Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
Глава I. ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ КОЛЕБАНИЙ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС
ВОКРУГ ШКВОРНЕВЫХ ОСЕЙ 8
I. Теория качения деформируемого колеса ... 8
2. Самовозбуждение колебаний управляемых колес . . 23
3. Влияние внешних воздействий на колебания
управляемых колес 33
Глава II. МТШАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС 37
4. Уравнения колебаний свечной подвески ... 37
5. Приближенные соотношения для колебаний рычажной
подвески 53
б. Вертикальные колебания подвески 57
7. Приближенные уравнения движения 60
Глава III. КАЧЕНИЕ КОЛЕСА ПО РОВНОЙ ДОРОГЕ в . . . 73
8. Устойчивость движения колеса по ровной дороге . 73
9. Сравнение различных математических моделей . . 79
Глава ІУ. ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ УПРАВЛЯШЫХ
КОЛЕС ВОКРУГ ШКВОРНЕВЫХ ОСЕЙ 87
10. Задача о колебаниях колес при периодическом внешнем
воздействии 87
II. Простые резонансы и их устойчивость .... 92
12. Комбинационные резонансы 112
13. Численный анализ движения колеса по дороге с
периодическими неровностями 121
14. Параметрическое возбуждение колебаний управляемых
колес при случайном воздействии 131
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 138
ЛИТЕРАТУРА 141
Приложение І. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ РЫЧАЖНОЙ
ПОДВЕСКИ 153
Приложение 2. ПРИБЛИЖЕННЫЕ СООТНОШЕНИЯ ДЛЯ ВЕЛИЧИН Ad ,
BoL , Afi и Ьр .... 172
Приложение 3. ВЫВОД СИСТЕМЫ УРАВНЕНИЙ (10.2) . . . 177
Приложение 4. ДВИЖЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС ПЕРЕЩНЕПРИВОДНОГО
АВТОМОБИЛЯ 179
Введение к работе
Настоящая работа посвящена исследованию процессов возбуждения колебаний управляемых колес транспортных машин (ТМ) вокруг шкворневых осей и разработке эффективных методов подавления этих колебаний. Такие процессы вызывают дополнительные динамические нагрузки в деталях подвески, ведут к износу шин и деталей подвески, вызывают дополнительный расход топлива и отри> цательно сказываются на устойчивости и управляемости автомобилей, тракторов и других ТМ. Колебания управляемых колес могут передаваться в рулевое управление, что вызывает беспокойство и неуверенность у водителя. Такая ситуация приводит к снижению безопасности движения.
Решение задачи ускоренного развития транспорта, поставленной на ХХУІ съезде КПСС, связано с повышением требований к комфортабельности и неуклонным ростом скоростей движения транспортных средств. Это повышает актуальность уточнения математических моделей колебаний колес и учета влияния новых факторов, способствующих развитию колебательных процессов в подвеске и рулевом управлении ТМ.
Исследования процессов возбуждения колебаний управляемых колес автомобилей и тракторов вокруг шкворневых осей и аналогичного явления шиши переднего колеса трехколесного шасси самолета привлекали внимание ведущих специалистов механиков в течение последних 50-ти лет.
Проведенные исследования показали, что одной из основных причин самовозбуждения колебаний управляемых колес (шимми) является деформируемость резинокордного пневматика (баллонного колеса). Развитие представлений о механике возбуждения таких
колебаний во многом связано с проблемами моделирования процесса качения деформируемого колеса.
Первоначальные модели теории увода позволили представить механизм самовозбуждения колебаний колес с учетом действия гироскопических моментов. Использование такой идеологии позволило И.Рокару, К.С.Колесникову и ряду других авторов провести моделирование колебательных процессов при наличии зависимой подвески управляемых колес. Создание подобных моделей для подвесок управляемых колес, ограничивающих действие гироскопических моментов, не дало удовлетворительных результатов.
