автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка методов расчета показателей качества нелинейных виброзащитных систем автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации

На правах рукописи

Jf

Ara Никита Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕЛИНЕЙНЫХ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ С УЧЕТОМ МНОГООБРАЗИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Ижевск - 2007

003068232

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Курганский государственный университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Шпитко Георгий Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Филькин Николай Михайлович;

кандидат технических наук Федоров Петр Валерьянович.

Ведущая организация: ООО «Курганский автобусный завод».

Защита состоится 14 мая 2007 г. в 1400 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065.03 в Ижевском государственном техническом университете по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, дом 7, ИжГТУ, корпус 7.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ижевского государственного технического университета

Автореферат разослан «У» апреля 2007 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять на имя } ченого секретаря диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Ю.В. Турыгин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Колебания автомобиля, вызванные движением по неровностям автомобильных дорог, приводят к ухудшению всех эксплуатационно-технических качеств автомобиля. Особенностью дорожной сети РФ является относительно малая протяженность дорог с твердым покрытием, что в сочетании с огромной территорией и разбросанностью населенных пунктов диктует необходимость создания виброзащитных систем (ВС) автомобилей (подвеска, сиденья), способных эффективно работать при изменении условий эксплуатации автомобиля в широких пределах.

При эксплуатации автомобиля параметры, задающие режим эксплуатации (параметры микропрофиля дороги, скорость автомобиля, величина его подрессоренной массы) меняются случайным образом. При этом параметры колебательной системы автомобиля, зависящие от степени его загрузки, являются переменными. При использовании системы автоматического управления подвеской меняются также и параметры характеристик подвески с изменением режимов эксплуатации автомобиля. В результате этого сам процесс колебаний автомобиля приобретает нестационарный характер - его статистические характеристики меняются со временем. Поэтому при оценке вибронагруженности водителя и пассажиров необходимо использовать интегральный показатель, учитывающий реальную структуру процесса колебаний автомобиля, интенсивность и продолжительность действия на человека вибрации при различных эксплуатационных режимах автомобиля.

При эксплуатации автомобиля на дорогах без твердого покрытия существенное влияние на формирование его скоростного режима оказывают колебания. Выбирая скорость движения, водитель стремится ограничить собственную вибронагружен-ность, вибронагруженность пассажиров и перевозимого груза, стремится не допустить возникновения нештатной ситуации в ВС, при которой возникает пробой подвески или его пиковые ускорения превысят некоторое пороговое значение. Существующие методы расчета показателей, характеризующих возможность возникновения в ВС нештатной ситуации (среднее число пробоев подвески в единицу времени и др.) основаны на предположении о том, что законы распределения фазовых координат виброзащитной системы являются нормальными. Поэтому они не могут быть использованы для обоснования выбора параметров нелинейных характеристик подвески (энергоемкость буфера сжатия, отношение коэффициентов сопротивления амортизаторов на ходе сжатия и отбоя, скорость перемещения колеса относительно кузова, при которой открываются разгрузочные клапаны амортизаторов и т.д.), т.к. законы распределения фазовых координат нелинейной ВС формируются в зависимости от вида нелинейных характеристик и могут существенно отличаться от нормальных.

Поэтому разработка методов оценки качества ВС, позволяющих оценивать плавность движения автомобиля, долговечность элементов ВС для всей совокупности эксплуатационных режимов автомобиля, оценивать возможность возникновения нештатных ситуаций в нелинейных ВС, и на этой основе осуществлять оценк) способности автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей является актуальной задачей, решение которой позволит создавать эффективные ВС для автомобилей, значительная доля пробега которых приходится на дороги без

твердого покрытия, а также оптимизировать алгоритмы управления параметрами ВС при использовании ВС с автоматической системой управления.

Цель работы: разработка методов расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля (в частности, с управляемыми параметрами), учитывающих многообразие реальных условий эксплуатации автомобиля и нестационарность возмущающего воздействия на автомобиль со стороны дороги.

Объект исследования: нелинейная ВС автомобиля.

Предмет исследования: числовые характеристики процесса колебаний автомобиля. характеризующие качество его ВС.

Методика исследования: при выполнении теоретических исследований использовались основные положения теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, статистической динамики и теории колебаний транспортных средств. Экспериментальные исследования проводились в дорожных условиях с применением специальной аппаратуры и методов математической статистики для обработки результатов эксперимента

Научная новизна:

1. Разработан метод расчета среднего квадратического значения (с.к.з.) корректированных по частоте вертикальных виброускорений человека на сиденье, которое, согласно ОСТ 37.001.275-84, является показателем плавности движения автомобиля при стационарном процессе колебаний. Метод не требует проведения спектрального анализа реализации ускорений человека на сиденье. При расчете показателя плавности движения используется весовой фильтр, АЧХ которого удовлетворяет определенным требованиям.

2. Разработан метод оценки плавности движения автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации. В качестве интегрального показателя вибронагружен-ности водителя, пассажира используется эквивалентное с.к.з. корректированных по частоте виброускорений человека (показатель, регламентированный ГОСТ 12.1.01290 для оценки действия на человека нестационарной вибрации) При расчете этого показателя параметры, характеризующие условия эксплуатации автомобиля (параметры микропрофиля дороги, скорость автомобиля, подрессоренная масса), рассматриваются как случайные величины. Исходными данными для расчета служат законы распределения этих случайных величин.

3 Разработан метод расчета показателей качества нелинейных ВС, характеризующих возможность возникновения при заданном режиме эксплуатации автомобиля нештатной ситуации в ВС (вероятность пробоя подвески, число пробоев в единицу времени, вероятность отрыва шин от поверхности дороги и т.д.). При расчете этих показателей законы распределения фазовых координат ВС в области больших отклонений от математических ожиданий определяются при моделировании колебаний автомобиля с использованием реализаций возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности.

4 Разработан метод оценки долговечности упругих элементов нелинейных ВС. Закон распределения амплитуд напряжений в упругом элементе и среднее число циклов нагружения в единит времени определяются в ходе моделирования колебаний автомобиля с использованием реализации возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности.

5. Разработан метод оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей. В основу метода положены закономерности формирования скоростного режима автомобиля при эксплуатации на таких дорогах, полученные в ходе экспериментальных исследований влияния колебаний автомобиля на выбор водителем скорости его движения в реальных условиях эксплуатации

Практическая значимость. Метод расчета с.к.з. корректированных по частоте виброускорений человека на сиденье, основанный на использовании весового фильтра, позволяет в несколько раз уменьшить затраты машинного времени по сравнению с методами расчета, использующими спектральный анализ реализации виброускорений человека. Особенно явно это преимущество проявляется при оптимизации параметров ВС, когда необходимо подвергнуть анализу большое количество вариантов.

Метод оценки плавности движения автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации с помощью интегрального показателя плавности движения позволяет ставить и решать задачу поиска оптимальных параметров ВС для всей совокупности типичных для данного автомобиля эксплуатационных режимов, оптимизировать алгоритм управления параметрами ВС при использовании ВС с автоматическим управлением параметрами.

Метод оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам без твердого покрытия, метод оценки возможности возникновения нештатной ситуации в нелинейной ВС направлены на создание ВС автомобиля, позволяющих повысить его производительность, снизить себестоимость перевозок при эксплуатации на таких дорогах, в частности, за счет использования нелинейных характеристик, обеспечивающих снижение вероятности возникновения нештатных ситуаций в ВС автомобиля при высоких скоростях его движения.

Разработанная методика оценки качества ВС автомобиля может быть использована в практике работы конструкторских подразделений на предприятиях автомобильной промышленности. Результаты, полученные в ходе исследования возможностей повышения качества передней подвески серийного автобуса KAB3-3976, могут быть использованы для улучшения подвески серийно выпускаемого автобуса, а также при проектировании подвесок новых автобусов КАВЗ.

Реализация. Разработанный комплекс показателей качества ВС автомобиля, а также практические рекомендации по повышению качества передней подвески серийного автобуса KAB3-3976 планируется использовать в практике, работы конструкторского отдела ООО «Курганский автобусный завод», результаты работы та!сже используются в Курганском государственном университете при подготовке студентов автомобильных специальностей.

Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на IV всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург. 2006 г.): IV всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2006 г.); на семинарах кафедры «Автомобили» Курганского государственного > ниверситета (2004-2007 гг.)

Публикации. По теме диссертации опубликовано девять научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и рез\ льтатов, списка литературы из 74 наименований и приложения. Работа содержит 198 страниц машинописного текста. 43 рисунка и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации, общую характеристику работы.

В первой главе проведен аналитический обзор современного состояния вопроса о колебаниях автомобиля, сформулированы цель и задачи исследования.

В результате многочисленных исследований отечественных и зарубежных ученых Я.С. Агейкина, А.И. Гришкевича, А.Д. Дербаремдикера, A.A. Мельникова, А.Н. Островцева, И.Г. Пархиловского, Я.И. Певзнера, O.K. Прутчикова, Р.В. Ротенберга, A.A. Силаева, И.Н. Успенского, Р.И. Фурунжиева, A.A. Хачатурова H.H. Яценко, И. Раймпеля и др. установлено, что колебания автомобиля оказывают существенное негативное влияние на многие его эксплуатационно-технические показатели, в т.ч. на производительность и безопасность движения; разработаны математические модели ВС автомобиля, методы расчета колебаний автомобиля. На основании рекомендаций международной организации ИСО в нашей стране разработаны соответствующие стандарты по нормированию вибронагруженносги водителя (пассажира), а также подрессоренной части АТС.

В основе существующих расчетных методов оценки качества ВС автомобиля лежит представление о том, что при фиксированном эксплуатационном режиме автомобиля, определяемом сочетанием характеризующих условия эксплуатации параметров R (тип дороги к, параметры микропрофиля Q, значение подрессоренной массы М и скорости автомобиля V), колебания автомобиля представляют из себя стационарный случайный процесс. Сравнительная оценка качества разных вариантов ВС автомобиля производится путем сопоставления представленных в виде графиков или таблиц зависимостей показателя качества ВС от параметров R, характеризующих условия эксплуатации. Такой подход позволяет найти оптимальные параметры ВС для конкретного режима эксплуатации, заданного определенным сочетанием параметров R. Задача поиска параметров, оптимальных для всей совокупности эксплуатационных режимов, в рамках данного подхода не может быть решена.

