Улучшение управляемости и устойчивости автомобиля при движении по неровной дороге методами многокритериальной параметрической оптимизации

• Автор: Ахмедов, Александр Ахатович
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ РАБОТ В ОБЛАСТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЕЙ

1.1 Оценка управляемости и устойчивости при действии возмущений от

неровностей дороги

1.2 Моделирование возмущений от неровностей дорожной поверхности

1.3 Методы параметрической оптимизации технических объектов

1.4 Критерии оценки управляемости и устойчивости автомобиля

1.5 Общие выводы и постановка задач диссертации

2. ОБЩИЙ АЛГОРИТМ ПОСТАНОВКИ И РЕШЕНИЯ ОПТИМИЗАЦИОННОЙ ЗАДАЧИ С УЧЕТОМ ВОЗМУЩЕНИЙ ОТ НЕРОВНОСТЕЙ ДОРОГИ

2.1 Общие положения алгоритма постановки и решения задачи

2.2 Разработка математической модели автомобиля для решения

оптимизационных задач с учетом случайного микропрофиля дороги

2.2.1 Общая модель движения автомобиля
2.2.2 Общее представление силовых характеристик шин
2.2.3 Математическая модель дорожной поверхности
2.3 Постановка оптимизационной задачи с учетом возмущений от неровностей дороги
2.4 Оптимизация и анализ результатов решения задачи
2.5 Выводы по разделу
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ НА НЕРОВНОЙ ДОРОГЕ
3.1 Постановка задачи экспериментального исследования
3.2 Результаты эксперимента
3.3 Идентификация параметров математической модели
3.3.1 Задача идентификации параметров модели автомобиля
3.3.2 Задача идентификации параметров микропрофиля дороги
3.4 Оценка адекватности математической модели автомобиля
3.5 Выводы по разделу
4. ПРОВЕДЕНИЕ И АНАЛИЗ ОПТИМИЗАЦИОННЫХ РАСЧЕТОВ В ЗАДАЧЕ УЛУЧШЕНИЯ УПРАВЛЯЕМОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМОБИЛЯ
4.1 Постановка и решение задачи параметрической оптимизации автомобиля в
условиях ровной дороги
4.2 Постановка задачи оптимизации в условиях неровной дороги
4.2.1 Процедура уточнения набора критериев оптимальности
4.2.2 Учет влияния случайного микропрофиля на результаты оптимизации
4.2.3 Процедура уточнения набора оптимизируемых параметров
4.3 Оптимизация при действии возмущений от неровностей дороги
4.3.1 Оптимизация в условиях асфальтового покрытия
4.3.2 Оптимизация в условиях "Бельгийской мостовой"
4.4 Комплексный анализ результатов решения оптимизационной задачи в
условиях неровной дороги
4.5 Оценка эффективности разработанной методики
4.6 Выводы по разделу
5. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Акт внедрения в опытную эксплуатацию в ДТР АО "АВТОВАЗ" расчетной методики параметрической оптимизации легковых автомобилей на стадии проектирования и
доводки
Акт внедрения в научно-производствернную деятельность в ГНЦ РФ ФГУП "НАМИ" расчетной методики обеспечения заданных свойств управляемости и устойчивости легковых автомобилей с учетом вида и качества дорожной поверхности

Ежегодное увеличение численности и скоростных возможностей автомобильной техники требует постоянного совершенствования активной безопасности и, в частности, управляемости и устойчивости. Задача улучшения показателей управляемости и устойчивости является актуальной и требует особого внимания со стороны конструкторов. При этом необходим комплексный подход, позволяющий в полной мере реализовать, характеристики автомобиля, в зависимости от условий эксплуатации, и в частности от вида и состояния дорожной поверхности.
Приемлемый уровень свойств современного автомобиля обеспечивается за счет компромисса, удовлетворяющего различным и противоречивым требованиям. Традиционный подход к проектированию, основанный на многолетнем опыте и сложившихся традициях, без сомнения функционален, однако не лишен недостатков. В такой постановке процесс создания нового автомобиля является длительным и дорогостоящим процессом, более того в проектной стадии конструктор может лишь приблизительно оценить свойства будущего автомобиля. Следовательно, потребуется серия доводочных испытаний, в процессе которой по результатам субъективных оценок, выставляемых водителями-экспертами, принимается решение о дальнейшей доработке нового автомобиля.,
Повысить эффективность проектирования автомобилей можно за счет использования математического аппарата и специализированного программного обеспечения, адаптированного к решению конкретных инженерных задач. На кафедре "Автомобили" МГТУ "МАМИ" разработана расчетная. методика, основанная на объективных показателях управляемости и устойчивости автомобиля, которая позволяет на стадии проектирования закладывать в конструкцию автомобиля желаемый уровень свойств и тем самым ускоряет процесс проектирования (или доводки) за счет уменьшения объема доводочных испытаний.
Важным фактором, влияющим на характеристики активной безопасности, являются условия эксплуатации автомобильной техники. Вид и состояние дорожной поверхности, в частности ее микропрофиль, в обязательном порядке должны

довороте и развале колес). Согласно результатам можно сделать следующие выводы:
в условиях ровной опорной поверхности использование одномассовой расчетной схемы абсолютно оправдано ввиду малости составляющих сил инерции, в сравнении с вертикальной реакцией (0.. .1,1%); с ухудшением качества дорожного покрытия значения составляющих сил инерции, в сравнении с действующей вертикальной реакцией, существенно возрастают;
наибольшие значения сил инерции соответствуют вертикальным составляющим, которые могут быть сопоставимы в отдельных случаях с вертикальной реакцией.
Таким образом в обязательном порядке необходимо учитывать влияние вертикальных составляющих сил инерции. Влияние остальных составляющих сил инерции неподрессоренных элементов существенно меньше (до 15%), поэтому окончательное решение по их учету следует принимать на стадии постановки оптимизационной задачи, учитывая реальное увеличение длительности расчетов.
Проекции вектора силы нерции и инерционного момента
Ъ'п Х« Уи/ Иа/у Рал
□ Ровная дорога 1,019 0,234 0,067 0,347 0,438
■ Асфальт 13,25 1,53 0,61 0,11 3,36
В "Бельгийская мостовая" 78,49 8,97 3,57 2,04 9,17
Рис. 2.2 Экспериментальный образец ВАЗ-1118. "Рывок руля" на скорости 40 км/ч. Максимальные значения сил инерции и инерционных моментов в сравнении с вертикальной реакцией.