Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин

Буторин, Василий Александрович

Колесные и гусеничные машины

автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин

кандидата технических наук: Буторин, Василий Александрович
город: Ижевск
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.05.03

Диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению на тему «Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин»

Автореферат диссертации по теме "Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин"

На правах рукописи

Бугории Василий Александрович

ОБОСНОВАНИЕ Н РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ МНОГОПОТОЧНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЕРЕДАЧ КОЛЕСНЫХ МАШИН

Специальности: 05.05.03 - «Колесные и гусеничные машины»; 05.02.18 — «Теория машин и механизмов».

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск-2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет» и «Чайковский технологический институт (филиал) ИжГТУ»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Умняшкин Владимир Алексеевич.

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Гольдфарб Вениамин Иосифович;

доктор технических наук, профессор Фасхнев Хакимзян Амирович.

Ведущая организация

ОАО "ИжАвто", г. Ижевск.

Защита состоится « 25 » декабря 2006 года в 16°° часов на заседании диссертационного совета Д. 212.065.03 ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет» по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7, ИжГТУ, кори. 7.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет».

Ваши отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.

Автореферат разослан « 2$ » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совет доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. К началу XXI века в машиностроении Российской Федерации сложилась ситуация, требующая качественного совершенствования как выпускаемой, так н создаваемой на перспективу продукции. Проблематичность улучшения качества и удовлетворения постоянно ужесточающихся требований к машинам, в частности автомобилям, предопределяется сложностью и противоречивостью их свойств.

Для повышения эффективности создания автомобильной техники удовлетворяющей требованиям ЕС, Правилами ЕЭК ООН и рыночному спросу НАМИ разработаны типоразмерные ряды автомобилей и их основных агрегатов. В данных условиях создаются предпосылки конструктивного развития автомобилей, что в свою очередь диктует актуальность тематики научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на период до 2010 года.

В этих направлениях выделяется общая тенденция - автоматизация процессов управления силовым приводом и его отдельными элементами. Эффективным решением в этой области является применение многопоточных комбинированных передач, имеющих регулируемые потоки. Такие передачи лете поддаются автоматизации и имеют более высокий КПД, чем обычные регулируемые передачи.

Общие конструктивные схемы автоматических бесступенчатых силовых передач, чаще всего реализуются с помощью механизмов с двумя и более степенями свободы - дифференциальных механизмов. Из множества механизмов, обладающих дифференциальными свойствами, наиболее распространенными и изученными являются зубчатые планетарные дифференциальные механизмы или дифференциалы. Эти механизмы рационально решают конструкторские вопросы разработки сложных трансмиссий не только автомобилей, но и гусеничных, строительных и дорожных машин. Перспективно применение дифференциалов в качестве суммирующего редуктора комбинированных энергетических установок. По оценке агентства «Change wave research» в развитии автомобилестроения на ближайшие 30-40 лет определяющими могут стать гибридные автомобили с дифференциальными передачами в трансмиссии.

Использование дифференциальных механизмов расширяет сферу применения зубчатых, фрикционных, инерционно-импульсных, электрических, гидродинамических и гидростатических передач, что позволяет создавать новые типы элементов силового привода: трансформаторы вращающего момента (ТВМ) - инерционные, фрикционные и гидростатические; механизмы распределения потока мощности -дифференциалы повышенного трения, самоблокирующиеся; перспективные комбинированные передачи — многопоточные, непрерывные автоматические с динами-

ческим и связями, дифференциальные замкнутые с внутренним разделением потока мощности, двухдвигательные и др.

Таким образом, обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных силовых передач с оптимальными параметрами является одной из актуальных и значимых задач, решение которой способствует повышению эффективности многих отраслей промышленности.

Цель н задачи диссертационного исследования. Настоящее диссертационное исследование направлено на разработку методического обеспечения анализа и синтеза рациональных схем многопоточных комбинированных передач силовых приводов колесных машин.

Повышение эффективности разработки перспективных конструкций силовых приводов, прн реализации поставленной цели, обеспечивается решением следующих задач:

- анализ преобразующих свойств силовых передач и связей между звеньями силовых привалов колесных машин;

- разработка метода анализа и синтеза структурных схем многопоточных комбинированных передач с регулируемым звеном;

- обоснование рациональных схем бесступенчато-регулируемых автоматических элементов силового привода колесных машин;

- обоснование конструктивной схемы энергетической установки с учетом оптимальности показателей топливно-скоростиых свойств легкового автомобиля;

- аналитическое исследование динамических процессов комбинированной энергетической установки (КЭУ) с дифференциальным суммирующим редуктором;

- экспериментальное исследование влияния конструктивных параметров комбинированных передач на топливно-скоростные свойства легкового автомобиля.

Методы исследования. Решение поставленных задач реализовано на: принципах системного подхода и положениях теории эксплуатационных свойств автомобилей; методах математического анализа динамики механизмов и машин по классическим дифференциальным уравнениям механики; методах имитационного моделирования рабочих процессов машинных агрегатов; методах лабораторно-дорожных испытаний.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- разработан метод структурного анализа и синтеза схем многопоточных комбинированных передач колесных машин, инвариантный к типу разделителя мощности и месту его расположения в передаче;

- определены особенности и рациональные схемы дифференциальных замкнутых передач с односторонними динамическими связями и выявлены условия движения колесной машины, при которых в ее силовом приводе возникают неголо-номные, реактивные и динамические связи;

- теоретически показано, что автомагический ТВМ должен иметь число степеней свободы не менее двух, а условия бесступенчатого изменения передаточного отношения ТВМ без специального регулирующего звена могут быть обеспечены только передачами с динамическими связями (в теоретическом плане — механизмы, в уравнениях кинетической энергии которых, содержатся члены с произведением скоростей);

- научно обосновано, что для бесступенчато-регулируемых ТВМ увеличение КПД при увеличении диапазона регулирования и минимальных габаритов, возможно только в двухпоточных передачах с внутренним разделением потока мощности;

- в применении к силовым приводам колесных машин проведен анализ и синтез конструктивной схемы комбинированной энергетической установки с параллельным соединением двигателей через планетарный дифференциальный суммирующий редуктор.

Достоверность н обоснованность разработанных научных положений и принятых конструктивных решений диссертационного исследования подтверждается согласованностью теоретических выводов и результатов имитационного моделирования со статистическими данными о влиянии конструктивных параметров многолоточной комбинированной передачи на свойства колесной машины, полученных при испытаниях опытного легкового автомобиля Иж-21261 в лабораторных условиях ОАО «ИжАвто» и на дорогах Удмуртской Республики.

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы способствуют реализации подпрограммы «Транспорт» научно-технической программы Министерства образования РФ «Научны« исследования высшей школы по транспортным направлениям науки и техники», проводимой в рамках гранта Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук по планам аналитической ведомственной целевой программы Министерства науки и образования РФ 2006-2008 г.г. «Развитие научного потенциала высшей школы».

Разработанные теоретические положения позволяют формализовать процесс расчета оптимальных параметров силовых приводов с многопоточными комбинированными передачами, что создает предпосылки для разработки прикладных библиотек САПР комбинированных силовых приводов, как колесных машин, так и машиностроения в целом.

Реализация результатов. Разработанное методическое обеспечение анализа и синтеза структурных схем многопоточных комбинированных передач используется при создании прикладных библиотек САПР комбинированных силовых приводов, применяемых в проектировании новых и модернизации выпускаемых колесных машин ОАО "Ижевский автомобильный завод", а также в учебном процессе научно-образовательного центра ГОУ ВПО МГТУ «МАМИ» по автомобильному транспорту с гибридными силовыми установками при ГОУ ВПО И ж! "ГУ для подготовки дипломированных инженеров и магистров по специальности «Автомобиле-и тракторостроение».

Результаты диссертационной работы используются при выполнении Государственного контракта 2006-РИ-16.0/005/146 «Научно-организационное, методическое и техническое обеспечение организации и поддержки научно-образовательных центров в области транспортных технологий и осуществление на основе комплексного использования материально-технических и кадровых возможностей совместных исследований и разработок (VII очередь), 2006 г.

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования обсуждались на заседаниях кафедр «Автомобили и механообрабатывающне оборудование» Ижевского государственного технического университета, «Автомобильный транспорт» Чайковского технологического института (филиал) ИжГТУ и докладывались на научных конференциях: «Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники» — НПК вузов Поволжья и Предуралья, Ижевск,

2003 Г.; «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» — Всероссийская НТК, Тольятти, 2005 г.; «Социально-экономические проблемы развитая региона: Региональная НПК, Чайковский, 2004-2006 г.г.; «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» - Международная НТК Ассоциации автомобильных инженеров, Ижевск, 2006 г.

Публикации. Материалы по теме диссертации отражены в одиннадцати печатных работах, в том числе шесть научных статей в сборниках конференций, две научных статьи в издании, реферируемом ВАК РФ, три отчета о научно-исследовательских работах, выполненных в рамках программ Министерства образования и науки РФ.

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 163 страницах текста, в том числе 51 рисунок, 11 таблиц, 163 наименований списка литературы и состоит из введения, четырех глав, выводов и заключений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены процессы, объекты и методы реализации, сформулированных цели и задач

исследования, отражено общее представление работы - аннотация глав и апробация основных положений работы.

В первой главе отражены тенденции и перспективы развития комбинированных силовых приводов с дифференциальными бесступенчато-регулируемыми передачами, в том числе автоматических трансмиссий, двухдвигательных энергетических установок и механизмов распределения мощности. На основании анализа исследовательских работ в области силовых приводов колесных машин и полученных выводов определена цель, поставлены задачи работы.

Эффективность применения бесступенчатых трансмиссий на транспортных машинах исследовалась М-А. Айзерманом, А.С. Антоновым, ДЛ. Великановым, Р.В. Вирабовым, Н.В, Диваковым, Г.В. Зимелевым, С.Ф. Комисариком, СЛ. Лебедевым, Б.А. Прониным, В .А. Петрушевым, Е.И. Магндовичем, А.Н. Нарбутом, В.А. Петровым, В.Н. Прокофьевым, Б.С. Фалькевичем, Я.Е. Фаробиным, К.А, Фрумки-ным, Б.А. Чудаковым, М. Бергманом, У. Гамерем, А. Готтесманом, К. Фома, Я. Фреккелем и др.

Оптимизация рабочих процессов колесной машины требует использования ступенчато и непрерывно регулируемых передач. Кроме широко используемых фрикционно-зубчатых и гидромеханических передач, применяются и другие типы передач. Например, положительные результаты в исследованиях фрикционных, инерционных, гидростатических и электрических передач, предопределяют перспективность применения фрикционно-дисковых и клиноременных вариаторов, инерционно-импульсных трансформаторов вращающего момента, гидростатических и электрических трансмиссий. Развитие направлений полнопрнводных и гибридных автомобилей диктует актуальность анализа, синтеза и совершенствования разветвленных и двухдвигательных силовых передач.

В связи с тем, что характеристики силовых приводов зависят от видов передач включенных в него, каждый из них имеет свою область применения. При этом имеет место общая закономерность - бесступенчатое регулирование и увеличение

диапазона регулирования передачи, как правило, приводит к снижению КПД силового привода.

Исходя из анализа проблемы расширения диапазона скорости и момента на выходных звеньях передач и силовых приводов колесных машин, непрерывности и автоматизации этого регулирования в данной диссертационной работе рассматриваются вопросы, связанные с разработкой теоретических и расчетных методик анализа и синтеза рациональных схем многопоточных комбинированных передач с регулируемыми потоками.

