автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Новые принципы и пути совершенствования мотоциклов на основе применения и развития оптимизационных методов исследования динамических процессов в их подсистемах

Г Г о 00

Московский р|дЭн42б$Д<>вото Красного Знамени автомосильно-дорокяый институт

На правах рукописи Баранчик Елгалнй Павлович

КОШЕ ПР1ШШПЫ И ПУТИ 00ВЕРШЕНСТВОЕАКИЯ МОТОЦИКЛОВ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ И РАЗБИТИЯ ОПТШИЗАШОКНЫХ . МЕТОДОВ ИССЩОВАШад ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ИХ • ПОДСКСТЕИАХ

Специальность 05.05.03- Автомобили и трокторц

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / ' •

Москва - 1993

Работа выполнена на ордена Ленина, ордова Октябрьской / револгщяя, ордена Красного Знамени а ордена Трудового Красного -Знамени Бэсударственном заводе "ИЕМАШ" я в Ижевском мехашпбс-ком института.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Бочаров Н.Ф.

доктор технических наук, профессор Островерхов Н.Л.

доктор технических наук, профессор Тольский В.Е.

Ведущая организация : научно-исследовательский, конструкторский и техно логический циститу? мотоциклов и шлолнтраяннх двягате- " лей внутреннего сгорания (НИШгагопроа).

Защита состоится " ^ " ^ 1993 г. в " ^ " часов на заседании специализированного совета Д.053.30.02 при Московском ордена Трудоеого Красного Знамени автошсшшю-доронвом институте по адресу: 125319, КЗосква, А-319, Ленинградский пр,, ,64 ,

С диссертацией шано ознакомиться в библиотеке Московского автошоилыю-дороаното института.

Автореферат разослав • " ^ " 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

Н.Н.Митрохон

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАгОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Решение проблемы повнЕгяия качества мо -шин при одновременном сокращении сроков разработки и освоения новой техники тесно сшзано с применением эдк'ектигнкх методов рас -чага я оптимизации проектных решений, ориентированных на пеполь зование современной вычислительной техника. Проектирование мззкн, •■на стадии которого закладываются показатели качества, превращается во всо солее слонкый а трудоемкий процесс, s который совлекается огромное число .тадей. Опкоки при проектировании и незйективвый технически«) решения привели к тому, что затрата г,а испита игл я контроль качества достигав? 30 % трудоемкости изготовления машины. Во многом это осъясняется отсутствием контроля за формированием динамических -колебательных процессов на стадии принятия общих конструктивных рэЕекяй. Особое значение эта проблема имеет для проектирования кото шимоз, з конструкциях которых каблвдаагся с2яз.эяям8 колебания, вибрация и .динамические нагрузка, оказывающие заметное, а иногда превалирующее влияние на эксплуатационные и потребитель -соке свойства мотоцикла. Опыт проектирования мотоциклов свидетельствует, что показателя тягб во-окоресt;vjx оьойотв, гопллвяой п:юио-мичности, платности хода, вибраций я устойчивости, управляв-

шем л. полезности нв :/.огуг бить определены расчетным путем с достаточной для принятая эффективного резявия точностью, если юс определять ш обычным формуламсовременной теория двяязяая колесных маши. Величина оииоок в показателях тягово-скоросткю: свойств и топ-лявной экономичности достигааг 60 %, а з показателях вибрации и шума - 300 /5 и более. Эго объясняется нз только потррями энергии в ходовой части: и траксулсски, которые досшгазг при. дриаенаи по не-ровнш дорогам 50 $ мощности, подведенной к юле су , но особенно грудноучйгываемш и.Есегда отрицательным влиянием колебаний, вибраний' я динамических нагрузок яа работу двигателя и его систем, сущест -венным ухудшением скоростной характеристики. Все это надвигает про. блему контроля к управления динамическими процессе?,in в конструкция на стадия принятия общих конструктивных решений в разряд актуальных.

.• .В работе решена научная-проблема динамического расчета и многокритериальной оптимизации конструкции мотоцикла как система с априорно неопределенной структурой и параметрами, смещая вакдае значение для реиеяяя народнохозяйственной проблемы повышения качественных- характеристик мотоциклов,, уменьшения сроков и затрат на опытно-конструкторские работы. . 1

Работа выполнена в соответствии с координационными планами

АН СССР но 1986-1990 г.г. по проблеме автоматизации проектирования технических систем (код 1.12.5) к по комплексной.научно-технической про:рагд!3 САПР Минвуза РСФСР на 1986 год (шифр 2.3.83 ).

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработать новые принципы и пути совершенство -ваняя мотоциклов на основе контроля н оптимального управления динамическими процессами в конструктдаи на стадии проектирования.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Разработать метод определения верхней оценки уровня колебаний подконструкшм при концептуально заданной схеме компоновки мотоцикла ; создать методологическую основу.динадо ческого анализа несущей система; на освове единой методологии иссле довать влияние динамических процессов на эксплуатационные свойства мотоцикла, его подсистем, агрегатов и.узлов, идентифицировать исто* ники колебаний я кибраций, исследовать взаимовлияние подсистем и проверить разработанный метод построения моделей подсистем; классифицировать силовые схемы мотоциклов и разработать обобщенные мата-, матяческие модели динамического расчета несущей системы; провести вычислительные эксперименты на моделях и ва основе полученных результатов осуществить математическую постановку задача оптимального проектирования подсистем и всей несущей системы мотоцикла по ди намичесшд принципам; разработать автоматизированную систему оптимального проектирования, исследовать тштовыз проектные решения и тем самым найти пути совершенствования конструкций мотоциклов.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ, Исследования проводилась ва серийных и опытных мотоциклах "КЗ!" и эарубегаых моделях мотоциклов классов 250; 350 , 500 , 700 см3 доронного, спортивного и специального наз -вачения на ГЗ "ИдМАШ", в НИИмотопроме, в.лесораториях и на испытательных полигонах США и Канады при личном участии автора, общее число объектов исследований - солее 30 моделей мотоциклов. .

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ . Для реве игл поставленных задач црименя-лись экспериментальные и теоретические'методы исследования, в оо -нову которых был положен принцип системности. Экспериментальные яс ледования проводились на структурных уровнях машины, агрегата и узла в стендовых к в доронных условиях и сопровождались математическим моделированием динамических процессов с использованием . методов статистической динамики, оптимизации к системного анализа,

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Разработан принципиально новый подход к оптимальному проектированию.сложной динамической системц структура и параметры которой априорно неизвестны . Он основан на том, для принятия текущего решения ш подконструкции достаточна

нижняя оценка показателей качества, дающая уверенность, что в действительности показатели качества было, чем расчетные, Исходя из такой предпосылки, разработан метод построения моделей колебаний подконструкцЕй при неопределенной структуре остальных подкон-струнций. Применение новых принципов динамического анализа сланной конструкции к мотоциклу позволило представить происходящие в его . конструкция динамические процесса в виде совокупности формально самостоятельных процессов, происходящих в подсистемах, связяшодс между собой1 общюш конструктивными параметрами, реакциями связей и -внешними возмущениями. Разработаны обобщенные модели дшЕШичеа-кого расчета при различию: схемах компоновки, алгоритм оптимального проектирования несущей систеш мотоцикла. Впереие обоенозана и осуществлена математическая постановка п решение задач многокритериальной оптимизации основных Функционалы нее подсистем мотоцикла, 'Новый принцип,построения системы динамических моделей в сочетании с гибким алгоритмом многокритериальной оптимизаций подсистем представляет собой целостную и единообразную методику оптимального . проектирования несущей системы мотоцикла, открывающую возможность углубленной оптимизации, максимального использования резервов конструкции и оптимального управления динамическими процессам.

На защиту выносятся следующие положении, объединяемые общей идеей соверпенствования мотоциклов на основе оптимизации динамн,-' ческих процессов в их подсистемах:

;'.-.,. , ~ новкй принцип решения проблемы и декомпозиционный метод оптимизационного расчета конструкции па'каздом шаге её формирования в процессе проектирования;

- комплекс -шфоршционно связанных обобщению: моделей динамического расчёта несущей систеш;

- .общи!!алгоритм .поэтапного формирования оптимальной конст-руетдаи мотоцима; '

■ - математическая постановка и реиенио задач оптимизации динамических процессов в конструкции мотоцикла.

ЛРАКИНЕСКЛЯ ЦЕШОСТЬ. Применение созданной единой методики оптимального проектирования несущей системы мотоцикла позволяет . тшшлизировать потери мощности при. колебаниях и вибрациях конструкций, улучшзгеь экеплуатационше' свойства, а также сократить сроки и затраты на опытно-конструкторские работы за счет устранения неэффективных конструкторских решений на стадии проектирования и

уменьшения времзвк ва доводку конструкций.

РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТЫ. Результата работы s видо прогрессивных Me-V годов, методик проведения исследований.конструкций, комплекса программ динлмичгского расчета я оятямязаиии конструкций попользуются ва ГЗ "ИШПГ, в ККИакггопроме, на Кэвровском заводе им. В.А.Дегтяре ва, Тульском магшностроительном заводе им.В.М.Рясикова, Вятско-по-лянском машиностроительном заводе. В массовое к серийное произволом во внедрены 30 нанмеиойввш элементов конструкций 16 моделей шго -циклов ГЗ "ЙЕМА11Г, разработанных автором или при его непосредственном участки в период работы с 1961 г. ведущим конструктором, а с 1969 г. начальником конструкторского бюро ЦКБ автомотостроения ГЗ "IGMAffi" - головного в отрасли. Применение разработанных .методик и программ расчета я опгянкзашш позволило повысить качество проектов, приблизительно ка 20 % сократить сроки проектирования, уменьшить pai ход топлива на 2-23 %.

АПРОЕАШЯ РАБОТЫ. Основные доложенкя работы неоднократно докладывались на совете главных конструкторов мотоциклетных заводов, на научно-техническах советах, ШЙмотопроыа, ГЗ "ИШВГ,' завода ш. Б.А.Дегтярева (г.Ковров), Иаевского 'механического института; на третьей и седшой Всесоюзных научио-техничесвд конференциях по управляемым я аигомгткческлм механичзским притодам. и передачам гайкой связь» (г.Одесса, 1968, 1966 г.г.}; на втором, третьем я пятом Всесоюзных научно-технических совещаниях по динамике и прочности евтокобиля (г.Мэсквз, 1985,1983,1992 г.г.); аа Всесоюзной научно-технической конференции пс автоматизированному проектированию в машиностроении (г.Инсвск, I98S г.); на десятом Всесоюзном симпозиуме.: по логическому управление з использованием ЭШ (г.Икевск, 198? г.); на Всесоюзной научно-технической конференции по вибрации и вибродиад ностике (гЛЪрький, 1988.г.); на Всесоюзной научно-технической конференция по. математическому и машинному моделированию САПР, АСНИ и ГАЕ (г.Тамбов, 1939 г.); не отраслевой научно- технической коаферен-; дии по вибрации мотоциклов (г.Ковров, 197? г.); на отраслевой школе передового опыта по методам снижения иума и вибрашш автомобилей и двигателей (г.Дмитров, 1983 г.); на зональных научно-технических -.конференциях во современным вопросам динашши я прочности в машиностроении (г.Пермь, 1986 г.) и по математическому моделированию a mise верной практике (г.Ииввск, 1988 г.); на Всесоюзном постоянно дейсз вующем семинаре по динамике а прочности мешин (г. Москва, МАШ, 1989 г.), на.заседаниях кафедр "Автошбили" МАМИ и ВДК (г.Москва, 1989, 1991 г.г.)/ \

' '' — "' - • . •

ПУБЛИКАЦИИ. По результатам выполненных исследования опубликованы 54 научные-рабом, по луче но 3 авторских свидетельства, подготовлено 9 отчетов по научно-исследовательской работе.