По мере продвижения автомобиля по маршруту происходит чередование отдельных участков дороги с существенно различающимися статистическими характеристиками микропрофиля, случайным образом меняется подрессоренная масса и скорость движения автомобиля. В силу этих причин возмущающее воздействие на автомобиль со стороны дороги, колебания автомобиля при движении по маршруту большой протяженности уже нельзя рассматривать как стационарные случайные процессы. Из этого вытекает необходимость разработки метода оценки плавности движения автомобиля при нестационарном процессе колебаний, который наблюдается в реальной эксплуатации, учитывающего продолжительность и интенсивность действия вибрации при различных эксплуатационных режимах.

При движении по неровным дорогам скорость автомобиля и его производительность ограничены возможностью возникновения в ВС нештатной ситуации (пробой подвески, превышение вертикальными ускорениями водителя (пассажира) на сиденье определенного уровня). Существует практика использования нелинейных характеристик упругости и демпфирования ВС с целью уменьшения вероятности возникновения в ВС нештатной ситуации. Отсутствие достоверных методов оценки эффек-

ТИВНОСТИ использования нелинейных характеристик затрудняет проектирование таких ВС.

Оценка качества ВС автомобилей, значительная доля времени эксплуатации которых приходится на дороги без твердого покрытия, должна включать в себя оценку способности автомобиля к быстрому передвижению по таким дорогам, с учетом того, что скорость движения автомобиля на дорогах с высоким уровнем неровностей определяется не только плавностью движения, но и возможностью возникновения при выбранной скорости нештатной ситуации в ВС. Имеет место практическая потребность в методе оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей, поскольку такой метод позволит создавать ВС автомобилей, обеспечивающие их высокую производительность при эксплуатации в этих условиях. Этот метод должен базироваться на закономерностях формирования скоростного режима автомобиля при эксплуатации на дорогах с высоким уровнем неровностей, которые могут быть определены только в ходе экспериментальных исследований влияния колебаний автомобиля на выбор водителем скорости его движения.

Поэтому в диссертации были поставлены следующие задачи:

1. Провести экспериментальное исследование закономерностей формирования процесса колебаний автомобиля и его скоростного режима на дорогах с повышенным уровнем неровностей для выработки предпосылок к разработке показателей качества ВС автомобиля, характеризующих его способность быстро двигаться по таким дорогам.

2. Используя положения ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность», регламентирующие оценку действия на человека нестационарной вибрации, разработать методику расчета показателя плавности движения автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации.

3. Разработать методику моделирования колебаний автомобиля, позволяющую получать при ограниченных ресурсах ПК реализации случайного процесса колебаний автомобиля большой длительности, обладающие статистической представительностью, достаточной для определения с приемлемой случайной погрешностью законов распределения фазовых координат ВС автомобиля в области их больших отклонений от математических ожиданий.

4. Разработать методы расчета показателей, характеризующих возможность возникновения нештатных ситуаций в ВС с нелинейными характеристиками, метод оценки долговечности упругих элементов подвески автомобиля с нелинейными характеристиками, базирующиеся на анализе реализаций процесса колебаний автомобиля большой длительности.

5. Используя экспериментально установленные закономерности формирования скоростного режима автомобиля, разработать метод оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей.

6. Разработать программный комплекс для исследования ВС автомобиля, позволяющий производить расчет показателей качества нелинейных нестационарных ВС автомобиля и исследовать влияние параметров колебательной системы на эти показатели.

Во второй главе описаны порядок проведения и результаты экспериментальных исследований закономерностей формирования процесса колебаний автомобиля и его скоростного режима на дорогах с повышенным уровнем неровностей.

Для проведения исследований колебаний автомобиля на кафедре «Автомобили» Курганского государственного университета был создан специальный комплекс аппаратуры, включающий в себя датчики вертикальных ускорений кузова, водителя на сиденье, скорости автомобиля, фильтры выделения гармоник сигнала частотного диапазона 0,7...22,4 Гц, весовой фильтр преобразования вертикальных ускорений водителя на сиденье аг в корректированные по частоте ускорения аи, анапогово-цифровой преобразователь для преобразования напряжения, вырабатываемого датчиками, в двоичный код напряжений, и др. Сигналы датчиков в цифровом формате поступали в микропроцессорное устройство (МПУ), и затем записывались с помощью магнитофона в цифровом формате на магнитную ленту. Разработанный комплекс позволял в дорожных условиях регистрировать случайные процессы изменения вертикальных ускорений кузова ау, водителя на сиденье а1, корректированных по частоте ускорений водителя на сиденье ак, скорости автомобиля при движении по дорогам протяженностью в сотни километров. После проведения исследований результаты измерений считывались МПУ с магнитной ленты и передавались через согласующее устройство в персональный компьютер для обработки.

В качестве объекта испытаний выступал автобус КАВЗ-3976. При его движении по маршруту, состоящему из дорог различных типов общей протяженностью более 500 км, водители разной квалификации и возраста выбирали скорость движения самостоятельно, так, как это происходит в реальных условиях эксплуатации. Дороги были разбиты на три типа: 1 тип - дороги с низким уровнем неровностей (асфальтированные дороги вне черты города); 2 тип - дороги со средним уровнем неровностей (щебеночные и профилированные грунтовые дороги); 3 тип - дороги с высоким уровнем неровностей (грунтовые непрофилированные дороги). При обработке экспериментальных данных общее время движения автобуса по маршруту разбивалось на интервалы длительностью Т — 30 с.

Для каждого типа дороги определялись оценки статистических характеристик (математического ожидания, с.к.з., коэффициента вариации) случайных величин У„, Бс - скорости движения автобуса и оценки с.к.з. корректированных по частоте вертикальных виброускорений водителя на сиденье. Результаты обработки экспериментальных данных приведены в табл. 1. Здесь К„, уУа, — соответственно математические ожидания и коэффициенты вариации случайных величин , 5е. Вероятность того, что величина 5е превысит при движении по дороге заданного типа значение [5е], равна 0,1.

Анализ зависимости числа пп пересечений вертикальными ускорениями водителя на сиденье дг некоторого уровня ат при положительной производной процесса за 1 час при движении автобуса по грунтовой разбитой дороге при среднем значении подрессоренной массы показал, что, меняя скорость движения, водитель стремится не допустить возникновения собственных ускорений на сиденье, превышаю-

щих значение 10...12 м/с2 - этому уровню ускорений соответствует малое значение пт = '••■'0 1/час. В качестве предельно-допустимого значения вертикальных ускорений водителя на сиденье [аг] можно использовать величину 10... 12 м/с2.

Табл. 1 - Статистические характеристики случайных величин $е, У„

Тип дороги

1 2 3

У„, км/ч 66 43 21

^ 0,18 0,26 0,48

м/с2 0,71 1,2 1,8

0,22 0,20 0,18

[£], м/с2 - 1,4 2,2

Нештатная ситуация в ВС с точки зрения водителя возникает при пробое подвески или при превышении вертикальными ускорениями водителя на сиденье некоторого предельно-допустимого уровня [в ]. Водитель стремится избежать возникновения нештатной ситуации, уменьшая, при необходимости, скорость движения автомобиля. В ходе обработки результатов экспериментальных исследований установлено, что число достаточно интенсивных торможений автобуса при движении на грунтовых непрофилированных дорогах с замедлением более 2 м/с не превышает значение 50...80 за один час. Это можно трактовать так: водитель выбирает скорость движения на дорогах с высоким уровнем неровностей таким образом, чтобы число нештатных ситуаций в единицу времени не превышало бы некоторого допустимого значения [ля] = 50...80 1/час, т.к. иначе придется слишком часто использовать интенсивное торможение, чтобы избежать возникновения нештатных ситуаций.

Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Колебания автомобиля в реальных условиях эксплуатации могут быть представлены в виде последовательности коротких реализаций различных стационарных случайных процессов.

2. Показатели качества ВС автомобиля, рассчитанные по этим реализациям, меняются при движении автомобиля по маршруту случайным образом, их можно рассматривать как величины случайные, это обстоятельство необходимо учитывать при разработке методов оценки качества ВС автомобиля.

3. При эксплуатации автомобиля на дорогах с высоким уровнем неровностей водитель выбирает скорость движения таким образом, чтобы ограничить собственную вибронагруженность (с.к.з. корректированных по частоте вертикальных виброускорений водителя на сиденье не превышает некоторой предельно-допустимой величины [5,]), при этом он стремится не допустить возникновения нештатной ситуации, при которой имеет место пробой подвески, или его вертикальные ускорения превысят некоторый пороговый уровень [а,], уменьшая, при необходимости, скорость движения автомобиля перед проездом неровностей, способных вызвать нештатную ситуацию. При выбранной скорости движения число нештатных ситуаций в единицу времени не превышает некоторого допустимого значения \пн\,

т.к. иначе водителю приходится слишком часто использовать торможение автомобиля. Эти закономерности формирования скоростного режима автомобиля должны учитываться при разработке показателей качества ВС автомобиля, характеризующих его способность быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей.

В третьей главе разработаны методы расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля, которые могут использоваться для выбора параметров ВС с учетом многообразия реальных условий эксплуатации, приведено описание программного комплекса для исследования ВС.

Расчет с.к.з. корректированных по частоте виброускорений человека на сиденье

при моделировании колебаний автомобиля требует вычисления спектральной плотности вертикальных ускорений человека на сиденье, что в случае моделирования колебаний нелинейной колебательной системы сопряжено с большими затратами машинного времени. В диссертации разработан приближенный метод расчета .У,, не требующий спектрального анализа виброускорений. Стационарный случайный процесс изменения во времени вертикальных ускорений человека на сиденье подвергается преобразованию некоторой линейной динамической системой - весовым фильтром, имеющим амплитудную частотную характеристику (АЧХ), которая выбирается таким образом, чтобы значения АЧХ при средних геометрических частотах у-ых третьоктавных полос частот были бы как можно ближе к значению весовых коэффициентов приведения к1 (согласно ОСТ 37.001.275-84) для этих полос. Для определения 5с в таком случае необходимо решить численным методом систему дифференциальных уравнений, описывающих весовой фильтр, совместно с дифференциальными уравнениями ВС автомобиля. Значение 54 определяется по полученному массиву значений корректированных фильтром ускорений. Данный подход к определению позволяет в несколько раз сократить затраты машинного времени на расчет Бс при моделировании колебаний автомобиля с нелинейными характеристиками ВС по сравнению с методами, основанными на спектральном анализе, что особенно важно при решении задач оптимизации параметров ВС автомобиля.

