автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Научные основы и практика совершенствования гидромеханической передачи автомобиля

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ЧЕРЕДНИЧЕНКО Юрий Иванович

УДК 621.226.54-629.113-585.22.001

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ И ПРАКТИКА. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГВДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ АВТОМОБИЛЯ

Специальности 05.05.03 - Автомобили и тракторы 05.04.13 - Гидравлические машины и гидропневмоагрегагы

.Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

МОСКВА,

1990

Работа выполнена на Московском трижды ордена Ленина, ордена. Трудового Красного Знамени и ордена Октябрьской Революции автомобильном заводе им, И.Л.Лихачева /производственное объединение ЗЩ/

/ Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор А.Н.Ньрбут доктор технических наук, профессор В.М.Семенов доктор технических наук, профессор В.П.Тарасик

Ведущее предприятие - Всесоюзный конструкторско-зксперимен-тальный институт автобусостроения /ВКЭЙавтобуспроц/

Защита диссертации состоится "_"_1990г.

в _ часов на заседании специализированного совета

Д 053.30.08 при Московском ордена Трудового Красного

Знамени автомобильно-дорожном институте по адресу:

125829, г.Москва, ГСП-47, Ленинградский проспект, 64» ауд.42.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью, просим направлять по указанному выше адресу.

Автореферат разослан _" _ 1990г.

Ученый секретарь скециализированного совета, доктор технических наук, доцент

В.И.Коноплянко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОЙ!

Актуальность проблемы. Необходимость повышения технического уровня машиностроения, в том числе автомобилестроения, является одной из основных задач экономического и социального развития СССР, намеченных ХХУП съездом КПСС. Повышению технического уровня автомобилей способствует оборудование их автоматическими трансмиссиями.

Наиболее распространенным видом автомобильной автоматической трансмиссии являются гидромеханические передачи /ГШ/, состоящие из гидродинамического трансформатора /ГДГ/, механической коробки передач /МП/ и системы управления /СУ/. Применение таких Ш1 облегчает управление автомобилем, увеличивает долговечность двигателя и агрегатов трансмиссии, положительно сказывается на ряде других эксплуатационных свойств автомобиля.

В СССР гидромеханическими передачам оборудуются большие городские автобусы Ленинского автобусного завода /ЛиАЗ/, большегрузные автомобили-самосвалы БелАЗ, легковые автомобили высшего класса ЗИЛ и ГАЗ, автомобили Минского, Могилевского и Курганского автозаводов. Постоянно увеличивается количество автомобилей с 1Ж и число типов автомобилей, на которых ГШ устанавливаются. Б настоящее время в СССР ежегодно производится около. 30 тыс. автомобилышх ГМП, не считая ГМП автопогрузчиков .

Широкое распространение получили автомобили с ГМП за рубежом,' В последние 10 лет ПИ в США оборудуются 30-90^ легковых автомобилей, многие типы грузовых автомобилей, большинство автобусов. ДОГ производят заводы корпораций Дженерал Моторс, Форд, Крайслер и отдельные фирмы, выпускающие трансмиссии /Аллисон, Борг-Уорнер и др./ -Постоянно увеличивается выпуск автомобилей с ГШ в Европе и Японии, достигая в последние годы 25-33%. Если раньше МГ ставились, на относительно большие автомобили, то теперь они ставятся также на автомобили малого литража. Автомобильные ГШ выпускают как фирмы-изготовители автомобилей /Даймлер-Бенц, Рено, Фиат, Вольво, Хонда и др./, так и фирмы - изготовители трансмиссий /Цанрадфабрик, Ренк, Фойт и др./.

I

Для обеспечения эффективности использования ГШ сами они должны соответствовать особенностям автомобилей, на которых они устанавливаются, и иметь необходимые Функциональные показатели и показатели надежности. Улучшение этих показателей, достигаемое совершен-шенствованием МП, повышает эксплуатационные свойства автомобилей и, следовательно, их технический уровень. Отсутствие ГШ на некоторых типах автомобилей или невысокое качество,применяемых ГМП снижает конкурентоспособность этих автомобилей, уменьшает экспорт-яые возможности. Поэтому совершенствование производимых и вновь .„-доздаваемых 1Ш является актуальной проблемой, имевдей важное народнохозяйственное ■ значение.

Состояние проблемы, направление исследований. Результатом совершенствования ГШ должно быть улучшение эксплуатационных свойств автомобилей с 1Ш. Улучшение это может быть достигнуто путем совершенствования методов выбора параметров ГШ и путем совершенствования конструкций ГШ с выбранными параметрами.

Началом широкого применения ГМП в автомобилестроении может считаться выпуск автомобиля "Бьюик 70 Родмастер" с ГШ "Дайнафлоу" . /США., 1947г./. В СССР впервые выпуск автомобилей с Ш1 начался на ... ЗШе в 1957г.автомобиль ЗЖ-Ш. В первые годы выпуска автомобилей с ШГ в СССР и за рубежом не было научных разработок, относящихся к выбору рациональных параметров ТМП. Они выбирались на основе самых общих положений теории автомобиля с использованием аналоги! качественного характера с механическими коробками передач, а также аналогий с параметрами ГМП близких по классу и назначению автомобилей, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации. Первоочередной в это время стала проблема совершенствования вновь создаваемых конструкций ШП с выбранными таким образом параметрами.

Для создания и промышленной реализации ЗЖ с выбранными параметрами потребовалось методическое, опытно-конструкторское и научно-исследовательское обеспечение. После конструирования таких ГМП и изготовления опытных образцов /эти этапы в работе не рассматриваются/ начинаются работы по совершенствованию МП, которые должны сделать возможной постановку их на производство и обеспечить последующее производство ГМП необходимого качества. Для этого потребовалась разработка методологии испытаний и доводки ШП, охватывающей структуру, логическую организацию, методы и средства выполнения работ.

Составляющими методологии являются разработки: . .

методов исследования характеристик узлов и систем Ш1 и Ш1 в сборе;

средств испытаний;

методов доводки узлов и систем ГМП и МП в целом до требуемых функциональных показателей и показателей надежности; методов производственных испытаний ГШ.

Одним из элементов методологии являются методы экспериментального определения характеристик ГДТ. Возможно более точное их определение позволяет оценивать влияние на них различных расчетных, конструктивных и технологических факторов и способствовать этим улучшению характеристик.

Исследование характеристик ГДТ отражено в кандидатской диссертации автора /МАЖ, 1961г./, результаты разработки методологии испытаний и доводки ГМП - в его монографии "Испытания автомобильных гидромеханических передач" /М.: Машиностроение, 1969/. Опыт эксплуатации автомобилей с ШГ в последние 10-15 лет и возросшие требования к техническому уровню автомобилей выявили необходимость в развитии методологии испытаний и доводки МГ путем придания ей более системного характера, путем дополнения ее методами, подбора фрикционных элементов фрикционных узлов и методами измерений ж оценки плавности переключения передач, а также путем-усовершенст-; вования методов испытаний 1Ш на надежность.

По мере накопления опыта эксплуатации автомобилей с ГШ росло понимание значительно большей, чем это считалось ранее, валкости рационального выбора параметров ГШ. Вопросам совершенствования ШГ на этой основе посвящается все большее количество работ. Особенно возрос интерес к этим работам около 10 лет назад, когда существенно ужесточились требования к топливной экономичности автомобилей и одновременно, несмотря на это, в ШП зарубежных автомобилей стали применяться ГДТ с худшим, чем прелсце, КПД. Факт ощутимого /на 2-3&/ ухудшения КПД по сравнении с превде применяемыми типами ГДГ был установлен испытаниями, проведенными на- ЗИДе в 1979г. Такая ситуация потребовала нового осмысливания особенностей характеристик ГДТ и условий его работы на автомобиле.

С учетом изложенного, научной основой совершенствования 1Ш мог.ет служить:

методология испытаний и доводки ГШ! с вкбранними параметрами; ■ систетатлзацик функциональны:: свойств и конструктивных схем

№;

3

ч

<■•;

.V \

-Г

обоснованное выделение ряда параметров ШЗ в качестве основных;

определение принципа выббра рациональных значений основных параметров;

выявление возможности внесения в выбор параметров МП объективных оснований;

разработка методов выбора основных параметров;

определение пределов применимости разработанных методов.

