автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Разработка силового метода для экспериментального исследования устойчивости и управляемости автомобиля

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

РАЗРАБОТКА СИЛОВОГО МЕТОДА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЙССЛЩЮВАКЙЯ УСТОЙЧИВОСТИ К УПРАВЛЯЕМОСТИ АВТОМОБИЛЯ

Специальность os.os.o3 - Автомобили и тракторы

АВТОРЕФЕРАТ диссертанта на соискание ученой степени

КЮСКОЗСКИЙ АВТОМЕХАНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

РЫКОВ Евгений Олегович

УДК 023.1.073.075

кандидата технических наук

Москьа 3990

Ребога выполнена на кафедра "Автомобили" Московского автомеханического института

Научный руководитель

Официальные оппоненты - дохтор технических наук,

И.Т.Катанаео

кандидат технических наук, А.С.Добрин

Ведущее предприятие - НИЦИАНТ (центральный автополигон).

Защкга состоится 23 ноября 1880 г. в 14.00 на заседании специализированного Совета К.063.40.01 по присуждению учёной степени кандидат? технических наук Московского автомеханического института по адресу: 10502и. Москва, уд. Б.Семёновская, 38, МАМИ, ауд. Б301.

С диссертацией мокно ознакомиться в научно-технической библиотеке института.

Ваши отзывы, в 2-х экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу.

ЛзтореФ&рат разослан 23 охтяйря 1980 г. . >ч£най секрйтьрь.'

Соьета К.063.48.01 • .^-"-"""Т" '

(-«чдиваг тйх1:ич««клх ни/к, доиент Ю.К-лолсдий

- кандидет технических наук, дсцент с.З.Вахмутов .

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .

Актуальность м работы. Активная безопасность автомобиля зависит, естественно, от свойств системы автсмобиль-водктель, в которой больную роль играют показатели именно автомобиля, хате объекта управления.

При разработке и создании новых автомобилей, а также при модернизации и доводке выпускаемых моделей автомобильный конструктор нуждается в метода и средствах, которые бы решали следующие задача

1. Получить интегральную оценку свойств автомобиля по управляемости и устойчивости движения во всем диапазоне условий и режимов.

2. Оценить потенциальные возможности автомобиля в отношении указанных вюте качеств в любых конкретных (наперед задашь«} условиях.

3. Разделить и количественно оценить такие качества автомобиля, как управляемость и устойчивость движения.

4. Выявить влияние отдельных конструктивных нараметрэв автомобиля на его рассматриваемые качества, и, хроме того, выявить характер этого влияния при вариации режимов движения и внешних условий.

5. Иметь наглядное графическое представление получаемых результатов.

Разработанные к широко применяемые в автомобилестроения методы позволяют частично решить некоторые из перечисленных выше задач, к несомненно требуют дальнейшей разработки как в теоретическом, так и в экспериментальном плане. •

Отсутствие универсальных аналитических методов оценки поведения автомобиля приводит к возрастанию роли экспериментальных исследование его управляемости и устойчивости, большинство известных методов имеют цель» получение, так называемы/ -кинематических" характеристик, устанавлиьаетцих связь между воздействием на органы управления и параметрами траектории движения. Подобнее характеристики дают немалую информацию о свойствах автомобиля, однако фактически не в состоянии репжть задачи, поставленные е л. п. г,з, и, отчасти, 4. Вместе с тем, без решения указанных задач невозможно качественно изменить процесс выбора и .оптимизация многочисленных конструктивных параметров автомобиля, определяющих его управляемость, устойчивость движения и, в конечном итоге, активную безопасность,

Таким образом, представляется целесообразны?,; разработка и развитие силового метода сценки взаимодействий объекта исследосан:;?. сс средой. Подобные методы давка применяются з такк;; область;:

создания транспортных средств, как авиация, использующая аэродинамические трубы, и кораблестроение, где применяются испытателькке бассейны. Аналогичная практика существует и в автомобилестроении при измерения компонентов сил к моментов шин на шинном тестере, а также при исследовании аэродинамических эффегтов в аэродинамических трубах. Являясь общепризнанными, эти методы подтверждают актуальность исследований в этом направлении.

