Министерство образования и науки
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный технический университет «МАМИ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Проректор по учебной работе
профессор
_____________________ С.А. Зайцев
«___» ___________________ 2011 г.
ПРОГРАММА
комплексной дисциплины
“КОНСТРУКЦИЯ, Теория, Конструирование и испытание автомобиля”
выносимой на Государственный экзамен по направлению подготовки дипломированных специалистов
190200 – «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы»
специальности 190201.65 – «Автомобиле- и тракторостроение»
Москва – 2011 год
Настоящая программа по комплексной дисциплине «Теория, конструирование и испытание автомобиля» разработана на основе типовых и рабочих программ дисциплин «Конструкция автомобиля», «Теория автомобиля», «Конструирование и расчет автомобиля», «Испытания автомобиля», читаемых студентам, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 190200 – «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы» специальности 190201.65 – «Автомобиле- и тракторостроение» на 5-9 семестрах, и предназначена для проведения итоговой аттестации.
Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студент должен:
знать:
- конструкцию автомобиля;
- области применения теории автомобиля;
- определяемые назначением и условиями эксплуатации требования к параметрам автомобиля, влияющие на его эксплуатационные характеристики;
- общую идеологию выбора параметров систем автомобилей и наиболее типичные примеры реализации таких решений;
|
|
- тенденции развития теории автомобилей;
- общие принципы конструирования;
- общие принципы проектирования автомобильных конструкций, а именно узлов трансмиссии, подвески, рулевого и тормозного управлений;
- методы проектирования кузовов;
- способы определения нагрузочных режимов деталей и узлов автомобилей, способы определения нагрузочных режимов;
- методику составления технического задания на проектирование автомобиля,
- особенности проектирования автомобилей различного назначения;
- технологию подготовки автомобилей к испытаниям;
- методики проведения стендовых и дорожных испытаний автомобильной техники;
уметь:
- оценить необходимость теоретического подхода к решению проблем движения автомобиля.
- решить задачу исследования статических и динамических процессов
движения автомобиля.
- выбирать параметры систем автомобиля, обеспечивающие ему
наилучшие тягово-скоростные качества;
-выполнять проектные и прочностные расчеты деталей, узлов и агрегатов;
- самостоятельно готовить автомобильную технику к проведению
испытаний;
- планировать проведение экспериментальных работ;
- использовать современную аппаратуру, стенды и научное оборудование для проведения испытаний и обработки полученных результатов;
- анализировать результаты испытаний и делать практические выводы по доводке и совершенствованию конструкции автомобиля.
Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Конструкция автомобиля
1.1. Классификация автомобилей.
|
|
Назначение автомобилей, их потребительские свойства. Основные требования, предъявляемые к автомобилям. Типы и основные параметры двигателей автомобилей. Компоновочные схемы автомобилей. Колесная формула. Принципиальные схемы трансмиссий автомобилей.
1.2. Трансмиссии автомобилей.
Сцепления: назначение, требования, классификация, принципы расчета, потребительские свойства. Понятие о коэффициенте запаса. Общее устройство и принципиальные схемы постоянно замкнутых сцеплений. Способы создания осевых сил, нажимные пружины. Фрикционные накладки: способы крепления и материалы. Особенности конструкции ведомых дисков. Демпферы крутильных колебаний. Особенности конструкций двухдисковых сцеплений. Приводы сцеплений. Автоматические сцепления.
Коробки передач: назначение, требования, классификация, принципы расчета, потребительские свойства. Тип шестерен и способы включения передач. Основные кинематические схемы коробок передач автомобилей. Многоступенчатые коробки передач. Синхронизаторы. Механизмы управления коробками передач. Смазывание коробок передач, контроль уровня масла.
Бесступенчатые передачи: назначение и области применения, требования, классификация. Гидродинамические передачи. Принцип работы, конструкция и характеристики гидротрансформатора. Гидромеханическая передача. Принцип работы объемных гидропередач. Конструкция и варианты применения объемных гидропередач на автомобилях. Электрические передачи. Импульсные передачи. Фрикционные передачи.