Цель работа. Разработка научных основ и комплекса практических методов совершенствования МП автомобиля.

Структура и содержание диссертации. Диссертация содержит вве-.-. дение, семь глав, основные результаты и выводы, список литературы. Порядок изложения соответствует исторически сложившейся последовательности решения задач, возникавших по мере расширения использования ШП в автомобилестроении. Первые две главы, составляющие часть I работы, посвящены разработке методологии испытаний и доводки ШП с выбранными параметрами. Главы 3...7, составляющие часть П работы, посвящены разработке основ выбора параметров ГШ на объективных основаниях.

В первой главе на основе анализа конструкций ГШ, как объектов испытаний и доводки, и систематизации необходимых видов испытаний разрабатываются методы и средства испытаний узлов и систем 1Ш и. 1Ж в целом, обеспечивающие в совокупности доводку ГШ. до требуемых функциональных показателей и показателей надежности, позволяющих рекомендовать МП к постановке на.' производство.

Частью системы испытаний и доводки МП являются разработанные во второй главе методы испытаний ГДГ, детально оговаривающие схемь!; режимы и условия их испытаний, что обеспечивает экспериментальное ,, определение с минимальной неопределенностью таких характеристик ГДГ какими они обладают при работе ИЛ на автомобиле.

На основе разработок исследовательского характера созданы приводимые в главах I и 2 методы производственных испытаний, обеспечивающие необходимое качество МП в ходе их производства.

В третьей главе проведена систематизация функциональных свойств и конструктивных схем ШП, проанализированы эксплуатационные свойства автомобилей с ГШ, а также свойства и технико-экономические показатели 1ДТ. Это позволило отнести к основным параметрам 1Ш тип и размер. ГДГ, число ступеней и передаточные числа механической части МП. Режимы переключения передач, которые также можно

отнести к основным параметрам ГШ, в работе не рассматриваются -они зависят от выбора других основных параметров и назначаются после их выбора.

Приведен обзор известных методов определения выделенных основных параметров П'Л, проанализирована возможная субъективность и объективность всех этапов процесса принятия решения по выбору этих параметров. Выявлено, в каких этапах и в какой степени можно внести объективность в задачи выбора основных параметров Ш1.

Поставлены следующие пять задач: I/ выбор типа ГДТ, определяемого совокупностью характеристик к^,<(0 2/ выбор размера 1ДТ заданного типа; 3/ выбор числа ступеней и передаточных чисел механической части ГШ1; 4/ выбор нагрузочно-кинематической характеристики ГДТ Л,, /0 из серии заданных характеристик при фиксированных преобразующих свойствах; 5/ выбор характеристики -Л„(О при -фиксированных преобразующих свойствах без ограничения ее форт.

Проведенный анализ выявил целесообразность выбора основных параметров ПЯГ путем прямого количественного учета эксплуатационных свойств автомобиля с ГМП, руководствуясь при этом объективными различиями в полезном эффекте, экстремальных вариантов основных параметров 1Ш /вариантов, обеспечивающих экстре;,^м того или иного эксплуатационного свойства автомобиля/.

В четвертой главе обобщается понятие внешней безразмерной характеристика ГДТ, вводятся некоторые новые понятия, позволившие-объединить разнородные показатели, и сравнивать ГДТ' разных типов, по-новому оценивая их энергетические свойства и материалоемкость. Проанализировано влияние типа ГДТ на динамику разгона автомобиля и. плавность переключения передач.

В пятой главе рассматривается выбор размера ГДТ заданного /или ранее выбранного/ тша. Разработанная методика распространена на выбор передаточных чисел механической части МП. Приведено описание программы расчета на ЭВМ влияния размера Щ* и передаточных чисел ГЖ на разгонную динамику автомобиля.

В шестой главе методы, использованные при выборе размера ГДТ в передаточных чисел ГШ, развиваются для задачи выбора наивыгоднейшей нагрузочно-кинематической характеристики ГДТ из серии заданных характеристик при фиксированных преобразующих свойствах ГДТ. Полученные результаты дают новое представление об оптимальности нагрузочно-кинематической характеристики ГДТ,. Эта. же задача рассматривается и без каких-либо ограничений на форму характеристики

'в двух вариантах: как задача быстродействия теории оптимального управления и как задача поиска, ориентированная на зондирование пространства параметров по методу Соболя-Статникова.

В седьмой главе на основе известной классификации свойств по наличию интенсивности и характеру ее изменения проводится систематизация эксплуатационных свойств автомобиля по их мерности и вычислительным особенностям. Полученные результаты используются для оценки пределов применимости разработанных методов выбора основных параметров ГШ.

Описывается последовательность действий по выбору основных параметров ШП, приводятся примеры использования разработанных методов.

Научная новизна. Разработана методология испытаний и доводки автомобильных ШП с выбранными параметрами до требуемых функциональных показателей и показателей надежности. Методология определяет структуру я логическую организацию испытаний, методы и средства их проведения.

Обобщено понятие внешней характеристики ГДГ и введены новые понятия /собственные, системные, интегративные свойства и характеристики ГДТ, дифференциальная и интегральная жесткость характеристик ГДТ/, позволяющие сравнивать различные типы ГДГ и по-новому оценивать их энергетические свойства и материалоемкость.

Выявлено, какому из этапов процесса принятия решения по выбо[ того или иного параметра 1МГ и в какой мере может быть придана обз ективная основа.

Предложен новый подход к выбору основных параметров ГШ, при котором для последующего критериально-экспертного выбора представляются паретовские множества решений, отражающие объективные различия ь полезном эффекте экстремальных вариантов основных параметров ГШ /вариантов, обеспечивающих экстремум того или иного эксшг атационного свойства автомобиля/. Разработанные методы позволяют количественно оценивать последствия принимаемых решений путем опр< деления для каждого любого из двух состояний автомобиля отклонена показателей эксплуатационных свойств автомобиля от возможных наилучших показателей, если параметры Ш1 выбраны из условия наилучшего обеспечения показателей другого состояния автомобиля.

В диссертации защищаются:

методология испытаний и доводки ГШ до требуемых функционал, них показателей и показателей надежности, обеспечивающая постанов на.производство, освоение и ведение производства МП с выбранными параметрами;

метод комплексной оценки энергетических свойств и материало-гмкости ГДТ, основанный на использовании нового понятия об инте-^ративных свойствах ГДТ;

методы выбора параметров гидромеханической передачи автомо-5яля, основанные на выявлении объективных различий в полезном эффекте экстремальных вариантов ГШ.

Практическая ценность. Г^зработанная методология испытаний и цоводки ГШ обеспечивает подготовку к производству, освоение и ве-цение производства конкретных Ш1 с выбранными параметрами.

Разработанные методы позволяют на стадии проектирования производить выбор рациональных значений основных параметров ГШ из условия обеспечения экстремальных эксплуатационных свойств автомобилей с ГМГ, что способствует повышению их технического уровня.

Реализация работы. Разработанная методология испытаний л доводки йй использовалась при отработке конструкции и внедрении в производство нескольких типов Ш1 легковых автомобилей ЗИЛ /ЗШ-Ш, -1Г4, -1Г4Д, -4Г04, -4105/ и ГШ грузового автомобиля ЗИ-135.

Разработанные методы выбора основных параметров ГЖ используются в практике расчетов Московского автозавода им. И.А.Лихачева /производственное объединение ЗИЛ/, используются в учебном процессе в МАДЙ.-

Апробация работы. Материалы работы докладывались на всесоюзном семинаре "Гидромеханические передачи" в Г977, 1978, 1979, Г981, 1982, 1985, 1987, 1988 гг* и на научно-методических и научно-исследовательских конференциях [ЛАЖ в 1982, Г984, 1986, 1988 и 1989 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 работ, в том числе Г монография.

Объем работы. В диссертации 394 страницы, в том числе 238 страниц основного текста, Г06 рисунков, 28 таблиц и список литературы /217 наименований/.

Приложение ,к диссертации, содержит акт о внедрении результатов {заботы на ЗИЛе /на 2 стр./ и акт внедрения материалов диссертации в учебный процесс МАДИ /на I стр./. .

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дается общая характеристика работы.