Однако до сих пор отсутствовал соответствующий метод исследования силового взаимодействия автомобиля со средой с позиций рассмотрения характеристик управляемости и устойчивости движения, причем, применительно к автомобилю в целом.

Целью данной работы является создание метода получения экспериментальным путем характеристик управляемости и устойчивости движения автомобиля в силовом виде.

Методы исследований. В работе применены мето.'-ы математического моделирования, эксперЕыенталчныз методы исследования, а также программирование на языке basic/..

Объект исследований - легковой автомобиль малого класса МпгЛЗ.

Научная новизна. Предложена ' форма интегрально«, оценки параметров устойчивости и управляемости автомобиля в силовом виде и разработано ее математическое описание.

Предложены . новые оценочные показатели устойчивости и управляемости и способы их определения.

Предложен метод экспеоиыентального определения силовых характеристик автомобиля, определяющих его устойчивость и управляемость. "

Разработано аналитическое описание ■ силовых характеристик автомобиля на основе обработки эксперимента.

Практическая ценность. Разработана методика экспериментального доследования силовых реакций автомобиля на управляющие воздействия и внешние кинематические возмущения и, в частности, способ получения сбобзэнной силовом диаграммы автомобиля.

Спроектировано и создано технологическое устройство для реализации силового метода исследования устойчивости и управляемости автомобиля.

Экспериментально получена силовая диаграмма легкового га>то..!сбиля Мп2>1Э.

Реализаам работы. Разработанная в результате выполнения диссертационной работч »Методика экспериментального исследования упризлнеыолп: и устойчивости автомобиля по силовому методу внедрена на Ю1Ш.ОТ и используется при исследовании активной безопасности Wucsi'X автсчэЛ'Аея

Алр о&шия_ работы. Основные положения- работы докладывались на научно-технической к каучно-мегодаческой конференциях, посвященных во-летш МАЧИ в 1989Г., на заседала НТО НЩШГ в 199с г. Лиссертация рассмотрена, одобрена и рекомендована к заките «а заседании кафедры "Автомобили" Московского автомеханического института.

Публикации, По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, включающего пэ наименований и приложений. Работа содержит ез страниц основного текста, 46 рисунков и фотографий и г таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен краткий обзор работ отечественных и зарубежных авторов, посвященных исследованиям управляемости я устойчивости движения автомобиля я системы " автомобиль-водитель-, а также проведен критический анализ существующих методов испытанна управляемости и устойчивости автотранспортных средств, на основании чего сформулирозаны задачи диссертации.

Все без исключения современные методы исследования управляемости и устойчивости подразумевают движение -свободного-автомобиля, т.е. ко^да реакции от взаимодействия со средой о данном случае - дорогой) уравновешиваются силами инерции, а характеристики управляемосте и устойчивости определяются но параметра« клнематиук движения объекта испытаний.

В качестве оценки граничных свойств автомобиля, как правило, выступают некие предельные скорости Для оценки управляемости и устойчивости движения автомобиля ка непредельных режимах используется ряд дополнительных критериев, получаемых на основе регистрации кикематикк движения автомобиля.

Несмотря на простоту, доступность и относительно широкие возможности, описываемая экспериментальный подход - испытэяия -свободного- азтомобиля - обладает рядом недостатков. Во-первых, оценка управляемости и устойчивости движения автомобиля ло кинематическим параметрам его движения ведет к появлении неизбежных погрешностей, так как кинематика движения- автомобиля является следствие« не только его силовых- реакций, но а неточностей в управлении со стороны водителя, 1 а такхе внешних случайных возмущений. Во-вторых, в указанием подходе отсутствует возможность достоверной оценки свойств автечобяля в критических ситуациях, характеризуем началом бс-коногс скольжения и опрски.с.Гваяда

автомобиля, поскольку текие режимы движения являются неустановивиимися и нестабильными. В то же время эти режимы ' представляют большой интерес и являются обязательными для общей оценки активной безопасности автомобиля. Наконец, классические методы не позволяет оценить столь важные характеристики, как потенциальные возможности автомобиля по управляемости и устойчивости дин выбранных режимов движения.

Следовательно, для успешного решения проблемы безопасности движения автомобиля необходима разработка к-зтода, свободного от переделенных недостатков. В основе такого метода должно быть получение не кинематических, а' интегральных силовых характеристик автомобиля.

