Оценка колебаний кузова автомобиля

Колебания кузова автомобиля — теория подвески

Кузов при свободных незатухающих колебаниях совершает сложное движение, представляющее собой результат наложения двух гармонических колебаний с основными частотами Q. Гармоническое колебание кузова, соответствующее каждой из частот, является угловым колебанием и происходит вокруг так называемого центра колебаний. Один центр колебаний лежит вне базы автомобиля, другой внутри ее. Положение центров колебаний зависит от параметров подвески.

Пунктирная кривая соответствует амортизатору одностороннего действия.

График, характеризующий влияние сопротивления на свободные колебания

Таким образом, результирующее движение кузова не является гармоническим. Однако, сближая частоты, т. е. уменьшая разницу между статическими прогибами подвесок, можно добиться того, что свободные колебания точек кузова будут протекать в форме биений, весьма близких к простому гармоническому колебанию. Если положение центра тяжести кузова и его момент инерции близки к условию = ab, перемещение передней части кузова не вызывает перемещения задней его части и наоборот.

Практически это условие выполняется уже при распределении подрессоренных частей автомобиля, соответствующем р2 0,8аЬ. Такое распределение подрессоренных частей характерно для многих современных автомобилей.

Источник статьи: http://autoaero.net/tuning-podveski/1975-kolebaniya-kuzova-avtomobilya-teoriya-podveski.html

Оценка колебаний кузова автомобиля уаз патриот 2014 года выпуска

Оценка колебаний кузова автомобиля уаз патриот 2014 г.в. собственными частотами. При ходьбе человек испытывает вертикальные толчки, к которым привыкает с детства. Если собственные частоты кузова будут равняться числу толчков, испытываемых пешеходом при ходьбе, то пассажир не будет ощущать неудобств. Положив шаг пешехода равным в среднем 0,75 м для частоты вертикальных толчков, испытываемых человеком при ходьбе, получим:
Скорость пешехода в км/час — 3,0. 3,5. 4,0. 4,5. 5,0. 5,5.
Число толчков в минуту — 67, 78, 89, 100, 111, 122.
Отсюда следует, что собственные частоты должны лежать в пределах 65—85 кол/мин.

Такой упрощенный измеритель может вызвать много возражений. Однако длительный опыт показывает, что у автомобилей с хорошей плавностью хода собственные частоты лежат в указанных выше пределах.

Собственные частоты недостаточны для оценки плавности хода автомобиля. Согласно испытаниям некоторые автомобили, у которых собственные частоты лежали в указанных выше пределах, все же обладали недостаточной плавностью хода.
Оценка колебаний ускорениями и изменениями ускорений. Если тело совершает гармонические колебания с частотой ш и амплитудой А.
z — A sin – вt,
то скорость, ускорение и скорость изменения ускорения могут быть найдены одно-, двух-, и трехкратным дифференцированием уравнения:
Z = /4CDCOSCO/ Zmax=A;
Z — л2 sin CDt = — JZO-2 lZmaxl = A;
Z = — Л(03) COS ait — — Z(U2) lZmaxl = A.

Величины z и z достигают наибольшей величины в крайних положениях; величины z и z достигают максимума в среднем положении. Многочисленные исследователи предлагали брать в качестве измерителя ощущений при колебаниях ускорения угловые или линейные. Акад. Чудаков в 1931 г. и позже еще ряд исследователей высказывали предположение, что основное значение для ощущений имеет не само постоянно действующее ускорение, а скорость нарастания его по времени, т. е. г— аналогичный измеритель получается, если Велиар причину ускорения относить к периоду колебаний. Чем больше z, тем большей абсолютной величины успеет достичь ускорение при данном отрезке времени.

Неприятные ощущения при ускоренном или замедленном движении скоростных подъемников, или при резких толчках объясняют изменением ускорения во времени. Приведем результаты экспериментальной работы, связанной с перечисленными измерителями.

Источник статьи: http://autoaero.net/tuning-podveski/1901-ocenka-kolebaniy-kuzova-avtomobilya-uaz-patriot-2014-goda-vypuska.html

Устройство автомобилей

Плавность хода автомобиля

Общие сведения о плавности хода

Автомобиль является сухопутным транспортным средством, поэтому перемещается по дорогам с различным покрытием и разного качества. При этом поездка по неровной дороге на одном автомобиле не вызывает неприятных ощущений, а даже непродолжительная езда на другом автомобиле по той же дороге вызывает неприятные ощущения, приводит к быстрой утомляемости и даже расстройствам здоровья.
В данном случае можно сказать, что первый автомобиль обладает плавным ходом, а второй, обладая жестким ходом, передает все неровности дороги от колес и подвески непосредственно кузову, водителю и пассажирам.