Во второй главе выявлена общность энергетических и кинематических характеристик механических, электрических и гидравлических передач, обеспечивающих суммирование, трансформацию и распределение потока мощности силового привода колесных машин, предложен метод структурного анализа многопоточных комбинированных передач и синтеза конструктивных схем элементов силового привода колесных машин и на его основе проведено теоретическое исследование кинематических и силовых характеристик передач с регулируемым звеном: автоматических трансформаторе в вращающего момента и самоблокирующих дифференциалов.

Мощностной фактор N потока мощности силового привода колесной машины, есть произведение силы на скорость, т.е. силового фактора на скоростной. В общем случае силовой и скоростной факторы есть величины векторные, а мощностной фактор будет выражаться скалярным произведением двух векторных величин (и, следовательно, сам будет являться величиной скалярной):

№ = ди

где ^ - силовой фактор потока (величина, направленная в пространстве); и - скоростной фактор потока (величина, направленная в пространстве).

Эту формулу можно обобщить на все виды энергии и формы передач ее. В зависимости от способа передачи и вида энергии поток энергии может быть механическим (поступательным или вращательным), гидравлическим (статическим иди динамическим), инерционным, электрическим, пневматическим и т.п.

Любая передающая энергию механическая система обладает кинематическими связями между входящими в нее твердыми телами — звеньями. К кинематическим связям относят, как правило, геометрические или голономные связи, ограничивающие только относительное перемещение точек и звеньев силовой передачи, и неголономные связи, устанавливающие зависимости между скоростями точек звеньев силовой передачи. Геометрические связи создают возможность передачи необходимых сил, которые порождают в соответствии с третьим законом Ньютона противоположно направленные противодействия - силы реакции (реактивные связи). Силы реакций связей зависят от других действующих в передаче сил и от характера движения звеньев, входящих в нее. Считается, что если движение хотя бы одного звена, определяется действием сил реакций связей, то силовая передача колесной машины имеет динамические связи.

При рассмотрении динамики трансмиссии в основном используются записи уравнений в обобщенных координатах, применяя уравнения Лагранжа второго рода. Вместе с тем, это зачастую не всегда правомерно — фрикционные, гидравлические и электрические передачи имеют скольжение от долей до нескольких процентов, а для длинных трансмиссионных валов деформируемость может быть большой

и как следствие, динамические процессы (колебательные, переходные) происходящие в силовой передаче оказывают влияние на скорость обобщенных координат.

При исследовании нагруженности силовых передач, особенно в динамических режимах работы с колебательными и переходными процессами, реактивные и неголономные связи необходимо учитывать, т.е. в математические модели вводить дополнительные приведенные массы и множители, учитывающие закручивание и скольжение в трансмиссии или переходить к уравнениям математической физики в частных производных, что обеспечивает повышение адекватности математических моделей до 8% [11].

При построении структурных и кинематических схем, выборе основ! ¡ых параметров силовых передач, с достаточной достоверностью допустимо рассматривать их как голономные системы, без учета реактивных связей и применять для исследования классические уравнения Лагранжа.

В настоящее время у колесных машин наиболее распространен механический силовой привод, передающий энергию от двигателя к движителю. В процессе эксплуатации колесной машины можно выделить четыре характерных режима движения:

а) начало движения {машина стоит, подводимый к движителю вращающий момент увеличивается от нуля до значения вращающего момента, соответствующего началу движения);

б) движение с буксующим сцеплением;

в) движение с блокированным сцеплением;

г) переключение передач.

По динамическим процессам, происходящим в силовой передаче, н по математическим моделям (системам дифференциальных уравнений) эти режимы существенно отличаются друг от друга. У первых двух режимов движения отсутствуют, какие либо кинематические соотношения между скоростями обобщенных координат ведущих и ведомых деталей сцепления, а у четвертого - между скоростями ведущих и ведомых деталей выключаемой и включаемой передач. В связи с этим механические силовые передачи можно отнести к передачам с динамическими связями. Практически все силовые передачи колесных машин имеют в своих конструкциях звенья с динамическими связями: механические вариаторные и инерционно-импульсные, гидродинамические и гидростатические, электрические силовые передачи [10,11].

Когда в кинематическую схему трансмиссии входит, например, фрикционный, электрический, гидродинамический, гидростатический трансформатор вращающего момента, имеющие более низкие, чем у зубчатых передач показатели эксплуатационных свойств, то с целью повышения общего КПД силовой передачи регулируемое звено устанавливают в параллельном потоке, пропуская через него лишь часть мощности. Наибольший эффект уменьшения мощности регулируемой ветви и повышения КПД передачи достигается в многопоточных передачах. В трехпоточной передаче через трансформатор передается до 35% мощности силового привода, а в двухпоточной—до 60%.

Многопоточные передачи, у которых хотя бы одна из ветвей является регулируемой, в настоящем разделе объединены под общим названием «Комбинированные передачи». Принципиально в комбинированной передаче может быть применена любая система с регулируемой скоростью одного из выходных звеньев, т.е.

преобразующих механизмов различного типа - вариаторов, В общем виде вариатор, как дифференциальный механизм, используемый для разделения потока мощности, имеет две степени свободы. К рассматриваемому классу механизмов могут быть отнесены гидродинамические, гидрообъемные и электрические передачи, фрикционные и инерционные импульсные вариаторы. При имеющемся разнообразии механизмов с двумя степенями свободы наибольшее распространение, в силу более полного их изучения, в качестве разделителя потока мощности получили зубчатые планетарные дифференциальные механизмы или дифференциалы.

Использование в комбинированной передаче в качестве дифференциала двухпоточной планетарной передачи, а также с помощью других приемов можно составить многопоточную (например, трехпоточную) схему.

На современных транспортных машинах получили широкое распространение дифференциальные двухпоточные передачи. Передача энергии от входного вала к выходному двумя потоками с различной степенью трансформации момента в каждом из них позволяет создать более совершенные механизмы, расширяет возможности применения, гидродинамических, гидрообъемных и электрических трансформаторов.

Особый интерес представляет работа таких передач а замкнутой многопоточной дифференциальной схеме. Замкнутые дифференциальные передачи, изменяя условия работы ТВМ, его силовой и кинематический диапазон, обеспечивают повышение КПД и надежности наиболее слабого звена трансмиссии — бесступенчатого трансформатора.

По способу разделения потока мощности замкнутые дифференциальные передачи при одном источнике питания и одном потребителе можно разделить на три группы: со смешенным, с внутренним и внешним. Передачи с внутренним (рис 1,6) и внешним (рис 1, в) разделением потока мощности являются частными случаями схемы передачи со смешенным разделением потока мощности (рис. I, а) [9,10].

... х

1 (г—*—> аг^пс, у

- , у-Цс. . ! , Г"-1Г~

■Ь 1-М- в -+-ТГ-+- « - Ть, 1 аГ с т 1 2 _ " 1 а _ с » 2

-4-1- д -i---^ -------m-f ----------—м- д -1---------

а) 5) в)

Рис. I. Принципиальны« схемы замкнутых дифференциальных передач с разделением патока мощности (комбинированных): а-со смешенным; б - с внутренним; в - с внешним.

Д - дифференциальный механизм; В — вариатор.

Наиболее распространенными и изученными являются передачи по схеме с внешним разделением потока мощности, их в свою очередь, делят на две подгруппы; с дифференциалом на входе передачи и с дифференциалом на выходе. Полагая, что во всех таких схемах переменным является лишь передаточное отношение fj^ вариатора коробки передач В, уравнения кинематической связи валов передачи: для дифференциала Д та 0)

для вариатора В +*%г*г/> (2)

где со„, ты <»с - угловые скорости звеньев а, Ь, с дифференциала; ^ — передаточные отношения дифференциала от звена а к звеньям бис при остановленных звеньях с и Ь, соответственно; <оаь азы, йс/ - угловые скорости звеньев а/, Ь/, с, вариатора; Й (.ije — передаточные отношения вариатора от звена ö; к звеньям и С/

при остановленных звеньях сi и Ь/, соответственно.

После совместного решения уравнений (1) и (2) получим уравнение связи угловых скоростей входного a>i и а>2 валов передачи

-i^+t-i^ -К,! +4 чЛ О)

исходя из которого, для определения общего передаточного отношения дифференциальной замкнутой передачи, при прямом направлении подсчета передаточных отношений от входного вала / к выходному валу 2, предлагается следующее выражение

ii2 = Q-=jI+i (4)

o2 *

где ¡у, U — передаточное отношение кинематической цепи X при условно отключенных и неподвижных кинематических цепях У и Z, цепей У и Z при аналогичных условиях соответственно.

Выражения (1-4) выведены из условия расположения делителя мощности (дифференциала или вариатора) на входе в передачу.

Для дифференциальной замкнутой передачи с делителем мощности на выходе, согласно выражения (3), общее передаточное отношение 1 - °>2 - 1 - 1

Пользуясь методом М.А. Крейнеса, выражение для определения КПД передачи со смешенным разделением патока мощности и дифференциалом на входе (схема рис. 1, а), принимает следующий вид

г t П*1 J.; „и,-

_ Г 'Л + 'Л* ff — —— — - ■- -—'--—--,

где I- силовое передаточное отношение; i7*' — КПД кинематической цепи X при

условно отключенных и неподвижных кинематических цепях У и Z; - КПД

соответственно целей У и Z при аналогичных условиях. КПД для j-ой кинематической цепи (X, Y, Z):

и +1 „. ±j -I „

Ч,-"фи ЙГ>0, W'li -"Р" йГ<а

Мощность, передаваемая от вала 1 к валу 2 передачи через кинематические цепи X, Y, Z без учета потерь, может быть определена по следующими зависимостям:

w »L&L. » v «tar"

i dij * г diy i

где Nj — мощность, подводимая к входному валу передачи.

Запись основных кинематических и мощкостных зависимостей для замкнутых дифференциальных передач в предлагаемом виде является более универсальной и, в отличие от ряда теоретических работ, позволяет исследовать передачи с

любым числом потоков мощности н независимо от расположения разделителя мощности (дифференциала) в общей структурной схеме.

Полученные закономерности могут быть применены для анализа и синтеза других типов передач, например фрикционных и гидростатических, которые позволяют преобразовать вращающий момент при внутреннем разделении мощности ого потока в требуемом диапазоне значений, определяемый режимом и условиями движения колесной машины, используя для конкретного типа дифференциальной передачи соответствующие конструктивные параметры (геометрические, энергетические).

Из условия получения при заданном диапазоне регулирования максимального КПД и минимальных габаритов передачи на примере планетарного дифференциального фрикционного вариатора (рис. 2) проведен синтез передачи с внутренним разделением потока мощности ¿>ис. 1,6) [9],

внутренним разделением потока мощности

На основании выражения (4), при условии замыкания механизма, передаточное отношение двухпоточной дифференциальной передачи = / и при заданном передаточном отношении фрикционной однопоточной передачи 1фр, передаточное отношение фрикционного дифференциала при условно заторможенном водиле:

СиМ "1

'«яг Ч

где г„/т Гщи - минимальный и максимальный радиусы сателлитов; г> — радиус коронных дисков (средний по рабочему бурту); г; — радиус солнечных дисков (средний по рабочему бурту).

Обозначив К = ^ее-, из уравнений (6) получим

К1 = «¿в., (7)

I -1 г2 ФГтЬ, 1

Диапазон регулирования передачи

Результатом совместного решения выражений (7) и (8), после выполнения ряда преобразований, является квадратичное уравнение

корни которого, определяются следующими выражениями:

К - -I (что неприемлемо, таккак к =-—--(9)

гЫп Ъ + г^В-!)

