da proiect 1.docx
TRANSCRIPT
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
1/14
DINAMICA AUTOVEHICULELOR II
Socurile si vibratiile autovehiculelor
1
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
2/14
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
3/14
$cuatia diferentiala a miscarii vibratorii#
..
m%&%'(%&%)*, m%- masa corpului +g
..
&% acceleratia corpului +m/s
&% coordonata spatiu liniar +m
(% constanta elastica a sistemului +0/m
vibratii libere amortizate
$cuatia diferentiala a miscarii vibratorii#
.. . .
m%&%'1%&%'(%&%)* , &% viteza corpului +m/s
1% coefficient de amortizare +g/s
vibratii fortate
$cuatia diferentiala a miscarii vibratorii#
..
m%&%'(%&%)23t" , 23t" forta perturbatorie +0
Obs# Asupra sistemului pot actiona forte perturbatorii de diferite tipuri, cum ar fi# oarecare,armonice, forte constant aplicate instantaneu.
3
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
4/14
c" !n timpul deplasarii, la autovehicule se pot intalni#
vibratii ale sasiului si caroseriei
vibratiile de torsiune si incovoire ale pieselor motorului si subansamblelor
transmisiei
vibratiile motorului, ambreiajului si cutiei de viteze in ansamblu fata de cadrul
autovehiculului
vibratii de fluturare ale rotilor de directie
vibratii ale scaunelor conducatorilor auto si pasagerilor
vibratii de inalta frecventa a cadrului si caroseriei.
!. Criterii si "ara#etrii "e$tru a"recierea co$ortabilitatii
autovehiculelor
1onfortabilitatea autovehiculelor este determinate de#
0ivelul zgomotului
4emperatura si umiditatea aerului din habitaclu
5iteza curentilor de aer
ozitia de sedere pe scaun
1alitatea suspensiei scaunului
$valuarea vibratiilor de alte tipuri decat cele armonice a caror relatii sunt relative simple , se
pot scrie sub forma#
&cf) 1
T0
T
x2 ( t)dt , &cf reprezinta fie o deplasare, fie o viteza sau acceleratie6
4 perioada vibratiei6
& valoarea instantanee a variabilei considerate.
entru a defini intensitatea vibratiei se porneste de la #
-energia unitara a vibratiei)energia cinetica a unitatii de masa pe durata unui sfert de
perioada.
7) 8&*8f9 , &* amplitudinea vibratiei
f frecventa vibratiei
!ntensitatea vibratiei#
A)a* a* amplitudinea acceleratiei vibratei considerate
:)
A
f )%;
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
5/14
0ivelul vibratiilor)gradul de percepere al vibratiilor de catre om
)%*logZ
Z1 +al
7imitele admisibile ale vibratiilor suportate de om, se stabilesc in functie de# marimeavibratiei, frecventa, durata de expunere, directia vibratiei fata de corp, criteriul de nocivitate
3pragul de percepere, oboseala, pericol pentru sanatate". 5ibratiile vor fi amsurate la punctual
de intrare in corp.
%. &actorii "erturbatori care actio$ea'a asu"ra autovehiculelor
%.1 &actori "erturbatori e(teriori
- 2actor perturbator cu actiune continua, de terminat de profilul suprafetei drumului sau
terenului si are de obicei un character aleator.
