Научная статья на тему 'Амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской'

Амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
965
83
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по физике, автор научной работы — Дьяков Иван Федорович, Садриев Роберт Мансурович, Миняков Сергей Евгеньевич

Приведены результаты расчёта амплитудно-частотных характеристик гружёного и негружёного автомобилей с рессорной подвеской. Выделены резонансные зоны, которых следует учитывать при выборе параметров подвески автомобиля

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Амплитудно-частотные характеристики автомобиля с рессорной подвеской»

УДК 629.113

И. Ф. ДЬЯКОВ, Р. М. САДРИЕВ, С. Е. МИНЯКОВ

АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ С РЕССОРНОЙ ПОДВЕСКОЙ

Приведены результаты расчёта амплитудно-частотных характеристик гружёного и негружёного автомобилей с рессорной подвеской. Выделены резонансные зоны, которых следует учитывать при выборе параметров подвески автомобиля.

При выборе параметров подвески автомобиля возникает необходимость расчёта её амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) с целью снижения амплитуды колебаний резонансных зон и напряжений в подрессоренных массах [1]. Для решения этой задачи принимают, что микропрофиль дороги описывается синусоидальными волнами. Если автомобиль представить состоящим из подрессоренных и неподрессоренных масс, то относите ль ную величину перемещения можно определить по формуле [2]

= l + + (1)

<7о

где za - амплитуда перемещения автомобиля, м; q 0 - высота неровности дороги, м; zv- относительная амплитуда вертикальных колебаний подрессоренных масс; cpv - фазовый угол поворота подрессоренной массы относительно оси х, рад; v - частота возмущающего воздействия, рад/с.

Относительная амплитуда колебаний подрессоренной массы:

где coq и сок -парциальные частоты соответственно подрессоренной и непод-рессоренной масс :

^ = ; (3)

V т,ш

с с

ш d

где Спр =-----приведенная жёсткость подвески, И/м; Ср> Сш - жёст-

С р 4- С ш

кость соответственно упругого элемента подвески (рессоры) и шины, Н/м; тпд> тнд ~ соответственно подрессорные и неподрессориые массы, кг;

Уо =

h

О

И Vk =

относительные коэффициенты затухания колебаний

V

2coq ' ,v 2r¿>¿ соответственно подрессоренной

ш ^ ж _ г i i

—, /z¿ =-- парциальные коэффициенты сопротивления подвес-

и

неподрессоренной

масс;

К-

тпд тид

-1

ки, с ; к - коэффициент неупругого сопротивления подвески, Н • с/м.

Результаты расчёта этих параметров приведены в табл. 1. Фазовый угол рассчитывали по зависимости

Г 2 2 А 2\

сои -V + 41//0У

<pv = - orctg

\

2 у у

(4)

У

Так как / = —, то уравнение (1) можно записать в следующем виде:

v

— = 1 4 Zv- sin(2^ 4'(ру).

%

(5)

1. Результаты расчёта

Показатель Автомобиль

гружёный негружёный

С„р, Н/м 563262,4 453633,2

ho,с 0,034 0,132

К с"1 0,245 0,245

СОо, С-1 5Д 6,03

СОь С -1 14,5 7,25

V|/o 0,0033 0,0109

щ 0,0084 0,0168

Путем дифференцирования выражения (1) можно найти значения виброскорости и виброускорения автомобиля:

• ••

Z А

— = Zv V (cos (2л- + (ру); — = -Zv v2 sin (2тг + (pv).

Яо Чо

Обозначив значения безразмерных величин перемещений, скорости и

z z z

ускорений через /(v) =—; f(v) = ——; f\v) =—, можно построить

Я о Ш Я о Я о

графические их зависимости от возмущающего воздействия v (рис.1 и 2).

_ *

Приняв для гружёного автомобиля значения vot (со0 = 1,5...2) v= (5,4 -1,5...2) = 3,5 с"1 до (cOfe = 2...3) v= (14,15 + 2...3) = 16 с"1 и для негружёно-

22 Вестник УлГТУ 1/2002

го автомобиля и от 4 до 12 с"1, можно по найденным их абсолютным значениям установить закон вынужденных колебаний линейной колебательной системы.

На основе полученных результатов расчёта гружёного автомобиля можно выделить следующие основные области (см. рис.1): дорезонансную (1); низкочастотного резонанса (2); межрезонансиую (3); высокочастотного резонанса (4); зарезонансную (5).

