автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Оценка тормозных свойств автомобиля с автоматизированным приводом модельным методом

волгоградский государственный технический университет

Иа правах рукописи

КРАВЦОВ Глеб Петрович

МОДЕЛЬНЫМ МЕТОДОМ

Специальность 05.05.03. "Автомобили и тракторы"

автореферат диссертации на соискание ученой степени яаьдидата технических наук

Волгоград 1904 г.

Работа выполнена на ха^юдре "Техническая эксплуатация и рем автомобдоей*'Волгоградского государственного теяшческого университета

Нау^ашй руководашш^ Зошор веаничесюит %аукр профессор

РЕШ А.Ао

Официальные оппоненты? Оаизяор технических наук, профессор

ПЧЕШ1 МЛ, хандидт технических тух,. Ооцакт ■■ШПИК И.К.

Ведущее предприятие: НПО "АвтпоЭлотротж", г. Нос.кба

Защита диссертации состоится "М " октября 1954 года ь 9 часов Езседанмк специ- лизированного Совета ВАК К 033.76.02 в Волгограде? государственном техническом университете по адресу: 400066, г. Волгогрг проспект В.И. Ленина, 28.

С диссертацией ыогно ознакомятся в библиотеке Волгоградскс государственного технического университета.

Автореферат оззослан " ^" сентября 1994 года.

Ученый секретарь специализиро&анхого Собета

канд. паук ' .Г\ Г - В. А. Огогин

-1 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из наиболее перспективных' путей решения облек.^. активно?1 безопасности автомобилей при торможении является применив в конструкции АТС автоматизированного Тормозного привода (АБС).

Для разработки и доводки №С используется несколько путей. Один из х - проведение качественно спланированных и организованных дорохных питаний. Это Haii6ojS'i достоверный, с точки зрения проверки работоспо-бности системы, метод. Однако, ограниченный по возмокностям подбора иболее эффективных конструктивных решений из-за высокой стоимости и ительности испытаний, и, зачастую, непозволятяций получить достоверные зультзтн из-за невысокой воспроизводимости эксперимента. Более доступ-, м является метод стендовых испытаний, дающий возможность с меньшими тратами проверять разряба-шваем-е конструкции, однако в условиях, дале-7 от реальности при ограниченной возможности перебора вариантов.

Вышесказанное эбуславливос-т перспективность и актуальность направ-ния, основанного на математическом моделировании процесса торможения С, предполагавшем использование как при "чистом" моделировании на клыотере, так и при работе последней в качестве управляющей машины кя ен,г?вом оборудования, с последующей комплексной оценкой тормозных ойств автомобиля, учитывающей показателя эффективности и устойчивости рмогения.

Работа выполнялась в соответствии с планом решения научно-техни-ской проблемы "Разработка конструкции, технологии изготовления и дааг-стирования автомобильных автоматизированных тормозных систем" нз Э1-1995 г.(Гос. Der. * 01860102531. шифр 3.21.001).

Целью работы является разработка модельного метода комплексной оцен-тормозних свойств автомобиля в реальном масштабе времени.

Методы исследования. В работе использованы методы математического целирования процесса тормохениа легкового автомобиля с АБС в гидропрй1 це тормозов, вычислительного эксперимента с помощью ЭВМ на разработан-1 модели и экспериментальные, исследования на автомобиле ШС-2126.

Объект исследования. Легковой автомобиль K1-2I26 с рекуперативной

■ Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана математическая модель процесса торможения автомобиля гибкой структурой, позволяющая решать многоцелевую задачу повгшен'.'я гивной безопасности АТС, в тем числе при комплексном моделировании а .»льном масштабе времени.

2. Определен ря^ параметров интегрирования систены дифференвиалымх ззнений, описывающих процесс тормохения, позволявший исг.ледовг.ть торм-)-ете автомобиля в реальном масштабе времени. Кроме тего, показана ?,оз-шость реализаций математической модели на многопроцессорных ЗРЛ1

(транспьютера!). Для этого предложена методика разделения математичес модели на составные части, позволяющая проводить параллельные вычислв1

3. Предложена иетсдака расчета взаимодействия колеса с опорной верхкостьа, описывающая данные процесса в реальном масштабе времени.

