Tài liệu tham khảo Thiết kế trục khóa số
Phần 3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo 3.1. Tính toán dao động Bảng 3.1.các thông số đầu vào STT Các thông số Số liệu Kí hiệu 1 - Khối lợng phần treo của xe khi đầy tải (NS 2 /m) 2070 M - Phân ra cầu trớc (NS 2 /m) 920 M 1 - Phân ra cầu sau (NS 2 /m) 1150 M 2 2 Chiều dài cơ sở của xe (m) 2,4 L 3 Độ cứng của nhíp (N/m) Ct - Nhíp trớc (N/m) 45000 Ct 1 - Nhíp sau (N/m) 55000 Ct 2 4 Khối lợng phần không treo (NS 2 .m) 410 m - Treo trớc (NS 2 /m) 210 m 1 - Treo sau (NS 2 /m) 200 m 2 5 Gia tốc trọng trờng (m/S 2 ) 9,81 g 6 Độ cứng của lốp (N/m) Cl - Lốp trớc (N/m) 350000 Cl 1 - Lốp sau (N/m) 350000 Cl 2 7 Hệ số cản giảm chấn (NS/mm) K - Khi nén (NS/mm) 2,4 K n - Khi trả (NS/mm) 7,8 K t 3.11. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo. a. Xác định hệ số phân bố khối lợng phần treo. baM J y y = Trong đó: y : Hệ số phân bố khối lợng phần treo của ô tô M: Khối lợng phần treo của ô tô (NS 2 /m) a, b: khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trớc và tâm bánh xe cầu sau (m). J y : Mô men quán tính khối lợng phần treo đối với trục đi qua trọng tâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe. J y = A. M. L 2 (N . m . S 2 ) Trong đó: A: Hệ số kinh nghiệm A = 0,13 ữ 0,22 Ta chọn: A = 0,20 M: Khối lợng phần treo của ô tô (NS 2 /m) L : Chiều dài cơ sở của ô tô (m) L= 2,4 (m) Ta có: J y = A. L 2 . M = 0,2 . 2070 . (2,4) 2 = 2384,64 (N. m .s 2 ) * Khối lợng phần treo phân bố lên các cầu. L a MM = 1 L b MM = 2 Trong đó: M 1 , M 2 khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc và cầu sau. Khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc. 920 1 == M L a M (NS 2 /m) 1,1 2070 4,2920 = = a (m) Khối lợng phần treo phân bố lên cầu sau. 1150 2 == M L b M (NS 2 /m) 3,1 2070 4,21150 = = b (m) Vậy ta có: 806,0 3,11,1.2070 64,2384 = = = baM J y y (rad/s) Do: 0,8 < y < 1,2 nên có thể coi phần trớc và phần sau xe dao động độc lập với nhau. b. Xác định độ cứng của treo. Đối với treo trớc C t1 = 45000 (N/m) Đối với treo sau C t2 = 55000 (N/m) c. Xác định hành trình tĩnh của bánh xe. 2 g f t = Trong đó: f t : hành trình tĩnh của bánh xe (m) g: Gia tốc trong trờng (m/s 2 ) w: Tần số dao động riêng của khối lợng phần treo (rad/s). 89,9 920 45000.2 .2 Ư 1 1 1 == = M Ct 78,9 1150 55000.2 .2 Ư 2 2 2 === M Ct (rad/s) Thay các giá trị vào công thức trên ta đợc. 1,0 89,9 81,9 22 1 1 === U g f t (m) 1,0 87,9 81,9 22 2 1 === U g f t (m) d. Xác định hành trình động của bánh xe f đ = f t (1,0 ữ 1,5) (m) Ta chọn f đ = f t . 1,2 f đ1 = f t1 . 1,2 = 0,1 . 1,2 = 0,12 (m) f đ2 = f t2 . 1,2 = 0,1 . 1,2 = 0,12 (m) e. Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện không xảy ra va đập giữa phần treo trớc và phần không treo trớc khi phanh cấp tốc. f đ f t . max . b hg Trong đó: max : Hệ số bám lớn nhất của bánh xe với mặt đờng max = 0,8 hg: chiều cao trọng tâm của ô tô (m). h g = 0,76 (m) b. khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm bánh xe cầu sau (m) b= 1,3 (m) Treo trớc: f đ1 = 0,12 f t1 b h g max f đ1 = 1,2 0,1 . 0,8 . 3,1 76,0 = 0,12 > 0,046 0,12 > 0,046 => Thỏa mãn Treo sau: f đ2 = 0,12 f t2 a h g max = 0,12 0,1 . 0,8 . 