ОБЪЕМ И. СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссертация содержат 320 страниц машинописного текста о НО рисунками и 13 таслицами, список литературы (279 литературных источников), приложения з состоит из введения, 7 глав я общих выводов. .

СОДЕШНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ДИШМИЧЕСКШ

ПРОЦЕССАМИ 3 ЬХЖСТРУКЦИИ МОТОЦИКЛА НА СТАДИИ ПРИНЯ--; . ГИЯ ОБЩИХ- КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ

Процессы, происходящие в конструкции мотоцикла, носят колебательный характер. Случайные возмущения ьжкро профиля дороги и гармонические возмущения двигателя, преломляясь через собственные характеристики- конструкции, возбуждают в ней колебания вибрации, дянамячес-• кие нагрузки и пум, которые оказиваат вредное воздействие на человека, сопроговдавтся потерями энергии-в.ходовой части и з трансмиссия, что вызывают заметное увеличение.расхода топлива и ухудшение показателей эксплуатационных и потребительских свойств.

Теория конструкции и расчет мотоипхла впервые были разработаны .A.M.Иерусалимским, который использовал основы теории, автомобиля, созданной Е.А.Чудакевым. Опыт конструирования мотоциклов был обобщен С.Ю.Ивашщким, В.А.Умняикшшм,- В.В.Рогозиным, Б.С.Кармановым, Ю.В.Игнатовым, В.Ё.Беккером. •

- Вопросы теории и методы расчета мотоциклов развивали Н.Б.Арбузов, Н.П.Еаловйев.Р.В.Бесчастнов, Е.И.Елинов, M.Ä,Бодунов, Л.Т.Волков, Й.А.Врубель,-.Л.Н.Гродко", Н.В.Диваков, Ю.А.Ечеистов, Е.А.Жачкин, В.Т.Кузнецов, Ю.М.Мартнхин, И.Т.Маслов, В.И.Макаров, А,Д. Первой, В.И.Рязаш1ев,..В.Ф.Свят'нков В.С.Сологуб, А.Н.Стрельников, О.И.Тка -ченко, В.А.Умняшкин, Р.И.Фролов,'Н.К.Шаколин, Буз P.P., Даняер.М., Дюринг Е., Пачериегг С., Рёдль К., Рох Д., СеЯно Т., Спиринг П.Т., . Хейл Д., Шарп P.C., Янза В. и др. .

Выполненные раоотк посвящены общей методологии проектирования,• исследовании влияния конструктивных параметров на эксплуатационные показателя*!! на динамические процессы в агрегатах. Вопросы оптимизации колебаний подвески мотоцикла рассматриваются в-работах Б.И.Ел'и-

нова, но из-за 'однокрктериальной постановки оптимизационной задан и применения упрощенных моделей невозможно проследить влияние выбранной подвески на трансмиссию, на другие агрегаты. .

Отсутствует работы, рассматривающие мотоцикл как систему, в которой происходят связанные динамические процессы.

Имеющиеся работы,по внешней и внутренней динамйке автомобиля, по влиянию конструктивных параметров на формирование передаточных функций и оптимизация конструкции автомобиля, которые выполнили Я.С.АгеЙкин, П.В.Аксенов,.Р.А.Акопян, Н.Ф.Бочаров,Ю.Б.Беленький, JD.B.Еелекьхгй, Р.К.Вафпн, Ф.Р.Геккер, Н.Я.Говорузпенко, Г.Г.Грдцас( А.И.ГришеЕИч, А.Д.Дербаревдикер, В.П.Жигарев, A.B.луков, И.Г.2ац< ковш«, Б.А.Ларионов, .В.И.Кнороз, В.И.Ковицкий, С.П.Контанистов, H.A.Левин, П.П,Лукин, И. С.Луиев, A.C.Литвинов, С.Г.Макаров, Б.И.Морозоз, А.Н.Нарбут, Н.Л.Островерхой, И.Г.Лархиловский, , Я.М.Певзнер, В.А.Летругаов, Ю.В.Дирковский,*В.Ф.Платонов, А.А.По -лунгян, Р.Л.Ротенберр, Б.М.Сомепов, А.А.Силаев, Г.А.Смирнов, Ю. Г. Степанович,' Б.Е.Тольский, И.Н.Успенский, Я.Е.йаробпи, А.К.Фру! ккн, Р.И.Фурунгиев, А.А.Хачатуров, И.С.Цитович, В.С.1Иупляков, Н.Н.Яценко в другие ученые, упрощают решение .задачи оптимизации динамических процессов, но не .могут быть применены к мотоциклам без дополнительных теоретических и экспериментальных исследований. Главная особенность мотоцикла как динамической системы- высокая связанность колебаний, которая является следствием применения форсированных одно- и двухцилиндровых двигателей, относительно кест • ких шин, соизмеримости масс человека и машины. Поэтому характе -ристики агрегатов после установки их на .машину, как правило, изменя] ся. Необходила оценка и контроль динамических характеристик подсистем па jecex стадиях проектирования., Применение слохаых математических моделей колебаний на заключительной стещии проектирована не позволяет провести достаточно полный анализ всех альтернатив в подсистемах. При проектировании структура и па[раметры машин известны лишь концептуально, поэтому невозможно построить расчетную схему. Существуйте метода динамического расчета сложных конструк ций (по подкснструкциям, использования "слабых связей", понижения порядка расчетных моделей и другие) предполагают, что известны характеристики всех подсистем. Создавшееся положение диктует необходимость нового подхода к проблеме оптимального проектирования мотоцикла Kais связанной дииамичоской системы, который, кроме общих ■моментов, должен учитывать специфику мотоцикла.

2. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА.

К ДИНАМИЧЕСКОМУ НИЗДОВАШЮ МОТОЦЖЖ©

2.1. Шгод дэкомпозшш динамической системы о априорно ив - . определенной структурой и параметрами.

Декомпозиция сложной сястемы означает её разложение па бодав простые системы (модели), совокупность которых эквивалентна самой системе. Цель декомпозиции - расчет и оптимизация систеуц по частям. При проектировании но известны передаточные фуякшт частей сисяеш, а иногда - п сами части, т.е. структура систему. Неоцре -доленность присуща процессу проектирования з это основная причина того, что оптимизации проводят на последнем этапе проектирования. ■ Но при талом подходе число переменных параметров чрезмерно велико и атЬ затрудняет анализ. Решение проблемы по частям позволяет кцце-лять белькео число альтернатив в каждой части система. Талой подход соответствует возможностям человека и его способности к неформальному анализу .

• Изменение колебаний подсистема (объекта) после присоединения к ной в Б точках смолннх подсистем (среда) определяется матричный оператором Н(Р) размерностью 5x5 , Модуль элемента куп матрицы Н(Р) показывает, во сколько раз увеличится амплитуда колебаний точки к объекта после присоединения среди в точке, т , если

все остальные связи объекта свободны,

: • . <»

где , ЬГ!т - Диагокалышй элемент матрицы Н(Р),

I ' Ь(Пт — АялС ^тщ"* ^ГЛт) 7

- соответственно дшшпгческие податливости езободяого объекта я среда в точке возможной связи.

Суша модулей элементов ^ - го столбца матрицы Н(Р) является оценкой увеличения уровня колебаний объекта при подсоединении к -яещ среды в точке т Поэтому, если

I \К,\ < ±

(2)

/

то в модели объекта мокет на учитываться хараатеристяка среда , о которой объект соединен з точке л* , так как учат её характеристик привода? к улучшению показателей качества (уменьшению колоба-' шй) объекта. После оптимизационного расчета колебаний объекта А. определяотся колебания его точек, в которых он в действительности связан со средой, в том числе с подсистемой В..Ери расчете коле -баккй подсмсте?^! В она рассматривается как объект, а подсистема А становится частью окружающей его среды. Колебания точек подсистеш А при расчете подсистема 3 считаются возмущениями. Исходя из свойстз клеточной матрицы, и совокупности которых приводится матрица коэф -фшшентов при частотных характеристиках координат сложной конструкции наш доказано, что если идентичны собственные спектры подмат -риц клеточной матрицы и соответствующих подсистем реального объекта то идентичны таняе реакции связей в модели и в реальном объекте. Коэффициента ?,атр:щы Н(Р) по, своему смыслу являются относительными податливостями среды по отношению к объекту в точках их связей я, как всякие относительные величины,устойчивы к изменению -абсолютных податливостей объекта и среды. Следовательно матрицы Н(Р), полученные пз реально существугаых конструкций,и полученные ланях уело -вия (2), справедливы и дяя проектируемых конструкций,

2.2., 2.3, Методологические аспекты системного-анализа и схемы ссследозашш мотоциклов

Общая схема системного исследования динамических процесоов в конструкции мотоцикла имеет двуединую цель ~ разработку матётти-ческих моделей процессов на основе натурных экспериментов и'на основе разработанного метода декомпозиционного анализа с целью его проверки и обобщения моделей. Исследование проводилось на структурных уровнях мотоцикла, подсистемы и агрегата,. В стационарных условиях испытания проводились на барабанном стенде, на стенде с главны; регулированием частоты вращения коленчатого вала при неработающем двигателе, на нагрузочных и вибрационных стендах. Последние использовались для измерения собственных спектров, снятия амплитудно-фазовнх частотных характеристик и динамических податливостей. Для измерения, регистрация, записи в обработки.вкброакустичееких сигналов использовались современные приборы и аппаратура, применяемые на ГЗ "ИйМАИ]%

Конкретные схемы определения динамических податливостей подсистем мотоцикла вытекают из основного принципа разработанного метода декомпозиции системы: выделить объект, определить критерии (2) в точках 1,2,3,4 связей со средой. (I,. 2, 3, 4 - точки, прянадлена-щие среде) и последовательным присоединением к объекту части среды

at

О §

S

El

S

О

te

О 14 с о

о

О

С

о

е

о

О

О)

с-< о к о

о и о

о о

S

Рис«2.Схша определения динамических податливостей рамы и присоединенных подсистем

Рвс.З.Схема определения данашческрх податливостей трансмиссии и присоединенных подсистем

найти ту грагаяу, э рамках которой удовлетворяется условие (2) и отодвигать которую далыпэ нецелесообразно из-за неоправданного усложнения модели.объекта..Такии образом, разработка динамической модели подсистемы сводится к построению матриц h'(P) коэффициентов влияния, проверяв выполнения условия (2) и идентичности собствев-. них спектров модели и ранее яспнталного реального объекта.