При стационарном случайном процессе колебаний автомобиля плавность движения" оценивается величиной ■У,. В реальных условиях эксплуатации автомобиля по мере его продвижения по маршруту параметры, задающие его режим эксплуатации, меняются во времени, в результате чего и значение Бг также меняется во времени = 5г(/). В диссертации разработан метод оценки плавности движения автомобиля при нестационарном процессе колебаний, учитывающий изменение условий эксплуатации автомобиля.

Согласно ГОСТ 12.1.012-90, действие нестационарной вибрации на человека оценивается эквивалентным значением контролируемого параметра, в данном случае - эквивалентным с.к.з. корректированных по частоте виброускорений:

т

где 2> = - доза вибрации за время ее действия Т ; т- показатель степени,

о

т =2. Дисперсия корректированных по частоте виброускорений Д = эквивалентное значение этой дисперсии = Возводя выражение (I) в квадрат и подставляя в него значение О, получим выражение для вычисления ИЕ:

1 Т

Таким образом, эквивалентная дисперсия /)£ равна среднему значению Ве дисперсии Д. за время Г. Дисперсия Х)е является оценкой математического ожидания Л/[2)с] дисперсии Д и при Т со, т.е. за все время эксплуатации автомобиля = дф>е]. Величины 1)£ или = могут быть использованы в качестве интегральных показателей плавности движения автомобиля при смешанных условиях его эксплуатации.

При создании ВС автомобиля используется сравнительная оценка качества ВС проектируемого автомобиля и его прототипа, в качестве которого используется серийно выпускаемый автомобиль, сходный по конструкции и назначению с проектируемым. С этой целью в диссертации разработана методика сравнительной оценки плавности движения автомобиля с помощью интегрального показателя вибронагру-женности.

Режим эксплуатации автомобиля определяется типом дороги, по которой он движется, значением подрессоренной массы М автомобиля, параметрами спектральной плотности Кч(а) возмущающего воздействия на автомобиль со стороны микропрофиля дороги, которая может быть представлена выражением ЛГ?(ш)= Очкн((о,0), где Бч - дисперсия возмущающего воздействия для диапазона частот е»ям ...оо, эта дисперсия определяется скоростью движения автомобиля и параметрами микропрофиля дороги; к,[си,о) - нормированная спектральная плотность; б - параметры нормированной спектральной плотности. Дисперсия определяет уровень, а параметры б ~ частотный состав возмущающего воздействия.

При фиксированных значениях параметров !>,,{>}, характеризующие режим эксплуатации автомобиля, имеет место стационарный случайный процесс его колебаний, для которого может бьпъ вычислена дисперсия корректированных виброускорений человека на сиденье £>е. Параметры К при эксплуатации автомобиля меняются случайным образом, следовательно, и показатель Ог является величиной случайной: Ое = Для дороги определенного типа параметры ме-

няются в узких пределах, и их можно принять равными средним значениям, тогда показатель будет зависеть от случайных величин М и = где

к - индекс типа дороги.

Математическое ожидание дисперсии корректированных виброускорений водителя при движении по дороге заданного типа Ва определяется по формуле:

} ]оХм,оч)/к{м,вч)ш<шч, (2)

где /ДМ,/)?) - дифференциальный закон распределения М и В?.

Расчет Ве по этой формуле требует больших затрат машинного времени, кроме того, сложно определить сам закон распределения /ДМ,БЧ). В теории вероятности для определения математического ожидания функции случайных аргументов используется приближенный метод, основанный на разложении этой функции в ряд Тейлора в окрестности точки, координаты которой равны математическим ожиданиям аргументов. В соответствии с этим методом определим Вл по формуле:

^Л^Ц^Ф'Ц^)^,], (3)

4 Л" » V ?* Ут

где М, йф, Дл/] , ] - математические ожидания и дисперсии случайных

величин М и . Производные вычислены в точке /я{м,/)?4}, их вычисление производится с использованием численных методов. В диссертационной работе описан метод определения для дороги заданного типа Ъчк и ] . Значения М и

.0[Л/] определяются диапазоном изменения массы МтЫ... Мтг1 и видом закона ее распределения, который может быть установлен при изучении условий эксплуатации автомобилей, относящихся к тому же типу, что и проектируемый.

При использовании численного метода определения производных в формуле

5

(3) она приобретает вид = ^ арл, ■ Вычисление Оа сводится к определению

значений = 1>Дл/у,.£>щ) при пяти эксплуатационных режимах, заданных сочетанием М] и , и их суммированию с весовыми коэффициентами ву. В работе приведены формулы для расчета а,-, М/ и . Для линейной ВС зависимость

линейна, тогда --- = 0 (третий член суммы в формуле (3) равен 0). Проведен-

\до* I

ные исследования показали, что и для нелинейной ВС третий член суммы в выражении (3) составляет небольшую долю от первого и им можно пренебречь. При вычис-

гдго. ^

лении -г необходимо использовать численный метод определения второй

Кдм I

производной функции. В этом случае формула (3), при равномерном законе распределения М в диапазоне Мтт... Мтю, приобретает вид:

Дисперсия возмущающего воздействия Dqk является, в свою очередь, функцией случайных аргументов - скорости движения автомобиля V и параметров спектральной плотности микропрофиля дороги gj, Q1. С учетом особенностей этой

функции можно принять ее среднее значение Dfi равным значению дисперсии Dq при средних для дороги заданного типа параметрах микропрофиля Q,, Q2 и средней скорости V движения автомобиля D4k = Dq{y jQ^Q^). Таким образом, вычисление математического ожидания дисперсии корректированных по частоте виброускорений водителя при эксплуатации автомобиля на дорогах Л-го типа D^ сводится к вычислению значений дисперсии Dt при средней для дороги этого типа скорости движения автомобиля и средних значениях параметров микропрофиля дороги для порожнего (Л/=Л/тш), полностью груженого (М-МП1Х) автомобиля и при М= М, и суммированию этих значений с весовыми коэффициентами (см. формулу (4)), значения которых определяются видом закона распределения подрессоренной массы М. В диссертации рассмотрен также метод расчета Dqk по результатам экспериментальных исследований, в ходе которых для прототипа проектируемого автомобиля найдено среднее значение дисперсии корректированных виброускорений водителя при эксплуатации на дороге заданного типа Dci.

При сравнительной оценке плавности движения проектируемого автомобиля и его прототипа для сопоставимости результатов оценки необходимо ее проводить при одинаковых условиях эксплуатации, которые задаются перечнем типов дорог к, на которых эксплуатируются автомобили (А=1... ктшх), средними значениями скоростей движения Vk на дорогах различных типов, долями времени Рк эксплуатации автомобилей на дорогах различных типов. Эти данные могут быть получены при изучении условий эксплуатации прототипа проектируемого автомобиля.

Используя описанный выше подход, можно определить среднее значение дисперсии корректированных по частоте виброускорений водителя Da при эксплу ата-ции автомобиля на дороге к -го типа и эквивалентное значение дисперсии

km£х 1

где к^ — число типов дорог; Рк - вероятность (доля времени) эксплуатации автомобилей на дороге к -го типа. Эквивалентное с.к.з. корректированных по частоте виброускорений водителя, характеризующее его вибронагруженность с учетом многообразия эксплуатационных режимов, определяется по формуле SE = Jd^ .

Сравнительный показатель вибронагруженности ESe показывает, на сколько процентов отличается SE для проектируемого автомобиля от Se прототипа при условиях эксплуатации, характерных для прототипа

ES = SE~SE°. 100О/

■У«

где SEB - значение SE для прототипа.

При штатном режиме работы фазовые координаты ВС (вертикальные ускорения кузова, относительные перемещения подрессоренной и неподрессоренной масс и др.) меняются в определенном диапазоне. Если какая-либо фазовая координата X выйдет за границы интервала Хтш...Хтю, то возникнет нештатная ситуация (например, пробой подвески). Для оценки возможности возникновения нештатной ситуации в ВС автомобиля могут быть использованы следующие показатели: вероятность выхода X за границы допустимого интервала; среднее число нештатных ситуаций за час пн; предельное значение скорости движения автомобиля, при которой среднее число нештатных ситуаций за час пн равно допустимому значению [ия]. Для ВС с линейными характеристиками методы расчета вышеперечисленных показателей хорошо разработаны, т.к. законы распределения их фазовых координат при стационарном случайном процессе колебаний автомобиля являются нормальными. При нелинейных ВС эти методы не могут быть использованы, т.к. законы распределения фазовых координат в этих условиях формируются в зависимости от вида нелинейных характеристик колебательной системы и могут существенно отличаться от нормальных.

В соответствии со сложившейся практикой проектирования подвесок легковых автомобилей для снижения вероятности пробоя подвески принято использовать буфер сжатия, который выступает не только в роли ограничителя хода подвески, но и в качестве дополнительного упругого элемента, повышающего ее энергоемкость, Для снижения вероятности возникновения больших по величине пиковых ускорений кузова автомобиля, а также для уменьшения нагруженности амортизаторов принято демпфирующую характеристику амортизаторов делать несимметричной (коэффициент сопротивления на ходе сжатия подвески в несколько раз меньше, чем на ходе отбоя), из тех же соображений амортизаторы имеют разгрузочные клапаны, вступающие в работу при определенных скоростях перемещения колеса относительно кузова.

Существующие расчетные методы не позволяют оценить влияние параметров нелинейных характеристик подвески на показатели качества, характеризующие возможность возникновения в подвеске нештатных ситуаций. Проектировщик вынужден выбирать эти параметры (отношение коэффициентов сопротивления амортизаторов на ходе сжатия и отбоя, скорость перемещения колеса относительно кузова, при которой включаются разгрузочные клапаны амортизаторов, параметры буфера сжатия и т.п.), опираясь только на опыт проектирования подвесок автомобилей различных типов. В диссертации предлагается метод расчета показателей качества ВС, характеризующих возможность возникновения нештатной ситуации в ВС, основанный на определении законов распределения фазовых координат колебательной системы в области их больших отклонений от математических ожиданий при моделировании колебаний автомобиля с использованием реализаций возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности.

Среднее число пересечений стационарным случайным процессом за время Т уровня ХШЖ1 при положительной производной процесса определяется согласно теории выбросов случайных процессов по формуле:

«о

= . (5)

о

где /Х(х), /п{Ух) — дифференциальные законы распределения фазовой координаты X и скорости ее изменения Ух. В качестве исходных данных для расчета пх тшх выступают реализации Х(/) и полученные при моделировании колебаний автомобиля. Эти реализации представлены в виде массивов значений X,, Ух координат в моменты времени полученных при решении численным методом системы дифференциальных уравнений, описывающих колебания автомобиля. Для определения пХаи по формуле (5) необходимо предварительно определить -значение дифференциального закона распределения X при X = Хт1.