1,1 76,0 = 0,12 > 0,055 =>Thỏa mãn 3.1.2.Tính toán dao động của xe UAZ - 3160. Trong phần "tính toán sơ đồ treo" mới chỉ xác định tần số dao động riêng của phần treo, hệ số dập tắt dao động của phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động. Những thông số trên cha đủ để đánh giá độ êm dịu, chuyển động của ô tô. Trong phần trên chỉ xét đến dao động của khối lợng phần treo mà cha kể đến sự ảnh hởng của phần không treo đến dao động đó. Để có thể đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động của ô tô phải xét một hệ trong đó có cả dao động của khối lợng phần treo và phần không treo. Khi tiến hành xét hệ số giao động tại khối lợng cần xác định các thông số của nó nh: Tần số dao động riêng cao tần và thấp tần, hệ số dập tắt dao động ứng với tần số cao và tần số thấp. Từ những thông số nhận đợc xây dựng đờng đặc tính biên độ dao động của xe. Qua đờng đặc tính này có thể xác định đợc biên độ dao động của khối lợng phần treo (thân xe), khối lợng phần không treo (cầu và bánh xe), xác định đợc gia tốc dao động của khối lợng phần treo. Đồng thời qua đờng đặc tính còn cho phép đánh giá: - ứng với vận tốc chuyển động nào của ô tô trong vùng vận tốc sử dụng và ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc sóng là bao nhiêu sẽ xảy ra hiện t- ợng cộng hởng. - Hệ số dập tắt dao động đã phù hợp cha. * Các giả thiết ban đầu: Quá trình tính toán dao động xe đợc tiến hành và các giả thiết sau: - Dao dộng của khối lợng treo trớc và treo sau là độc lập với nhau. - Dao động của ô tô chỉ xảy ra trong mặt phẳng dọc xe - Nguồn kích thích dao động là sóng mặt đờng có dạng: q = q 0 (1 - cosNt). q 0 : Biên độ sóng mặt đờng (độ mấp mô) N : Tần số các lực kích thích (sóng mặt đờng) s V .6.3 .2 N = - Dao động của ô tô là dao động ổn định. 3.1.2.1. Xác định tần số dao động riêng và hệ số dập tắt dao động của hệ. Sơ đồ khảo sát dao động đợc mô tả trên hình 3 - 2 Hình 3 -2: Sơ đồ khảo sát dao động của ô tô. * Các ký hiệu sử dụng trong quá trình tính toán. C t : độ cứng của treo ô tô C l : độ cứng của lốp ô tô M : khối lợng phần treo m: khối lợng phần không treo k : Hệ số cản quy dẫn của giảm chấn. M C t 2 = Tần số dao động riêng của khối lợng phần treo khi cố định phần không treo. ( ) m CC lt k + = 2 Tần số dao động của khối lợng phần không treo khi cố định phần treo. M Z q 2 k2 c t m 2c l m C t 2 = Tần số dao động riêng của khối lợng phần không treo khi cố định phần treo trớc và khi C 1 = 0 m C l k 2 = Tần số dao động của khối lợng phần không treo khi cố định phần treo khi C t = 0 M K h = 0 Hệ số dập tắt dao động của khối lợng treo khi cố định phần không treo m k h = 0 Hệ số dập tắt dao động của khối lợng phần không treo khi cố định phần treo. : Tần số dao động thấp tần của hệ : Tần số dao động cao tần của hệ h: Hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số thấp h k : Hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số cao * Tính toán các số liệu cụ thể. Do treo trớc và treo sau tính toán tơng tự nhau nên ta chỉ tính cho treo trớc, treo sau cho kết qủa theo bảng 3.2. C t1 = 450000 (N/m) C l1 = 350.000 (N/m) M 1 = 920 (NS 2 /m) m 1 = 210 (NS 2 /m) K: Hệ số cản quy dẫn của giảm chấn về tâm bánh xe. 2 2 i KaCos K = Trong đó: : Góc nghiêng của giảm chấn so với phơng thẳng đứng 1,5 2 