Заметим, что при возрастании г» параметр К стремится к О и в пределе равен ему, поэтому из уравнения (9)

откуда ввдно, что минимальное значение ¡¿ф мм возрастает с увеличением О, но при этом возрастают и минимальные габариты передачи. Мощность, передаваемая вариатором:

'дф 1 + 'фр

где N1 - мощность, подводимая к ведущему валу 1 передачи.

КПД фрикционного вариатора

¡+(фг

где щр — КПД фрикционной однопоточной передачи при оставленном водиле фрикционного дифференциала.

Выражение (11) показывает, что КПД двухпоточиых передач с внутренним разделением потока мощности всегда выше, чем у однопоточных передач и его значение увеличивается при приближении значения щ к единице, следовательно, и максимальное значение од также возрастает с увеличением О при увеличении минимальных габаритов передачи [9].

Непрерывное изменение скоростного и силового факторов требуется не только внутри силового привода колесной машины, но и относительно отдельных ведущих колес. Наиболее эффективно решаются конструкторские вопросы распределения мощности по отдельным ведущим колесам при использовании в схеме привода разветвленных передач. Такие передачи, как правило, могут быть механическими, гидростатическими и электрическими. Несмотря на различие физической природы типов разветвленных передач, они обладают общим динамическим свойством - эти передачи имеют число степеней свободы больше единицы, т.е. являются дифференциальными.

Положим, что существует некоторый редуктор (рис, 3) с неподвижным корпусом, состоящим из ряда зубчатых зацеплений.

Ли

Ли П

Рис. 3. Расчетная схема редуктора дифференциала 12

Взаимосвязь вращающих моментов подводимого к коробке дифференциала А/в, на забегающем М> и отстающем Л6 колесах, внутреннего момента трения М[, выражается через коэффициент блокировки дифференциала Ко, определяющий геометрические, силовые, кинематические, динамические и энергетические соотношения процессов распределения мощности двигателя по ведущим колесам автомобиля [8]:

м2 1+01 (12)

М, М0~М;

где р - коэффициент трения покоя; Л - безразмерный геометрический показатель механизма, являющийся оценочным параметром блокирующих свойств автомобильного дифференциала.

Исходя из формулы (12) коэффициент блокировки в заблокированном дифференциале с увеличением подводимого момента возрастает, что связано с ухудшением условий смазки при повышении давления. Для наглядности принятого допущения по формуле (12) построены графические зависимости для К& (рис. 4) при заданном геометрическом параметре П и переменном коэффициенте трения ¡л [8]. гзо

¡<

Iш

I ¡.ЯI

Рис. 4. Зависимость Кд при постоянном П и переменном ц.

При определении величины Ко, необходимо учитывать следующие наиболее характерные для движения колесной машины условия:

а) неравенство коэффициентов сцепления отдельных ведущих колес;

б) неодинаковые пути, проходимые отдельными ведущими колесами;

в) неравенство весов, приходящихся на ведущие колеса;

г) сочетание условий о, б ив;

и режимы:

1) начало движения;

2) разгон;

3) равномерное движение;

4) торможение.

Движение колесной машины связано постоянно изменяющимися дорожными условиями, что обуславливает актуальность разработки дифференциалов с переменным существенное влияние на который, оказывает характеристика трения и её параметры.

* Р* \ п * 1,4

* р» 0 1 +

. * п -в 93

о,м 0,01 о,об о.в7 ом в.о» а.1» о,и он сш о.и <ш о.а а/7

Коэффициент трения, и

Момент трения в дифференциале описывается линейным уравнением вида

А// = А/Лв+АД/„1

где Мдан - момент трения, зависящий от разности угловых скоростей элементов дифференциала; к—интенсивность изменения момента трения, зависящая от конструкции дифференциала.

В качестве объекта исследования, в применении к автомобилю "Иж-21261" рассмотрены дифференциалы повышенного трения (1, 7, 81, в которых реализуется следующая интенсивность изменения момента трения:

а) к>0 (дифференциалы возрастающего трения);

б) к<0 (дифференциалы убывающего трения).

Динамическое поведение условного дифференциального механизма с тремя основными звеньями, связанными с соответствующими валами 1,2 и 5 рассмотрим на основе схемы рис. 1,6, представив его в виде эквивалентного ряда с безынерционными сателлитами, а уравнения движения системы представим в форме системы дифференциальных уравнений Лагранжа второго рода [2,7]:

где , - эквивалентные моменты

инерции звеньев 1.2,./?, Jз — моменты инерции звеньев, связанных с валами 1, 2, 3; ¡¡,, передаточное число от вала 3 к валу 1 (2) при неподвижном вале 2 (I) соответственно; М/, М^, А/з, — вращающие моменты на валах 1,2, 3 и уско-

рения их обобщенных координат, соответственно.

Для исследования кинематических и динамических свойств дифференциального механизма данной схемы к системе дифференциальных уравнений (14) необходимо добавить уравнение связи

Особенностью рассматриваемого механизма является распределение вращающего момента между ведомыми валами в строгом соответствии с конструктивными параметрами;

М, _ I , М, _ 1 М3 /Д м} ¡¡3

При нарушении приведенных зависимостей в трансмиссии возникают динамические нагрузки. Определенным образом перераспределение моментов между ведомыми валами при уменьшении сопротивления на одном из них может быть достигнуто за счет введения фрикционной связи между валами, которая проявляется только при неравенстве угловых ускорений ведущих колес ф2Фф3~

Если для определения связи между угловыми скоростями трех звеньев дифференциала передаточное число между двумя звеньями при условно неподвижном третьем, выражается через ¡¿> то известная формула Виллиса после преобразования представляет собой общее уравнение кинематической связи для дифференциала

= Щ-^ВГ},

где ам, Щ и о>2 - угловые скорости соответственно условно неподвижного и двух подвижных звеньев.

Ввиду того, что сумма постоянных коэффициентов левой и правой части уравнения равны между собой (такие уравнения называют уравновешенными), его можно представить как систему двух уравнений

аат„ + а,6), =01 ^

а0 +а, =0 }

где аз/а! = -

Таким образом, кинематическая связь между тремя основными звеньями дифференциала, характеризуется линейным однородным уравнением, в котором сумма постоянных коэффициентов равна нулю, что математически выражает свойство дифференциала, как механизма, не имеющего постоянной опоры момента, блокироваться, т.е. вращаться как одно целое.

При тв = а>1ш &2 = е>, первое уравнение системы (14) принимает вид

(ао+а,+а3)&=0,

откуда непосредственно следует условие блокировки дифференциала

Результаты аналитического исследования переходного процесса дифференциалов с переменной характеристикой трения показывают, что при полной потере сцепления с дорогой одного из ведущих колес ведущего моста с простым дифференциалом малого внутреннего трения тяговое усилие в течение 1 секунды снижается до 2% от исходного значения, предшествующего моменту потери сцепления. В самоблокирующихся дифференциалах повышенного трения в этих же условиях тяговое усилие уменьшается скачком до 8..А0% от исходного значения, а затем в течение 1-2 секунд падает еще на 2..,10%, Установлено, что увеличение\fdon и £ в характеристике трения эквивалентно увеличению минимального сцепного веса ведущего моста и его тягового усилия.

Примером обоснованного применения замкнутой дифференциальной передачи являются: автоматические ТВМ мотоциклов (рис. 5) — инерционно-импульсная со смешенным разделением потока мощности, гидростатическая и фрикционная с внутренним разделением потока мощности [10]; самоблокирующиеся дифференциалы (на рис. б условно совмещены две конструкции) [7].

Рис. 5. Мотоциклетные замкнутые дифференциальные передачи: а — инерционно-импульсная со смешенным разделением потока мощности; 6 и в - гидростатическая и фрикционная с внутренним разделением потока мощности

Рис. б. Дифференциал повышенного трения с переменной характеристикой треки» (условно совмещены два типа): 1 - корпус дифференциала; 2 — с возрастающей характеристикой трения; 3-е убывающей характеристикой трения.

В третьей главе представлены результаты имитационного исследования то-пливно-скоростных свойств гибридного легкового автомобиля и рассмотрен синтез конструктивной схемы параллельной комбинированной энергетической установки с планетарным дифференциальным суммирующим редуктором.

Кроме разветвления потока мощности дифференциалы, в силу присущих им конструктивных свойств, обеспечивают суммирование потоков мощности, например, этот процесс протекает при движении автомобиля в режиме торможения двигателем. Конструктивная простота исполнения дифференциала, как механизма с двумя степенями свободы, предопределяет перспективность использования в качестве суммирующего редуктора двухдвигательных передач [2].

Проведенный анализ характеристик ДВС и ЭД показал, что наиболее подходящими, близкими по внешним скоростным характеристикам и обеспечивающих приемлемые тягово-скоростные показатели автомобиля Иж-21261 «FABULA», являются ДВС модели ВАЗ-1111 и ЭД марки ПТ-125-12, в дальнейшем выбранные за основу создания КЭУ 13, 4, 5]. Структурная схема гибридного автомобиля Иж-21261 «FABULA» с колесной формулой 4x2 и данной КЭУ представлена на рис. 7.

Рис. 7. Структурно-кинематическая схема автомобиля ИЖ-21261, оборудованного КЭУ с планетарным CP

Обозначения на рис. 7: МСХ ~ механизм свободного хода для недопущения возможного противовращения коленчатого вала ДВС от вращающего момента ЭД; МБ - муфта блокировочная для осуществления рекуперации энергии в процессе замедления и торможения, а также при подзарядке накопителей электрической энергии (НЭ) при установившейся скорости движения автомобиля; i,*.» - передаточное число ременной передачи; ПЧ— преобразующая часть, включающая дополнительный редуктор (КПП), карданную и главную передачи; Д— дифференциал.

Для анализа топливно-скоростных свойств автомобиля ИЖ-21261 «FABULA», сравнивались различные варианты энергосиловых установок. В ходе

имитационного моделирования движения автомобиля по ездовым циклам ГОСТ 20306-90 и европейскому городскому (ОСТ 37.001.054-86) с различными энергетическими установками были получены следующие результаты расхода топлива в я на 100 км пройденного пути: для автомобиля, оборудованного двигателем УЗАМ-331,10 соответственно 7,75 и 9,27 л; для автомобиля, оборудованного двигателем ВАЗ-1111 - 6,64 и 7,96 л; для автомобиля гибридного типа (УЗ АМ-331.10 + ПТ-125-12) - 3,81 и 5,52 л; для автомобиля гибридного типа (ВАЗ-1111+ ПТ-125-12) - 3,15 и 3,92 л.

В соответствии с проведенными расчетами наиболее предпочтительна параллельная схема энергосиловой установки в составе ЭД ПТ-125-12, ДВС ВАЗ-1111 н планетарного СР. Данная схема является более эффективной с точки зрения согласования работы двигателей, позволяет уменьшить динамические нагрузки в суммирующем редукторе и снизить диссипативные потери энергии в трансмиссии. Замыкание мощностных потоков от ДВС и ЭД осуществляется за счет введения в конструкцию КЭУ дифференциального суммирующего редуктора, структурная схема которого приведена на рис. 8, что создает дополнительные возможности для автоматизации.

JLJL Jt

■ v

Рис, 8,-Структурна* схема планетарного CP для КЭУ: а - звено ЭД (солнечно« колесо); b - звено ДВС (коронная шестерня); Н - звено три нем ис сии (водило); I, И, Ш - варианты работы передачи при заторможенных звеньях a, b и Н соответственно.