В соответствии с этим были сформулированы следующие задачи диссертации: предложить аналитическое описание силовых характеристик автомобиля, предложить новые оценочные показатели управляемости и устойчивости; разработать методику испытаний по определению силовых характеристик автомобиля; разработать и

■ изготовить технические средства испытаний; предложить способы нормирования показателей.

Вторая глава посвящена расработке математического описания силового метода.

В . основе, силового метода лежит зависимость выходных силовых характеристик автомобиля, таких как поворачивающий момент вокруг вертикальной оси, продольная и боковая реакции и др. от параметров кинематики движения (угол увода автомобиля, продольная скорость, радиус траектории, боковое ускорение)'и управляющих воздействий (угол поворота рулевого колеса и др.). Важнейшей из перечисленных силовых характеристик при исследовании управляемости и устойчивости является поворачивающий момент и потому в первую очередь необходимо описать его в функции упомянутых параметров, причем как для равновесных, так и неравновесных состояний автомобиля.

Форма графического представления неуравновешенных сил и моментов, названная диаграммой устойчивости, включает в себя построение коэффициента неуравновешенного поворачивающего момента cf (с,-i.vwi) в функции коэффициента приведенного бокового ускорения Ау iA^Y/v-^/giO для ряда углов увода автомобиля и и углов . поворота рулевого колеса 8 . Поскольку диаграмма строится для определенной скорости <и параметров автомобиля), приведенное боковое ускоренна определяет радиус траектории. Полученная таким образом диаграмма Судет представлять собой совокупность статических точек, in которых. раЕиовесшм условиям движения будут соответствовать лшь

■ <.'ОЧ?гл на оси к, каждой из которых соответствует установившееся

.движение по кругу определенного радиуса, -причем суммарный момент, создававши автомобилем в горизонтальной плоскости, в этом случае будет равен нули (с ¿ю>.

Для данных нелеп использоЕана модель (рисл), имзощая три . степени свободы (поворот относительно вертикальной оси. боковое движение автомобиля и боковой крен кузова). Продольное гииенив здесь не рассматривается т. к. диаграмма строится для постоянней продольной составляющей линейной скорости центра масс автомобиля.

Уравнения движения расчетной модели, составленные в частных производных, будут иметь ВИД:

где У =с +с »С*; У«А(Са-СЬ}; У-»-С : У -С с -С с +У +У /? г г. у я и г и ■ 9 г <4> г г я я уг уя

Ьа-С*; Ь +1. ; I. =гп оЬчК *Г. ; N =-С а-АТ -X Ь С ;

3 ь р рг рп у 5® г и в г аг г г г ,_ _ » » • *

(1„=с а~С Ь+АТ +АТ +С +Х !п С С С -»Ь С С );

3 г н г и * г г г в п г *г » тв и

М =-(Са!>СЬг) '•-¡-Г ЬСа-Ь СЪ); N -X (I Ч, );

г и Г В игапи Г Г «В р 7. рГ рК

П --С ас »С Ьс -с АТ -с АТ ->аУ -ЬУ ♦

<р г г я к г г я й ¡рг рЯ

■гХ (Ь V +1-. У >-К «К -1» С с -Ь С с ) г г у>г я »в г в г р г пия

В приведенных уравнениях использованы следующие обозначения: . ы - хюлнгч масса автомобиля; ™ подрессоренная масса автомобиля; и •■ расстояние от центра подрессоренных масс до плоскости хоу подвижной системы координат, имеющей начало в проекции центра масс автомобиля на ось крена; ь - соответственно расстояния от центров крека передней и задней подвесок до опорной поверхности; а ъ - координаты центра масс автомобйля;"1 . ^ , р -г моменты инерции и произведение инерции автомобиля относительно указанных осей; и, V - продольная и боковая составляющие скорости центра касс автомобиля; г, р - соответственно угловые скорости поворота автомобиля относительно вертикальной оси и крека кузова: - угол крена кузова; г - угол поворота управляемых колес-, з - угол увода автомобиля; а - углы увода соответственно передней и задней осей; с с коэффициенты сопротивления уводу передней и задней осей в линейной зоне; к ^к - угловые жесткости передней и задней подвесок; у - зила, действующая на автомобиль вдоль осиоу: ь, N - соответственно кренящий и поворачивающий моменты, действующие на автомобиль, с с * с *- коэффициента аэроданз.'ягаеской сила и момента относительно соответствующих осей-, АТ-^сгабилиэнрушай момент шин, действующий в горизонтальной плоскости; и -Й коэффициенты сопротивления крену амортизаторов передняя к задней

а

V Z.