В результате анализа конструкций автомобильных ШП, выполненного в первой главе, выделены следующие характерные узлы, входящш в 1Ш все или частично, по одному или несколько: I - ГДТ; 2 - муфта свободного хода; 3 - насос питания; 4 - фрикционный узел; 5 механическая /зубчатая/ передача; 6 - панель управления; 7 — центробежный регулятор; 8 - уплотнение; 9 - механизм блокировки выходного вала; 10 - тормоз-замедлитель.

Это разделение несколько условно, так как в одном агрегате, каким является ШГ, все ее части /за исключением ГДТ/ не являются отдельными конструктивно- оформленными узлами. Несмотря на это, вс перечисленные узлы подвергаются раздельным испытаниям, так как их характеристики во многом определяют качество Ш1. При испытаниях отде ьных узлов Ш1 учитывают их значение в той или иной системе МП /системы: питания, управления, охлаждения, смазки/.

Испытания ГТЛП классифицируются по назначению, по условиям проведения, по объектам и по видам испытаний, Испытания по назначению разделяются на доводочные и контрольные /производственные/, по условиям проведения - на стендовые и дорожные. К объектам испь таний отнесены детали Ш1 и материалы, из которых они изготовлень рабочая жидкость; узлы 10 видов; 4 системы; IWH в сборе; силовые агрегаты /ГМП в сборе с двигателем/; автомобили с ГМП. При класы фикации по видам испытаний выделены 24 вида доводочных и 13 видоз производственных испытаний. Рассмотрены применительно к ШГ и их элементам различные методы ускорения испытаний.

В течение ряда лет с участием научных организаций и учебных институтов были разработаны, изготовлены на ЗИЛе и впервые в ССС] внедрены в практику испытаний и доводки ГДТ и 1Ж индукторные тормоза, инерционные стенды, стенд с замкнутым онтуром, индуктивные датчики крутящего момента. Создан ряд стендов для испытан отдельных узлов.

Выявлены конструктивные элементы, наиболее существенно влия ицие на выходные характеристики ГШ и на ее надежность, и подлеж щяе, как правило, уточнению при испытаниях и доводке Ш1,

Такие узлы ШП, как ГДТ, му$ты свободного хода, уплотнения, насосы питания, центробежные регуляторы, клапаны и панели гидрав лических систем управления целесообразно испытывать и доводить г приводимым в работе методикам до испытаний ГШ в сборе.

При испытаниях ГШ в сборе или специально подсобранных 1Ш испытываются и доводятся системы управления. Разработана методика определения баланса рабочей жидкости, методика исследований процессов переключения передач, методика испытаний ШП при повышенной . температуре масла.

Механические редукторы ГШ /зубчатые механизмы/ испытываются обычно в составе ГШ в сборе.

При испытаниях ГШ в сборе оценивают и фрикционные характеристики фрикционных материалов. Работоспособность этих материалов /принципиальная пригодность/ оценивается испытаниями на. автомобиле при сравнительно небольшом объеме испытания /2000...3000 кц/. Испытания на надежность требуют существенно больших объемов. Наиболее эффективны циклические испытания. Цикл представляет собой серию разгонов и торможений с автоматическими и принудительными переключениями передач. В работе приведены примеры циклов для двух- и трехступенчатой ГШ легкового автомобиля высшего класса. Установлено, что на производство можно рекомендовать конструкции ГШ, выдержавшие испытания в объеме 8...Г0 тыс.циклов.

В главе приведены также результаты исследования ряда вопросов, относящихся к проблеме плавности переключения передач.

В результате проведенных исследований разработана рабочая методика объективной оценка плавности переключения передач. При этом исследовались продольные колебания кузовов легковых автомобилей, были сопоставлены и критически проанализированы различные критерии плавности переключения передач, использовавшиеся в ранее выполненных работах отечественных и зарубежных исследователей. При исследованиях использовался специальный прибор, разработанный на ЗИЛе Ю.С.Марковым.

Сопоставление различных критериев плавности переключения передач, выполненное в ходе специальных испытаний на автомобиле ЗИЯ-П4 с регулируемой плавностью переключений ГШ, достоверно выявило целе^-сообразность оценки"плавности переключений по производной ускорения перемещений кузова, скорректированной по частоте с учетом ослабевания воздействия колебаний на человека при увеличении их частоты. Использование прибора, обеспечивающего запись ускорения и скорректированной таким образом производной ускорения, позволило сопоставить субъективные, оценки с показаниями прибора. Статистическая обработка результатов большой серии опытов дала уравнение связи покгь-зания прибора у с субъективной оценкой л в виде' у= 4,03 - 0,33ж..

Весь диапазон субъективных оценок от отличных до неприемлемых находился в границах 2,4...3,2 ¡¡/с.. Для легкового автомобиля высшего класса приемлемым было сочтено значение 2,85д/с./нъ более/.

Установлено соответствие между плавностью переключений передач на автомобиле и на инерционном стенде.

На основе методов доводочных испытаний ШЦ и их узлов разработаны и приводятся методы производственных испытаний, служащие для контроля качества изготовления МП.

Для обеспечения достоверности оценок объективных различий в полезном эффекте экстремальных вариантов того или иного параметра ПШ необходимо использовать в вычислительных экспериментах такие характеристики ГДТ, которыми они обладают при работе на автомобиле с ГШ. Важным условием получения таких характеристик и, следовательно, важным средством уменьшения неопределенности, привносимой ГДТ, является приведенная во второй главе разработка такой методики испытаний ГДТ, в которой обоснованно регламентируются схемы, режимы и условия испытаний, особенности испытательного оборудования, а также нормы обработки и представления результатов испытаний

Основная схема испытаний" выбиралась йо условию наименьшей погрешности определения коэффициента трансформации при измерениях двух из трех крутящих моментов Mfl Мц , Мз >равных в сумме нулю. Показано, что схема измерений М,, Afc в целом наиболее выгодна, хотя в отдельных зонах выгоднее использование других схем.

Анализ возможных режимов испытаний показал, что для автомобильных ГДТ наиболее подходит режим испытаний : con it, _ о, 5... 0,9 Л/в/^, с допуском ~2% от принятого значения. Характеристику

г/мл .л лс

при этих условиях, при давлении питания 0,4 Ша и при температуре рабочей жидкости 90±3°С рекомендуется определять в качеств! основной. Эта характеристика может служить характеристикой-паспор том, с которой можно сравнивать характеристики других ГДГ. и быть вместе с тем, основой для расчетов показателей эксплуатационных свойств автомобиля.

Выделены в качестве дополнительных 7 видов характеристик, ко торые наиболее полно оценивают свойства 1Д!Г и определяют, в какоР степени могут влиять на эти свойства отклонения условий работы Ü на автомобиле от типичных.

Оговорены особенности испытательного оборудования и техники проведения испытания, при выполнении которых можно строить характеристики ГДГ по величинам ht, п3 , Mt, Мг , непосредственно измеренным в процессе испытаний.

Разработанная методика испытаний ГДТ послужила базой для разработки отраслевого стандарта на методы стендовых испытаний автомобильных ГДТ /ОСТ 37.001.004-70/, многолетнее использование которого подтвердило его эффективность, что позволило практически без изменений перенести его в новый стандарт ОСТ 37.001.407-85.

Проанализированы погрешности определения характеристики ГДТ и намечены пути их уменьшения. Оценены стабильность определения экспериментальных характеристик ГДТ и адекватность модели экспериментальной характеристики ГДТ.

Разработка основ выбора параметров ГШ на объективных основаниях из условия обеспечения наилучших эксплуатационных свойств автомобиля потребовала уточнения, какие из параметров ГШ целесообразно отнести к основным. Для этого в главе 3 проведена систематизация функциональных свойств и конструктивных схем IMI, при которой учитывались необходимые режимы работы ГШ, ее работа как. части системы управления автомобилем и конструктивная структура ГШ автомобилей различных классов. Показано, что функционально и конструктивно автомобильную 1Ш целесообразно считать четырехуровневой системой, к первому /высшему/ уровню которой относятся устройства передачи мощности /ГДГ и механические передачи/ и устройства управления передачей мощности. Конструктивно включаемые в ГШ устройства систем, функционально к СТП не относящихся, и устройства управления этими системами, не могут считаться параметрами ГШ.