Взаимосвязь между угловыми скоростями вращения валов звеньев а, Ь, Н:

где — ?ьн> - передаточные отношения трехзвенного планетарного механизма между двумя подвижными звеньями при условно неподвижном третьем. Угловая скорость водила Н\

Щ>

(16)

КПД дифференциала при соответствующем неподвижном звене а или Ь

гГьн = 1-<1- 1/?ьн>(1 - ЛЛ 41-(1-1/^(1 - т?аЪ). На установившихся режимах работы без учета КПД планетарной передачи, что допустимо при ее блокировке, из закона сохранения энергии и условия равновесия моментов следует (см. также (13)):

Ма0а + Мьоь +Мнео„ =01

где Л/о, Мъ, Мц~ вращающие моменты соответственно в звеньях а, Ь и Я.

Соответствующую систему дифференциальных уравнений без учета потерь энергии в самом планетарном редукторе можно записать в виде:

где ^н, Ля-приведенные моменты инерции звеньев а и Як солнечному колесу редуктора, звеньев Ь и Я к коронному колесу, соответственно; Знн — приведенный момент инерции водила Я; фи,фь — угловые ускорения обобщенных координат солнечного и коронного колес, соответственно; М"— приведенные вращающие моменты, действующие на приведенные массы солнечного колеса и коронного колеса соответственно.

Проведенный анализ возможностей электродвигателя ПТ-125-12 показал, что на его выходном валу можно получить характеристики вращающего момента, вид которых показан на рис. 9.

Рис. 9. Внешняя скоростная характеристики ДВС и расчетные зависимости изменения вращающего момента ЭД, обеспечивающие выравнивание частот вращение звеньев планетарного редуктора (для частот вращения 1500 и 2300 мин"1)

В качестве примера на рнс. 9 показано изменение вращающего момента ЭД .для возможных частот вращения коленчатого вала ДВС, соответствующих началу движения: 1500 мин'1 (расчетная зависимость с начальным и максимальным вращающими моментами соответственно 22 и 27,2 Нм) и 2500мин' (зависимость с начальным и максимальным вращающими моментами соответственно 25 и 48 Н-м).

Решая систему уравнений (18) относительно Фа,Фь получены дифференциальные уравнения в преобразованном виде, более простом для непосредственного их интегрирования:

(18)

1К

При интегрировании системы уравнений (19) варьируется характеристика вращающего момента ЭД с целью обеспечения такой интенсивности увеличения частот вращения его вала, чтобы после разгона автомобиля частоты вращения коронного (ветвь ДВС) и солнечного (ветвь ЭД) зубчатых колес сравнялись с целью возможного их блокирования.

Зависимости частот вращения па (1) и пъ (0, как угловых скоростей обобщенных координат, определяются в процессе интегрирования системы уравнений (19), а частота вращения водила, согласно (16)

По зависимости Пн (0 определяется соответствующая зависимость изменения скорости движения автомобиля с КЭУ, что в свою очередь позволяет вычислять зависимость пройденного пути от времени.

Например, начало движения автомобиля начинается при частоте вращения коленчатого вала ДВС 2500 ми»1, а изменение вращающего момента на выходном валу ЭД проходит в соответствии с расчетными зависимостями рис. 3,9.

В этом случае частота вращения вала ЭД будет увеличиваться с -6071 мин', переходя через ноль в область положительных частот вращения, частота вращения коленчатого вала ДВС будет уменьшаться от своего значения, равного 2500 мин'1, а частота вращения водила, жестко связанного с ведущими колесами автомобиля, будет увеличиваться от нуля, т.е. автомобиль начнет движение. Процесс выравнивания частот вращения всех звеньев планетарного редуктора в процессе разгона произойдет через 9,38 сек. Эта общая для всех звеньев планетарного редуктора расчетная частота вращения равна 801 мин'' (точка А на рис. 10).

Рис, 10. Зависимости изменения частот вращении звеньев планетарного редуктора

Результаты проведенного синтеза КЭУ выявили ряд особенностей данной компоновочной схемы; процесс выравнивания частот вращения звеньев планетарного редуктора длится достаточно долго (8-12 сек), что требует дальнейших исследований для принятия соответствующих конструктивных решений; для заданного закона изменения вращающего момента ДВС от частоты вращения коленчатого вала и заданных дорожных условий движения автомобиля существует закон изменения вращающего момента ЭД который обеспечивает работоспособность конструкции и выравнивает между собой частоты вращения всех трех звеньев планетарного суммирующего редуктора; за счет управления ЭД появляется возможность реали-

1 ч.

.hVmiw

зовать автоматический бес ступенчато-регулируемый комбинированный силовой привоя—автоматическую электромеханическую трансмиссию.

В четвертой главе отражены положения и результаты экспериментальной части настоящей работы двух типов комбинированных передач в применении к легковому автомобилю Иж-21261 «FABULA»:

а) разветвленной дифферециальной — самоблокирующиеся дифференциалы с переменной характеристикой трения (рис. 12);

б) двухдвигательной — комбинированная энергетическая установка параллельной схемы с ременным суммирующим редуктором (рнс. 13).

Испытания проведены для экспериментальной проверки теоретических положений диссертационной работы, выявления функциональных возможностей конструкции КЭУ параллельной схемы и определения влияния конструктивных параметров комбинированных передач на показатели топливо-скоростных свойств легкового автомобиля Иж-21261 «FABULA».

а)

б) в)

Рис. 11. Самоблокирующиеся дифференциалы: а и б - возрастающего трения; в —убывающего трения.

i; ij

/ t

Рис. 12. Комбинированная энергосиловая установка: а - вид сзади; 6 - размещение КЭУ в подкапотном пространстве автомобиля ИЖ-21261

Лабораторные и пробеговые испытания автомобиля проводились в испытательных службах главного конструктора ДОАО "Ижмаш-Авто" и в летнее время по дорогам общего пользования Удмуртской Республики,

Результаты стендовых испытаний на тормозном стенде с беговыми барабанами фирмы "Ц1енк" (Германия) автомобиля с дифференциалами рассматриваемых конструкций показали, что дифференциалы с возрастающим трением при передаче небольших вращающих моментов (до 20% от максимального) не оказывают заметного влияния на их распределение по полуосям. Наибольшая величина перераспределения вращающих моментов по полуосям ведущего моста наблюдается в случае применения дифференциала с убывающим внутренним трением.

Пробеговые испытания автомобиля ИЖ-21261 «FABULA» по дорогам Удмуртской республики проводились в летнее время на магистральных и грунтовых дорогах при поочередной установке испытываемых дифференциалов. Результаты испытаний, проведенных согласно ГОСТ 20306-90, по определению показателей топливной экономичности в городском ездовом цикле представлены на рис 13.

10,10 -

14,10--- -

j ja да--- -— —

^ Ш--- - —

Ó в»- — —-- - - —

я.м — -- - - —

ям ———i———i———р——— СфавщЛ IМ1ЯТ №17 J*3VT

Рис. 13. Путевой расход топлива автомобиля Иж-2126! с дифференциалами различной характеристики трена*

Анализ результатов пробеговых испытаний показал, что параметры рассматриваемых самоблокирующихся дифференциалов не оказывают существенного влияния на показатели топливной экономичности и проходимости. Это может быть объяснено следующим. Блокирующие свойства в полной мере могут быть проявлены только при большой разнице в условиях сцепления ведущих колес с опорной поверхностью, а также при относительно малых значениях коэффициента сцепления, например при движении по мокрым обледенелым дорогам. Полученные результаты пробеговых испытаний в целом подтверждают выводы стендовых испытаний о не высокой степени влияния характеристик дифференциалов на скоростные свойства автомобиля при его движении по опорной поверхности с высокими сцепными свойствами и (или) при не большой разнице в условиях сцепления под ведущими колесами. \

С целью определения основных параметров топливной экономичности и токсичности отработавших газов автомобили серийный с ДВС и экспериментальный с КЭУ подвергались лабораторным испытаниям. При моделировании движения по городскому ездовому циклу были получены следующие результаты путевого расхода топлива для автомобиля с испытуемыми энергетическими установками {л/100 км): ДВС — 9,7 и КЭУ - 7,2. Автомобиль с КЭУ полностью обеспечивает выполнение норм ЕВРО-2 и выполнение норм EBFO-3 по выбросам СО, т.е. для автомобиля с КЭУ параллельной схемы удается повысить топливную эконом нч-

ностьдо 25.. .30%, а выбросы токсичных веществ уменьшить на 25...40 % практически без изменения конструктивных параметров автомобиля-носителя ИЖ-21261.

Анализ результатов пробеговых испытаний по городским и магистральным дорогам общего пользования Удмуртской Республики показал, что расход топлива в городском режиме движения, автомобилем с разработанной КЭУ по сравнению с серийным, уменьшается на 25-30 %, что согласуется с результатами стендовых испытаний. При работе КУЭ одновременно на ДВС и ЭД автомобиль обеспечивает максимальную скорость движения 90 км/ч. Испытания в городе показали хорошую способность гибридного автомобиля набирать скорость и вписываться в поток движущихся автомобилей, не создавая помех в транспортных потоках, а максимально возможная скорость движения при работе КУЭ только на ЭД примерно 50 км/ч при запасе хода на накопителях электрической энергии 68 км.

Наряду с достаточно хорошими результатами, были выявлены и некоторые недостатки этой конструктивной схемы.

Первый - повышенные потери мощности в трансмиссии электромеханической передачи из-за введения в конструкцию КЭУ ременного СР. Причиной повышенных мощностных потерь в ЭМП являются сложные динамические процессы, происходящие в ременном СР, т.е. имеются большие диссипативные потери которые требуют конструктивного снижения.

Второй недостаток, сложность согласования работы ТД и ЭД из-за неустановившихся режимов работы ТД в разнообразных условиях эксплуатации автомобиля, который в конечном итоге также влияет на потери энергии и повышенные динамические нагрузки в СР.

Устранение указанных недостатков должно быть обеспечено за счет снижения массы гибридного автомобиля, дальнейшей оптимизации алгоритма управления КЭУ, оборудования ДВС системой электронного впрыска топлива и переходом на планетарный дифференциальный суммирующий редуктор.

В целом проведенное экспериментальное исследование показало перспективность направления создания для колесных машин элементов силового привода с комбинированными многопоточными передачами.

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Провешенный теоретический анализ и синтез многопоточных комбинированных передач транспортных машин, результаты экспериментального и имитационного исследований влияния конструктивных параметров комбинированных передач с регулируемым звеном на топливно-скоросгные свойства легкового автомобиля позволяет сделать следующие основные выводы и заключения.

1. Оптимизация рабочих процессов транспортной машины требует использования непрерывно и ступенчато регулируемых передач, позволяющих изменять скорость движения и исполнительных механизмов в широких пределах. Прогрессивным направлением в этой области является применение многопоточных комбинированных передач, имеющих регулируемые потоки. Многопоточные дифференциальные регулируемые (комбинированные) передачи могут быть замкнутыми и разветвленными, разделителем потока мощности в которых может служить любой трехзвенный механизм с числом степеней свободы большим единицы. Такие

передачи имеют более высокий КПД и легче подаются автоматизации, чем обычные регулируемые передачи.

2. Из множества механизмов, обладающих дифференциальными свойствами наиболее распространенными и изучениыми являются зубчатые планетарные дифференциальные механизмы или дифференциалы, у которых конструктивно заложено число степеней свободы равное двум. Эти механизмы рационально решают конструкторские вопросы разработки сложных трансмиссий не только автомобилей, но и гусеничных, строительных и дорожных машин. Кроме разветвления потока мощности дифференциалы, в силу присущих им конструктивных свойств, обеспечивают суммирование потоков мощности, например, этот процесс протекает при движении автомобиля в режиме торможения двигателем, что предопределяет перспективность применения дифференциалов в качестве суммирующего редуктора многодвигательных силовых приводов и комбинированных энергетических установок.

