автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Выбор рациональных компоновочных схем малогабаритных транспортных средств на этапе дизайн-проектирования

На правах рукописи

Полозов Антон Владимирович

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ЭТАПЕ ДИЗАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальности: 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины 17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК ¿1)13

Ижевск 2013

005543151

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технич ский университет имени М.Т. Калашникова» на кафедре «Автомобили и мет. лообрабатывающее оборудование».

Научный руководитель: Научный консультант:

Официальные оппоненты:

Умняшкин Владимир Алексеевич, доктор технических наук, профессор Ившин Константин Сергеевич,

кандидат технических наук, доцент

Баранчик Виталий Павлович,

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Ижевский государственны технический-университет имени М.Т. Калашникова», зав. кафедрой «Строительны и дорожные машины»

Дмитриев Сергей Васильевич,

доктор технических наук, профессор, Набережночелнинский институт (филиал ФГАОУ ВПО «Казанский (Приволжски" федеральный университет», зав. кафедро «Автомобили и дизайн»

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Нижегородский госуда ственный технический университет и. P.E. Алексеева»

Защита состоится «A3 » декабря 2013 г. в ч. на заседании диссе

тационного совета Д 212.065.03 в ФГБОУ ВПО «Ижевский государственны технический университет имени М.Т. Калашникова» по адресу: 426069, Ижевск, ул. Студенческая, д. 7. E-mail: dissovet@istu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиоте ФГБОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет имен М.Т. Калашникова».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печ тью, просим направить по указанному адресу на имя ученого секретаря диссе тационного совета.

Электронная версия автореферата размещена на официальном сайте Ми нобрнауки России.

Автореферат разослан «20 » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время количество автомобилей на городских улицах постоянно увеличивается, несмотря на развитие альтернативных и рациональных способов передвижения по городу. Особенно характерно это для крупных городов, где загрязнение воздушного бассейна, серьезно влияющее на здоровье горожан, становится экологической проблемой. Решение данной проблемы зависит от состояния технического уровня самого источника загрязнения. Запретительные, экономические и другие меры регулирования загруженности транспортных потоков не приведут к значительному улучшению экологической обстановки воздушного бассейна городов и уменьшению количества эксплуатируемых транспортных средств (ТС). Один из путей уменьшения загрязнения отработанными газами - совершенствование конструктивных схем городских ТС с целью уменьшения затрат энергии на их работу.

Проектирование ТС включает определенную совокупность этапов, среди которых компоновочное проектирование осуществляется на одной из ранних стадий. На основе разработанной компоновочной схемы ведется дальнейшая работа дизайнеров, конструкторов и эргономистов. Конструктивное и компоновочное решения ТС подразумевают пространственное расположение узлов, пассажиров и зависят от применяемого типа силового агрегата. Выбор рациональной конструктивной и компоновочной схемы городских ТС требует детального анализа возможных вариантов, учитывая их влияние на эксплуатационные свойства ТС. Проектирование городских ТС требует рассмотрение разных перспективных силовых у становок, альтернативных двигателю внутреннего сгорания (ДВС). В результате появляется широкий выбор комбинаций расположения агрегатов и пассажиров в пространстве кузова, которые могут отличаться от общепринятых конструкций ТС.

Существует тенденция к смене традиционного источника энергии ТС -ДВС на электрический привод. Электрические ТС (ЭТС) становятся альтернативой для городских жителей в качестве городских компактных и маневренных ТС. Электрические малогабаритные ТС, в зависимости от назначения, обладают некоторыми особенностями, определяющими выбор электрической машины. Электромобили имеют конструктивные отличия от автомобилей, что требует определенного подхода к проектированию. На этапе дизайн-проектирования МТС возникает ряд вопросов, связанных с выбором конструктивной и компоновочной схемы и ТС в целом. Имеется множество факторов, от которых зависит эффективность того или иного типа электропривода, что определяет задачу выбора его рациональной компоновочной схемы. Непопулярность ЭТС связана с недостатками аккумуляторных батарей. Выбор направления в сторону развития компактных и маневренных ЭТС является наиболее актуальным на сегодняшний день.

8. В диссертационном исследовании выявляется проблема научно-методического обеспечения анализа и выбора рациональной компоновочной схемы перспективного малогабаритного ТС (МТС) на этапах дизайн-проектирования.

Вопросы компоновки связаны с множеством компромиссов между желаемыми функциями ТС. Под данными функциями подразумеваются потребительские качества, которые делают ТС конкурентоспособным в определенной рыночной нише. Одной из задач дизайн-проектирования является выбор рациональной компоновочной схемы ТС, соответствующей определенным эксплуатационным свойствам.

В существующей научно-технической литературе и немногочисленных пособиях по дизайн-проектированию ТС участие дизайнера в процессе создания ТС зачастую ограничивается разработкой внешнего вида и эргономики. Главной причиной этих ограничений является недостаточная методологическая база для исследования различных вариантов компоновочных решений, поэтому совершенствование существующих методов определения и выбора рациональных конструктивных и компоновочных схем на этапе дизайн-проектирования является актуальной задачей.

Объектом исследования являются индивидуальные МТС разных конструктивных схем (трех- и четырехколесных). Предмет исследования - научно-методические основы выбора рациональных компоновочных схем в дизайне МТС.

Целью диссертационной работы является разработка научно-методического обоснования выбора рациональных компоновочных решений МТС на этапах дизайн-проектирования.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- систематизировать современные методы и принципы проектирования

ТС;

- провести анализ традиционных и альтернативных компоновочных схем МТС и разработать компоновочные, антропометрические рекомендации по их проектированию;

- разработать алгоритм выбора рациональных компоновочных схем трех и четырехколесных МТС различного функционального назначения с учетом антропометрических схем;

- обосновать выбор двигателя и силового привода в компоновочных схемах ЭМТС на этапе дизайн-проектирования;

- апробировать научно-методические рекомендации по разработке и производству МТС различного функционального назначения.

Методы исследований. Метод системного анализа, методы антропометрии, методы технической эстетики, теория принятия решений, теория анализа и синтеза, методы аналитической геометрии, методы инженерного творчества, теория автомобиля.