Основными, параметрами механических передач, входящих в ГШ, можно считать число ступеней и передаточные числа. Рассмотрение влияния преобразующих, нагрузочно-кинематических, демпфирующих, фильтрующих и кавитационных свойств ГДГ и ряда технико-экономических показателей ГДГ' на эксплуатационные свойства автомобилей, по известным классификациям этих свойств Е.А.Чудакова, Д.П.Вели-канова, В.А.Ипарионова, позволило отнести к основным параметрам Ш1 тип ГДТ, определяемый совокупностью характеристик kfi)} J „{¿J, и размер ГДТ.

Вопросы рационального выбора выделенных основных параметров ПЯТ и связанные с этой проблемой вопросы рассматривались в работах В.В.Алешина, В.А.Анохина, В.И.Анохина, В.В.Баранова, Д.Б.Брейгина, А.А.Бриммера, Э.М.Быкова, П.Н.Гащука, О.И.Гируцкого, М.Н.Дзядыка, Ю.К.Есеновского, ."Л.И.Злотника, А.В.Зотова, Д.З.Кацнельсона, В.А.Ко-

лесова, А.Я.Кочкарева, Л.В.Крайшжа, А.П.Кудрявцева, Н.К.Куликова, Ю.Н.Лаптева, В.И.Лапидуса, Н.Д.Мазалова, А.А.Надь, А.Н.Нарбута, А.А.Никитина, В.А.Петрова, Г.Э.Пина, Б.И.Плужникова,В.Н.Прокофьева, А.Г.Раввина, А.Н.Раевского, И.Ф.Семичастнова, С.П.Стесина, С.М.Тру-сова, Н.П.Харитонова, Ф.А.Черпака и других исследователей. Из зарубежных авторов должны быть отмечены <£. 9). фси-гШ, К А. Н. X 76'2¿иг, ЛСРикис/а, и&атсг, у Иог1, У. КоЦцсиЫ( К, Р- «2 Vlincke.CC и др.

Большое число выполненных работ объясняется разнообразием типов транспортных средств и условий их использования, применительно к которым проводились исследования.

Анализ этих работ показывает, что выбор характеристик ГДТ и его размера производится чаще всего путем того или иного совмещена режимов работы двигателя и ГДТ. Всегда поощряемые попытки увеличения КОД ГДГ осуществлялись часто за счет изменения его нагрузочно-кинематической характеристики )■«(<■) без должного учета последствий такого изменения. При выборе числа ступеней в механической части ШП и их передаточных чисел обычно учитывались только общие положения теории автомобиля. Признано целесообразным разработать методы поиска рациональных значений основных параметров 1М1 путем прямого количественного учета эксплуатационных свойств автомобиля с целью обеспечения экстремальных значений этих свойств.

Число возникших задач определилось числом параметров Ш1, выделенных в качестве основных. К задаче I отнесен выбор типа ГДТ, к задаче 2 - выбор размера ГДТ, к задаче 3 - выбор числа ступеней механической части ШП и их передаточных чисел, к задаче 4 выбор нагрузочко-кинематической характеристики л „(I) из серии заданных характеристик, к задаче 5 - выбор характеристики (I) без каких-либо ограничений ее формы.

Поскольку приходится учитывать различные эксплуатационные свойства и использовать при этом различные критерии, то выбор параметров ШП является многокритериальной задачей. При анализе результатов вычислительных экспериментов привносится субъектиз- 1 ность, вытекающая из необходимости сопоставления оценок по разным критериям. Эта субъективность органически присуща многокритериальным задачам к принципиально не может быть устранена. Поэтому сако решение о выборе того или иного параметра ГШ всегда будет субъективным. Основания же для принятая такого решения, заклады-

ваемые при выполнении расчетных и логических этапов, предшествую-^ щих окончательному решению, могут быть как объективными, так и субъективными. Поэтому можно говорить о решениях /всегда субъективных/ на объективной основе и о решениях на субъективной основе.

В работе анализируются этапы процесса принятия решения по выбору того или иного параметра Ш1 и выявляется, какому из выделенных семи этапов и в какой степени может быть придана объективная основа. Учитывалось, что если при выборе используются отдельные субъективно выбранные критерии, то субъективность вносится уже в условия задачи и результаты обязательно носят следы этой субъективности.

Рассмотрено пять случаев выбора: по одному и по нескольким локальным показателям одного критерия, по нескольким локальным показателям нескольких критериев, по одному и по нескольким критериям в целом. Показано, что в первых трех случаях выбор параметра МГ всегда является субъективным выбором на субъективной основе. Отмечено, что объективной основой для принятия решения не может считаться учет нормативных документов, пожелания заказ- ' чика, перевод критериев в ограничения, введение агрегированного критерия и постулирование "принципов", определяющих наилучшие решения /принципы равномерности, достижения качества по всем критериям,справедливой уступки и т.д./.

Объективная основа может быть придана лишь в случае выбора , параметра ПЛИ по одному или нескольким критериям в целом - случаи 4 и 5. Под выбором по критерию в целом понимается выбор, осно- " ванный на исследовании эффекта всех возможных вариантов искомого параметра 1Ж применительно ко всем возможным значениям локальных показателей критерия. Результатом такого исследования является построение паретовского множества решений, выделяющее объективные различия в полезном'аффекте этих вариантов. Такое множество /множества/ является объективной моделью для последующих субъективных решений.

Хотя для многих практических задач выбор окончательного' варианта возможен уже после выявления объективных различий в полезном эффекте, в работе ставится также задача разработки дополнительных вычислительных приемов, помогающих ЛПР принять наивыгоднейшее решение. Ставится также задача оценки пределов применимости разработанных методов.

Глава 4 посвящена разработке основ выбора типа ГДГ, определяемого совокупностью характеристик к(1), Л н (I) , каждая из которых характеризует различные свойства ГДТ, Для получения характеристик ГДТ, объединяющих эти свойства, было обобщено понятие внешней безразмерной характеристики ГДГ. Для этого были признаны равноправными все безразмерные показатели режима, связывающие нагрузочные /^,/>4/ и кинематические / ."г/ показатели режима Ш*. Оказалось целесообразным разбить свойства ГДГ на две группы, отнеся к первой свойства, присущие ГДТ как механизму для передачи энергии /собственные свойства/ и ко второй группе - свойства, также присущие ГДТ, но зависящие вместе с тем от свойств и параметров машины или системы, в которую входит ГДТ /системные свойства/. Свойствами ГДТ могут считаться только особенности, отражающие собственные свойства ГДТ.

Характеристикой ГДТ можно считать совокупность характеристики к (0 и одной из характеристик Я ц {¿) , I = 1,2; 1,2.

Характеристики А„(') и (с) определяют только нагрузочно-кинематические свойства ГДТ, а характеристики Дг, (<■) ъ Л1г(ь) объединяют характеристики нагрузочно-кинематических и преобразук>-щих свойств ГДГ. В этом смысле они названы интегративными. Инте-гратитивные характеристики определяют собственные свойства ГДТ. Поэтому характеристика Ялг ('<■) , объединяющая кинематический и нагрузочный показатели режима работы ГДТ, относящиеся к его выходному валу, может отражать некоторые собственные свойства ИТ. инвариантные как- к раздельному, так и к совокупному изменению нагрузочных и кинематических условий работы выходного вала ГДТ - независимо от причин,, вызвавших эти изменения. Эта инвариантность позволила сгруппировать по признакам одинакового влияния на режимы работы двигателя и ГДТ разнородные величины, определяющие параметра автомобиля, характеристики и размер ГДР, а также коэффициент сопротивления движению автомобиля.

Жесткость характеристики ГДТ при ее обычной оценке производной нагрузочного показателя по кинематическому является системным свойством ГДГ, .так как она определяется ха|актеристиками ГДГ и двигателя, с которым ГДТ работает. Понятие интегративной характеристики позволяет определить собственную жесткость ЩГ -как локальную /названа дифференциальной/, так и относящуюся к некоторому интервалу изменения нагрузочных и кинематических условий /названа интегральной/. Первая определяется выражением

вторая - диаграммой = Iг (<*, Ч) где 1Г- первоначальное • значение передаточного отношения ГДТ, 1г- новое его значение, получающееся после изменения в раз /<*/, • • •, ех „ / параметра Г= Мг /рь? Значения 1г определяются с помощью

характеристики (1) по схеме

Проведен анализ жесткости характеристик различных ГДТ.

