Post on 04-Feb-2018
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
1/20
1133.. CALCULUL
SUSPENSIEI
1Prof.dr.ing. Ciobotaru Ticuor
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
2/20
1. Introducere
Suspensia asigur condiiile de confort i de control aldeplasrii autovehiculului.
Calculul suspensiei cuprinde:
Definirea caracteristicilor funcionale principale
2
Determinarea comportrii suspensiei n diferitesituaii funcionale
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
3/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
Deplasarea vertical
Constanta elastica arcului
Masasuspendat
Coeficientul de
amortizare
3
Asupra masei suspendate acioneaz:
Fora de inerie:
2
2
d
di
zF m a m m z
t
Fora elastic:e
F k z Fora de amortizare:
d
da
zF c v c c zt
Ecuaia de echilibru dinamic: 0i e aF F F
0m z c z k z Ecuaie diferenial de ordinul 2
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
4/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
Deplasarea vertical
Constanta elastica arcului
Masasuspendat
Coeficientul de
amortizare
4
Soluia general:0
( ) cos sint
z t y e t t
Condiii iniiale: 00 ; 0t z z z
Amplitudinea scade exponenial
Micare oscilatorie
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
5/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
Soluia general:0
( ) cos sint
a
z t y e t t
Condiii iniiale: 00 ; 0t z z z
Perioada oscilaiilor
libere amortizate
2
aa
T
5
Raportul a dou amplitudinisuccesive de acelai sens
( )
( )
dT
d
z te
z t T
Prin logaritmare rezult:2
ln da
T
1ln
2
a
Decrementlogaritmic deamortizare
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
6/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
6
0
oT
20 1af f
2
c
k m
0af f dac 1
2criticc k m Oscilaia devine aperiodic
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
7/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
Oscilaii forate
0( ) sins t s t
7
m z c z k z c s k s
Oscilaiile cii de rulare imprim modul de oscilare amasei suspendate
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
8/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)
0
zT
s
0
Caracteristica de transmisibilitate
8
m z c z k z c s k s
2
22
0
1 2
1 2
zT
s
1 2
max
1 2
2
T
Transmisibilitatea la rezonan
Ecuaia diferenial a oscilaiilor forate
2
c
k m
Raportul de amortizare
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
9/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
(Quarter-car model) Masa suspendat masa care sesprijin pe elementele suspensiei
Masa nesuspendat masa carese sprijin pe elementelesuspensiei
9
ns ns s s ns s s ns s p pm z c z z k z z k k k s 0s s s s ns s s nsm z c z z k z z
22
2
1,2
1 4
2
s p s ps s s
ns s ns s s ns
k k k k k k k
m m m m m m
Pulsaiile
oscilaiilorneamortizate
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
10/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
(Quarter-car model)
Elemente elastice n serie
10
s p
e
s p
k kk
k k
Constanta elastic echivalent
Constanta elastica suspensiei
Constanta elasticechivalent
Frecvena propriea suspensiei
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
11/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
(Quarter-car model)
Acceleraia indus dedenivelrile cii derulare
11
cii de rulare
Acceleraia indus dedenivelri crete odatcu frecvena acestora
Rezult necesitateareducerii constanteielastice a suspensiei
Se impune
reducerea frecveneiproprii a suspensiei
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
12/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
(Quarter-car model) Acceleraia medieptratic
Scderea frecveneiproprii diminueazacceleraia vertical
12
Frecvena denivelrilor cii de rulareValori recomandate
Frecvena proprie=1..1.3 Hz
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
13/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
(Quarter-car model) Transmisibilitateaacceleraiei
Raportul de amortizare:
Crete cresc acceleraiileverticale la frecvene mici
Scade crete atenuareala frecven e mari
13
Frecvena denivelrilor cii de rulare
Valori recomandate
Raportul deamortizare = 0,20,4
Valorile excesiv de mari conducla rigidizarea suspensiei masasuspendat oscileaz pe pneuri
Caracteristic asimetrica amortizorului
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
14/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
2 22
1,2
1 4
2
s p s ps s s
ns s ns s s ns
k k k k k k k
m m m m m m
Oscilaiile maseisuspendate
14
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
15/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)
2 22
1,2
1 4
2
s p s ps s s
ns s ns s s ns
k k k k k k k
m m m m m m
Oscilaiile maseinesuspendate
15
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
16/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.3 Oscilaiile de sltare i de tangaj
Se consider masa suspendatsprijinit pe suspensia fa / spateSe neglijeaz masele nesuspendateSe neglijeaz forele de amortizare
16
0f s f sM z k k z k a k b
2 2 0y f s f sI k a k b z k a k b Sistem de dou ec. dif.de ordinul 2
Caz particular: ;2
f s
la b k k k Suspensie simetric
2 0M z k z 2
0
2
y
k lI
2 ec.dif.independente
22
;2
s t
y
k k l
M I
sltare tangaj
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
17/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.3 Oscilaiile de sltare i de tangaj
Centrul de oscilaie
; ;f s
f s f s
f s
k k
m m
Suspensie simetric
Centrul de oscilaie coincide cu CG = micridecuplate de sltare i de tangaj
Suspensie nesimetric
f s Centrul de oscilaii de sltare
deplasat n faa punii anterioareCentrul de oscilaie de tangaj
deplasat spre puntea spate
f s Centrul de oscilaii de sltaredeplasat n spatele punii posterioareCentrul de oscilaie de tangaj
deplasat spre puntea anterioar
Situaia cea mai favorabil
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
18/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.4 Sistemul elastic cu 7 grade de libertate (7DOF)
Grade de libertate:
Deplasri verticale ale celor 4mase nesuspendate (roilor) = 4
Sltare (masa suspendat) = 1
Tan a masa sus endat =1
18
Ruliu (masa suspendat) = 1
TOTAL = 7 DOF
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
19/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.5 Elemente de calcul
1. Se stabilete rig suspensiilordin condiia obinerii unei frecvene proprii de11,3 Hz
2. Se verific valoarea sgeii statice
Valori recomandate Autoturisme: 200250 mmAutobuze: 120200 mm
Autocamioane: 80140 mm
19
.
3. Se verific raportul rigiditilor fa / spate
Valori recomandate
,
,0,8...0,9
st f
st s
y
y
,
,
1,0...1,2st f
st s
y
y
pentru autoturisme
pentru autocamioane
7/21/2019 Tema 13 Calculul Suspensiei
20/20
2. Definirea caracteristicilor funcionale principale
2.5 Elemente de calcul
4. Verificarea coeficientului dinamic: raportul dintre fora preluat de arc lasgeata maxim i sarcina static
Valori recomandate
Autovehicule obinuite: 1,71,8Autoveh. care circul pe drumuri cu neregulariti: 23Autov. de teren: 34
20
5. Se verific valoarea sgeii dinamice
Valori recomandate 0,5d sty y pentru autoturisme
pentru autocamioane
pentru autobuze0,75d sty y
1,00d sty y
6. Se adopt coeficientul de amortizare pentru obinerea unui raport deamortizare de 0,20,4
2c k m