Достоверность и обоснованность. Проведены в достаточном объеме эскизные, опытно-конструкторские и научно-исследовательские работы по применению разработанных научно-методических основ для дизайн-проектирования МТС разного функционального назначения. Достоверность исследования обеспечена использованием фундаментальных положений ученых, российских и зарубежных стандартов, современных компьютерных программ, основных положений диссертационной работы в практике дизайнеров и конструкторов проект-

но-производственных организаций и их апробацией в дизайн-проектах, макетных и опытных образцах, публикациях автора.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

- классификации компоновочных схем трех и четырехколесных МТС по его функциональному назначению, типу привода, типу источника питания, форме и типу кузова, количеству посадочных мест, схеме расположения пассажиров, силовых агрегатов и колес, обеспечивающей выбор рациональный компоновочных схем для определённого функционального назначения МТС;

- методике выбора рациональных трех и четырехколесных компоновочных схем в дизайне МТС на основе разработанной классификации МТС, заключающейся в обеспечении требуемых эксплуатационных свойств для МТС определённого функционального назначения;

- методике выбора и обосновании двигателя и силового агрегата в компоновочных схемах ЭТС на этапе дизайна, заключающейся в обеспечении рационального соответствия характеристик двигателя и силового агрегата в компоновочной схеме МТС согласно его функциональному назначению.

Практическая полезность. Основные положения исследования могут быть применены предприятиями мотоциклетной и автомобильной промышленности РФ для дизайна и инжиниринга перспективного конкурентоспособного малогабаритного городского ТС с наилучшими эксплуатационными свойствами.

Реализация результатов. Диссертационное исследование выполнялось в Научно-образовательном центре «Развитие дизайна и инжиниринга промышленных изделий в Удмуртской Республике» (Минобрнауки УР, Минпромтранс-порта УР, УдГУ, ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, ОАО «ИжАвто», ООО «Инженерный центр «¡-Дизайн», договор о сотрудничестве от 31.10.2008 года № 0870221293-00) и при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» в рамках НИР «Разработка методик структурной и параметрической оптимизации комбинированных (гибридных) энергосиловых установок транспортных средств» (рНП 01.2.00 901933). Основные положения апробированы и внедрены в проектной работе ОАО «Сарапульский электрогенераторный завод», ООО «Битехнолоджи», ООО «Транс-инжиниринг-БАРС», ООО «Инженерный центр «¡-Дизайн». Полученные результаты используются в подготовке бакалавров и магистров по направлениям «Наземные транспортные системы» (ИжГТУ им. М.Т. Калашникова) и «Дизайн» (УдГУ).

Апробация работы. Основные положения и опытно-конструкторские работы диссертационного исследования докладывались и демонстрировались на молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа (УлГТУ, Ульяновск, 12-14.05.2009 г.), на IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (Москва, ВВЦ, 24-27.06.2009 г.), на Всероссийской научно-практической конференции (НПК) с международным участием «Современные научные исследования в дорожном и строительном производстве» (Пермь, ПГТУ, 19-21.05.2011 г.), на международной НПК «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды» (Пермь, ПГТУ, 28-29.10.2010 г.), на региональной научно-

технической конференции (НТК) аспирантов, магистрантов и молодых ученых «Молодые ученые — ускорению научно-технического прогресса в XXI веке » (Ижевск, ИжГТУ, 15-18.03.2011 г.), на V международной конференции «Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования (ИжГТУ, Ижевск, 20-22.02.2012 г.), III forum of young researchers in the framework of international forum «Education Quality-2012»: Proceedings (ИжГТУ, Ижевск, 20-22.02.2012 г.), на международной НПК «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» (Пермь, ПНИПУ, 26-28.04.2012 г.), на всероссийской НТК «Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технология ремонта и производства» (ИжГТУ, Ижевск, 11.06.2012 г.).

Диссертант был отмечен дипломом лауреата по итогам IX Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (М., ВВЦ, 2427.06.2009 г.) и дипломом лауреата по итогам Всероссийского конкурса НИР студентов и аспирантов в области технических наук (номинация «Промышленный дизайн») при поддержке Минобрнауки РФ в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (СПб., НИУ «СПбГПУ», 20.07-05.09.2012 г.).

Результаты исследования неоднократно докладывались на кафедрах «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование» (ИжГТУ им. М.Т. Калашникова) и «Дизайн промышленных изделий» (УдГУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка литературы (/о7наименований). Общее количество страниц в диссертационной работе/53, в том числе 6f рисунков и таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность работы, определены объект и предмет исследования, сформулированы цель и задачи, раскрыты научная новизна и практическая значимость исследования.

В первой главе приводятся анализ и систематизация методов проектирования легковых автомобилей. Проведен анализ МТС ра зличного назначения. Обусловлена актуальность проведения исследований, относящихся к МТС. Рассмотрено современное состояние объекта исследования в автомобилестроении.

Проанализирован вклад в разработку и внедрение методологических основ проектирования ТС ведущих ученых: Арямова В.И., Баранчика В.П., Бахмутова C.B., Бендерского Б.Я., Гируцкого О.И., Дзоценидзе Т.Д., Долматовского Ю.А., Евграфова А.Н., Есеновского-Лашкова Ю.К., Зайцева И. А., Ившина К.С., Исаева Е.У., Карунина A.JL, Котиева Г.О., Кравца В.Н., Лазарева E.H., Лепешкина И.А., Нарбута А.Н., Орлова Л.Н., Павловского Я., Пескова В.И., Петрова А.П., Родионова В.Ф., Розанова Н.Е., Скубы Д.В., Соломатина Н.С., Степанова И.С., Умняшкина В.А., Фасхиева Х.А., Филькина Н.М., Фиттермана Б.М., Чудакова Е.А., Шарипова В.М., Штробеля В.К. и других.

Проведен краткий исторический анализ методов проектирования ТС. Выявлены основные этапы проектирования автомобилей и их характеристики.

Проведен анализ методов дизайн-проектирования ТС.

