Загальні теоретичні положення

Трансмісія автомобіля складна багатоланкова коливальна система із значним числом зосереджених і розподілених обертових мас (в особливості для багатоприводних автомобілів), з’єднаних через редуктори валами та іншими елементами з різною кутовою жорсткістю. Зовнішній і внутрішній збурений вплив, прикладений до такої системи, викликає взаємне переміщення пружних елементів, коливання навантажуючих деталі трансмісії моментів.

Для розрахунку динамічних процесів трансмісія автомобіля спрощується і може розглядатися як коливальна багатоланкова система з дискретною кількістю зосереджених май, з’єднаних безінерційними пружними зв'язками.

Кількість зосереджених мас приймають такою, щоб розрахункове система відображала з необхідного точністю реальні фізичні процеси, які відбуваються в трансмісії.

Урахування демпфірування (розсіювання енергії в механізмах автомобіля, яке спричиняється гістерезисними втратами в різних демпферних пристроях, опір рідини в картерах, матеріалі деталей, опорах валів, зубчатих зачепленнях) при складенні динамічної системи механізмів автомобіля залежить від задачі дослідження. Демпфірування необхідно враховувати при дослідженні областей резонансу, автоколивальних режимів і оцінці навантаженості механізмів при русі автомобіля по дорозі випадкового мікропрофіля. При врахуванні демпфірування непружний опір в механізмах замінюють опором зосереджених муфт.

При визначенні максимальних динамічних навантажень в трансмісії на перехідних режимах роботи автомобіля (запуск двигуна, збільшення та скинення навантаження, включення та виключення зчеплення, розгін, гальмування, перемикання і т.п.), тобто при переході від одного сталого режиму роботи на інший, демпфірування можна не враховувати, так як максимум навантажень настає за час не більше одного - двох основних періодів коливань і демпфірування не може значно впливати на результати розрахунку.

При визначенні власних частот коливань крутних моментів в трансмісії автомобіля можна також виключити із розглядання демпфірування на тій основі, що сили непружного опору в трансмісії невеликі, а процеси коливань в системі без демпфірування по окремим показникам близькі до процесів в системі з демпфіруванням.

Демпфірування робить істотний вплив на вільні коливання системи в резонансних областях (збіг частоти збуреної сили з однією із власних частот динамічної системи), тому в цих частотних діапазонах його потрібно враховувати.

Таким чином коливання системи без врахування демпфірування знаходяться значеннями моментів інерції мас і жорсткостями ланок між ними, тобто параметрами системи.

Моменти інерції деталей відносно їх осей обертання можуть бути знайдені аналітичним, графоаналітичним і експериментальним методами.

Аналітичний метод застосовують для деталей, які мають форму таку, що її можна розчленувати на прості геометричні тіла. Так при розрахунку моменту інерції суцільного вала його умовно розбивають на ділянки постійного діаметра, знаходять моменти інерції окремих ділянок по формулі (1) і потім їх підсумовують

, (2.1)

де r - об’ємна густина матеріалу деталі, кг/м³;

l_i і d_i – довжина і діаметр i-ї ділянки вала, м.

Експериментальний метод знаходження моментів інерції заснований на законі коливань фізичного маятника . В залежності від форми деталі застосовують спосіб прокачування на призмі, підвішування на одній, двох, чотирьох нитках (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Експериментальне знаходження моментів інерції

В усіх випадках по секундоміру заміряють тривалість 50-100 малих коливань (кут відхилення або закрутки повинен бути не більше 5-6^о) і, повторюючи дослід не менше трьох раз, знаходять середній період коливань Т.

При прокачуванні на призмі (рис. 1.1а) момент інерції деталі масою т відносно центру ваги знаходять по формулі

, (2.2)

При використанні методу крутильного маятника (рис. 1.1б) деталь уздовж вісі обертання підвішують на тонкому пружному дроті і знаходять середній період крутильних коливань Т. Потім аналогічно знаходять період коливань Т₁ другої деталі, момент інерції J₁ якої відомо. Шуканий момент інерції дорівнює

, (2.3)

При прокачуванні деталі на двох нитках (біфілярний підвіс) її підвішують симетрично відносно осі обертання, яка проходить через центр ваги (рис. 1.1в). Момент інерції в цьому випадку знаходять по рівнянню

, (2.4)

де а і l – відповідно відстань між нитками та їх довжина.

Формула (2.4)застосовується також для знаходження моменту інерції деталі при прокачуванні на чотирьох нитках (мультіфілярний підвіс) (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Експериментальне знаходження моментів інерції

Розрахунок:

Эксперимент проводився на мультіфілярному підвісі тому розрахунок моменту інерції робимо за формулою 1.4 .

T= 12с;

a= 850мм;

l=4250мм;

m= 7 кг- маса шини.

Під час виконання роботи визначається тангенціальна жорсткість шини за допомогою стенду наведеного на рисунку 2.3

Рисунок 2.3 – Стенд для виміру тангенціальної жорсткості шини.

Випробування проведено за величини 725Нм, що є максимальним моментом за умови максимальної величини зчеплення колеса з дорогою.

Під час проведення експерименту використані зимові шини Hankook W409 I*PIKE (рис.1.4). Стріловидний направлений рисунок протектору сприяє кращому самоочищенню від снігу, а дрібні ламелі збільшують контроль під час розгону автомобіля та гальмування. Знос протектору шини не перевищує 10%

Рисунок 2.4 - Зимова шина Hankook W409 I*PIKE

Графічна залежність отриманих даних наведена на рисунку 2.5.