■ 3. ЖСДВДОВЛГШ МЕХАНИЗМА И УРОВНЕЙ аШШ'Я ' .. ДШЛЩЧЕСШ ПРОДЬССОБ НА ЭКС11ШТАШ;0ННЫЕ ■ СВОЙСТВА мотоциклов

.Общие конструктивные решения (выбор базк, координат расположения водатоля я иассаянра, рулевого управления, подвесок, сидений, - двигателя, трансмиссии, глушителей, бензобака а других объемных узлов) являются основой для формирования величины показателей эксплуатационных свойств. Другие конструктивные решения (конструкция рамы, тормозной система и,т.д.) ватаы, но они ограниченн рам-камк ранее принятых общих конструктивных решений. Последователь -• нооть принятия обашх конструктивных решений поэтому должна быть . согласована с .уровнем влияния соотает ствувдих конструктивных параметров на эхеплуатациошша свойства с тем, чтобы разработать принципы рационального (пригодного дхп косдадувдей оптимизации) конструирования мотоцикла. НакоплонЕтгй ошгт (рис. 4 ) позволяет предварительно установить логические связи меяду б операциями обзей компоновка я ьогагж.га' эксплуатшшоннш.ш и потребительскими свсйст-вашг, зйякчика показателей которых зависит от интенсивности источ-1Ш0э вопмущэшШ н форшруешх указанными компоновочными опорация-, мл (общими йокструктюзнтга решениями) значений переглточннх функций мотоцикла. . ; :

3.1. Источники возмущений и их влияние на колебания и .вибрация ■

. Источники, возмущений иденткфицаровались путем их последовательного исключения цря кехтйтях на стенде с беговкми барабана.. .. мл, на специальном стенде с вращением ксленвала от электродаига -теля п в доршйшх условиях. На частотах до 22 Гц основной вклад ; в колебания и нагруяеиность ходовой части вносит возыущаидее еоз -действие гликропрофиля дороги, в диапазоне. 31-125 Гц основное влияние оказывают силы инерции возвратно-поступательно двикущкея л врадаздихся масс кривоиипно- шатунного механизма и неравномерность крутящего мокента двигателя. На путях распространения колебаний и вибраций образуются внутренние источники, активность которых

Равиечение водителя,! пассажира, апр«двле-| ние положении руля,| подножек и сидений {

Расположение перев" ней и гаем«*1 поавв-

СОК,ОСЬ ПОРОРОТ»

пет переднего холена

Расположение цилиндров

и оси коленчатого вала а»тател* , поватска сила»ого ггрвгатг

_____■ /

Положение всей) вторичного калг и «иятиик* гщ~ ней подвески

Раенееемие глу-янтелей, бенвоьа-

ка и арцги* объёмно* углов

[ Вагруженность трансмиссии

Внутренние источники вовму«ений

•е. I

Важнее логические связи ългкенте« Второстепенна® логические и 9дем£«те5

Рис. Структурная схем* нсследуеной систеии

зависят от передаточных функций конструкции п точности изготовления деталей. Основными внутренними источниками являются: колебания маятниковой вилки задней подвески (25 Гц); неуравновешенность колос (31р Тц), маховика, сцепления (63 Та); колебания трансмиссии (125 Iti)t зазора в шатунно-поршневой группе, в зубчатых зацеплениях (500 Гц); вибрации ребер цилиндра и корпусных деталей (300-500 Гц); газодинамические процессы в двигателе и его системах (1-3 кГц).

Анализ спектров вибраций многих отечественных и зарубошос моделей позволяет заключить, что 90 % дисперсии виброперемощений и напряжений в конструкции образуется в диапазоне до 150 Гц. Высокочастотная часть спектра зависит, от активности внутренних источников, которая является функцией собственных характеристик, а собственные характеристики, (передаточные функции) практически определяются об -щими конструктшными решениями./':

3.2. Влияние аесткости несущей системы на устойчивость и управляемость

При действии боковых сил в пятне контакта шины с опорной поверхностью возможны крутильные деформации передней вилки и несущей ' систеш передняя зилка-р&ча-маятнлкозая вилка. Упругий поворот несущей систеш относительно продольной оси приводит к наклону плос костей колес из вертикальной плоскости и снияенга? управляемости в устойчивости. .. Измерения крутильной иесткости и собственных частот несущей системы мотоциклов^ Ш П4, ИН-ПС, Иа-ПСМ, Ямаха-360, Ховда СВ-350, Ява-559, Ява-634 показали, что необходимым условием обеспечения устойчивости и управляемости является несовпадение (на 40 ?! а больше) собственных частот крутильных коо-пбаний несущей систеш с собственными частотами подвески и колес .

:. ; На испытанных мотощжлах наименыцую прутильную жесткость не- • сущей- системы имела Ява-559 (3,25 кН/рад), а наибольшую- Ш ПСИ (7,75 дН/рад). Однако, собственные частоты у этих разных по назначению мотоциклов оказались близки (4,7 Гц и 4,2 Гц при одноузлобой форме, 15,6 Iii и 13¿2 Гц при двухузлсвой форуэ). Собственные частоты подвески (3,05 Гц, 6,2 Гц) и колёс (12,5 Гц, 16,8 Гц) у Щ ШМ , 2,9 Гц, 5,8 Гц л 9,6 Гц, 10,5 Гц соответственно у Явы- 559. При понинеииа собственных частот несущей системы И2 ЕЮ (за счет менее десткой рамы) до 3,2 Гц и 12,3 Ш близких к 3,0 и 12,5 Гц (собственные частота передней подвески) возникало "рыскание"-переднего колёса и. необходимость "подруливанш" при двихении по прямой.

Таким образом, показатели устойчивости и управляемости зависят от близости собственных частот поперечных я продольных колебаний подрессоренной массы и колес. . .

3.3. Колебания подвески, внутренний источник низкочастотных возмущений «трансмиссии и потери мощности ' •

Низкочастотные колебания подрессоренной массы мотоцикла имен» 2 составляющие разной частот«, позто.му колебания передней ж.задней подвесок связаны,для ИЖ П5, КБ. они составляют 2,8.Гц и 5,4 Гц, а колес - соответственно II,9 Гц с 16,2 Гц. Колебанпч подвески ока -аывают значительное влияние на динамические нагрузки в трансмиссии, причем, основное значение имеет качание маятниковой вилки с эадшш колесом и звездочкой главной передачи, которое вызывает церемонное усилие в цепи в 2-2,5 раза превышающее рабочую нагрузку, возмущающее всю упруг/14 систему трансмиссии. Активность этого внутреннего источника можно умзяьяшть выбором координат оси маятниковой вилки,, а постановкой упругой демпфирующей муфты ьюсгно минимизировать амплитуды нагрузок. Хотя амплитуды нагрузок зависят от моста установки демпфирующей муфты, положение узлов колебаний не меняетсяя. На всех передачах при одноузлоэой форма узел находится на участке главной цепной передачи, а при двухузлозой форме, узлы находятся на участка моторкой передачи и на шле .заднего колеса,1. Шша заднего колеса как . элемент трансмиссии закручивается на некоторый угол под действием • •оыента на звездочке и момента упругой реакции в пятне контакта пшны с дорогой. Упругая реакция алгебраически накладывается на силу тяги и в каздый момент времени уравновешивается снлой-инерцш поступательно двинуться массы мотоцикла. Неравномерность двиаения (горизонтальное ускорение) мотоцикла зависит в основном от микропрс-филя дорога (ркс.о)

Леки горизонтальных ускорений .на графике соответствуют скоростям, при которых частота вращения колес совпадает с одной из собственных частот подрессоренной массы, и скоростям, соответствующим совпадению частот гармоник 1/2-го и 1-го порядка крутящего момента двигателя с собственными частотами колебаний колес на ии-нах.

Горизонтальные ускорения подрессоренной массы меньше вертп -' кальных, поэтому при оценке плавности хода влияние трансмиссии можно не учитывать. В то жо время влияние подвески на нагруженность трансмиссии не учитывать нельзя.

*

9

1.г

10

' •:

О 20 40 60 км/ч

Рис. 5. Влияние двигателя, трансмиссии и подвески на

равномерность движения мотоцикла "ИК Планета 4": сплошные линии - при вращении колеса от двигателя на И передаче, пупктир - при вращении колеса от барабана и нейтрали в коробке передач, I- на гладких барабанах, '2- на барабанах с препятствиями высотой 25 ми. "■.'.".-

. Колебания и вибрации сопровождается потеряют мощности в ходовой части и в трансмиссии. При расчетах тягово-скоргзтных-свойств . мотоциклов потери мощности учитываются путем завышения величины аэродинамического сопротивления до. уровня, при котором совпадают расчетное•и экспериментальное значения максимальной скорости.Для . этого по экспериментальному зкачешео максимальной скорости и максимально мощности определяется соответствующее .значешге фактора обтекаемости, которое, получается завкшэнным против экспериментального значения на 20-60 % в зависимости от типа дороги. Это и есть примерная доля ,потерь мощности'В ходовой части при больших ско -ростях, когда превалирует аэродинамическое сопротивление. Потери мощности, рассеиваемой при колебаниях (рис.б.), определялись путем синхронной записи крутящего момента на звездочке'колеса, уоилий на осях колес, рулевой колонки и маятниковой вилки, а также - чао- . тот вращения двигателя, звездочки колеса и скорости мотоцикла. Характер изменения потерь по скорости одинаков для разных типов возмущения подвески. .

а) 5}

Рис.6. Потеря мощности и ходовой части:

а) разбитая грунтовая дорога,

б) асфальтобетонное шоссе,

1 - суммарные потери мощности,

2 - модность на звездочке заднего колеса

Локальные пики на фоне роста общих потерь соответствуют скоростям, при которых частоты вращения колене и других вращающихся масс совпадает с собственными частотами подвесок н шн. При блоки-: ровке упругого элемента подвески нормалъше реакции возрастают в ' 2-3 раза, отрывы колес от дороги наблюдаются уже при скорости 30 км/ч. При блокировке подвески за счет амортизаторов максимальные ускорения уменьшаются, но уровень в'полосе частот повышается.

. • ' ' I

3.4. Влияние маховика двигателя на тягово-скоростные показатели

Одно- п двухцилиндровые двигатели юле от неравномерный крутящий момент, который при неблагоприятном сочетании упруго-диссипатившх _ .и массово-геометрических параметров трансмиссии монет вызывать по-< вишенные нагрузки в трансмиссия и неравномерное движение мотоцикла.

В литературе отсутствуют рекомендации по выбору маховика котоциклет , них) двигателя.-Анализ величии маховых масс двигателей и мотоциклов показал, что, хотя, они отличаются Б'2-2,5 раза, для машин одкна-

нового класса, для двигателей одинаковой мощности и с одинаковым числом цилиндров различие невелико.

