Введение

Проходимость является одним из основных эксплуатационно-технических качеств автомобиля, определяющим возможность его эффективного использования в тяжелых дорожных условиях. Этим качеством должны обладать автомобили всех типов, но в зависимости от их назначения в различной степени. В связи с этим само понятие “проходимость” для автомобилей каждого типа имеет свое специфическое содержание. Так, например, проходимость народнохозяйственных автомобилей связывают с производительностью их и стоимостью единицы транспортной работы в тяжелых дорожных условиях. Для армейских автомобилей проходимость приобретает особенно важное, значение потому что от этого качества боевых и транспортных автомобилей во многом зависит успех обеспечения боевых действий войск.

Экономическая целесообразность создания автомобилей повышенной проходимости здесь также играет важную роль, но в определение проходимости как качества армейского автомобиля на первый план выдвигается приспособленность автомобиля к выполнению основных задач в тяжелых дорожных условиях.

Под проходимостью армейского автомобиля следует понимать способность его движения по плохим дорогам и вне дорог, преодолевая встречающиеся на го пути естественные и искусственные препятствия, без вспомогательных средств.

В зависимости от назначения армейского автомобиля, он обладает различной проходимостью. По этому признаку они делятся на автомобили: обычной, повышенной и высокой проходимости.

Автомобили:- обычной проходимости 4х2

-повышенной проходимости 4х4;6х4;6х6

-высокой проходимости 8х8 и т.д.

Кроме того автомобили высокой проходимости могут быть плавающими, работать в особо тяжелых условиях, например в пустынной местности или на Севере.

Повышение проходимости военно-автомобильной техники, является фактом, влияющим на надежность автомобиля, его долговечность и рентабельность использования в условиях современного боя. И как следствие в этой связи является одним из основных направлений работы конструкторских отделов, научно-исследовательских институтов, бюро технических разработок.

Работа связанная с анализом существующих конструкций, с выбором оптимальных решений сочетающих в себе ряд специфических и общих технических требований, а также в связи с установившейся и нестабильной обстановкой экономики страны и мира в целом, как следствие мирового экономического кризиса требующая 100% реализации продукции, продолжительного спроса. Требует создание механизмов отвечающих мировым стандартам и одновременно не имеющих аналогов в других странах-конкурентах.

Создание механизмов позволяющих максимально облегчить труд водителя, создать благоприятные и комфортные условия его работы. К данным механизмам можно отнести механизмы с автоматизацией системы управления, то есть минимизировать работу механика водителя в процессе управления машиной.

Целью данного дипломного проекта является: повышение проходимости автомобиля “КАМАЗ 5350” путем разработки механизма раздаточной коробки, позволяющего, при переключении передач сохранить в ней кинетическую энергию Мкр, во время движения автомобиля.

Актуальность темы.

Современные тенденции развития автомобилестроения в большой степени связаны с появлением и развитием бортовых компьютерных систем, что повлекло за собой разработку и создание интеллектуальных систем управления различными узлами и агрегатами колёсной машины, в том числе, и трансмиссиями, которые в этом случае реализуются как электрические или гидрообъёмные и называются «гибкими» и «интеллектуальными». «Интеллектуальная» трансмиссия должна обеспечить приспосабливаемое поведение машины, в частности, полноприводного многоосного автомобиля, функционирующей в неопределенной внешней среде. «Гибкая интеллектуальная» трансмиссия должна обеспечить быструю и точную реакцию на изменение силовых и кинематических параметров движения.

С точки зрения повышения проходимости на сегодняшний день выдвигаются актуальные проблемы развития теории существующих и создания новых энергопередающих систем автомобиля, исследования и оптимизации их параметров, разработки новых законов и алгоритмов управления.

Вопрос совершенствования показателей проходимости, безусловно, является актуальным, особенно в условиях нашей страны с недостаточно развитой системой автомобильных дорог. Вместе с тем, когда речь идёт об эксплуатации специальной колёсной техники: военных автомобилей, поисковых амфибийных автомобилей и т.д., удовлетворительными характеристики опорных оснований быть в принципе не могут.