Рис. I

--

См . в. А в 0.2 «.1 в

-0.1--Ô.2 •-в.Д -э.4

.1 0.2 0.3 С.5 д.6 0.7 0.8

Р/с. -

подвесок; с.^ с коэффициенты кинематического увода передней и задней осей при боковом крене кузова; х - учитывает дополнительный момент, действующий на автомобиль относительно вертикальной оси и вызванный изменением сил сопротивления качению по бортам автомобиля при крене кузова.

С учетом сказанного выше имеем р«г«о и, следовательно, система уравнений (1), выраженная в безразмерных величинах ^ и /ц, имеет вид:

•а

»

л „ у

(2)

к »81 (Г Г 5 $г

Внешние очертания диаграммы будут определятся насыщением по уводу боковых реакций передней и задней осей. Для упрощения расчетных зависимостей примем, что боковая реакция каждой оса является функцией только угла увода «, причем изменяется линейно от нуля до максимального значения. определяемого коэффициентом сцепления. Тогда з начальной зоне будут справедливы зависимости: -

у «с а

и ли

(3)

у «с « ; г г г

а максимальные значения уриу убудут определятся граничными

значениями углов увода <* ги а ь .

Для определения внешних контуров диаграммы следует, зависимости (з), трансформировать систему уравнений (г), к такому виду:

I.

используя приведя ее

•Л »—(У а »У а »У (?)

* юг аг г ак п ра 0а

<4)

где

у «с

аг г

у «у •

(Ж <р'

Vе,

9* V

ь с

К «Са+лТ аг г агггЬ^

n »-с ь+ат +х ая и м и I.

Н =аУ -ЬУ

ра (р!1

Я Г*

V»

X X

йгметим, что при переходе от системы уравнений (2) к системе уравнени" и; увеличилось число условно независимых переменных, так как исчезло г, а появились а к а ^ Следовательно, для рьаения системы и) -необходимо дополнить ее уравнением связи угла увода автомобиля я угла увода задней оси;

(Б)

Нахождение граничных линий диаграммы мохе?, быть выполнено следующим образом.

* Путем соответствущих подстановок, с • целью исключения параметров ? и р, система уравнений (4) совместно'с (5) сводится к двум уравнениям, в которых в качестве независимых переменных фигурируют лишь «ги«(

Затем, решая совместно оставшуюся систему уравнений и исключая последовательно » Р н « А находят лиши равных углов увода передней (6) и задней (7) осей: .

^Л'^Л . 171

здесь:

0 „ [г VI „Г.ь V' г ь

-I [,, ,/

а

"¡sr^VVW+K/V-V"]

N +N„ с У +Y„ с

. где и- ,«*■* С "

L* С у О

/За R v® Jt; «

Таким образом, выбирая произвольные значения ««^onst и a^const в диапазоне от нуля до максимума получаем семейство кривых равных углов увода передней и задней осей на с^-к, диаграмме.

Полагая «-аг и « «¿Г, получим граничные линии диаграммы ссотв?тствекно по насьсцени» боковой реакции передней и задней осей.

Практика работы с подобными диаграммами показывает, что для решения сформулированных выше задач необходимо аналитическое и графическое представление не только линийat--const narcotist, но и . Твкяе линий равных углов увода автомобиля ((з---ЧопзП и линий равных углов поворота управляемых колес (¿-const), построенных в пределах внопких очертании дна» раммы.

Для получения математического описания p*const, и ««const следует вновь вернуться к системе уравнений и выполнить алгебраические преобразования, аналогичные нахождению линий

a-const и а »const. Сначала система (2) методом подстановки

к и

сводится к двум уравнениям с неизвестными риз. Затем, последовательно исключая з и в, находя? линии равных углов угода автомобиля (81 и равных углов поворота управляемых колес (в).

