Раздел 6. ИМИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ

Тема 6.1. Математическое испытание пространственной модели для определения показателей устойчивости и управляемости автомобиля с учетом действия аэродинамических сил и моментов

Проведение анализа, влияние аэродинамики на управляемость автомобиля. Вл ян я лобового и бокового ветра на поперечное смещение при "переставке".

путем замедления или ускорения явлений в ходе имитации;

-если особое значение имеет последовательность событий в проектируемых системах и модель используется для предсказания так называемых "узких" мест;

-при подготовке специалистов для приобретения необходимых навыков в создании новой техники;

-если имитационное моделирование оказывается единственным способом исследований из-за невозможности проведения реальных экспериментов.

Основные достоинства:

● имитационная модель позволяет в принципе описать моделируе-И

мый процесс с большей адекватностью, чем другие;

●имитационная модель обладает известной гибкостью варьирования структуры, алгоритмов и параметров системы;

●применение компьютерных программ существенно сокращает продолжительность испытаний по сравнению с натурным экспериментом (если он возможен), а также их стоимость.

82

Основные недостатки:

- решение, полученное на имитационной модели, всегда носит частный характер, так как оно соответствует фиксированным элементам структуры, алгоритмам поведения и значениям параметров системы;

- большие трудозатраты на создание модели и проведение экспери-

ментов, а также обработку их результатов;

Сской системы являются спытания по определению характеристик его управляемости устойч вости. Сложность заключается во влиянии на эти

- необходимость получения большого количества эксперименталь-

ных данных, необходимых для ввода в математические модели;

- достаточно высокое (до 35%) расхождение с результатами натур-

ных испытан й.

На более сложными при исследовании автомобиля как механиче-

качества мног х конструктивных особенностей (рулевого управления, подвески, ш н, аэрод намики и др.) автомобиля. Ниже приводятся некоторые модели, пр меняемые для имитационных исследований.

Рис. 31. Расчетная схема рулевого управления

83

С этой целью для построения, решения и анализа пространственных моделей автомобиля адаптируется программный комплекс моделирования ФРУНД (формирование решений уравнений нелинейной динамики).

Представление уравнений движения связанной системы тел имеет

Для спользован я уравнений вида (9) в задачах устойчивости и

ма автомоб ля включает в се я многотельные пространственные кинематические схемы подвесок, в которых звенья соединяются с помощью

подмодель вычисления продольных сил в шинах для моделирования разгона и торможения, а также для поддержания постоянной продольной скорости движения автомобиля. Продольная сила на колесе вычисляется с учетом текущей вертикальной нагрузки и характеристик сцепления с дорогой.

Силы тяги рассчитываются на основании заданной колесной формулы и потерь в дифференциалах трансмиссии. Предусмотрены четырехколесные схемы с полным приводом и приводом на передние или задние колеса. Для поддержания постоянной продольной скорости, например в режиме движения по неровностям или в повороте, вводится обратная связь

84

по отклонению от заданной скорости. При наличии продольных сил в шине возникающая боковая сила корректируется по условию непревышения результирующей силы, максимально возможной по условиям сцепления.

Факторы, из которых складывается адекватность компьютерной модели, можно разделить на две группы:

- подробность представления кинематической схемы подвески и рулевого механизма, точность описания силовых взаимодействий;

- податливые кинематические пары, боковые и продольные силы в контакте ш ны с опорной поверхностью.

Рис. 32. Расчетная схема автомобиля с независимыми подвесками

Для моделирования движения автомобиля уравнения ФРУНД дополняются: вектором сил и моментов, действующих на кузов автомобиля; векторами сил лобового сопротивления, боковой силы, подъемной силы; вектором, компонентами которого являются опрокидывающий момент, поворачивающий момент и момент рысканья; матрицей преобразования

85

из связанной системы координат кузова в неподвижную систему координат. Компоненты векторов аэродинамических сил и моментов определяются по хорошо отработанным и экспериментально проверенным формулам с использованием коэффициентов: аэродинамического сопротивления, плотности воздуха, лобовой площади автомобиля, скорости натекания невозмущенного воздушного потока, боковой и подъемной силы.

Спомощью разработанного описания можно провести анализ влия-

ния аэродинамики на управляемость автомобиля. При этом рассчитывается маневр «переставка» на скорости 80 км/ч. Для выполнения маневра по-

добран закон поворота рулевого колеса автомобиля. Длина переходного

динамическучастка переставки составляет 30 м, боковое смещение – 3 м. Расчеты проводил сь при коэфф циенте сцепления шин 0,7. Центр действия аэро-

х с л наход лся в плоскости дороги в центральной точке, делящей расстоян е между мостами автомобиля пополам, что соответствует положен ю центра пр ведения сил в испытаниях. Рассматриваются параметры дв жен я автомо иля при совершении маневра «переставка» в случае нал ч я дополн тельной ветровой нагрузки. Ветровая нагрузка в модели аэрод нам ческ х сил задается раздельно в продольном и боковом направлен ях. Направление продольного ветрового потока может быть встречным или попутным, поперечного – левым или правым. Большое влияние на изменение траектории автомобиля оказывает боковой ве-

тер, встречный ветер увеличивает его на 10 – 15%.

бА Тема 6.2. МатематическаяДмодель для расчетной оценки

управляемости и устойчивости автомобиля на основе ограниченного количества полигонных испытаний

управляемости и устойчивости автомобиля на основе ограниченного количества полигонных испытаний.

Использование математической модели для расчетной оценки И

Математическая модель для имитационных исследований, базирующаяся на экспериментальных данных натурных испытаний, может обладать достаточной работоспособностью и точностью. Математическая модель описывает «одноколейный» автомобиль с характеристиками «приведенных» шин, включающими в себя динамические параметры реальных шин, системы подрессоривания, кузова и трансмиссии. Модель автомобиля, эквивалентного исследуемому, имеет пять степеняей свободы. Принципиальная схема расчета параметров криволинейного движения автомобиля представлена на рис. 33.

86