8,74,2 2 = + = + = tn a KK K (N.S/mm) K a = 5100 (NS/m) i: Tỷ số truyền của giảm chấn với giảm chấn loại ống treo phụ thuộc i = 1 Với giảm chấn trớc ta có: 2 02 2 2 1 1 510010cos = = i kaCos K = 4946,216 (NS/m) 1 = 9,89 (rad/s) ( ) ( ) 3,61 210 350000450002 2 Ư 1 11 1 = + = + = m CC lt k (rad/s) 7,20 210 450002 2 Ư 1 1 1 = == m C t (rad/s) 7,57 210 3500002 2 Ư 1 1 1 = == m C l k (rad/s) 37,5 920 216,4946 1 1 01 === M K h 55,23 210 216,4946 1 1 01 === m K h Bảng 3.2. Trị số các thông số C t1 = 45000 (N/m) C t12 = 55000 (N/m) C l1 = 350000 (N/m) C l2 = 350000 (N/m) M 1 = 920 (NS 2 /m) M 2 = 1150 (NS 2 /m) m 1 = 210 (NS 2 /m) m 2 = 200 (NS 2 /m) K 1 = 4946,216 (NS/m) K 2 = 3825 (NS/m) 1 = 9,89 (rad/s) 2 = 9,78 (rad/s) k 1 = 61,3 (rad/s) k 2 = 63,6 (rad/s) 1 Ư =20,7 (rad/s) 2 Ư =23,4 (rad/s) 1 Ư k =57,7 (rad/s) 2 Ư k =59,16 (rad/s) h 01 = 5,37 h 02 = 3,326 1 0 Ư h = 23,55 2 0 Ư h = 19,125 Để xác định tần số dao động riêng và hệ số dập tắt dao động của hệ ta phải tiến hành giải phơng trình bậc bốn. Phơng trình này đợc giải bằng phơng pháp gần đúng nh sau : Ký hiệu : U 2 = 2 + h 2 V 2 = 22 kk h + * Tính cho treo trớc - Gần đúng lần thứ nhất. ( ) 2 2 1 2 1 3,61Ư == k V = 3757,69 ( ) 668,8689,9 35000045000 350000 Ư 2 2 1 11 1 2 1 = + = + = lt l CC C U ( ) 2 1 2 1 2 1 01 2 1 2 101 11 1 1 Ư ƯƯƯ U hh CC C h k k lt l + = = ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 338,863,61 89,955,2389,93,6137,5 35000045000 350000 2 222 + = 24,732 - Tính gần đúng lần thứ hai. 11 2 1 2 1 2 1 2 2 4ƯƯ kk hhUV += = (9,89) 2 + (61,3) 2 - 86,668 - 4.4,187 . 24,732 = 3354,622 ( ) ( ) 07,97 622,3354 7,5789,9 ƯƯ 22 2 2 2 1 2 1 2 2 = = = V U k 2 2 2 2 2 2 01 2 2 2 1 01 2 Ư UV UhUh h k = = ( ) ( ) 07,97622,3354 07,9755,2307,977,5737,5 2 = 4,626 2 2 2 2 2 2 01 2 1 2 201 2 Ư UV VhVh h k k + = = ( ) ( ) 293,24 07,97622,3354 622,335455,237,57622,335437,5 2 = + - Tính gần đúng lần thứ ba 22 2 2 2 1 2 1 2 3 4 kk hhUV += = ( ) ( ) 293,24626,4407,973,6189,9 22 + = 3308,91 ( ) ( ) 99,3308 3,6189,9 22 2 3 2 1 2 1 2 3 = = V U k =111,078 ( ) 2 3 2 3 2 301 2 3 2 101 3 UV UhUh h k = = ( ) ( ) 078,11191,3308 078,11155,23078,1113,6137,5 2 = 5,3 + ( ) 2 3 2 3 2 301 2 1 2 301 3 UV VhVh h k k + = = ( ) ( ) 078,11191,3308 91,33855,233,6191,330837,5 2 + = 23,75 Cuối cùng ta xác định tần số dao động thấp tần và cao tần của treo trớc là. 2 3 2 31 hU = = ( ) 2 3,5078,111 =9,1 (rad/s) 2 3 2 31 kk hV = [...]... U 2 = ( ) 3, 326 38 59,6 ( 59,16 ) 2 + 19,125 38 59,6 38 59,6 86, 73 = 19,88 - Tính gần đúng lần thứ ba 2 2 2 V32 = 2 + k 2 U 2 4h2 hk 2 = (9,78)2 + ( 63, 6)2 - 86, 73 - 4 2, 93 19,88 = 38 20,6 2 k 2 ( 9,78) 2 ( 59,16 ) 2 = 2 2 = 38 20,6 V3 2 2 U3 = 87,6 2 2 2 h02 k 2 U 3 h 02 U 3 h3 = 2 V32 U 3 = hk 3 = ( ( ) 3, 326 ( 59,16 ) 2 87,6 19,125 87,6 38 20,6 87,6 =2,59 ) 2 h02 V32 k 2... = 2 2 Ư k 2 U1 3, 326 ( 23, 4 ) 2 + 19,125 ( 59,1) 2 ( 63, 6) 2 82,659 = 17 ,32 - Tính gần đúng lần thứ hai 2 2 V22 = 2 + Ư k 2 U12 4h1 hk1 = (9,78)2 + ( 63, 6)2 - 82,659 - 4.2,86 17 ,32 = 38 59,6 2 2 Ư k 2 ( 9,78) 2 ( 59,16 ) 2 = 38 59,6 V22 2 2 U2 = = 86, 73 2 2 2 h02 Ư k 2 U 2 h02 U 2 h2 = 2 V22 U 2 = ( ) 3, 326 ( 59,16 ) 2 86, 73 3, 326 86, 73 3 839 ,6 86, 73 = 2, 93 hk 2 2 h02 V22... 