Карданные передачи: назначение, требования, классификация, принципы расчета, потребительские свойства. Полукарданные шарниры. Карданные шарниры неравных угловых скоростей. Карданные валы. Компенсация осевого перемещения деталей карданной передачи. Шарниры равных угловых скоростей: сдвоенные, кулачковые, шариковые, трехшиповые. Особенности работы карданной передачи в приводе ведущих колес автомобилей.
|
|
Дифференциалы: шестеренчатые, кулачковые, червячные. Кинематические схемы шестеренчатых дифференциалов с коническими и цилиндрическими шестернями. Необходимость и способы блокировки дифференциалов. Дифференциалы повышенного трения. Понятие коэффициента блокировки. Варианты конструкции кулачковых дифференциалов. Муфты: зубчатые и кулачковые, муфты свободного хода, вязкостные муфты.
Главные передачи: назначение, требования, классификация, принципы расчета, потребительские свойства. Кинематические схемы главных передач. Свойства и области применения различных конструкций главных передач. Конструктивные мероприятия по повышению долговечности главных передач. Смазывание главных передач.
Раздаточные коробки: назначение, требования, классификация, принципы расчета, потребительские свойства. Основные конструктивные схемы раздаточных коробок. Особенности конструкций раздаточных коробок. Смазывание раздаточных коробок.
1.3. Мосты автомобилей.
Назначение мостов и требования к ним. Классификация мостов автомобилей Управляемый мост. Ведущий мост. Комбинированный мост. Поддерживающий мост. Принципы расчета и потребительские свойства.
1.4. Подвески автомобилей.
Назначение подвески и ее структурные элементы, принципы расчета и потребительские свойства подвесок. Требования к подвескам. Упругие элементы подвесок: рессоры, спиральные пружины, торсионы, пневматические и резиновые упругие элементы. Направляющие элементы подвески. Зависимые, независимые и полузависимые подвески автомобилей. Стабилизатор поперечной устойчивости (крена). Амортизаторы: принцип действия, классификация и характеристики. Двухтрубные и однотрубные телескопические амортизаторы. Особенности конструкций амортизаторов. Элементы регулирования подвесок.
1.5. Шины и колеса автомобилей.
Назначение шин и требования к ним. Классификация шин и их потребительские свойства. Диагональные, радиальные и диагонально-опоясанные шины. Камерные и бескамерные шины. Низкопрофильные сверхнизкопрофильные шины. Специальные шины. Влияние конструкции шин на их свойства. Явление увода. Обозначение шин.
Требования к колесам. Классификация колес. Типы ободьев. Дисковые и бездисковые колеса. Обозначение колес. Балансировка колес.
1.6. Несущие системы автомобилей.
Назначение несущей системы и требования к ней. Классификация несущих систем и их потребительские свойства. Несущие системы пассажирских и грузовых автомобилей.
1.7. Рулевые управления автомобилей.
Назначение рулевого управления. Способы и кинематика повоpота колесных машин. Требования к рулевым управлениям. Классификация рулевых управлений, принципы их расчета и их потребительские свойства. Червячные, винтовые и реечные рулевые механизмы. Особенности кинематики рулевых приводов. Схемы рулевых трапеций. Конструкция шарниров рулевых приводов. Углы установки управляемых колес и осей их поворота. Развал и схождение колес. Стабилизация управляемых колес. Усилители рулевого привода: назначение и классификация. Конструкция и работа гидравлических усилителей. Электрические и электрогидравлические усилители. Травмобезопасные рулевые колонки.
1.8. Тормозные управления автомобилей.
Назначение тормозного управления и требования к нему. Структура и классификация тормозных управлений, принципы их расчета и потребительские свойства. Тормозные механизмы колесных машин. Особенности конструкции разжимных устройств барабанных тормозных механизмов. Дисковые тормозные механизмы. Автоматическая регулировка зазоров в тормозных механизмах.
Тормозные приводы: конструктивные варианты тормозных приводов, схемы двухконтурных тормозных приводов. Механический привод. Гидравлический привод. Усилители гидравлического тормозного привода. Аппараты подготовки и хранения сжатого воздуха в пневматических и гидропневматических приводах. Приборы управления подачей воздуха. Защитные устройства пневматических приводов. Исполнительные механизмы пневматических тормозных приводов. Приборы регулирования тормозных сил: регуляторы с дифференциальным поршнем, регуляторы лучевого типа, клапаны ограничения давления.