Начальное значение момента инерции маховика двигателя моосет быть найдено из эмпирического критерия (N4/6 ). ()г, Гдо Не/6 - удельная мощность мотоцикла, J^;в, ^ - момент инерции маховика и приведенный к коленчатого валу суммарный момент инерции поступательно движущейся массы мотоцикла и колес на I передаче. Для мотоциклов с одноцилиндровым двигателем значение критерия равно .0,2 кВт/кг, 0 двухшшгадроЕкм двигателем- 0,1 кВт/кг. Эти значения уточняются в большую сторону, гфи оптимизации трансмиссии т.к.при снижении значения критерия возможны неустойчивая работа двигателя на холостом ходу, увеличение времени буксования сцепления при трога-нии с места, увеличение аттитуды колебаний трансмиссии я неравномерности движения мотоцикла. Например, при уменьшении момента инерции маховика, двигателя Ж П4 в , 1,52 раза время разгона с места до 70 км/ч увеличилось на 18 5? и путь разгона - на 36 %, хотя внешняя характеристика не изменилась (испытания проводились на одном и том асе мотоцикле н на одном и том же двигателе) , а коэффициент учета вращай -щихся масо уменьшился. Анализ показал увеличение амплитуд колебаний момента на евездочке колеса и силы тяги на оси глаятника в 1,1-1", 5 раза. Оценка потерь мощности от увеличения колебаний при скорости 50. км/ч на разбитой грунтовой дороге даёт 0,78 кВт, а на асфальтн -ровакном шоссе - 0,32 кВт, что. близко к ранее полученным результатам.

... Расчет показателей тягово-скоростных свойств мотоцикла с той же внешней.и нагрузочной характеристиками, проведенный по обычным формулам современной теории двинения, дает результаты, завышенные в 1*2-1,5 раза,(табл.1),, т.е. показатели свойств не иохут 'быть определены расчетным путем с достаточной для принятия решения точностью, если ке учитывать динамических (колебательных} процессов в ходовой части а трансмиссия.Для. учета, потерь. мощности в подвеске и в шинах, составливдю: больную долю рассеиваемой мощности, необходимо распо -лагать данными об эквивалентном коэффициенте вязкого трения к дио -Персии* скорости деформации, подвески и шин. Их произведение дает мощность потерь. ■ ' \

При расчете показателей тягово-сноросткых свойств потерн'мощности вычисляются из мощности, подведенной к звездочке заднего ко-лнса, после чего расчет производится по обычным формулам теории для-кения колесных машин. В данном примере расчет" тяговб- скоростных свойств производился по программе, разработанной на ГЗ "Ш.1А1В" Н.М.Филькиным, а скорость деформации и коэффициент-неупругого сопро-

Таблица 1

Наименование показателя

Значение показателя {Эксперимент расчет по ооыч-I ¡ниц Формулой

•расчет о уче-!том колебаний

Максимальная скорость, км/ч

Время (путь разгона; ,с(и) дс 70 км/ч

до 80 т/ч

В^емя (с) на дистанции

Расход топлива (л/100 км):

- на скорооти 30 км/ч

40 т/ч 50 км/ч 60 т/ч 70 т/ч 80 км/ч 90 т/ч 100 т/ч

- в циклах: европейском

а;,юр. магистр, амер. гор. гор. по ГОСТ

78/55,3 102,8/83,3

23,8/35,2

80,7/55,1

10,2(130)/ 13,4(181)/ -

1818(271)

13,3(194)/ 18,9(297)/-

32,3(553)

21,8/25,2 23,4/33,3

2,3 /3,0 2,8/4,0

3,1/4,8 4,0/5,8

3,9/ 6,0 5,1/ -

3,9/ 7,3 5,8/-

4,2/ - 6,1/-.

4,2/ - 6 ,3/ -

5,3/ -

6,3/ - • -

6,1/7,7 7,2/9,5

4,9/7,0 6,6/ - .

4,0/5,3 .4,8/-

4,8/6,9 6,2 - .

тивления. подвесок и шин - из экспериментов. Из таблицы I видно, что поправка на потери мощности в ходовой части позволяет существенно уточнить расчет показателей тягозо-сноростных свойств.

3.5, Уравновеиивание двигателя, конструкция его подвески и кесткооть рамк

Уровень вибраций раш мотоциклов с одно- и двухцилиндровым двигателем не удовлетворяет требованиям стандарта, поэтому приходится применять тогда двойную виброизоляцию рулк, поднокек, сиденья, приборов и агрегатов. Однако для успешного применения Еиброизоляции необходимо согласовать величину и направление неуравновешенной силы инерции 1-го и 2-го порядка двигателя с кесткостью рамы. Это дости-'гается соответствующим выбором коэффициента уравновешенности и угла

! . .

расположения противовеса колончатого ваш. Полярная диаграмма неуравновешенной силы инерции 1-го порядка ишет форму эллипса. Для ограничения максимальных шяиштуд вибраций рамы необходимо, чтоби большая ось эллипса совпадала с направленном наибольшей жесткости рамы. Эта исходная предпосылка должна быть затем уточнена, так как значения статической и динамической яестпостк отличается. Необходимо, чтобы не было розонансов рамы с силами инерции 1-го порядка. Для этого увеличивается жесткость рамы за счет применения труб прямоугольного сечения, штампованных коробчатых элементов, за счет жесткого крепления двигателя в 4-х я более точках а т.д. Низшая, собственная частота 20-25 Гц обычно определяется изгибной косткостыо передней вил -ки в горизонтальном направлении, т.е. возможен резонанс 1-го порядка на минимальных частотах вращения двигателя. Эта форма но зависит от конструкции.рамн и крепления двигателя, Изгибные Форш колебаний pat.ni наблюдаются на частотах вше. 45-50 Гц. Особенно вшхно вывести из рабочего диапазона двигателя первую изгибную Форму, соответствующую колебаниям массы двигателя в направлении нашеньиай жесткости рамы. На многих мотоциклах собственная частота этой формы равна 55-70 Гц (3300-4200 мин"1), т.е. находится в рабочем диапазоне. Для устране -ния резонанса вводятся дополнительные связи двигателя с рамой. На мотоциклах "Ж" массового выпуска пртлэкепйем распорного болта собственную частоту удалось повысить до 112 Гя, что, однако, не устранило , резонанс с салаки инерции 2-го порядка на частоте вращения двигателя 56 с-* (3380 мшГ*). Следует отметйть, что прогнозирование результатов конструктивных мероприятий по снижения вибрации возможно лиш> численными «отодами из-за плотного собственного спектра и вирокого диапазона частот возмущений.

.3.б.. Вибройзолялия двигателя и конструкции его подвески

Упругое крепление двигателя облегчает решение проблема вибра -дни, но усложняет проблему жесткой ■рама для обеспечения устойчивости и управляемости.

. При жестком креплении картер двигателя используется для повышения жесткости. рамы и вывода резонансов из рабочего диапазона двига -. теля. При упругом креплении яеоткость виброизолирующей подвески должна быть такой, чтобы верхняя.собственная частота колебаний двигателя на подвеске была ниже частоты холостого хода в 1,41 раза, т.е. при. частоте холостого хода 1000 мин-"'" наибольшая собственная частота колебашй двигателя на подвеске долкна быть равна 11,8 Гц. При реальных массово-геометрических параметрах жесткость подвески двига-

| x

теля должна быть приблизительно 200-250 Я/т. Применение цепной передачи делает невозможной вибропзоляцню в направлении силы натяжения цепи из-за недопустимо больших перемещений двигателя. Поэтому в направлении, перпендикулярном линии действия натяжения цепи долЕна действовать вся неуравновешенная сила инерции масс кривепшшо-шатукного механизма. Для нормальной работы цепной передачи необходимо, чтобы задняя от;.эра двигателя была более жесткой, чем передняя. На мотоцикле Нортон Комаддо-750 с одноцилиндровым двигателем влбронзодирована система двигатель-маятниковая вилка-заднее колесо. При такой конструкции сила тяги от заднего колеса передается через опоры дэигателя. Автором создан ряд конструкций виброкзолирувщкх подвесок, одна из которых, основанная' на принципе "центра удара", позволила получить уровень вибрации рамы в 2-2,5 раза ниже, чем на мотоцикле "Яшха-ЗБО", и применена на мотоцикле iffi Ш.

3.7. Частотные характеристики мотоцикла и влияние связей агрегатов

Частотные характеристики колебаний точек мотоцикла необходима для обоснованного построения математических моделей динамических процессов в соответствии с разработанным методом л обобщения их на широкий класс конструкций. Мотоцикл и отдельные агрегаты испы-тывались на вибростендах соответственно ранее приведенным схемам, . позволяющим пострость матрицы динамических податлпвостей в точках связей подвески, трансмиссии и рамы. При постоянной амплитуде колебания стола вибросгекда и фиксируемой амплитуде силы в диапазоне до 150 Гц измерялись ащщитуды перемещений, скоростей к ускорений 9 пар точек связей рамы, двигателя, подвески, трансмиссии и ... колос.

Анализ собственных частот л форм колебаний показал, что в конструкции наблюдаются связанные колебания. Преимущественные колебания туловища, головы к рук водителя происходит на частотах 10-12 и 32-34 Гц, подвесок- на частотах от 2 до 6 Гц, колес ж шлн-от 12 до 30 Гц, трансмиссии- от 16 до 51 Гц, рамы - выше 50 Гц (при упругой подвеске двигателя - от 23 Гц). Собственные частоты крутильных колебаний несущей системы относительно продольной оси составляют 2-5 Гц. Анализ частотных характеристик при приложении возбуждения в различных точках показал сильное взаимное влияние передней и задней подвесок, на частотах выше 40 Гц подвеска усиливает вибрации,' передаваемые от колес на раку, из-за трения в амо£-

тизаторах н ионт&хпых узлах. Колебался маятниковой вилки на частотах 40-60 1ц усиливают углозко колебания двигателя ц трансмиссия, что связано с розонадсачи. Из полученных результатов напрямую следуют вывода о структуре моделей колебаний подсистем. Для обобщения выводов на широкий класс конструкций били исследованы характеристики изолированных подсистем и систем с частичными связями соответственно схемам на рисунках 2,3 . Это позволило построить мат--риця коэффициентов влияния и проверить разработанный метод деком-.позици. Аналиэ дина\«пчесдих податливостей показывает, что при местком крепления картер двигателя, являясь по существу сторанем рамы, уменьцает ео податливость на порядок нос рапненк» с утсругюл креплением. Это оказьшает кардинальное влияние на характер кола -баний всего мотоцикла, так как при упругом кроплении двигателя динамическая податливость раш на низких частотах соизмерима с динамической податливостью шин. Динамическая податливость подвесок на порядок больше, чем ккн, поэтому np:i установке рамы па подвески её динамическая податливость' в вертикальном направлении спреде ~ ляется податливостьи подвеско, а я горизонтальном- остается дражней. Динамическая подагллассть трансмиссии достигает максимума на частотах 20-90 Гц, а затем'падает i; стабилизируется на частотах вша 50 Гу. Угловая динамическая 1.одатлпвость подсистем двигатель-рама, даигатолъ-рама-подвеска и двнгатель-рглга-подвоска-колеса-- шшц на 1-2 порядка больше, чом трансмиссии. При упругом креп-jie'Uíi! двигателя эта разница уЕЭ^гахвается.