Под плавностью хода понимают совокупность свойств, обеспечивающих ограничение в пределах установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, груза и автомобиля.

Нормы вибронагруженности устанавливаются так, чтобы на дорогах, для которых предназначен данный автомобиль, вибрации не вызывали у водителя и пассажиров неприятных ощущений, а вибрации грузов и автомобиля – их повреждений.

Выступы и впадины, имеющие длины волн от 100 м до 10 см называют микропрофилем дороги . Он является основным источником сил, вызывающих колебания автомобиля на подвеске.
Мелкие неровности дорожной поверхности с длиной волн менее 10 см называют шероховатостью дороги . Они могут стать причиной высокочастотной вибрации и связанного с ней шума высокого уровня при движении транспортного средства.

Плавность хода зависит от характера и величины возмущающих сил, вызывающих колебания, общей компоновки автомобиля и отдельных его конструктивных особенностей, главным образом от системы подрессоривания, а также от мастерства водителя.

Возмущающие силы могут возникать под действием внутренних и внешних причин. К внутренним причинам относятся неуравновешенность деталей и неравномерность их вращения. Внутренние возмущающие факторы может вызывать дисбаланс работающего двигателя, узлов и деталей трансмиссии, ходовой части, в т. ч. колес. Из внешних причин наибольшее значение имеют неровности пути.

Под влиянием внутренних причин возникают главным образом высокочастотные колебания – вибрации, влияние которых на пассажиров не столь значительно. Конечно, сильный дисбаланс колес или, например, гнутый карданный вал, могут вызвать ощутимую тряску при движении, но эти случаи связаны с явной неисправностью элементов конструкции автомобиля. Поэтому плавность хода рассматривается с точки зрения воздействия, оказываемого неровностями пути.

Основными устройствами, защищающими автомобиль, водителя, пассажиров и груз от большой вибронагруженности со стороны дороги является подвеска и шины, а для пассажиров и водителя также упругие сидения.

На человека негативно влияет амплитуда, частота и ускорение колебательного движения. Колебания кузова автомобиля складываются из вынужденных колебаний, имеющих случайно меняющиеся частоты, и свободных колебаний, имеющих постоянную частоту (собственная частота колебаний кузова).
Свободные колебания преобладают над вынужденными, поэтому снижение интенсивности колебаний с собственной частотой приводит к улучшению плавности хода автомобиля на любой дороге.

Влияние колебаний и вибраций на человека

При движении автомобиля его кузов испытывает колебания и вибрации, которые организм человека переносит по-разному. Колебания с низкой частотой (до 900…1100 колебаний в минуту) воспринимаются человеком как отдельные циклы изменения нагрузки или положения. Колебания более высоких частот воспринимаются слитно и называются вибрациями.

Частота колебаний кузова на рессорах лежит в пределах от 80 до 150 колебаний в минуту, частота колебаний осей между рессорами и землей (шинами) равна 360. 900 колебаний в минуту. Вибрации двигателя, трансмиссии и кузова происходят с частотой 1000. 4200 колебаний в минуту.

Организм человека воспринимает вибрации или через их звуковые проявления или непосредственно как силовые воздействия. В автомобиле пассажиры и водитель изолированы от непосредственного силового воздействия вибрации подушками сидений. Только ноги на полу могут воспринимать эти вибрации, силовые воздействия которых почти полностью устраняются применением упругих ковриков.
Наибольшее влияние на организм человека оказывают колебания кузова.
Колебательный процесс характеризуется частотами, амплитудами, скоростью колебания, ускорениями и скоростью изменения ускорений.

Для повышения комфортабельности автомобиля необходимо по возможности уменьшить амплитуду колебаний. При амплитудах колебаний меньших 35…40 мм, амортизационная способность человеческого организма полностью устраняет колебания головы. Большие амплитуды вызывают колебания головы, что приводит к неприятным ощущениям и быстрой усталости.

