Напряженно-деформированное состояние и разработка инженерного метода расчета обода колеса для бескамерных шин грузовых автомобилей и автобусов

• Автор: Чабунин, Игорь Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 250 с.

Оглавление

Введение.
Глава 1. Современное состояние вопроса конструирования и исследования автомобильных колес.

1.1. Терминология, классификация колес, их основные параметры и обозначения.

1.2. Требования, предъявляемые к автомобильным колесам

1.3. Анализ конструкций отечественных колес для грузовых автомобилей и тенденции их развития

1.4. Силовые факторы, действующие на автомобильное колесо

1.5. Анализ публикаций по исследуемой проблеме

1.6. Основные выводы, определение цели и постановка задач исследования

Глава 2. Расчет напряженно-деформированного состояния обода методом конечных элементов
2.1. Расчетная схема
2.2. Вариационный принцип для оболочек вращения
2.3. Решение задачи
2.4. Алгоритм
2.5. Расчет напряженно-деформированного состояния обода 8,25x22,5 методом конечных элементов
2.6. Выводы
Глава 3. Аналитическое решение задачи НДС составной оболочечной конструкции и разработка инженерного метода расчета обода автомобильного колеса
3.1. Постановка задачи определения напряженно-деформированного состояния обода колеса и выбор расчетной схемы
3.2. Основные соотношения определения НДС участков обода,
рассматриваемых как короткие цилиндрические оболочки 3
3.3. Основные соотношения определения НДС участков обода,
рассматриваемых как круговые кольца
3.4. Решение задачи
3.5. Расчет напряженно-деформированного состояния обода колеса
8,25x22,5 инженерным методом
3.6. Выводы
Глава 4. Экспериментальное определение напряжений, возникающих в
ободе колеса 8,25x22,5
4.1. Подготовка к проведению эксперимента
4.2. Градуирование системы
4.3. Проведение эксперимента, обработка и интерпретация результатов
4.4. Выводы
Основные результаты и выводы
Библиография
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Введение

В «Концепции развития автомобильной промышленности России» до 2010 г. [82], подготовленной специалистами промышленности, науки и технологий и экономического развития Российской Федерации совместно с научно-исследовательскими организациями и предприятиями автомобилестроения, одним из приоритетных направлений автомобильной отрасли является организация производства комплектующих качественно нового уровня, которые, и это также отражено в «Концепции», будут не только использоваться для сборки автомобилей в России, но и поставляться на экспорт. В этой связи разработка оптимальной конструкции автомобильного колеса, являющегося изделием массового спроса, которое позволит при обеспечении требований конкурентособности занять устойчивое положение на международном рынке и успешно решать одну из важнейших проблем пополнения валютных запасов, необходимых для закупки передовых технологий, материалов и современного оборудования, представляет собой несомненную актуальность.
Все основные показатели автомобиля: тягово-скоростные, топливноэкономические, тормозные, устойчивости и управляемости, колебаний и плавности хода напрямую зависят от совершенства конструкции колеса, являющегося одновременно элементом ходовой системы, трансмиссии, систем управления.
При качении колесо совершает сложное движение, состоящее из вращения и поступательного перемещения, вследствие чего рабочий процесс колеса связан с повышенными энергозатратами, особенно при неустановившихся режимах движения транспортного средства [1, 6]. С этой точки зрения колеса должны отвечать более жестким требованиям к показателям массы и моментов инерции по сравнению с теми агрегатами, которые при работе автомобиля движутся только поступательно.

условии их равенства на левых и правых колесах будут погашены на оси, не передаваясь на центр масс машины.
4. Момент Му. Действует относительно оси Y, приложен к колесу от автомобиля в плоскости вращения колеса. Он называется крутящим моментом. Его реакция от дороги - М'у.
5. Момент Mz. Действует от автомобиля относительно оси Z. Его реакция от дороги — M'z. Этот момент действует на колесо при повороте машины в результате увода шин и возникновения стабилизирующего момента.
6. Момент Мх. Действует от автомобиля относительно оси X. Его реакция от дороги - М'х. Эти факторы возникают вследствие наклона плоскости колеса к плоскости опорного основания. Величина Мх, так же как и Мг, незначительна и не в состоянии, оказать какого-либо влияния на напряжения в колесе.
Из всего комплекса рассмотренных внешних силовых факторов, воспринимаемых колесом в процессе его работы, значимыми для напряженно-деформированного состояния колеса можно считать радиальную и осевую составляющие внешних сил. Все остальные силовые факторы значительного влияния на напряженность элементов колеса не оказывают и их можно не учитывать при определении напряженно-деформированного состояния [9].
Рассмотрим внешние силы, действующие на колесо при прямолинейном (рис. 1.8) и криволинейном (рис. 1.9) движениях автомобиля [45, 53, 86, 91].
Прямолинейное движение автомобиля по гладкой горизонтальной дороге с постоянной скоростью принято считать равнозначным статическому состоянию, при котором к каждому колесу приложена радиальная сила, обусловленная весом транспортного средства. Осевая сила на колесе при этом считается равной нулю.
Постоянство радиальной силы и отсутствие осевой при равномерном прямолинейном движении по гладкой дороге является идеальным случаем. В реальных условиях такой дороги не существует. Кроме того, биение и дисбаланс