' 4. РАЗРАБОТКА ОЕОЩЗШЫХ МОДЕЛЕЙ ДИ1ШИЧЕСКИХ ■ ПРОЦЕССОВ В КОНСТРУКЦИЯХ мотоциклов

4.1 К-тассификация силсьых схем мотоциклов

• Несмотря на'многообразие конструктивных решений силовые схегsi мотоциклов мокко разделить па 5 групп: классическую, автомобильную, ..хребтовую (открытую) , с монсаморгизатором и'модульную (ркс.7.). Силовые схемы имеют общие признаки, позволяющее обобщить матема -TIHGCKIÍ8 модели так, что одна и та же модель кояег быть использовала для разработки мотоциклов о разной силовой схемой . При расчете разница будет лишь в физическом и геометрическом толков arara стола параметров: моментов инерции, лсестяостей и т.д.

•4.2. Обобщение вода и структуры математической модели 'мотоцикла'и её'декомпозиции

Хотя конструкции мотоциклов достаточно разнообразны, число

Класс« ческаЯ (Закушадя)

Автомобильная

С M О H Ой пер mu^gniaport

УЖ^ЁРАИЧ" tartan)

иаянздк

SUZUKI 6SS1100 tS&SSSSS

Moíai ese

млог.гисс

H01IDA СЯ 2SÖ П fcT^ÎÂ

Ма№1989

SUZUKI ш-тю

»loa en» Веда GSCQ : 1Ю PS " А1Ш ыгм . leo i-тл

Модульная

Ряс.?."1. Свдоше схемы мотоциклов,

. конструктивных схем невелико, а их модели колебаний можно ограничить следущими: модель колебаний подвески при жестком креплении двигателя, модель колебаний подвески и рамы при упругом креплении двигателя, модель колебаний трансмиссии. Однако перечисленные модели должны быть достаточно универсальными в отношении возможности изменения геометрии конструкций и точек приложения возмущений. ■ * Соотношение задачи исследования и вычислительных возможностей их решения привело к выводу, что мотоцикл долнен быть представлен в . виде динамической системы с сосредоточенными параметрами. Демпфирование в подвесках считается согласно модели Фогта пропорциональным скорости деформаций, а внутреннее треняе в материале- самим деформация!.! согласно гипотезе Е.С.Сорокина.

Возмущения представлены суммой формально независимых случайного возмущения мякропрофкля и гармонических сил инерции двигателя. Система уравнений движения в комплексной форме имеет вид

Л if* + (c%\l*H \kx(,b + K-F*0> _ (з)

где z* - вектор комплексных координат; А.'Б.С- матрицы инерции, демпфирования и упругости; X - коэффициент внутреннего трения в "материале; _А,(Ьt ¡^(i) - функции микропрсфиля под передним и задним колесом, i, , К - комплексные векторы и матрицы коэффициентов возмущений ; FM(b - комплексный вектор гармонических возмущений. Действительная О и мнимая V- части вектора частотных

характеристик Ф('ш) координат определяется из системы

~ <«> .

где ф(>и>;= ti+'V , С - колесная база, V- скорость мотоцикла, и - угловая частота. Спектральные плотности и среднеквадратичные значения # находятся с помощью комплексных частотных характеристик Ф(и») по кзядому воздействию с последующим суммированием спектральных плотностей откликов на какдое возмущение.

где SrfM - спектральная плотность возмущения микропрофиля, f((v) - амплитуда гармонического возмущения двигателя; . <PS(4) - частотные характеристики выходных показателей, являющиеся функциями . .

¡»В *Yc! ' Т И .

4.3. Модель для расчета устойчивости мотоцикла

Эксперименты показали, что устойчивость мотоцикла зависит от ноплоскостностя переднего и заднего колес, возникающей при крутильных колебаниях несущей системы относительно продольной оси, и при колебаниях переднего колеса вокруг оси рулевой колонки. Крутильные к лебания возникают при недостаточной жесткости передней вилки и всей несущей системы из-за близости собственных частот этих форм к собственным частотам подвески. При обеспечении известной жесткости несуще: системы и при отсутствии существенных несишетричностей возмущений" •от двигателя, поперечные колебания .переднего колеса не связаны с про дольными колебаниями подвески. Модель расчета устойчивости мотоцикла разработанная в МАШ Л.Н.Гродко, отвечает предъявляемым требованиям, так как позволяет определять параметры общих конструктивных решений: координаты центра тяжести, переднего колеса,•вылет передней вилки, а также характеристики бокового увода шиш и демпфирования руля. Модель подкреплена экспериментальными данными о жесткостных параметрах мотоциклетных шин и передних вилок, полоненных"в ННШотопроме.

Анализ условий устойчивости, проведенный Л.Н.Гродко, показал, т. для каждого значения вылета существует критическое -значение приведен! кассы мотоцикла, такое, что, если масса меньше критической, то устойчивость обеспечивается без введения специального демпфирования, на любой скорости. Необходимым условием является, чтобы коэффициент увода был больше вылета. Если яе это невозможно, то определяется потребное демпфирование руля, .наименьшая величина которого-соответствует равенству значений вылета и коэффициента увода. .

Таким образом, при заданных яесткостншхарактеристиках шины опр< деляются допустимые пределы изменения вылета прп работе подвески или потребное демпфирование руля. Отметим, что эти параметры определяютс; -для случая движения "без рук". .

4.4. Математическая модель подвески

Качество подвески оценивается вибронагруншюстью рамы в точках контакта с ней человека в диапазоне до 22,4 Гц, Следовательно, согла< но разработанной методологии, рама является объектом, а все остальные подсистемы является средой, с которой рама связана в точках 1,2,4 (Рис.2). Пользуясь динамическими податливостями рамы в этих точках и среды (передней, -задней подвесок, тела человека, двигателя) в тех же точках, построена матрица коэффициентов влияния и вычислен по формуле критерий влияния среды на частотные характеристики рамы (Ркс.8).

Из характера кривых в диапазоне до 22,4 Гц следует, что:

С), двигатель'можно не выделять из подрессоренной массы при жестком креплении и надо выделять при упругом креплении; 2) биомеханическая модель человека должна быть выделена из подрессорен-юй массы, особенно при жестком крепленый двигателя; 3) передняя I задняя подвески должны быть-! представлены в модели отдельно; I) характеристики трансмиссии не влияют колебания подвески. Эти выводы полностью совпадают с результатами экспериментов , но ю отношению к последним являются обобщакгдаи. Динамическая модель йолебаний подвески при жестком креплении двигателя (Рис,9) )одэргюп! точки связи с трансмиссией и рамой. С трансмиссией 5вязь осуществляется через нормальную реакцию колес 2 череа позорю маятникового рычага, а о рамой- через точки крепления, под-зесок и через сиденье, Модель позволяет вычислять собственные тас~ :оты и формы,среднеквадратичные значения ускорений на сиденье зодителя в диапазоне до 5,6 Гц и до.22,4 Гц , нормальных реакций дороги и угла поворота маятника задней подвески. Спектральная тотвость ординат микропрофпля представлена аналитическим вупанашем. Модель реализована н виде программы, позволяющей рассчитать подвеску при движении по 6 типам дорог с 9 значениям:* жоростей. Проверка модели в ПО "ШИАШ" показала, что она аден-затно отражает колебания подвесок разных типов.-

4.5, Моделирование колебаний трансмиссии

, Трансмиссия яак объект моделирования связана со средой' гарез подшипник»двигателя и коробки передач и через подаппшп шездочки заднего колеса (Рис.З). Пользуясь динамическими ггс-[атлЕВбстями трансмиссип в этих точках и среды ( т,з.:1) двигателя в системе двигатоль-рама» дапгатель-раш-подвескя ?лп дап-^атель-рама-подаескл-колеса-шшы, 2) маятниковой! валки в система :олесо-шии-а),' построена матрица коэффициентов влияния и вычислен [риторнй влияния срзды на частотные характеристики транс?тссин РпсЛО). Из графиков следует: упругость рамы в модели трансмпс-¡шг можно не учитывать (кривая I) , двигатель на упругой, подвес-;е должен быть ваделен из подрессоренной массы (кривая, 2), под-1еска п цппш влияют на частотные характеристики трансмиссии и [олн!Ш присутствовать в её модели. Зти выводы совпадают с ре -• ¡улътатэми экспериментов, -но они позволяют обобщить ж на-большей . тело конструктивных схем. Обобщенная динамическая модель рансмксспи (Рис .II) представляет упруго-диссипатшзную крутильную ! ист ему» включающую основные участки трансмиссии, реактивную

т

г

а)

1 1 .Л

. /! ч / ■ N

\ / ! V 1 \д1 \

ч \ - / аи» Т' г

<1 л.

ЯМ 2

к- Ь

л

с 5.

о го -40 во $о Гц

О. 20 10 60 во Гц

Рио.8. Критерий влияния на частотные характеристики рамы: а) двигателя (I) и тела человека и) . Тпунктир-двигатель закреплен упруго); б) передней (3),задней (4) подвесок и трансмиссии (5)

Ц г—

7—1 'л/ - —Л

Рис.9. Дшхамическая модель для исследования колебаний

подвески > ' •...'■'•'

■"ам

г 1

2

/ \ / / V

\

го 4 ■0 « 80 Гц

Zll.il 2

ао Гц

Рио.10»КрптериЙ влияния на частотные характеристики трансмиссии подсистем: а) двигатель-рама (I), двигатель-упругая- подвеска двигателя-рама (2); • б) двигатель-рама-подвеока (3), двигатель-рама-подвеска-колеса-шины (4), маятниковая вилка--колесо-шша (5) .

. Рис Л. Динамическая- модель трансмиссии

массу двигателя, ого подвеску, подрессоренную массу, подвеску, колеса и шиш. Возмущениями являются спектральные плотности нормальных реакций дороги, угла поворота маятниковой ввдки и гармоники крутящего момента двигателя, которые определяются из расчёта подвески и индикаторной диаграммы двигателя; Система уравнений о комплексными коэффициентами имеет вид, аналогичный (3). Решение • производится методом комплексных частотных характеристик. Частотные характеристики моментов в трансмиссии вычисляются через частотные характеристики координат, спектральные плотности л среднеквадратичные значения моментов определяются при помощи известных соотношений теории стационарных случайных процессов. Модель реализована в виде программы, позволяющей рассчитывать собственные частоты, формы и среднеквадратичные моменты на участках трансмиссии при движении мотоцикла по 6 типам дорог с 9: значениями скоростей. Сравнение результатов расчетов с применением'модели л экспериментов показало, что частотные характеристики и значения; собственных частот отличаются менее,- чем на 18$.

