da proiect 1.docx

8/9/2019 DA proiect 1.docx

1/14

DINAMICA AUTOVEHICULELOR II

Socurile si vibratiile autovehiculelor

1


2/14


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


.. . .

m%&%'1%&%'(%&%)* , &% viteza corpului +m/s

1% coefficient de amortizare +g/s

vibratii fortate


..

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


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 )%;


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


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


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


8/14

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


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


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


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


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


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


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

da proiect 1.docx

Documents