. Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения Плавностью хода называют свойство автомобиля снижать динамические воздействия на водителя, пассажиров, перевозимые грузы и элементы конструкции машины, возникающие при движении по неровностям дороги. От плавности движения зависят: 1. Утомляемость водителя и пассажиров, а значит безопасность движения и комфортабельность. 2. Сохранность грузов 3. Скорость движения (производительность) 4. Долговечность автомобиля. 153

Подрессоренные массы – массы, нагрузка от действия которых передается на опорную поверхность через упругие элементы подвески. Неподрессоренные массы – массы, нагрузка от действия которых не воспринимается подвеской. Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения Конструкция подвески: 1. Упругий элемент – передает вертикальные нагрузки и снижает уровень динамических нагрузок 2. Направляющее устройство – передает несущей системе автомобиля силы и моменты между колесами и кузовом и определяет характер перемещения колес относительно несущей системы автомобиля 3. Гасящее устройство (а также трение в подвеске) обеспечивает затухание колебаний кузова и колес автомобиля, при котором механическая энергия колебаний переходит в тепловую. 154

Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения Измерители колебаний и плавности хода автомобиля T – период колебаний, с f = 1/Т – частота колебаний, Гц z max – амплитуда колебаний, см – наибольшее отклонение кузова от положения равновесия [м/с] – скорость колебаний (виброскорость) [м/с 2 ] – ускорение колебаний (виброускорение) – скорость нарастания ускорений колебаний 155

Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения С реднеквадратическая величина ускорений На организм человека влияют амплитуда, частоты, ускорения и интенсивность ускорений колебательного движения. Действие механических колебаний на организм человека зависит от: f, z max, продолжительности действия и направления [ГОСТ Вибрация. Общие требования безопасности] 156

Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения Предельные средние квадратические ускорения (стандарт ИСО 2631) Зависимость средних квадратических значений виброускорений, соответствующих границе снижения производительности труда, от частоты при вертикальных ( ) и горизонтальных (- - -) колебаниях продолжительности: 1 – 8 ч; 2 – 2,5 ч; 3 – 1 ч 157

Колебания и плавность хода автомобиля Основные понятия и определения При хорошем качестве подвески значение собственных частот составляет для легковых автомобилей 0,8…1,2 Гц; для грузовых автомобилей и автобусов 1,2 …1,9 Гц Физиологически наиболее привычным для человека являются колебания с частотами, свойственными нормальной ходьбе : шаг человека 0,75 м скорость 3,6 км/ч = 1 м/с частота колебаний = 1,3 Гц 158

Колебания и плавность хода автомобиля Автомобиль как колебательная система. Виды колебаний автомобиля Пространственная колебательная система двухосного автомобиля 159

Колебания и плавность хода автомобиля Автомобиль как колебательная система. Виды колебаний автомобиля Подрессоренная масса (кузов) m п обладает шестью степенями свободы: тремя линейными и тремя угловыми: х – подергивание – линейные перемещения вдоль продольной оси на шинах; у – шатание – линейные перемещения вдоль поперечной оси на шинах; z – покачивание – линейные перемещения вдоль вертикальной оси на подвесках и шинах; – колебания крена – угловые колебания вокруг продольной оси; – галопирование – угловые колебания вокруг поперечной оси; – рысканье – угловые колебания вокруг вертикальной оси. 160

Колебания и плавность хода автомобиля Свободные колебания без затухания. Одномассовая модель Дифференциальное уравнение для этой системы : Если ; тогда (1) 161

Колебания и плавность хода автомобиля Свободные колебания без затухания. Одномассовая модель Решение уравнения : или z = z max sin t z = C 1 sin t + C 2 cos t Скорость колебаний находят дифференцированием по времени уравнения (1) ускорение колебаний – дифференцированием по времени уравнения (2) Аналогично, скорость нарастания ускорений (2) 162

Колебания и плавность хода автомобиля Колебания с затуханием. Коэффициент затухания и логарифмический декремент Схема свободных затухающих колебаний одномассовой системы с одной степенью свободы 163

Колебания и плавность хода автомобиля Колебания с затуханием. Коэффициент затухания и логарифмический декремент Учитывая что: h - коэффициент затухания После деления всех членов уравнения на m получают k - коэффициент сопротивления амортизатора, пропорциональный скорости Решение уравнения: - частота колебаний с учетом сопротивления амортизатора, 164

- декремент затухания - относительный коэффициент затухания колебаний подрессоренной массы (коэффициент апериодичности) Колебания и плавность хода автомобиля Колебания с затуханием. Коэффициент затухания и логарифмический декремент 165

Колебания и плавность хода автомобиля Вынужденные колебания автомобиля а – амплитуда вынужденных колебаний р – частота вынужденных колебаний z max – амплитуда собственных колебаний A – результирующая амплитуда Дифференциальное уравнение: Решение уравнения: тогда 166

Колебания и плавность хода автомобиля Вынужденные колебания автомобиля при р ω, А - резонанс Результирующая амплитуда колебаний: 167

Колебания и плавность хода автомобиля Упругая характеристика и жесткость подвески Приведенная упругая характеристика подвески: 1 – нагружение; 2 – разгрузка Упругая характеристика подвески представляет собой зависимость вертикальной нагрузки на колесо от деформации подвески, измеренной непосредственно над осью колеса. F z – нормальная нагрузка – деформация подвески п – полный ход (полный прогиб) от – ход отбоя тсж – ход тсжатия 168

Колебания и плавность хода автомобиля Упругая характеристика и жесткость подвески f ст – статический прогиб подвески f д – динамический прогиб подвески 1 – задняя подвеска автомобиля 2 – передняя подвеска автомобиля G ст 1 – статическая нагрузка на переднее колесо G ст 2 – статическая нагрузка на заднее колесо С 1, С, О 1 – точки включения буферов при тсжатии и отбое 169

Колебания и плавность хода автомобиля Упругая характеристика и жесткость подвески Кусочно-линейная упругая характеристика задней подвески грузового автомобиля Прогрессивная характеристика 170

Колебания и плавность хода автомобиля Приведенная жесткость подвески и шины Жесткость подвески Приведенная жесткость подвески и шин автомобиля 171 Наличие шин уменьшает жесткость подвески автомобиля на 10…15 %

Колебания и плавность хода автомобиля Характеристика и коэффициент сопротивления амортизатора Гидравлический телескопический амортизатор двухстороннего действия Математическое выражение характеристики k – коэффициент пропорциональности Fа – сила на штоке амортизатора; V п – скорость относительного перемещения штока и цилиндра амортизатора k c, k 0 - коэффициент пропорциональности при тсжатии и при отбое n – показатель степени (n = 1…2) V по, V пс – скорости, соответствующие моменту открытия клапанов (0,3…0,52 м/с) Коэффициент сопротивления амортизатора: k ср = 0,5 (k c +k 0 ) Площади соответствуют работе трения в амортизаторе 173

Колебания и плавность хода автомобиля Расчетные схемы, применяемые при анализе плавности хода автомобиля Колебательная система двухосного автомобиля в продольной плоскости 174

Колебания и плавность хода автомобиля Расчетные схемы, применяемые при анализе плавности хода автомобиля Колебательная система двухосного автомобиля в поперечной плоскости 175