С «Q A +Q 9 (в) К 9 » 6

w»-v (9>

здесь:

. f N N. N.Y N Y и h N я hi , Г N.Y. Ы У L N I--1

о ..И г+ а- а г- * Р s h » S . n-JLlM 3 3. !jp£. * 0 .

4 r( mU »v V>" V J' " "W'Vj'

, m N f-L -H I-or Y Y il о -1 rt 'f 5 f 9 p Hi.__Г__£- J

7 ml 1U L Y L -Y LJ U

[ f Э •? P 3l * J.

, f N LaY -N0L Y.1

в mgl V Y.L -V L I. ,1 f t> S j

На рис.2 показана с -а диаграмма, полученная на расчетной модели при следующих значениях, входящих в нее коэффициякгоз и параметров: т=1400КГ; в »1220КГ; F-l, BM ? а»Ь»1,2М; л *0,4М; h "0.05М; hR"0.15M; tF=tn-=l,2M; К=22КНм/раД; КМбКЙМ/раД;

Сг=Ся=-30КН/раД; О; C*=C*=C*=0; ATfa WTral«0; Xzf»Xzr*0;

№=3om/c (f - лобовая площадь автомобиля).

Равновесие поворачивающего момента на этой диаграмме существует только на лгаии С^о. Во всех других точках диаграммы представлен ■ неуравновешенный (несбалансированный) момент, точнее говоря, потенциальный запас поворачивающего момента для заданной скорости в условиях равновесия боковых сил.

Таким образом, с -л диаграмма показывает суммарные возможности управления для заданной скорости и радиуса.

• ск-Ау диаграмма является интегральной силовой характеристикой управляемости и устойчивости автомобиля. Она предоставляет полную информацию об указанных свойствах собственно автомобиля, как объекта управления, и позволяет вычислить как ухе известные, так и новые показатели упомянутых свойств.

В качестве известных показателей, вычисляемых с помощью с„-ат диаграммы можно привести чувствительность автомобиля к уводу s^ (рис.з) и его чувствительность к управлению с3 с рис. 4).

Новыми показателями являются весьма важные запас ' стабилизирующего момента и j рис. sj и запас управляющего моиеэта и: . (рис.6). Важность • этих показателей подтверждается тем фактом, что безопасность движения определяется не столько сложностью конкретные условий, сколько "удаленностью" управляющих и стабилизирующих факторов от своих предельных значений, т. s. запасами управляли» л

■ 13

стабилизируют« реакций автомобиля.

В третьей главе подробно описан силовой автомобильный тестер -технологическое устройство для проведения испытаний •• связка-.

Метод экспериментального определения силовых реакций автомобиля подразумевает, в отличие от традиционных методов исследований испытание не "свободного", а "связанного" автомобиля, Замыкание силовых реакций объекта испытаний в этом случае (для возможности их измерения» должно осуществляться при помоют специального Технологического устройства - силового автотестера. Соотвегстсекно, испытания, в которых используется силовой автомобильный тестер, носят название -связка-.

Принципиальным моментом в подходе к реализации силового метода с помощью автотестера является, связь автотестера с автомобилем, которая может быть осуществлена как через неподрессоренные мяссы последнего (испы-этельная траектория - окружность), так и через подрессоренные массы (испытательная траектория - прямая). В предлагаемой методике испытаний траекторией выбрана прямая.

Основная и наиболее сложная часть силовогс автотестера -объединенная система нагружекия и измерения, обеспечивающая; независимость изменения всех варьируемых параметров, во:: '/ожность 1« строгой фиксации в любой точке заданных диапазонов изменения, минимальную погрешность измерений (рис.?). ^

Кроме устройств нагружения и изаерения, автотестбр имеет систему сбора и регистрации информации. Она, кроме сил и моментов, , регистрирует углы продольного и поперечного кренов кузова, угол увода автомобиля, угол поворота рулевого колёса, Положение педали акселератора, усилие на тормозной педали, скорость поступательного дзкжения автомобиля и др.