Частота колебаний более существенно влияет на организм человека. Установлено, что снижение числа колебаний менее 50 колебаний в минуту часто вызывает у пассажиров явление «морской болезни», а превышение 130 колебаний в минуту приводит к ощущению резких толчков.
На ощущения человека при колебаниях – его энергетические затраты и нервные нагрузки – могут оказывать существенное влияния разные параметры колебательного процесса, в зависимости от частоты колебаний.

При частотах до 4..6 колебаний в минуту, в пределы которых полностью укладывается весь низкочастотный диапазон колебаний автомобиля, ощущения в первую очередь пропорциональны ускорениям при колебаниях. Поэтому для оценки плавности хода автомобилей наиболее распространенным измерителем являются вертикальные ускорения, определяемые в характерных точках колебательной системы. По величине вертикальных ускорений кузова автомобиля можно также судить о сохранности перевозимого груза.

Если ускорения кузова больше ускорения свободного падения g = 9,81 м/с 2 , то незакрепленный груз отрывается от пола и затем падает обратно, поскольку некоторое время находится в состоянии невесомости.

При оценке плавности хода по ускорениям необходимо, кроме величины ускорений, учитывать их повторяемость. Совокупный учет этих факторов соответствует взглядам физиологов на утомление, как на явление, связанное с интенсивность и частотой внешних раздражителей.
Следует отметить также, что при частотах колебаний кузова до 5…6 колебаний в минуту на ощущения человека оказывает заметное влияние скорость ускорений, т.е. третья производная перемещений по времени. Так, например, скорости изменения ускорений до 25 м/с 2 вызывают беспокоящие ощущения, а при 40 м/с 2 – неприятные ощущения.

Показатели плавности хода

Колебания кузова автомобиля характеризуются следующими показателями:

• период колебаний t – время, в течение которого кузов совершает полное колебательное движение;
• угловая частота Ω – величина, численно равная произведению частоты колебаний на 2 π : Ω = 2 πυ = 2 π/t .

Угловая частота соответствует фазе колебаний без начальной фазы в момент времени t = 1 сек.

Частота колебаний n – число колебаний в минуту:

n = 60 /t = 60 Ω/ 2 π = 30/π √( с/m ),

где m – масса тела;
с – жесткость упругого элемента подвески.

Деформация f₀ упругого элемента подвески при ее статическом положении зависит от его жесткости и силы тяжести подрессоренной массы автомобиля:

где G_г – вес подрессоренной массы автомобиля.

Тогда можно записать:

Анализируя эту формулу можно сделать вывод, что чем больше статический прогиб подвески, тем меньше частота собственных колебаний. Используя мягкие подвески, уменьшают частоту собственных колебаний кузова, повышая комфортабельность автомобиля.

Источник статьи: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/7_teoria_avto_plavn_1/index.shtml

Оценочные показатели плавности хода

Водитель и пассажиры оценивают плавность хода субъективно через ощущения. Утомляемость водителя и пассажиров связана с повторяемостью колебаний и их ускорениями.

Плавность хода автомобиля чаще всего оценивают следующими параметрами:

-частотой собственных колебаний кузова;

-среднеквадратичными значениями скоростей и ускорений кузова и пола платформы;

— отсутствием пробоя подвески;

— постоянством контакта колес с дорогой.

Наиболее простым оценочным показателем может служить частота собственных колебаний кузова. Установлено, что хорошая плавность будет, если частота колебаний кузова будет совпадать со средней частотой шагов человека при его ходьбе. Это соответствует 60. 90 шагов в мин, или 1. 1,5 Гц. Поэтому, для легковых автомобилей рекомендуемая частота колебаний подвески 0,8. 1,2 Гц, а для грузовых -1,5. 1,8 Гц.

Согласно ГОСТу 12.1.012-78 «Вибрация. Общие требования безопасности» нормируемыми параметрами являются – среднеквадратичные значения скоростей и ускорений в октановых полосах частот. Несмотря, что спектр частот колебаний, имеющих место во время движения автомобиля, превышает 500 Гц, в теории автомобиля колебания рассматриваются в полосе частот 1…80 Гц. Уровень вибронагруженности по значению среднеквадратичной скорости может оцениваться как абсолютным значением сренеквадратичной скорости, так и логарифмическим показателем скорости в децибелах дБ. По значению среднеквадратичной скорости колебаний согласно нижеприведенной зависимости определяется логарифмический показатель скорости в децибелах

,

где — среднеквадратическое значение виброскорости в октановой полосе частот; 5×10 -8 — виброскорость, с которой производится сравнение.

