Хамрай В.В., Лимаренко О.М., Романов О.А.

Одеський національний політехнічний університет, Україна

Визначення Кінематичних параметрів підвіски спортивного автомобілю

Перед початком проектування підвіски завжди необхідно проводити кінематичний розрахунок. Таким чином визначаються найважливіші параметри автомобіля які впливають на стійкість, керованість, економність палива та гуми.

Відмітемо, що налаштування автомобіля і підвіски – це завжди компроміс. Або автомобіль комфортний, або він добре керований, або він добре поводиться на прямих, або він зберігає баланс при проходженні поворотів. І таких факторів величезна кількість. Вибір того чи іншого варіанту залежить від первісної мети, для якої створюється автомобіль.

Оскільки в нашому випадку ми проектуємо спортивний автомобіль з відкритими колесами, відповідно при розрахунках ми будемо нехтувати такими якостями як комфортабельність, плавність ходу, але в тойже час приділяти величезну увагу керованості, наявності можливості регулювати параметри, жорсткості амортизаторів, легкості і міцності конструкції.

При кінематичному розрахунку, як правило, обчислюються три параметри:

- зміна колії при повному ході підвіски;

- зміна поперечного кута нахилу колеса при повному ході підвіски;

- визначення центру крену автомобіля.

В даній роботі було розглянуто лише два перших параметри. В якості інструменту досліджень використовувалась програма Solidworks (3dsketch).

Можливості програми Solidworks функція 3dsketch дозволяє моделювати стержневі просторові системи, і при правильній установці сполучень можна розрахувати кінематику руху будь-якої конструкції. Це проводитися шляхом завдання координат досліджуваної точки конструкції, і після зміни місця положення точки (і всієї конструкції спряженою з цією точкою ) можна проаналізувати зміни будь-яких точок конструкції.

Під час розрахунку кінематики підвіски ми використовували функцію «3dsketch». Початкові геометричні дані взяли з автомобіля прототипу.

Побудована модель складається з прямих ліній в 3D ескізі. Зважаючи на те, що ми розраховували кінематику, геометричними розмірами труб, поворотного кулака і амортизатора було вирішено знехтувати. Таким чином, була побудована початкова модель в Solidworks

Рис. 1 – Початкова схема підвіски в програмі Solidworks

У програмі Solidworks розраховувався тільки один параметр підвіски – це зміна колії. Для цієї мети вивчався рух крайньої точки підвіски А щодо руху крайньої точки колеса по осі Y.

Як видно з рисунка координати точки А по осі Х вводилися з інтервалом від 0 до 60 (враховуючи хід підвіски прототипу – 60 мм)

Далі вимірювалася зміна руху точки Б по осі Х.

Відношення координат при початковому розташуванні точки Б, при початковому розташуванні точки А і при розташуванні точки А для максимального ходу підвіски як раз і характеризувало зміну колії на протяг ходу підвіски до «пробою».

Рис. 2 – Схема підвіски в програмі Solidworks для визначення положень точок

Зважаючи на те що функція «3dsketch» не призначена для детального розрахунку кінематики, то відповідно вона на видає візуалізовані результати досліджень. З цією метою довелося використовувати додатково програму MicrosoftExcel.

У результаті дослідження кінематики підвіски в Solidworks були отримані наступні результати

Таблиця 1

Результати розрахунку підвіски

Хід підвіски мм	zn	yt	½ колії мм
-59	496	40,2	570
-55	446	45,2	571,19
-50	497,49	50	571,8
-45	497	55	572,46
-40	498,4	60	572,99
-35	498,8	65,1	573,47
-30	499,1	70,11	573,88
-25	499,37	75,13	574,22
-20	499,6	80,13	574,5
-15	499,78	85,14	574,72
-10	499,9	90,14	574,88
-5	499,98	95,15	574,97
0	500	100,15	575

Рис. 3 – Графік зміни колії під час повного руху підвіски

Результати розрахунків кінематичних параметрів показують, що геомтерія досліджуваної підвіски не буде забезпечувати хорошу керованість автомобіля. Також, є вирогідність що підвищится зношуваність шин, а через використання м'яких компаундів це може привести до розриву шин під час проходження автомобілем спеціальної гоночної ділянки.

Розглянута в роботі методика дозволяє провести велику кількість досліджень, і знайти оптимальний варіант геомтерії підвіски.

Література:

1. Limarenko A.M. The optimization of car engine piston-rod by numerical method. / A.M. Limarenko, V.V. Khamray, A.A. Druzhynin. Вісник Одеської державної академії будівництва і архітектури – 2015. ч.1 вип 51, с. 586-589.

2. Лимаренко А.М. Методика расчета рулевого управления с применением модуля программы Solid Works. / А.М. Лимаренко, В.В. Хамрай А.А. Дащенко – Материалы 9 международной научно-практической конференции «Современные исследования и развитие» Болгария, София 2015 – Том 16 с. 11-13.