В комплект автотестера входят устройства бесступенчатого изменения и фиксации положения рулевого колеса испытуемого автомобиля, положения педали акселератора и усилия на тормозной педали. Управление режимом работы автомобиля в процессе испытаний осуществляется дистанционно, с использованием полуавтоматических сервоустройств.

Четвертая глава посвящена описанию методики экспериментального исследования управляемости и устойчигости автомобиля по силовому методу.

В ходе работы было разработано два способа определения силовых характеристик автомобиля по методу "связка";

- прямое получение с ¡¿а диаграммы;

факторный регрессионный эксперимент. по определению аналитического описания поворачивающего момента в функции ряда

Кинематическая схема автотестера

1. Еиутролчг- измерительная река

2. Нору»:нап .изкерителгьивя рамс

3. Вспэмо'гагельнья рама

4. ГиЕроцилиндси поперечного хрена

5. Гк,аро1'илиндъ продельного креяа

6. Мехакипм зздания утла дрейф«

Направляющие, обеспечивающие авобопу вертикального персм&ценит 3. Основная рама ■ 9» Кслэса азтетвелзра

А - Точки сгыксвки испытуемого автомобиля с евтотестером с.»,-« г;

1 • I

факторов Сж"/(е,«,«.,А,Тс).

Первый способ проще, однако он позволяет получеть лишь конкретную диаграмму автомобиля для конкретного режима движения.

Второй - сложнее, но он дает аналитическое описание, позволяющее построить ряд иитересукадх диаграмм для интересукчдас режимов движения.

Способ прямого получения основной силовой диаграммы заключается в следующем.

Испытания проводятся в нейтральном, тормозном и тяговом режимах объекта испытаний. Испытательной траекторией является прямая. Специальной разметка траектории не требуется. Скорость движения а испытательном заезде должна выдерживаться тягачом постоянной независимо от режима испытаний. Объекту испытаний обеспечивается свобода вертикального перемещения, а также продольны- о и поперечного кренов. .Каждый испытательный заезд проводится при фиксированных значениях угла поворота рулевого колеса ? и угла увода испытуемого автомобиля р. Весь объем испытаний состоит из ряда циклов, »каждом из которых фиксируются значения одного из углов и последовательно задаются значения другого угла,- При проведении испытаний в тормозной режиме объекту испытаний задается дополнительное управляющее воздействие в виде приложения постоянного усилия к педали тормоза.

В тяговом режиме испытаний при проведении заездов автомобиль движется с включенной передачей и двигателем, работающим с полностью открытой дроссельной заслонкой. Выбор передачи в ртом режиме осуществляется из условия устойчивой работы двигателя на возможно высшей (за исключением повышающей) передачз при заданной программой -испытаний скорости движения.

Каждый испытательный заезд дает одну точку диаграммы в координатахс -л Каждая экспериментальная точка наносится ка диаграмму в координатах (с ^а ^ и сопровождается отмзткой соответствующие значений угла поворота рулевого колесай и угла , увода автомобиля д. По полученным точкам строятся линии равных углов 9 и э. образующие обобщенную силовую диаграмму с,-*,.

Методика факторного регрессионного эксперимента включает в себя предварительный и основной этапы. Рассмотрим ее реализацию для., различных режимов движения.

Нейтральный режим

На предварительном этапе необходимо получить характеристику *>*ШУЬ представляющую собой зависимость бокового крена от бокового • ускорения для свободного автомобиля, движущегося с выбранной пля даняого'режима испытаний постоянной скоростью и. Необходимость этого ■ вызвана тем обстоятельством, что, хотя угол крена? нз присутствует

в явном вида на диаграмме с ¡¡л уон непосредственно связан с боковым ускорением i уи, следовательно, эта зависимость должна быть учтена при построении диаграммы, Получение рассматриваемой характеристики возможно в ходе, например, испытания -спираль-.

Основной этап дорожных испытаний проводится по методике -связка- в условиях факторного эксперимента с целью получения уравнений регрессии, определяющих зависимости:

В качестве базиокых функций для описания силовых реакций автомобиля выбраны полиномиальные модели второго порядка с парными взаимодействиями. Указанные функции регрессионного анализа имеют вид

Для нахождения коэффициентов регрессионных моделей воспользуемся классическими методами теории планирования эксперимента, а именно ортогональными центральными композиционными планами Бокса, Выбранный подход связан с достаточно высокой точностью «экономичностью этих планов (объем эксперимента незначительно превышает число искомых коэффициентов модели), а также с удобством обработки результатов испытаний.

