ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАВНОСТИ ХОДА АВТОМОБИЛЯ

Плавность хода – это совокупность потенциальных свойств автомобиля, характеризующих его способность двигаться в заданном интервале скоростей без превышения установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, грузов и конструктивных элементов автомобиля.

Плавность движения автомобиля напрямую влияет на комфорт – субъективное восприятие человеком наличия воздействующей на него вибрации [1]. Длительное и повышенное воздействие колебаний при движении негативно сказываются на внимании водителя и утомляемости, тем самым увеличивая время его реакции. Поэтом при разработке автотранспортных средств следует уделить внимание такому показателю как вибронагруженность водителя.

Возникающие при движении автомобиля колебания, вызванные неровностями дороги, оказывают влияние не только на плавность хода, но и на ряд других эксплуатационных свойств. При эксплуатации грузовых на дорогах с неудовлетворительным состоянием поверхности средняя скорость движения уменьшается на 40-50%, межремонтный пробег – на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50-70%, и растет себестоимость перевозок на 50-60% [2].

В настоящее время имеется большой выбор специализированных прикладных программных продуктов, позволяющие конструкторам уже на стадии разработки проверить те или иные интересующие показатели разрабатываемого объекта. Для оценки плавности движения автомобиля использовался программный продукт LMS Imagine.Lab AMESim.

LMS Imagine.Lab AMESim – это программа для создания и расчета мультифизических моделей для анализа поведения сложных систем и поддержки процесса проектирования управляемых систем от разработки требований до испытаний подсистем.

LMS Amesim предоставляет библиотеки по разным физическим дисциплинам: гидравлике, термодинамике, электрике, электромеханике, механике и обработке сигналов, а также прикладные библиотеки для систем охлаждения, кондиционирования, двигателей внутреннего сгорания, авиакосмического оборудования и других систем [3].

Благодаря широкому выбору математических блоков конструктивных элементов автомобиля, данный программный продукт позволяет разрабатывать довольно сложные и максимально приближенные к реальным объектам математические модели. ДВС (двигатель внутреннего сгорания), представленный на рисунке 1, основан на использовании различных индвидуальных для каждой модели силового агрегата характеристик (Внешне скоростная характеристика, частично скоростная характеристика, многопараметровая характеристика и т.д.)

Рисунок 1. Математическая модель силового агрегата автомобиля

На рисунке 2 представлена математическая модель шасси автомобиля. Благодаря использованию упругих элементов эта модель позволяет довольно корректно оценивать вибронагруженность элементов подвески транспортного средства.

Рисунок 2.  Шасси легкового автомобиля

На рисунке 3 представлена математическая модель коробки переключения передач. Благодаря специализированной библиотеке можно довольно точно разработать внутреннюю структуру коробки передач, а, следовательно, это позволит наблюдать процесс передачи крутящего момента от ДВС к колесам автомобиля.

Рисунок 3. Автоматическая коробка передач

Рисунок 4.  Ускорение центра масс автомобиля при переключении передач и TipIn/TipOut

Из результатов расчета видно, что продольные ускорения автомобиля при движении по ровной асфальтобетонной дороге не превышают 0,6 м/с², что соответствует норме плавности движения АТС по ОСТ 37.001.275-84 [4] (рисунок 6).

Рисунок 6. Вырезка из ОСТ 37.001.275-84

Таким образом применение современных программных продуктов при разработках новых автотранспортных средств позволяет экономить денежные средства на дорогостоящих натурных испытаниях.

Список литературы:

1. ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1:1997) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования
2. Тарасик В.П. Теория движения автомобиля: Учебник для вузов. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 478 с.: ил.
3.  LMS Imagine.Lab Amesim Интегрированная платформа для мультифизичного расчетного моделирования мехатронных систем [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.plm.automation.siemens.com/ru/products/lms/imagine-lab/amesim/ (Дата обращения: 3.06.18)
4. ОСТ 37.001.275-84 Автотранспортные средства. Технические нормы плавности хода.