Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Моделирование динамических колебаний колеса шасси

Работа №24796

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

механика

Объем работы47
Год сдачи2016
Стоимость4900 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
690
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


СОДЕРЖАНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРИИ ШИММИ КОЛЕСА 5
1.1 История создания и развитие классической теории шимми колеса 5
1.2 Учет упругих деформаций пневматиков при качении в рамках
классических моделей шимми 10
1.3 Уточнение классических теорий шимми колеса 12
1.4 Теории качения твердых тел с проскальзыванием 14
2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНОЙ СТОЙКИ
ШАССИ 17
3 ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ СИСТЕМЫ
«СТОЙКА-КОЛЕСО» 22
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 38
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 40



Название «шимми» обозначает определенный вид автоколебаний колеса шасси самолета, возникающих вследствие развития неустойчивости прямолинейного качения. Название «шимми», принятое в отечественной литературе, происходит от популярного в начале XX в. танца, для которого характерно быстрое покачивание плечами вправо-влево. Частота и амплитуда колебаний в каждом конкретном случае зависят от конкретных характеристик элементов конструкции.
Актуальность изучения «шимми» объясняется большой опасностью данного типа колебаний, возникающих на больших скоростях движения. Даже самые опытные гонщики могут попасть в связанную с «шимми» аварийную ситуацию, что регулярно наблюдается в соревнованиях на трассах шоссейно¬кольцевых мотогонок. В авиации были случаи разрыва колёс и излома стоек шасси, разрушение крыльев самолетов и лопастей вертолетов.
Явление шимми выражается в совместном интенсивном движении колеса по рысканию, в боковом и продольном направлениях, вызванном взаимодействием между взлетно-посадочной полосой, пневматиком, колесной стойкой и планером летательного аппарата (ЛА). Типичная частота колебаний лежит в диапазоне 10-30 Гц, при этом амплитуда может возрастать до уровня, влияющего на работоспособность пилота или приводящего к разрушению элементов конструкции шасси и планера. Шимми обычно, наблюдается на носовой стойке шасси с ориентирующимся колесом, но может возникать и на неуправляемых главных стойках. Последний случай является наименее исследованным, обладает рядом особенностей и представляет существенный интерес, как с теоретической точки зрения, так и с точки зрения конструктивных мер по его минимизации при проектировании шасси ЛА.
Для колебаний типа «шимми» главных стоек шасси самолета характерны следующие характерные особенности:
- высокая скорость качения, в 1,5-2 раза превышающая критическую скорость качения колеса носовых стоек;
- возникновение колебаний при нестационарном качении на начальном этапе пробега;
- существенное проскальзывание колеса относительно опорной поверхности при раскрутке.
Существенное проскальзывание колеса относительно поверхности на начальном этапе пробега ставит под вопрос корректность неголономной формулировки (механической системы, на которую, кроме геометрических, накладываются и кинематические связи, которые нельзя свести к геометрическим) условия качения и пренебрежения влиянием сил трения в области контакта колеса с полосой. Незначительные деформации пневматика колеса на начальном этапе пробега при малой вертикальной нагрузке, в свою очередь, ставят под вопрос решающее влияние деформирования колеса на характер его качения.
Так как основные стойки конструктивно не увязываются с демпферами колебаний, то устранение автоколебаний возможно в основном за счет изменения инерционных и упругодемпфирующих характеристик системы «стойка-колесо», что требует углубленного исследования динамики системы.
Описанные выше особенности шимми колес основных стоек шасси представлены в научно-технической литературе весьма скудно, теоретические исследования ограничены рядом современных фундаментальных работ в области теории качения твердых тел с трением, а прикладные работы по данному направлению для использования при проектировании летательных аппаратов отсутствуют.
Цель работы:
1 Проанализировать существующие теории явления «шимми»;
2 Построить компьютерную модель на основе программных средств пакета MATHCAD;
3 Выполнить серию модельных расчетов и исследовать влияние различных параметров системы «стойка-колесо» на характеристики автоколебаний.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь студентам в написании работ!


В рассмотренных случаях качения «стойки-колеса» выяснили, что увеличение массы колеса приводит к раскачке «стойки-колеса». Повышение жесткости на кручение и коэффициента демпфирования обеспечивает затухание начального отклонения.
Способы борьбы с «шимми».
Удобным и эффективным средством борьбы с «шимми» является установка на передней стойке шасси демпферов - гасителей колебаний. Чаще применяют гидравлические гасители колебаний поршневого типа.
В целом, для эффективного подавления колебаний типа «шимми» необходимо:
1 Регулировать инерционные характеристики колеблющихся тел;
2 Регулировать жесткость связей;
3 Регулировать давление в пневматике;
4 Применять гасители колебаний.