Антиблокировочные системы. Вспомогательные тормозные системы.
1.9. Кабины и кузова автомобилей.
Требования, предъявляемые к кабинам и кузовам, их потребительские свойства. Общее устройство кабины и грузового автомобиля, кузова пассажирского автомобиля.
Конструктивное обеспечение обзорности, удобства посадки, вибро- и шумозащиты, травмобезопасности и других требований.
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Сиденья и механизмы их регулирования. Механизмы открывания и запирания дверей.
Механизмы подъема и очистки стекол. Зеркала заднего вида и способы регулирования их положения.
1. Классификация автомобилей.
2.Весовые параметры автомобиля. Собственная масса, полезная
нагрузка и т.д.
3. Геометрические параметры автомобиля. Габаритные размеры,
дорожный просвет, база, колея.
4. Агрегаты трансмиссии. Назначение сцепления, конструкция.
5. Автоматические сцепления, конструкция.
6. Гаситель крутильных колебаний. Конструкция, назначение.
7. Коробки передач. Назначение, конструкция.
8. Коробки передач. Типы шестерен и способы включения передач.
9. Раздаточные коробки. Назначение, конструкция.
10.Бесступенчатые передачи, назначение и конструкции
11.Конструкция и принцип работы гидротрансформатора.
12.Карданные передачи. Назначение, требования, конструкция.
13.Шарниры равных угловых скоростей. Конструкция и область
применения.
14.Механизмы распределения мощности. Назначение, требования,
конструкция.
15. Конструкция дифференциалов.
16. Назначение, конструкция мостов
17. Рулевые управления. Назначение, требования, конструкция.
18. Рулевые механизмы. Виды. Конструкция.
19. Рулевые приводы. Конструкция, кинематика.
20. Стабилизация управляемых колес.
21. Назначение тормозного управления.
22. Тормозные механизмы. Конструкция барабанных механизмов.
23.Особенности конструкции разжимных барабанных тормозных
механизмов.
24. Дисковые тормозные механизмы. Конструкция.
25. Тормозные приводы. Схема и виды.
26. Антиблокировочные системы (АБС).
27. Гидропневматическая подвеска. Конструкция.
28. Зависимые, независимые подвески. Конструкция, кинематика.
29. Стабилизатор. Конструкция.
30. Несущие системы. Назначение и требования.
31. Рамы грузовых автомобилей.
32. Шины и колеса. Назначение, конструкция.
Рекомендуемая литература
а) основная литература:
- “Конструкция автомобиля. Шасси”, под. ред. А.Л. Карунина, М. МГТУ “МАМИ”, 2000 г., 528 с.
б) дополнительная литература:
- Вахламов В.К., Автомобили: Основы конструкции: Учебник для студ.
Издательский цент Академия, 2008г.
Раздел 2. Теория автомобиля
2.1. Основы теории качения колеса.
Геометрические параметры колеса и шины. Свободный и статический радиусы. Другие статические характеристики колеса, Взаимодействие колеса с опорной поверхностью. Режимы качения колеса: свободный, ведомый, тяговый, тормозной и нейтральный. Уравнения равновесия сил и моментов, действующих на колесо.
Сопротивление качению колеса (силовые потери). Природа возникновения момента сопротивления качению, эпюры распределения нормальных реакций дороги по длине контакта колеса, влияние конструктивных параметров и эксплуатационных факторов на сопротивление качению колеса (конструкции каркаса, брекера и протектора шины, ширины ободьев колес, давления в шине, нагрузки на нее, податливости опорной поверхности, скорости движения колеса и т.д.). Критическая скорость по волнообразованию на поверхности шины.
Особенности качения колеса в тяговом и тормозном режимах. Окружная сила (тяги) колеса и ее связь с продольной реакцией дороги. Природа возникновения проскальзывания в зоне контакта колеса с дорогой (области покоя и скольжения, их взаимоизменение в связи с продольной реакцией дороги) - скоростные потери.
