наклоном полуосей переднеприводного автомобиля, их изменением от крена и боковой жесткостью шины.
Гироскопические моменты на управляемых колесах автомобиля также входят в состав уравнений моментов вокруг осей шкворня. Момент, действующий на управляемое колесо в горизонтальной плоскости, равен MrHpxyi,2=Jky Vx а 1,2 / rk (32), где Jky - момент инерции управляемого колеса вокруг оси вращения, а 1,2 - производная угла развала управляемого колеса по поперечному крену кузова, Гк - радиус качения колеса. Момент, действующий вокруг оси шкворня Мгир1,2 = Мгирху1,2 / (1+ tgft +tg2 у )ш (33), где Р - продольный угол наклона оси шкворня, у - поперечный угол наклона оси шкворня. Момент, действующий на управляемое колесо в вертикальной плоскости МГИр yzl,2=Jky Vx(0 u + w)/rk(34),rfle б i,2 - угловая скорость поворота управляемых колес. 2.2.3. Модель подвески Жесткостные и демпфирующие характеристики подвески заданы ее угловой жесткостью и коэффициентами сопротивления амортизаторов крену. Кинематические характеристики подвески задаются либо линейными зависимостями, либо полиномами третьей степени для продольного, бокового перемещения центра колеса, угла схождения и развала от поперечного крена кузова. Эластокинематические характеристики подвесок заданы зависимостями изменения развала и схождения от боковой силы, схождения от тяговой силы или от тормозной силы, продольным перемещением центра колеса от тяговой или тормозной силы и боковым перемещением от боковой силы.
Модель подвески также содержит выражения, учитывающие продольный угол наклона оси шкворня и его изменение от поперечного крена кузова, поперечный угол оси шкворня, плечо обкатки и вынос центра колеса относительно оси шкворня.
Влияние жесткости каркаса кузова на кручение
При определенных конструктивных параметрах автомобиля, для которого были проведены расчеты, имеет место фі ф2, так как отношение масс кузова, приходящихся на переднюю и заднюю оси Mai / Ма2, больше отношения угловых жесткостей передней и задней подвесок Cyi / Су2.
При увеличении жесткости кузова на кручение угол крена фі уменьшается, ф2 увеличивается, а разница углов крена кузова над передней и задней осями уменьшается. Причина этого в следующем. Боковые силы, приложенные к массам, сосредоточенными над передней и задней осями автомобиля, вызывают их крен. Момент сопротивления крену передней подвески Суіфі, складываясь с моментом сопротивления крутильной деформации кузова Ск(фгф2), уменьшает крен кузова над передней осью. По отношению к задней части кузова момент Ск (фі-ф2) является возмущающим, и складывается с моментом от боковой силы, приложенной на плече крена задней подвески. В результате угол крена кузова над задней осью возрастает. Коэффициент перераспределения вертикальных реакций, приходящихся на переднюю ось, от общего перераспределения реакций с внутреннего борта на наружный, описывается формулой (60).
Если жесткость кузова на кручение равна нулю, то перераспределения реакций между передними и задними колесами нет. Перераспределение между внутренним и наружным колесрм каждой оси определяется действующим «кренящим» моментом и величиной колеи, а при смещении центра масс вследствие его крена- угловой жесткостью только соответствующей подвески.
В случае, если жесткость кузова на кручение бесконечно велика, то ARzj/ARz зависит от соотношения а/Ь и Суі/СУ2,- при увеличении веса автомобиля, приходящегося на переднюю ось (падение а/Ь), увеличении угловой жесткости передней подвески и уменьшении задней (рост Суі/Суг) наблюдается увеличение доли вертикальных реакций, перераспределяющихся между передними колесами.
Влияние угловой жесткости кузова, находящейся в реальном диапазоне, зависит от выражения (a/b)(Cyi/Cy2) - (hKpi/hKp2), аналогичного полученному в [67]. Обозначим его коэффициентом у. Важно отметить, что если у=0, то угловая жесткость кузова вообще не оказывает влияния на перераспределение вертикальных реакций. Если у 0, что имеет место для рассчитываемого автомобиля, то увеличение жесткости кузова будет приводить к уменьшению доли вертикальных реакций, перераспределяющихся между передними колесами. Это можно объяснить тем, что момент боковой силы, действующей на массу передней части кузова, уравновешивается вертикальными реакциями на колесах передней оси и моментом от деформации кузова Ск (фгфг). Для той же действующей боковой силы перераспределение между передними колесами уменьшается с ростом Ск, так как возрастает момент Ск (фі-фг)- По отношению к задней оси автомобиля этот момент складывается с моментом боковой силы, действующей на заднюю часть кузова, и увеличивает перераспределение реакций между задними колесами. Как известно, увеличение перераспределения вертикальных реакций между колесами определенной оси автомобиля приводит к уменьшению коэффициента сопротивления уводу, т.е. увеличивает увод шин при прочих равных условиях. В данном случае углы увода передних шин уменьшаются, а задних увеличиваются.