4.6. Разработка модели динамического расчета рамы и уравновешенности двигателя

Рама, как объект моделирования, рассматривалась при моделировании колебаний подвески в диапазоне частот до 22,4 Гц, однако её собственный спектр значительно шире, поэтому л критерии влияния среды (Рис.8) надо анализировать в более широком частотном диапазоне. Из рисунка 4 следует, что двигатель должен быть выделен независимо от конструкции его креяшжйя; характеристики трансмиссии и тела человека (выше 15 Гц) не влияют на частотные характеристики рамы, а свойства подвески наоборот влияют на ха-. рактеристики рамы' на всех частотах . Эти выводы> . как и вывода по подвеске и трансмиссии,' обобщают экспериментальны© резудьта-' ты и позволяют представить обобщенную модель динамического расчета (Рис. 12),которую можно использовать и для расчета подвески', цри упрутом креплении двигателя. . ' •

Конечноэлемепгная модель динамического расчета рамы включает двигатель, маятниковую вилку', переднюю й заднюю подвески, колеса и шины, представленные в виде, стеткшевых конечных элементов; двигатель, обладающий инерцией поворота,связан с'рамой так, что возможна имитация различных конструкций его крепления. Воз- ;• мущения, действующие со стороны подвески, двигателя и трансгжс-сии, находятся из моделей подвески и трансмиссии. Возмущения . -

от сил инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс кривошипно-шатунного механизма двигателя содержат параметры механизма, а такаэ угол наклона цилиндра, коэффициент уравновешен-нооти и угол расположения, противовеса коленчатого вала. Уравнения двияения масо стержневой системы имеют вид

= » (5)

где М= ¿/¿ву д»; , ( I '= 4, г,... , П) ; £ - матрица

по-датливоотей; Р - вектор возмущений.

Рпс.12. Динамическая модель рамы

Матрица,податливостей определялась методом конечных элементов и по методу А.П.Флллна. В первом случае вычисляется матрица иесткости путем суммирования соответствующих элементов стандартных матриц аесткостей стержней, примыкающих к данному узлу. Во втором случае использовался матричный алгоритм перемножения эпюр. Собственные частоты ■ и собственные формы определяются по формулам ^ = \!7/Ц , ^ = с/^[^/УлГ-]х , где- Л] — j -ое собственное значение матрицы?, элементы которой равны Оц — тУ1-.^-^ \ у. - собственный вектор, соответствую -

щий Яj .

Частотная характеристика j -ой формы определяется по формуле • ' ■ \ .--•-.

где fW - собственная форма,массы /»; при колебаниях © собственной частотой flj , С• Частотные характеристики координат равны Ф (¡¡о) = il Ctf Ф- ф. (ш) ) » а частотные характеристики внутренних усилй определяются, по формуле % О'») =Z($$• ^<*:»)) • тае Sf^J - внутреннее усилие в /;-см

сечении '' при j -ой собственной форм?, t

Вц .- то же усилив от единичной статической силы, щшсоненной по i -ой координате, определяемое, из матрицы жёсткости. Спект - ' ральная плотность обобщенной силы, эквивалентной комплексу возмуще- .. ней,равна =z.(Sfii^)(<ffJJ)i) . Комплексная обобщенная сила

Pjwyf.Q) L*1. Спектральные плотности координат и внутренних \ усилий от всего комплекса возмущений соответственно равны $(ы)=1Ф0ш)1г.$ц(ъ), Sfe («-;.= [^(¿ujI1- Sq((u) . Среднеквадратичные значения координат и внутренних усилий находятся ira выражений.

». ' ; Ç^VfJp^T *' г:

Модель динамического расчета рамы была реализована в виде : программы, информационно • связалной с моделями подвески и трансмиссии . Проверка модели на адекватность при выполнения опытно -. конструкторских работ в ПО "ИШАИГ дала положительные результаты. ':

■ 5. АНАЛИЗ ЗАДАЧИ ОПГИШЩШ ДШШЧЕШК ПРОЦВССОВ ' .".

В КОНСТРУКЦИИ МОТОЦИКЛА. -, ' .

5..i. Роль и место вычислительного эксперимента, шитацион-ного моделирования И оптимизации динамических процессов в станов- ', лении конструктивной формы. ; '

• Процесс проектирования реальной системы-не макет чбыть, формализован и сведен к решению-одной, задачи кли-даае цепочки /задач. Нал- , .более логично к решению проблемы' подходить с позиций системного*' ' анализа, когда ЭВМ гот овит, колете ствекную шформацшэ, а'решоме принимает человек на основе неформального анализа полученных ре- • зультатов оптимизационных расчетов и компромисса меяду противоречивыми требованиями к конструкции. - Для осуществления оптимального проектирования математические, модели должны,быть дополнены алгоритмами 01ггш.Ц1зацщ. Параметры, оптимальные для одних.'условий-'„(возму-

дений), но обязательно оптимальны для другая условий. Оптимизация кшша проводиться для. различных условий двшеиия, нагрузки и 'корости мотоцикла. Наборы оптимальных параметров, полученные дом йзличных условий эксплуатации, слукат исходной информацией для финяяия решения, йлигационное моделирование понимается как процесс набдвденда. с. помощью математических и оптимизационных моделей ¡а изменением оценочных показателей при подаче возмущений на зхсд годеяи и при изменении возмущений'ж параметров модели по желанию жспзримэктатора. Последовательность расчетов подсистем должна 5ыть такой, чтобы: учитывалось направление передачи колебаний; гисяо ограничений на активные параметры других подсистем после гоинятия решения по данной подсистеме было минимальным; эксгог/а -:ационше показатели имели приоритет перед остальными критериями (ачества подсистем. Автором разработан алгоритм оптимального проек-:ироЕания несущей систем! мотоцикла (Рис.13), который отвечает )тим требованиям и позволяет провести системный анализ мотоцикла. 1а рисунке указаны , а в работе обоснованы конкретные параметры, которые должны оптимизироваться на каждом этапе, становясь ограняющими на последующих этапах проектирования.'

5^2., 5,3, Анализ методов оптимизации и исследование мно -гаства решений, близких.к оптимальному, применительно к задаче ^следования колебаний.

В многокритериальных задачах оптимизации подсистем мотоцикла лет оды математического программирования целесообразно использовать щя уточнения пространства поиска и исследования допустимых реше-1пЁ , с целью улучшения показателей качества га счот уступок в згракичениях или в отдельных показателях качества. Учитывая знсо-<уга трудоёмкость получения одной точки пространства проектирования, предпочтительны поисковые методы . В основу алгоритма исследования 1ространотва параметров проектирования подсистем мотоцикла, пологая > метод равномерно распределенных точек (Ш-гговск), позволяющий' менять в ходе имитационного эксперимента математическую постановку многокритериальной задачи без пересчета точек.

6. МТШАТШВСКАЯ ПОСТАНОВКА И РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ . ОПТИЛАЛЬНОГО .ПРОЕКТИРОВАНИЯ ШГОВДКМ КАК

дшшшвской сштжы . • •' ■

6.1.. Обоснование и исследование целевых функций подсистем.

Показатели эксплуатационных свойств мотоцикла являются

интегрированными.величинами, которые зазисят не только от характеристик даигателя, массы машины. и еЗ аэродинамических параметров, но и от качества подвески, трансмиссии, шин, рамы, тормозов и т.д. Укенкненяе потерь мощности при колебаниях подсистом приводит к улучшению эксплуатационных показателей. Лоэтогду среди показателей качества подсистем выделены такие, которые однозначно связали с эксплуатационными показателями. Другую группу оценочных показателей подсистем' составляет их возмущающее действие па смежные подсистемы. Остальные показатели (например, динамический ход подвески, згглы закручивания муфт и т.д.) яшхяются дополнительными и считаются футщиональнымн ограничениями. Исходя из такого распределения приоритетов , подвеска, оценивается среднешзадратичными значениями-ускорения:па сиденье водителя С до 22,4 Гц), нормальных реакций дороги л угла поворота маятниковой вилки задней подвески. Дополни-' . тельными критериями являются среднеквадратичные деформации подвесок 'и сиденья* •

. ' Целью оптимизация: транстаисспа является.■минимизация упругих .момонтоэ"в моторной передаче, коробке передач п в колесной передаче, а упругие моменты на шине, в ступице заднего колеса п реактивный момент, передаваемый'.на корпус двигателя и на раму, являются дополнительными критериями. При оптйшзащж рамы критериями яв -дяются собственные частоты, масса и тксямаяьная амплитуда вибро-перемещешш характерных точек. ;

Варианты собственных спектров сравниваются по максимальным папрянзяплм. пря собственных формах, на частотах, примыкающих к ' частотам гармоник двигателя. Вариант оценивается по максимальному значению критерия в заданном диапазоне скоростей мотоцикла на данном типе дороги отдельно на низшей и на высшей передаче. Целевые функции подвески плавные, монотонные 'или с одним экстремумом. Наибольшее влияние па критерии сказывают жёсткости подвесок. Целевые футацпн трансг-шссил шеыт несколько экстремумов. Характерно снижение упругих моментов по кинештической цепи от двигателя к вторичному валу, а затем возрастание до шины заднего колеса. Влияние жёсткостей участков неодинаково и неоднозначно. На собствен-ны9 частоты л на напряжения и массу рамы решающее влияние оказы -. вает число и координаты, точек крепления двигателя, при этом из' меняется распределение напряжений do сечениям. При пропорциональ-. ном изменении моментов инерции сечений стер-шей распределение напряжений остается постоянным .

6.2., 6.3. Параметры проектирования, ограничен™ и решение задач оптимального проектирования подсистем

Алгоритмы, основанные-на методе ЛП-пояска, позволяет менять математическую постановку задачи в ходе вычислительного эксперимэз та . Конструктор выбирает решение иэ числа допустимых, yдoвлeтвopJ щих заданным ограничения?.!, вменяя ограничепия, он макет исследовать варианты близкие к оптимальному. Возможно также автоматическое нахождение вариантов, удовлетворяющих всем ограничениям,заданным для каждого типа дорог и передач. На рясунках 14,15,16 привел« яы алгоритмы оптимизации подвески, трансмиссии и рамы.