4. Предложены показатели оценки устойчивости и эффективности то? хения автомобиля, отличапциэся от известных тем, что позволяют провод качественный и количественный анализ влияния эксплуатационных фактор конструктивных параметров автомобилей, параметров настройки и струи антиблоклровочнэй системы на эксплуатационные свойства АТС в режиме i моиеаия. • • •

Б. Резрабитхч модельный метод исследования тормозных свойств авте биля, р^аючаэдий в себл математическую модель исследуемого процесса, годику исследования и критерии оценки тормозных качеств АТС. Использс нке такого метода позволяет сократить время на проектирование, доьодк отладку автоматизированного тормозного привода и автомобиля в целом. • • Практическая ценность. Созданная математическая модель позволяет стапин проектирования автоматизированных, тормозьых систем л АТС ь де сформулировать основные требования к конструктивным параметрам АБС v томосиля, провести исследования эксплуатационных качеств АТС ь pea торможения, т.е может рассматриваться как элемент САПР автемобил; гидрощ зодом тормозов.

' Лунная модель реализована в виде программы расчета на алгорит ческих языках С++ и Гавса! на персональных IBM совместимых компьютера может использоваться в качестве управляющей при полунагурном моделиро raw в pea.—ном маситабе времени.

Предложенный модельный метод позволяет провести «"оговариантные следования и оценку тормозных свойств автомобиля в условиях, приближен к реальным, и может найти применение в КБ автозаводов,, науч исследовательских организациях и ВУЗах.

Реализации работы. Предложенный в диссертационь^й паботе. модель мето^ исследования торможения автомобиля используется в Волгограде государственном техническом университете (при проведении науч исследовательских работ и в учебном процессе), НПО "АвтоЭлектроник*.', "Системы ТРШГ".

Апробация заботы. Основные положения работы докладывались:

ка ежегодных научно-технических конференциях ВолгРТУ 198Э-1994 г.

на SCi-ой научно-методической, и научно-исследовательской хонферен

(Ь'сокьа. г);

на 5-м симпозиуме "Проблемы шин и резинокордных композитов. Каче во -конструирование и технология" НИИ шинной ярошаштости (Коек

ТСООгт \ • ^ - - ' >

ка старой ¡¿«кдупзродчой научно-технической конференции "Актуаль проолэкы фундаментальных наук" ИРГУ им. Н.Э.Баумана (Москва, ISS4 г).

Публикации. Ло материалам исследований опубликовано четырэ печатные боты. Фрагменты работы включены а отчеты НИ? кафедры "Техдачесхая зксп- . атация и ремонт автомобилей". .•

Об^ем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выво-в, списка используемой литературы и приложений, содержит ИЗ стр. ровного текста, 35 стр. рисунков и таблиц. Библиография включает 97 именований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность решаемой проблем и дана краткая нотация выполненой работы.

В первой главе приведен критический анализ работ, посвященных прин-пам моделирования, структуре и связям математических моделей процесса рможения автомобиля, взаимодействию колеса с дорогой и критериям оценки рмозчых свойств автотранспортных средств.

Отмечено, что теоретическим и экспериментальным исследованием авто-биля с автоматизированным при?одом уделяется большое внимание .как у нас стране, так и за рубежом. В этом управлении работают такие ученые как к. Антонов, H.A. Бухарин, Е.М.Гецович, А.Б.Гредескул," A.B. Дик, В.А.йл-рионов. В.В.Кэиустин, Н.Т.Катанаев, Г.М.Косолапов, ¡0.Я.Комаров, A.C. твинов, С.И.Ломскс, Н.Ф.Кэтлшк, П.Н.Мартинсон. Б.И.Морозов, Я.Н.Не-дьез, Я.Н. Песзнор. В.А.Петроз, И.К.Пчелуш, А.А.Ревик, В.С.Фалькевич, Е.Фаробин, А.К.Фруыкия, A.A. Хачатуров, В.А. Чудаков, H.Leiber, MitBhfce , wiegner Р. и многиe другие.

В'результате анализа литературных источников установлено, что создание тормозного управления с принципиально иной организацией рабо-го процесса затормаживания колес потребовало дальнейшего развития как годов и средств исследования, так и показателей оценки устойчивости и ¡активности автомобиля в процессе торможения;

описание и исследовании динамики торможения автомобиля невозможно бэз пыюго числа допущений и ограничений, при этом авторы зачастую дают однозначную трактовку одних ц тех ке допущений, априорно переноса их с -юго класса задач на другие;

традиционно со гтекдзми используются аналоговые вычислительные машины ?М). Однако трудности, связанный с созданием л отладкой сложных моделей АВМ, поедставлением и обработкой входной и внходной информации ьредол-геляят в настоящем y.z вытеснение цифровым! компьютерами, лишенными эгях юстаткоь. При svoa зсгжасаат трудности связанные с возможностью а шципами моделированпч в реальном масштабе времени на ЗЦВИ; сократить время и затраты на доводку или проектирование тормозкых •;-ис-« с АБС, соединив прек.г-цествз математического моделирования и натурнз-эксперимента, позволяет использование предложенной в ЕолгГТУ комплек-