Оценка значения /Л.(Л'1ш11) может быть получена по реализации Л^/):

/х(Хта)= > гДе пх ~ число элементов массива X,, удовлетворяющих уело-вию Х„„ +->Х>Х„„--, N - число элементов массива X. Эта оценка

III»* ^ I |ли 2

является величиной случайной, и для достижения приемлемой случайной погрешности определения ) таким методом требуется очень большой объем выборки случайной величины X, получаемой при моделировании колебаний. Для уменьшения затрат машинного времени на определение /х(Хт11) целесообразно определить оценку интегрального закона распределения в окрестности Хтшх, аппроксимировать этот закон выражением Га(х), используя процедуру сглаживания зависимости р(х), полученной со случайной погрешностью, методом наименьших квадратов (МНК), и затем определить /х{Хтжх) по формуле:

/ЛО«

ах

Х-Хтгх

Для этого диапазон Хв...Хт1а (Х„ = 0,7-г ) разбивается на интерва-

лов, верхняя граница у-го интервала обозначается х}. Оценка вероятности превышения координатой X величины определяется по формуле Р^Х> где п! - число элементов массива X,, удовлетворяющих условию Х,>х1. Полученная в форме таблицы х;, Р/. зависимость Р(х)= Р^Х > х) может быть аппроксимирована выражением

Р1 = ехр{л-Вх1),

зависимость такой структуры хорошо описывает распределение фазовых координат в узкой области больших отклонений от их математических ожиданий. Параметры А и В определяются МНК. Тогда

и /к(^.„)= 2ВХа„ ехр[л- ВХ^^). Интеграл в формуле (5) равен математическому ожиданию положительных значений Ух, он может быть вычислен следующим

образом: МУр =—У^,, где - положительные элементы массива У^; -

число положительных элементов массива Ук. В итоге формула (5) при Г =3600 с (1 ч) примет вид

Описанный подход позволяет определить вероятность пробоя подвески, среднее число пробоев подвески за один час движения (Л' - перемещение колеса относительно кузова, Хта - динамический ход подвески), вероятность отрыва колес от дороги, вероятность и число превышений пиковыми (амплитудными) значениями ускорений водителя допустимого значения и т.д.

Показатели качества ВС и, рассчитанные при моделировании нелинейных колебаний автомобиля с использованием реализации возмущающего воздействия ограниченной длительности Тя, будут величинами случайными, т.е. будут определены со случайной погрешностью, поскольку реализация д(/) формируется с помощью генератора случайных чисел и формирующего фильтра. С увеличением длительности Тк эта погрешность уменьшается. Выбор длительности реализации Т„, необходимой для обеспечения приемлемой случайной погрешности расчета показателя качества V, производится следующим образом. Формируется серия из /V = 20...30 реализаций процесса </(/) возмущающего воздействия при заданной

спектральной плотности процесса Кч{а>) длительностью Тя каждая. При моделировании колебаний автомобиля с использованием реализаций определяются значения показателей качества 1}] (/=1... /V). Определяются оценки математического ожидания и и дисперсии показателя качества Ои. В качестве меры случайной погрешности определения и можно использовать коэффициент вариации 1>и = /и ■ Длительность реализации Т„ необходимо выбрать такой, чтобы <0,02...0,03.

Исследования, проведенные с использованием описанной методики оценки случайной погрешности расчета показателей качества ВС, выявили, что для определения показателей, характеризующих возможность возникновения нештатных ситуаций в нелинейных ВС с применением разработанного метода необходимо использовать реализации процесса колебаний автомобиля длительностью не менее 2000 с. Более простой и наглядный метод оценки возможности возникновения нештатной ситуации, основанный на непосредственном подсчете таких ситуаций в ходе моделирования колебаний автомобиля, требует использования реализации процесса колебаний автомобиля в несколько раз большей длительности.

Необходимо отметить, что при существующем подходе к моделированию колебаний автомобиля используются реализации процесса колебаний длительностью 20 ..40 с. Использование реализаций такой длительности позволяет с приемлемой случайной погрешностью определять только параметры законов распределения фазовых координат - математические ожидания и дисперсии, но не сами законы рас-

2,5

Q/M'g

1,5

1

0,5

пределения, знание которых необходимо для расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля. Предлагаемый в диссертационной работе новый подход к моделированию колебаний автомобиля, позволяющий определять законы распределения фазовых координат ВС, потребовал изменения в самой методике моделирования колебаний. При этом подходе для решения дифференциальных уравнений, описывающих колебания автомобиля, необходимо выполнить сотни тысяч шагов интегрирования. Полученные при этом реализации процесса колебаний автомобиля не могут бьпъ представлены в виде массивов чисел из-за ограниченности ресурсов ПК и языка программирования. В диссертации предлагается организация вычислительного процесса при моделировании колебаний, позволяющая получать и анализировать такие реализации без создания больших по объему структур данных.

Разработанный метод оценки возможности возникновения нештатной ситуации в нелинейной ВС позволяет производить исследования влияния параметров нелинейных характеристик ВС на показатели ее качества, и на этой основе делать обоснованный выбор этих параметров. Проиллюстрируем это на конкретном примере.

На рис. 1 показаны четыре варианта упругой характеристики передней подвески легкового автомобиля, отличающиеся энергоемкостью буфера сжатия. По оси ординат отложены отношения силы упругости к весу подрессоренной части автомобиля, приходящемуся на подвеску. С целью показать влияние именно нелинейности упругой характеристики на показатели качества ВС демпфирующая характеристика подвески принята линейной. На рис. 2 показаны вероятности Р/{и/) превышения

отношением ///, перемещений колеса относительно кузова f к динамическому ходу /, подвески заданного уровня 11 г и вероятности Р^ [ау) превышения вертикальными ускорениями кузова заданного уровня ускорений ау для 1, 2 и 3-го вариантов упругой характеристики подвески при движении автомобиля по грунтовой дороге со скоростью 50 км/ч. Координатная сетка графиков выбрана так, чтобы при нормальном законе распределения / и ау графики зависимостей Р/{и/) и Рг,{ау)

представляли из себя прямые линии.

Приведенные графики показывают, что нелинейная упругая характеристика подвески определяет законы распределения / и а} в области больших их значений

для вариантов 2 и 3. Эти законы существенно отличаются от нормальных. Повышение энергоемкости подвески приводит к уменьшению вероятности пробоя подвески, равной Ру(1), и уменьшению среднего числа за один час пробоев подвески п1 (для

--r- 1 // ' A ' hi

!h tit i ft 'If''

i i **

О 50 100 150 f0,UH 250 Рис. 1 - Упругие характеристики подвески

вариантов 1, 2, 3 п{ соответственно равно 298, 111, 38), однако при этом возрастает вероятность возникновения больших по величине пиковых ускорений кузова Р' .

0,125

0,224 Р,

0,0451 0,0153 4,2740 ' 976-10 *

N К V L

к \\ X

\ к

N

0,4 0,5 0,6 0,7 0,в U,

а)

4,94-10 1 1,12-10 204-10 " 30,2-10''

'W

\\ к

s

\ \

\ \

8 ш^и/с' б)

Рис. 2 - Зависимости Рг (11г) и Р,у(ау): а) - Р^), б) - Р,у(ау); ----- вариант упругой характеристики 1, ___ - вариант 2; _- вариант 3

На рис. 3 приведены зависимости от скорости движения полностью груженого автомобиля по грунтовой непрофилированной дороге среднего числа пробоев передней подвески пн/ и среднего числа нештатных ситуаций пн за один час движения для четырех вариантов упругой характеристики подвески (рис. 1). Нештатная ситуация определена как ситуация, при которой возникает пробой подвески или пиковые ускорения водителя на сиденье превысят допустимый уровень [аг] = 12 м/с2. Как следует из приведенных графиков, увеличение энергоемкости подвески за счет буфера сжатия приводит к уменьшению числа пробоев подвески в единицу времени, однако при этом возрастает число больших по величине пиковых ускорений водителя. Из четырех рассмотренных вариантов упругой характеристики предпочтение нужно отдать варианту 3. Чрезмерное повышение энергоемкости подвески за счет буфера сжатия (вариант 4) ведет к ухудшению ее качества.

1/чэс 120

30

40

0

/ 1 /

/ / / /

/ / / '

/ / . / '

- V /

пн.

\Ыас

1 Г i 1j 1 II > 1 / t it

1 / : //

// / /

/ / // J

Л-"' /у

20

30 Уа.кмА<ас 40

20

30 У„ш/час 40

а)

б)

Рис. 3-Зависимости пнг и пн от скорости автомобиля: а)-пиК^а). б) -пц(У,);

----- вариант 1 упругой характеристики, - вариант 2,

-- вариант 3, — — — - вариант 4

Как показали экспериментальные исследования, представленные во второй главе диссертации, скорость автомобиля при движении по дорогам без твердого покрытия определяется не только средним уровнем его колебаний, но и возможностью возникновения в ВС нештатной ситуации. В качестве показателя, характеризующего способность автомобиля быстро передвигаться по дорогам без усовершенствованного покрытия, в диссертации предложено использовать предельную скорость Уа! -максимальную скорость, с которой автомобиль сможет двигаться при выполнении следующих условий;

1. С.к.з. корректированных по частоте вертикальных виброускорений водителя на сиденье Бе не должно превышать допустимого значения [.£,]

(6)

2. Среднее число нештатных ситуаций за один час движения автомобиля пи не должно превышать допустимого числа нештатных ситуаций за час [ия]

И яфя]- (7)

Нештатная ситуация возникает при пробое подвески или при превышении вертикальными ускорениями водителя на сиденье порогового уровня [аг]. В ходе экспериментальных исследований, описанных во второй главе диссертации, установлено, что в качестве [яг] можно принять значение 10...12 м/с2. Допустимое значение [■У,], если отсутствуют экспериментальные данные, определяется по ОСТ 37.001.291-84.

В реальных условиях эксплуатации водитель, управляя скоростью автомобиля, стремится избежать возникновения нештатных ситуаций, поэтому фактически допустимое значение числа нештатных ситуаций за час [ия] равно допустимому значению числа торможений автомобиля за час [ля] при движении автомобиля по дороге с высоким уровнем неровностей. Экспериментальные исследования показали, что водитель выбирает такую скорость движения, при которой число нештатных ситуаций не превышает 50...80 за час, следовательно, [ля]=50...80 1/час. Порядок расчета предельной скорости Ул проиллюстрирован рисунком 4.