7. ПРШЕШЕИЕ СЖТШЫ ОБОБЩЕННЫХ МОДРЛЕЙ И ОПТШВАЩЮШЖ МЕТОДОВ ЖСЛВДОВАНИЙ ДИНАШНВЗКИХ ПРОЦЕСС® В ДОДЗИЗТЕ-МАХ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОТОЦИКЛОВ

Разработанные математические'модели реализованы в виде комплекса программ 1С ЭВМ "САПР Мотоцикл", и прошла опытную эксплуатацию при выполнении опытно-конструкторских работ в ПО "ЮЛАЛГ, в процессе которых была подтверэдека адекватность моделей, отработаны вычислительные аспекты и методика постановки оптимизационных задач. Положительные результаты применения моделей послужили основанием для разработки автоматизированной, систеш'оптимизации конструкций мотоциклов, которая включает комплекс"счётшх програм базу данных и программы изучения результатов,*рзализуодпе .алгоритмы оптимизации подсистем. Система применяется в ПО "ИЯМАШ", с.её помощью было.разработало 5 моделей мотоциклов' '"И£", что 'позволило улучшить качество конструкторских решений за счет отбраковки не-' э^октивных. вариантов на стадии проектирования и значительно, .снизить колебания и вибрации мотоциклов. В результате оптимизации' -динамических, процессов уменьшились потери мощности па трзнио. при колебаниях шин, .подвесок, трансмиссии и рагды,.что обеспечило снижение расхода топлива при'движении по асфальтобетонному косое • на 2-3 %, по грунтовым дорогам- на 0-23% . , : . -

• Опыт применения имитационного моделирования' и' оптимизации ;.. конструкций с применением разработаннсгопрограммнсго комплекса позволил сделать ряд обобщений отпосителыго типовых конструктив -яых- решений и выявить тюпгчше оспбки, допускаемые донструкторсм при. проектировании несущей • сист еш, • -'когда. в' погоне "за каадвдейся " выгодой пригашаются- такие решения, которые ощзакичиваит ,;или де лают ' безуспешными дальнейшие мероприятия1 по свженпю вибраций л ,' улучшению: качественных показателей мотоцикла. ■ В работе сформули-рованн безусловные требования' к располокегопо и креплению ДЕИгател к изгибной и крутильной жёсткости рамы и всей несущей' систеш

замннг, сс0т£сркл<£ун1ци( крайни» ел'учаим Зероыгт ущвЛ/а и ¿есеР»* СОСтсяни" машина

гранчцч изменении лу-т««"/»/л» яре ек-ъи^р

X

в_| р /рс ¿них меч**

Ржч'ерч и •¡•унк^ий

йп ,л1>*е , / тройных тачка* для

слцчтХ машина

Назначение, сг/аничении ¡нлчении .Ъ*.

4 печках Зля слугяг*

НЧЯ папина

—:— I, ~__^

Н«.\начекие ограничении ¿наченич «ритгрие/ —----

1*я мнЗого (лучая -¡¿тени.» —| Ьчс/прукпрр. Ц

1

Прв1е^ка не!\оетц,ты /чнохест^а '¿спуетцнн*

решении "Зля кажЭ»го ЗЛтения

Машины

Р+О /

Опредшкм перегьчениц ет/ Эв.'усти-

/ешении

■ .- П~о . :

ВуЗаЧа., реиинии ¿липких

" йлтипалнепу

Рис,14. Алгоритм исследования пространства йар&метров проектмровашш подвески '. »

Pïiû.16. .Алгоритм исследования. пространства ■ ■ параметров проакткрозаиия рш.ш

мотоцикла, имеющие целью обеспечить минимальную связанность колебаний и избежать появления дополнительных моментов неуравновешенных сил. Соблюдение безусловных требований к конструкции уменьшает вероятность возникновения неожиданных и нежелательных динамических аффектов и создает основу для последующей элективной у оптимизации конструкции,

В работа приводится пример оптимального проектирования мото-' цикла, иллюстрирую^ возможную схему действий конструктора.при использовании разработанной методологии и на основе имитационного моделирования,динамических процессов в конструкции. Показаны практические возможности нового подхода к проектированию с учетом влияния колебаний, вибраций и динамических нагрузок на показатели эксплуатационных свойств.. Приводится перечень кз 30 наименований конструктивных решений к методических пособий конструктору, разработанных автором и примененных в мотоциклах няи при -проектировании мотоциклов.

Технико-экономический эффект от применения новых принципов проектирования мотоциклов образуется в результате улучшения оке-' плуатационных к потребительских езойтв (тягово-скоростных, топливной экономичности,- плавности-хода, вибрации, оума, вредных выбросов, ресуроа), сокращения затрат'на устранение неэффективных конструкторских реиений и уменьшения сроков освоения новях.моделей мотоциклов. Сокращение числа циклов проектирование-изготовле-1ше-кспытапие опытных образцов позволило сократить сроки проектирования приблизительно на 20$. Экономический эффект от применения полученных автором научных результатов оценивается приблизительно в 3 млн. руб. в год.

■ , ОЕШ ВЫВОДЫ; .. ,.'. ' ' ' '/У

1. Колебания, вибрации и диначшче ските нагрузки в нонструквдг оказывают существенное влияние на эксплуатационные и потребительские свойства мотоцикла, в связи с чем показатели свойств не могут быть определены с достаточной точностью расчеты«! путем, если не учитывать ватте динамических процессов.

2. Контроль и оптимизация'диналцгчэскях.процессов должны осуществляться на стадии принятия обгцих конструктивных решений в последовательности, диктуемой уровнем влияния параметров решений на показатели эксплуатационных свойств.

3. Разработанный метод построения моделей колебаний подсистем, входящих в состав сложной конструкции, имеющей неопределенную структуру и параметры, создает методологическую основу нового

- принципа проектирования, позволяющего решить проблему контроля динамических процессов ка стадии принятия общих конструктивных решений по подсистемам.

' 4« Экспериментальное исследование механизма и уровней влияния динамических процессов в конструкции на эксплуатационные ^свойства мотоцикла показало, что основное значение имеют процессы : на частотах до 150 Гц, формируемые внешними источниками возмущений - неровной дорогой и силами инерции 1-го и 2-го порядка двигателя. Наиболее активным внутренним источником возмущений являются колебания маятниковой/вилки задней подвески.

• 5. Для обеспечения устойчивости и управляемости мотоцикла . крутильная жесткость системы передняя вилка-рама-маятнидовая вилка должна сыть такой, чтобы значения собственных частот одно- и двухузловых колебаний системы отличались на 40% и более от собственных частот подрессоренной л неподрессоренных масс.

6. Колебания передней и задней подвески.взаимосвязаны и ока-зывшэт превалирующее влияние на нагрузки в трансмиссии з основном ча.счет кинематического Еозууцэния ипи главной передачи при качания маятниковой вилки. Амплитуда "лк^мической нагрузки может

. в 2-3 раза,превышать среднее значен;^..

7. Неравномерность крутящего момента двигателя и неровная дорога являются причиной крутильных колебаний трансмиссии, одно-узловзя фор»«а которых на частотах до 24 Гц вызцвает неравномерное движение мотоцикла. Величина горизонтальных ускорений при этом ыоает быть соизмерила о величиной вертикальных ускорений подрессоренной массы.

8. Потери мощности в подвесках, шинах и трансмиссии при дак-яенш по грунтовым дорогам и по бездорожью достигают о0% мощности на колесе,- что диктует необходимость учета потерь при расчетах тяглво-екоростннх показателей. Величина мощности потерь с доста-. точной точностью может быть определена по значению эквивалентного, сопротивления, полученного из характеристик упругости по- гис-терезисной петле, и по дисперсии скорости деформаций подвесок, тин и трансмиссии.

9. Момент инерции маховика двигателя оказывает существенное влияние на устойчивость холостого хода двигателя и ка динамические нагрузки в трансмиссии. На основе анализ© ряда моделей мото-' циклов найдена величина момента пнёрцйл маховика, в зависимости

от удельной мощности и величины вращающихся масс мотоцикла, которая может быть использована в качестве походного значения при оптимизации. .

10. Уровень вибраций мотоцикла определяется резонансами рамы на частотах 1-го и 2-го порядка вращения двигателя, при этом . основное значение имеют изгибине формы колебаний. Низшая изгибная форт зависит от жесткости передней вилки <20-25 Гц), а на средних и высоких скоростях (55-70 с-*) главное влияние оказывает .. конструкция рамы и установки двигателя.

П. Вяброизолянкя двигателя мотоцикла затруднена применением для привода колеса цепной передачи и неизбежным увеличением колебаний двигателя на минимальных скоростях, что вызывает снижение устойчивости мотоцикла при движении по грунтовым дорогам и по бездорожью.

12. Анализ современных тенденций в развитии конструкций мотоциклов показал, что, несмотря на разнообразие конструктивных решений, силовые схемы мотоциклоз мог/т быть сведены « 5 водам: классической, автомобильной, с мсноамортлзатором, хребтовой и модульной,» которые имеют общие признаки, позволяющие обобщить модел: так, что одна и гата модель может быть использована для расчета мотоциклов с разной силовой схемой.

13. Полученные пз экспериментов•частотные характеристики агрегатов и мотоцикла в целом позволили построить.матрицы динамических подагливостей и проверить пригодность разработанного метода для построения и обобщения математических моделей подсистем. .

14. Математическая модель мотоцикла представлена в виде связанных обобщенных моделей подвески, трансмиссии и рамы,, которые ' содержат параметры общих конструктивных решений и позводпшт оценивать их влияние на показатели эксплуатационных свойств с учетом реализуемых системой динамических процессов.

15. Адекватность математических моделей подтверждена их' применением при выполнении 16 опытно-конструкторских.работ по разработке мотоциклов классов 175-750 см3 различного назначения. •

16. Разработанный алгоритм оптимизации динамических процессо: в конструкции мотоцикла по подсистемам позволяет определять парвт оптимальные решения и поэтапно исследовать возможность удучтения того или иного показателя эксплуатационных свойств не только за . счет упругих и диссипатпвных, но и за счёт геометрических.пара-.

.метров конструкции.

,17. Выполненное диссертационное исследование открывает новые ранее, неиспользовавшеся возможности совершенствования мотоциклов и является научной основой дня создания мотоциклов'с автематическ управляемыми характеристика!® ходовой части, двигателя' и траксмис

сии. "•,•..■'.••'.•...--..-'•

ПО ТШЕ ДИЗСЕРГАЩИ ОПУБЛИКОВАНЫ СШУВДИВ РАзвога?

U Баранчик В.П. Дикамйческш нагрузки на двгпше передачи: ; мотоциклов // Механические /передачи / под ред. Н.В.Воробьева. ~ ~Ииевск,1968.~ С.68-85 . /

2. Баранчик В.П. Об увеличении срока, службы цепной передачи мотоциклов У/ Механические передачи / под ред.Н.В.Воробьева.--йхбвск, 1968.— С.65-67 .

3. Баранчик В.П. Износостойкость втулочно-роликовых цепей мотоциклов // Механические передачи / под ред „Н.В .Воробьева.-- Ижевск, 1938 С.85-90.

4. Умняшкин В.А., Макаров В.И., Первой А.Д., Баранчик В.П. Прочностной расчет мотоциклетных трансмиссий // Механические пэ* редачи/ Под ред. Н.В.Зоро0ьева В.I.I.Ястребова.-йкевск,1357.~

~ С.91-102.

5. Умняшкин В.А., Панов В.11,,.Баранчик В.П. Кинематические особенности работы задней цепной передачи мотоцикла // Механи -ческие передачи / Под ред. Н.В.Воробьева.« Шевск ,1968С.97-100.

■ 6. Баранчик В.П. Исследование влияния нагрузки на износ втулочно-роликовых цепей //'.Известия вузов. Машиностроение.- 1968 - & 1'.- С.59-62. •

7. Баранчик В.П. Исследование усталостной прочности цепей ' мотоциклов // Известия вузоз.Маипностробяие.- 1968.- 6.- С.70-73..