сеой технолога! моделирования. Еа главшаи преямуиествзми являются возможность испытания реальных узлов и агрегатов автомобиля и его слоте:,!, у. неограниченный перебор вариантов эксплуатационных. факторов и конструктивные параметров АТС при высокой воспроизводимости эксперимента ; - при решении задач, связанных с определением показателей устойчивости, управляемости и эффективности автомобиля при торможении, имеется обоснованное стремление использовать выходные характеристики шин, не вдаваясь в особенности ее внутренней механики, при этом предпочтительно ориентировать методику расчета характеристик качения колеса по дороге на решениг-. определенного круга задач, а не стремиться к. универсальной, но сложной модели.

lia основании анализа рассматриваемых работ сформулированы задачи • исследования :

1. Разработать математическую модель процесса торможения с гибкой структурой, которая позволяет работать в реальном масштабе времени к программно реализовать ее на ЭЕМ.

2. Разработать простую, быстродействующую математическую модель взаимодействия колеса с дорогой.

3. Провести анализ численнах методов репения систем дифференциальных уравнений и выбрать оииыальннй метод; обосновать максимально допустима;;! (по условию точности моделирования) шаг интегшрозания и тиг. компьютера, необходимого для решения модели в реальном ыаситабе времени.

4. Разработать комплексный критерий оценки тормозных свойств автомобиля с АБС. учитывавший показатели эффективности и устойчивости.

ÍI2EM глава посвяцена математическое моделированию динамики тори-¡гения автотранспортных средств с автоматизированным приводом тормозов.

При системном исследовании общего случая торможения автомобиля принята единая методика описания взаимодействия различных частей ¡: .учаекой листешг Автомобиль-Водитель-Дорога (А-В-Д). Б основу разбиения система А-Е-д полечено традиционное тяготение конструкторов к реальному автомобилю, т.о модель строится в виде отдельных формализованных блоков описания (.модулей). За критерии их объединения принимается соответствие математического описанп объектов их физическим прототипам и тем процессам, которое онк реализует. !огда. совокупность наделенных подсистем и модулей составит структурную схему систеш А-В-Д. Наиболее сложный в системе А-Еч" яапяотоя подсистема Автомобиль. На рис. I представлена структурная с."¿да взаимосвязи моделей модулей в подсистеме Автомобиль.

.'■ж видно из приведенной схемы, все модули располагаются с некотором 7р',:..*.?кт*гок. Чачаысшй приоритет значимости имеют модул;; Кузоз " лолесо, г.i: 6'iS кит, з принципе, невозможно смоделировать движение ектоыобиля. Второй приоритет значимости имеет модуль Тормозная система, которая, в соответствии с целью данной работы, необходима для моделирования торможе-нйе автомооклл. Гоэтоху второй приоритет - целевой, которай зависит от

Схема взаимосвязи моделей модулей в подсистеме АВТОМОБИЛЬ в общем случае

торможения _ *

Я,, Лх, Л,, х,, ук

-, .- •

К, г|йодель двшс-я кузова!

в»,

Л»п» Л*п> Лгп

ж

модель колеса

-к модель тормозной системы

?

У.

де, др, л,, аж, я,

е.

модель подвески

модель трансмиссии

модель рулевого управления

Рис. I

целей решаемой задачи. Третий приориет значимости имеют модули, которые направлены на уточнение модели или решение каких-либо подзадач. Третий приоритет игле ют модули ¡1одвеска, Рулевое управление, Трансмиссия.

При создании многоглавых (гибких) моделей, в том числе и в рассматриваемой работе, все допущения были ранжированы. В зависимости от- целей реаэемой задачи автор математической модели накладывает целевые допущения. Затем, структуры.^ допущения, которые характеризуют только структуру математической модели, наличие связей мезду ее элементами и структуру модулей. Функциональные допущения, отражайте закономерности функционирования отдельных модулей, л - математические, г"условленные численным методом и (или) типом ЭВМ.

Б соответствии с задачами исследования была разработана пространственная расчетная схема модол" двухосного автомобиля с гидроприводом тор-логов (Рис. 2). Система уравнений, описывающих траекторию двизккия автомобиля., записана в виде

V* ш и " II

2 ?.

¿у = -v, » - i v 4

ш ]»1 1=1

где ь> - утловзк скорость зрааения автомобиля относительно вертшгаг.ьчо;!

г

2

- б -

:и, закрепленной на автомобиле; / , V. продольная и боковая скорость ¡нтра масс; - ¡.'.окент инерции АТС относительно вертикальной оси; в, Ь- ■ юрдинаты центра масс; - угол поперечного наклона дороги. .