Скорость Ул не может быть больше скорости V при которой с.к.з. корректированных по частоте вертикальных ускорений водителя на сиденье равно допустимому значению [5г]. Эта скорость в соответствии с требованием (6) определяется из уравнения ^Д^ )=[••>,], где (к) - зависимость с.к.з. корректированных по частоте виброускорений от скорости автомобиля. В соответствии с требованием (7) скорость не может быть больше скорости У„, при которой среднее число нештатных ситуаций за час равно допустимому значению

Рис.4-Определение Ут , Уя

числа нештатных ситуаций [ия]. Эта скорость определяется из уравнения "//(К«)-["//]> где пи(У) ~ зависимость среднего значения числа нештатных ситуаций за один час от скорости автомобиля. Предельная скорость VaL равна меньшему значению из Урх и К , Уа1 = min^H^, Vnj. Эта скорость может быть использована при

сравнительной оценке способности автомобиля при различных вариантах ВС быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей.

Нештатная ситуация в ВС автомобиля может возникнуть и при проезде автомобилем через единичные неровности, которые не относятся к неровностям микропрофиля (бордюрный камень, выбоина на дороге с твердым покрытием). В диссертации разработана методика оценки виброзащитных свойств автомобиля при проезде единичных неровностей синусоидальной и ступенчатой формы, путем построения характеристики пробоя и характеристики нештатных ситуаций. Характеристика пробоя qf(w) - зависимость высоты неровности qf, при которой максимальное значение относительных перемещений равняется динамическому ходу подвески /,, от частоты воздействия а> (со = 2лУ / L, где L - длина неровности, У - скорость движения автомобиля). Для ступенчатых неровностей характеристика пробоя <тДУ)

строится от скорости V проезда автомобилем неровности. Характеристика нештатных ситуаций - зависимость максимальной высоты неровности от частоты ее воздействия на автомобиль <7f(co), при проезде которой не возникает пробоя подвески и максимальные ускорения atn)lu человека на сиденье не превышают допустимого значения [я.] Если оценивается качество задней подвески грузового автомобиля, то вместо ускорений человека на сиденье необходимо рассчитывать ускорения кузова автомобиля.

В конце третьей главы диссертации приведено описание программного комплекса для исследования ВС автомобиля. При создании программного комплекса использовался принцип структурного программирования. Процедуры, выполняющие определенные вычисления, по функциональному признаку разбиты на блоки процедур, каждый блок оформлен в виде отдельного модуля. Программное обеспечение реализовано на языке TurboPascal, модуль построения графиков и таблиц — на языке Delphi.

В четвертой главе в качестве примера использования разработанных методов расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля проведено исследование возможности повышения качества передней рессорной подвески автобуса КАВЗ-3976. Автобус выполнен на шасси грузового автомобиля ГАЗ-ЗЗС17 и имеет низкую для автобуса плавность движения, которая обусловлена, главным образом, чрезмерной жесткостью рессорной подвески. Однако снизить жесткость без уменьшения энергоемкости рессорной подвески невозможно, т.к. в этом случае необходимо увеличить длит рессоры, что неприемлемо по компоновочным соображениям. Автобус KAB3-3976. позиционируемый на рынке как автобус для пригородного сообщения, предназначен для использования при изменяющихся в широких пределах условиях экспл> атации

Задача исследования ставилась следующим образом: определить вид нелинейной демпфирующей характеристики передней рессорной подвески, которая обеспечит для автомобиля с изменяющимися в широких пределах условиями эксплуатации при ограниченной длине рессоры наилучшее качество подвески. Также были рассмотрены возможности повышения качества подвески за счет автоматического управления амортизаторами. Исследования проводились с использованием разработанного программного комплекса. Анализ влияния параметров нелинейной демпфирующей характеристики передней подвески автобуса КАВЗ на ее качество показал, что симметричная характеристика демпфирования обеспечивает значительно меньшую вероятность пробоя подвески по сравнению с несимметричной характеристикой серийной подвески. Используя это обстоятельство, можно, не увеличивая длины рессоры и не повышая вероятность пробоя подвески, несколько повысить плавность движения автобуса за счет снижения жесткости рессоры. Суммарный ход подвески в этом случае перераспределится в сторону увеличения статического и уменьшения динамического ходов.

Проведенные исследования показали, что, не увеличивая длину рессоры, можно значительно повысить скорости движения автобуса на дорогах без твердого покрытия, уменьшив возможность возникновения нештатных ситуаций при его эксплуатации на таких дорогах за счет рациональной организации демпфирования колебаний в подвеске. При правильном выборе параметров нелинейной демпфирующей характеристики можно получить подвеску, по качеству немногим уступающую подвеске с автоматическим управлением демпфированием колебаний. Вид и параметры демпфирующей характеристики подвески сильно влияют на возможность возникновения при эксплуатации автомобиля нештатных ситуаций и определяют в значительной мере выбор динамического хода подвески. При выборе демпфирующей характеристики рессорной подвески, характерной особенностью которой является наличие большой по величине силы сухого трения, следует руководствоваться следующими рекомендациями:

1. Демпфирующая характеристика должна быть симметричной, т.к. при такой характеристике по сравнению с несимметричной характеристикой при прочих равных условиях вероятность пробоя подвески значительно меньше.

2. Разгрузочные клапаны амортизаторов должны выполнять роль предохранительных клапанов, ограничивающих передающуюся на кузов максимальную силу со стороны амортизаторов, они должны вступать в работу при достаточно большом значении этой силы, составляющем 50...70 % от веса подрессоренной части автомобиля, приходящейся на подвеску.

3. Демпфирующая характеристика должна быть прогрессивной, это приведет к снижению вероятности пробоев подвески, повышению долговечности рессоры при эксплуатации автомобиля на дорогах с высоким уровнем неровностей, при эксплуатации же на дорогах с малым уровнем неровностей гашение колебаний при такой характеристике будет близко к оптимальному по плавности движения автомобиля.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что колебания автомобиля в реальных условиях эксплуатации могут быть представлены последовательностью коротких реализаций различных стационарных случайных процессов. Показатели качества ВС автомобиля, рассчитанные по этим реализациям, меняются при движении автомобиля по маршруту случайным образом.

Установлено, что при эксплуатации автомобиля на дорогах с высоким уровнем неровностей водитель выбирает скорость движения таким образом, чтобы ограничить собственную вибронагруженность (с.к.з. корректированных виброускорений не превышает некоторой предельно-допустимой величины |Х]), при этом он стремится не допустить возникновения нештатной ситуации, при которой имеет место пробой подвески, или его вертикальные ускорения превысят некоторый пороговый уровень [д.], уменьшая, при необходимости, скорость движения автомобиля перед проездом неровностей, способных вызвать нештатную ситуацию. При выбранной водителем скорости движения число нештатных ситуаций за час не превышает некоторого допустимого значения [ия].

2. Разработана методика проведения экспериментальных исследований по определению значений [5е], [аг] и [пи], применение которой позволит определять эти величины для автомобилей различных типов. С применением данной методики найдены значения ¡Х], [я.] и [«„] для автобуса КАВЭ-3976.

3. Разработан быстродействующий приближенный метод расчета с.к.з. корректированных вертикальных виброускорений человека на сиденье , не требующий спектрального анализа виброускорений. Метод основан на преобразовании стационарного случайного процесса изменения во времени вертикальных ускорений человека на сиденье линейной динамической системой - весовым фильтром, имеющим АЧХ, которая выбирается таким образом, чтобы значения АЧХ при средних геометрических частотах у -ых полос частот были бы как можно ближе к значению весовых коэффициентов приведения к (согласно ОСТ 37.001.275-84) для этих полос.

4. Разработан комплекс показателей качества нелинейных ВС автомобиля, который, в частности, может использоваться для сравнения различных вариантов ВС с автоматическим управлением параметрами с учетом многообразия условий эксплуатации. разработаны методы расчета этих показателей. Комплекс включает:

а) показатели плавности движения автомобилей и долговечности упругих элементов их подвесок. Эта группа показателей рассчитывается с учетом распределения долей времени эксплуатации автомобиля на дорогах различных типов, при этом подрессоренная масса автомобиля и дисперсия возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги определенного типа рассматриваются как случайные величины. Это позволит производить сравнительную оценку качества ВС проектируемого автомобиля и его прототипа с учетом многообразия реальных условий эксплуатации автомобилей, ставить и решать задачу поиска оптимальных параметров ВС для типичных для автомобиля данного типа условий эксплуатации:

б) показатели, характеризующие возможность возникновения в нелинейной ВС автомобиля нештатной ситуации. Расчет этих показателей базируется на определе-

нии законов распределения фазовых координат ВС в области их больших отклонений от математических ожиданий при моделирования колебаний автомобиля с использованием реализаций возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности;

в) показатели, характеризующие способность автомобиля быстро двигаться по дорогам с повышенным уровнем неровностей. Использование таких показателей качества позволяет производить сравнительную оценку качества ВС автомобилей, значительная часть пробега которых приходится на дороги без усовершенствованного покрытия. Расчет этих показателей производится с учетом закономерностей формирования скоростного режима автомобиля при эксплуатации на дорогах с высоким уровнем неровностей, определенных при экспериментальных исследованиях.

г) показатели, характеризующие способность автомобиля преодолевать единичные неровности искусственного происхождения без возникновения в ВС нештатных ситуаций.

5. Разработан программный комплекс для исследования ВС автомобиля. Данный комплекс предназначен для расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля и исследования влияния параметров колебательной системы на эти показатели.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Терехов A.C., Ara Н.В., Шпитко Г.Н., Харин В.В. Оценка качества виброзащитных систем автомобиля на дорогах без усовершенствованного покрытия // Вестник Российской Академии транспорта. Уральское межрегиональное отделение. -Тюмень, 2004.-С. 4-8.

2. Терехов A.C., Ara Н.В., Ажмегов В.Ф. Весовой фильтр для определения корректированных по частоте виброускорений человека // Вестник Российской Академии транспорта. Уральское межрегиональное отделение. - Тюмень, 2004. - С. 9-12.

3. Терехов A.C., Ara Н.В., Харин В.В., Шпитко Г.Н., Камнев М.А. К вопросу связи оценки качества виброзащитных систем автомобиля и способности движения с большой скоростью по дорогам с высоким уровнем неровностей // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного и трубопроводного транспорта в уральском регионе: Материалы междунар. науч.-техн. конф. - Пермь, 2005. - С. 217-221.