Как отмечается обеспечение необходимых тягово-динамических свойств с соблюдением экологических и экономических требований только за счёт увеличения мощности неприемлемо. Необходима оптимизация параметров при выборе схем раздачи мощности по колёсам и типа трансмиссии для автомобилей каждого класса грузоподъёмности в зависимости от их предназначения.

Отличительной особенностью условий функционирования трансмиссий полноприводных автомобилей является то, что количество возможных комбинаций режимов работы ведущих колес в каждый конкретный момент времени существенно больше по сравнению с не полноприводными автомобилями. Особенно это заметно при возрастании числа мостов и при криволинейном движении, движении по деформируемым грунтам и неровным опорным поверхностям. Однако проблемы, связанные с разработкой законов и алгоритмов для распределения мощности при различных вариантах трансмиссии, на сегодняшний день ещё пока не являются решёнными в полном объёме.

Ещё одной непростой трудоёмкой задачей, которую разработчикам приходится решать при выборе схем раздачи мощности и типа трансмиссии, особенно для многоосных машин, является определение параметров взаимодействия движителя с опорной поверхностью для учёта их при составлении математической модели взаимодействия движителя с опорным основанием.

Построение компьютерного управления силовым приводом колес полноприводного автомобиля на основе интеллектуальной системы позволит с высоким качеством выполнять сложное регулирование в условиях интенсивного изменения возмущающих воздействий и неполной информации о внешней среде, какой является бездорожье.

В этой связи разработка закона распределения мощности по колёсам автомобиля, направленного на улучшение опорной проходимости, представляется важной исследовательской задачей, решение которой позволит модернизировать существующие и создавать новые автомобили, с более совершенными показателями опорной проходимости, что, в свою очередь, благоприятным образом отразиться и на эколого-экономических аспектах.

Для принятия оптимальных конструктивных решений необходимо располагать методами, позволяющими проводить сравнительную оценку автомобилей с различными схемами трансмиссиями и законами распределения мощности по колёсам на стадии проектирования.

На этапе разработки наиболее эффективным является прогнозирование характеристик проходимости автомобиля при различных схемах трансмиссии и отработка алгоритмов для их систем управления с использованием имитационного математического моделирования на ЭВМ. Проведение вычислительных экспериментов на ранних стадиях создания автомобиля дает возможность исследовать эффективность различных законов и алгоритмов на совокупности дорожных условий. Это позволяет разработчикам определяться не только с требованиями к системам распределения мощности, но и сокращать сроки доводочных испытаний и, тем самым, снижать стоимость разработки.

Цели и задачи.

Целью работы является повышение опорной проходимости автомобиля путём рационального распределения мощности по колёсам.

Для достижения намеченной цели в работе были поставлены и последовательно решены следующие основные задачи: - разработана математическая модель прямолинейного движения полноприводного автомобиля по деформируемому опорному основанию, в которой учтена возможность реализации различных законов распределения мощности по колёсам. Особенностью модели является использование экспериментальных данных качения одиночного колеса по деформируемому основанию и учёт продольной податливости направляющих элементов подвески; выполнен сравнительный анализ данных экспериментов с результатами моделирования на примере одиночного колеса, который подтвердил возможность применения методики имитационного моделирования прямолинейной динамики движителя с использованием экспериментальных характеристик; - выполнен анализ результатов исследования работоспособности математической модели прямолинейного движения полноприводного автомобиля по деформируемому опорному основанию для подтверждения возможности её использования при прогнозировании показателей опорной проходимости; - проведены теоретические исследования прямолинейного движения автомобиля по деформируемому опорному основанию при блокированной и дифференциальной связи между колёсами для получения данных, необходимых для сравнительной оценки; - разработан закон управления индивидуальным приводом колёс, направленный на улучшение показателей опорной проходимости; - проведено сравнение результатов теоретических исследований при различных законах распределения мощности, подтвердившее целесообразность применения разработанного закона.

Методы исследований.