Использование интегративной характеристики Агг (У позволило ответить на вопрос, в'какой степени энергетически оправдано увеличение КПД ГДГ за счет ухудшения его нагрузочных свойств и связать оценку энергетических свойств ГДГ с оценкой его материалоемкости. При оценке КПД ГДТ надо учитывать, что характеристика КПД в обычно используемом виде д =1<

определяется только характеристикой преобразующих . свойств А (с), устанавливающей зависимость КПД от отношений крутящих моментов и частот вращений, но не от самих этих величин. Связь же с шлих величин крутящих моментов и частот вращений /не их отношений/ задается нагрузочно-кинематической характеристикой ГДТ. Поскольку эта характеристика в уравнении £> =к-1 никак не учтена, то и судить по нему о реальном КПД ГДТ при его работе в'какой-либо машине /системе/ принципиально невозможно. Судить о КПД ГДТ при его работе в тех или иных условиях можно только по интегративным характеристикам . ГДТ.

Использование характеристики от интегративного аргумента /рис.Г/ показывает, что при работе на автомобиле ГДТ с несколько худшим КПД /кр.2/ энергетически выгоднее, чем ГДГД?р.1/с лучшим КПД, при. всех режимах гидромуфты и на некоторых режимах трансформации крутящего момента, соответствующих ТКр_ у Меньше будет и скольжение в ГДГ /больше передаточное отношение I /.

При Т>Т л Фактический КПД ГДТ$р.2/будет ниже. При этом, однако; фактический расход топлива на автомобиле не будет выше, так как во всем тяговом диапазона будет больше с . За счет этого при одних и тех же условиях работы выходного вала будет меньше частота вращения вала двигателя, что перекроет ухудшение КПД ГДТ. Тогда зона энергетически выгодного использования ГДГ продлится до некоторого значения при котором эффект ухудшения КПД ГДГ

уже не будет компенсироваться уменьшением частоты' вращения вала двигателя. Если величина 1лр1 определяется только собственными

свойствами обоих сравниваемых ГДТ, то на величине Ткра скажутся, • кроме них, топливно-экономические характеристики двигателя.

Рис.1. Характеристики ГДТ в зависимости:а - от передаточного отношения I ; б -от интегративного аргумента Лц ■

Исследование показало, что ГДТ с более высокими, нагрузочными свойствами и.худшим КЦЦ имеют практически во всей тяговой зоне меньшие, чем у ГДТ с лучшим КПД, значения коэффициента А-^» входящего в коэффициент учета вращающихся масс, что более благоприятно для разгона автомобиля с 1Ш. Так как коэффициенты к^ь являются безразмерными, а практически при использовании ГДТ с высокими нагрузочными свойствами применяют ГДТ ...енъших размеров, то за счет этого уменьшается момент инерции насосного колеса, что дополнительно улучшает динамику разгона автомобиля с ГДТ.

Чем меньше коэффициент к , тем благоприятнее процесс переключения передач. Поэтому применение ГДТ с высокими нагружающими свойствами обеспечивает лучшую плавность переключения передач.

Глава 5 посвящена разработке основ выбора размера ГДТ и передаточных чисел 1Ш1. Размер ГДТ выбирается после выбора типа ЩТ /или решения обследовать несколько типов/. Если выбрать один из

■Показателей разгонной динамики - например, "время разгона до за-' данной скорости" - и провести серию расчетов разгонов конкретного автомобиля с ГДТ различных размеров, то можно найти размеры ГДТ, при которых та или инйя скорость будет достигаться за наименьшее время. Эти значения размеров ГДТ образуют кривую А /рис.2', отражающую паретовское множество решений рассматриваемой задачи. Протекание кривой .. указывает на то, что не может быть выбран размер ГДТ, обеспечивающий наилучшую разгонную динамику автомобиля вообще. Не может быть даже выбран наивыгоднейший размер по одному из показателей разгонной динамики, так как разгон за наименьшее время до скорости 50 км/ч обеспечит: ГДГ размера 250 мм, до 100 кч/ч -254 мм, до 150 кч/ч - 320 мм и т.д.

2), мгл 3 Z0 Зое 280 260 гч<>

5" 10

/Г %

1 / / У ) >

Г ' ' ■ / / t /

У / ' 7 1 / ¿1

/ 1

■ 1, 1 t

-- ."S3. ___ у / 1 /А -22

—_ — _ . (

so __too — Т

^ /

- , / Б

v: V

V

Рйс.2. Диаграмма для выбора размера ГДГ

Используя массив значений V, £ и Я) , получившийся в результате серии расчетов разгонов автомобиля, можно получить кривые Б, показывающие, насколько дольше наилучшего возможного времени будет длиться разгон автомобиля до какой-то скорости, если выбрать размер ГДТ наивыгоднейшим, для достижения другого значения скорости. Кривые Б, которые могут быть названы функциями потерь, пейогают при принятии решения тем, что дают возможность количественно уценивать "последствия принимаемых решений. Построение диаграммы рас. 2 иллюстрирует алгоритм, положенный в основу программы расчетов,- относящихся к выбору наивыгоднейшего размера ГДТ на ЗВМ. Разработанная программа, описание которой приведено в работе, позволяет получать

'данные для постройки диаграмм, подобных рис.2, также по показателям "время разгона на заданном пути", время разгона от одной скорости автомобиля до другой". Последний показатель характеризует обгонные свойства автомобиля с МП.

Процедуру рационального выбора всех параметров ШП желательно проводить единообразно, несмотря на различную структуру подлежащих выбору параметров. Выбор размера ГДТ в вычислительном плане сводился к выбору одного числа. К вариации одним числом может быть сведен и выбор режима переключения передач /вариации скорости, при которой происходит переключение передач/. Для выбора же передаточных чисел необходимо варьировать уже не одним числом, а несколькими наборами чисел. Дяя распространения использованной выше методики на этот случай можно также искать одно число, но понимать под ним уже не конкретное число /вроде размера ГДТ' в мм/, а некий индекс, которому однозначно соответствовал бы определенный набор передаточных чисел. Тогда множеству значений этого индекса соответствовало бы множество наборов передаточных чисел.

Так как все множество индексов может быть включено в ограниченный замкнутый интервал оси действительных чисел /действительного переменного/, можно отобразить множество наборов передаточных чисел механической части МП на этот интервал и оперировать с точками этого интервала, как с объектами новой математической модели ду', взаимно однозначно соответствующей основной модели М, которая включает исследуемое множество наборов передаточных чисел.

Поставим в соответствие передаточному числу I модели М/ передаточное число I, низшей передачи механической части ГШ.. В модели М значению 11 можно однозначно поставить в соответствие любой практически целесообразный набор передаточных чисел путем задания связи передаточного числа любой передачи с . Тогда для П -ступенчатой ГШ: I, ^гнгг-, •••,

Для четырехступенчатой ШП можно принять, например, скорректированную геометрическую прогрессию

Проведя серию вычислений для нескольких наборов модели М , можно найти значение ¿'модели М' , соответствующее экстремуму критерия, принятого для анализа. Точки минимумов дадут элементы паре-товского множества решений, например, по выбору передаточных чисе; обеспечивающих разгон автомобиля до той или иной скорости за времг t . ; в совокупности эти элементы образуют кривую А /рис.3/.

"»ел

четырехступенчатой ГМП

Зависимости и (у) дают сведения о возможностях,предо-

ставляемых варьированием передаточных чисел. Дополнительную информацию содержат функции потерь Б, показывающие насколько дольше будет разгоняться автомобиль до той или иной-скорости в зависимости от того, какое значение 'V выберет конструктор. В работе приведено описание программ соответствующих расчетов на ЭВМ.

Известная способность ГДТ иметь различные характеристики при одинаковых характеристиках к (О делает целесообразной задачу получения в процессе конструирования ГДТ наилучшей /в том или в ином смысле/ характеристики &ц(0 при неизменной характеристике

к а)-

Подход, принятый в главе 5 для выбора размера ГДТ и наборов передаточных чисел, распространяется в главе 6 на выбор характеристики ^,<(0 из серии заданных. Поскольку любая характеристика практически может быть задана определенными наборами чисел /как кривая задается точками/, а наборы чисел, в свою очередь, могут быть отражены на отрезок оси действительных чисел, то при моделировании берутся такие наборы чисел, которые могут считаться точками характеристики А(/ (,I) и определяют вкупе эту характеристику. Иногда удобнее моделировать характеристику (I), используя далее ли (0 = ^(0 А со.