Например: 1) м/с

дБ.

2) м/с

дБ.

Стандарт 2631 международной организации по стандартизации(ІSO)

«Вибрация,передаваемая человеческому телу» устанавливает допустимые значения виброскоростей в полосах частот, действующих на человека в течении 8 часов.Если превышение допустимой виброскорости в 1,4 раза, то допустимое время воздействия частоты на организм человека уменьшается до 2 часов; если превышение в 2 раза, то время уменьшается до 1 часа; если превышение в 4 раза, то время уменьшается до 15 мин.

Диапазон частот от 1…80 Гц разбивают на двадцать 1/3 октановых полос. Для каждой полосы дается свой коэффициент весомости и допустимые значения виброускорений (уровень «безопасности здоровья»).

Что же касается непосредственно автомобиля, то кроме колебаний, вызванных взаимодействием колес автомобиля с профилем дороги во время движения, имеют место вибрации кузова и шасси в диапазоне частот до нескольких тысяч герц. Вызваны такие вибрации работой двигателя, трансмиссией, аэродинамическими силами. Такие вибрации создают шум как внутри автомобиля, так и на улицах, и дорогах. Если уровень шума превышает допустимые нормы, то нарушается работа прежде всего нервной системы человека, которая приводит к ослаблению внимания и памяти, возростает время на принятие решения, движения органов тела становятся менее энергичными. С этой связи возникает необходимость нормирования внутреннего и наружного шумов, имеющих место при движении автомобиля. Допустимые уровни внутреннего и наружного шумов представлены в ГОСТе 27435-87 и ГОСТе 27436-87.Экспериментально уровни шумов измеряют при интенсивном разгоне на второй или третьей передачах.

Плавность хода автомобилей оценивают по результатам испытаний, которые включают следующие этапы:

1.Выбор прямолинейных, горизонтальных участков дорог различного типа и состояния с однородным микропрофилем.

2.Экпериментальное определение среднеквадратичных значений скоростей и ускорений, которое производятся при постоянной скорости движения. При этом регистрируются вертикальные и горизонтальные ускорения и скорости в месте расположения водителя и других точках автомобиля, определяемых специальными методиками.

3. Оценка плавности хода, которую проводят по виброскоростям и виброускорениям в первых пяти октановых полосах и сравнивают с допустимыми, приведенными в табл. 11.2.

Таблица 11.2 Допустимые значения виброскоростей и виброускорений

Среднегеометрическое значение частот Гц	31,5
Допустимые значения виброускорений м/с 2 · вертикальных · горизонтальных	1,1	0,79	0,57	0,6	1,14	2,26	4,49
0,39	0,42	0,8	1,62	3,2	6,38	12,76
Допустимые значения виброскоростей м/с(дБ) · вертикальных · горизонтальных	0,2 (132)	0,071 (123)	0,025 (114)	0,013 (108)	0,011 (107)	0,011 (107)	0,011 (107)
0,063 (122)	0,035 (117)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)

Плавность хода на автополигоне НАМИ оценивают по ОСТу 37.001.291-84. При этом основным показателем вибронагруженности при оценке плавности хода является среднеквадратичные значения ускорений, которые замеряют на сиденьи водителя и сиденьях пассажиров. Вибронагруженность подрессоренной массы грузовых автомобилей оценивают по среднеквадратичным значениям только вертикальных виброускорений в диапазоне частот 0,7..22,4 Гц, которые измеряют на левом лонжероне рамы под передним и задним мостами автомобиля.

Нормируемые значения среднеквадратичных значений виброускорений на сидении водителя и лонжеронах приведены ниже в табл. 11.3

Таблица 11.3 Нормируемые значения виброускорений при испытании автомобилей на автополигоне НАМИ.

Наименование дороги	Виброускорения м/с 2
на сидении	на лонжеронах
цементно-бетонная	1,0	0,65	0,65	1,3
булыжная	1,5	1,0	0,8	1,8
булыжная с выбоинами	2,3	1,6	1,6	2,7

Для предупреждения перемещений незакрепленных грузов необходимо, чтобы ускорение пола не превышало g. Рекомендуется, чтобы виброускорение пола платформы не превышало 0,3 g.

Для обеспечения плавности хода необходимо: отсутствие жестких ударов при выборе хода упругого элемента (отсутствие пробоя подвески); стабильность контакта колес с дорогой.