3. Автоматический трансформатор вращающего момента должен иметь не менее двух степеней свободы, при этом условия изменения передаточного отношения без специального регулирующего звена могут быть созданы только при динамической связи между степенями свободы (гидродинамические, инерционные, кяиноременные с центробежным регулятором трансформаторы). В теоретическом плане механизмом с динамическими связями будет консервативная система, кинетическая энергия которой содержит члены с произведением скоростей.

4. Любая передающая энергию механическая система колесной машины обладает кинематическими связями между входящими в нее твердыми телами -звеньями. К кинематическим связям относят, как правило, геометрические (голо-ионные) связи, ограничивающие только относительное перемещение точек и звеньев силовой передачи, и неголономные связи, устанавливающие зависимости между скоростями точек звеньев силовой передачи. Геометрические связи создают возможность передачи необходимых сил, которые порождают силы реакции (реактивные связи). Силы реакций связей зависят от других действующих в передаче сил и от характера движения звеньев, входящих в нее. Если движение хотя бы одного звена определяется действием сил реакций связей, то силовая передача колесной машины имеет динамические связи, а действие сил трения обуславливает наличие неголономных связей.

Различные виды трения, угловые скорости вращения звеньев, частота изменения подводимого вращающего момента и другое факторы обуславливают возникновение в силовой передаче сил неупругого сопротивления (демпфирования). Фрикционные, электрические, гидравлические передачи имеют скольжение от долей до нескольких процентов, а для длинных трансмиссионных валов деформируемость может быть большой и как следствие, динамические процессы (колебательные, переходные) происходящие в силовой передаче оказывают влияние на скорость обобщенных координат. Все это в свою очередь обуславливает наличие неголономных, динамических и квазидинамических связей,

нову. Для многих типов передач обеспечивающих в силовом приводе число степеней свободы больше единицы» характерно наличие неголономных связей, учет которых позволяет повысить достоверность и адекватность имитационного моделирования динамических моделей комбинированных передач. При построении структурных и кинематических схем, выборе основных параметров силовых передач, с достаточной достоверностью допустимо рассматривать их как голономные системы, без учета реактивных связей и применять для исследования классические уравнения Лагранжа.

7. Реализация конструктивных схем бесступенчато-регулируемых элементов силового привода колесных машин, например автоматических ТВМ, с использованием замкнутых дифференциальных передач, позволяет осуществлять силовую разгрузку регулируемого звена, однако это приводит к снижению диапазона регулирования. Только в двухпоточных передачах с внутренним разделением потока мощности для ТВМ при увеличении диапазона регулирования и минимальных габаритов обеспечивается возможность увеличения КПД.

8. Перспективное направление создания двухдвигательных схем силовых приводов транспортных машин эффективно реализуется при варианте, когда число дифференциальных механизмов соответствует числу двигателей и ведущих колес. Конструктивная простота исполнения планетарного зубчатого механизма с двумя степенями свободы предопределяет перспективность его использования в качестве суммирующего редуктора двухдвигательной схемы.

9. В КЭУ с параллельной работой ДВС и ЭД дополнительно необходимо рассматривать два упруго-демпфирующих звена — соответственно от ДВС и от ЭД до выходного вала суммирующего редуктора. Влияние упруго-демпфирующих свойств КЭУ на эксплуатационные свойства транспортной машины существенно зависит от конструктивных особенностей суммирующего редуктора. В настоящее время в КЭУ параллельных схем наиболее распространены шестеренчатые суммирующие редукторы, применяются также ременные и цепные. Наличие в суммирующем редукторе передач трением, с непосредственным касанием ведущих и ведомых тел вращения (фрикционные передачи) или передачи трением с гибкой связью—ременной передачи, усложняет математическую модель работы машины.

10. Наибольший эффект при эксплуатации автомобиля с комбинированной энергетической установкой обеспечивается в городских условиях. Анализ результатов пробеговых испытаний по городским и магистральным дорогам общего пользования Удмуртской Республики показал, что расход топлива автомобиля с КЭУ параллельной схемы по сравнению с базовым автомобилем ИЖ-21261 в городском режиме движения уменьшается на 25-30 %, что согласуется с результатами имитационного моделирования и стендовых испытаний. В целом проведенное экспериментальное исследование показало перспективность направления создания для колесных машин элементов силового привода с комбинированными многопоточными передачами.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Буторин В.А. Сравнение влияния самоблокирующегося дифференциала на способность автомобиля к движению// Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники: Материалы XIV научно-практической конференции вузов Приволжья и Предуралья. - Ижевск, Изд-eo «ИжГСХА», 2003. - С. 104109.

2. Пономарев В.М., Буторин В .А. Динамика дифференциального механизма транспортных машин// Современные тенденции развития автомобилестроения в России; Сборник трудов 2-ой Международной научно-технической конференции. 4.1.-Тольятти: Изд-воТГУ, 2005.-С. 35-38.

3. Проведение комплекса теоретических и расчетных научно-исследовательских работ по анализу и синтезу конструкций гибридных энергосиловых установок автомобилей особо малого и малого классов: Заключительный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках договора с Московским государственным техническим университетом "МАМИ". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 0120.0 600199/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: М.Н. Стрелков, A.Ii. Филькина, К.С. Ившин, A.C. Мельников, В.А. Буторин. — Ижевск: ИжГТУ, 2005. - 160 с.

4. Разработка научных основ расчета, проектирования и конструирования гибридных энергосиловых установок (ГЭСУ) транспортных машин и создание экспериментального образца городского автомобиля особо малого класса (квадри-цикла) с ГЭСУ: Промежуточный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной в рамках аналитической ведомственной целевой программы "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)". Номер государственной регистрации НИР: ВНТИЦ, 01.2.006 06492/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. — Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: P.C. Музафаров, Р.П. Хамидуллин, А.Н. Филькина, К.С. Ив-шин, В.А. Буторин, М.Н. Стрелков, A.C. Мельников, С.А. Шиляев. - Ижевск: ИжГТУ, 2006. - 178 с. 1

5. Разработка учебно-методических материалов для подготовки инженеров по специальности "Автомобилестроение'' со специализацией "Проектирование транспортных средств с гибридной силовой установкой", бакалавров и магистров по направлению "Автомобили с гибридными силовыми установками": Промежуточный отчет о научно-исследовательской работе, выполненной по договору с Московским государственным техническим университетом "МАМИ" в рамках Государственного контракта 2006-РИ-16.0/005/146 "Научно-организационное, методическое и техническое обеспечение организации и поддержки научно-образовательных центров в области транспортных технологий и осуществление на основе комплексного использования материально-технических и кадровых возможностей совместных исследований и разработок" (VIII очередь)/ Ижевский государственный технический университет; Руководитель работы В.А. Умняшкин. Отв. исполн. Н.М. Филькин; Соисполн.: P.C. Музафаров, А.Н. Филькина, Р.П. Хамидуллин, К.С. Ившин, М.Н. Стрелков, В.А. Буторин. — Ижевск: ИжГТУ, 2006. — 152 с.

6. Умняшкин В .А, Буторин В.А., Каверина Э.В. Дифференциальные передачи с односторонними динамическими связями// Вестник ИжГТУ [Текст]: периодический научно-теоретический журнал ИжГТУ. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ. -2006.-ЛгЗ. —С. 34-37,

7. Умняшкин В.А, Буторин В А.., Каверина Э.В. Самоблокирующиеся дифференциалы с повышенным внутренним трением// Значение научной работы в процессе подготовки конкурентоспособных специалистов для предприятий Удмуртской республики: Сборник трудов научно-методической конференции Боткинского филиала ИжГТУ. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2006. - С. 112-115.

8. Умняшкин В.А, Буторин В.А., Светланов H.A. Исследование характеристики трения дифференциала автомобиля Иж-2717// Социально-экономические проблемы развития региона: Сборник трудов 9-ой региональной научно-практической конференции./ Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. И.Н. Ефимова.— Чайковский: Изд-во ЧТИ (филиал) ИжГТУ, 2005. - С. 112-116.

9. Умняшкин В.А, Буторин В А., Филькина А.Н. Синтез замкнутых многопоточных передач дифференциального типа// Вестник ИжГТУ [Текст]: периодический научно-теоретический журнал ИжГТУ. — Ижевск: Изд-во ИжГТУ. — 2006. — №2.-С. 22-24.

10. Умняшкин В.А, Буторин ВА„ Чепикова Т.П. Замкнутые дифференциальные бесступенчато-регулируемые передачи// Значение научной работы в процессе подготовки конкурентоспособных специалистов для предприятий Удмуртской республики: Сборник трудов научно-методической конференции Боткинского филиала ИжГТУ. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2006. - С. 109-112.

11. Умняшкин В.А, Филькин Н.М., Буторин В.А. Аналитические связи в трансмиссии транспортных машин// Проблемы и перспективы автомобилестроения в России: Материалы 53-ей Международной научно-технической конференции Ассоциации автомобильных инженеров. — Ижевск: ООО «Издательский дом «Парацельс», 2006.-С 199-201.

Подписано в печать 15.11.06. Формат 60x84'/м Бумага офсетная Печать ризографическая Уч.-изд. л. 1,3 Усл. печ, л. 1,63 Тираж 100 экз. Заказ № 577 Издательский отдел ГОУ ВПО

Чайковский технологический институт (фиянал) ИжГТУ_

617764, г. Чайковский, ул. Декабристов, корп. 23 www.chti.ru chti@pennotiline.ru

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Буторин, Василий Александрович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ СИЛОВЫХ ПРИВОДОВ С КОМБИНИРОВАННЫМИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫМИ

ПЕРЕДАЧАМИ

1.1. Анализ бесступенчато-регулируемых силовых приводов

1.1.1. Бесступенчатые вариаторные передачи

1.1.2. Инерционно-импульсные передачи

1.1.3. Гидромеханические передачи

1.1.4. Гидростатические передачи

1.1.5. Электрические передачи

1.2. Анализ комбинированных дифференциальных силовых приводов

1.2.1. Разветвленные дифференциальные передачи

1.2.2. Двухдвигательные передачи

1.3. Выводы, постановка цели и задач исследования

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ

МНОГОПОТОЧНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЕРЕДАЧ

2.1. Преобразующие свойства элементов силового привода

2.2. Аналитические связи в силовом приводе колесных машин

2.3. Многопоточные комбинированные передачи

2.4. Динамика дифференциального механизма колесных машин

2.5. Дифференциальные передачи с односторонними динамическими связями

2.6. Замкнутые многопоточные передачи дифференциального типа

2.7. Разветвленные регулируемые передачи

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ

КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

3.1. Формальная постановка задачи оптимального проектирования

3.2. Силовой привод с комбинированной энергетической установкой параллельной схемы

3.3. Синтез КЭУ с планетарным дифференциальным суммирующим редуктором

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

МНОГОПОТОЧНЫХ КОМБИНИРОВАННЫХ ПЕРЕДАЧ В СОСТАВЕ

СИЛОВОГО ПРИВОДА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ

4.1. Объект экспериментального исследования

4.1.1. Самоблокирующиеся дифференциалы

4.1.2. Комбинированная энергетическая установка

4.2. Аппаратура для экспериментальных исследований

4.3. Лабораторно-дорожные исследования топливно-скоростных свойств автомобиля с комбинированными передачами в силовом приводе

4.3.1. Испытания с самоблокирующимися дифференциалами

Введение 2006 год, диссертация по транспортному, горному и строительному машиностроению, Буторин, Василий Александрович

Актуальность темы. К началу XXI века в машиностроении Российской Федерации сложилась ситуация, требующая качественного совершенствования как выпускаемой, так и создаваемой на перспективу продукции. Проблематичность улучшения качества и удовлетворения постоянно ужесточающихся требований к машинам, в частности автомобилям, предопределяется сложностью и противоречивостью их свойств.

