Лимаренко А.М., Хамрай В.В., Дащенко А.А.

Одесский национальный политехнический университет, Украина

Методика расчёта рулевого управления с применением модуля программы Solid Works

Автоматизированные расчеты параметров автомобилей для несерийного производства является актуальной задачей машиностроительной отрасли. Основной проблемой является недоступность, а также дороговизна специализированных CAD систем, которые осуществляют полный динамический и кинематический анализ механизмов автомобиля. На сегодняшний день на рынке CAD систем весьма ограничен набор продуктов, которые обладают такими качествами как доступность и простота использования.

В связи с этим в работе предложено применение альтернативных программ и модулей для кинематического расчёта реечного рулевого управления спортивных автомобилей с открытыми колесами.

В кинематическом расчете в первую очередь учитывают такие параметры автомобиля как:

- база;

- центр тяжести;

- угол Аккермана;

- радиус поворота.

Для определения необходимых параметров предложено использовать программу Solid Works – функцию 3d sketch.

Расчетная модель «привязана» к центру прямоугольной системы координат. Внесение изменений геометрических параметров в систему показано на рис. 1.

Рис. 1 Фрагмент расчетной модели

Таким образом, происходит симуляция движения рулевой рейки, и как следствие симуляция поведения всей системы рулевого управления в повороте (рис. 2).

Рис. 2 Кинематика всей рулевой системы автомобиля

Основная формула расчета кинематических характеристик рулевого управления выглядит так:

где L – база автомобиля (м);

l₀ – расстояние между поворотными цапфами (м);

θ_Н и θ_вн – углы поворота наружного и внутреннего колес (рад).

Согласно формулы, начальный расчет необходимых углов поворота колес исходит исключительно от компоновочных параметров (база, колея). В то же время реализация таких углов на готовом механизме происходит путем сложных компоновочных решений. То есть возникает необходимость в сложных расчётах зависимостей углов поворота от геометрического расположения рейки, углов наклона рулевых тяг, геометрических параметров сошки, размеров колес. Именно этот анализ зависимостей вышеуказанных параметров производит предложенная методика c использованием модуля 3d sketch.

Результатом исследования стала возможность оптимизации программных компонентов к выполнению кинематических расчетов на этапе проектирования. Также был реализован опытный расчет рулевого управления гоночного автомобиля с открытыми колесами для международных соревнований Formula SAE.

Литература

1. Шасси автомобиля Раймпель Й. / Сокр. пер. 1 том видавництво П. Агапова; Под ред. И. Н. Зверьева. – М.: Машиностроение, 1983. – 356 с.

2. Adam Theander. Designof a Suspension for a Formula Student Race Car. 2004.

3. Race car vehicle dynamics / William F. Milliken, Douglas L. Milliken. 1995.