Радиус качения колеса, его зависимость от относительного проскальзывания, а также от конструктивных и эксплуатационных факторов. Коэффициент "тангенциальной эластичности" шины.
Коэффициент сцепления колеса с дорогой. Зависимость удельной продольной реакции дороги от относительного проскальзывания контакта колеса ("фи"- "эс" диаграммы). Коэффициент полезного действия колеса.
Взаимосвязь "фи"-"эс" диаграммы и зависимости радиуса качения колеса от относительного проскальзывания.
Методы экспериментального определения ряда параметров качения колеса (реакций дороги, коэффициента сопротивления качению, радиуса качения, коэффициента сцепления, коэффициента относительного проскальзывания и т.д.) в лабораторных и дорожных условиях.
Общие понятия о влиянии силовых и скоростных потерь на эксплуатационные характеристики автомобиля.
Взаимодействие колеса с деформируемой опорной поверхностью. Специфичные требования к конструкции шин для эксплуатации в условиях бездорожья.
Основы моделирования качения колеса, аппроксимация характеристик, эмпирические зависимости, банки данных и способы их использования.
2.2. Аэродинамика автомобиля.
Основные понятия об аэродинамическом воздействии на автомобиль. Явления отделения воздушного потока и вихреобразования, процессы в пограничном с поверхностью кузова воздушном слое.
Аэродинамические силы и моменты, действующие на автомобиль в общем случае его плоскопараллельного движения, способы их приведения к характерной точке. Понятие метацентра.
Силы аэродинамического сопротивления.
Аналитическое описание сил аэродинамического сопротивления, действующих на автомобиль. Аэродинамические характеристики автомобиля: зависимости коэффициентов силы сопротивления и поворачивающего момента от угла натекания. Влияние ряда конструктивных факторов на коэффициент лобового аэродинамического сопротивления: макроформы кузова, состояния поверхности кузова, формы навесных элементов кузова и днища. Взаимодействие внешнего и внутреннего (истекающего из салона, моторного отсека, фургона и т.п.) потоков воздуха.
Особенности аэродинамики легковых, грузовых автомобилей, автобусов и спортивных автомобилей.
Обзор некоторых аспектов аэродинамики автомобиля. Силы, действующие на детали кузова. Загрязнение поверхности автомобиля: потоки воды, оседание грязи. Аэродинамический шум. Обтекание отдельных деталей автомобиля: стеклоочистителя, тормозов. Вентиляция салона автомобиля: размещение устройств для забора воздуха и его вывода из салона. Охлаждение двигателя: организация потока воздуха в моторном отсеке.
Понятие об аэродинамической устойчивости автомобиля при боковом ветре.
Специфичные аспекты аэродинамики спортивных и гоночных автомобилей: аэродинамическая прижимающая сила и способы ее получения (форма кузова, крылья, разрежение у поверхности дороги), установление рекордов скорости.
Понятия о движении автомобиля в неустановившемся потоке воздуха и переходных аэродинамических характеристиках Элементы теории подобия в аэродинамике автомобиля.
Экспериментальное исследование аэродинамики автомобиля. Аэродинамические трубы для испытания автомобилей и их моделей, основные требования и краткие сведения о типах труб. Требования к установке автомобилей в трубах. Дорожные аэродинамические испытания автомобилей (обзор): буксирование автомобиля, с плавающим кузовом, на передвигающейся платформе, метод выбега. Испытания автомобиля с использованием аэродинамического экрана.
2.3. Тягово-скоростные свойства автомобиля.
Влияние тягово-скоростных свойств автомобиля на его основные технико-экономические показатели.
Силы и моменты, действующие на автомобиль в общем случае прямолинейного движения. Окружная сила (тяги) на ведущих колесах в зависимости от крутящего момента двигателя автомобиля. Силы сопротивления движению. Нормальные реакции опорной поверхности. Условия возможности движения колеса.
Уравнение тягового баланса, обобщенные инерционные составляющие, коэффициент учета инерции вращающихся масс автомобиля, замена переменных по физическим признакам. График тягового баланса и графоаналитическое решение уравнения тягового баланса. Понятие об идеальной тяговой характеристике.