. 8.. Баранчик В.П., Умняшкин В.А. Кинематика и динамика задних цепных передач мотоциклов // Ш Всесоюз.. научн.конр. по вариаторам и передачам гибкоЗ связью; Тез.докл.- Одесса, 1968,> 0.79-80.

• 9. Баранчик В.П. К вопросу определения работы сил тренка в шарнирах приводных цепей мотоциклов // Автомобильная црошл-ленность,- 1970,- ,'Г II.- С. 16-17.

10. Баранчик В.П; Осноеы расчета цепных передач мотоциклов на долговечность по износу // Мотовелопромыпкепность.- 1971,- № I,> С.20-23 .

. ,11. Жичкин S.A., Баранчик В.П. Теоретическое исследование сепаратора роликового подшипника нижней головки шатуна .// Автомобильная промышленность.- 1971.- & 4' C.I0-II.

12. Баранчик В.П., Умняшкин. В.А. Кинематика и динамика зед-пих цепных передач, мотоциклов // Передаточные механизмы / Под ред .В .Ф .Мальцева, Б. А .Пронина, -Мосюз а, 1971;-С.352-358 .

13. Рябов Г.К,,Баранчик З.П. Проектирование задней цепной передачи мотоцикла // Мотовелопромыпяеннссть,«- 1972.- 5 .-С.3-10,

14. Рябов Г.К., Баранчик В.П. Экспериментальное исследование динамкки задней цепной передачи мотоцикла // Мотовелопрошп-Яенкость.- 1972.- .'5 6,- С. 18-24, . ' : ,

15» Баранчик В.П., Еичк1ш Е.А, Исследование вибраций мотоцикла с одноцилиндровым двигателем // Мотовелопромкиленность,-1973, -

- И 6.- С,19-25.

16. Баранчик В.П., йичкян Е,А» Влияние коэффициента уравновешенности и угла расположения противовеса на вибраций мотоцикла о одноцилиндровым двигателем // Мехсвслопрсмидлеиюсть1973,—

- Л 4.- С.16-21, ■

17. Баранчик В.П,, Жкчкин Е.А.. Оптимальное уравновешивание : мотоциклетных одноцилиндровых двигателей // Производственно- ;. -технический бюллетень.г- 1973,- К I. •

18. Баранчик В.П. Влияние вращающихся масо на разгон мотоцикла // Мотовелопрс?»йшкенность ,- 1975 У» I,- С.9-14 .

19. Баранчик В.П. Оценка уровня и выбор методов снижения вибрации мотоциклов // Мотовелопромышленность 1977,- $ 2,0,5-11 , ■ :-Л; ■

20.-Баранчик В.П. Проектирование упругой подвески мотоциклетного двигателя // Мотовелопромшалонность 1977 1Й -0.5-9.; .

21. Баранчик В.П. Расчет маховика мотоциклетного двигателя / // МотовелопромыЕленность»- 1977,-. 5,- С.3-6 , .

22. Баранчик В.П; Крутильные колебания в трансмиссии мотоциклов // Мотовелопромшиенностъ 1977,- $ 6,- С.Т5-23,

23. Баранчик В.П. Выбор, передаточного чясла первой передача в коробке передач мотоцикла // Мотсвелопромшстенность,- 1979,- .

- № 6,- С.11-15,

24. Баранчик В.П. ,Мосин С.Л, Погруженность дисков муфты сцепления мотоцикла // Мотовелоцромншлениость 1981.- , .

- 15-17. .'/ '.'■'■;■'

. 25. Баранчик В.П, Расчет маховика двигателя из условия допустимого буксования муфты сцепления мотоцикла // Нотовело -прог.-гьшкешюсть.- 1981,- 4,- С.14-19.- .. ' .

26. Баранчик В.П, Остальное уравновешивайте штоцнклетно-ного двигателя // ¡Лотовелопро^ышлокность 1381,г Л 5.-0.5-11 .'

27. Баранчик В.П. Исследование) влияния нелинейности под-■ вески двигателя на вибрации мотоцикла // Мотовелопромышленнссть.-

- 1981,- & 6,- C.9-I5.'

28. Баранчик В Л. Влияние скоростной характеристики двигателя. на динамику мотоцикла // Мотовелопромышлеыюсть.- 1982.- /6 3,- С.10-12.

29. Баранчик В.Ц; Оптимизация колесной цепной передачи мотоцикла // УП Всесоюз,науч.конф. по управляемым и автоматическим механическим приводам п передачам гибкой, связью: Тез.докл,-

- Одесса, 1936.- С.271-272 .

30. Баранчик В.П. Оптимальное проектирование мотоциклов //■ // П Всесоюз.научн.соЕец. "Динамика и прочность автомобиля " 1-3 октября 1986 г.: Тез.докл. .-Í.I., 1986.- С.22-23.

31. Баранчик Б.П., Коган Я.С. Автоматизированная система оптимизаций конструкций мотоциклов // Автоматизированное проектирование машин, оборудования, приборов и технологических процессов в машиностроении : Тез.докл.Всесоюз.науч*кон, 14-16 октября 1986 г.

- Устинов, I986f- 'C.I9I-I92.- .

32. Баранчик В.П., Жичкин Е.А., Коган Я.С. Применение метода Ж-поиска в плохо гёорлалигуегшх задачах оптимального проектирования // Математическое и программное обеспечение интегрированных систем САПР-ГАП : Тез.докл. УШ координац. совещ.-Устинов,1337.-C.II0-II2. " /

33. Баранчик В.П., Коган Я.С.'Многокритериальная оптншза-ция трансмиссии самоходной машины // Автоматизированное проектирование элементов трансмиссий: ^ез.докл.кауч.семпнгфа.-йкевск,

1987.- C.S3. . - .

34.' Баранчик B.II. Математическое моделирований сложной динамически нагруженной конструкции в условиях неопределенности

её структуры // Математическое моделирование в ишсенорной практике: Тез.докл. зональной науч.конф. 4-6 мая 1988 г.- йкевск,

1988,- С.68-69.

35. Баранчж В.П. Построение моделей для. расчетов колебаний и вибраций цра проектировании слбяной конструкции // Вибрация и впбродиагностика. Проблемы стандартизации: Тез.докл. П Всесоюз. науч.конф.- Горький, 1988.- С.54-55 . . . ■"'

36. Баранчик В.П. Формулировка и решение задачи оптшального проектирования мототранспортних средств // Ш Всесоюз'.каучн.совет. "Динамика я прочность автомобиля 22-25 ноября 1988 г.: Тез.докл.-

- М*, 1988,- С,35-36.

— 4а —

37. Баранчик Б.П. Динамический расчет конструкции, имеющей неопределенную структуру // Моделирование систем автоматизировав ного-проектирования, автоматизированных систем научных исследований и гибких автоматизированных, производств: Тез.дскд.Всесош., ' конф. 30 мая-I июня 1989 г.- Тамбов, 1989.- С. 106.

38. Баранчик В.П. Оптимизация конструкции неопределенной динамической системы при проектировании // Моделирование систем. автоматизированного проектирования, автоматизированных систем " научных исследований и гибких автоматизированных производств: Тез.докл. Бсесоюз. кокф. 30 мая - I июня 1989 г.- Тамбов, 1989,-C.I07.

39. Баранчик B.II. Построение, »моделей колебаний подсистем при проектировании сложной конструкции // Науч.конф. йховского, механического инстута : Тез.докл.- йхавск, IS90 С.197. .

40.Баранчик В.П. Оптимизация динамическихпроцессов в конструкции мотоцикла // Науч.конф. йяевского механического института: Теэ.докл.- Ижевск, I990.-~C.I96 . .

41. A.C. 297525 СССР, 1.ШК B62oi 11/08. Механизм перо ключе таз передач / В.П.Баранчш:, В.А.Коробейников (СССР).- 4 е.: ил.

42. A.c..259439 СССР М. Кл. FI6b 31/04Устройство для соединения двух деталей / В.П.Баранчи* , В.Л.Коробейников (СССР)—

- 4 е.: ил. .

43. A.c. 467845 СССР, М. Für.BGOk 17/03 . Коробка передач/ / В.П.Баранчик, В.А.Коробейнкков (СССР)- 4 с.: шх. ; '

Основные научно-исследовательские работы, выполненные' '

под руководством'и при личном участии автора по теме

диссертации:

44. Исследование вибрации мотоцикла: Отчет о НИР / ПО ШМАШ.

- Инв. JS 55-58.- Ижевск, 1973 - 143 с.

« ■

45. Выбор маховых масс мотоциклетных двигателей : Отчет о НИР / ПО Ш.1АШ Йав, & 54-57 Ркев'ск, 1973,- 53 с.

46. Исследование вибрации мотоцикла: Отчет о НИР / ПО ЩМАШ,-

- НГ5-407-73;! Ш ГР У02675.- йкевск, 1974,- 129 с.

47. Изыскание.и исследование перспективных решений для использования, в моделях мотощжлов и .мотороллеров I980-I985 г.г.: Отчет о НИР / Тульский 1лашиностррптельный завод им.' В.М.Рябикова.-~ НГ5-404-76; Ш ГР У51536,- Тула, 1978,- 148 о.

, 48.' Разработка методика расчета силовой части пассн и трано-щосди мотоцикла о применением ЭШ (САПР "Мотоцикл") : Отчет о ИР' / ПО'ИШАШ'.- НГ5-403-79;Й ГРУ60838,- Ижевск, 1931.- 60 с.

.49. Разработка методики расчета силовой части шасса и трано-тосип мотоцикла о применением ЭВМ (САПР Мотоцикл"): Отчет О НИР/ ' йзевокяй.нэханпчеокий шютятут.- ТС-5-80} й ГР 80022424; йш.й 02830003213.- Изевок, 1982,- 146 с.

50. Проведение параметрической оптимизации конструкций лроек-¡пруемнх мотоциклов "ИЕ" с применением программ САПР Мотоцикл": )тчет о НИР /Киевский механический. институт.- РЕ—5-33; ГГР 0183002436?; Инв.й 02850035061.- Ияовск, 1984,- 154 с. , 51. Разработка и применение автоматизированной системы оптимк-¡оцпя конструкций мотоциклов : Отчет о НИР ( прома^угочн.) / ' Кгевскпй механический инстлгут,- НЗ-5-85; й ГР01850044150; Ьт.. В 02В60032299.5— 152 о.

52. Разработка и применение автоматизированной системы оптимп-5ацш1 конструкцгй-мотоциклов! Отчет о КИР (заключит.) / Киевский язханкческпй институтШ-5-85; й ГР 01850044150;

'1нв5 02870053895,- 151 с.'

53. Баранчик В.П. Влияние колебаний и вибраций на. потери мощ-гссти при движении мотоцикла// У научв. совец. "Дипашка и прочность штомобиля" 30 ноября-З декабря 199Й г.: Тез. докл. - М., 1992. -

- С,10-12. ' /

54. Баранчик В.П. Разработка математической модели колебаний I вибраций мотоцикла как системы // У научи, соцещ. "Динамика и фочнооть автомобиля" 30.ноября - 3 декабря 1992 г.: Тез. докл. -

- М., 1992. - С.8-10.