Источник статьи: http://helpiks.org/8-11422.html

Оценочные показатели плавности хода

Водитель и пассажиры оценивают плавность хода субъективно через ощущения. Утомляемость водителя и пассажиров связана с повторяемостью колебаний и их ускорениями.

Плавность хода автомобиля чаще всего оценивают следующими параметрами:

-частотой собственных колебаний кузова;

-среднеквадратичными значениями скоростей и ускорений кузова и пола платформы;

— отсутствием пробоя подвески;

— постоянством контакта колес с дорогой.

Наиболее простым оценочным показателем может служить частота собственных колебаний кузова. Установлено, что хорошая плавность будет, если частота колебаний кузова будет совпадать со средней частотой шагов человека при его ходьбе. Это соответствует 60. 90 шагов в мин, или 1. 1,5 Гц. Поэтому, для легковых автомобилей рекомендуемая частота колебаний подвески 0,8. 1,2 Гц, а для грузовых -1,5. 1,8 Гц.

Согласно ГОСТу 12.1.012-78 «Вибрация. Общие требования безопасности» нормируемыми параметрами являются – среднеквадратичные значения скоростей и ускорений в октановых полосах частот. Несмотря, что спектр частот колебаний, имеющих место во время движения автомобиля, превышает 500 Гц, в теории автомобиля колебания рассматриваются в полосе частот 1…80 Гц. Уровень вибронагруженности по значению среднеквадратичной скорости может оцениваться как абсолютным значением сренеквадратичной скорости, так и логарифмическим показателем скорости в децибелах дБ. По значению среднеквадратичной скорости колебаний согласно нижеприведенной зависимости определяется логарифмический показатель скорости в децибелах

,

где — среднеквадратическое значение виброскорости в октановой полосе частот; 5×10 -8 — виброскорость, с которой производится сравнение.

Например: 1) м/с

дБ.

2) м/с

дБ.

Стандарт 2631 международной организации по стандартизации(ІSO)

«Вибрация,передаваемая человеческому телу» устанавливает допустимые значения виброскоростей в полосах частот, действующих на человека в течении 8 часов.Если превышение допустимой виброскорости в 1,4 раза, то допустимое время воздействия частоты на организм человека уменьшается до 2 часов; если превышение в 2 раза, то время уменьшается до 1 часа; если превышение в 4 раза, то время уменьшается до 15 мин.

Диапазон частот от 1…80 Гц разбивают на двадцать 1/3 октановых полос. Для каждой полосы дается свой коэффициент весомости и допустимые значения виброускорений (уровень «безопасности здоровья»).

Что же касается непосредственно автомобиля, то кроме колебаний, вызванных взаимодействием колес автомобиля с профилем дороги во время движения, имеют место вибрации кузова и шасси в диапазоне частот до нескольких тысяч герц. Вызваны такие вибрации работой двигателя, трансмиссией, аэродинамическими силами. Такие вибрации создают шум как внутри автомобиля, так и на улицах, и дорогах. Если уровень шума превышает допустимые нормы, то нарушается работа прежде всего нервной системы человека, которая приводит к ослаблению внимания и памяти, возростает время на принятие решения, движения органов тела становятся менее энергичными. С этой связи возникает необходимость нормирования внутреннего и наружного шумов, имеющих место при движении автомобиля. Допустимые уровни внутреннего и наружного шумов представлены в ГОСТе 27435-87 и ГОСТе 27436-87.Экспериментально уровни шумов измеряют при интенсивном разгоне на второй или третьей передачах.

Плавность хода автомобилей оценивают по результатам испытаний, которые включают следующие этапы:

1.Выбор прямолинейных, горизонтальных участков дорог различного типа и состояния с однородным микропрофилем.

2.Экпериментальное определение среднеквадратичных значений скоростей и ускорений, которое производятся при постоянной скорости движения. При этом регистрируются вертикальные и горизонтальные ускорения и скорости в месте расположения водителя и других точках автомобиля, определяемых специальными методиками.

3. Оценка плавности хода, которую проводят по виброскоростям и виброускорениям в первых пяти октановых полосах и сравнивают с допустимыми, приведенными в табл. 11.2.

