Оценка влияния параметров элементов подвесок на вибронагруженность автобусов

• Автор: Поляков, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.02.06, 05.05.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 271 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ КОЛЕСНЫХ МАШИН

1.1. Динамические модели, используемые для исследования вибронагруженности двухосных автомобилей

1.2. Динамические модели многоосных автомобилей и автопоездов

1.3. Биодинамические модели тела человека

1.4. Тенденции развития и основные направления совершенствования систем подрессоривания

1.5. Выводы по главе и постановка основных задач диссертационной работы

1.6. Основные допущения при построении динамической модели автобуса

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ КОЛЕБАНИЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

2.1. Динамическая модель системы

2.2. Описание колебаний твердого тела
2.3. Описание соединительных элементов
2.4. Уравнения колебаний твердого тела
2.5. Описание вынужденных колебаний системы упругой подсистемы
2.5.1. Использование метода конечных элементов в задачах динамики
2.5.2. Уравнения вынужденных колебаний упругой подсистемы
2.5.3. Уравнения равновесия для динамических задач механической системы
2.5.4. Собственные частоты и формы колебаний упругой подсистемы, использование нормальных координат
Глава 3. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ И ВИБРАЦИЙ КОНСТРУКЦИЙ АВТОБУСОВ
3.1. Компьютерное моделирование динамических характеристик рессорных подвесок
3.2. Моделирование характеристик буферов подвесок автобусов
3.3. Моделирование характеристик виброизоляторов силового агрегата и кузова автобуса
3.4. Моделирование динамических характеристик амортизаторов подвесок автобусов
3.5. Поглощающая способность шин
3.6. Сглаживающая способность колеса с пневматической шиной
Выводы по главе
Глава 4. ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОБУСА И АНАЛИЗ ЕГО ВИБРОНАГРУЖЕННОСТИ
4.1. Динамическая модель автобуса как система твердых и упругих тел с нелинейными связями
4.2. Включение в модель автобуса конечноэлементных моделей рамы и системы кабина кузов
4.3. Моделирование движения автобуса
4.4. Экспериментальная оценка вибронагружеиности конструкции автобуса
4.5. Проверка адекватности динамической модели автобуса результатам дорожных испытаний
4.6. Влияние упругих форм колебаний кузова и рамы на вибронагруженность автобуса
4.7. Влияние уровня внешнего дорожного возбуждения на показатели вибронаруженности конструкции автобуса
4.8. Влияние массы пассажиров на вибронагруженность автобуса
4.9. Влияние жесткостных параметров рессорных подвесок на вибронагруженность автобуса
4.9.1. Влияние жесткости передней рессоры на вибронагруженность автобуса
4.9.2. Влияние жесткости задней рессоры на вибронагруженность автобуса
4 Влияние установки малолистовых рессор на вибронагруженностьавтобуса
. Влияние установки передней малолистовой рессоры на виброиагруженность автобуса
. Влияние установки задней малолистовой рессоры на вибронагруженность автобуса
4 Расчетная оценка влияния коэффициентов сопротивления амортизатора на вибронагруженность автобуса
Выводы по главе
Глава 5. ОЦЕНКА ВИБРОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ СИДЕНИЙ АВТОБУСА
5.1. Постановка задачи выбора динамической модели человек сидение
5.2. Новые динамические модели подсистем водитель подрессоренное сидение и пассажир неподрессоренное сидение
5.3. Влияние сухого трсиия в подушке сидения на вибронагруженность сидений водителя и пассажира
5.4. Влияние жесткости подушки сидения на вибронагруженность сидений водителя и пассажира
5.5. Влияние сухого трения в подвеске сидения на вибронагруженность подрессоренного сидения водителя
5.6. Оценка влияния коэффициентов сопротивления подвески сидения на вибронагруженность рабочего места водителя
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Сложное динамическое взаимодействие элементов систем подрессоривания, несущих конструкций, навесных агрегатов и элементов виброзащиты колесных машин, в частности, автобусов, подтвержденное стендовыми и дорожными экспериментальными результатами, вызывает необходимость учета пространственных колебаний конструкций. Рассмотрение нелинейной пространственной колебательной модели требуется также и вследствие несимметричности реального случайного воздействия со стороны дороги. При этом приходится отказаться от допущения о симметричности автомобиля относительно продольной плоскости, проходящей через его центр тяжести. Современные критерии оценки вибронагруженности приводят к необходимости уточнения математических моделей транспортных машин, в частности, учета деформируемости их несущих систем, кабин, кузовов. Указанные выше обстоятельства приводят к необходимости включения в пространственную нелинейную модель объекта исследования упругих тел рам, кабин, кузовов. В этом случае в пространственную нелинейную систему автомобиля необходимо включать конечноэлементную модель КЭМ несущей системы. Наиболее удобным является выбор в качестве координатных функций разложения перемещений и углов поворота их точек форм собственных колебаний упругого тела, так как это позволяет записать его матрицы инерции, демпфирования и жесткости в диагональном виде. Важное место занимает также вопрос о количестве учитываемых собственных форм. Поскольку вибронагруженность оценивается по вибрациям в ограниченной полосе частот 0,7,4 Гц, требуется использовать в расчетах не менее 9 собственных форм, включая первые 6 собственных форм с нулевой энергией деформации, соответствующие частотам колебаний элементов несущей системы как твердых тел. Разработать методику расчета вибронагруженности автобусов как сложных пространственных механических систем с учетом нелинейных гистерезисных динамических характеристик элементов подвесок, систем виброзащиты, виброизоляции и шин, а также деформируемости конструкций несущих систем. Автоматизировать процедуры построения динамических моделей автобусов. Создать и включить в программную систему ФРУНД блоки программ компьютерного моделирования и анализа вибронагруженности автобусов. Разработать новые динамические модели подсистем водитель подрессоренное сидение и пассажир неподрессоренное сидение, обеспечивающие более адекватное воспроизведение их динамики в составе пространственных моделей колесных машин и, в частности, автобусов. Разработать многозвенную модель рессорных подвесок автобусов с учетом гистерезисных свойств ее элементов. Провести экспериментачьные исследования динамических характеристик элементов, вибрационного состояния конструкции автобуса в дорожных условиях эксплуатации с целью определения критериев оценки динамических качеств конструкций реальной машины. Осуществить расчетные исследования характеристик вибронагруженности конструкции автобуса и ее элементов на разных этапах проектирования и доводки. Использовать результаты расчетных и экспериментальных исследований при проектировании и доводке конструкции автобуса по критериям вибронагруженности. Основные допущения при построении динамической модели автобуса При построении динамической модели автобуса и расчете параметров вибронагруженности целесообразно ввести допущения. Рассматривается пространственная нелинейная динамическая модель, которая строится в виде совокупности подсистем трех типов абсолютно твердых тел силовой агрегат, передний мост, задний мост, подсистемы водитель подрессоренное сидение, пассажир неподрессоренное сидение, упругих тел конечноэлементных моделей рама, подсистема кабина кузов, связанных между собой нелинейными упругодемпфирующими соединительными элементами, моделирующими рессоры, шины, виброизоляторы кузова и силового агрегата, стабилизаторы и амортизаторы. Для упрощения систем дифференциальных уравнений используется описание колебаний упругих подсистем в нормальных координатах с использованием собственных частот и форм колебаний упругих подсистем.