Details

Данная выпускная квалификационная работа посвящена исследованию курсовой устойчивости тяжёлого грузового автомобиля КАМАЗ-43253 с использованием численного моделирования и анализа переходных процессов в условиях движения по наклонной поверхности. Работа реализуется на основе параметрической модели, учитывающей конструктивные особенности трансмиссии, подвески, шин, а также положения центра масс и характеристик сцепления. Основные задачи исследования включают: разработку математической модели движения автомобиля с использованием уравнений Лагранжа второго рода; определение инерционных и массогабаритных характеристик шасси, груза и двигателя; расчёт критических критериев устойчивости, включая перераспределение нагрузки (LTR), угловую устойчивость, устойчивость на подъёме и поведение сцепления; проведение численного моделирования 125 режимов движения автомобиля с варьированием трёх факторов: угол уклона (0–20°), масса груза (0–7500 кг), и коэффициент холостого хода (0–1); выявление предельных режимов, при которых наступает потеря устойчивости по одному или нескольким критериям. Цель работы — разработка и валидация модели оценки курсовой устойчивости транспортной машины, позволяющей выявить и предотвратить неустойчивые режимы в реальных условиях эксплуатации. Объектом моделирования является шасси автомобиля КАМАЗ-43253, оборудованное двигателем Cummins ISB6.7 и сцеплением ZF Sachs MF-395. Расчёты и симуляции выполнены в среде MATLAB, с использованием параметров, полученных из технической документации, справочной литературы и эмпирических зависимостей. Введена детализированная модель сцепления с учётом параметров трения, жёсткости и переходных режимов включения. Результаты моделирования позволяют выявить зоны потери курсовой устойчивости и предложить рекомендации по улучшению конструкции и настройке трансмиссионных узлов. Применение комплексной модели даёт возможность прогнозировать критические режимы эксплуатации, что особенно важно для повышения безопасности при движении тяжёлых автомобилей по склонам.

This graduation thesis is devoted to the study of the directional stability of the heavy-duty truck KAMAZ-43253 using numerical modeling and analysis of transient processes under inclined driving conditions. The work is based on a parametric model that takes into account the structural features of the transmission, suspension, tires, the location of the center of mass, and clutch characteristics. The main research tasks include: development of a mathematical model of vehicle motion using the Lagrange equations of the second kind; determination of inertia and mass-dimensional characteristics of the chassis, payload, and engine; calculation of critical stability criteria, including load transfer ratio (LTR), angular stability, slope traction stability, and clutch behavior; conducting numerical simulations of 125 driving scenarios with variation of three factors: road incline angle (0–20°), payload mass (0–7500 kg), and idle speed coefficient (0–1); identification of critical driving regimes where loss of stability occurs according to one or more criteria. The object of modeling is the chassis of the KAMAZ-43253 truck, equipped with a Cummins ISB6.7 engine and a ZF Sachs MF-395 clutch. Calculations and simulations were performed using MATLAB software, based on parameters obtained from technical documentation, reference literature, and empirical relations. A detailed clutch model was implemented, incorporating friction, stiffness, and transient engagement behavior. The simulation results allow identification of instability zones and formulation of recommendations to improve vehicle design and drivetrain configuration. The application of a comprehensive model provides the ability to predict critical operating modes, which is especially important for ensuring safety during uphill driving with heavy-duty vehicles. The objective of the work is to develop and validate a stability assessment model for a transport vehicle that can identify and prevent unstable regimes in real operating conditions.