Кроме механизма влияния угловой жесткости кузова на управляемость и устойчивость автомобиля через перераспределение реакций и увод шин, необходимо учитывать влияние кинематики подвесок через углы крена кузова ф] и ф2. С увеличением угловой жесткости кузова в данном случае при уменьшении фі уменьшаются углы развала передних колес и уменьшается вызванная ими боковая сила, направленная против действия боковых сил, приложенных к шине со стороны дороги. В результате суммарная боковая сила, действующая на шины передней оси, возрастает. Рассуждая аналогично, можно прийти к выводу, что с ростом ф2 суммарная боковая сила, действующая на шины задней оси, уменьшается. Увеличение боковых сил на шинах передней оси и уменьшение на задних будет приводить к возрастанию поворачивающего момента, действующего на автомобиль. При уменьшении фі и увеличении ф2 в данном случае кинематический увод передних колес будет уменьшаться, а задних- увеличиваться. Это также будет повышать чувствительность автомобиля к управлению, т.е. уменьшать угол поворота рулевого колеса, соответствующий определенному установившемуся значению бокового ускорения автомобиля.
При проведении математического моделирования жесткость каркаса кузова на кручение изменялась в диапазоне 1...30 кНм/град, с тем, чтобы охватить с запасом весь возможный диапазон значений этого параметра, имеющий место для отечественных и зарубежных автомобилей.
Результаты испытаний по определению жесткости каркаса кузова на кручение
Для оперативного измерения и регистрации параметров, характеризующих управляемость и устойчивость автомобиля, применяется бортовой комплект аппаратуры, структурная схема которого приведена на рис. 5.5. Данный измерительный комплект аппаратуры, изготовленный Запорожским машиностроительным институтом по заказу АО «АвтоВАЗ», согласно х/д №6336, позволяет с достаточной степенью точности одновременно фиксировать следующие параметры: крутящий момент на рулевом колесе, угол поворота рулевого колеса, угол поперечного или продольного крена кузова, угловую скорость автомобиля вокруг вертикальной оси, боковое ускорение автомобиля. Аппаратура монтируется на специальную плиту, устанавливается на автомобиль вместо заднего сиденья и жестко крепится к кузову.
В качестве первичного источника питания используется бортовая сеть автомобиля. Для регистрации измеренных параметров применяется бортовой компьютер Fieldworks FW7633P с процессором Pentium 100, который также в процессе записи фиксирует время. Схема соединения измерительной системы с бортовым компьютером представлена на рис. 5.6. Все величины записываются в сначала в оперативную память бортовой ЭВМ, а затем в файл, размер которого составляет 5..200 кбайт в зависимости от длительности данного вида испытаний и требуемой частоты опроса датчиков.
Для измерения крутящего момента на рулевом колесе применяется "тензоруль", устанавливаемый вместо штатного рулевого колеса и имеющий два предела измерений. Для записи усилий на рулевом колесе на неподвижном автомобиле используется диапазон до 100 Нм (точность ±0,3 Нм), для остальных видов испытаний- до 20 Нм (точность ±0,15 Нм). Измерение проводится на первом и втором каналах.
Для измерения угла поворота рулевого колеса используется многооборотный потенциометрический датчик "тензоруля", корпус которого крепится к рулевой колонке. При повороте рулевого колеса и вала движение передается через пасик на шкив, который поворачивается относительно корпуса датчика. Диапазон углов поворота рулевого колеса- от -900 до 900, точность ±1. Измерение проводится на третьем канале.
Крен кузова автомобиля измеряется гировертикалью ЦГВ-4. В зависимости от ориентации ее измерительной оси может определяться поперечный или продольный крен. Диапазон измерения датчика- от -8 до 8, точность ±0,5. Измерение проводится на четвертом канале.
Угловая скорость автомобиля вокруг вертикальной оси измеряется гироскопическим датчиком ДУСУ-30АС, имеющим предел измерений 30 % и точность ±0,5%. Запись проводится на пятом канале.
Боковое ускорение автомобиля измеряется оригинальным тензометриче-ским датчиком на гиростабилизированной платформе, смонтированном в одном корпусе с гировертикалью. Предел измерений- до 10 м/с и точность ±0,15 м/с . Запись производится на шестом канале. При подготовке аппаратуры к испытаниям была проведена тарировка датчиков. При тарировке датчика крутящего момента "тензоруля" его рулевое колесо устанавливалось на шлицы рулевого вала, закрепленного в тисках. К ободу рулевого колеса крепился подвес, на который устанавливались грузики определенной массы. В результате была получена зависимость напряжения на выходе с тензоусилителя от рассчитанных значений крутящего момента на рулевом колесе в двух диапазонах измерений.
При тарировке датчика угла поворота "тензоруля" его рулевое колесо устанавливалось на шлицы рулевого вала, закрепленного в тисках. К ободу рулевого колеса крепился лимб с ценой деления 1, относительно которого поворачивался корпус потенциометрического датчика. В результате определялась зависимость напряжения на выходе с тензоусилителя от определенных значений угла поворота рулевого колеса.
При тарировке датчика угла поперечного крена кузова (гировертикали) его корпус жестко крепился при помощи специальных зажимных приспособлений к поворотному столу фрезерного станка ф. «Lindner» (Германия). Поворотный стол поворачивался в диапазоне от -8 до 8 с шагом 0,5, точность установки составляла ±Г. Определялась зависимость напряжений на выходе с усилителя от определенных значений угла наклона гировертикали.
При тарировке датчика угловой скорости и бокового ускорения автомобиля использовался специальный поворотный стол (оборудование АБСУ аэропорта "Курумоч", г.Самара). В частности, угловая скорость вращения этого стола изменялась в диапазоне -30...30% с шагом 5%, точность установки составляла ±107с. В результате строилась зависимость напряжения на выходе с усилителя от определенных значений угловой скорости. Аналогичным образом была получена тарировочная характеристика датчика бокового ускорения автомобиля.