„ Кс рдинаты траектории движения центра масс х,у и курсовой угол 7 Ждутся путем интегрирования полученных в результате решения (I) величин юростей. . •

Величины углов увода осей автомобиля при торможении определялись как ношение боковой скорости к поступательной.

Оценка положения автомобиля а процессе движения на дороге проводи-сь на основе анализа динамического габарита.

Колебания кузова ..а подвеско при ее нелинейной характеристике опивались предложеной А.*. Ревиним системой дифференциальных уравнений, дернизированных и адаптированных к условиям данной работы вида

г i

(2)

2 - Г Г Л__ /* .

La L,I ïpodlj pour

\.*<Т R „ к-Y. л , , к J

i U i(. J2i Ir L. -.p>Ji| k k 'я ky

J d

X =YJf , gh X+X hj -Kk,+ÎR „ -¿^Тл _

podr^ kl yrxit- k y l fc- c?o4t2 2 L* spodll S kl

; .^-высота центра подрессоренных масс (ГШ); И^* масса ИМ; ь^-рпсстояние от передней и задней оси до центра ПМ; ./^-момент >рции ГШ относительно оси г; / , j -продольное и боковое ускорение АТС; -плечо крена; ^-коэффициент, характеризующий стабилизатор поперечной 'ойчивости; i -расстояние между осями подвесок; ^-приведенный момент фции ПМ относительно продольной оси.

Тогда, перемещение точек опор подвески найдутся в виде Z « Z + ajb) + (-1)>Х 0.5 d . <3>

at) 4 k k rj

Усилие в подвеско определится исходя из перемещений опор подвески и одрессоренных. масс Zk

R J *R + ri -z ) И if?. -Z ) с , <4>

Spcdlj SOI kl.) l; f» kuj «IJ pl

С it я - кесткосткая и демпфирующая характеристики подвески. Угловая скорость ведущих.колес моделировалась уравнением

<7. W *R Га - а • М , (5)

к) ktj xtj (л) tu t»J*

JVi - момент янррции колес; угловая скорость колес; дина-эский радиус колес; В^ тормозной момент на колесах; "*t - момент оотивления трансмиссии, прн этом учитывалась взаимосвязь колес черзз Ьеренциал гласной передачи.

Тормозная система автомобиля была разбита на отдельные по.чокедемы. «еская сея;?ь которых показана на рис. 3.

Блок режима нагружэнил определяет начальное воздействие на тор*оз::ей

- 8 -

Логическая блок-схема тормозного привода

Блок моделирования | давлений в рабочих тоййозних'цилиндрах

комангу (Блок моделированияI >—:——-—{логики работы тор-] ) .'мозного привода |

гтц

Блок, режима нагрукения тормозного привода

от педали . }-» модель вакуумного • усилителя модель ГГЦ

от таз

I БЛОК

моделирования ► гистерезиса

ТОРМОЗОВ .

•14

гтп

Блок моделирования- |

{регулятора давления|

" Рис. 3

привод. ..Он. сключае-т-в-себя моделирование двух режимов нагруженка: от п< дали, входным воздействием которой является усилие'на .педали функции вр мс-ки или ■ непосредственно задавая' закон .изменения давления 1

выходе ГТП в функции Бремени

Регулятора .-.тормозных сил моделировались двумя путями: через измен-; ние .коэффициента .передачи заднего контура тормозного привода, .либо чер; изменение точки включения в зависимости от перем'евениа подвески задке: моста, т.е. Рг-/(г >. ■ '.

В качестве базового метода при моделировании петлй нелинейной фуш цю: тормозного момента от давления в рабочем цилиндре был выбран такс метод, при котором в основу адекватности описания вроЦе-ссов.. положено' р« венство плояадей реальной и модельной кривой. Это позволяет провести к] сочно-линейную аппроксимацию Ыт - £СР) с. автоматическим масштабирование линий частных переходов.

: В работе моделировались различные 'законы функционирования АБС такие как индивидуальное регулирование, зависимое низкопороговое и гибркдне регулирование; 1 " ^

■ . Действия водителя, в случае отклонения от заданной траектории,, от-сывались Выражением, .предложенным А.А. Ревиныы. Такой подход позволяе моделировать следующие режимы: торможение-на прямой, торможение на лове роте, торможение на "переставке".

При описании касательных реакций,' возникающих в пятне контакта шик с дорогой, целесообразно использовать- связь силовых и Кинематических пг ракетроь движущегося колеса. Все точки протектора в'зоне сцепления рас полагаются вдоль линии качения и их скорости равны нулю. Е зоне скольже нил произвольная точка, а движется относительно дороги под углом а, коте рый назовем"средним углом скольжения точки.,Величину угла в определим ка отношение расстояний, пройденых точкой * -в пя?нв контакта относительн поперечной и продольной оси. Тогда можно записать

. te*.ÍLl-W" £6>

це 5, - продольное проскальзывание колеса относительно дороги.