Таблица 11.2 Допустимые значения виброскоростей и виброускорений

Среднегеометрическое значение частот Гц	31,5
Допустимые значения виброускорений м/с 2 · вертикальных · горизонтальных	1,1	0,79	0,57	0,6	1,14	2,26	4,49
0,39	0,42	0,8	1,62	3,2	6,38	12,76
Допустимые значения виброскоростей м/с(дБ) · вертикальных · горизонтальных	0,2 (132)	0,071 (123)	0,025 (114)	0,013 (108)	0,011 (107)	0,011 (107)	0,011 (107)
0,063 (122)	0,035 (117)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)	0,032 (116)

Плавность хода на автополигоне НАМИ оценивают по ОСТу 37.001.291-84. При этом основным показателем вибронагруженности при оценке плавности хода является среднеквадратичные значения ускорений, которые замеряют на сиденьи водителя и сиденьях пассажиров. Вибронагруженность подрессоренной массы грузовых автомобилей оценивают по среднеквадратичным значениям только вертикальных виброускорений в диапазоне частот 0,7..22,4 Гц, которые измеряют на левом лонжероне рамы под передним и задним мостами автомобиля.

Нормируемые значения среднеквадратичных значений виброускорений на сидении водителя и лонжеронах приведены ниже в табл. 11.3

Таблица 11.3 Нормируемые значения виброускорений при испытании автомобилей на автополигоне НАМИ.

Наименование дороги	Виброускорения м/с 2
на сидении	на лонжеронах
цементно-бетонная	1,0	0,65	0,65	1,3
булыжная	1,5	1,0	0,8	1,8
булыжная с выбоинами	2,3	1,6	1,6	2,7

Для предупреждения перемещений незакрепленных грузов необходимо, чтобы ускорение пола не превышало g. Рекомендуется, чтобы виброускорение пола платформы не превышало 0,3 g.

Для обеспечения плавности хода необходимо: отсутствие жестких ударов при выборе хода упругого элемента (отсутствие пробоя подвески); стабильность контакта колес с дорогой.

Источник статьи: http://helpiks.org/8-11422.html

Колебания кузова автомобиля — теория подвески

Кузов при свободных незатухающих колебаниях совершает сложное движение, представляющее собой результат наложения двух гармонических колебаний с основными частотами Q. Гармоническое колебание кузова, соответствующее каждой из частот, является угловым колебанием и происходит вокруг так называемого центра колебаний. Один центр колебаний лежит вне базы автомобиля, другой внутри ее. Положение центров колебаний зависит от параметров подвески.

Пунктирная кривая соответствует амортизатору одностороннего действия.

График, характеризующий влияние сопротивления на свободные колебания

Таким образом, результирующее движение кузова не является гармоническим. Однако, сближая частоты, т. е. уменьшая разницу между статическими прогибами подвесок, можно добиться того, что свободные колебания точек кузова будут протекать в форме биений, весьма близких к простому гармоническому колебанию. Если положение центра тяжести кузова и его момент инерции близки к условию = ab, перемещение передней части кузова не вызывает перемещения задней его части и наоборот.

Практически это условие выполняется уже при распределении подрессоренных частей автомобиля, соответствующем р2 0,8аЬ. Такое распределение подрессоренных частей характерно для многих современных автомобилей.

Источник статьи: http://autoaero.net/tuning-podveski/1975-kolebaniya-kuzova-avtomobilya-teoriya-podveski.html

Оценка колебаний кузова автомобиля уаз патриот 2014 года выпуска

Оценка колебаний кузова автомобиля уаз патриот 2014 г.в. собственными частотами. При ходьбе человек испытывает вертикальные толчки, к которым привыкает с детства. Если собственные частоты кузова будут равняться числу толчков, испытываемых пешеходом при ходьбе, то пассажир не будет ощущать неудобств. Положив шаг пешехода равным в среднем 0,75 м для частоты вертикальных толчков, испытываемых человеком при ходьбе, получим:
Скорость пешехода в км/час — 3,0. 3,5. 4,0. 4,5. 5,0. 5,5.
Число толчков в минуту — 67, 78, 89, 100, 111, 122.
Отсюда следует, что собственные частоты должны лежать в пределах 65—85 кол/мин.

Такой упрощенный измеритель может вызвать много возражений. Однако длительный опыт показывает, что у автомобилей с хорошей плавностью хода собственные частоты лежат в указанных выше пределах.