Рассмотрение задач, решаемых с использованием уравнения тягового баланса. Условия возможности движения автомобиля. Определение максимального угла преодолеваемого подъема и максимальной массы буксируемого прицепа.
Динамический фактор и динамическая характеристика автомобиля. График динамического баланса автомобиля. Упрощенные способы быстрого определения максимального угла подъема и массы буксируемого прицепа. Критическая с точки зрения динамической характеристики скорость автомобиля на данной передаче.
Ускорение автомобиля при движении на различных передачах. График ускорений автомобиля в зависимости от его скорости. Оптимальные моменты переключения смежных передач.
Время и путь разгона автомобиля до заданной скорости. Графоаналитический способ получения зависимости времени и пути разгона автомобиля от его скорости. Средняя скорость автомобиля.
Способы аналитического решения уравнения тягового баланса автомобиля. Вывод дифференциальных уравнений продольного движения автомобиля на основе аппроксимации внешней скоростной характеристики двигателя полиномами. Начальные и граничные условия для решения этих уравнений. Особенности алгоритма решения уравнений движения автомобиля на ЭВМ.
Мощностной баланс автомобиля. Особенности в выводе уравнения мощностного баланса. График мощностного баланса автомобиля. Анализ мощностного баланса с позиций прогноза тягово-скоростных свойств автомобиля.
Влияние различных конструктивных и эксплуатационных факторов на тягово-скоростные свойства автомобиля. Тенденции в развитии тягово-скоростных свойств современных автомобилей и их причины.
Экспериментальное определение тягово-скоростных свойств. Алгоритмы исследования тягово-скоростных свойств автомобиля на ЭВМ, банки данных с параметрами и характеристиками автомобиля
2.4. Топливная экономичность автомобиля.
Значение экономии топлива на автомобильном транспорте. Топливная экономичность автомобиля и окружающая среда.
Измерители топливной экономичности. Уравнения зависимости расхода топлива от параметров автомобиля, его двигателя и условий движения. Методика расчета путевого расхода топлива с использованием мощностного баланса автомобиля и нагрузочных характеристик двигателя. Анализ мощностного баланса с позиций расхода топлива: структура потерь мощности на преодоление внешних сил сопротивления, потери в трансмиссии автомобиля. Влияние скорости движения, свойства дороги, нагрузки, параметров двигателя, трансмиссии и шин, стиля вождения на топливную экономичность автомобиля.
Методика определения расхода топлива при неустановившемся движении: разгоне, движении накатом, торможении двигателем. Методика определения расхода топлива при движении автомобиля в режиме типовых ездовых циклов, в т.ч. по городскому циклу. Определение расхода топлива при движении по заданным маршрутам.
Особенности алгоритмов расчета расхода топлива на ЭВМ: аппроксимация и (или) интерполяция (экстраполяция) трехмерных нагрузочных характеристик двигателя, представление мощностного баланса автомобиля, допущения и ограничения.
Экспериментальное определение топливной экономичности автомобиля.
Характеристики топливной экономичности современных автомобилей. Пути повышения топливной экономичности.
Алгоритмы исследования топливной экономичности автомобиля на ЭВМ, банки данных с параметрами и характеристиками автомобиля.
2.5. Тяговый расчет автомобиля
Задачи, решаемые при выполнении тягового расчета. Выбор и обоснование исходных параметров.
Определение основных конструктивных параметров автомобиля: мощности двигателя, диапазона регулирования трансмиссии, передаточного числа главной передачи, числа ступеней трансмиссии и их передаточных чисел, размера и типа шин.
Вывод закономерностей для передаточных чисел коробки передач.
Понятия о бесступенчатом регулировании передаточного числа трансмиссии, регуляторные характеристики.
Понятия о гидравлических передачах. Краткие сведения о характеристиках гидротрансформаторов. (Примечание: бесступенчатые и гидравлические передачи более подробно рассматриваются в "Теории автоматических систем автомобиля").
Особенности выбора мощности двигателя для автопоездов. Двухдиапазонные трансмиссии грузовых автомобилей.
