Покращення керованості легкового автомобіля в неусталеному криволінійному русі

Abstract

У роботі розв’язується важлива науково-практична задача покращення керованості ЛАМК в неусталеному криволінійному русі під час маневрування з урахуванням взаємозв’язку керуючих дій водія, завантаження автомобіля, розподілу його по осях та тиску повітря в шинах. Обґрунтовано можливість використання клотоїдних кривих як елементів траєкторій типових видів маневрування. Вдосконалена математична модель руху автомобіля перехідною траєкторією, що дає змогу визначати кутову швидкість повороту керованих коліс, бокове прискорення центру мас автомобіля, кутову швидкість повороту його поздовжньої осі та їх похідні за часом з урахуванням особливостей компонувальної схеми ЛАМК, величини завантаження транспортного засобу та характеристик шин за боковим відведенням. За потреби додатково можуть бути враховані характеристики підвіски автомобіля. Експериментальними дослідженнями ЛАМК встановлена адекватність розроблених математичних моделей для визначення показників керованості автомобіля. Так, максимальні відхилення у визначенні курсового кута не перевищували 7%, швидкості повороту керованих коліс при маневруванні – 11% і граничної швидкості руху за керованістю – 9%. Цим підтверджується можливість використання розроблених методик для визначення показників керованості автомобіля при зміні конструкційних і експлуатаційних параметрів. В диссертационной работе решена важная научно-практическая задача улучшения управляемости легкового автомобиля малого класса (ЛАМК) в неустановившемся криволинейном движении во время маневрирования с учетом взаимосвязи управляющих действий водителя, загрузки автомобиля, распределения ее по осям и давления воздуха в шинах. Доказана возможность использования клотоидных кривых как элементов траекторий типичных видов маневрирования. Графоаналитически определены параметры клотоид. Усовершенствована математическая модель движения автомобиля переходной траекторией, что позволяет определять угловую скорость поворота управляемых колес, боковое ускорение центра масс автомобиля, угловую скорость поворота его продольной оси и их производные по времени с учетом особенностей компоновочной схемы ЛАМК. При необходимости дополнительно могут быть учтены характеристики подвески автомобиля. По результатам моделирования движения с использованием разработанной математической модели и определенными исходными данными установлено, что на характер управляющих действий водителя влияют как конструкционные и эксплуатационные параметры автомобиля (распределение нагрузки по осям автомобиля, величина давления воздуха в шинах), так и условия неустановившегося криволинейного движения (скорость движения и параметр переходной траектории). Определена критическая скорость ЛАМК по управляемости. Установлено, что эта скорость ограничивается условиями сцепления передней оси с дорожным покрытием. Обоснована целесообразность учета влияния параметров криволинейного движения на управление транспортным средством. Выполнено моделирование неустановившегося криволинейного движения ЛАМК клотоидными кривыми. Установлено, что угловая скорость поворота управляемых колес для принятых вариантов изменения давления воздуха в шинах и нагрузках на оси достигает 15–19%. Предложена методика (алгоритм) определения параметров неустановившегося криволинейного движения автомобиля по управляющим действиям водителя, которая позволяет по характеру поворота управляемых колес прогнозировать переходную траекторию движения транспортного средства и определить необходимые параметры его движения этой траекторией. Проведенными экспериментальными исследованиями ЛАМК доказана адекватность разработанных математических моделей для определения показателей управляемости автомобиля. Так, максимальные отклонения в определении курсового угла не превышали 7%, скорости поворота управляемых колес при маневрировании – 11% и предельной скорости движения по управляемости – 9%. Результаты исследования управляемости ЛАМК внедрены на дочерном предприятии «Автосборочный завод №1» ПАТ «АК Богдан Моторс» и Совместном польско-украинском обществе с ограниченной ответственностью «Алвитранс». Important scientific and practical problem of improvement the driving of the car small class (CSC) in unsteady curvilinear motion on maneuvering considering the interrelation of driver’s actions, loading of the car, its distribution along the axes and air pressure in the tires is solved in the thesis. The possibility of using of spiral Cornu curves as elements of trajectories of the typical kinds of maneuvering is based. Mathematical model of the car motion of the changing trajectory is improved. It gives possibility to determine the angular speed of turning of the driving wheels, side acceleration of the car center of weights, angular speed of turning of its longitudinal axis and their derivatives according the time considering the peculiarities of the composite schemes CSC, the weight of the car and characteristics of tires with side rejection. If it is necessary, the characteristics of the car's suspension may additionally be considered. Due to the experimental studies the adequacy of the developed mathematical models for determining of indicators of vehicle driving. So, maximum deviations in determining the direction angular did not exceed 7%, speed of turning of driving wheels on maneuvering – 11% and limited driving speed – 9%. So, the possibility of using developed methods for determining of motion of the indicators of car driving on changing constructive and maintenance parameters is proved.