Так как лиаградаа строится для постоянной скорости и. то можно положить л=ант=о, имея в виду, что управляющее воздействие со стороны водителя, определяющее продольную силу н?. колесах автомобиля, однозначно соответствует силам сопротивления движению, причем продольный крен отсутствует.

располагая уравнениями но), можно построить внутренние линии диаграммы по следушей мотодике.

• рассмотрим сначала построение линий разных углов р (^сопгП:

- задается значение р. соответствующее линии, строящейся нэ данном этапе. Первая линия соответствует /з«и; в дальнейшем /з назначается ь соответствии с выбранным шагом (например о.5 град, или 1.о град.) из области как положительных, так и отрицательных значений. - определяемся угол ч>. соответствующий полученному боковому ускорению дач, точнее, его приведенному значению). На первом шаге угол у> принимается равным нулю;

- последовательно задавая значения 0 в диапазоне о... шах с шагом, определяемым интересующим разрешением при выводе диаграммы на экран или на печать, получим при использовании расчитанных ранее регрессионных уравнений для у и N набор сочетаний значений у и N. определяющих искомую лини» Слэдует заметить, что. помня о непосредственной связи угла поперечного крона с боковой силой, необходимо после получения конкретного значения у и перед очередным

изменением 6 расчитать новое значение угла »> в соответствии с ранее полученной зависимостью ^»лл ^ и использовать это значение при очередном иаге расчета. Естественно, здесь возникает погрешность, однако при выборе достаточно малого шага изменения 8 этой погрешностью можно пренебречь. \

Аналогично действуя, можно провести построение линий равных углов '}, если в предыдущее рассуждениях заменить р на 8 и наоборот.

Тормозной режим

Б тормозном режиме проявляется влияние управляющего воздействия водителя тс, определяющее наличие продольной реакции и выражающееся также в появлении продольного крена. Это вынуждает к поиску на предварительном этапе зависимости^ угла крена х от управляющего воздействия т Таким ооразом, диаграмма для тормозного режима, построенная для постоянной скорости, будет отражать ситуацию, когда эта скорость является мгновенной,

■ Факторный эксперимент "связка-, проводимый при помощи автотестера будет в этих режимах включать в качестве входных параметров и ненулевые значения л и т . .... У=яэЛ«>.А,Тс). .

Теперь; задавая заранее выбранные значения и и можно построить искомые диаграммы в соответствии с вышеизложенным для нейтрального режжа алгоритмом.

Тяговый режим

В тяговом режиме такте необходимо получение на предварительном этапе испытаний взаимосвязи лит Далее прозедятс.якспыгания ■связка* аналогично тормозному режиму.

Способ построения диаграммы с -л В тяговом режиме не будет принципиально отличаться ст сг.осоОа для тормозного режима.

В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований и предложены способы нормирования полученных показателей устойчивости и управляемости обг екта испытаний.

Применение предлагаемого силового метода с использованием автотестора позволило после серии испытаний в гаяаладо г. г. ка автополигоне ШЩШ.1Т автомобиля ¡»'игИЭ, как объекта испытаний, впервыэ получить экспериментально интегральную силовую характеристику автомобиля.

На рис. я представлена экспериментальная силовая диаграмма, полученная з нейтральном режшге.

Характеристик:". устойчивости и управляемости графически представлены на рис. д. .л 2.

Силовые покеэагели устойчивости и управляемости гораздо более информативны. чэм кинематические из-за включения в испытательные режимы неравновесии состояний автомобиля.

Основным способом нормирования показателей управляемости' и усгоПчивсс-1".!, получаема: по силовому методу, могет служить селекция -идеальных" характеристик, принадлежащих "эталонны«" по результатам трад5щаонкых испытаний автомобилям. Выбирать »эталонные* автомобили следует пс показателям системы -автомобиль-водитель", причем оценки могут бкть как аксперткыв, так и икструы&нталышв.