Алгоритм тягового расчета на ЭВМ.
2.6. Тормозные свойства автомобиля
Значение тормозных свойств для безопасности и производительности автомобиля. Торможение автомобиля - преобразование его кинетической энергии в тепловую. Способы торможения автомобиля, тормозные силы и моменты на колесах, блокирование колес, предельные тормозные силы. Зависимость удельной тормозной силы от относительного проскальзывания в контакте колеса с дорогой ("фи" - "эс" диаграммы).
Уравнения движения автомобиля при торможении. Показатели тормозных свойств автомобиля: замедление, путь и время торможения, их нормативы. Факторы, ограничивающие максимальную интенсивность торможения. Перераспределение нормальных реакций на колесах при торможении автомобиля. Оптимальное соотношение тормозных сил на колесах автомобиля в зависимости от дорожных условий и загрузки автомобиля. Регулирование тормозных сил: регуляторы, антиблокировочные системы и алгоритмы их функционирования.
Влияние сопротивления движению и инерционных моментов трансмиссии на характеристики торможения.
Диаграмма торможения. Анализ времени срабатывания различных тормозных систем и времени реакции водителя. Вывод уравнения торможения на основе диаграммы торможения.
Особенности торможения автопоезда.
Устойчивость одиночного автомобиля и автопоезда при торможении, в т.ч. при несимметричном распределении тормозных сил по колесам. Влияние конструктивных факторов на устойчивость автомобиля, в т.ч. отрицательного плеча обкатки управляемых колес. Уравнения равновесия поворачивающих моментов и боковых сил, действующих на автомобиль при "несимметричном" торможении.
Государственные и международные требования к тормозным системам и показателям торможения автомобиля,
Тормозные свойства современных автомобилей и перспективы их совершенствования.
Методы экспериментального определения тормозных свойств автомобиля в лабораторных и дорожных условиях.
Алгоритмизация решения уравнений движения автомобиля при торможении для применения ЭВМ.
2.7. Проходимость автомобиля.
Значение проходимости для повышения производительности автомобильного транспорта в районах с ограниченной сетью дорог. Группы факторов, определяющих проходимость автомобиля.
Геометрические (профильные) параметры проходимости: дорожный просвет, углы свеса, радиусы проходимости, характеристики маневренности, в т.ч. углы гибкости автопоезда, максимальный угол подъема и косогора, глубина брода, ширина рва, высота препятствия. Мероприятия по улучшению геометрических параметров проходимости.
Опорно-сцепные параметры проходимости: силы сцепления колес с грунтом, давление колес на грунт. Преодоление подъемов большой крутизны. Мероприятия по повышению опорно-сцепных параметров проходимости.
Основы теории дифференциалов.
Конструктивные решения, влияющие на опорно-сцепные параметры проходимости: раздаточные и дополнительные коробки, межколесные и межосевые дифференциалы различных типов, вязкостные трансмиссионные муфты, гидравлические трансмиссии, шины - их конструкция и внутреннее давление.
Основные характеристики грунтов, влияющие на проходимость автомобиля.
Циркуляция мощности в трансмиссии полно- и многоприводных автомобилей и пути ее уменьшения.
Влияния стиля вождения на проходимость автомобиля.
Перспективы повышения проходимости автомобиля.
2.8. Управляемость и устойчивость автомобиля.
Значение управляемости и устойчивости для безопасности автомобиля. Дорожные ситуации, в которых возможны проявления неудовлетворительной управляемости или устойчивости автомобиля. Понятия о взаимодействии водителя и автомобиля: психофизические свойства человека-водителя, требования, предъявляемые им к реакциям автомобиля на управление; надежность управления автомобилем.
Качение колеса с уводом. Эпюра распределения боковых реакций дороги вдоль пятна контакта колеса, изменение ее формы с ростом угла увода, зоны покоя и бокового проскальзывания. Понятие о продольном сносе результирующей боковых реакций и определение стабилизирующего момента шины. Зависимости боковой силы и стабилизирующего момента от угла увода колеса и его нормальной нагрузки. Коэффициент сопротивления колеса уводу.