02 V32 = 2 V32 U 3 ( ) 3, 326 38 20,6 ( 63, 6 ) 2 + 19,125 31 20,6 38 20,6 87,6 = 19 ,37 Cuối cùng ta xác định đợc tần số dao động thấp tần và cao tần của treo sau là 2 2 2 = U 3 h3 = 87,6 ( 2,59) 2 = 9 (rad/s) 2 k 2 = V32 hk 3 3820,6 (19 ,37 ) 2 = = 58,69 (rad/s) b.Xác định biên độ dao động của khối lợng phần treo và biên độ dao động của khối lợng phần không treo: Biên độ dao động của khối lợng phần. . .33 08,91 ( 23, 75 ) 2 = =52 ,39 (rad/s) * Tính toán treo sau - Tính gần đúng lần thứ nhất: 2 V12 = k 2 = ( 63, 6 ) 2 = 4044,96 U2 2 2 Ct 2 + Cl 2 U12 = = 35 00000 ( 9,78) 2 55000 + 35 0000 = 82,659 ( ) 2 2 2 Cl 2 h02 k 2 2 h 02 2 h1 = Ct 2 + Cl 2 k22 U12 ( ) 35 0000 3, 326 ( 63, 6 ) 2 ( 9,78 ) 2 19,125 ( 9,78) 2 55000 + 35 0000 ( 63, 6) 2 82,659 = = 2,86 2 hk 1... lợng phần treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số cao đợc xác định theo công thức sau: (khi N = V ) 2 Z u 2 Ư 4 + 4h0 U 2 = k V 2 q V 2 U 2 2 + 4h 2V 2 4h 2 V 2 k ( ) Trong đó : Z" U; Z" V : Gia tốc dao động của khối lợng phần treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số thấp và tần số cao q0 : Biên độ sóng mặt đờng d Xây dựng đờng đặc tính tần số - Biên độ dao động Đặc tính tần số- ... độ dao động của khối lợng phần treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số cao v : Biên độ dao động của khôi lợng phần không treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số cao q0: Biên độ sóng mặt đờng c Xác định gia tốc dao động của khối lợng phần treo Gia tốc dao động của khối lợng phần treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số thấp đợc xác định theo công thức sau: (khi N= U) 2 Z u 2 Ư 4 + 4h0... biểu diễn phụ thuộc giữa biên độ dao động của khối lợng phần treo (thân xe) của khối lợng phần không treo , gia tốc dao động của khỗi lợng phần treo với tần số lực kích thích(sóng mặt đờng) Các đồ thị đó là: ZN(N) ; N (N) và Z" N (N) Đặc tính tần số biên độ dao động của ô tô đợc xây dựng trên cơ sở các biểu thức sau với sự biến thiên của tần số kích thích N ZN 2 =Ư k q0 [( N 2 U 2 ) 2 Ư W 4 + 4h0... tợng cộng hởng ở tần số thấp Biên độ dao động của khối lợng phần treo và phần không treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số cao đợc xác định theo công thức sau(khi u=v) 2 2 Ư 4 + 4h0 V 2 zv = Ưk q0 V 2 U 2 2 + 4h 2 V 2 4 h 2 V 2 k ( ) ( ) 2 2 v 2 V 2 2 + 4h0 V 2 =Ư k q0 V 2 U 2 2 + 4h 2V 2 4h 2V 2 k ( ) Trong đó : Zv: Biên độ dao động của khối lợng phần treo khi xảy ra... phần treo và phần không treo khi xảy ra hiện tợng cộng hởng ở tần số thấp xác định theo công thức sau(Trờng hợp N=U) 2 Zu 2 w 4 + 4h0 U 2 = wk q0 V 2 U 2 2 + 4 h2 U 2 4 h2 U 2 k ( ) ( ) 2 2 u 2 U 2 2 + 4h0 U 2 = wk q0 V 2 U 2 + 4hk2 U 2 4h 2 U 2 [ ] Trong đó : Zu:Biên độ dao động của khối lợng phần treo khi xảy ra cộng hởng ở tần số thấp u : Biên độ dao động của khối lợng phần không... ( ) ( ) Trong đó: N:Tần số kích thích sóng mặt đờng(rad/s) ZN : Chuyển dịch thẳng đứng của khối lợng treo(m) N : Chuyển dịch thẳng đứng của khối lợng không treo(m) Z" N: Gia tốc thẳng đứng của khối lợng treo(m/s) q0 : Chiều cao mấp mô biên dạng đờng(m) Để thể hiện sự phụ thuộc giữa độ dao động của khối l ợng phần treo, khối lợng phần không treo, gia tốc dao động của khối lợng phần treo với biên dạng