Правильно выбранная компоновочная схема позволяет достичь рациональных эксплуатационных показателей разрабатываемого ТС. Необходимо сделать обоснованный выбор уже на этапе дизайн-проектирования ТС. В настоящее время не существует методик, позволяющих выбрать рациональное компоновочное решение в дизайне МТС. Конструктивные параметры ТС зависят от эксплуатационных свойств, требуемых от проектируемого ТС (рисунок 1). Возникает необходимость анализа данных свойств и их классификации. Проанализированы показатели эксплуатационных свойств, методы сравнения и оценки эксплуатационных свойств и составлен перечень основных свойств, характеризующих МТС (рисунок 2). Исследованы компромиссы, возникающие в результате попытки улучшения эксплуатационных свойств.

Рыночная ниша ТС

Схемы расположения узмов и агрегатов

Антропометрические требования

/

компоновочная схема транспортного средства

Художественное

решение кузова'рамы -;-

/

Конструктивное решение кузова/рамы

Схема шасси

Эксплуатационные свойства

Рисунок 1 - Снстечаппацня факторов, влияющих на выбор компоновочной схемы ТС

юрмозные сисгомы 1-

1Н

Тягооо-скоростяые свойства

-СЕ

Безопасность

[ Эффективность сигнализации )

восшумиосгь

Трансмиссия

Тормозные свойства

-----} Упр«зпяе мое гь

( Удсбстгэ использования

-} Простота управления И

-{ Манеере*нос(ь I

■( Лпаиносгь хода ]

( Пэостота ТО и Р Ь

( Удобство поездки и

( Комфортабельность )••••

I Вместимость н

Рупевое управление

3

Рисунок 2 - Связь эксплуатационных свойств с системами ТС Исходя из выбранного направления исследований, определены цель и за-

дачи диссертации.

Вторая глава посвящена анализу компоновочных схем малогабаритных ТС и их структурному проектированию. Предложена классификация МТС по основным признакам, влияющим на конструкцию шасси и несущей части. ТС, относящиеся к категориям Ь5, Ь6, Ь7_ разделены на три группы (таблица 1):

I - легкие индивидуальные МТС для коротких поездок по улицам, паркам и дворам;

II - средние индивидуальные МТС для полноценных поездок по городу;

III -МТС для перевозки малогабаритных грузов. Таблица 1—Классификация МТС_

Группа Инжиниринг шасси и ЭСУ Дизайн кузова

Колесная формула Тип привода ЭСУ Кол-во мест Посадка водителя и пассажира Назначение кузова/рамы Форма и тип кузова

I 4x2 Задний две эд 1,2 Продольного (тандем-ного) типа Транспортировка одного человека Открытая рама мотоциклетного типа

3x1

4x2 Задний Передний

4x4 Полный

3x1 Задний

3x2 Задний Передний

две эд двс+э д

1,2,3

Продольного (тандем-ного) типа / Поперечного типа

Движение в городском цикле, короткие загородные поездки, Езда по пересеченной местности

Закрытая рама мотоциклетного типа / однообьем-ный кузов автомобильного типа

Ш

Аналогично группе II

1,2

Поперечного типа

Перевозки малогабаритных грузов

Фургон, пикап

Данная классификация дает возможность более объективно определять приоритеты эксплуатационных свойств МТС, в соответствии с которыми проектируется его компоновочная схема. Обращается внимание на наиболее важные для МТС эксплуатационные свойства: устойчивость, управляемость, маневренность, компактность, плавность хода.

Компоновочное решение подразумевает схемы пространственного расположения энергосиловой установки (ЭСУ), схемы шасси, расположения водителя и пассажиров, художественного и конструктивного решения кузова/рамы и зависит от антропометрических требований. В качестве ЭСУ рассматриваются двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электропривод и комбинированная энергосиловая установка (КЭСУ). В результате появляются различные варианты расположения агрегатов в трех- и четырехколесных схемах, которые могут отличаться от общепринятых конструкций (рисунок 3, 4) На рисунках обозначено:

- ^ 7\ о

• / - у

2120 <.....-.....................-............-.....-..........>

I"'"" _________

о

«V»

у

2140

Рисунок 7 - Планировка пространства водителя и пассажиров МТС: а) рядная компоновка; б) продолшая; в) треугольная (1+2); г) треугольная (2+1)

Таблица 4-Влияние факторов на компактность к комфортабельность МТС

Наименование расположение привода Компактность | Комфортабельность | Вместимость

Передний привод / двигатель спереди

Посадка водителя-пассажира Рядное расположение двух кресел - + +

Продольное расположение двух кресел -/+ + -

Продольное мотоциклетного типа + - +/-

Одно кресло + + +

Задний привод / двигатель в центре

Посадка водителя-пассажира Рядное расположение двух кресел - + +

Продольное расположение двух кресел - -/+ -

Продольное мотоциклетного типа + - -

Одно кресло + + +

Задний привод / двигатель сзади

Посадка водителя-пассажира Рядное расположение двух кресел - + -/+

Продольное расположение двух кресел - + -

Продольное мотоциклетного типа -/+ - -

Одно кресло -/+ + +

В третьей главе предложена методика параметрического проектирования МТС. Рассмотрены параметры компоновочных схем и их численные значения (таблица 5). Исследовано влияние данных параметров на показатели следующих эксплуатационных свойств: устойчивость, управляемость, маневренность, плавность хода. За основу для сравнительного анализа компоновочных схем МТС

Рисунок 8 - Определение центра масс различных компоновочных решений МТС

Таблица 7-Преимущества и недостатки компоновочных схем электропривода

Оцениваемый параметр Схема электропривода с полуосями Мотор-колесо

Конструктивная сложность + _

Общее количество узлов - +

Масса - +

Удобство компоновки агрегатов ТС - +

Неподрессоренная масса + _

Влияние дорожных неровностей на долговечность электромотора + -

Отсутствие механического дифференциала - +

Степень влага- и грязезащищенности + -

Источник шума - +

Себестоимость изготовления + -

Возможность управления каждым колесом в отдельности - +

Управление ведущими колесами - +

Комфорт в управлении ТС + -

В процессе проектирования МТС ведется борьба за максимальное использование внутреннего пространства. Наличие накопителей энергии, занимающих значительную часть пространства требует максимального уплотнения агрегатов ЭСУ. В данном аспекте рациональное решение - в электромобиле с мотор-колесами. Расположение ЭД в колесах решает проблему внутренней компоновки ТС, но возникает проблема повышенной массы неподрессоренных колес, что ведет к ухудшению плавности хода и управляемости электромобилем и снижается комфортабельность. ЭД будет испытывать вибрацию и колебания колес, что ухудшает его надежность. У данного типа электропривода имеется множество положительных сторон. Разработаны методические рекомендации по использованию мотор-колес в проектируемом ЭТС в аспекте эксплуатационных свойств.

