Bài giảng môn Vật lý - Chương 11: Về dao động ô tô máy kéo

Tùy theo mục đích nghiên cứu, các bài toán dao động có thể chỉ xét trong 1, 2 hoặc 3 mÆt ph¼ng Ví dụ, Khi xét bài toán chuyển động êm dịu của ô tô máy kéo, thườngchỉ xét trong mặt phẳng [r]

11.1 11.2 11.3 Dao động ô tô máy kéo Lop7.net 11.4 Chương11 dao động ô to máy kéo 11.1 Khái niệm và các tiêu đánh giá tính chuyển động êm dịu 11 Một số kháI niệm và sơ đồ dao động tương đương cña « t« m¸y kÐo 11 Phương trình dao động ô tô 11 Phương trình dao động máy kéo Lop7.net 11.1 Khái niệm và các tiêu đánh giá tính chuyển động êm dịu (Phần này sinh viên tự đọc tài liệu) 1) Khái niệm tính chuyển động êm dịu ô tô máy kéo 2) Các tiêu đánh giá tính chuyển động êm dịu a) Tần số dao động thích hợp b) Gia tèc thÝch hîp c) Thời gian tác động gia tốc Lop7.net 11 Một số kháI niệm và sơ đồ dao động tương đương cña « t« m¸y kÐo 11.2.1 Dao động ô tô mặt phẳng toạ độ Trong thùc tÕ, « t« m¸y kÐo ch¹y trªn ®­êng kh«ng b»ng ph¼ng, xe cã thÓ dao động không gian chiều: Z Y Hệ trục tọa độ: 0xyz 0x - thường chọn theo phương chuyển động X 0y - vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng x0z X 0z - vu«ng gãc víi mÆt mÆt ®­êng v Y Z Tùy theo mục đích nghiên cứu, các bài toán dao động có thể xét 1, mÆt ph¼ng Ví dụ, Khi xét bài toán chuyển động êm dịu ô tô máy kéo, thườngchỉ xét mặt phẳng x0z ( dao động thẳng đứng) Lop7.net 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo a) Khối lượng treo v Khối lượng ®­îc treoM L­u ý Có thể mô hình hóa khối lượng treo Thành khối lượng phân bố trên cầu M1 – ph©n bè trªn cÇu trước (Điểm A) T(M) M2 – ph©n bè trªn cÇu sau (§iÓm B) T G=Mg Bé phËn treo Cầu trước Khối lượng kh«ng ®­îc treo Cầu trước m Bé phËn treo CÇu sau Khối lượng kh«ng ®­îc treo CÇu sau m2 a b L H×nh 11.3 M« h×nh ho¸ khối lượng treo Lop7.net 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo a) Khối lượng treo v Khối lượng ®­îc treoM A(M1) T B(M2) T(M) G=Mg Bé phËn treo Cầu trước Bé phËn treo CÇu sau Khối lượng kh«ng ®­îc treo Cầu trước m L­u ý Khối lượng kh«ng ®­îc treo CÇu sau m2 Có thể mô hình hóa khối lượng treo Thành khối lượng phân bố trên cầu M1 – phân bố trên cầu trước (Điểm A) M2 – ph©n bè trªn cÇu sau (§iÓm B) Lop7.net a b L H×nh 11.3 M« h×nh ho¸ khối lượng treo 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo b) Khối lượng không treo Bao gồm các khối lượng cầu xe, bánh xe đặt phận treo, ký hiệu làm Khối lượng treo M Bé phËn treo C M -®­îc treo T m Khối lượng kh«ng ®­îc treo G=Mg Bé phËn treo Cầu trước Khối lượng kh«ng ®­îc treo Cầu trước m Bé phËn treo CÇu sau Khối lượng kh«ng ®­îc treo CÇu sau m2 Lop7.net CL Bánhđàn xe cøng B¸nh håi H×nh 11.4 M« h×nh ho¸ khèi lượng không treo 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo c) HÖ thèng treo Hệ thống treo dùng để liên kết thân xe với cầu xe, gåm: - các phần tử đàn hồi ( nhíp, lò xo) - c¸c phÇn tö gi¶m chÊn ( xi lanh thñy lùc, ma sat) (nèi víi khung xe) §­îc treo C T K G=Mg Bé phËn treo Cầu trước Bé phËn treo CÇu sau (nèi víi cÇu) Hình 11.5 Sơ đồ tương đương cña hÖ thèng treo L­u ý C - độ cứng lò xo K – hÖ sè gi¶m chÊn Lop7.net 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo c) HÖ thèng treo (tiÕp) Lưu ý:Lốp xe là phần tử đàn hồi và có tính giảm chấn M M ®­îc treo K (hệ thống treo) C C’ m C’ K’ m kh«ng ®­îc treo K’ Sơ đồ tương đương lốp (lốp) Sơ đồ tương đương hệ thống tính đến đàn