4. Терехов A.C., Ara Н.В., Харин В.В., Ажмегов В.Ф., Камнев М.А. Оценка возможности возникновения нештатной ситуации в нелинейной виброзащитной системе автомобиля // Актуальные проблемы автомобильного, железнодорожного и трубопроводного транспорта в уральском регионе: Материалы межд. науч.-техн. конф. - Пермь, 2005. - С. 221-226.

5. Ara Н.В., Ажмегов В.Ф. Метод оценки плавности хода АТС при движении по неоднородному дорожному участку // Вестник Курганского университета. - Сер. «Естественные и технические науки». - Вып. 1. - Курган, 2005. - С. 121-122.

6 Ara H.B . Шпитко Г.Н. Оценка долговечности металлических упругих элементов при нелинейной характеристике подвески // Проблемы и достижения автотранспортного комплекса. Материалы IV всеросс. науч.-практ. конф. - Екатеринбург, 2006.-С. 31-33.

7. Ara H.B. Сравнительная оценка вибронагруженности водителя при нестационарном случайном процессе колебаний автомобиля // Политранспортные системы: Материалы IV всеросс. науч-техн. конф.: В 2 ч. - Ч. 1. - Красноярск, 2006. -С. 11-16.

8 Ara H.B. Использование реализаций случайного процесса колебаний автомобиля большой длительности для выбора нелинейных характеристик его виброзащитных систем // Социально-экономические и технические системы [Электронный ресурс]. - 2006 -№ 18. Режим доступа: http//www.kamp¡.ru/sets, свободный.

9. Терехов A.C., Шпитко Г.Н., Ara H.B. Использование реализаций случайного процесса колебаний автомобиля большой длительности при оценке качества его виброзащитных систем с нелинейными характеристиками // Известия вузов. Машиностроение. - 2007. 5. - С. 12-18.

Ara Никита Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА НЕЛИНЕЙНЫХ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ АВТОМОБИЛЯ С УЧЕТОМ МНОГООБРАЗИЯ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано к печатное ОИ.*СС7Формат 60x84 1/16 Бумага тип. № 1

Печать трафаретная Усл. печ. л. 1,5 Уч.-изд. л. 1,5

Заказ Зу Тираж 100 Бесплатно

Редакционно-издательский центр КГУ 640669. г. Курган. \л. Гоголя, 25 Курганский гос>дарственный университет

Введение.

ГЛАВА 1 Аналитический обзор состояния вопроса. Постановка задач исследования.

1.1 Актуальность проблемы повышения качества виброзащитных систем АТС. Влияние колебаний на организм человека, безопасность движения, долговечность автомобиля.

1.2 Критерии оценки воздействия вибрации на организм человека. Нормирование плавности хода автомобиля.

1.3 Расчет показателей качества виброзащитных систем АТС. Обзор существующих математических моделей виброзащитных систем и программных средств.

1.4 Современные тенденции в конструировании виброзащитных систем автомобилей. Виброзащитные системы с управляемыми параметрами.

1.5 Проблемы оценки качества виброзащитных систем автомобиля.

Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2 Экспериментальное исследование закономерностей формирования процесса колебаний автомобиля и его скоростного режима на дорогах с повышенным уровнем неровностей.

2.1 Цель экспериментальных исследований.

2.2 Аппаратура для исследования колебаний автомобиля.

2.3 Экспериментальное исследование колебаний автобуса KAB3-3976 в реальных условиях эксплуатации.

ГЛАВА 3 Разработка методов расчета показателей качества нелинейных виброзащитных систем автомобиля с переменными параметрами с учетом многообразия условий эксплуатации.

3.1 Особенности оценки качества нелинейных виброзащитных систем и виброзащитных систем с управляемыми параметрами.

3.2 Оценка плавности движения автомобиля.

3.3 Оценка долговечности упругих элементов.

3.4 Сравнительные интегральные показатели плавности движения автомобилей и долговечности упругих элементов их подвесок.

3.5 Оценка возможности возникновения нештатной ситуации в виброзащитной системе автомобиля.

3.6 Оценка виброзащитных свойств автомобиля при проезде единичных неровностей.

3.7 Показатели качества виброзащитных систем автомобиля, характеризующие его способность быстро двигаться по дорогам с повышенным уровнем неровностей.

3.8 Программный комплекс для исследования виброзащитных систем автомобиля.

ГЛАВА 4. Исследование возможности повышения качества передней рессорной подвески автомобиля при ограниченной длине рессоры.

4.1 Постановка задачи.

4.2 Комплекс сравнительных показателей качества вариантов передней подвески.

4.3 Повышение качества подвески за счет автоматического управления амортизаторами.

4.4 Исследование возможности повышения качества подвески за счет нелинейности ее демпфирующей и упругой характеристик.

Колебания автомобиля, вызванные его движением по неровной дороге, приводят к ухудшению его эксплуатационно-технических качеств, и к тем большему, чем выше уровень неровностей дороги. По данным А.И. Гришкевича, при эксплуатации грузовых автомобилей на дорогах с повышенным уровнем неровностей их средняя скорость движения уменьшается на 40.50 %, а себестоимость перевозок возрастает на 50.60 %. Особенностью дорожной сети РФ является относительно малая протяженность дорог с твердым покрытием, что в сочетании с огромной территорией и разбросанностью населенных пунктов диктует необходимость создания виброзащитных систем (ВС) автомобилей (подвеска, сиденья), способных эффективно работать при изменении условий эксплуатации автомобиля в широких пределах. Разработка таких ВС должна базироваться на расчетных методах, позволяющих оценивать плавность движения автомобиля, долговечность элементов ВС, способность автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей. Эти методы должны учитывать закономерности формирования процесса колебаний автомобиля и его скоростного режима в реальных условиях эксплуатации.

Масса водителя и пассажиров, подрессоренная масса автомобиля в процессе его эксплуатации меняются случайным образом, следовательно, и параметры ВС, зависящие от этих масс, будут являться переменными случайными параметрами. Для повышения эффективности ВС желательно изменять ее параметры при изменении величины подрессоренной массы автомобиля и дорожных условий. В современном автомобилестроении наблюдается тенденция к применению ВС с управляемыми параметрами. В этом случае параметры демпфирующих и упругих характеристик ВС меняются с изменением условий эксплуатации автомобиля. Принимая во внимание вышесказанное, необходимо при разработке методов оценки качества ВС автомобиля рассматривать ее как систему с переменными случайными параметрами (нестационарную систему).

По мере продвижения автомобиля по маршруту происходит чередование отдельных участков дороги с существенно различающимися статистическими характеристиками микропрофиля, при этом случайным образом меняется и скорость движения автомобиля. В силу этих причин возмущающее воздействие на автомобиль со стороны дороги, колебания автомобиля при его движении по маршруту большой протяженности уже нельзя рассматривать как стационарные случайные процессы. В реальных условиях эксплуатации колебания автомобиля могут быть представлены в виде последовательности реализаций различных стационарных случайных процессов, каждой из которых соответствует сочетание фиксированных значений параметров R, характеризующих условия эксплуатации - тип дороги, параметры микропрофиля, скорость движения автомобиля, величина подрессоренной массы автомобиля.

Принято рассчитывать показатели качества ВС автомобиля, характеризующие различные его эксплутационные свойства, зависящие от уровня колебаний (плавность движения автомобиля, долговечность элементов ВС и несущей системы, скоростные свойства автомобиля и т.д.), полагая, что при фиксированных значениях параметров R, задающих режим эксплуатации автомобиля, имеет место стационарный случайный процесс его колебаний. Основным показателем качества ВС является среднее квадратическое значение (с.к.з.) корректированных по частоте виброускорений человека на сиденье Se (определяется по ОСТ 37.001.275-84), которое характеризует плавность движения автомобиля. При сравнительной оценке плавности движения различных вариантов ВС проектируемого автомобиля сопоставляют зависимости Ss(r), найденные для этих вариантов и представленные в виде графиков или таблиц. Такой подход может быть использован при испытаниях автомобиля или на завершающей стадии проектирования его ВС, когда из каких либо соображений уже выбрано небольшое число вариантов ВС и необходимо определить лучший из них. Но даже в этом случае часто невозможно сделать однозначный вывод о соотношении качества анализируемых вариантов ВС, т.к. при одном режиме эксплуатации лучше оказывается один вариант, а при другом режиме другой вариант ВС. На начальной стадии проектирования ВС необходимо подвергнуть сравнительному анализу большое количество вариантов с целью определения наилучшего. Решение этой задачи путем сравнения множества многомерных функций Se.(r ) (i - индекс варианта ВС), определяющих зависимость показателя плавности движения автомобиля от параметров, задающих его режим эксплуатации, крайне затруднительно.

Описанный выше подход к оценке плавности движения автомобиля позволяет определить оптимальные по плавности движения параметры ВС для конкретного режима эксплуатации автомобиля или зависимость оптимальных параметров ВС от параметров R, характеризующих режим эксплуатации. Однако перед проектировщиком стоит более широкая задача - поиска параметров, оптимальных не для конкретного режима, а для всей совокупности режимов эксплуатации. Эту задачу можно решить только с использованием интегрального показателя вибронагруженности человека при действии на него нестационарной вибрации. ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность. Общие требования» содержит положения, используя которые, можно разработать метод оценки плавности движения автомобиля при описанной выше структуре нестационарного процесса его колебаний, имеющей место в реальных условиях эксплуатации, с использованием интегрального показателя вибронагруженности водителя (пассажиров), учитывающего продолжительность и интенсивность действия на человека вибраций при различных эксплуатационных режимах. Экспериментальное исследование закономерностей формирования процесса колебаний автомобиля в реальных условиях его эксплуатации и разработка на этой основе (с использованием положений ГОСТ 12.1.012-90) метода оценки плавности движения автомобиля при нестационарном процессе его колебаний имеет важное значение, т.к. позволит ставить и решать задачу поиска оптимальных для всей совокупности эксплуатационных режимов автомобиля параметров ВС, оптимизировать алгоритмы управления параметрами при использовании ВС с автоматической системой управления.