1 Broulhiet G. The Suspention of the Automobile Steering Mechanism Shimmy and Tramp // BULL Soc. / Ing. Civ. Fr. 78, pp. 540-554, July 1925.
2 Fromm H. Brief Report on the History of the Theory of Shimmy // NACA TM 1365, 1954, p. 181.
3 Segel L. Force and moment response of pneumatic tires to lateral motions inputs // Transactions ASME, Journal of Engineering for Industry
4 Kontrowitz A. Stability of Castering wheels for aircraft landing gear // NACA, Rep. №686, 1940.
5 Келдыш М.В. Шимми переднего колеса трехколесного шасси // Труды ЦАГИ, № 564, 1945.
6 ЧупилкоГ.Е. Вибрационные характеристики свободно ориентирующихся колес шасси // Техника воздушного флота, № 11, 1951.
7 Смрчек А. В. Расчет и испытания ориентирующихся колес на шимми // Труды ЦАГИ С-519, 1950.
8 Рокар И. Неустойчивость в механике. Автомобили. Самолеты. Висячие мосты. - М.: Изд. Иностр. Литературы, 1959.
9 Greidanus J. H Besturung en stabiliteit van het neuswielonderstel // Raport VI03 8, National Luchtvaartlaboratorium, 1942.
10 Чудаков Е. А. Качение автомобильного колеса. - М : Машгиз, 1947.
11 Гаспарянц Г. А. Боковой увод автомобильного колеса // Сборник статей машиноведения, изд. АН СССР, 1950.
12 Певзнер Я. М. Проблемы устойчивости и управляемости автомобиля // Сборник статей «Вопросы машиноведения», изд. АН СССР, 1950.
13 Чудаков Е.А. Качение автомобильного колеса при наклонном расположении его средней плоскости // Докл. АН СССР, т. 90, №3, 1953.
14 Ечеистов Ю. А. Исследование увода мотоциклетных шин // Сборник статей «Вопросы машиноведения». Изд. АН СССР, 1950.
15 Pacejka К B. Tyre and Vehicle Dynamics. Butterworth-Heinemann, SAE, 2002/2006.
16 Koenig K. Unsteady tire dynamics and the application thereof to shimmy and landing load computations // AGARD Meeting, 1995.
17 Бландов П. И. К расчету боковых сил на пневматике авиаколес // Известия ВУЗов «Авиационная техника» №1, 1963.
18 Stevens J. E. Relaxation characteristics of pneumatic tires // Journal of the AeroSpace Sciences, N6, v. 26, 1959.
19 ЧупилкоГ.Е. Статические упругие характеристики пневматиков авиаколес // Техника воздушного флота, № 4, 1951.
20 Davis P. A. Comparison of 30x11.5-14.5 bias-ply and radial-belted tire characteristics // SAE technical paper 922012, 1992.
21 Гоздек B.C. Об уравнениях качения колеса с упругой шиной // Ученые записки ЦАГИ, T.XV, №2, 1984.
22 Pacejka H. B. The Delft Semi-Empirical Dynamic Tyre Model // Symposium of Advances in Contact Mechanics: a tribute to Prof. J. J. Kalker, Delft, The Netherlands 22 -24 October 2008.
23 Гоздек В. С. Расчет и испытания ориентирующихся колес самолета на шимми // Руководство для конструкторов самолетов и крылатых ракет, т. IV, выпуск II, 1962.
24 Гоздек В. С. Устойчивость качения сблокированных колес шасси самолета // Труды ЦАГИ, вып. 1196, 1970.
25 Ларькин Е. И. Сопоставление различных теорий качения пневматика в применении к задаче шимми колес самолета // Труды ЦАГИ, вып. 1893, 1977, с. 3-17.
26 Moreland W. J. The story of shimmy // Journal of the Aeronautical Sciences, vol.21, №12, 1954.
27 Besselink I.J.M. Shimmy of Aircraft Main Landing Gears. Proefschrift, Technische Universiteit Delft, 2000, 201 p.
28 Pritchard J. Overview of landing gear dynamics // J. Aircraft. 2001
29 Протопопов А. Б. Кинематика качения ориентирующихся колес шасси самолета // Труды ВВИА им. Жуковского, вып. 140, 1945.
30 Contensou P. Couplage entre frottement de glissement et frottement de pivotement dans la theorie de la toupie // Kreiselprobleme Gydrodynamics: ШТАМ Symposium, Celerina. -Berlin: Springer, 1963, pp. 201-216. (Рус. пер. Контенсу П. Связь между трением скольжения и трением верчения и ее учет в теории волчка // Проблемы гироскопии. - М: Мир, 1967. С. 70-77).
31 Hertz H. Uber die Beruhrung fester elasticher Korper und uber die Harte // Verrhandlungen des Vereins zur Berforderung des Gewerbefleisses, Leipzig, Nov. 1882.
32 Журавлев В. Ф. О модели сухого трения в задаче качения твердых тел // ПММ 1998, т. 62, вып. 5, с. 762-767.
33 Журавлев В. Ф. Закономерности сухого трения при комбинации скольжения и верчения // Изв. РАН, МТТ, 2003. № 4. с. 81-88.
34 Киреенков А. А. О движении однородного вращающегося диска по плоскости в условиях комбинированного трения // Изв. РАН, МТТ, 2002, № I.e. 60-70.