Ряд показателей, таких как запасы управляющего и стабилизирующего моментов. шзиолявт -уывестг исследуемый автоюбмлг. на уровень, превдашаия уровень «эталонного" автомобиля.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ

1. Анализ работ в области управляемости л устойчивости автомобиля показал. что современные методы исследования характеристик управляемости а устойчивости движения автомобиля необходимо дополнить . силовым методом исследования, обладающим следующими достоинствами; разделение реакций от управляющих яоэдейстькй и внешшх возмущений; включение в сферу исследований предельных режимов-, возможность оценки потенциальных возможностей автомобиля по устойчивости и управляемости.

?. Предложенная с -л диаграмма, являясь формой графического представления силового метода, представляет собой интегральную силовую характеристику эвтомобиля.

з. Для практической реализации силового метода необходим нсвый вид испытанна, в которых обьект испытаний имеет силовое замыкание реакций на внеакзе технологию с коз устройство.

Испытания автомобиля з связке с технологически.! устройством позволяют получить интегральную силовую характеристику автомобиля ь любом режиме движения {нейтральный, тяговый. тормозной) и с пемещьи этой характеристики определить как известные, показатели управляемости и устойчивости, так и ввести новые, дающие дополнительную информацию о свойствах автомобиля.

в. Возможность измерения з испытаниях "связка" силовых реакция автомобиля ь условиях, ссответст- аующих неравновесным состояниям-■свободного" автомобиля позволяет определить запасы управлявших и стабялизирущих реакций для любых интересующих режимов движения

6. Интегральная силовая характеристика автомобиля может быть получена как прямым способом, так и с помощью факторного регрессионного эксперимента.

. i. Нормирование показателей, полученных силовым методом на начальном этапе его применения возможно по экспериментальным силовым характеристикам "эталонных- автомобилей обладающих наклучизми показателями при оценке свойств системы "автомобиль-водитель-Нормирование по -эталонным« автомобилям не вносит ограничения в достижимый уровень показателей к позволяет по.тучать характеристики, превышающие эталонные.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. С.В.Бахмутов, Е.О.Рыков, Ю.В.Шемякин. Для оценки активной безопасности АТС. "Автомобильная промышленность".-1989. иоа, ге+аз

2. Бахмутов C.B., Карузин О. И., Рыков Е.О. Метод экспериментального определения силовых реакций автомобиля при движении. //Межвуз сб. научн. трудов; Активная и пассивная безопасность и надежность автомобиля, - М. : МАМИ, i984. - с. гмизоо.

3. Бахмутов C.B., Карузин О.й., Рыков Е.О. Экспериментальное определение реакций автомобиля на управляющие воздействия и внешние кинематические возмущения в заданных условиях движения. //Межвуз. сб. научн. трудов: Надежность и активная безопасность автомобиля. -M. : МАМИ, 1Э85. - с. шг+гея.

4. Бахмутов C.B., Карузин О,И., Рыков Е.О,, Шемякин У).В. Автомобильный тестер МАМИ для исследования силовых реакций легкового автомобиля малого класса. //Межвуз. сб.. научн. трудов- Повышение безопасности и надежности автомобиля,- M. : МАМИ, isas.- с.7+14.

5. Бахмутов С. В.. Карузин 0. И., Рыков Е. 0., Шемякин ¡0. В. Система сбора и регистрации информации для испытаний легковых автомобилей на автотестере МАМИ. //Межвуз. сб. научн. трудов: Вопросы проектирования и исследования автомобилей - М.: НАШ!, швэ,-

c.ss+s4.

е. Бахмутов C.B., Карузин O.K., Рыков Е.О., Шемякин Ю.В. • 1 Аналитическая оценка управляющих н стабилизирующих реакций на нелинейных моделях автомобиля. //Материалы научно-технич. ' и научно-методич. конференций, поев. 50-летаю МАМЕ.- Ч.M.- - МАМИ,/.

1989. - с. 31.

7. Бахмутов C.B.. Карузин О.й., Рыков Е.0., Шемякин ¡0.3. ■Экспериментальное исследование силовых реакций легковых автомобилей на автотестере МАШ. //Материалы научно-1технич. и научно-методач. конференций, поев, so-летию МАШ,- Ч.1.- М. ; МАШ, шз.- с.67. •