Собственные частоты недостаточны для оценки плавности хода автомобиля. Согласно испытаниям некоторые автомобили, у которых собственные частоты лежали в указанных выше пределах, все же обладали недостаточной плавностью хода.
Оценка колебаний ускорениями и изменениями ускорений. Если тело совершает гармонические колебания с частотой ш и амплитудой А.
z — A sin – вt,
то скорость, ускорение и скорость изменения ускорения могут быть найдены одно-, двух-, и трехкратным дифференцированием уравнения:
Z = /4CDCOSCO/ Zmax=A;
Z — л2 sin CDt = — JZO-2 lZmaxl = A;
Z = — Л(03) COS ait — — Z(U2) lZmaxl = A.

Величины z и z достигают наибольшей величины в крайних положениях; величины z и z достигают максимума в среднем положении. Многочисленные исследователи предлагали брать в качестве измерителя ощущений при колебаниях ускорения угловые или линейные. Акад. Чудаков в 1931 г. и позже еще ряд исследователей высказывали предположение, что основное значение для ощущений имеет не само постоянно действующее ускорение, а скорость нарастания его по времени, т. е. г— аналогичный измеритель получается, если Велиар причину ускорения относить к периоду колебаний. Чем больше z, тем большей абсолютной величины успеет достичь ускорение при данном отрезке времени.

Неприятные ощущения при ускоренном или замедленном движении скоростных подъемников, или при резких толчках объясняют изменением ускорения во времени. Приведем результаты экспериментальной работы, связанной с перечисленными измерителями.

Источник статьи: http://autoaero.net/tuning-podveski/1901-ocenka-kolebaniy-kuzova-avtomobilya-uaz-patriot-2014-goda-vypuska.html

Устройство автомобилей

Плавность хода автомобиля

Общие сведения о плавности хода

Автомобиль является сухопутным транспортным средством, поэтому перемещается по дорогам с различным покрытием и разного качества. При этом поездка по неровной дороге на одном автомобиле не вызывает неприятных ощущений, а даже непродолжительная езда на другом автомобиле по той же дороге вызывает неприятные ощущения, приводит к быстрой утомляемости и даже расстройствам здоровья.
В данном случае можно сказать, что первый автомобиль обладает плавным ходом, а второй, обладая жестким ходом, передает все неровности дороги от колес и подвески непосредственно кузову, водителю и пассажирам.

Под плавностью хода понимают совокупность свойств, обеспечивающих ограничение в пределах установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, груза и автомобиля.

Нормы вибронагруженности устанавливаются так, чтобы на дорогах, для которых предназначен данный автомобиль, вибрации не вызывали у водителя и пассажиров неприятных ощущений, а вибрации грузов и автомобиля – их повреждений.

Выступы и впадины, имеющие длины волн от 100 м до 10 см называют микропрофилем дороги . Он является основным источником сил, вызывающих колебания автомобиля на подвеске.
Мелкие неровности дорожной поверхности с длиной волн менее 10 см называют шероховатостью дороги . Они могут стать причиной высокочастотной вибрации и связанного с ней шума высокого уровня при движении транспортного средства.

Плавность хода зависит от характера и величины возмущающих сил, вызывающих колебания, общей компоновки автомобиля и отдельных его конструктивных особенностей, главным образом от системы подрессоривания, а также от мастерства водителя.

Возмущающие силы могут возникать под действием внутренних и внешних причин. К внутренним причинам относятся неуравновешенность деталей и неравномерность их вращения. Внутренние возмущающие факторы может вызывать дисбаланс работающего двигателя, узлов и деталей трансмиссии, ходовой части, в т. ч. колес. Из внешних причин наибольшее значение имеют неровности пути.

Под влиянием внутренних причин возникают главным образом высокочастотные колебания – вибрации, влияние которых на пассажиров не столь значительно. Конечно, сильный дисбаланс колес или, например, гнутый карданный вал, могут вызвать ощутимую тряску при движении, но эти случаи связаны с явной неисправностью элементов конструкции автомобиля. Поэтому плавность хода рассматривается с точки зрения воздействия, оказываемого неровностями пути.

Основными устройствами, защищающими автомобиль, водителя, пассажиров и груз от большой вибронагруженности со стороны дороги является подвеска и шины, а для пассажиров и водителя также упругие сидения.

На человека негативно влияет амплитуда, частота и ускорение колебательного движения. Колебания кузова автомобиля складываются из вынужденных колебаний, имеющих случайно меняющиеся частоты, и свободных колебаний, имеющих постоянную частоту (собственная частота колебаний кузова).
Свободные колебания преобладают над вынужденными, поэтому снижение интенсивности колебаний с собственной частотой приводит к улучшению плавности хода автомобиля на любой дороге.