В обпе^ случае движения колеса, направление вендора суммарного прос-зльзыьанкя s не совпадает с направлением вектора равнодействующей силы R силу различил упругих свойств шины в продольном и боковом направлениях, первом приближении, данное различие можно учесть через отношение соот-гтствугщих жесткостс-й с, и с, протектора тины, a реализованные силы Л, и , получить проекцией сумм рной силы на оси хоординат. Очевидно, что, при зиаэняи колеса реализация сцепных свойств опорной поверхности происходит основном в зоне• скольжения. Кроме того, дашше силы зависят от площадей жояеихся и движущихся частей шины' в области контакта, отнесенных ко :ёй площади пятна контакта к угла, под которым происходит движение в те контакта.'

Используя приведенные рассуждения определим продольный коэффициент ¡епления fx " ' .

ф, = Í/J1-S,) i faSIL)mv¡Cüc(i, t7>

le' Д, /„- соответственно, коэффициент трения • покоя и скольжения; р -'ол действия суммарной силы в пятне контакта; коэффициенты кср-

:кш;и. учитывгшие влияние скоростей на коэффициент сцепления.

Расчета ф,, выполнение на ЭЦВМ, показали 'их хорошее качественное и шкестаекиое ссвпадеш« с экспериментальными данными, при этом, расхоя-¡ние в значениях <¡>x, полученных экспериментальным и расчетным путем, не ¡звывает 45. ....

.Движение элементарных участков протектора относительно дороги в бо-;всм направлен»; происходит вместе с осью колеса со скоростью у и, отно-¡тельно последней, со скоростью.боковой, деформации л,. Поэтому скорость •чек. протектора'в пятне контакта относительно ос:: У определится

г/у = V '"'i!

Решая полученное уравнение, при допущении, что й зоне сцепления де-■рмэцкн подчиняются закону Гухй, а нормальное давление распределено по оабоаическому закону, определил-'длину области скольжения. Интегрируя ¡зникающие напряжения по длине, -пятна контакта получим соответствующую ¡новую силу Ry, а, отнес? ее к. нормальной нагрузке,- определим боковой 1Эффиц»ент сцепления в виде

ЧК--=* /„( 1 - - m^V^cosfr, : .. <3>„.

... *'■--•*■' ' ;е i/l, - относительная длина зоны сцепления в области контакта.

Результата.расчета на ЗЦВМ бокового коэффициента саеплекия качест-нно и количественно (до .81 •ошибки) согласуются с экспериментальными зультатаии работ различных авторов.

Работу аинн в радиальном направлении можно представить з виде следу-

ющего дифференциального уравнения

• 2 '«йу^а. со)

Тогда, нормальная реакция в пятне контакта определится с учет! хсстксстних и демпфирующих свойств шины.

В третьей главе рассмотрены принципы программой реализации матем: .-.гичес::ой модели на ЭВМ, проанализирована сшибки, создаваемые компьютер: ми, различные численные, методы решения системы дифференциальных уравне н-лЛ. приведена методика дорояных испытаний автомобиля ИЕ-2126 и лроизве депо оценка точности моделирования.

В результате исследования установлен самый быстрый численный мете решения системы дифференциальных уравнений, описывающей процесс торможе ння аьтойсбпля с аВС, определена максимальная величина шага иптегрироьа кия при приемлемой точности воспроизведения реального процесса, оценен точность моделирования и быстрота вычислений на ЭВМ, предложен подход ;/о,ььолгюа;ий воспроизводить реальный процесс торможения на ЗВИ в реально масштабе зрьмзюг.

В четвертой главе предложены критерии оценки тормозных качеств авто мобиля, которые обладают свойствами универсальности (с точки зрония пра вомочности их использования как при теоретических расчетах, в лаборатор ныя усл'-зиях, так и при дорожных испытаниях) и комплексности (позволяющее совместно оценивать эффективность и устойчивость торможения АТС при учет' основных &ксплузтацис--ных факторов, определяющих тормозные свойства автомобиля в целом).

Предложен критерий устойчивости, который описывается выражением-вида л > к = 1-У * о з*"ТН + 1.У - ь ЗЙУ?!