Можно принять, например, /рис.4/, в качестве модели

К а) -- Яла -с) (*-¿Г-- Л, Г,

\f*AfV-i), 0,9 *L ±1,0

С «г i.

Я:

щгг ^¿0

А, - 0jm = Ojm At Vm

Значения «= 0,5 и т= 0,7 /штриховые линии/ соответствуют двум реальным ГДГ высокого качества. Моделью М' является отрезок оси действительных чисел т = 0,1...2,0, соответствующий экстраполяции от т- 0,5...0,7 в обе стороны.

Проведя серию расчетов разгонов автомобиля с одинаковой характеристикой к СО и различными характеристиками Aff (О, каждая из которых соответствует определенному набору чисел, и проведя обработку результатов аналогично тому, как это делалось для наборов передаточных чисел МП, можно получить паретовское множество решений задачи выбора характеристики Alf(i),

Полученные результаты дают новое представление о целесообразности той или иной характеристики. Известны рекомендации о целесообразных характеристиках Л1Г(0 ДОЯ тех или иных классов автомобилей. Пример рис.4 показывает, что даже для одного и того же автомобиля будет одна наивыгоднейшая характеристика А „(О Лля разгона до одной-'скррости, другая - до другой скорости и т.д., т.е. оптимальность, характеристики,зависит от выбранного критерия оценки эксплуатационного свойства и от условий движения автомобиля. V"'

ее

во

чо

1С

Ч ''ч —

к/' - X.'

"0 - С,2 С,Ч с,е

(20 V

Рис.4. К выбору характеристики Äif(l):

а/ модели характеристики; <5/ диаграмма двя ее выбора

При выборе нагрузочно-кинематической характеристики ГДТ из числа заданных возникает опасение, что наилучшая возможная характеристика не попадает :В число характеристик, из которых производится выбор. Поэтому желательно искать наивыгоднейшую характеристику Я ц (I) без всяких ограничений на ее форму /кроме тех, без которых невозможна работа ГДТ на автомобиле/.

При решении этой задачи ищется такая характеристика И (.-¡^)? которая обеспечит разгон автомобиля до некоторой заданной скорости автомобиля V; за минимальное время. Это - задача быстродействия теории оптимального управления.

Если ЕЯ является п -ступенчатой, то задача сводится к поиску минимума функционала

и '/Г7

где:

М - число передач в Ш1;

т- номер передачи;

С^- время переключения с т- I на т-ую передачу:, Ф- Ы)- 'функционал,- определяющий время работы на /я-ой

1/П

передаче;

время начала работы на /т?-ой передаче;

л - время окончания работы на т-ой передаче.

кСгг)

Исследование показало, что задача сводится к системе уравнений с переменной структурой, причем условия стыковки, являющиеся начальными условиями для функционалов <Р ^ , зависят от вида управляющих функций /т.е.от решения задачи/ и от фазовых ограничений. Это делает задачу существенно нелинейной, что означает практическую невозможность получение эффективного аналитического решения. Поэтому оказалось более целесообразным разработать алгоритм выбора характеристики Лбез ограничений на ее форму в приближенной постановке, ориентированной на зондирование пространства параметров по методу Соболя-Статникова. При этом характеристика задается в виде множества чисел, связанных с определенным значением передаточного отношения. Предполагая в дальнейшем использование большой серии характеристик л„ к) в ка-

Пестве"пробных, можно сформировать кортежи чисел, определяющих ату характеристику. Принимаем, что характеристика , обозначае-

мая далее для упрощения индексов ), будет представляться ломаной линией, состоящей из кусков прямых, соединяющих точки на ординатах с<1 /рис.5/. На участке Щ= 0эта линия является куском прямой 2Уу = С!1 75^ + Ь< , который может принимать любое возможное положение в прямоугольнике 1-2-3-4. С учетом вытекающих из этого ограничений генерируется случайные числа, дающие необходимые /V значений функций И<(1...ы) = ^(■/.,.н) • Е0™ принять

для участка «-¿р^ прямую Иг - аг + и обеспе-

чить ¿тыковку ¿V" на ординате , то аг + .

Продолжая подобным образом, можно получить заданное количество пронумерованных и случайным образом организованных кортежей чисел, имитирующих характеристику ). Далее с использованием методики поиска производится расчет разгона автомобиля до заданной скорости V; , после чего выбирается характеристика, обеспечивающая разгон до этой скорости V» за наименьшее врег.и, а остальные ранжируются в порядке увеличения времени разгона. Из последних выбираются характеристики, при которых время разгона на какую-то заданную долю хуже наилучшего. Это определяет."допуск" на характеристику ГДТ.

Рис.5. Формирование случайных кортежей чисел, задающих характеристику

Задачи выбора размера ГДГ, передаточных чксед ПИ и нагру-зочно-кинематической характеристики ГДГГ' решались выше, исходя из принципа обеспечения экстремальных значений эксплуатационных свойств автомобиля по нескольким различным критериям: разгон до заданной скорости за минимальное время, прохождение за минимальное время заданного пути, ускорение за минимальное время от одной заданной скорости до другой. Оценки по этим критериям являются численными характеристиками определенных эксплуатационных свойств автомобиля - в данном случае его динамики разгона. Возникает вопрос, на какие другие эксплуатационные свойства автомобиля могут распространяться разработанные методы выбора параметров ГШ. Для решения этого вопроса в главе 7 использовалась известная классификация свойств как таковых по наличию интенсивности и характеру ее измене--ния. Классификация эта различает точечные, одномерные /линейные/ многомерные свойства - по числу-отношений, в которых они могут изменяться.

-Обычно считалось целесообразным брать в качестве критериев выбора основных параметров ГШ не весьма общие характеристики автомобиля, включаемые в понятия эксплуатационных свойств по известным классификациям, а более узкие и вместе с тем более конкретные характеристики - показатели свойств. Из относительности категории свойства следует, однако, что нецелесообразно устанавливать какую-либо иерархию свойств или искать некоторые первичные /"основные"/ свойства /первичные в смысле непосредственной присущности предмету/. Поэтому можно не делать разницы между терминами "свойство", "показатели свойств", "свойства свойств" и называть понятияе к ним относящиеся, "свойствами", независимо от их сложности. Сложность яе свойства можно определять его мерностью с учетом функциональной структуры характеристики свойства в вычислительном аспекте.

Составить "полный" список эксплуатационных свойств вряд ли возможно. Вряд ли правильно, вместе с тем, и ограничиваться строго определенным перечнем свойств или их показателей. Сказанное дел&г-целесообразным привязку методов выбора основных параметров ГШ к свойствам как таковым, конкретизируя их типом количественной характеристики.

Свойства автомобиля могут характеризоваться отдельным числом /масса автомобиля, угол максимального преодолеваемого подъема, удельная мощность/ или же числом /набором чисел, характеристикой/, соотносимым с состоянием автомобиля /например, величиной подъема,

который может быть преодолен с той или иной скоростью/.

В качестве показателей состояния автомобиля представляется естественным принять скорость V и путь £ , характеризующие самые общие свойства автомобиля - двигаться с той или иной скоростью и преодолевать тот или иной путь. В зависимости от решаемой задачи величины к и 5 могут использоваться в разном смысле. В одних задачах время отсчитываемое от какой-то начальной или промежуточной точки процесса /от момента троганря автомобиля с места, от начала работы на I-й передаче и т.д./, является в функциях вида £^ текущим аргументом, выража-

ющим последовательность смены состояний. Здесь величины £ и / /координата и скорость или обобщенные координата и скорость/ являются, по принятой в механике терминологии, переменными состояния или фазовыми переменными. В других задачах, например, в задаче пояска наивыгоднейших параметров ШП по признаку наибыстрейшего достижения той или иной скорости /задача быстродействия теории оптимального управления/ время £—* £* гп1п является функционалом на множестве уравнения движения автомобиля. Аналогично величине Т /в обоих смыслах/ могут использоваться и величины у и 2,

С учетом сказанного на примере совокупности показателей скоростных свойств по классификации Д.П.Великанова были проанализированы зид свойств, их размерность, мерность, функциональная структура и вычислительные особенности.