Дорезонансная область соответствует малой частоте возмущающей силы, например, когда автомобиль движется с небольшой скоростью по неровности большой длины. В этом случае автомобиль практически копирует профиль дороги, а величины действующих сил мало отличаются от их статических значений.

Рис. 1. Амплитудно-частотные характеристики гружёного автомобиля

Рис. 2. Амплитудно-частотные характеристики негружёного автомобиля

В области низкочастотного резонанса амплитуда, скорость и ускорение вынужденных колебаний наибольшие значения имеют примерно при совпадении частоты вынужденных колебаний и парциальной частоты подрессоренной массы.

В области высокочастотного резонанса при частотах возмущений, близких к собственным частотам неподрессоренной массы, наблюдается также увеличение перемещений, вызванное влиянием неподрессоренной массы на подрессоренную массу.

В межрезонансных и зарезонансных областях относительные перемещения, скорости и ускорения уменьшаются, причем зарезонансные колебания при увеличении частоты переходят в вибрации и звуковые колебания.

Из сравнения АЧХ автомобиля в гружёном и негружёном состояниях молено заметить, что амплитуда перемещений и ускорений при высокочастотном резонансе у гружёного автомобиля меньше, чем у негружёного, так как подрессоренная масса значительно больше неподрессоренной и последняя оказывает меньшее влияние на колебания подрессоренной массы. Амплитудные значения перемещений, виброускорений и виброскоростей уменьшаются с увеличением неупругих сопротивлений, характеризуемых парциальными коэффициентами сопротивления подвески Иили относительными

коэффициентами затухания. Например, при увеличении относительного коэффициента затухания в интервале 0,02 ...0,04 амплитудное значение перемещений и ускорений подрессоренной массы при низкочастотном резонансе уменьшается в 2 раза.

Таким образом, для заданной колебательной системы получают модули передаточных функций, т.е. аналитические выражения, с помощью которых определяют перемещения и ускорения масс в зависимости от изменения функции профиля дороги и характеристики подвески. Передаточная функция по ускорению для заданной частоты позволяет определить спектральную плотность ускорений (у), с помощью которой можно оценить и изменить

характеристики подвески автомобиля.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дьяков И. Ф., Анацкий В. С., Садриев Р. М. Условия оптимизации вибронагруженности автомобильной конструкции //Вестник УлГТУ. Серия «Машиностроение, строительство». 1989. №2. С. 5 -10.

2. Яценко Н. Н., Прутников О. К. Плавность хода грузовых автомобилей. М.: Машиностроение, 1969. 217 с.

Дьяков Иван Федорович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Основы проектирования машин» УлГТУ. Окончил Саратовский политехнический институт. Имеет монографию и статьи в области оптимального проектирования автомобилей.

Садриев Роберт Мансурович, старший преподаватель кафедры «Основы проектирования машин» УлГТУ. Окончил Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи в области испытания деталей на усталостную прочность.

Миияков Сергей Евгеньевич, аспирант кафедры «Основы проектирования машин» УлГТУ\ Окончил Ульяновский государственный технический университет. Работает в области устойчивости двиэюения автомобиля.

УДК 629.113.5.114 И. С. АНТОНОВ

К РАСЧЁТУ ДЕМПФИРУЮЩИХ ПРУЖИН СЦЕПЛЕНИЯ

Представлен анализ напряжённо-деформированного состоят/я цилиндрической пружины

при большом перемещении под действием сжимающей сипы и изгибающего момента.

i

Одним из вариантов конструкции гасителя (демпфера) крутильных колебаний в трансмиссии автомобиля является установка тангенциально расположенных в ведомом диске сцепления цилиндрических пружин сжатия. В зависимости от характеристики демпфера- пружины могут иметь значительный «ход», испытывая в процессе деформации сжатие в совокупности с чистым изгибом (рис.1). Практический интерес представляет оценка напряжённо-деформированного состояния (НДС) пружин именно при указанных условиях нагружения.

Полагаем, что известна деформационная характеристика пружины, а нам необходимо определить её НДС. Опуская промежуточные выкладки и используя рекомендации [1], сжимающую силу можно оценить следующим образом:

г- 4' jyu)' ■jp • / \ cos2 ао' (Лео'cos • c°s а + jр • sin • sin a) t =-—--sm[a-a0)--:-j---———7-Г-*-,(1)

D¿ cos a• cos ал- Jр • sm а)

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.