Для повышения эффективности создания автомобильной техники удовлетворяющей требованиям ЕС, Правилами ЕЭК ООН и рыночному спросу НАМИ разработаны типоразмерные ряды автомобилей и их основных агрегатов. В данных условиях создаются предпосылки конструктивного развития автомобилей, что в 'свою очередь диктует актуальность тематики научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на период до 2010 года [49].

Одним из путей улучшения отдельных свойств (динамичность, экономичность, экологичность и др.) является использование бесступенчато-регулируемых передач, позволяющих оптимизировать ряд показателей качества колесных машин. Реализация потенциальных свойств автомобиля на более высоком уровне также обеспечивается полноприводными трансмиссиями (TOYOTA, MITSUBISHI, VOLVO, AUDI, Mercedes-Benz, BMW и др.) и комбинированными энергетическими установками (TOYOTA, LEXUS, HONDA и др.). В этих направлениях выделяется общая тенденция - автоматизация процессов управления силовым приводом и его отдельными элементами. Эффективным решением в этой области является применение многопоточных комбинированных передач, имеющих регулируемые потоки [33, 34]. Такие передачи легче поддаются автоматизации и имеют более высокий КПД, чем обычные регулируемые передачи.

Общие конструктивные схемы автоматических бесступенчатых силовых передач, рассмотренные в работах [34, 43, 87], чаще всего реализуются с помощью механизмов с двумя и более степенями свободы - дифференциальных механизмов. Из множества механизмов, обладающих дифференциальными свойствами, наиболее распространенными и изученными являются зубчатые планетарные дифференциальные механизмы или дифференциалы [61, 64, 85, 157]. Эти механизмы рационально решают конструкторские вопросы разработки сложных трансмиссий не только автомобилей, но и гусеничных, строительных и дорожных машин [33, 60, 62, 88, 135, 150, 151]. Перспективно применение дифференциалов в качестве суммирующего редуктора комбинированных энергетических установок [142]. По оценке агентства «Change wave research» в развитии автомобилестроения на ближайшие 30-40 лет определяющими могут стать гибридные автомобили с дифференциальными передачами в трансмиссии [108,141].

Использование дифференциальных механизмов расширяет сферу применения зубчатых, фрикционных, инерционно-импульсных, электрических, гидродинамических и гидростатических передач, что позволяет создавать новые типы элементов силового привода: трансформаторы вращающего момента (ТВМ) - инерционные, фрикционные и гидростатические; механизмы распределения потока мощности -дифференциалы повышенного трения, самоблокирующиеся; перспективные комбинированные передачи - многоступенчатые, дифференциальные замкнутые с внутренним разделением потока мощности, непрерывные автоматические с динамическими связями, двухдвигательные и др [10, 127, 135, 138].

Таким образом, обоснование и разработка рациональных схем многопоточньгх комбинированных силовых передач с оптимальными параметрами является одной из актуальных и значимых задач, решение которой способствует повышению эффективности многих отраслей промышленности.

Цель и задачи диссертационного исследования. Настоящее диссертационное исследование направлено на разработку методического обеспечения анализа и синтеза рациональных схем многопоточных комбинированных передач силовых приводов колесных машин.

Повышение эффективности разработки перспективных конструкций силовых приводов, при реализации поставленной цели, обеспечивается решением следующих задач: анализ преобразующих свойств силовых передач и связей между звеньями силовых приводов колесных машин;

- обоснование конструктивной схемы энергетической установки с учетом оптимальности показателей топливно-скоростных свойств легкового автомобиля;

Достоверность и обоснованность разработанных научных положений и принятых конструктивных решений диссертационного исследования подтверждается согласованностью теоретических выводов и результатов имитационного моделирования со статистическими данными о влиянии конструктивных параметров многопоточной комбинированной передачи на свойства колесной машины, полученных при испытаниях опытного легкового автомобиля Иж-21261 в лабораторных условиях ОАО «ИжАвто» и на дорогах Удмуртской Республики.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- теоретически показано, что автоматический ТВМ должен иметь число степеней свободы не менее двух, а условия бесступенчатого изменения передаточного отношения ТВМ без специального регулирующего звена могут быть обеспечены только передачами с динамическими связями (в теоретическом плане - механизмы, в уравнениях кинетической энергии которых, содержатся члены с произведением скоростей);

Практическая ценность. Результаты диссертационной работы способствуют реализации подпрограммы «Транспорт» научно-технической программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по транспортным направлениям науки и техники» [96], проводимой в рамках гранта Министерства образования РФ по фундаментальным исследованиям в области технических наук [99] по планам аналитической ведомственной целевой программы Министерства науки и образования РФ 2006-2008 г.г. «Развитие научного потенциала высшей школы» [97].

Реализация результатов. Разработанное методическое обеспечение анализа и синтеза структурных схем многопоточных комбинированных передач используется при создании прикладных библиотек САПР комбинированных силовых приводов, применяемых в проектировании новых и модернизации выпускаемых колесных машин ОАО "Ижевский автомобильный завод", также в учебном процессе научно-образовательного центра ГОУ ВПО МГТУ «МАМИ» по автомобильному транспорту с гибридными силовыми установками при ГОУ ВПО ИжГТУ для подготовки дипломированных инженеров и магистров по специальности «Автомобиле- и тракторостроение» [136].

Результаты диссертационного исследования используются при выполнении Государственного контракта 2006-РИ-16.0/005/146 «Научно-организационное, методическое и техническое обеспечение организации и поддержки научно-образовательных центров в области транспортных технологий и осуществление на основе комплексного использования материально-технических и кадровых возможностей совместных исследований и разработок (VII очередь), 2006 г. [101].

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования обсуждались на заседаниях кафедр «Автомобили и механообрабатывающие оборудование» Ижевского государственного технического университета, «Автомобильный транспорт» Чайковского технологического института (филиал) ИжГТУ и докладывались на научных конференциях: «Социально-экономические проблемы развития региона: Региональная НПК, Чайковский, 2004-2006 г.г.; «Улучшение технико-эксплуатационных показателей мобильной техники» - НПК вузов Поволжья и Предуралья, Ижевск, 2003 г.; «Современные тенденции развития автомобилестроения в России» - Всероссийская НТК, Тольятти, 2005 г.; «Проблемы и перспективы автомобилестроения в России» - Международная НТК Ассоциации автомобильных инженеров, Ижевск, 2006 г.

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 163 страницах текста, в том числе 51 рисунок, И таблиц, 163 наименования списка литературы и состоит из введения, четырех глав, выводов и заключений.

Заключение диссертация на тему "Обоснование и разработка рациональных схем многопоточных комбинированных передач колесных машин"

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Проведенный теоретический анализ и синтез многопоточных комбинированных передач транспортных машин, результаты экспериментального и имитационного исследований влияния конструктивных параметров комбинированных передач с регулируемым звеном на топливно-скоростные свойства легкового автомобиля позволяет сделать следующие основные выводы и заключения.

1. Оптимизация рабочих процессов транспортной машины требует использования непрерывно и ступенчато регулируемых передач, позволяющих изменять скорость движения и исполнительных механизмов в широких пределах. Прогрессивным направлением в этой области является применение многопоточных комбинированных передач, имеющих регулируемые потоки. Многопоточные дифференциальные регулируемые (комбинированные) передачи могут быть замкнутыми и разветвленными, разделителем потока мощности в которых может служить любой трех-звенный механизм с числом степеней свободы большим единицы. Такие передачи имеют более высокий КПД и легче подаются автоматизации, чем обычные регулируемые передачи.

2. Из множества механизмов, обладающих дифференциальными свойствами наиболее распространенными и изученными являются зубчатые планетарные дифференциальные механизмы или дифференциалы, у которых конструктивно заложено число степеней свободы равное двум. Эти механизмы рационально решают конструкторские вопросы разработки сложных трансмиссий не только автомобилей, но и гусеничных, строительных и дорожных машин. Кроме разветвления потока мощности дифференциалы, в силу присущих им конструктивных свойств, обеспечивают суммирование потоков мощности, например, этот процесс протекает при движении автомобиля в режиме торможения двигателем, что предопределяет перспективность применения дифференциалов в качестве суммирующего редуктора многодвигательных силовых приводов и комбинированных энергетических установок.

3. Автоматический трансформатор вращающего момента должен иметь не менее двух степеней свободы, при этом условия изменения передаточного отношения без специального регулирующего звена могут быть созданы только при динамической связи между степенями свободы (гидродинамические, инерционные, кли-ноременные с центробежным регулятором трансформаторы). В теоретическом плане механизмом с динамическими связями будет консервативная система, кинетическая энергия которой содержит члены с произведением скоростей.

4. Любая передающая энергию механическая система колесной машины обладает кинематическими связями между входящими в нее твердыми телами - звеньями. К кинематическим связям относят, как правило, геометрические (голономные) связи, ограничивающие только относительное перемещение точек и звеньев силовой передачи, и неголономные связи, устанавливающие зависимости между скоростями точек звеньев силовой передачи. Геометрические связи создают возможность передачи необходимых сил, которые порождают силы реакции (реактивные связи). Силы реакций связей зависят от других действующих в передаче сил и от характера движения звеньев, входящих в нее. Если движение хотя бы одного звена определяется действием сил реакций связей, то силовая передача колесной машины имеет динамические связи, а действие сил трения обуславливает наличие неголономных связей.

5. Различные виды трения, угловые скорости вращения звеньев, частота изменения подводимого вращающего момента и другие факторы обуславливают возникновение в силовой передаче сил неупругого сопротивления (демпфирования). Фрикционные, электрические, гидравлические передачи имеют скольжение от долей до нескольких процентов, а для длинных трансмиссионных валов деформируемость может быть большой и как следствие, динамические процессы (колебательные, переходные) происходящие в силовой передаче оказывают влияние на скорость обобщенных координат. Все это в свою очередь обуславливает наличие неголономных, динамических и квазидинамических связей.

6. В основе математических моделей динамики силового привода машин, как правило, применяются системы дифференциальных уравнений Лагранжа второго рода, а для исследования кинематических и динамических свойств к ним добавляются уравнения связи, характеризующие вид передачи положенной в ее основу. Для многих типов передач обеспечивающих в силовом приводе число степеней свободы больше единицы, характерно наличие неголономных связей, учет которых позволяет повысить достоверность и адекватность имитационного моделирования динамических моделей комбинированных передач. При построении структурных и кинематических схем, выборе основных параметров силовых передач, с достаточной достоверностью допустимо рассматривать их как голономные системы, без учета реактивных связей и применять для исследования классические уравнения Лагранжа.

7. Реализация конструктивных схем бесступенчато-регулируемых элементов силового привода колесных машин, например автоматических ТВМ, с использованием замкнутых дифференциальных передач, позволяет осуществлять силовую разгрузку регулируемого звена, однако это приводит к снижению диапазона регулирования. Только в двухпоточных передачах с внутренним разделением потока мощности обеспечивается возможность увеличения КПД при увеличении диапазона регулирования и минимальных габаритов трансформатора.

9. В КЭУ с параллельной работой ДВС и ЭД дополнительно необходимо рассматривать два упруго-демпфирующих звена - соответственно от ДВС и от ЭД до выходного вала суммирующего редуктора. Влияние упруго-демпфирующих свойств КЭУ на эксплуатационные свойства транспортной машины существенно зависит от конструктивных особенностей суммирующего редуктора. В настоящее время в КЭУ параллельных схем наиболее распространены шестеренчатые суммирующие редукторы, применяются также ременные и цепные. Наличие в суммирующем редукторе передач трением, с непосредственным касанием ведущих и ведомых тел вращения (фрикционные передачи) или передачи трением с гибкой связью - ременной передачи, усложняет математическую модель работы машины.