35 Hertz H Uber die Beruhrung fester elastischer Korper. - J. Reine und Angewandte Mathematical882, vol. 92, s. 156-171.
36 Мусхелишвили Н.И. Сингулярные интегральные уравнения. Граничные задачи теории функций и некоторые их приложения к математической физике. -М.-Л: Гостехиздат, 1946. - 448 с.
37 Мусхелишвили Н. И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. Основные уравнения. Плоская теория. Кручение и изгиб. - М.- Л: Изд-во АН СССР, 1949.- 635 с.
38 Джонсон К. Механика контактного взаимодействия: Пер. с англ.-М: Мир, 1989.-510 с.
39 Андронов В. В., Журавлев В. Ф. Сухое трение в задачах механики. -
Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт
компьютерных исследований, 2010. - 184 с.
Книги двух авторов
40 De Lavaud S. D. Shimmy, Pseudo-Shimmy and Tramp of an Automobile // C.R. Acad. Sci., Paris, Fr. 185, pp. 254-257, July 1927.
41 Von Schlippe В., Dietrich R. Shimmiying of a pneumatic wheel // NACA Report TM 1365, 1954.
42 Неймарк Ю. И., Фуфаев Н. А. Динамика неголономных систем. - М: «Наука», 1967.
43 Гоздек В. С, Бибер Е. Г Новый способ проверки устойчивости движения колес самолета // Авиационная промышленность, № 6, 1965.
44 Gabor S. Appell-Gibbs equations for classical wheel shimmy - an energy view // J. Comput. and Appl. Mech. 2002. 3, N 1, pp. 85-92.
45 Smiley R. F., Home W. B. Mechanical properties of pneumatic tires special reference to modern aircraft tires // NACA Techn. Rep. NR64, 1960.
46 Nordeen D. L., Cortese A. D. Force and Moment Characteristics of rolling tires // SAE Trans., 1964.
47 Collins R. L., Black R. J. Experimental determination of tire parameters for aircraft landing gear shimmy stability studies // AJAA, Paper, №68-311,1968.
48 Alsobrook С B.,Vogel М. G. Relaxation behavior of aircraft tires // SAE technical paper 961300, 1996.
49 Метрикин В. С, Пейселъ М. А. К исследованию шимми опоры шасси с учетом частотных характеристик демпфера // Известия Вузов, Авиационная техника, 2009, № 2. с.69-71.
50 Журавлев В. Ф., Климов Д. М. О динамике волчка Томпсона (тип- топ) на плоскости с реальным сухим трением // Изв. РАН, МТТ, 2005, № 6, с. 157-168.
51 Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Глобальное движение кельтского камня // Изв. РАН, МТТ, 2008, №3, с.8-16
52 Журавлев В. Ф., Киреенков А. А. О разложениях Паде в задаче о двумерном Кулоновом трении // Изв. РАН, МТТ, 2005, №2.с.3-13.
53 Журавлев В. Ф., Климов Д. М. О механизме явления шимми // ДАН, 2009, т. 428, №б,с.761-764. 134.
54 Журавлев В. Ф., Климов Д. М. Теория явления шимми// Изв. РАН, МТТ, 2010 №3,с.22-29.
Книги трех авторов
55 Yager T. J., Stubbs S. M., Davis P. A. Aircraft radial-belted tire evaluation. SAE technical paper 901913, 1990. 141
56 Davis P. A. et al. 26x6,6 radial-belted aircraft tire performance // SAE technical paper 912157, 1991.
57 Podgorski W. A., Krauter A. I., Rand R. H. The wheel shimmy problem: Its Relationship to wheel and road Irregularities // Vehicle system dynamics, Netherlands, pp.9-41, March, 1975.
Диссертации
58 Загордан А. А. Исследование шимми колеса основной опоры шасси самолета на основе модели поликомпонентного сухого трения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, МАИ, 2011.
59 Pacejka H. B. The wheel shimmy phenomenon. A theoretical and experimental investigation with particular reference to the non-linear problem. Diss. doct. techn. sci. Techn. Hogeschool Delft, 1966.
Автореферат диссертации
60 Гоздек В. С. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, ЦАГИ, 1971.
61 Козырев Ю. С. Методика определения устойчивости движения и частот шимми ориентирующихся колес с учетом динамических свойств шины. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, Харьков, 1985.
62 Жулев В. И. Самоколебания ориентирующихся колес самолета. Автореферат на соискание ученой степени канд. техн. наук, ВВИА им. Н. Е. Жуковского, 1951.
Отчет о научно-исследовательской работе
63 Гоздек В. С. К постановке задачи о взаимодействии с землей катящегося колеса с упругой шиной при его колебаниях // Доклады АН СССР, 1969, 186, №5.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2024 Cервис помощи студентам в выполнении работ