Для выбора необходимого типа электропривода проведен анализ ЭД, применяемых в ЭТС в качестве тяговых. В таблице 8 приведены некоторые основные характеристики электрических машин для тягового привода электромобиля. Предложены рекомендации по выбору типа ЭД.

При выборе традиционной схемы необходимо решить ряд вопросов, касающихся устройства и компоновки электропривода и трансмиссии:

- электропривод может включать два ЭД, по одному на каждое ведущее колесо (таблица 9, схемы е, з, и). Это обеспечивает возможность управлять колесами независимо, придавая ТС улучшенные показатели проходимости. Данное решение является экономически малоэффективным из-за усложнения системы распределения мощности между двумя ЭД и повышенной общей стоимости привода;

- привод на колеса осуществляется посредством цепной передачи, применение которой в сочетании с подвеской на продольных рычагах позволяет рационально использовать пространство между ведущими колесами, например, максимально низко расположив в нем АКБ (таблица 9, схемы з, и, м). Данный привод, за счет отсутствия полуосей с шарнирами, обладает простотой и экономичностью.

В данном решении может быть дополнительный редуктор с зубчатой передачей (таблица 9, схемы з, м);

- в остальных случаях потребуется использование полуосей для передачи мощности колесам;

- ЭТС может иметь зависимую и независимую подвеску. При зависимой подвеске конструкция ведущего моста значительно упрощается, отсутствуют шарниры равных угловых скоростей, но это может повлиять на ухудшение комфортабельности и плавности хода при езде;

- объединение ведущего колеса, редуктора и ЭД в один агрегат (таблица 9, схемы е, л). В некоторых случаях это рационально в связи с отсутствием приводных валов и упрощенной конструкции шасси. Наличие больших неподрессо-ренных масс в данной схеме ухудшает управляемость и плавность хода ТС, что делает данную схему нерациональной для ЭМТС. Используется в основном на электрокарах, эксплуатируемых на территории предприятий;

- ЭД может располагаться поперечно и продольно. Первый вариант является рациональным из-за отсутствия конической пары в главной передаче и экономии пространства (таблица 9, схемы а, г, д). Электропривод с продольным расположением ЭД более прост в конструкции и позволяет использовать стандартные ЭД (таблица 9, схемы б, в). Продольное расположение ЭД возможно в шасси с приводом на одно колесо и карданной передачей (таблица 9, схема к).

Таблица 8— Классификация электродвигателей

Двигателя постоянного тока Двигатели переменного тока

Последовательные (сериесные) Параллельные (шунтовые) Смешанные (компаундные) Синхронные вентильные Асинхронные Вентильно-индукторные

Тип возбуждения Электромагнитное постоянного тока Электромагнитное постоянного тока Электромагнитное или от постоянных магнитов Постоянные магниты Электромагнитное переменного тока Независимое электромагнитное или с аью возбуждение

Способ регулирования скорости Реостатное или импульсное, Реостатное или импульсное Реостатное или импульсное Импульсное, или трапецеидальным напряжением Частотное, импульсное Импульсное, или трапецеидальным напряжением

Режим торможения Противо-включением, динамическое Рекуперативное, динамическое и проти-вовключением Рекуперативное, динамическое и проти-вовключением Рекуперативное, про-тивовключе-нием Рекуперативное, динамическое и про-ткво включением Рекуперативное

Осуществление реверса Изменением направления тока в якоре Изменением направления тока в якоре Изменением направления тока в якоре или обмотке возбуждения Изменением последовательности включения обмоток Изменением последовательности включения обмоток Изменением последовательности включения обмоток

Таблица 9- Кинематическиесхемы типов привода электромобиля

2 1

а

2 1

3,

Рг

в

1 ......1

г] Р1

¡¿#1

V | \

3

б

1 г ..4-2

"НЧ

-и Я

3 МР

..............-Л~1___ пЦршЩ! ■1

17У 1 ¡Ч^ЁЩ- Л

/

1

1Г0 г

"2...... '

е

1 н

и.;.

- ;;г

ГГ' I I

\ 2 —" 4

Ж*

_л

Примечание: 1 - ЭД; 2 - редуктор; 3 - дифференциал; 4 - цепная передача

Разработана методика выбора и его обоснования двигателя и силового агрегата в компоновочных схемах МТС на этапе дизайна. Блок-схема методики представлена на рисунке 9.

В четвертой главе на основе предложенной методики выбора компоновочной схемы выявлены рациональные компоновочные схемы малогабаритных транспортных средств различных классов и различного назначения. Результаты исследований представлены в таблице 10.

Разработаны и созданы проектные решения и опытные образцы МТС. Анализ потребительского рынка показывает необходимость создания малогабаритного городского транспорта трех групп.

1. Разработан проект двухместного квадрицикла с КЭСУ городского назначения (рисунок 10). Обоснована рациональная компоновочная схема:

— четырехколесная схема для обеспечения маневренности и устойчивости с полным приводом, способствующим наилучшей устойчивости;

- КЭСУ (ЭД + ДВС, расположенные независимо друг от друга) параллельной схемы для обеспечения рационального распределения мощности в зависимости от условий движения, экономии топлива и использования электротяги в режимах ускорения. Рассчитаны и выбраны параметры КЭСУ (таблица 11);

- предложены альтернативные варианты силовой установки (только ДВС, ЭД+ДВС, работающий на газу, водородные ТЭ+ЭД, ТЭ+ЭД на органическом топливе, ) и соответствующие компоновочные схемы;

- двухместная продольная (тандемная) посадка водителя и пассажира для уменьшения ширины колеи и в целом габаритных параметров ТС. Разработана данная схема по требования ГОСТ, ОСТ, DIN и др. с использование манекенов 5% и 95% перцентилей (DIN 33408).