7a o forma lina a neregularitatilor, profilul suprafetei drumului poate fi admis sinusoidal si
dat de relatia#
h)h0(1cost)
2 - pulsatia factorului perturbator
v viteza autovehiculului
l lungimea neregularitatilor
rofilulul sinusoidal al suprafetei drumului#
a" in functie de timp;b" in functie de spatiu
1and profilul neregularitatilor este mai complicat se poate descrie cu ajutorul unei serii
2ourier#
h3t")b*'b%sin3 t+ "'b3 t+ "'===..'bnsin3n t+ n"
b*,b%=.,bnsunt amplitudinile armonicelor 3coficientii 2ourier"
5
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
6/14
>eprezentarea profilului drumului printr-o functie periodica oarecare#
a)graficul functiei periodice; b)spectrul discret al amplitudinilor
1a urmare a distributiei aleatoare a neregularitatilor suprafetei drumului,autovehiculele vor fi supuse vibratiilor aleatoare. !n acest caz, distributia neregularitatilor
drumului, este caracterizata de densitatea spectrala h 3 " data de relatia#
h3
") lim
T
h
T b 3 " , 4 interval de timp
b3 " amplitudinea neregularitatilor
%.! &actori "erturbatori i$teriori
?otorul cu ardere interna montat pe autovehicul reprezinta o sursa importanta de
vibratii, ca urmare a vibratiei periodice a fortelor si momentelor care actioneaza asupra
organelor componente. ?omentul de torsiune ?g al motorului are o variatie periodic ace
poate fi scrisa sub forma seriei 2ourier#
?g)?g*'?g%sin3 t+
%"'?gsin3 2t+
"'===='?gsin3 kt+
"
?g* valoarea medie a momentului de torsiune ?g?g amplitudinea armonicii a momentul de torsiune ?g
faza initiala a componentei armonice
- pulsatia fundamentala
@n alt factor perturbator este momentul de torsiune transmis prin frecare de catre
ambreiaj#
?a3t" )
d?m
t
t0 , *
t t*
6
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
7/14
?a3t")
s?m , t t
*
?m momentull de torsiune corespunzator puterii maxime a motorului
d/
s coeficient de rezerva dinamic 3static"
t* timp initial de cuplare a ambreiajului
4ransmisia cardanica a autovehiculului. O articulatie cardanica modifica vitezele
unghiulare si momentele de torsiune transmise. !ntre viteza unghiulara a arborelui
condus si viteza unghiulara % a arborelui conducator, exista relatia#
)
tg 1sin
cos2
1+t g2 1+
cos
cos2
1cos2 +sin2 1
%
% unghi de rotatie al arborelui conducator
- unghiul dintre arborele conducator si cel condus
7a deplasarea autovehiculelor pe suprafete perfect plane pot aparea vibratii ca urmare
a rotiri rotilor. Datorita rotilor vibratile apar ca urmare#
a" 0euniformitati formei pneului
>eprezentarea neuniformitati
pneului prin arcuri elementare cu
caracteristici elastic diferite
b" A batailor pe vertical, ale rotii si pneului
7
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
8/14
5ariatia constantei elastic a pneului in
functie de unghiul de rotatie
c" A dezechilibrului
). Stu*iul vibratiilor autovehiculelor "e #o*ele *i$a#ice si#"liicate
).1 Vibratii libere
1el mai simplu model dinamic al unui autovehicul consta dintr-o masa mrezemate
elastic pe un arc elicoidal, cu constantele elastic kliniara, figura de mai jos.
?odel dinamic cu un singur grad de libertatepentru studiul vibratiilor libere
1onstanta elastica a suspensiei si a pneurilor. ozitiaz=0 corespunde starii de
echilibru static a autovehiculului. ub actiunea unui impuls vertical masa meste scoasa din
echilibru si va oscila in jurul pozitiei de echilibru static.
$cuatia de echilibru a masei meste#
m8'8z)*
z-deplasarea verticala a masei m
-acceleratia vertical a masei
8
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
9/14
).! Vibratii a#ort'ate. I$lue$ta a#orti'oarelor
1a urmare a fortelor de amortizare, din amortizoarele autovehiculului, a frecarilor
interne din pneuri si a frecarilor din arcuri 3in cazul autovehiculelor cu arcuri cu foi"
maiscarea oscilatorie, pe directia vertical, este amortizata.
e admite, pentru inceput, ca fortele de amortizare sunt proportionale cu viteza
vibratiei 3zA)c,". $xista situatii, in care aceste forte depend de patratul vitezei 3zA)c," sau
amortizarea se realizeaza ca urmare a frecarii uscate.
?odelu dinamic, cu un singur grad de libertate pentru studiul vibratiilor amortizate
este prezentat in figura de mai jos.
Discutarea ecuatiei caracteristice %,)-n-'pentru modelul
dinamic cu un singur grad de libertate
).% Vibratiile ortate ale autovehiculelor
!n timpul deplasarii autovehiculelor sunt supuse actiunii vibratiilor fortate , sau
intretinute, cu amortizare. ?odelul dinamic cu o masa pentru studiul acestor vibratii este
prezentat in figura de mai jos.
?odel dinamic cu o masa pentru studiul
vibratilor intretinute ale autovehiculeleor
9
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
10/14
$cuatia de miscare, scrisa pe baza principiului lui DCAlembert, este
m8'3z-h"'c3- ")*unde prin h se ia in considerare profilul drumului, adica factorul perturbator
).) Mo*elul *i$a#ic "e$tru stu*iul vibratilor vertical
entru aceasta se utilizeaza modele dinamice cu doua grade de libertate.@n astefel de
model este prezentat in figura de mai jos#
?odel dinamic cu doua mase
pentru studiul vibratilor verticalale autovehiculelor
istemele pneu punte si suspensie caroserie su pulsatile propri in raportul %/%=%/*,
aceasta inseamna ca transmiterea vibratiilor de la calea de rulare la caroserie este redusa,
adica se poate asigura o izolare buna. !n aceasta situatie poate fi analizat separate fiecare
sistem oscilant, respective cel al masei suspendate si cel al masei nesuspendate.
