Диссертация (Повышение ходкости и тягово-скоростных свойств глиссирующих амфибийных машин малого класса), страница 7

Таким образом, виднагружения практически не влияет на распределение масс и на изменение ходовогодифферента, но с увеличением нагрузки водоходные свойства машиныухудшаются.Согласно Степанову А.П., по весовой ведомости также могут бытьопределены уравнения сил тяжести в абсолютной и относительной формах [82].Применительно к рассматриваемой схеме общей компоновки ГАММК, ониприобретают следующий вид:42 = ∑ = зм + вд + см + пм + н + в + гр ,(2.3)1 = ∑ = зм + вд + см + пм + н + в + гр ,(2.4)где Gi – массы i-го компонента, кг,ki – коэффициенты, характеризующие распределение сил тяжести по i-мкомпонентам в долях от общей силы тяжести машины с грузом.а)б)Рисунок 2.3 – Зависимость положения центра тяжести от нагружения:а – координата по оси Ox, б – координата по оси Оz43Индексы в уравнениях (2.3) и (2.4) обозначают: зм – задний модуль, вд –водоходный движитель, см – средний модуль, пм – передний модуль, н –надстройка, в – водитель, гр – пассажиры или груз.Вколичественномвыражениидляконкретнойрассматриваемойкомпоновочной схемы ГАММК выражения (2.3) и (2.4) приобретают вид:800 = 100 + 25 + 210 + 110 + 85 + 90 + 180,(2.5)1 = 0,125 + 0,030 + 0,262 + 0,138 + 0,106 + 0,113 + 0,225.(2.6)Полученные данные позволяют судить о распределении масс ГАММК поотдельным элементам.

Наибольшую долю от общей массы компонентов ТС впорядке убывания составляют средний, передний и задний модули, поэтому припроведении работ по снижению собственной массы машины на данныекомпоненты следует обратить внимание в первую очередь.2.2. Математические модели конфигурации двухрычажных подвесок,оснащенных системой складыванияДля того, чтобы сформировать структуру заднего и переднего модулейГАММК, необходимо, прежде всего, решить задачу определения размеров иположения составляющих элементов подвесок передней оси и задних полуосей сучетом конструктивных особенностей и ограничений. Конфигурация подвесокопределяет их кинематику и распределение усилий в направляющем, упругом идемпфирующем элементах. Следующим этапом проектирования подвесок являетсяанализ плавности хода, методики проведения которого известны [64, 80] иприменимы к ГАММК, если рассматривать объект как сухопутную машину.Особенностью системы подрессоривания ГАММК является обеспечениевозможности ее складывания на воде, поэтому примем за основу метод [29], иразработаем математические модели конфигурации элементов подвесок переднейоси и задних полуосей, учитывающие наличие системы складывания.44Приформированииматематическихмоделейнеобходимоучестьконструктивные ограничения, являющиеся специфичными для подвесок ГАММК.Угол положения цапфы ограничен максимальным ходом отбоя для заднейподвески и предельными статическими углами наружных и внутренних шарнировравных угловых скоростей (далее – ШРУС) для передней подвески.

Чтобыобеспечить корректную работу расположенных в переднем модуле элементовтрансмиссии и рулевого управления на всем диапазоне хода подвески (в том числе,и при складывании), будем считать, что шаровые опоры ШРУСов и рулевых тяг впоперечной проекции подвески совпадают с опорами нижнего рычага. При этом,главная передача находится в пространстве между опорами нижних рычагов впереднем модуле, а рулевая рейка расположена в плоскости, параллельной Оyz.Рассмотрим три основных положения работы подвесок передней оси изадних полуосей ГАММК: статическое, на ходе сжатия/отбоя и сложенное.