hồi và giảm chấn lốp Lop7.net 11 2.2 Khái niệm khối lượng treo và khối lượng không treo d) Hệ số khối lượng M -§­îc treo M T G=Mg C m1  m m2 C’ ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu xe - Tăng M giảm dao động khung vỏ - Gi¶m m sÏ gi¶m ®­îc lùc va ®Ëp truyÒn lªn khung vá Khi thiÕt kª chän  = 6,5 – 7,5 = 4– xe du lÞch xe t¶i Lop7.net K K’ 11 2.3 Sơ đồ dao động tương đương ô tô máy kéo a) Sơ đồ dao động ô tô v Ô tô đòi hỏi tính êm dịu cao nên các cầu lắp hệ thống treo đàn hồi có gi¶m chÊn Tùy theo mục đích nghiên cứu và tùy theo tõng lo¹i xe cô thÓ, cã thÓ chän các sơ đồ dao động tương đương khác A(M1) C1 B(M2 ) T(M) C2 K1 m1 K2 m2 C’2 C’1 a b L Trªn h×nh lµ mét vÝ dô Hình 11.7 Sơ đồ dao động tương ®­¬ng cña « t« hai cÇu (bá qua gi¶m chÊn cña lèp) Lop7.net 11 2.3 Sơ đồ dao động tương đương ô tô máy kéo V b) Sơ đồ dao động máy kéo bánh C©u sau m¸y kÐo l¾p trùc tiÕp lªn b¸n trôc Lốp sau đóng vai trò giảm chấn A(M1 T (M) C1 T(M) B(M2) B(M2) K1 A(M1) m1 CL2 a b KL2 CL1 a b L L Hình 11.8 Sơ đồ dao động tương đương máy kéo bánh bơm Lop7.net KL1 11 2.3 Sơ đồ dao động tương đương ô tô máy kéo b) Sơ đồ dao động máy kéo xích T (M) B (M2) B T(M) A C2 b a K2 C1 L L Hình 11.9 Sơ đồ dao động tương đương máy kéo xích Lop7.net A (M1) K1 11 Phương trình dao động ô tô 11.3.1 Phương trình dao động tự Coi khung xe nh­ mét AB dao động mặt phẳng z0x - Dao động trọng tâm theo z - Dao động xoay quanh trọng tâm - Bỏ qua khối lượng không treo z v B1 A’ A1 j z1 x M – khối lượng treo z – chuyÓn vÞ träng t©m T A z B’ z B C2z2 C1z1 – gia tèc träng l©m  – gãc xoay quang trọng tâm – gia tèc gãc xoay quanh trọng tâm a C¸c lùc t¸c dông b L – lùc qu¸n tÝnh C1z1 – lực đàn hồi lò xo cầu trước Hình 11.10 Sơ đồ dao động đơn giảm ô tô C2z2 – lực đàn hồi lò xo cầu sau Lop7.net 11.3.1 Phương trình dao động tự 1) Thiết lập Phương trình dao động tự z v B1 Phương trình chuyển vị A’ (1) A1 - Gia tèc träng t©m j z1 x T A z B C2z2 C1z1 Gia tèc gãc xoay AB B’ z C©n b»ng lùc vµ m« men (2) Jy – m« men qu¸n tÝnh quanh trôc y ®i qua träng t©m T a b L  - b¸n kÝnh qu¸n tÝnh Hình 11.10 Sơ đồ dao động đơn giảm ô tô Lop7.net 11.3.1 Phương trình dao động tự Tõ (1) (tiÕp theo) (3) Tõ (2) (4) Thay (4) vµo (3) (5) Rót gän (5) (6) Lop7.net 11.3.1 Phương trình dao động tự (tiÕp theo) (6a) §· cã (6b) z2 tõ (6a) vµ thay vµo (6b) Rót z1 tõ (6b) vµ thay vµo (6a) Rót Cuối cùng Hệ phương trình vi phân dao động tự ô tô tải (7) NhËn xÐt Từ hệ phươngtrình (7) ta thấy dao động hai vị trí A và B , tương ứng với với dao động các khối lượngđượctreo phân cầu trước và cầu sau, có ảnh hưởng lẫnLop7.net Tãm t¾t l¹i (1) (3) Các bước thµnh lËp phương trình dao động Thay vµo (3) (2) (4) (5a) (5) (5b) Rót Z2 tõ (5a) råi thay vµo (5b) Rót Z1 tõ (5b) rßi thay vµo (5a) (6) Lop7.net 11.3.1 Phương trình dao động tự (tiÕp theo) HÖ sè liªn kÕt Từ hệ phươngtrính dao động ta thấy hai phươngtrính có rµng buéc víi Th«ng qua c¸c hÖ sè liªn kÕt : Cầu trước CÇu sau Điều kiện để các cầu có thể dao động độc lập với nhau: NghÜa lµ b¸n kÝnh qu¸n tÝnh : Thực tế   2 , đó bánh kính quán tính :  - hệ số phân bố khối lượng trên các cầu  - hÖ sè liªn kÕt Lop7.net 1 = 2 = = ab 2 = ab. 11.3.1 Phương trình dao động tự (tiÕp theo) 2) Tần số dao động riêng cầu trước và cầu sau Từ hệ PTVP dao động (7) Cã thÓ viÕt l¹i (8) Trong đó: 1 là tần số dao động riêng cầu trước 2 là tần số dao động riêng cầu sau Lop7.net