Влияние продольной реакции дороги на силовые характеристики колеса, катящегося с уводом. Гипотезы об окружности и эллипсе боковых и продольных сил трения. Разновидности "фи"-"эс" диаграммы для случаев качения колеса с уводом.
Влияние угла развала на силовые характеристики качения колеса с уводом.
Влияние конструкции шины, ее обода, внутреннего давления на характеристики увода. Методы экспериментального определения характеристик увода шины.
Кинематика поворота автомобиля с жесткими колесами.
Кинематика поворота автомобиля на эластичных колесах. Влияние углов увода колес на соотношение углов поворота управляемых колес и параметры кинематики поворота автомобиля в целом. Экспериментальные работы М. Оллея, позволившие выявить автомобили с различного типа поворачиваемостью.
Нейтральная, недостаточная и избыточная поворачиваемость автомобиля. Оценочные параметры поворачиваемости. Графическая интерпретация этих параметров.
Вклад советских и зарубежных ученых в развитие теории управляемости автомобиля.
Силы и моменты, действующие на автомобиль в общем случае его криволинейного движения. Уравнения криволинейного движения одномассовой "велосипедной" модели автомобиля и его частные решения. Распределение боковых реакций дороги между передними и задними колесами при равновесном движении автомобиля по окружности. Критическая и характерная скорости автомобиля.
Точка нейтральной поворачиваемости; определение типа поворачиваемости по взаимному расположению центра масс и точки нейтральной поворачиваемости. Статический запас устойчивости автомобиля.
Аэродинамическая устойчивость автомобиля, боковой метацентр. Характер движения автомобиля с различного типа поворачиваемостью под действием бокового ветра.
Определение понятий заноса и сноса автомобиля. Нахождение характерных скоростей автомобиля, при которых начинается его боковое скольжение (условно - занос) и опрокидывание для случаев движения по горизонтальной дороге и на вираже. Условие предотвращения опрокидывания автомобиля. Влияние крена кузова на начало опрокидывания автомобиля.
Механика подвески. Центр крена подвески и ось крена кузова автомобиля, план скоростей направляющего устройства. Производные подвески и решение задачи о кинематике направляющего устройства. Особенности подвески типа "качающаяся свеча". Приведенная нормальная и угловая жесткости подвески. Сопротивление амортизаторов крену кузова автомобиля.
Уравнения криволинейного движения четырехколесной одномассовой модели автомобиля с тремя степенями свободы. Крен кузова автомобиля, упругое и неупругое сопротивление подвески крену, перераспределение нормальных реакций между правыми и левыми колесами автомобиля, изменение характеристик увода шин. Аналитическое определение углов увода колес. Некоторые частные решения системы уравнений движения: установившиеся реакции автомобиля на поворот управляемых колес, частота собственных колебаний автомобиля вокруг вертикальной оси.
Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на управляемость и устойчивость автомобиля, а именно:
- общей компоновки автомобиля;
- характеристик увода шин в зависимости от нормальной нагрузки на колесо, внутреннего давления, конструкции шины и обода;
- угловой жесткости подвески;
- кинематики направляющего устройства подвески;
- характеристик демпфирования амортизаторов;
- кинематики и жесткости рулевого привода;
- величины момента на рулевом колесе;
- падения давления в шинах;
- явления аквапланирования;
- степени блокировки дифференциала привода ведущих колес;
- момента создаваемого вязкостной трансмиссионной муфтой.
Колебания и стабилизация управляемых колес автомобиля. Составляющие стабилизирующего момента колеса относительно его оси поворота - их соотношение в процессе криволинейного движения автомобиля. Назначение установки колес с развалом и схождением.
Уравнения автоколебаний управляемых колес, вызываемых гироскопическими моментами.
Параметры оценки управляемости и устойчивости автомобиля.
Особенности характеристик управляемости легкового автомобиля со всеми управляемыми колесами, полноприводных модификаций
Специфичные требования к управляемости грузовых автомобилей и автопоездов. Особенности математических моделей для этих автомобилей.
Испытания автомобиля на управляемость и устойчивость. Объективные и субъективные методы оценки. Методы проведения испытаний.