Самовозбуждение колебаний в этом случае объясняется особенностями деформаций баллонного колеса, катящегося по дорожной поверхности. Наибольший вклад в исследование процессов качения деформируемого колеса внесли советские ученые М.В.Келдыш,И.И.Ме-телицын, Н.А.Фуфаев. Теория, разработанная М.В.Келдышем,в своей основе до настоящего времени представляет одну из наиболее практичных математических моделей качения баллонного колеса. В настоящее время появились исследования М.А.Есипова, М.А.Левина, И. В.PaceJKa и ряда других авторов, разработавших более детальные математические модели качения баллонного колеса, существенно уточняющие теорию М.В.Келдыша, Тем не менее при практических исследованиях наиболее существенных свойств колебаний управляемых колес использование теории М.В.Келдыша представляется не только возможным, но в ряде случаев и предпочтительным.
Исследования возбуждения шимми колес автомобиля и самолета, вызванное деформируемостью баллонного колеса, внесли решающий вклад в развитие представлений о механике самовозбуждения колебаний.. Процессы такого возбуждения исследовали М.В.Келдыш,
Й.Й.Метелицын, Ю.И.Неймарк, Н.А.Фуфаев, В.С.Гоздек, Л.И.Гродко, Я.М.Певзнер, О.В.Крылов, О.Б.Ковалева, А.М.Шульгин, Ф.Ш.Юсупов,
8. VOn Schttppe, R.Dietbic/і, B.de СаъЗоп , H.Ftomm, W. a Mozefanof) S.K. CfazK, H. B, Pacejm и многие другие. В настоящее время уровень развития транспортных средств требует исследования влияния некоторых дополнительных факторов на процессы возбуждения колебаний управляемых колес. Влияние дисбалансов на колебания управляемых колес транспортных машин рассматривали А.Д.Дербаремдикер, Ю.П.Бородин, Д.Ф.Фортунков. Влияние отдельных нелинейностей в рулевом управлении на процессы возбуждения шимми исследовали Л.Г.Лобас, У. Т. Cozc/on. f И.С.Мргс/іСглі , а влияние гидроусилителя рулевого управления рассматривали Л.Л.Гинцбург, И.П.Чайковский, &.Nitesci/ чУ.Вел-
А.Д.Дербаремдикером, Ю.П.Бородиным, Л.И.Гродко и некоторыми другими авторами высказывалось предположение о возможности параметрического возбуждения колебаний управляемых колес ТМ во-круг шкворневых осей при вертикальных колебаниях подвески. Влияние таких процессов на колебания управляемых колес и способы борьбы с колебаниями этого типа до настоящего времени остались невыясненными. Эта задача в настоящее время становится одной из наиболее актуальных в теории автомобиля и трактора.
Основной целью настоящей работы является исследование процессов возбуждения колебаний управляемых колес вокруг шкворневых осей при параметрическом резонансе и разработка эффективных методов борьбы с колебаниями этого типа.
Проведенные исследования параметрических колебаний управляемых колес и разработанные методы выбора параметров подвески 9 обеспечивающих подавление колебаний, являются новыми. Помимо
этого в диссертации проанализирован важный практический вопрос влияния продольных деформаций резинокордного пневматика на устойчивость колебаний управляемых колес вокруг шкворневых осей. В работе рассмотрены также условия устойчивости колебаний при частотах комбинационных параметрических резонансов. Проявление таких резонансов в существующих моделях подвесок маловероятно, однако современные тенденции усовершенствования транспортных средств могут выдвинуть эти эффекты на одно из первых мест. Рассмотренные в работе результаты позволяют в этом случае указать основные методы борьбы с резонансными явлениями этого типа.
Исследования проводились в рамках совместных разработок кафедры прикладной механики МГУ и бюро подвески, шин и колес производственного объединения АвтоЗИЛ.. Результаты работы внедрены при расчетах колебаний подвески большого легкового автомобиля ЗИЛ.
