Методы формирования рационального распределения мощности в трансмиссии легкового полноприводного автомобиля (стр. 1 )

На правах рукописи

МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

МОЩНОСТИ В ТРАНСМИССИИ ЛЕГКОВОГО ПОЛНОПРИВОДНОГО АВТОМОБИЛЯ

Специальность: 05.05.03 –.Колесные и гусеничные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва - 2009

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете «МАМИ»

Научный руководитель: кандидат технических наук,

профессор

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор А

кандидат технических наук,

доцент

Ведущая организация ФГУП ГНЦ РФ «НАМИ»

Защита состоится «26» февраля 2009 года в 16 00 часов на заседании

Диссертационного совета Д 212.140.01 при Московском государственном

техническом университете «МАМИ» г. Москва,

, МГТУ «МАМИ», ауд. Б-304.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке

Московского государственного технического университета «МАМИ».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью организации, просим направлять на имя ученого секретаря диссертационного совета 8. МГТУ «МАМИ».

Автореферат разослан « » 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В развитии автомобилестроения отчетливо проявляется тенденция роста доли выпуска легковых автомобилей универсального по климатическим и дорожным условиям назначения – способных обеспечить безопасное движение с высокой скоростью на магистральных дорогах и, наряду с этим, возможность уверенного движения на заснеженных и обледенелых дорогах, по неровному грунту. Сложился тип автомобилей, занимающий промежуточное положение между легковыми автомобилями с приводом на одну ось и автомобилями повышенной проходимости. Расширяется круг производителей, охватывая большинство ведущих фирм.

Наблюдается активное развитие методов распределения мощности. Формируется спектр новых конструкций в типаже дифференциалов повышенного трения, отмечается распространение дифференциалов с управляемым изменением коэффициента блокировки.

Вместе с тем, имеющийся опыт эксплуатации полноприводных автомобилей, включая и продукцию ведущих зарубежных фирм, результаты испытаний и экспертные оценки свидетельствуют, что достигнутый технический уровень распределения мощности, определяющий характеристики проходимости и управляемости, не обеспечивает достаточной их сбалансированности.

Сдерживающим фактором для отечественного автомобилестроения является то, что недостаточно изучено распределение мощности в специфических условиях движения, характерных для легкового полноприводного автомобиля. Имеющиеся рекомендации по распределению мощности, выбору типов дифференциалов, коэффициентов блокировки недостаточны и, в ряде случаев, противоречивы, отсутствуют инженерные методы расчета специфических зубчатых зацеплений, расчета коэффициента блокировки новых типов дифференциалов.

Актуальность научных работ в направлении обеспечения сбалансированности распределения мощности, анализа развития межколесных и межосевых дифференциалов, технических требований к ним, разработки инженерных методов расчета, обеспечивающих необходимый технический уровень на ранних стадиях проектирования автомобиля, становится, таким образом, очевидной.

Целями работы являются:

· разработка метода первичной оценки распределения мощности комплексом дифференциалов, установление параметров рационального распределения;

· разработка рационального метода обеспечения движения в ситуации вывешенного колеса;

· разработка рекомендаций по формированию комплекса механизмов распределения мощности, учитывающих специфику полноприводного автомобиля универсального назначения;

· разработка расчетных методов проектирования дифференциала повышенного трения типа Квайф с заданными базовыми параметрами.

Для реализации целей работы требуется решить следующие задачи:

-  исследовать распределение мощности комплексом дифференциалов с различными коэффициентами блокировки () в характерных режимах движения с учетом буксования колеса;

-  выявить для режима движения в повороте с буксованием его характерные фазы в зависимости от соотношений угловых скоростей колес;

-  установить параметры рационального распределения и диапазоны их значений;

-  исследовать эффективность различных методов обеспечения движения в ситуации вывешенного колеса;

-  установить совместимость дифференциалов повышенного трения с системами управляемого распределения сил тяги;

-  сформулировать технические требования к комплексу распределения мощности с учетом специфики автомобиля универсального назначения;

-  провести анализ типов дифференциалов с функцией полного или ограниченного блокирования на соответствие специфике технических требований, установить обоснованность отнесения конструкции Квайф к числу предпочтительных;

-  разработать методы определения условий собираемости, расчетов базовых параметров зубчатых зацеплений и коэффициента блокировки дифференциала Квайф;

-  провести стендовые испытания по определению коэффициента блокировки дифференциала Квайф для подтверждения разработанного метода расчета.