Исследования проводились с использованием численных методов моделирования движения автомобиля при различных схемах трансмиссии и современных методов оценки автомобильной техники по возможностям проходимости. В работе использованы результаты экспериментов, проводимых в МГТУ им. Н.Э Баумана в разное время.

Научная новизна заключается: -в создании математической модели, позволяющей прогнозировать показатели опорной проходимости при прямолинейном движении полноприводного автомобиля для различных схем трансмиссии, особенностью которой является использование экспериментальных тягово-энергетических и тягово-сцепных характеристик, а также введение продольной податливости направляющих элементов подвески; - в разработке с использованием аппарата нечёткой логики (Fuzzy Logic) закона распределения мощности по колёсам автомобиля, направленного на повышение опорной проходимости; -в результатах сравнительных теоретических исследований прямолинейной динамики полноприводного трёхосного автомобиля с равномерным распределением осей при различных схемах трансмиссии: с дифференциальным, блокированным и индивидуальным приводом.

Практическая ценность работы. На основе результатов выполненных исследований для практического использования при оценке эффективности автомобиля с различными схемами трансмиссии создан комплекс программ для ЭВМ. Использование комплекса позволяет имитировать прямолинейную динамику машины при различных законах распределения мощности по колёсам в различных дорожных условиях, задаваемых при помощи тягово-энергетических , = f{(p ) и тягово-сцепных ср = /(S') характеристик, и, тем самым, сократить сроки проектирования и доводочных испытаний.

1 Анализ использования кинетической энергии автомобиля для преодоления труднопроходимых участков пути.

1. Роль раздаточной коробки в обеспечении проходимости автомобиля. Постановка проблемы.

Дополнительные коробки, выполненные в отдельном картере и соединительные с основной коробкой передач при помощи короткой карданной передачи, предназначены для увеличения числа передачи и диапазона передаточных чисел. В настоящее время такие дополнительные коробки применяются крайне редко и только в том случае, если в трансмиссии используется стандартная коробка передач.

Раздаточные коробки, применяемые в полноприводных автомобилях, как правило, одновременно выполняют функции демультипликатора, что дает возможность увеличить диапазон передаточных чисел, увеличить тяговую силу, которая распределяется между всеми колесами, тем самым повышая проходимость автомобиля. [5]

Раздаточная коробка- агрегат трансмиссии полноприводного автомобиля предназначен для распределения Мкр между ведущими колесами или бортами автомобиля и для увеличения общего передаточного числа трансмиссии.

В зависимости от схемы привода к ведущим мостам распределение Мкр может осуществляться между следующими элементами автомобиля:

- двумя ведущими мостами;

- передним ведущим мостом и задней тележкой;

- передней и задней тележкой;

- ведущими бортами (при бортовой схеме привода)

- группами колес внутри бортовых приводов.

Необходимость увеличения общего передаточного числа трансмиссии обусловлена тем, что полноприводные автомобили используются в самых различных дорожных условиях, а диапазон передаточных чисел коробки передач, как правило, недостаточен для получения необходимых шаговых и скоростных качеств этих автомобилей.

Раздаточная коробка обычно выполнена в виде самостоятельного агрегата и в трансмиссии автомобиля устанавливается после коробки передач. В отдельных случаях раздаточная коробка выполнена в одном блоке с коробкой передач. [5]

Раздаточные коробки работают практически в тех же условиях, что и коробки передач. Особенности работы являются повышение нагрузки на пониженных передачах и значительно меньше количество переключаемых передач.

Являясь неотъемлемой частью трансмиссии полноприводного автомобиля, раздаточная коробка и прежде всего совершенство ее принципиальной схемы в значительной мере предопределяют технико-экономический уровень машины в целом. Анализ многочисленных принципиальных схем подтвердил наши предположения об отсутствии среди них варианта претендующего в данный момент называться оптимальным, полностью исчерпывающего возможности по укрощению конструкции, повышению коэффициента полезного действия и технологичности, снижению материальности, расширению области унификации самих раздаточных коробок и редукторов ведущих мостов, а также по повышению проходимости машины. [3]