Такжевведем два допущения: податливость в шарнирах отсутствует, и все элементыподвески, кроме упруго-демпфирующего элемента (далее – УДЭ), являютсяабсолютно жесткими. Расчетные схемы положений задней и передней подвесокпредставлены на Рисунках 2.4 – 2.6 и 2.7 – 2.9 соответственно. Характерные точкиимеют свое обозначение и координаты. Начало системы координат Oxy на схемахрасположено в месте крепления шарнира нижнего рычага к корпусу, которыйпринимается неподвижным. В состав обеих подвесок входят следующие элементы:нижний рычаг OD, верхний рычаг BC, цапфа колеса DG и стойка DC в сборе, рычагсистемы складывания AB, упруго-демпфирующий элемент EF, колесо на диске всборе и корпус с глиссирующими обводами.Для упрощения расчетов и создания однозначной связи между задаваемымпараметром ведущего звена и ходом подвески разработаем математические моделис одной степенью свободы – углом наклона верхнего рычага к горизонтали.Ограничение степени свободы при складывании осуществляется за счет упорацапф в ограничители хода отбоя.

Другими словами, при спуске на воду происходитвывешивание колес, а при активации системы складывания – проворачиваниерычагов складывания, которые являются ведущими для верхних рычагов подвесок.45Рисунок 2.4 – Расчетная схема статического положения задней подвескиРисунок 2.5 – Расчетная схема положения сжатия/отбоя задней подвески46Рисунок 2.6 – Расчетная схема сложенного положения задней подвескиРисунок 2.7 – Расчетная схема статического положения передней подвески47Рисунок 2.8 – Расчетная схема положения сжатия/отбоя передней подвескиРисунок 2.9 – Расчетная схема сложенного положения передней подвески48Введем систему обозначений исходных параметров математических моделейконфигурации подвесок ГАММК, указанную в Таблице 2.1.Таблица 2.1 – Наименование исходных параметров математических моделейДлина нижнего рычага, ммОбозначениеЗадняяПередняяподвеска подвескаlнДлина верхнего рычага, ммlвДлина стойки, ммaДлина цапфы, ммbНаименованиеВынос колеса, мм-eНачальный угол положения нижнего рычага, оα0Начальный угол положения верхнего рычага, оβ0Начальный угол положения цапфы, оγ0Длина рычага складывания, ммlсНачальный угол развала, оω0-Начальный угол положения рычага складывания, оφ0Длина до шарнира УДЭ на нижнем рычаге, ммсДлина до шарнира УДЭ на рычаге складывания, ммdШирина колеса, мм-Статический радиус колеса, ммКоордината шарнира нижнего рычага на корпусе, ммrк-Высота от киля до шарнира нижнего рычага, ммВысота от обводов до шарнира нижнего рычага, ммbкnhкhобв-Угол гидродинамических обводов корпуса, о-εПредельный статический угол внутреннего ШРУСа, о-αпредПредельный статический угол наружного ШРУСа, оПриращение угла верхнего рычага на ходесжатия/отбоя, о-ψпредΔβ49Оцениваемыми в зависимости от изменения угла наклона верхнего рычага Δβявляются необходимые для дальнейшего проектирования подвесок параметры,сведенные в Таблицу 2.2.Таблица 2.2 – Наименование оцениваемых параметров математической моделиОбозначениеНаименованиеЗадняя Передняяподвеска подвескаОписаниеХоды сжатия/отбоя, ммΔhДорожный просвет, ммhдпУвеличение улучшаетпрофильную проходимостьХод УДЭ, ммlУДЭДля расчета плавности ходаПотребный угол поворотарычага складывания, оУгол положения цапфы, оφγ-XH-Угол развала, о-ωПоловина колеи, мм-BvПлечо обкатки, мм-RобПоложение центра крена, мм-YMУгол поворота наружногоШРУСа, о-ψГоризонтальная координатацентра пятна контакта, ммНеобходим дляобеспечения полногоскладывания подвескиВлияет на скорость износашин и на величинудинамической нагрузки наЗОЭМ при движении подорожным неровностямУвеличение параметраускоряет износ шинВлияет на сопротивлениекачению и износ шинУвеличение негативновлияет на сопротивлениекачению, устойчивостьдвижения, величинубокового увода шин изатраты энергии наобразование колеюУвеличение вызываетколебания на рулевомуправлении приторможенииУвеличение уменьшаеткрен кузоваНе должен превышатьдопустимое значение50Рассчитаем коэффициент соотношения длин верхнего и нижнего рычагов:р =в.н(2.7)Определим расположение шарниров подвесок в статическом положении(при Δβ = 0) по расчетным схемам, представленным на Рисунках 2.4 и 2.7 длязадней и передней подвесок соответственно.