' ^ Всоз7 ' -1'

Использование такого критерия устойчивости оправдано с нескольким точек зрзния. Во-первых, в нем учтены трэекторные хё;:.¿ктеристнки АТС, определяешь в процессе -прксжеыя, и его конструктивные осс Ценности, характдрпзузшие ч делом потенциальные свойства автомобиле по устойчивости. Во-вторых, предложенный критерий не только не противоречит критерию устойчиьс-ати автомобиля, установленного правилами ЕЭК ООН. но и "опол-нлет его. Кроме того, предложенный критерий позвеллет определять причину потери устойчивости автомобиля и, следовательно, помогает разработчикам наметить пути по локализации нежелательных тормозных свойств.

Критерий эффективности торможения автомобиля с АБС основан на ссот но'-стаяи г.роскальг.иванкя на каждом из колес оптимальной. величине проскальзывания и имеет вид

Г ''чту

з2 1=1-'да

где п - количество колес автомобиля.

При определении эффективности торможения ограничена- зона а

которой автомобиль удовлетворяет требованиям по эффективности торможения: Для этого использован подход, излагаемый в Правилах КЗ К ООН, заключающийся в'том.' что антиблокировочное устройство считается удовлетворительным, если выполняется условие е> 0,75 (е представляет собой реализуемой сцепление). Тогда, правая граница области допустимой эффективности торможения по проскульзывашш определится выражением

0,25 ^-ь, 9слк

(13)

. Sn = ?, ec.Til 'Т, S О.' Зф^,.

а леззя формулой вида

(14)

Для определения границ эффективности торможения АТС в безразмерном виде используем с.чедукуцух зависимость

ОГГГj

- 1='

(15)

■R

Предлагаемая м*то.*ш:з моделькогс метода основана на вычислительном эксперименте с расчетом критериев кггт я кт при изменении возкущаща*. факторов через состояние ч тип дорожного покрытия, р гулпрузвдх факторов посредством используемой схемы и алгоритма АБС и управляющих факторов через воздействие водителя на рулевое управление автомобиля.

Нормативные документы предлагают проведение анализа тормозных сзсйотв автомобиля на двух типах поверхностей: с высокими (<р, ) 0,7) и низкими (фг < 0,3 ) сцепными свойствами. Однако, было установленно, что к наиболее сложны:,; и, з тояе время, типичным, требуизим различного подхода к структуре управления колесами автомобиля в процессе торможения, относятся поверхности с поперечной неравномерностью коэффициента снеадсния соответствующие летнему * 1,75, вессене-осеннему тя/уа ».-,4 и

закнеиу ФвЛрч - 7 периодам эксплуатации.

В качестве основных иозледуемых схем и алгоритмов АЗС выбрани устройства. относящиеся к структурам с диаметральными тормозными свойством/: ip/ir, s: VSLt. При этом целесообразно дополнительно исслеживать гибридные АБС типа KIR/IR, IR/SLL и MlRAIIF... Такой Stiôop позволит охватить вой область применения А НС члг автомобилей категории Vil. Для определения потенциально еозмс "па спойста АЕС каядой категории и типе они модулировались идеальны:,'и, т.е практически ке имеющими времени запаздывания отработку команд логичэского блока АБС и имеющими пороги настройки: co-.v -ва?ствутаие srj,„ я всех дородных поверхностей.

Вычисления виде названных критериев проводились как. без учета Действия водителя на рулевое колесо (т.е. определилась собственная ус чивость автомобиля, заложенная в его конструкции); так и при его упра; шш курсо№м движением автомобиля.

В исследованиях в качестве основной принято значение скорости , жения АТС, 'равнее 50 км/ч. Для определения границ тормозных свойств ш мобилей с различными АБС, при коррекции водителем траектории движ начальная скорость выбиралась равной 70 и 90 км/ч.

Определзнке тормозных качеств автомобиля производилось нз оа дигграммы тормозных свойств автомобиле, где по осям координат х.г.г ( ладывяптся, соответственно, критерий оптимальности К^., критерий ус: чивос-1! к,„ к задавался тип и состояние опорной поверхности через о: пвние Зрй ^том, тормозные качества автомобиля считались удов;

верительными; если полученная поверхность тормозных свойств не превып граничной плоскости (соответствующей - I; и дёух поверхностей сс ветствувдк' К,., которые изменяются в зависимости от типе и состоять резкого полотна.

Модельная оценка тормозных свойств проводилась на примере тормояа автомобиля"ИЖ-2126, который является типичным представителем автомсби категории МГ. На нем был проведен натурный эксперимент и найдены тех чес>:к& параметры, необходимые для моделирования его торможено юзом различными типами АБС. Для распространения результатов исследований ного автомобиля ИЖ-2126 на автомобили всей категории М, была провед интерполяция результате , после чего были построены диаграммы тормс свойств, приведенные в качестве примера ;.а рис. 4, 5.