Библиография Буторин, Василий Александрович, диссертация по теме Колесные и гусеничные машины

1. Авторское свидетельство № 240432. Автоматическая бесступенчатая передача/ Умняшкин В.А., Первой А.Д. Опубл. в Б.И., 1969, № 12.

2. Авторское свидетельство № 364787. Автоматический инерционный планетарный вариатор скорости/ Мурзин Ю.П., Умняшкин В.А., Дмитриев Б.Н. -Опубл. в Б.И., 1973, №5.

3. Авторское свидетельство № 491495. Трансмиссия транспортного средства/ Умняшкин В.А., Мурзин Ю.П., Федоров П.В.- Опубл. в Б.И., 1975г., № 42.

4. Авторское свидетельство № 539791. Инерционно-импульсный трансформатор крутящего момента для транспортного средства/ Умняшкин В.А., Лиф-шиц И.И. Опубл. в Б.И., 1976г., № 47.

5. Аксенов П.В. Многоосные автомобили. М.: Машиностроение, 1989.280 с.

6. Алексеева С.В., Вейц В.Л., Геккер Ф.Р., Кочура А.Е. Силовые передачи транспортных машин: Динамика и расчет. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982.-256 с.

7. Андреев А.Ф., Ванцевич В.В., Лефаров А.Х. Дифференциалы колесных машин. -М.: Машиностроение, 1987. 176 с.

8. Антонов А.С. Комплексные силовые передачи: Теория силового потока и расчет передающих систем.- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1981.- 496 с.

9. Антонов А.С. Силовые передачи колесных и гусеничных машин. Теория и расчет. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1975. - 480 с.

10. Антонов А.С., Голяк В.К., Запрягаев М.М. и др. Армейские автомобили/ Под ред. А.С. Антонова. ВIII томах. М.: Воениздат, 1970.

11. Антонов А.С., Запрягаев М.М. Гидрообъемные передачи транспортных и тяговых машин/ Под ред. А.С Антонова. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1968.-212 с.

12. Антонов А.С., Магидович Е.И., Новохатько И.С. Гидромеханические и электромеханические передачи транспортных и тяговых машин. М.: Машгиз, 1963.-230 с.

13. Архангельский Г.В. Автоматические клиноременные вариаторы малых транспортных средств. Одесса: АО «Бахва», 2005. - 128 с.

14. Архангельский Г.В. Бесступенчатые импульсные передачи на базе планетарных механизмов. Одесса: «Друк», 2002. - 151 с.

15. Афанасьев Б.А., Бочаров Н.Ф., Жеглов Л.Ф. и др./ Под общ. ред А.А. Полунгяна. Проектирование полноприводных колесных машин. Т. 1. М.: Изд-во МГТУ им. Э.Н. Баумана, 1999. - 488 с.

16. Баженов С.П., Андреев В.Е. Методика экспериментальных исследований автоматической передачи автомобиля типа «Урал»// Сборник трудов ЧПИ «Автомобили, двигатели». Челябинск: Изд-во ЧПИ, 1972. - № 119 - С. 60-65.

17. Баженов СП. Динамика разгона автомобиля с автоматической бесступенчатой инерционной трансмиссией// Известия вузов. Машиностроение. 1974. -№1.-С. 105-109.

18. Баженов СП. Теория и основы проектирования инерционных силовых передач самоходных машин: Дисс. д-ра техн. наук Липецк: Изд-во ЛПИ, 1986. -395 с.

19. Балжи М.Ф. Автотракторный инерционный трансформатор крутящего момента// Сборник трудов ЧПИ «Расчет и конструирование машин». Челябинск: Изд-во ЧПИ. - 1957. - Дополнение к выпуску № 10. - С. 36-49.

20. Балжи М.Ф. Инерционный бесступенчатый трансформатор крутящего момента// Сборник трудов «Передаточные механизмы». М.: Машиностроение, 1966.-С. 327-334.

21. Барыкин А. Ю. Автомобильные вязкостные муфты. Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 1999.-118 с.

22. Барыкин А. Ю. Основы современных дифференциалов. Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2001. - 277 с.

23. Бахмутов С.В., Селифонов В.В. Как создать экологически чистый автомобиль?// Автоперевозчик. 2002. -№11.

24. Бесступенчатые коробки передач// Автомобильная промышленность США. 1981. - №9. - С. 35.

25. Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи нефрикционного типа. М: Машиностроение, 1977. - 144 с.

26. Благонравов А.А. Механические бесступенчатые передачи. Екатеринбург: УрО РАН, 2005. - 200 с.

27. Бутенин Н.В. Введение в аналитическую механику.- М.: Наука, 1971264 с.

28. Вейц В.А., Кочура А.Е., Мартыненко A.M. Динамические расчеты приводов машин. Л.: Машиностроение, 1971.

29. Вирабов Р.В. Тяговые свойства фрикционных передач. М.: Машиностроение, 1982.-263 с.

30. Волков Д.П., Крайнев А.Ф. Планетарные, волновые и комбинированные передачи строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

31. Волков Д.П., Крайнев А.Ф. Трансмиссии строительных и дорожных машин. Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1972. - 260 с.

32. Волков Д.П., Крайнев А.Ф. Трансмиссии строительных и дорожных машин. М.: Машиностроение, 1974. - 424 с.

33. Гавриленко Б.А., Семичастнов И.Ф. Гидродинамические муфты и трансформаторы. М.: Машиностроение, 1969. - 392 с.

34. Галлаган Дж.М. Бесступенчатая трансмиссия концерна «Ford»// Автомобильная промышленность США. 1982. - № 4. - С. 4.

35. Галлаган Дж.М. Гидромеханическая автоматическая коробка передач с повышающей передачей// Автомобильная промышленность США. 1979. - № 8. -С. 5.

36. Галлаган Дж.М. Трансмиссии с бесступенчатой передачей и инерционным приводом// Автомобильная промышленность США. 1979. - № 6. - С. 5-6.

37. Галлаган Дж.М. Трансмиссия с вариатором// Автомобильная промышленность США. 1980. - № 3. - С. 4-6.

38. Гахенсон Б.С. Планетарные механизмы тракторов. М.: Машиностроение, 1972,-176 с.

39. Готтесман Г.А. Силовые передачи сегодня и завтра// Автомобильная промышленность США. 1976. -№ 10. - С. 3-6.

40. Гришкевич А.И. Проектирование трансмиссий автомобилей. Справочник- М.: Машиностроение, 1984. 272 с.

41. Дерунов Г.П. Анализ особенностей автоматических клиноременных вариаторов// Бесступенчато-регулируемые передачи. Ярославль: Изд-во ЯПИ, 1982-С. 93-100.

42. Диваков Н.В., Спирин Р.Ф., Лепсиев В.Ю. Тягово-скоростные и топлив-но-экономические качества автомобиля с бесступенчатой передачей// Автомобильная промышленность. -1990. №11. - С. 23-27.

43. Дорофеев Д.Г. Бесступенчатые автоматические трансмиссии для легковых автомобилей// Автомобильная промышленность. 1996. - № 3. - С. 36 38; № 4. -С. 37-40.

44. Есеновский-Маликов Ю.К., Поляк Д.Г. Волобуев Е.Ф. Характеристики бесступенчатых механических трансмиссий и области их применения// Сборник научных трудов НАМИ. 1990. - №136. - С. 23-26.

45. Иванченко П.Н. и др. Электромеханические передачи. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1962.

46. Ипатов А.А. Тенденции и направления развития конструкций автотранспортных средств в 2001-2010 г.г. с учетом требований автомобильного рынка// Промышленность России. 2001. — №1 (45). - С. 33-35.

47. Кирдяшев Ю.Н. Многопоточные передачи дифференциального типа. -М.: Машиностроение, 1981.-231 с.

48. Кожевников С.Н. Основания структурного синтеза механизмов. Киев: Наукова Думка, 1979. -232 с.

49. Кожевников С.Н., Долгов Н.М. О влиянии структуры механизмов на динамические нагрузки в звеньях// теория машин и механизмов: Материалы 1-го Всесоюзного съезда. Алма-Ата: Наука, 1977. - С. 66-67.

50. Комисарик С.Ф., Ивановский Н.А. Гидравлические объемные трансмиссии. М.: Машиностроение, 1963. - 156 с.

51. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Методика расчета передаточных чисел трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность. 1986. - № 2. - С. 16-17.

52. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Оптимизация законов переключения передач// Автомобильная промышленность 1988. -№ 10. - С. 19-20.

53. Кондрашкин А.С., Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Оптимизация числа ступеней трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность. -1987.-№ 12.-С. 16-17.

54. Кондрашкин А.С., Филькин Н.М., Ардашев В.М., Мезрин В.Г., Сальников В.Ю. «Иж» с комбинированной силовой установкой// Автомобильная промышленность. 1997. - № 11. - С. 7-9.

55. Кондрашкин А.С., Филькин Н.М., Мезрин В.Г. Комбинированная силовая установка для электромобиля// Автомобильная промышленность. 1996. - №4. -С. 9-10.

56. Красненьков В.И., Ващец А.Д. Проектирование планетарных механизмов транспортных машин. М.: Машиносроение, 1986. - 272 с.

57. Крейнес М.А., Розовский М.С. Зубчатые механизмы. Выбор оптимальных схем. М.: Наука, 1972. - 428 с.

58. Кристи М.К., Красненьков В.И. Новые механизмы трансмиссий. М.: Машиностроение, 1967.-316 с.

59. Крупицкий С.М., Архипов СВ. К вопросу о внешней динамике автомобиля с инерционной передачей// В Сборник трудов ЧПИ «Автомобили, тракторы, двигатели». Челябинск: Изд-во ЧПИ. - 1971. -№ 87. - С. 38-41.

60. Кудрявцев В.Н. Планетарные передачи. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1966. - 306 с.

61. Лаптев Ю.Н. Автотракторные гидротрансформаторы. М.: Машиностроение, 1973. - 280 с.

62. Леонов А.И. Инерционные автоматические трансформаторы вращающего момента. М.: Машиностроение, 1978. - 224 с.

63. Леонов А.И., Дубровский А.Ф. Механические бесступенчатые нефрикционные передачи непрерывного действия. М.: Машиностроение, 1984. - 191 с.

64. Лефаров А.Х. Дифференциалы автомобилей и тягачей. М.: Машиностроение, 1972. -147 с.

65. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

66. Лифшиц Г.И. Экономичная организация переходных процессов в гидромеханической трансмиссии легкового автомобиля// Автомобильная промышленность.- 1986.- №3.- С. 12-14.

67. Мазалов Н.Д., Скоков Е.М., Умняшкин В.А., Кондрашкин А.С. Автоматическая гидромеханическая передача для легкового автомобиля класса 1,5-2 л// Экспресс-информация «Конструкции автомобилей». М: НИИНавтопром. - 1972. -№8.-С. 10-17.

68. Мазалов Н.Д., Трусов СМ. Гидромеханические коробки передач. М: Машиностроение, 1971.-296 с.

69. Мальцев В.Ф. Механические импульсные передачи. М.: Машиностроение, 1978.-367 с.

70. Марголин Ш.М. Дифференциальный электропривод. М.: Энергия, 1975. -168 с.

71. Мартыхин Ю.М. Клиноременные вариаторы мототранспортных средств// Труды ВНИИМОТОпрома. 1973. - № 8. - 89 с.

72. Микулик Н.А. Динамические системы с реактивными звеньями. -Минск: Высэйшая школа, 1985. 112 с.

