Влияние характеристик амортизаторов на вертикальные колебания автомобиля при установившемся режиме движения

В данном проекте теоретически исследовано влияния нелинейной характеристики амортизатора на колебания автомобиля, проведен сопоставительный анализ влияния различных комплектов амортизаторов на вертикальные и продольно-угловые колебания автомобиля, выполнена оптимизация характеристик амортизатора, проработаны вопросы защиты интеллектуальной собственности, безопасности и экологичности проекта.

Основными устройствами, защищающими автомобиль от динамических воздействий дороги, вызванных ее неровностями, и сводящими колебания и вибрации к приемлемому уровню, являются подвеска и шины.

Многолетний опыт показывает, что неровности дороги и вызываемые ими колебания кузова и колес автомобиля ведут, как правило, к ухудшению всех его эксплуатационно-технических качеств и к тем большем, чем хуже качество дороги.

Есть два способа борьбы с этими факторами – это строительство дорог с усовершенствованным покрытием и улучшение качества подвески. Оба направления дополняют друг друга, так как строительство дорог – процесс длительный и дорогостоящий. Кроме того, всегда требуются автомобили повышенной проходимости, которым необходима совершенная подвеска.

Из всех выше перечисленных факторов следует, что необходимо постоянно усовершенствовать подвеску.

Подвеской автомобиля называют совокупность устройств, связывающих колеса с рамой (кузовом) и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок, передающихся автомобилю вследствие неровной поверхности дороги, а также обеспечивающих передачу всех видов сил и моментов, действующих между колесом и рамой (кузовом).

Разнообразные силы взаимодействия колеса и дороги можно свести к трём составляющим: вертикальной Z, продольной X, поперечной или боковой У (рис. 1). Передача этих сил и их моментов осуществляется через детали подвески. Подвеска автомобиля состоит из трёх устройств: упругого, гасящего и направляющего.

Рис. 1

Упругое устройство служит для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных главным образом действием вертикальных составляющих Z. В некоторых случаях через упругое устройство могут передаваться и другие составляющие сил взаимодействия колеса и дороги. Наличие упругого устройства подвески вызывает колебания кузова и колёс автомобиля. Эти колебания должны происходить при определённых силах сопротивления (при затухании). Детали подвески, обуславливающие затухание колебаний кузова и колёс автомобиля, относятся к гасящему устройству подвески. Передача продольной и поперечной составляющих X и Y, а также моментов этих сил происходит через направляющее устройство подвески, определяющее также характер движения (кинематику) кузова и колёс автомобиля.

Все три устройства в значительной мере влияют на вертикальные колебания автомобиля. В связи с тем, что жёсткость подвески определяется из условия, что бы собственная частота колебаний автомобиля не была близка к собственной частоте колебания внутренних органов человека, а конструкция направляющего устройства зачастую предрешает компоновка, то из этого следует, что характеристики этих составляющих в значительной мере закреплены, и они не могут меняться в широком диапазоне. Следовательно остаётся один более обширный путь к оптимизации подвески- это оптимизация характеристик амортизатора. Еще один плюс данного предположения, что этот путь также более выгоден с точки зрения экономики, так как изменение характеристик амортизатора не повлечет существенных изменений в их конструкции.

Следовательно из сделанных ранее предположений вытекает, что необходимо создавать методики для подбора характеристик амортизатора при различных требованиях к параметрам движения (спорт, повышенный комфорт и т.д.).

Задачи исследования

1. Разработать программу на ЭВМ для расчетов параметров, характеризующих движение автомобиля по дорогам с различным покрытием.

2. Изучение влияния нелинейной характеристики амортизатора на колебания автомобиля.

3. Провести оптимизацию характеристик амортизатора.

• Расчетная динамическая модель автомобиля
• Составление уравнений с помощью уравнений Лагранжа второго рода
• Реализация нелинейной характеристики амортизатора