Из полученных результатов видно, что возможность коррекции водите, траектории дозволяет •существенно улучшить устойчивость автомобиля торкогекки и должна приниматься во внимание при модельной оценке тор» ных свой!./в аьтомобиля ^ АБС.

Провед^и^ые исследования показали (см. рис. 4, и), что й систе! тк-'хк для всех типов поверхности) при экстренном торможении

миксте, наиболее критичной для Еодителя язляется такая ситуация, ко: образование разностных скл происходит быстрее его сенсокоторной реакцг в результате чего водитель на успевает среагировать на прогрессируй поворачиваетщй момент. С увеличением начальной скорости торможения опг иоеть зограстает. Так, при увеличении начальной скорости автомобиля д /к/ч к более, запаздывание реакции водителя на возмущающе факторы г.оъволаэт ему выправить траектории двиаения автомобиля, вследствии че устойчивость автомобиля ухудшается превышая допустимые пределы по

При изменении структуры управления на диаметрально противополо» (К^-1,4 для однородных поверхностей, А 2,£7; ¿,7; 5,22 для ш ста, иистаего отко:пение <?-,/<?» соответственно равное 1,75, А, ?) обесг чивэется устойчивость автомобиля. Однако, с другой стороны.регулирован«

- 13 -

Дкагрейога торыозпыж свойств

Варгшгг

i пттра VI «sopeen SO ta «

IKJWtyleDOiCS,

Рис. 4

Диатрялша ториозяьас сзойета

BajstOT

- еятоцо-Залл ЕаЛяч^агн U1

- ешпльзся сгороет» SO eu v

- теуеоаваза е torsrejMsí с» ¡jj>r_k,s

йка дат!усп«ьк торыозкл сдазйст*

ч - - ^^^

F;ic. 5

по колесу, находящемся в худших по сцеплениж условиях, приводит к зная желтому увеличению тормозного пути. Так. например, при торможении миксте, образовании сочетанием сухого асфальта и льда критерия аффекта нооти равен Б,22, в то время как границы зоны допустимой эффективное 3,46 и С.З.

Использование на автомобиле гибридной схемы ir/sll я

однородных поверхностей, и i,75; s,65; 3,76 для микста, имещего отнов ние <ра/<к, соответственно равное 1,75, 4, 7) позволяет улучшить тормо ные fсойотеа автомобиля по устойчивости, хотя_ индивидуальное регулиров ние на передней, управляемой оси приводит к некоторуму ухудшению управл емостк по сравнений со схемой SIX/IR при примерно тех же параметрах эффективности в следствии того, что передние колеса, оборудованные SL могут воспринимать большие боковые силы.

Пои торможении с АБС типа mir/ir или HIR, когда на колесах, оборуд ¿енпчт. 4ÎR, вначале реализуется принцип six, а затем ir, образование ра HOüTHvx сил торможение происходит постепенно, что способствует улучтек устойчивости зятомобшш при незначительном увеличении тормозного пути < 10%), по сравнению с тсриокением автомобиля, оборудованного ГР..

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

. I. Как показывают многочисленные дорозиыэ испытания автомобилей пp¡ веденные в ВолгГТУ, р том числе автором на автомобиле ИК-2126 с опыта конструкцией АБС. отечественный и зарубежный опыт, для доводки bbtoketi зировалногп тормозного пр..вода, с целью получения оптимальных тормоза свойств автомобиля, требуются многовариантные, трудоемкие и дорогостоящ испытания. В современных условиях уменьшить трудоемкость, сократить spei и затраты на доводку ABC и автомобиля в целом позволяет использован! методов математического моделирования с применением ЭВМ.

2. р-^абствпые принципы моделирования :i гибкая структура ыатенап чнекой модели »процесса торможения позволяют решать многоцелевую зада' повышения активной безопасности АТС, в том число при комплексном модел! podran в реальном .масштабе времени на полунатуркых установках.

3. Разрр^отзна адекватна* математическая модель процесса торможен» двухосного автомобиля с гибкой структурой, учитывающая колебшия подрес соренньа ч нелодрепсоранных масс, законы регулирования тормозного momoí •тп. возможность реализации различных схем АБС, действии водителя, вар. î.htu Hhivieлее характерных условий эксплуатации позволяет на стадии npoev тирования прогнозировать тормозные качестве автомобиля и проводить выбе i: едептацл: структур и алгоритмов ASC, с учетом конструктивных особенно^ тгЯ Евтомобиля и многообразия дорожных условий.

i. Газр'-ботача адекватная математическая медаль взаимодействия коле сэ с поверхностен дороги, описывающая процесс в реальном масштабе времЕ