Динамический фактор и удельная мощность определяются безразмерными числами. Максимальная скорость движения и средняя скорость движения в типичных эксплуатационных условиях характеризуются размерными числами. Характеристика установившихся скоростей движения на подъемах описывается функцией у - , интенсивность разгона -функциями V(¿) и ¿/¿Л

При выборе параметра 1Ш можно учесть все мыслимые эксплуатационные свойства автомобиля путем учета £ - точечных свойств, С{ - линейных, ^ ~ двухмерных, .... С^ - /п-мерных.

В рассмотренной совокупности свойств нулевой размерности нет. Применительно к автомобилю с 1Ж1 таким свойством будет "быть оборудованным ШГ.

Линейные /одномерные/ свойства могут изменяться в одном отношении /быть, например, больше или меньше/. Поэтому к ним могут быть отнесены: динамический фактор, удельная мощность. Линейным свойством

будем считать и скорость автомобиля /рассматривая ее изменение только по величине, без учета изменения по направлению/. Линейным свойством будет и средняя скорость движения в типичных /но определенных/ эксплуатационных условиях.

Свойства, определяемые функциями vf<x), у(t), S(t) t будут двухмерными свойствами, так как численное значение любого из них характеризуется двумя величинами, которые могут изменяться.

Трех- и более мерных свойств в рассматриваемой совокупности

нет.'

При рассмотрении линейных свойств как параметров автомобиля они могут характеризоваться отношением двух чисел, функцией текущего аргумента или функционалом на множестве уравнений движения автомобиля. Схема же. использования всех этих свойств как критериев выбора параметров ГЖ одинакова - по уравнению /уравнениям/ связи параметра 1Ж со свойством. .

Предложенные в работе методы выбора параметров ЫП относятся к двухмерным эксплуатационным свойствам. В примерах рис.2-4 паре-товские множества находятся на основе зависимостей функционалов t от текущих значений показателя состояния автомобиля V. Схема выбора параметров ГМП с учетом С£ двухмерных эксплуатационных свойств запишется в виде

iWr„Jt -«*>, сил - . {^Jfajl^n^n

Если при выборе учитываются и функции потерь, то в эту матри-пу включаются множества вида

1Пг„п!&2] > j s £ '

соответствующие этим функциям. Исследование показало, что разработанные схемы выявления объективных различий в полезном эффекте основных параметров Ш1 применимы к любым двухмерным эксплуатационным свойствам автомобиля, могущим меняться в двух отношениях, показателями интенсивности которых служат функция показателей состояния автомобиля и функционал на множестве уравнений его движения.. При этом могут использоваться функционалы, экстремум которых не обязательно находится по признаку быстродействия, как в приме-.' pax рис.2-4. Подтверждением могут служить диаграммы для выбора передаточных чисел ГМП применительно к автобусу Jin A3-5256 с двигателем КамАЗ-740Г /рис.6/.

а)

í)

5"

3

4

-г

5" 3 i

¿i Ve о. тазе

—а 'tsf

Ус

т/

■■ > /н

\

% &IZ ¿i&M /л

¿X —US...

Cp.mqst) /ц

гг /5"

а У

STO 30

в т гсо зсо Lwo т ¿oo A^w

Phc»6¿ Диаграммы для выбора передаточных чисел трехступенчатой 1Ж по критериям; а/ Vcf.max и б/ Q mln

В одной из этих диаграмм функционал определен на множестве функций, задающих среднюю скорость автомобиля, в другой - на множестве функций, задающих расход, топлива. В обеих диаграммах за функцию показателей состояния автомобиля взято расстояние, между автобусными остановками.

Систематизация эксплуатационных свойств автомобиля по их мерности позволяет выявлять объективные различия в полезном эффекте всех возможных вариантов основных параметров 1Ш единым образом применительно к целой группе свойств независимо от того, в отношении к каким конкретно свойствам они /эти различия/ обнаруживаются, руководствуясь только вычислительными особенностями количественной оценки свойств той или иной мерности.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Разработана методология испытаний и доводки гидромеханических передач /ШП/ '-с выбранными параметрами. Разработанные методы и средства совершенствования конструкций МП:

использовались при отработке конструкции и внедрении в производство нескольких типов МП легковых автомобилей ЗИЛ /ЗШ-Ш, -114, -114Д, -4104, -4105/ и МП грузового автомобиля ЗМ-135;

пригодны для использования на других заводах.

2. Разработаны методы экспериментального определения.-характеристик гидродинамических трансформаторов /ГДТ/, обеспечивающие высокую стабильность результатов и минимальность неопределенности, привносимой учетом характеристик. ГДТ в расчетные показатели эксплуатационных свойств автомобилей с МП.

Основные положения разработанной методики вошли в отраслевой стандарт ОСТ. 37.001.407-85.

3. Дальнейшее совершенствование МП возможно путем совершенствования методов выбора их основных параметров. Выбор этот может делаться на основе прямого количественного учета эксплуатационных свойств автомобиля с МП, исходя из обеспечения экстремальных значений показателей этих свойств.

4. К основным параметрам МП целесообразно отнести те параметры, вариации которых существенно влияют на эксплуатационные свойства автомобилей с МП. К. шил. относятся тип ГДТ, размер ГДТ, число ступеней механической части МП и их передаточные числа, режимы переключения передач.

5. Выбор параметров МП автомобиля по одному или нескольким локальным показателям'одного критерия эксплуатационных свойств автомобиля, а также по нескольким локальным показателям нескольких критериев всегда является субъективным выбором, производимым на субъективной основе.

6. Выбор основных параметров ГМП на объективных основаниях возможен. Объективные основания в процесс субъективного выбора параметров МП могут быть привнесены, если выбор производить по одному или нескольким критериям в целом, основываясь на выявлении объективных различий в полезном, эффекте всех возможных вариантов параметра МП применительно ко всем возможным значениям, локальных

показателей принимаемых во внимание критериев. Выявляемые при этом паретовские множества решений являются объективными моделями для' последующего субъективного решения.

7. Разработаны основы для сравнения между собой ГДГ разных типов, для чего введены следующие новые понятия: собственные, системные, интегративные, свойства и характеристики ГДТ, дифференциальная и интегральная жесткость характеристик ГДТ.

7.1. Для сравнения по энергетическим показателям ГДГ разных типов следует использовать зависимость КПД от интегративного аргумента, а не обычно используемую зависимость КПД от передаточного' отношения.

7.2. ГДТ с высокими нагрузочными свойствами и несколько пониженным КПД энергетически выгоднее, чем ГДГ такого же размера

с более высоким КПД, но с худшими нагрузочным;! свойствами.

7.3. При одинаковом энергетическом эффекте ГДГ • с высокими нагрузочными свойствами и несколько пониженным КПД имеют меньшие размеры и, следовательно, меньшую материалоемкость. •

7.4. Применение ГДТ с высокими нагрузочными свойствами более благоприятно для разгона автомобиля о Ш и для плавности переключения передач. '

8. Разработаны основы выбора нагрузочно-кинематической характеристики ГДГ из числа заданных. Установлено,-что опгямаяьн'ость той или иной нагрузочно-кинематической характеристики 1ЖГ /той ила иной прозрачности/ зависит как. от параметров ГДГ. и автомобиля с МП, так и от выбранного критерия, оценки эксплуатационного свойства автомобиля и от условий работы автомобиля.

9. Поставлена и формализована'задача выбора Наивыгоднейшей нагрузочно-кинематической характеристики ГДТ без ограничений на ее форму. Разработан,рабочий алгоритм, выбора этой характеристики, ориентированный на использование метода Соболя-Статнщова.

10. Разработаны методы выявления объективных различий в показателях разгонной динамики автомобиля при различных размерах ГДТ' и различных наборах передаточных чисел'ГШ, разработаны программы расчетов на ЭВМ.

Эти методы.позволяют количественно оценивать последствия принимаемых решений путем определения для каждого одного из двух любых состояний автомобиля отклонения показателей эксплуатационных свойств от наилучших возможных показателей, если параметры Ш1 выбраны кз условия наилучшего обеспечения показателей другого состояния автомобиля.

11. Проведена систематизация эксплуатационных свойств авто-" мобиля с 1МГ по их мерности и вычислительным особенностям.

11.1. Можно выявлять объективные различия в полезном эффекте всех возможных вариантов основных параметров Ш1 одинаковым образом примннительно к различным эксплуатационным свойствам одной и той же мерности.