73. Михеев С.С. Конструкция и оптимизация параметров автоматического клиноременного вариатора мототранспортных средств: Дис. канд. техн. наук. -Ковров: Ковровская государственная технологическая академия, 1998. 156 с.

74. Нарбут А.Н. Гидротрансформаторы.- М.: Машиностроение, 1966.- 216 с.

75. Нарбут А.Н., Никитин А.А, Архипов А.И., Ильюшин В.В. К оценке нагружающих свойств клиноременных вариаторов// Автомобильная промышленность.-1980.-№10.-С. 13-15.

76. Неймарк Ю.И., Фуфаев Н.А Динамика неголономных систем. М.: Наука, 1967.-549 с.

77. Озол О.Г. Теория механизмов и машин. М.: Наука, 1984. - 432 с.

78. Передаточные механизмы: Расчет, конструирование, технология производства и эксплуатация механических вариаторов и передач гибкой связью: Сборник статей/ Под ред. Б.А. Пронина. М: Изд-во машиностроительной литературы, 1963.-295 с.

79. Передаточные механизмы: Сборник статей/ Под ред. В.Ф. Мальцева. -М.: Машиностроение, 1966.-333 с.

80. Петров В.А. Автоматические системы транспортных машин. М: Машиностроение, 1974.-336 с.

81. Планетарные передачи: Справочник/ Под ред. В.Н. Кудрявцева и Ю.Н. Кирдяшева. JL: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1977. - 535 с.

82. Платонов В.Ф. Полноприводные автомобили. М.: Машиностроение, 1989.-312 с.

83. Платонов В.Ф., Кожевников B.C., Коробкин В.А., Платонов С.В. Многоцелевые гусеничные машины. М.: Машиностроение, 1998. - 342 с.

84. Погарский Н.А. Универсальные трансмиссии пневмоколесных машин. -М.: Машиностроение, 1965. 220 с.

85. Пожбелко В.И. Инерционно-импульсные приводы машин с динамическими связями. -М.: Машиностроение, 1989. 132 с.

86. Пройкшат А. Шасси автомобиля: Типы приводов/ Под ред. Й. Раймпеля; Пер с нем. Губы В.И.; Под ред. Миллера А.К. М.: Машиностроение, 1989. - 232 с.

87. Пронин Б.А., Петров М.С., Баловнев Н.П. Уравнение движения автоматического клиноременного вариатора мототранспортного средства// Автомобильная промышленность. 1979. - №9. - С. 15-18.

88. Пронин Б.А., Ревков Г.А. Бесступенчатые клиноременные и фрикционные передачи (вариаторы). М.: Машиностроение, 1984. - 191 с.

89. Исполн.: А.Н. Филькина, Д.В. Скуба, К.С. Ившин. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2005. -11с.

90. Самарцев С.Б. Надежность трансмиссий автомобилей с ГМП на неустановившихся режимах работы// Автомобильная промышленность. 1984. - №7. - С. 16-18.

91. Семёнов В.М., Умняшкин В.А., Киселев JI.B., Волобуев К.В. Динамика машинных агрегатов с реактивными элементами// Механические передачи: Сборник трудов ИМИ. 1977. - Выпуск 2. - С. 61-65.

92. Сергеев JT.B., Кадобнов В.В. Гидромеханические трансмиссии быстроходных гусеничных машин. М.: Машиностроение, 1980. - 200 с.

93. Силовые передачи с дополнительным маховиком// Автомобильная промышленность США. 1976. - № 6. - С. 6.

94. Титков А.И. Основные направления развития принципиально новых автомобильных силовых установок// Журнал автомобильных инженеров. 2005. - №3 (32).-С. 28-32.

95. Трусов С.М. Автомобильные гидротрансформаторы. М.: Машиностроение, 1977.-271 с.

96. Умняшкин В.А. Внешняя характеристика инерционного автоматического трансформатора крутящего момента с использованием центробежных сил инерции// Механика машин. -М: Наука. 1969. -№ 15-16. - С. 163-172.

97. Умняшкин В.А., Баженов С.П., Кондрашкин А.С, Полянский А.В. Инерционная автоматическая коробка передач для легкового автомобиля// Бесступенчато-регулируемые передачи: Межвузовский сборник научных трудов. Ярославль: Изд-во ЯПИ, 1984. - С. 91-93.

98. Умняшкин В.А, Буторин В.А., Каверина Э.В. Дифференциальные передачи с односторонними динамическими связями// Вестник ИжГТУ Текст.: периодический научно-теоретический журнал ИжГТУ. Ижевск: Изд-во ИжГТУ. - 2006. -№3.-С. 34-37.

99. Умняшкин В.А, Буторин В.А., Филькина А.Н. Синтез замкнутых многопоточных передач дифференциального типа// Вестник ИжГТУ Текст.: периодический научно-теоретический журнал ИжГТУ. Ижевск: Изд-во ИжГТУ. - 2006. -№2. - С. 22-24.

100. Умняшкин В.А., Дмитриев Б.Н., Мурзин Ю.П. Сравнительный анализ двух схем инерционных вариаторов с планетарно-зубчатым импульсатором// Известия вузов. Машиностроение. 1972г. - № 7. - С. 57-60.

101. Умняшкин В.А., Кондрашкин А.С. Автоматическая гидромеханическая передача для легковых автомобилей малого класса// Автомобильная промышленность.-1983.-№ 11.-С. 16-19.

102. Умняшкин В.А., Лифшиц И.И. Дифференциальные схемы инерционных трансформаторов вращающего момента// Изв. Высш. Учеб. заведений. Машиностроение. 1975. - № 5. - С. 44-47.

103. Умняшкин В.А., Макаров В.И. Применение бесступенчатого привода на мотоциклах// Сборник «Передаточные механизмы»/ Под ред. В.Ф. Мальцева. М.: Машиностроение, 1966.-С. 114-123.

104. Умняшкин В.А., Первой А.Д. Бесступенчатые передачи и перспективы их применения на мотоциклах// Серия «Мотовелопромышленность». М.: НЛИНавтопром. - 1970. - №1. - С. 1-8;№2.-С. 1-9.

105. Умняшкин В.А., Первой А.Д. Некоторые вопросы синтеза замкнутых дифференциальных бесступенчато-регулируемых передач// Сборник «Передаточные механизмы». -М.: Машиностроение, 1971. с. 42-47.

106. Умняшкин В.А., Первой А.Д., Лазарев В.И. Некоторые вопросы синтеза планетарных фрикционных передач с внутренним разделением потока мощности // Сб. «Механические передачи», выпуск И. Ижевск. «Удмуртия», 1968. - с. 144-158.

107. Умняшкин В.А., Сальников В.Ю., Филькин Н.М. Легковой автомобиль с гибридной энергосиловой установкой// Сборник научных трудов "Техника и технологии строительства и эксплуатации автомобильных дорог". М.: МАДИ (ТУ); УФ МАДИ (ТУ), 2000. - С. 135-140.

108. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Динамические связи в силовых передачах колесных машин// Избранные ученые записки ИжГТУ. Т. III. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1998.-С. 132-133.

109. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Моделирование движения транспортных машин при наличии передач с динамическими связями// Dinamics of mechine aggretes: Proceedings of 5-th International conference JFTeMM. Словакия, Гавчиково, 2000.-С. 56-58.

110. Умняшкин В.А., Филькин Н.М. Проблемы и направления развития инерционных трансформаторов вращающего момента// Межвузовский сборник научных трудов КГТУ "Бесступенчатые передачи и механизмы свободного хода". -Калининград: Изд-во КГТУ, 2001г. С. 273-279.

111. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Музафаров Р.С. Основы теории исследования эксплуатационных свойств автомобиля. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006. - 240 с.

112. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Набиев И.С. Автоматическая инерционная импульсная передача// Свидетельство на полезную модель № 28217. Приоритет от 14.10.2002.

113. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Набиев И.С. Инерционные трансформаторы вращающего момента транспортных средств. Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2004.- 153 с.

114. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Скуба Д.В. Обоснование необходимости создания автомобиля особо малого класса (квадрицикла) с гибридной энергосиловой установкой// Машиностроение и инженерное образование. 2005. - №2. - С. 11-12.

115. Умняшкин В.А., Филькин Н.М., Фролов М.М., Шакуров Д.К. Клиноре-менные вариаторы для транспортных машин с двигателями малой мощности. Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2005. - 127 с.

116. Умняшкин В.А., Филькина А.Н., Ившин К.С., Скуба Д.В. Автомобили особо малого класса (квадрициклы) с гибридной энергосиловой установкой / Под ред. В.А. Умняшкина. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004. -138 с.

117. Фаробин Я.Е. Фрикционные передачи автомобилей и тракторов. М.: Машгиз, 1962. - 163 с.

118. Филькин Н.М. Требования к работе пускорегулирующей аппаратуры легкового автомобиля с комбинированной энергосиловой установкой// Вестник Уральского межрегионального отделения Академии транспорта. Курган: Изд-во КГУ, 1999.-С. 53-55.

119. Филькин Н.М., Фролов М.М., Шакуров Д.К. Автоматические трансмиссии колесных транспортных машин с динамическими связями. Наб. Челны: Изд-во КамПИ, 2004.-113 с.

120. Фрумкин К.А., Армадеров Р.Г., Ладыгин Д.Д. Развитие гидрообъемных передач для автомобилей// Серия «Автомобилестроение». М.: НИИНавтопром, 1967.-93 с.

121. Халфман Р.А. Динамика. М.: Наука, 1972. - 568 с.

122. Цитович И.С., Альгин В. Б., Грицкевич В.В. Анализ и синтез планетарных коробок передач автомобилей и тракторов. Минск: Наука и техника, 1987. -224 с.

123. Цитович И.С., Каноник И.В., Вавуло В.А. Трансмиссии автомобилей. -Минск: Наука и техника, 1979. 256 с.

124. Чередниченко Ю.И. Автобусы ЗИЛ. ГМП и другое// Автомобильная промышленность. 1997. - № 12. - С. 6-10.

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

126. Чередниченко Ю.И. Научные основы и практика совершенствования гидромеханической передачи автомобиля: Автореф. д-ра, техн. наук. М.: Изд-во МАДИ.-34 с.

127. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода. М.: Энерго-издат, 1981.-576 с.

128. Шабанов Д.К. Замкнутые дифференциальные передачи. М: Машиностроение, 1972 - 160 с.

129. Шеломов В.Б. Свойства структур планетарных коробок передач. СПб.: Нестор, 2004.-206 с.

130. Широченно В.А. Разработка рекомендаций по выбору характеристик и параметров элементов системы автоматического управления переключением передач колесного трактора: Автореф. канд. техн. наук. -М.: Изд-во НАТИ 17 с.

131. Экологически чистый городской автомобиль с гибридной силовой установкой (комплексный проект): Отчет по НИР/ Ижевский государственный технический университет (ИжГТУ); Руководитель работ В.А. Умняшкин; Отв. исполн. Б.А.

132. Якимович; Соисполн.: Н.М. Филькин, P.M. Галиев. Ижевск, Изд-во ИжГТУ, 2000, -118с.

133. Яскевич 3. Ведущие мосты. Пер. с польск. Г.В. Коршунова. М.: Машиностроение, 1985. - 600 с.

134. Ott М. Mechanische Zehrifijgalkraftgetribe, inbesondere fiir Kraftzeuge, «Ап-triebstechnik», 1969. №9. - S. 8.

135. Willams F., Nipping D. A mechanical torque converter, and ist use as an automobile transmission// Pros. Inst. Mech. Engrs 1976. - Vol. 190, № 32. - P. 447-456.

Похожие работы

Транспортное, горное и строительное машиностроение
05.05.00