При эксплуатации автомобиля на дорогах без твердого покрытия его скоростные свойства в значительной степени зависят от качества ВС, т.к. водитель выбирает скорость движения автомобиля таким образом, чтобы ограничить собственную виб-ронагруженность, вибронагруженность пассажиров и перевозимого груза. ОСТ 37.001.291-84 предусматривает для оценки влияния колебаний автомобиля на его скоростные свойства использование предельно допустимой скорости по вибрационным условиям труда водителя - скорости, при которой показатель плавности движения автомобиля достигает предельно-допустимого значения. Однако на выбор водителем скорости автомобиля оказывает влияние не только плавность его движения, но и возможность возникновения при выбранной скорости движения нештатной ситуации в ВС, при которой имеет место пробой подвески или возникают большие по величине пиковые ускорения водителя (пассажиров). Водитель стремится не допустить возникновения нештатной ситуации, уменьшая при необходимости, скорость автомобиля перед проездом участка дороги, содержащего неровности, способные вызвать такую ситуацию.

Таким образом, автомобиль с мягкой подвеской, обеспечивающей высокую плавность движения, будет двигаться по дороге с высоким уровнем неровностей с малой скоростью, если из-за недостаточной энергоемкости подвески вероятность пробоя подвески при повышенной скорости движения будет высокой. В качестве показателей, характеризующих способность автомобиля двигаться без возникновения нештатной ситуации, используют вероятность пробоя подвески, вероятность появления вертикальных ускорений, превышающих некоторый предельно-допустимый уровень, или среднее значение в единицу времени числа нештатных ситуаций при фиксированном режиме эксплуатации автомобиля. Существующие методы расчета этих показателей базируются на теории выбросов стационарных нормальных случайных процессов. Эти методы могут быть использованы при линейных упругих и демпфирующих характеристиках ВС, если же эти характеристики нелинейны, то законы распределения фазовых координат колебательной системы будут определяться видом этих характеристик и могут существенно отличаться от нормальных, что делает неприемлемым в этом случае использование вышеописанных методов.

Существует практика использования нелинейных характеристик ВС с целью уменьшения вероятности возникновения нештатной ситуации: для снижения вероятности пробоя подвески легкового автомобиля используют буфер сжатия, выполняющий роль не только ограничителя хода подвески, но и дополнительного упругого элемента, повышающего ее энергоемкость; для уменьшения вероятности возникновения больших по величине ускорений подрессоренной массы используют амортизат>ры с разгрузочными клапанами и несимметричной (коэффициент сопротивления амортизатора на ходе сжатия подвески меньше, чем на ходе отбоя) демпфирующей Характеристикой. Отсутствие методов, позволяющих оценить эффективность использования нелинейных характеристик в ВС с целью снижения вероятности возникновения нештатной ситуации, затрудняет проектирование таких нелинейных ВС.

Экспериментальные исследования влияния колебаний автомобиля на формирование его скоростного режима при эксплуатации на дорогах без твердого покрытия, разработка методов оценки возможности возникновения нештатных ситуаций в не-тнейных ВС и создание на этой основе методики оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам с высоким уровнем неровностей является важной практической задачей, решение которой позволит создавать ВС для автомобилей, значительная доля пробега которых приходится на дороги без твердого покрытия, обеспе-чзвающие их высокую производительность.

Цель исследования: разработка методов расчета показателей качества нелинейных ВС автомобиля с переменными (в частности, с управляемыми параметрами), учитывающих многообразие реальных условий эксплуатации автомобиля и неста-цлонарность возмущающего воздействия на автомобиль со стороны дороги.

Объект исследования: нелинейная ВС автомобиля.

Предмет исследования: числовые характеристики процесса колебаний автомобиля, характеризующие качество его ВС.

Методика исследования: при выполнении теоретических исследований использовались основные положения теории вероятностей, теории случайных процессов, математической статистики, статистической динамики и теории колебаний транспортных средств. Экспериментальные исследования проводились в дорожных условиях с применением специальной аппаратуры и методов математической статистики для обработки результатов эксперимента.

Научная новизна:

1. Разработан метод расчета с.к.з. корректированных по частоте вертикальных виброускорений человека на сиденье, которое в соответствии с ОСТ 37.001.291-84 является показателем плавности движения автомобиля при стационарном процессе его колебаний. Новизна метода заключается в том, что при расчете этого показателя используется весовой фильтр, амплитудная частотная характеристика которого удовлетворяет определенным требованиям.

2. Разработан метод оценки плавности движения автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации. В качестве интегрального показателя вибронагру-женности водителя, пассажира используется эквивалентное с.к.з. корректированных по частоте виброускорений человека. Такой показатель регламентирован ГОСТ 12.1.012-90 для оценки действия на человека нестационарной вибрации. При расчете этого показателя колебания автомобиля при его эксплуатации представляются в виде последовательности реализаций различных стационарных случайных процессов, каждому из которых ставится в соответствие сочетание параметров, характеризующих условия эксплуатации автомобиля: величина подрессоренной массы автомобиля, параметры спектральной плотности возмущающего воздействия на автомобиль со стороны микропрофиля дороги. Эти параметры рассматриваются как случайные величины. Условия эксплуатации автомобиля описывает закон распределения этих параметров, который и выступает в качестве исходных данных для расчета.

3. Разработан метод расчета показателей качества нелинейных ВС, характеризующих возможность возникновения при заданном режиме эксплуатации автомобиля нештатной ситуации (вероятность пробоя подвески, среднее число пробоев подвески в единицу времени, вероятность отрыва шин от поверхности дороги и т.д.). Для расчета этих показателей необходимо знать законы распределения фазовых координат ВС. Особенность нелинейных ВС заключается в том, что законы распределения их фазовых координат (перемещения, ускорения масс) формируются в зависимости от вида нелинейных характеристик системы и могут существенно отличаться от нормальных. Новизна метода заключается в том, что при расчете этих показателей законы распределения фазовых координат в области их больших отклонений от математических ожиданий определяются при моделировании нелинейных колебаний автомобиля с использованием реализаций возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности, измеряемой в тысячах секунд.

4. Разработан метод оценки долговечности упругих элементов нелинейных ВС. Для таких систем закон распределения амплитуд напряжений в упругом элементе зависит от вида нелинейных характеристик. Новизна метода заключается в том, что закон распределения амплитуд напряжений в упругом элементе и среднее число циклов нагружения в единицу времени определяются в ходе моделирования колебаний автомобиля с использованием реализации возмущающего воздействия со стороны микропрофиля дороги большой длительности.

5. Разработан метод оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам без твердого покрытия. В основу метода положены закономерности формирования скоростного режима автомобиля при его эксплуатации на таких дорогах, полученные в ходе экспериментальных исследований влияния колебаний автомобиля на выбор водителем скорости его движения в реальных условиях эксплуатации.

Практическая ценность. Метод расчета с.к.з. корректированных по частоте виброускорений человека на сиденье, основанный на использовании весового фильтра, позволяет на порядок уменьшить затраты машинного времени по сравнению с методами расчета, использующими для этих целей спектральный анализ реализации виброускорений человека. Особенно явно проявляется преимущество этого метода при оптимизации параметров ВС, когда необходимо подвергнуть анализу очень большое количество вариантов.

Метод оценки плавности движения автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации с помощью интегрального показателя плавности движения позволяет ставить и решать задачу поиска оптимальных параметров ВС не для конкретного режима эксплуатации, а для совокупности типичных для данного автомобиля эксплуатационных режимов, для заданных законом распределения параметров, характеризующих режим эксплуатации. Используя интегральный показатель плавности движения автомобиля, можно оптимизировать алгоритм управления параметрами при использовании ВС с автоматическим управлением параметрами.

Метод оценки способности автомобиля быстро двигаться по дорогам без твердого покрытия, метод оценки возможности возникновения нештатной ситуации в нелинейной ВС направлены на создание ВС, позволяющих повысить производительность автомобиля, снизить себестоимость перевозок при эксплуатации на таких дорогах, в частности, за счет использования нелинейных характеристик, уменьшающих вероятность возникновения нештатных ситуаций при высоких скоростях движения.

Разработанная методика оценки качества ВС автомобиля, программный комплекс для исследования нелинейных нестационарных ВС могут быть использованы в практике работы конструкторских подразделений на предприятиях автомобильной промышленности. Результаты, полученные в ходе исследования возможностей повышения качества передней подвески серийного автобуса KAB3-3976, могут быть использованы для повышения плавности движения серийно выпускаемого автобуса, а также при проектировании подвесок новых автобусов КАВЗ.

Реализация. Разработанный комплекс показателей качества ВС автомобиля, а также практические рекомендации по повышению качества передней подвески серийного автобуса KAB3-3976 планируется использовать в практике работы конструкторского отдела ООО «Курганский автобусный завод», результаты работы также используются в Курганском государственном университете при подготовке студентов автомобильных специальностей.

Апробация. Результаты работы докладывались и обсуждались на IV всероссийской научно-технической конференции «Проблемы и достижения автотранспортного комплекса» (Екатеринбург, 2006 г.); IV всероссийской научно-технической конференции «Политранспортные системы» (Красноярск, 2006 г.); на заседаниях кафедры «Автомобили» Курганского государственного университета (2004-2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано девять научных трудов, в том числе одна статья в издании, входящем в «Перечень. ВАК».

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературы из 74 наименований и приложения. Работа содержит 198 страниц машинописного текста, 43 рисунка и 10 таблиц.

Эти выводы можно отнести и к передним рессорным подвескам грузовых автомобилей, т.к. автобус КАВЗ 3976 сделан на шасси грузового автомобиля ГАЗ 3307.

1. Агеев М.Д. Нелинейное демпфирование подвески автомобиля. М., ОНТИ НАМИ, 1968, с. 50-64. (Труды семинара по подвескам автомобилей. Вып. 14).

2. Ажмегов В.Ф. Исследование и оптимизация систем подрессоривания автомобиля с учетом многообразия условий эксплуатации и влияния его колебаний на скорость движения. Дис. . канд. техн. наук. - Курган, 1980. -227 с.

3. Аксенов И.В. Компьютерное моделирование внешнего воздействия дороги на многоосный автомобиль с учетом сглаживающих свойств шин и размеров колес. Известия вузов. Машиностроение. - 2002. - № 8. С. 49-54.

4. Анкинович Г.Г., Волобуев Е.Ф. и др. Математическое моделирование колебаний водителя транспортной машины системой обратных математических маятников. Известия вузов. Машиностроение. - 1981. - № 12. С. 59-63.

5. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1987. - 600 с.

6. Белоусов Б.Н., Меркулов И.В., Федотов И.В. Управляемые подвески автомобилей. Автомобильная промышленность. - 2004. - № 1. С. 23-24.