Анализ потребительского рынка и различных информационных источников

Сбор и анализ информации о конструкциях, эксплуатационных свойствах и других параметрах оналогкчиых моделей различных <|лфМ-проиаводи талей

т

Определение облает* здсллуэтвции и функционального гния МТС_

Установить приоритет эксплуатационных свойств для МТС

Разработка технического задания

Выбрать тип ЭСУ (ДВС, ЭД: ДВС+ЭД)

Опредепятьгоп посадки водителя и пассажира

Дальнейшая разработка технического предложения

С

3

Рисунок 9 — Блок-схема методики выбора рациональной компоновочной схемы в дизайне МТС

Определить фактический расход энергии батареи \

Оптимизация параметров олектроорнвода

Выбрать тип подвески (зависим., независимая)

Выбор схемы электропривода

Определить необходимое количество ЭД

Определить характеристики АКБ

Определить тип и характеристики ЭД

Определить тип передачи (цели., полуоси)

Выбрать схему расположения ЭД

Проверка экономической гк^дасгивноети

Нет

.....................г.........

Построение тяговой и динамической характеристик

1й гзоряюг ?

Дизайн и инжиниринг кузова ЭМТС

Конец

Рисунок 10 - Блок схема методики определения проектных параметров МТС на электротяге

Рисунок 11 - Внешний вид и эскизная компоновка двухместного квадрицикла с КЭСУ Таблица 11 - Основные технические параметры квадрицикла с КЭСУ______

Наименование Значение

1. Тип привода Электромеханический

2. Колесная формула 4x4

3. Число мест 2

4. Снаряженная масса, кг 550

5. Габаритные размеры (длинах ширинах высота), мм 2600x1290x1800

6. Колесная база, мм 1735

7. Ширина колеи, мм 1000

8. Средний расход топлива, л/100 км 4

9. Время разгона до скорости 60 км/ч, с Не более 15

10. Максимальная скорость, км/ч 102

11. Мощность ДВС, кВт 15

12. Мощность электродвигателя, кВт 5

М 1:10

Рисунок 12 — Определение центра масс двухместного квадрицикла с КЭСУ

На рисунке 12 представлены аналогичные проекты, разработанные с использованием предлагаемой методики выбора компоновочной схемы и параметров МТС.

Рнсунок 13 - Общий вид и эскизная компоновка проектов МТС

На основе проведенных исследований были созданы опытные образцы грузового городского МТС на электротяге (ОАО «Сарапульский электрогенераторный завод»), одноместного электрического трицикла (ОАО «Ижмаш», ООО «Инженерный центр «¿-Дизайн»), трициклов на базе мотоциклов, подготовленные к серийному производству (ОАО «Ижмаш») (рисунок 13).

25

%

S

■•" i

» » ■ v -irsffiu

Рису hok 14 - Экспериментальные образцы МТС (ОАО «Сарапульский элекгро-генераторный завод», ООО «Инженерный центр «¡-Дизайн»)

И|

Рисунок 15 - Опытные образцы трициклов набазе мотоциклов, подготовленные к серийному производству (ОАО «Ижмаш»)

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Предложена классификация МТС по основным признакам, влияющим на конструкцию шасси и несущей части: I - легкие индивидуальные МТС для коротких поездок; II - средние индивидуальные МТС для полноценных поездок по городу; III -МТС для перевозки малогабаритных грузов. Данная классификация позволяет более объективно определять приоритеты эксплуатационных свойств МТС, в соответствии с которыми проектируется компоновочная схема.

2.Разработана методика проектирования компоновочной схемы малогабаритного транспортного средства. Систематизированы факторы, влияющие на выбор компоновочной схемы МТС. Составлен перечень основных эксплуатационных свойств и определена связь между эксплуатационными свойствами и параметрами компоновочной схемы МТС. Данная методика позволяет определять рациональные конструктивные решения и компоновочные схемы МТС на стадии дизайн-проектирования.

3.Продольная посадка людей является наиболее экономичной с точки зрения расхода материала, что позволяет спроектировать наиболее компактное ТС. Среди трехместных ТС наиболее экономичный вариант - с двумя пассажирами сзади. Для достижения наибольшей компактности рекомендуется конструкция с мотоциклетной посадкой.

4.МТС имеют низкие характеристики устойчивости, наряду с автомобилями более высоких классов. Незначительная недостаточная поворачиваемость улучшает стабильность движения по прямолинейному участку. В процессе компоновки МТС следует избегать концентрации основной массы вблизи центра

МТС во избежание снижения момента инерции ТС относительно вертикальной оси, что может привести к снижению устойчивости.

5. Выявлены рациональные компоновочные решения для МТС различного назначения в зависимости от группы, к которой оно относится, количества мест, условий эксплуатации. В частности, для городского малогабаритного транспортного средства рациональной является четырехколесная двухместная схема с продольной посадкой водителя и пассажира. Силовая установка располагается перед задней осью. В качестве силовой установки может быть как ДВС, так и электропривод.

6. Разработан алгоритм расчета проектных конструктивных параметров МТС с электроприводом, учитывающий требования к эксплуатационным свойствам.

Основные положения работы опубликованы:

Статьи в научных журналах, входящих в перечень ВАК РФ:

1. Выбор компоновочного решения для городского автомобиля особо малого класса / В.А. Умняшкин, К.С. Ившин, В.М. Пономарев, A.B. Полозов // Вестник ИжГТУ. - 2011. - № 2. - С. 29-33.

2. Ившин К.С., Полозов A.B. Выбор рациональной компоновочной схемы в дизайне малогабаритного городского транспортного средства // Известия МГТУ МАМИ.-2012.-№2.-С. 110-119.