Объект исследования – коробка передач 21416-1701010 с межосевым и межколесным дифференциалами (межосевой дифференциал 21416-1729010 повышенного трения типа Квайф), автомобиль мод. 21416 с постоянным полным приводом.

Методы исследования. В работе использованы математические и экспериментальные методы исследования, базирующиеся на научных положениях теоретической механики, теории автомобиля, анализа и синтеза сложных технических систем, теории автоматического регулирования, теории планирования эксперимента.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- Разработан метод первичной оценки распределения мощности комплексом дифференциалов, включающим конструкции повышенного трения. Установлены параметры

рационального распределения, характеризующие (в относительных величинах) суммарную тягу колес, несимметричность распределения и долю тяги, максимально сосредоточенной на одном на колесе. Метод целесообразен, в первую очередь, на начальной стадии проектирования полноприводного автомобиля.

- Обоснована силовая эффективность и энергетическая целесообразность сочетания дифференциалов повышенного трения с устройствами притормаживания забегающего или вывешенного колеса. Установлены граничные условия для системы управления, определяющие зону рационального использования метода притормаживания.

- Разработаны методы определения условий собираемости, расчетов базовых параметров зубчатых зацеплений и коэффициента блокировки дифференциала Квайф, приемлемые для инженерного применения.

Практическая ценность.

· Метод первичной оценки распределения мощности комплексом дифференциалов позволяет на ранней стадии проектирования обоснованно выбрать схему комплекса по типу дифференциалов и значениям коэффициентов блокировки, степени несимметричности межосевого дифференциала. Тем самым достигается сбалансированность распределения по влиянию на характеристики проходимости и управляемости.

· Предлагаемое сочетание межколесных дифференциалов повышенного трения с использованием устройств притормаживания буксующего или вывешенного колеса является дополнительной составной частью формирования рационального распределения мощности. По совокупности возможностей сочетание является аналогом дифференциала с управляемым изменением коэффициента блокировки при относительной простоте реализации.

· Разработанные методы определения собираемости, расчетов базовых параметров зубчатых зацеплений и коэффициента блокировки дифференциала Квайф позволяют вести проектирование на инженерном уровне с обеспечением сбалансированности характеристик и отказаться от метода пассивного копирования известных аналогов.

Реализация работы. Методы формирования рационального распределения мощности использованы в cовместной работе ОАО «Автоваз», МГТУ им. и МГТУ МАМИ по проекту «Концептуальная схема трансмиссии 4х4 для нового автомобиля Лада Нива». Методы расчетов базовых параметров дифференциала Квайф используются в учебном процессе на кафедре «Автомобили» МГТУ МАМИ при курсовом и дипломном проектировании по специальности 190201.65 «Автомобиле и тракторостроение».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждались специалистами кафедр «Колесные машины» МГТУ им. и «Автомобили» МАМИ с участием при разработке проекта «Концептуальная схема трансмиссии 4х4 для нового автомобиля Лада Нива».

Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, раздела основных результатов и выводов, библиографического перечня и приложений. Работа изложена на 129 страницах текста, содержит 25 рисунков и 10 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационной работы, поставленная растущим спросом на полноприводные легковые автомобили, формулируются цели работы.

В первой главе проведен анализ работ, направленных исследование проблем межколесного и межосевого распределения мощности в трансмиссии автомобиля, таких авторов, как , , , ,

Научные исследования авторов охватывают проблемы распределения мощности, свойственные как дифференциалам повышенного трения, так и относительно новому направлению - автоматической блокировке на основе вязкостных муфт.

Проблемы распределения мощности, заключающиеся в неоднозначности влияния на характеристики проходимости, управляемости и устойчивости автомобиля, приобрели особое значение для развивающегося типа автомобилей универсального назначения, за которым закрепляется наименование «кроссовер». Анализ работ показывает, что в связи со спецификой его назначения необходим поиск методов более сбалансированного распределения сил тяги, с тем, чтобы технические решения обеспечения проходимости автомобиля сочетались с возросшей необходимостью обеспечения управляемости и устойчивости на уровне легкового автомобиля.