Рисунок 2.5 – Характеристика тангенціальної жорсткості шини

Висновок: Проведено визначення моментів інерції і жорсткості деталей трансмісії автомобіля розрахунковим та експериментальним методами.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Запорізький національний технічний університет

кафедра "Автомобілі"

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №3

Дослідження характеристик підвіски автомобіля малого класу.

Виконав студент групи Т-_____ ______________

«____»__________2012

Прийняв старший викладач Сосик А.Ю.

Запоріжжя 2012

Мета роботи:

Визначення експлуатаційної характеристики амортизатора підвіски легкового автомобіля категорії М1.

Місце проведення роботи:

- кафедра «Автомобілі»;

- випробувальний майданчик.

Обладнання:

1. Штангельрейсмус.

2. Дінамометр.

3. Навантажувальний пристрій.

4. Підйомна площадка.

5. Вимірювальний комплекси STEVAL-MKI062V. Розроблений iNEMO на унікальній платформі з найпередовіших інерційних датчиків LIS331DLH. Вони надають повний набір вимірювань завдяки вбудованому акселерометру, гіроскопу, магнітометру, а також датчиків тиску та температури.

Загальні теоретичні положення:

Плавність руху - сукупність властивостей автомобіля, які забезпечують обмеження вібронавантаження водія, пасажирів, вантажів, елементів шасі кузова в діапазоні експлуатаційних швидкостей на рівні, при якому не виникають неприємні відчуття і швидка утомність у людей, пошкодження вантажів та елементів конструкції автомобіля.

Від плавності руху залежить:

• Комфортність людей;

• Збереження вантажів;

• Надійність автомобіля;

• Середня швидкість руху;

• Продуктивність автомобіля;

• Собівартість перевезень.

Норми вибронагруженности визна в стандартах: ІСО 2631-78 і ГОСТ 12.1.012-90. а також в ОСТ 37.001.275-84 і ОСТ 37.001.291-84.

У міжнародному стандарті ІСО 2631-78 передбачено три критерію вібронавантаження людини:

1. «Межа впливу» - рівень вібрацій, при якому ще забезпечується збереження здоров'я людини. Відповідає приблизно половини рівня больового порогу у людини на вібруючому сидінні.

2. «Кордон зниження продуктивності праці від втоми» - рівень вібрацій, перевищення якого тягне значне зниження продуктивності роботи водія.

3. «Поріг зниження комфорту» - рівень вібрацій, при якому ще можна їсти, читати, писати.

Людина погано переносить вертикальні коливання з частотою 4 – 8 Гц і горизонтальні 1 - 2 Гц. При русі автомобіля можна виділити чотири види коливань:

1. Підстрибування - вертикальні коливання центра мас;

2. Галопування - кутові коливання в поздовжньої вертикальної площини, 106

3. Погойдування - кутові коливання в поперечної вертикальної площині;

4. Сіпання - коливання в поздовжньої горизонтальної площині.

Виконання роботи:

Для експериментальних випробувань використовується автомобіль Renault Clio Symbol з технічними характеристиками, наведеними в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 – Технічні характеристики автомобіля Renault Clio Symbol

Тип кузова	седан
Габаритні розміри, дов./шир./вис., мм	4150x1639x1416
Кількість дверей
Максимальна швидкість, км/г
Тип приводу	Передній
КПП	5МКПП
Колісна база, мм
Шини	175/65 R114
Маса, споряджена/повна, кг	950 / 1475

А) Визначити загальну вертикальну жорсткість передньої підвіски легкового автомобіля за допомогою прямого вимірювання. Схема вимірювання наведена на рисунку 3.2

Автомобіль встановлюють на горизонтальну ділянку:

- до підрамника підвіски закріпляють вимірювальний пристрій (дінамометричну ланку) за схемою 3.1, колеса вимірювальної вісі знаходиться на рухомій площадці;

- задаючи навантаження проводять вимірювання вертикального переміщення кузова за допомогою штангельрейсмуса.

Виміри проводяться за умови тиску повітря у шинах 2.0атм. За отриманими даними будується графік вертикальної загальної жорсткості підвіски.

1 – вимірювальний пристрій; 2 – навантажувач; 3 – опора; 4 – рухома площадка

Рисунок 3.1 – Схема вимірювання вертикальної загальної жорсткості шини:

Рисунок 3.2 – Загальна жорсткістна характеристика підвіски автомобіля

Другий етап передбачає визначення характеристики затухання прискорення автомобіля в вертикальній площені під час скидання з платформи.

Вимірювання прискорень транспортного засобу в трьох осях проводиться за допомога акселерометру LIS331DLH з наднизькім енергоспоживанням високої продуктивності та цифровим інтерфейсом I2C/SPIserial з послідовнім каналом зв'язку.

Згідно рекомендацій встановлення датчиків проводиться за схемою, наведеною на рисунку 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема встановлення акселерометрів

- місце закріплення акселерометру

Закріплення переднього акселерометру проводиться за допомогою кронштейна до кузова автомобіля. Передача даних проводиться за допомогою подовжувача USB на ПК (рис.3.4).

Рисунок 3.4 - Закріплення переднього акселерометра в моторному відсіку

Обробка даних проводиться за допомогою програмного забезпечення INEMO Software Tool, отримані дані накопичуються та зберігаються в модулі пам’яті.

Графічне зображення інтерфейсу наведено на рисунку 3.5.

Рисунок 3.5 - Інтерфейс програми INEMO Software Tool