3. Ившин К.С., Полозов A.B. Обоснование выбора электропривода в дизайне малогабаритного городского электромобиля // Дизайн. Теория и практика (электронный журнал). - 2013. — № 13.

Статьи в научных сборниках и журналах:

4. Романов А.Р., Ившин К.С., Полозов A.B. Квадрициклы с комбинированной энергосиловой установкой // Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа (12-14 мая 2009 г.): Сб. аннот. проектов / Ул-ГТУ, Центр трансфера технологий. - Ульяновск: УлГТУ, 2009. - С. 141-143.

5. Ившин К.С., Романов А.Р., Полозов A.B. Квадрициклы с комбинированной энергосиловой установкой // IX Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (24-27 июня 2009 г.): Сб. аннот. проектов / ВВЦ, Минобрнауки РФ. -М.: ВВЦ, 2009. - С. 32.

6. Полозов A.B., Овсянников C.B. Влияние компоновочной схемы малогабаритного автомобиля на его устойчивость // Молодые ученые - ус корению научно-технического прогресса в XXI веке: сб. тр. науч.-техн. конф. аспирантов, магистрантов и молодых ученых (15-18 марта 2011 г.). В 3 т. Т. 2. / ИжГТУ. -Ижевск, 2011. - С. 228-232.

7. Полозов A.B., Умняшкин В.А. Перспективы использования водорода в наземных транспортных системах // К компетенциям — через качество: сб. ст. I науч.-исслед. конф. студентов, магистрантов и аспирантов (3-4 апреля 2008 г.) / ИжГТУ. - Ижевск, 2008,- С. 65-71.

Polozov А. V. Choice of traction motor for private vehicles // Third forum of young researchers. In the framework of international forum «Education QuaIity-2012»:

Proceedings (Februaiy 20-22, 2012, Izhevsk, Russia). - Izhevsk : Publishing house of ITSU, 2012. - pp. 251-255.

9. Ившин K.C., Полозов A.B., Иммангулов A.P. Анализ компоновочных схем для городского автомобиля особо малого класса // Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды: мат. меж-дунар. науч.-практ. конф. / ПГТУ. - T.I. - Пермь, 2010. - С. 228-233.

10. Определение компоновочного решения автомобиля в аспекте эксплуатационных свойств / В.А. Умняшкин, A.B. Полозов, К.С. Ившин, C.B. Овсянников // Современные научные исследования в дорожном и строительном производстве: мат. всерос. н ауч.-практ. к онф. с межд. участием / ПГТУ. -Т.1. -Пермь, 2011. - С. 203-209.

11. Умняшкин В.А., Полозов A.B., Ившин К.С. Формирование устойчивости автомобиля на этапе дизайн-проектирования // Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования: мат. V между-нар. конф. (20-22 февраля 2012 г.). В 3 т. Т. 3 / ИжГТУ. - Ижевск, 2012-С.204-210.

12. Умняшкин В.А., Полозов A.B., Ившин К.С. Оптимизация проектных параметров легкового автомобиля на этапе дизайн-проектирования // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе: мат. междунар. науч.-прак. конф. В 3 т. Т. 1. / ПНИПУ. - Пермь, 2012. - С. 320-324.

13. Умняшкин В.А., Полозов A.B., Ившин К.С. Выбор электропривода для малогабаритного городского электромобиля И Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии производства: мат. всерос. науч.-практ. конф. (11 июня 2012 г.) / ИжГТУ. - Ижевск, 2012. - С. 210-213.

14. Полозов A.B. Выбор компоновочных схем в дизайне малогабаритных транспортных средств городского назначения // Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук: мат. работ победителей и лауреатов конкурса / НИУ «СПбГПУ». - СПб., 2012. -С. 271-272.

В авторской редакции

Подписано в печать 15. 11.13. Усл. печ. л. 1,63. Заказ № 350. Тираж 100 экз.

Издательство Ижевского государственного технического университета имени М. Т. Калашникова Отпечатано в типографии Издательства ИжГТУ. 426069, Ижевск, Студенческая, 7

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ИЖЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМЕНИ М.Т. КАЛАШНИКОВА»

04201 454986 На правах рукописи

Полозов Антон Владимирович

ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ЭТАПЕ ДИЗАЙН-ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Специальности: 05.05.03 - Колесные и гусеничные машины 17.00.06 - Техническая эстетика и дизайн

диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: заслуженный машиностроитель РФ, доктор технических наук, профессор В.А. Умняшкин

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент К.С. Ившин

Ижевск 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.............................................................................. 5

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ....................... 11

1.1. Методологические основы

дизайн-проектирования транспортных средств.................. 11

1.2. Анализ эксплуатационных свойств транспортных средств 20

1.3. Анализ сегмента малогабаритных транспортных средств 31

1.4. Выбор направления и постановка задач проектирования транспортных средств городского назначения...................... 52

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КЛАССИФИКАЦИИ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ.................................................... 55

2.1. Разработка классификации малогабаритных транспортных средств по функциональному назначению......................... 55

2.2. Разработка классификации компоновочных схем малогабаритных транспортных средств по шасси, силовым агрегатам и узлам........................................................ 57

2.3. Разработка классификации компоновочных схем малогабаритных транспортных средств по расположению

водителя и пассажира........................................................ 67

Выводы по главе......................................................... 79

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОНОВОЧНЫХ СХЕМ МАЛОГАБАРИТНЫХ

ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ...................................................... 81

3.1. Аналитическое определение параметров компоновочной схемы и их влияние на эксплуатационные свойства малогабаритных транспортных средств............................. 81

3.2. Определение центра масс для различных компоновочных схем малогабаритных транспортных средств...................... 86

3.3. Разработка методики выбора рациональных компоновочных схем трех- и четырехколесных малогабаритных транспортных средств на этапе дизайн-проектирования........................................................... 90

3.4. Разработка методики выбора и обоснования двигателя и силового агрегата в компоновочных схемах электрических малогабаритных транспортных средств на этапе дизайн-

проектирования .......................................................... 91

Выводы по главе........................................................... 106

ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПЕРСПЕКТИВНЫХ МАЛОГАБАРИТНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ...................... 107

