Тема: РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ АВТОМОБИЛЯ С ПОЛУПРИЦЕПОМ

Одним из главных свойств транспортного средства является плавность хода. Под плавностью хода подразумевается совокупность свойств автомобиля, позволяющих двигаться с заданными эксплуатационными скоростями без превышения общепринятых норм вибронагруженности. Эти нормы устанавливают такими, чтобы различного рода вибрации и колебания не вызывали дискомфорта и были безопасны для водителя и пассажиров, а также не приводили к повреждениям перевозимые грузы и преждевременному выходу из строя конструктивных элементов автомобиля. Наиболее сильно на плавность хода влияют следующие параметры:
1) вес автомобиля, то есть вес подрессоренных и неподрессоренных масс;
2) компоновка автомобиля, то есть размещение сиденья, грузовых отсеков и конструктивных элементов автомобиля;
3) длина базы и колеи автомобиля, а также расположение центра тяжести и подрессоренных масс;
4) размеры колёс и шин;
5) коэффициент жёсткости упругих элементов подвески, трение в системах подвески, жёсткость шин и амортизаторов;
При изучении плавности хода автомобиля рассматривают его колебания, а именно колебания подрессоренных и неподрессоренных масс.
Испытания автомобилей на определение уровня колебаний, вибраций и шума проводятся в лабораториях и на специальных дорогах автополигонов. В качестве начальных данных при проектировании задаются параметры компоновки автомобиля, характеристики дорожных условий и технические требования на показатели оценки плавности хода, устанавливаемые на основе действующих нормативных документов. Затем, в ходе проведения испытаний устанавливаются оптимальные параметры для подвески, шин и прочих элементов, обеспечивающих плавность хода. Однако проведение таких испытаний требуют определённых затрат, времени и специального оборудования, что в конечном итоге сказывается на себестоимости автомобиля. К тому же некоторые виды испытаний связаны с риском негативных последствий для здоровья человека или окружающей среды. Данную проблему решает компьютерное моделирование.
Компьютерное моделирование является эффективным инструментом математического моделирования, и применяются в различных областях. Компьютерные модели используются при проектировании автомобилей и для определения их оптимальных параметров узлов и элементов при проведении испытаний на компьютере. В зависимости от исследуемого объекта и целей моделирования используется различное программное обеспечение для реализации модели и проведения испытаний. Так, разработав компьютерную модель колебаний масс автомобиля, можно определить оптимальные параметры жёсткости подвески в ходе компьютерного моделирования на ЭВМ. При определении плавности хода автомобиля на компьютере с помощью прикладного программного обеспечения можно задать также любой тип поверхности дороги и прочие условия испытаний.
Построение компьютерной модели базируется на абстрагировании от конкретной природы явлений или изучаемого объекта-оригинала и состоит из двух этапов — сначала создание качественной, а затем и количественной модели. Точность компьютерной модели зависит от количества учтённых параметров объекта. Одним из главных свойств компьютерного моделирования является возможность совершать многоразовые испытания модели, каждый раз возвращая её в первичное состояние для достижения оптимального результата.
Также различают аналитическое и имитационное моделирование. При аналитическом моделировании изучаются математические (абстрактные) модели реального объекта в виде алгебраических, дифференциальных и других уравнений, а также предусматривающих осуществление однозначной вычислительной процедуры, приводящей к их точному решению. При имитационном моделировании исследуются математические модели в виде алгоритма, воспроизводящего функционирование исследуемой системы путём последовательного выполнения большого количества элементарных операций.
Компьютерное моделирование заключается в проведении серии вычислительных экспериментов на компьютере, целью которых является анализ, интерпретация и сопоставление результатов моделирования с реальным поведением изучаемого объекта и, при необходимости, последующее уточнение модели и т. д.
Следует отметить, что сделать автомобиль, в котором полностью отсутствуют колебания при движении невозможно, однако вполне можно их минимизировать.
Целью данной работы является разработка компьютерной модели вертикальных колебаний автомобиля с полуприцепом. Для достижения поставленной цели следует решить следующие задачи:
1) составить математическую модель вертикальных колебаний автомобиля с полуприцепом;
2) составить компьютерную модель на основе математической;
3) провести исследование компьютерной модели.

Купить

В ходе выполнения работы была разработана компьютерная модель вертикальных колебаний автомобиля с полуприцепом в среде MATLAB-SIMULINK. Она позволяет оценивать значения вертикальных перемещений и виброускорений подрессоренных и неподрессоренных масс в зависимости от скорости движения и профиля дороги.
Работа содержит описание теоретической части, описание разработки математической и компьютерной моделей.
Цель и задачи, поставленные в работе, выполнены.
В частности, выполнены следующие задачи:
1) составить математическую модель вертикальных колебаний автомобиля с полуприцепом.
2) составить компьютерную модель на основе математической.
3) провести исследование компьютерной модели.
В компьютерной модели был рассмотрен наезд автопоезда на искусственное дорожное препятствие с различными скоростями и при разных массах груза на полуприцепе. Результаты показали, что существующие параметры подвески наиболее подходят для движения по неровным дорогам с высокими частотами воздействий. Также вторичное подрессоривание кабины и водительского сиденья показало свою эффективность.
Разработанная модель может применяться для определения оптимальных параметров подвески при проектировании и оценки воздействий неровностей дороги на автопоезд.
В ходе работы были получены теоретические и практические навыки в среде MATLAB-SIMULINK.

Купить