Положение нижнего, верхнегорычагов и стойки цапфы обоих подвесок описывается следующей системойуравнений:0 = в cos(0 ) + 0 ,0 = в sin(0 ) + 0 ,0 = н (0 ) ,0 = н (0 ) ,(2.8)0 − 0cos(0 ) =,0 − 0)=sin(,0{где B (XB0; YB0) – начальные координаты шарнира крепления верхнего рычага, мм,C (XС0; YС0) – начальные координаты верхнего шарнира цапфы, мм,D (XD0; YD0) – начальные координаты нижнего шарнира цапфы, мм.Координаты шарнира крепления рычага складывания A (XА; YА)определяются таким образом: = 0 − с cos(φ0 ),(2.9) = 0 − с sin(φ0 ).(2.10)Начальные координаты нижнего E (XE0; YE0) и верхнего F (XF0; YF0) шарнировУДЭ рассчитываются по формулам:0 = ∙ cos(0 ),(2.11)0 = ∙ sin(0 ),(2.12)0 = + cos(φ0 ),(2.13)0 = + d sin(φ0 ).(2.14)Начальная длина УДЭ lУДЭ0, мм, определяется следующим образом:УДЭ0 = √(0 − 0 )2 + (0 − 0 )2 .(2.15)51Начальный дорожный просвет hдп0, мм, для задней подвески:ℎдп0 = к + cos(0 ) − 0 − ℎк .(2.16)Для передней подвески hдп0, мм, определяется по формуле:hдп0 = к cos(0 ) + cos(0 ) − sin(0 ) − 0 − ℎк .(2.17)Для задней подвески начальная горизонтальная координата центра пятнаконтакта колеса с дорожной поверхностью XH0, мм, рассчитывается по выражению:0 = sin(0 ) + н cos(0 ).(2.18)Для передней подвески дополнительно рассчитаем половину начальнойколеи Bv, мм, и начальное плечо обкатки Rоб, мм, по соответствующим формулам:0 = + sin(0 ) + cos(0 ) + н cos(0 ) − к sin(0 ),(2.19)об0 = 0 − (к (0 ) − (0 )) (0 ) − (0 ) − 0 − .(2.20)Кроме этого, определим для передней подвески начальные координатыполюса поперечного крена P (XP0; YP0) по формуле: = (0 − ) tg(0 ) + 0 − 0 tg(0 ) ,{ 00 = (0 − ) tg(0 ) + 0 − 0 tg(0 ) .(2.21)Если система уравнений (2.21) не имеет решения, то рычаги подвескиустановлены параллельно, а полюс поперечного крена удален в бесконечность.Рассчитаемдляпереднейподвескиначальнуюкоординатуцентрапоперечного крена YM0, мм, по формуле:0 = − 0 [0 + (ℎк + ℎдп0 )]− (ℎк + ℎдп0 ).0 − 0(2.22)Если система уравнений (2.22) не имеет решения, то рычаги подвескиустановлены параллельно.

Для того, чтобы определить положение центра кренапри параллельно установленных верхнем и нижнем рычагах, необходимовоспользоваться следующей формулой:0 = −(ℎдп0 + ℎк ) − 0 (0 ).(2.23)Начальный угол положения наружного ШРУСа 0 , о, определим по формуле:0 = 0 − 0 .(2.24)Определив таким образом статическое положение, приступим к анализукинематики подвесок на ходах сжатия/отбоя (Рисунки 2.5 и 2.8). Для этого, к52начальному углу положения верхнего рычага β0 прибавим приращение Δβ.

Будемсчитать положительным ход сжатия и отрицательным – ход отбоя. Для угловпримем следующее правило знаков: положительное значение углов и ихприращений с изменением Δβ – по часовой стрелке, отрицательное – противчасовой стрелки соответственно.С учетом приращений система уравнений (2.8) примет вид: = в (0 + ) + 0 , = в sin(0 + ) + 0 , = н (0 + ) , = н (0 + ) ,(2.25) − cos(0 + ) =, − sin(+)=.0{Координаты точки B (XB0; YB0) были получены при решении системыуравнений (2.8).