7. Благодарный Ю.Ф. Вибрационная безопасность. Автомобильная промышленность. - 2004. - № 7. С. 38-39.

8. Блинов Е.И. Новая концепция модели подвески автомобиля. Известия вузов. Машиностроение. - 2003. - № 3. С. 52-62.

9. Бойков В.П., Кузнецов Е.В. Математическая модель ходовой системы самоходной машины. Автомобильная промышленность. - 2001. - № 10. С. 1720.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2001. -575 с.

11. Вентцель Е.С., Овчаров JI.A. Теория случайных процессов и ее инженерные приложения. Учеб. пособие для втузов. - М.: Высш. шк., 2000. - 383 с.

12. Горобцов А.С. Математическое моделирование динамики АТС. Проблемы и перспективы. Автомобильная промышленность. - 2006. - № 4. С. 14-16.

13. Горобцов А.С. Программный комплекс расчета динамики и кинематики машин как систем твердых и упругих тел. Справочник. Инженерный журнал. - 2004. -№ 9. С. 40-43.

14. ГОСТ 12.1.012-90 (с изм. 2001 г.). Вибрационная безопасность. Общие требования.

15. Григорян Г.П., Хачатуров А.А. Колебания легкового автомобиля при симметричной и несимметричной характеристиках амортизаторов. М., ОНТИ НАМИ, 1962, с. 75-98. (Труды НАМИ. Вып. 43).

16. Гришкевич А.И. Исследование динамики движения армейских автомобилей по дорогам с неровной поверхностью: Автореф. дис. . докт. техн. наук. Минск, 1973.-43 с.

17. Гришкевич А.И. Автомобили: теория. М.: Высшая школа, 1986. 208 с.

18. Дербаремдикер А.Д. Амортизаторы транспортных машин. М.: Машиностроение, 1985. - 200 с.

19. Дербаремдикер А.Д. Новый метод оценки плавности хода АТС. -Автомобильная промышленность. 1991. - № 5. С. 18-20.

20. Динамика системы дорога-шина-автомобиль-водитель / Под общ. ред. А.А. Хачатурова. М.: Машиностроение, 1976. - 534 с.

21. Дубенский М.Я., Дядченко М.Г., Котиев Г.О. Математическая модель подвески автомобиля. Известия вузов. Машиностроение. - 2000. - № 1-2. С. 62-71.

22. Дядченко М.Г., Котиев В.Г., Брекалов В.Г. Метод моделирования профиля прямолинейных трасс транспортных машин. Известия вузов. Машиностроение. -1997. - № 10-12. С. 60-64.

23. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке бейсик для персональных ЭВМ. М.: Наука, 1987. - 240 с.

24. Енаев А.А. Колебания автомобиля при торможении и применение их исследования в проектных расчетах, технологии испытаний, доводке конструкции: Автореф. дисдокт. техн. наук. Москва, 2002. - 44 с.

25. Ефимов Г.Б. Погорелов Д.Ю. Универсальный механизм пакет программ для моделирования динамики систем многих твердых тел. М., 1993. (Препр. / ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, № 77).

26. Иванов В.Н., Лялин В.А. Пассивная безопасность автомобиля. М.: Транспорт, 1979.-304 с.

27. ИСО 2631-78. Вибрация, передаваемая человеческому телу.

28. Карунин А.Л., Кретов А.В., Кулешов М.Ю. Оценочный критерий плавности хода легковых автомобилей малого класса. Автомобильная промышленность. -2002.-№12. С. 11-13.

29. Ковицкий В.И. ИСО 2631-1-97: векторная оценка вибронагруженности рабочего места водителя АТС. Автомобильная промышленность. - 2003. - № 7. С. 3537.

30. Колебания автомобиля / Под ред. Я.М Певзнера. М.: Машиностроение, 1979. -208 с.

31. Колесников К.С., Аксенов И.В. Методы моделирования динамических процессов при движении многоосных автомобилей высокой проходимости. -Известия вузов. Машиностроение. 2002. - № 6. С. 29-34.

32. Конев А.Д. Исследование влияния характеристик амортизаторов и методов их регулирования на колебания автомобиля. М., НАМИ, 1971,143 с.

33. Кудрин А.Н. Выбор нелинейных характеристик упругости и демпфирования подвески мотоцикла: Автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 1987.-26 с.

34. Мазур В.В. Повышение плавности хода автотранспортных средств внутренним подрессориванием колес: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Москва, 2004. -27 с.

35. Марков С.В., Лата В.Н., Еремина И.В. Математическая модель автомобиля для исследования его движения по неровной дороге. Тр. всеросс. научно-технич.конф. "Современные тенденции развития автостроения в России". Тольятти, 2003. С. 133-136.

36. Никитин Н.Н. Курс теоретической механики: Учеб. для машиностроит. и проборостроит. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1990. - 607 с.

37. Новиков В.В. Повышение виброзащитных свойств подвесок АТС за счет изменения структуры и характеристик пневмогидравлических рессор и амортизаторов: Автореф. дис— докт. техн. наук. Волгоград, 2005. - 32 с.

38. ОСТ 37.001.275-84 Автотранспортные средства. Методы испытаний на плавность хода.

39. ОСТ 37.001.291-84 Автотранспортные средства. Технические нормы плавности хода.

40. Островцев А.Н., Дербаремдикер А.Д. О проблеме оптимизации взаимодействия человека и автотранспортной техники. Автомобильная промышленность. -1972.-№4. С. 10-12.

41. Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. М.: Машиностроение, 1978.-232 с.

42. Пархиловский И.Г., Шишкин В.Н., Белов С.А. Вопросы оценки эффективности виброзащиты водителя автомобиля. Автомобильная промышленность. - 1976. -№ 8. С. 22-25.

43. Певзнер Я.М., Гридасов Г.Г., Плетнев А.Е. О нормировании плавности хода автомобилей. Автомобильная промышленность. - 1973. -№11. С. 11-15.

44. Певзнер Я.М., Конев А.Д. Исследование на ЭВМ влияния характеристик амортизаторов на колебания автомобиля. Автомобильная промышленность. -1969.-№ 11. С. 8-11.

45. Потемкин Б.В., Фролов К.В. Построение динамической модели человека-оператора, подверженного действию широкополосных случайных вибраций.В сб.: Вибрация машин и виброзащита человека-оператора, М.: Наука, 1973. С. 17-30.

46. Прочность и долговечность автомобиля. Под ред. Б.В. Гольда. М.: Машиностроение, 1974.-328 с.

47. Развитие конструкции механических систем подвески. Автостроение за рубежом.-2005.-№5. С. 11-15.

48. Раймпель Й. Шасси автомобиля. Амортизаторы, шины и колеса. М.: Машиностроение, 1986. - 320 с.

49. Раймпель И. Шасси автомобиля. Элементы подвески. М.: Машиностроение, 1987.-288 с.

50. Ротенберг Р.В., Булаченко Н.И. О физиологических критериях плавности хода автомобиля. Автомобильная промышленность. - 1966. -№ 2. С. 27-30.

51. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля. Колебания и плавность хода. М.: Машиностроение, 1972. - 392 с.

52. Ротенберг Р.В., Сиренко В.Н. О колебательных характеристиках человека в связи с изучением системы человек-автомобиль-дорога. Автомобильная промышленность. - 1972. -№ 1. С. 24-26.

53. Сальников В.И., Домнин Д.А. Динамический гаситель колебаний колеса автомобиля: компьютерный прогноз. Автомобильная промышленность. -2005.-№ 8. С. 19-21.

54. Светлицкий В.А. Случайные колебания механических систем. М.: Машиностроение, 1976. - 214 с.

55. Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 192 с.

56. Сиренко В.Н. Колебания человека в автомобиле. Автомобильная промышленность. - 1973. - № 1. С. 32-33.

57. Смирнов Г.А. Теория движения колесных машин: Учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов. М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

58. Терехов А.С., Ага Н.В., Ажмегов В.Ф. Весовой фильтр для определения корректированных по частоте виброускорений человека. Вестник РоссийскойАкадемии транспорта. Уральское межрегиональное отделение. Тюмень, 2004. С. 9-12.

59. Успенский И.Н., Мельников А.А. Проектирование подвески автомобиля. М.: Машиностроение, 1976. -167 с.

60. Фельзенштейн B.C. Расчет плавности хода прицепного звена автопоезда. -Автомобильная промышленность. 2003. - № 1. С. 15-17.

61. Фурунжиев Р.И. Проектирование оптимальных виброзащитных систем. -Минск: Вышэйшая школа, 1971. 318 с.

62. Фурунжиев Р.И. Автоматизированное проектирование колебательных систем. -Минск: Вышэйшая школа, 1977. 452 с.

63. Яценко Н.Н., Рыков С.П. и др. Новая модель сглаживающей способности шин. Расчет колебаний автомобиля. Автомобильная промышленность. - 1992. - № 11. С. 18-21.

64. Яценко Н.Н. Поглощающая и сглаживающая способность шин. М.: Машиностроение, 1978. - 132 с.

65. Яценко Н.Н., Прутчиков О.И. Плавность хода грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1969. - 220 с.

66. Borkowski W., Hryciow Z. Optimalizacja charakterystyk sprezystosci elementov zawieszen w pojazdach samochodowych. Материалы межд. научно-практич. конф. "Прогресс транспортных средств и систем 2005". Ч. 1. Волгоград, 2005. С. 204-209.

67. Chenchanna P. Ride-comfort and road holding. «Automobile Eng.», 1969, 59, № 8, p. 296-300.

68. Dupuis H. Zur phusiologischen Beanspruchunq des Menschen durch mechasche Schwinqunqen. VDJ - Zeitschrift Fortschritt - Berichte, 1969, Bd. 11, № 7, s. 1168.

69. Kitching, KJ, Cole, DJ, and Cebon, D. Perfomance of a Semi-Active Damper for Heavy Vehicles ASME Journal of Dynamic Systems Measurement and Control, VOL 122, № 3, Sept 2000, pp. 498-506.

70. Michke M. Nichtlineare Feder und Dampferkenmungen in Krraftfahrzeug ATZ, 1969, №l,s. 64-71.

71. Stikeleather Larry F. Review of Ride vibration standards and tolerance criteria. -SAE Preprints, 1976, № 760413, 8 pp.

72. Thompson A.G. Optimum damping in a randomly excited non-linear suspension. -«Proc. Inst. Mech. Eng», 1969-1970,184, Part 2A, № 8, p. 168-184.