Аналитический метод расчета напряженно-деформированного состояния диска колеса грузового автомобиля

• Автор: Груздев, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние вопроса конструирования и расчета автомобильных колес

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

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

1.3. Требования, предъявляемые к автомобильным колесам

1.4. Анализ публикаций по исследуемой проблеме

1.5. Основные выводы, определение цели и постановка задач

исследования

Глава 2. Силовые факторы, действующие на автомобильное колесо, определяющие его нагрузочный режим

2.1. Классификация силовых факторов, действующих на колесо

2.2. Силы, действующие на колесо при движении автомобиля по ровной дороге
2.3. Силы, действующие на колесо при движении автомобиля по неровной дороге
2.4. Выводы
Глава 3. Аналитическое решение задачи напряженно-деформированного состояния диска колеса грузового автомобиля городского типа
3.1. Постановка задачи и формирование расчетной схемы для определения напряжено-деформированного состояния диска автомобильного колеса
3.2. Основные соотношения для определения НДС диска колеса
3.2.1. Решение .задачи аналитического определения НДС для расчетной схемы, в которой периферийная зона диска интерпретируется пластиной

3.2.2. Решение задачи аналитического определения НДС для расчетной схемы, в которой периферийная зона диска интерпретируется сферической поверхностью
3.2.3. Решение задачи аналитического определения' НДС для расчетной схемы, в которой периферийная зона диска интерпретируется конической поверхностью
3.2.4. Решение задачи аналитического определения напряженно-деформированного состояния для расчетной схемы, в которой диск колеса интерпретируется набором взаимосвязанных сферических, конических оболочек и пластин
3.3. Пример аналитического расчета напряженно-деформированного состояния диска серийного автомобильного колеса 5,51x16:
3.3.1. Формирование расчетной схемы
3.3:2. Вывод основных зависимостей, определяющих напряженно-деформированное состояние диска колеса
3.3.3. Анализ.результатов расчета с помощью аналитического метода
3.3.4. Рационализация,конструкции диска колеса 5,51x
3.4. Выводы
Глава 4. .Расчет напряженно-деформированного состояния диска автомобильного колеса методом конечных элементов
4.1. Общие сведения-о численном методе расчета-конструкции
4.2. Формирование расчетной схемы диска колеса 5,51x16 в программном комплексе ANSYS
4.3. Анализ результатов расчета диска, колёса 5,51x16 методом конечных элементов
4.4. Выводы
Глава 5. Экспериментальное’ определение напряженно-деформированного состояния, возникающего в диске колеса 5,51x
5.1. Создание испытательного стенда и подготовка к проведению эксперимента
5.2. Градуирование измерительной системы
5.3. Подготовка, проведение эксперимента, обработка и интерпретация
результатов
5.4. Выводы
Основные результаты и выводы
Библиография
Приложение
Приложение

Однако описанная классификация и обозначения силовых факторов не совсем приемлемы для исследования НДС элементов конструкции колеса. Дело в том, что в ГОСТ 17697-72 «Автомобили. Качение колеса. Термины и определения» за одну из координатных плоскостей принимается плоскость опорной поверхности, по которой происходит качение автомобильного колеса с пневматической шиной. Это создает удобства при анализе и моделировании процесса движения транспортного средства, но порождает значительные трудности при задании механических характеристик самого колеса, так как эти характеристики оказываются зависимыми от положения колеса по отношению к опорной поверхности.
Первым на это указал проф., д.т.н. Балабин И.В. и предложил свой подход к выбору системы координат, при котором силовые параметры имеют однозначное толкование, независимое от положения колеса относительно опорного основания [1]. Систему координат более целесообразно ориентировать так, чтобы одна из плоскостей этой системы совпала с плоскостью вращения, а две другие - с центральными продольной и поперечной плоскостями колеса. Использование такой системы координат, обеспечивающей совпадение осей с главными осями инерции колеса, существенно упрощает анализ силовых факторов, действующих на колесо. В этом случае силовыми факторами, действующими на колесо относительно выбранной системы координат X, У, Z, (рис. 2.2) являются:
1. Радиальная сила Д.. Действует от автомобиля и приложена к оси вращения колеса в сторону опоры по линии пересечения его центральной плоскости вращения и центральной поперечной плоскости. Реакция дороги Я: - проекция равнодействующей сил в контакте шины с опорной поверхностью на направление Д.. Она приложена в точке пересечения центральной поперечной плоскости и плоскости вращения с опорной плоскостью колеса. Сила Д. определяется весом, приходящимся на колесо с учетом силового положительного или отрицательного приращения, которое является результатом взаимодействия колеса с микро- и макро- неровностями