).+ Stu*iul vibratilor aleatoare
e considera funcita aleatoare E3t", care in cazul cel mai general reprezinta o marime
oarecare a vibratiei. Aceasta functie se poate realiza cu anumite frecvente.
10
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
11/14
2uncita aleatoare E3t"# a" graficul E3t"6
b" distanta frecventelor intersectilor
entru caracterizarea acestei histograme se determina doi parametric statistici, mediasi dispersia F b avand in vedere ca f)0/0 media se calculeaza cu relatia)E %8f%'E8f'='E8f'=, care nu se confunda cu valoarea functiei E3t" cu probabilitatea
maxima de aparitie.
)., As"ecte "rivi$* vibratile aleatoatre ale autovehiculelor
2ormularea matematica a vibratilor nelineare este mult mai complicata decat a celor
lineare. >ezultatle calculelor prezentate printr-o analiza de frecvente, in comparative cu cele
obtinute la un sistem linear, indicate in figura de mai jos, se refera la distributia acceleratilor
caroseriei in funcite de timp. e observa ca arcurile cu caracteristica elastic nelineara serealizeaza cu o inclinare a curbelor in zona de rezonanta.
11
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
12/14
!nfluenta caracteristiocilor elastic lineare si nelineare ale suspensiei asupraacceleratiei caroseriei autovehiculelor in funcite de frecventa# a" si b" characteristicile
elastice6 c" si d" factorul de amplificare al acceleratiei caroseriei pentru o excitatie sinusoidala
cu amplitudinea b si frecventa oscilatiei G/H6 e" si f" spectrul acceleratiei caroseriei pentru
excitatie aleatoare
).- Mo*el *i$a#ic cu *oua ra*e *e libertate cu #iscari vertical si u$hiulare a
ta$e$tei
5ibratile unghiulare, de tangaj3in jurul axei transversal a autovehiculului" influenteaza
in mare masura confortabilitatea autovehiculelor, poate fi realizat pe modele dinamice de
diverse complexitati. e considera pentru inceput un model dinamic cu doua grade de
libertate.
?odelul dinamic cu doua grade
de libertate a autovehiculului
12
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
13/14
!ntr-un moment al miscarii segmetul de dreapta AB, care reprezinta autovehiculul,
trece din pozitia A*B*in pozitia A%B%.
)./ Mo*el *i$a#ic cu "atru ra*e *e libertate
?odelul dinamic cu patru grade de libertate ia in considereare influenta maselornesuspendate a autoheviculelo, fortele de amortizare din pneuri si amortizoare, precum si
excitatile datorate neregularitatilor suprafetei drumului.
?odel dinamic cu patru grade de libertate
criind ecuatile de echilebru dinamic pentru fiecare masa in parte se obtine#
m8'c%f3%C-%"'c%s3
C-"'%f
3z%C-z%"'%s3z
C-z")*
mIJK'a8c%f3%
C-%"-b8c%s3%C-
C"'a8%f3z%C-z%"-b8%s3z
C-z")*
m%8%-c%f3%C-%"-%f3z%
C-z%"'cf3%-%"'f3z%-h%")*
m8-c%s3C-"-%s3z
C-z"'cs3-"'s3z-h")*
+.Vibratii *e torsiu$e i$ tra$s#isile #eca$ice ale autovehiculelor
Din punct de vedere dinamic transmisia mecanica a unu autovehicul reprezinta un
sistem oscilant de mare complexitate. Acest sistem este format din mase inertiale 3volanti" in
miscare de roatie, peste care se suprapun vibratile de torsiune. 5olanti sunt legati intre ei prin
elemente elastic cuplaje de frictiune si articulatii cardanice.e considera, in general, ca asupra
legaturilor sistemului actioneaza amortizari vascoase.
5ibratile de torsiune din transmisie sunt in stransa corelatie cu oscilatiile exterioare
ale autovehiculului, ca urmare studiul amanuntit al vibretilor de torsiune din transmisie poate
fi facu pe modele dinamice complexe, care asigura cuplarea acestora cu oscilatile exteriaore.
13
-
8/9/2019 DA proiect 1.docx
14/14
tudiul vibratilor de torsiune din transmisie are drept scop stabilirea pulsatilor propri
ale acesteia, in vederea evitari functionarii in zonele de rezonanta si determinarea solicitarilor
dinamice induse de acestea in piesle component.
Bibliografie#
8@ntaru.?.s.a. Dinamica AutovehiculelorL @niversitatea din BrasovL %MMN
14