2.9. Колебания и плавность хода автомобиля.
Влияние плавности хода автомобиля на физиологические ощущения и утомляемость водителя и пассажиров, безопасность движения, производительность, экономичность автомобиля, сохранность грузов.
Виды и измерители колебаний. Основные положения теории колебаний. Связь частоты свободных колебаний кузова автомобиля с жесткостью и статическим прогибом подвески. Система масс и упругих связей автомобиля. Упрощение модели автомобиля как колебательной механической системы.
Понятие о частотных спектрах динамических дорожных воздействий на автомобиль. Амплитудно-частотные характеристики автомобиля как колебательной системы. Частотный спектр колебаний движущегося автомобиля. Понятие передаточной функции подвески.
Уравнения колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля. Частоты колебаний, ускорения колебаний. Нормирование параметров колебаний у нас в стране и за рубежом.
Конструктивные факторы, влияющие на плавность хода: распределение масс по продольной оси, высота положения центра масс, жесткость подвесок, характеристики амортизаторов.
Анализ взаимосвязанности подвесок автомобиля, склонности кузова к галопированию.
Жесткость сидений и характер колебаний тела человека. Вибрации автомобиля: их источники, пути передачи, частотный состав и способы гашения.
Вопросы, включенные в экзаменационные билеты:
1. Основы качения колеса. Уравнения равновесия сил и моментов, действующих на колесо.
2. Сопротивление качению колеса (силовые потери). Диаграммы "фи"- "эс".
3. Взаимодействие колеса с деформируемой опорной поверхностью. Специфичные требования к конструкции шин для эксплуатации в условиях бездорожья.
4.Основы моделирования качения колеса, аппроксимация характеристик, эмпирические зависимости, банки данных и способы их использования.
5. Аэродинамическое воздействие на автомобиль. Аэродинамические силы и моменты, действующие на автомобиль. Силы аэродинамического сопротивления.
6. Особенности аэродинамики легковых, грузовых автомобилей, автобусов, спортивных, гоночных автомобилей.
7.Аэродинамический шум.
8.Аэродинамическпя устойчивость автомобиля при боковом ветре.
9. Силы и моменты, действующие на автомобиль в общем случае прямолинейного движения. Силы сопротивления движению. Нормальные реакции опорной поверхности. Условия возможности движения колеса.
10.Уравнение тягового баланса, обобщенные инерционные составляющие, коэффициент учета инерции вращающихся масс автомобиля, замена переменных по физическим признакам. Условия возможности движения автомобиля.
11. Динамический фактор. Динамическая характеристика автомобиля. Критическая с точки зрения динамической характеристики скорость автомобиля на данной передаче.
12.Ускорение автомобиля при движении на различных передачах. График ускорений автомобиля в зависимости от его скорости. Оптимальные моменты переключения смежных передач.
13. Время и путь разгона автомобиля до заданной скорости. Графоаналитический способ получения зависимости времени и пути разгона автомобиля от его скорости. Средняя скорость автомобиля.
14. Вывод дифференциальных уравнений продольного движения автомобиля на основе аппроксимации внешней скоростной характеристики двигателя полиномами. Начальные и граничные условия для решения этих уравнений. Особенности алгоритма решения уравнений движения автомобиля на ЭВМ.
15.Мощностной баланс автомобиля. Уравнения мощностного баланса. График мощностного баланса автомобиля. Анализ мощностного баланса с позиций прогноза тягово-скоростных свойств автомобиля.
16. Влияние различных конструктивных и эксплуатационных факторов на тягово-скоростные свойства автомобиля. Тенденции в развитии тягово-скоростных свойств современных автомобилей. Алгоритмы исследования тягово-скоростных свойств автомобиля на ЭВМ.
17. Топливная экономичность автомобиля и окружающая среда. Измерители топливной экономичности. Уравнение расхода топлива. Влияние параметров автомобиля на его топливную экономичность.
18. Методики определения расхода топлива при неустановившемся движении автомобиля, при движении автомобиля в режиме типовых ездовых циклов, в т.ч. по городскому циклу, при движении по заданным маршрутам.
19. Характеристики топливной экон