5. Разработана и реализована на ТЕМ совместимых компьютерах и транс-ьютерах Т300 программа расчета по модели и методика вычислительного экс- ■ еримента. .. •'

6. Выполненный тзоретический сравнительный анализ численных методов еиения системы дифференциальных уравнений, описывающих.динвмику тормозе-ия и ошибок вносимых ЭВМ при моделировании, показал, что наиболее быст-oj и удобным для анализа ошибок на каждом шаге интегрирования является етод прогноза - коррекции. Установленно, что максимально возможный шаг «тегрирования системы дифференциальных уравнений при приемлемой точности эделирования (расхождение в параметрах торможения автомобиля в реальных

лабораторных услоси;... в основном не превышали 15%, а по параметрам Лектории движения В%) ,.авен 0,001с.

7. Проведенный вычислительный эксперимент показал, что использование 5ычной вычислительной техники ~ри требуемой сложности математической здели не позволяет уложиться в реальное время. Установленно, что измене-ie динамических характеристик колес и тормозного привода, особенно при • зличии анти&юетровочных систем, на порядок превосходит частоту измене-1Я параметров траектории движения автомобиля и процессов, происходят« в даеске, рулевом управлении. Это позволило разделить модель на две сос-¡вля'тпще "быструю" (О диф. уравнений) и "медленную" (24 диф. уравнения), интегрировать системы дифференциальных уравнений, описывэщие их с раз-пнымк иагеми. Раснарелл.'ливанке вычислений "быстрой" и "медленной" сос-'.вляющих разработанной математической модели нз многопроцессорных вы-юлительных системах, таких как транспьютеры T80Q, позволяет сократить )емя ее решения до реального времени протекания процесса торможения.

8. Разработаны критерии оцени: устойчивости и эф$ективностт торможе-|ч автомобиля с АБС. Предложена методика модельного метода оценки тореных качеств автомобиля.

9. Проведенный модельный эксперимент позволил выявить и оценить езж-!е закономерности процесса торможения автомобиля с АБС:

I) стремление к улучшению одного из показателей, устойчивости или фективности торможения, сгчгйтую приводит к ухудшению другого. Напри-р, использование зависимого регулирования SL.VSIX, обеспечивавшего нак-чиую устойчивость при торкснении на "миксте*, способствует увеличению птерия эффективности оолее чем в 3 раза, по сравнении о торможением без С или при независима управлении, и, наоборот, оптимальное регулирсва-е кажд' -о колеса в системах ia/ia обеспечивает максимальную эф$ектив-сть торможения, однако приводит к ухудшению устойчивости, огобенно при соких начальных скоростях тормоткния згто«обиля (критерий устойчивости сравнению с SLI/3IL возрастает белее чем в 2,Ь раза);

'2) при оценке тормозных свойств AIC с антиСпскирсвочными система.«.?.« а честве основновных пара«аетроз торможения необходимо использовать рч^ггд рможекия автомобиля с 'водителем. Основная цель при это'/. - сохрзн-.тгь

для анализа структуры управления, которые находятся на грани по критер 'устойчивости; • • ■

3) комплексное повышение устойчивости и эффсхтизноси торможен автомобилей категории MI с АБС достигается установкой гибридных су.е сочетающих принцип зависимого и независимого регулирования тормозных v ментов. Так, при торможении с АБС mir/ir и ir/sll наблюдалось снижен эффективности торможения не более чем на 1С%, по сравнению с ir/ir, в время как устойчивость автомобля сохранялась на уровне SLL/SLL. Предл яенныэ показатели эффективности и устойчивости позволяют определить зо настройки гибридных схем.

Основные положения диссертации опубликование ь следующих работах:

I. Ревга: A.A., Кравцов Г.П. К вопросу о нормировании' эффективное торможения на дорогах с поперечной неравномерностью коэффициента сцепл ни я. - Волгоград: IS90.- 6с. -Деп. в ЦНШТЭН звтопром, N 19£5-ап90г. . . 2. Реьин A.A., Кранцов Г.П., Мартинсон П.Н. Моделирование ьэанмоде ствия колеса с дорогой.- Волгоград: 1992.- 7с. - Деп. в КИИинформавт пром, я 2157-ап92г.

3. Кранцов Г.П. Подходы к математическому моделированию взаимодейс бия колеса с дорожной поверхностью // Проблемы шин и резинокордных кемп зитов. качество - конструирование и технология: Сб. докладов.- M. : H шинпой промышленности, 1993.- сЛ12-120.

4. Ресин A.A., Кранцов Г.П. Основы создания универсальной моде, описан-я динамики торможения автомобилей с АБС // Эффективность транспо; та. Меквуз^зский научный сборник.- Саратов: СГТУ, 1993.- с.26-27.