4.1. Малогабаритное транспортное средство коммерческого назначения на базе электротележки................................... 107

4.1.1. Выбор прототипа............................................ 107

4.1.2. Техническое задание на проект........................... 113

4.1.3. Проектное решение........................................ 114

4.2. Разработка одноместных малогабаритных коммерческого и индивидуального транспортных средств городского назначения с электроприводом....................................... 122

4.2.1. Техническое задание на проект.......................... 122

4.2.2. Проектное решение для коммерческого электромобиля...................................................... 124

4.2.3. Проектное решение для прогулочного электромобиля...................................................... 125

4.3. Разработка перспективного двухместного МТС городского назначения................................................... 133

4.3.1. Техническое задание на проект........................... 133

4.3.2. Проектное решение..................................................................................134

4.4. Перспективная модель и экспериментальный образец

трицикла..........................................................................................................................................137

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................................................139

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................................................................141

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время количество автомобилей на городских улицах постоянно увеличивается, несмотря на развитие альтернативных и рациональных способов передвижения по городу. Особенно характерно это для крупных городов, где загрязнение воздушного бассейна, серьезно влияющее на здоровье горожан, становится экологической проблемой. Решение данной проблемы зависит от состояния технического уровня самого источника загрязнения. Запретительные, экономические и другие меры регулирования загруженности транспортных потоков не приведут к значительному улучшению экологической обстановки воздушного бассейна городов и уменьшению количества эксплуатируемых транспортных средств (ТС). Один из путей уменьшения загрязнения отработанными газами - совершенствование конструктивных схем городских ТС с целью уменьшения затрат энергии на их работу.

Проектирование ТС включает определенную совокупность этапов, среди которых компоновочное проектирование осуществляется на одной из ранних стадий. На основе разработанной компоновочной схемы ведется дальнейшая работа дизайнеров, конструкторов и эргономистов. Конструктивное и компоновочное решения ТС подразумевают пространственное расположение узлов, пассажиров и зависят от применяемого типа силового агрегата. Выбор рациональной конструктивной и компоновочной схемы городских ТС требует детального анализа возможных вариантов, учитывая их влияние на эксплуатационные свойства ТС. Проектирование городских ТС требует рассмотрение разных перспективных силовых установок, альтернативных двигателю внутреннего сгорания (ДВС). В результате появляется широкий выбор комбинаций расположения агрегатов и пассажиров в пространстве кузова, которые могут отличаться от общепринятых конструкций ТС.

Существует тенденция к смене традиционного источника энергии ТС -ДВС на электрический привод. Электрические ТС (ЭТС) становятся

альтернативой для городских жителей в качестве городских компактных и маневренных ТС. Электрические малогабаритные ТС, в зависимости от назначения, обладают некоторыми особенностями, определяющими выбор электрической машины. Электромобили имеют конструктивные отличия от автомобилей, что требует определенного подхода к проектированию. На этапе дизайн-проектирования МТС возникает ряд вопросов, связанных с выбором конструктивной и компоновочной схемы и ТС в целом. Имеется множество факторов, от которых зависит эффективность того или иного типа электропривода, что определяет задачу выбора его рациональной компоновочной схемы. Непопулярность ЭТС связана с недостатками аккумуляторных батарей. Выбор направления в сторону развития компактных и маневренных ЭТС является наиболее актуальным на сегодняшний день.

В диссертационном исследовании выявляется проблема научно-методического обеспечения анализа и выбора рациональной компоновочной схемы перспективного малогабаритного транспортного средства (МТС) на этапах дизайн-проектирования.

Вопросы компоновки связаны с множеством компромиссов между желаемыми функциями ТС. Под данными функциями подразумеваются потребительские качества, которые делают ТС конкурентоспособным в определенной рыночной нише. Одной из задач дизайн-проектирования является выбор рациональной компоновочной схемы ТС, соответствующей определенным эксплуатационным свойствам.

В существующей научно-технической литературе и немногочисленных пособиях по дизайн-проектированию ТС участие дизайнера в процессе создания ТС зачастую ограничивается разработкой внешнего вида и эргономики. Главной причиной этих ограничений является недостаточная методологическая база для исследования различных вариантов компоновочных решений, поэтому совершенствование существующих методов определения и выбора рациональных конструктивных и компоновочных схем на этапе дизайн-проектирования является актуальной задачей.

Объектом исследования являются индивидуальные МТС разных конструктивных схем (трех- и четырехколесных). Предмет исследования -научно-методические основы выбора рациональных компоновочных схем в дизайне МТС.

Целью диссертационной работы является разработка научно-методического обоснования выбора рациональных компоновочных решений МТС на этапах дизайн-проектирования.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

- систематизировать современные методы и принципы проектирования

ТС;

- провести анализ традиционных и альтернативных компоновочных схем МТС и разработать компоновочные, антропометрические рекомендации по их проектированию;

- разработать алгоритм выбора рациональных компоновочных схем трех и четырехколесных МТС различного функционального назначения с учетом антропометрических схем;

- обосновать выбор двигателя и силового привода в компоновочных схемах ЭМТС на этапе дизайн-проектирования;

- апробировать научно-методические рекомендации по разработке и производству МТС различного функционального назначения.

Методы исследований. Метод системного анализа, методы антропометрии, методы технической эстетики, теория принятия решений, теория анализа и синтеза, методы аналитической геометрии, методы инженерного творчества, теория автомобиля.

Достоверность и обоснованность. Проведены в достаточном объеме эскизные, опытно-конструкторские и научно-исследовательские работы по применению разработанных научно-методических основ для дизайн-проектирования МТС разного функционального назначения. Достоверность исследования обеспечена использованием фундаментальных положений ученых, российских и зарубежных стандартов, современных компьютерных

программ, основных положений диссертационной работы в практике дизайнеров и конструкторов проектно-производственных организаций и их апробацией в дизайн-проектах, макетных и опытных образцах, публикациях автора.

Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:

- классификации компоновочных схем трех и четырехколесных МТС по его функциональному назначению, типу привода, типу источника питания, форме и типу кузова, количеству посадочных мест, схеме расположения пассажиров, силовых агрегатов и колес, обеспечивающей выбор рациональный компоновочных схем для определённого функционального назначения МТС;

- методике выбора рациональных трех и четырехколесных компоновочных схем в дизайне МТС на основе разработанной классификации МТС, заключающейся в обеспечении требуемых эксплуатационных свойств для МТС определённого функционального назначения;

- методике выбора и обосновании двигателя и силового агрегата в компоновочных схемах ЭТС на этапе дизайна, заключающейся в обеспечении рационального соответствия характеристик двигателя и силового агрегата в компоновочной схеме МТС согласно его функциональному назначению.

Практическая полезность. Основные положения исследования могут быть применены предприятиями мотоциклетной и автомобильной промышленности РФ для дизайна и инжиниринга перспективного конкурентоспособного малогабаритного ТС с наилучшими эксплуатационными свойствами.

Реализация результатов. Диссертационное исследование выполнялось в Научно-образовательном центре «Развитие дизайна и инжиниринга промышленных изделий в Удмуртской Республике» (Минобрнауки УР, Минпромтранспорта УР, УдГУ, ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, ОАО «ИжАвто», ООО «Инженерный центр «¡-Дизайн», договор о сотрудничестве от 31.10.2008 года № 0870221293-00) и при поддержке аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей

школы (2009-2011 годы)» в рамках НИР «Разработка методик структурной и параметрической оптимизации комбинированных (гибридных) энергосиловых установок транспортных средств» (рНП 01.2.00 901933). Основные положения апробированы и внедрены в проектной работе ОАО «Сарапульский электрогенераторный завод», ООО «Битехнолоджи», ООО «Трансинжиниринг-БАРС», ООО «Инженерный центр «i-Дизайн». Полученные результаты используются в подготовке бакалавров и магистров по направлениям «Наземные транспортные системы» (ИжГТУ им. М.Т. Калашникова) и «Дизайн» (УдГУ).

Апробация работы. Основные положения и опытно-конструкторские работы диссертационного исследования докладывались и демонстрировались на молодежном инновационном форуме Приволжского федерального округа (УлГТУ, Ульяновск, 12-14.05.2009 г.), на IX Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (Москва, ВВЦ, 24-27.06.2009 г.), на Всероссийской научно-практической конференции (НПК) с международным участием «Современные научные исследования в дорожном и строительном производстве» (Пермь, ПГТУ, 19-21.05.2011 г.), на международной НПК «Инновации в транспортном комплексе. Безопасность движения. Охрана окружающей среды» (Пермь, ПГТУ, 28-29.10.2010 г.), на региональной научно-технической конференции (НТК) аспирантов, магистрантов и молодых ученых «Молодые ученые - ускорению научно-технического прогресса в XXI веке» (Ижевск, ИжГТУ, 15-18.03.2011 г.), на V международной конференции «Технические университеты: интеграция с европейскими и мировыми системами образования (ИжГТУ, Ижевск, 2022.02.2012 г.), III forum of young researchers in the framework of international forum «Education Quality-2012»: Proceedings (ИжГТУ, Ижевск, 20-22.02.2012 г.), на международной НПК «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» (Пермь, ПНИПУ, 26-28.04.2012 г.), на всероссийской НТК «Машиностроение: проектирование, конструирование, расчет и технология ремонта и производства» (ИжГТУ, Ижевск, 11.06.2012 г.).

Диссертант был отмечен дипломом лауреата по итогам IX Всероссийской выставки научно-технического творчества молодежи НТТМ-2009 (М., ВВЦ, 2427.06.2009 г.) и дипломом лауреата по итогам Всероссийского конкурса НИР студентов и аспирантов в области технических наук (номинация «Промышленный дизайн») при поддержке Минобрнауки РФ в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (СПб, НИУ «СПбГПУ», 20.07-05.09.2012 г.).

Результаты исследования неоднократно докладывались на кафедрах «Автомобили и металлообрабатывающее оборудование» (ИжГТУ им. М.Т. Калашникова) и «Дизайн промышленных изделий» (УдГУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных статей, в том числе 3 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и выводов, списка литературы (107 наименований). Общее количество страниц в диссертационной работе 151, в том числе 64 рисунка и 17 таблиц.

и

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

1.1. Методологические основы дизайн-проектирования транспортных средств

Этапы дизайн-проектирования. Процесс проектирования складывается из отдельных взаимосвязанных, выработанных в результате длительного опыта и имеющих свое теоретическое обоснование стадий (рисунок 1):

• подготовительной (предпроектного исследования);

• художественно-конструкторского предложения;

• художественно-конструкторского проекта;

• реализации художественно-конструкторской разработки, включающей участие дизайнера в рабочем проектировании и испытаниях, ведение авторского надзора [26, 27].

Значение и удельный вес каждой стадии зависят от особенностей объекта, его сложности, близости к прототипу, возможностей связи со средой. Чем определеннее его структура, чем больше его условность, тем быстрее проходит первичная поисковая работа. Чем сложнее объект, тем ответственней заключительный этап работы.

Подготовительная стадия. Подготовительную стадию работы можно разделить на две составные части: изучение предварительного задания на проектирование и подробное знакомство с темой проекта.

Изучение предварительного задания на проектирование предполагает: определение целей и задач исходя из заданных условий; освоение параметров будущего изделия (или среды), их основных характеристик; вскрытие важнейших функциональных связей; изучение специальной литературы; знакомство с составом проекта; знакомство с контрольными сроками и сроками окончательной сдачи проекта.

Рисунок 1 - Этапы дизайн-проектирования

После проработки задания на проектирование начинается изучение темы проекта. Этап аналитического исследования способствует выявлению требований технической эстетики к данному объекту проектирования [27].

Стадия художественно-конструкторского предложения. Стадия художественно-конструкторского предложения состоит из следующих этапов:

• разработка вариантов художественно-конструкторских предложений;

• исследования функционирования и технологичности, данных социологии и эргономики для каждого варианта предложения; выбора варианта художественн