11.2. Линейные /одномерные/ свойства имеют различные вычислительные характеристики, если они рассматриваются как параметры автомобиля, и одинаковые вычислительные характеристики, если эти свойства используются в качестве критериев выбора параметра ШП.

11.3. Разработанные методы выявления объективных различий в полезном, эффекте основных параметров ШП, являющиеся объективной моделью выбора параметров, применимы при использовании в качестве критерия выбора любых двухмерных эксплуатационных свойств автомобиля, одним показателем интенсивности которых служит функция показателей состояния автомобиля, а другим - функционал на множестве уравнений его движения. Выбор параметров ГМП по этим методам может производиться с учетом обеспечения экстремальных значений:

времени разгона автомобиля до определенной скорости;

времени преодоления заданного пути;

времени разгона от одной скорости до другой; ■ . расхода топлива;

средних скоростей движения;

любых других двухмерных эксплуатационных свойств названного

типа.

12. В педагогической практике целесообразно использовать:

12.1. Понятие об интегративных свойствах и характеристиках ГДТ, дающее новое представление о КПД работы ГДТ на автомобиле/в системе/.

12.2. Принцип и методы выбора основных параметров ПЯ1 из условия обеспечения экстремальных показателей эксплуатационных свойств автомобиля /системы/ с учетом функций потерь, указывающи: на возможные отклонения этих показателей от наилучших значений.

12.3. Систематизацию эксплуатационных свойств автомобиля по их мерности и вычислительным особенностям, позволяющую единообразно оценивать полезный эффект вариантов ШП применительно к различны:.! эксплуатационным свойствам одной и той же мерности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Г. Чередниченко Ю.И. Возможности и методы выбора параметров гидромеханической передачи на объективных основаниях // Вестник машиностроения. - 1989. - № 4. - С.12-18.

2. Чередниченко Ю.И". Модели выбора рациональных параметров автомобильных гидромеханических передач // Сб.науч.тр. / Москов. автомоб.з-д им.И.А.Лихачева. - М.: ЦЯИИГЭавтопром, 1988. - Вып.

14. - С.23-38.

3. Чередниченко Ю.И. Параметры гидромеханической передачи и эксплуатационные свойства автомобиля // Сб.науч.тр. / Москов. автомоб. з-д им. И. А Лихачева. - М.:'ЦНШТЭИавтопром; 1987. - Вып.

15,- - С.41-57.

4. Чередниченко Ю.И. Выбор параметров гидромеханической передачи по принципу обеспечения экстремальных свойств системы // Вестник машиностроения. - 1986. - № 4. - С.23-26.

5. Чередниченко Ю.И. йнтегративные и энергетические свойства гидродинамических трансформаторов // Вестник машиностроения. -1984о - Ш 2. - С.24-29.

6. Чередниченко Ю.И. Исследование интегративных свойств гидродинамических трансформаторов // Сб.науч.тр. / Москов. авто-моб. з-д им.И»АЛихачева. - М.: НЙИНавтопром, 1984. - Вып. 13. -С.104-117.

7. Чередниченко В. И. Принципы выбора рациональных парамет-. ров гидротрансформаторов автомобильных трансмиссий // Сб.науч.тр. /Москов. автомоб. э-д им.й.АЛихачева. .- М.: Машиностроение, 1984. - Вып. 12. - С.30-44.

8« Чередниченко Ю.И. Систематизация конструктивных схем и функциональных свойств автомобильных ИИ // Автомобильная промышленность. - 1983. - № 7. - С,8-10.

9. Чередниченко Ю.И. Анализ режимов работы гидротрансформатора и двигателя на автомобиле // Сб.науч.тр. /. Москов. автомоб. з-д им.И.А.Лихачева. - НИИНавтопром, 1981. -.Вып. 10.- С.50-61

10. Чередниченко Ю.И. Некоторые вопросы системного анализа автомобильных гидромеханических передач // Сб.науч.то,. / Москов. автомоб. з-д им,И.А.Лихачева. - М,: НИИНавтопром, 1950, - Вып. !>с - С.183-133„

ЗС

11. Чередниченко Ю.И. Классификация испытаний автомобильных гидромеханических передач // Труды секции гидропривода*»овдро-пневмоавтоматики ХХУ научно-технической конференции/м-АДИ -М. - , 1971. - С.151-161.

12. Чередниченко В.И. К расчету динамики систем с двигателем_ и.гидротрансформатором // Сб.науч.тр. / Москов. автомоб. з-д им. И.А.Лихачева. - М.: НИИНавтопром, 1971. Вып.4. - С.37-48.

13. Чередниченко Ю.И. Испытания автомобильных гидромеханических передач. - М.: Машиностроение, 1969. - 220 с.

14. Чередниченко Ю.И. Исследование точности определения характеристик гидротрансформатора // Труды семинара "Гидромеханические передачи автомобилей" 12-15 декабря 1967г., Книга I. -М,: НШГ, 1969. - С .137-151.

15. Чередниченко Ю.И. 0 стандартизации методов стендовых испытаний автомобильных гидродинамических трансформаторов // Вопросы расчета, конструирования и исследования автомобиля. -ГМ.: Машиностроение, 1968. - С.92-106.

16. Чередниченко Ю.И. Исследование режимов работы гидротрансформаторов // Автомобильная промышленность. - 1963. - № 12. -

С.16-19.

17. Чередниченко Ю.И. Исследование режимов работы гидромуфт // Автомобильная промышленность. - 1963. - № 10» - С 14-17.

■ 18. Чередниченко Ю.И. ■ 0 единой методике испытаний гидротрансформаторов // Автомобильная промышленность. - 1963. - № 4. -С.13-17.

19. Чередниченко Ю.И» Испытания ту.рботрансформаторов, работающих с двигателем внутреннего сгорания // Строительные и дорожные машины/ ЦИНТШШ. - М., 1961. - И 4. С.33-39.

20. Чередниченко Ю.И. Определение показателей режима гидротрансформатора // Автомобильная промышленность. - 1958. - й 9. -С.23-28.

21. Чередниченко Ю.И.. Об индукторных тормозах // Автомобильная промышленность. - 1958. - № 7. - 3.20-22.

22с Чередниченко Ю.И., Пин Г.Э. Работа гидродинамического трансформатора при высоких.скоростях движения автомобиля // Сб. науч.тр. / Москов. автомоб. з-д им.И.А.Лихачева. - М.: ЦНИЙТЭИ-автопром, 1987. - Вып. 15. - С.141-145.

23. Чередниченко Ю.И.„ Пин Г.Э., Харитонов П.П. Стендовые испытания на надежность гидромеханических передач легковых азто-

мобилей // Сб.науч.тр. / Москов. автомоб. з-д им.И.А.Лихачева. -М.: Машиностроение, 1982, - Bun.II. - C.I00-III.

24. Надь A.A., Чередниченко Ю.И. Методика измерений и оценки пйавности переключений в гидромеханических передачах легковых автомобилей // Автомобильная промышленность. - 1976. - № I. - С.8-П.

25. Надь A.A., Чередниченко Ю.И., Марков Ю.С. Об оценке плавности переключений в гидромеханических передачах легковых автомобилей // Автомобильная промышленность. 1975. - № 9. -С.21-24.

26. Надь A.A., Чередниченко Ю.И. О методиках подбора фрикционных материалов для сцеплений гидромеханических передач // Новое..

в производстве грузовых автомобилей. - М.: Машиностроение, 1971. -С.251-272.

27. Стенд для испытаний гидромеханических передач на неустановившихся режимах / Чередниченко Ю.И., Надь A.A., • Максимов В.Ф., Шинянский A.B. // Автомобильная промышленность. - 1968. - № 4. - С.И-15.

28. Чередниченко Ю.И., Каханов В.Г. Испытания гидротрансформаторов на стенде с замкнутым контуром // Автомобильная промышленность. - 1967. - ü 4. - С.27-30.

29. А.с.167655 СССР. Устройство для испытаний механизмов и. передач вращательного движения / Ю.И.Чередниченко, Ю.А.Ечеистов. -Опубл. 18.01.65. Бюл. № 2.

30. Ечеистов Ю.А., Чередниченко Ю.И. Индуктивные датчики крутящего момента и давления // Автомобильная промышленность. -1961. - № 5. - С.22-24.