Влияние колебаний и вибраций на человека

При движении автомобиля его кузов испытывает колебания и вибрации, которые организм человека переносит по-разному. Колебания с низкой частотой (до 900…1100 колебаний в минуту) воспринимаются человеком как отдельные циклы изменения нагрузки или положения. Колебания более высоких частот воспринимаются слитно и называются вибрациями.

Частота колебаний кузова на рессорах лежит в пределах от 80 до 150 колебаний в минуту, частота колебаний осей между рессорами и землей (шинами) равна 360. 900 колебаний в минуту. Вибрации двигателя, трансмиссии и кузова происходят с частотой 1000. 4200 колебаний в минуту.

Организм человека воспринимает вибрации или через их звуковые проявления или непосредственно как силовые воздействия. В автомобиле пассажиры и водитель изолированы от непосредственного силового воздействия вибрации подушками сидений. Только ноги на полу могут воспринимать эти вибрации, силовые воздействия которых почти полностью устраняются применением упругих ковриков.
Наибольшее влияние на организм человека оказывают колебания кузова.
Колебательный процесс характеризуется частотами, амплитудами, скоростью колебания, ускорениями и скоростью изменения ускорений.

Для повышения комфортабельности автомобиля необходимо по возможности уменьшить амплитуду колебаний. При амплитудах колебаний меньших 35…40 мм, амортизационная способность человеческого организма полностью устраняет колебания головы. Большие амплитуды вызывают колебания головы, что приводит к неприятным ощущениям и быстрой усталости.

Частота колебаний более существенно влияет на организм человека. Установлено, что снижение числа колебаний менее 50 колебаний в минуту часто вызывает у пассажиров явление «морской болезни», а превышение 130 колебаний в минуту приводит к ощущению резких толчков.
На ощущения человека при колебаниях – его энергетические затраты и нервные нагрузки – могут оказывать существенное влияния разные параметры колебательного процесса, в зависимости от частоты колебаний.

При частотах до 4..6 колебаний в минуту, в пределы которых полностью укладывается весь низкочастотный диапазон колебаний автомобиля, ощущения в первую очередь пропорциональны ускорениям при колебаниях. Поэтому для оценки плавности хода автомобилей наиболее распространенным измерителем являются вертикальные ускорения, определяемые в характерных точках колебательной системы. По величине вертикальных ускорений кузова автомобиля можно также судить о сохранности перевозимого груза.

Если ускорения кузова больше ускорения свободного падения g = 9,81 м/с 2 , то незакрепленный груз отрывается от пола и затем падает обратно, поскольку некоторое время находится в состоянии невесомости.

При оценке плавности хода по ускорениям необходимо, кроме величины ускорений, учитывать их повторяемость. Совокупный учет этих факторов соответствует взглядам физиологов на утомление, как на явление, связанное с интенсивность и частотой внешних раздражителей.
Следует отметить также, что при частотах колебаний кузова до 5…6 колебаний в минуту на ощущения человека оказывает заметное влияние скорость ускорений, т.е. третья производная перемещений по времени. Так, например, скорости изменения ускорений до 25 м/с 2 вызывают беспокоящие ощущения, а при 40 м/с 2 – неприятные ощущения.

Показатели плавности хода

Колебания кузова автомобиля характеризуются следующими показателями:

• период колебаний t – время, в течение которого кузов совершает полное колебательное движение;
• угловая частота Ω – величина, численно равная произведению частоты колебаний на 2 π : Ω = 2 πυ = 2 π/t .

Угловая частота соответствует фазе колебаний без начальной фазы в момент времени t = 1 сек.

Частота колебаний n – число колебаний в минуту:

n = 60 /t = 60 Ω/ 2 π = 30/π √( с/m ),

где m – масса тела;
с – жесткость упругого элемента подвески.

Деформация f₀ упругого элемента подвески при ее статическом положении зависит от его жесткости и силы тяжести подрессоренной массы автомобиля:

где G_г – вес подрессоренной массы автомобиля.

Тогда можно записать:

Анализируя эту формулу можно сделать вывод, что чем больше статический прогиб подвески, тем меньше частота собственных колебаний. Используя мягкие подвески, уменьшают частоту собственных колебаний кузова, повышая комфортабельность автомобиля.

Источник статьи: http://k-a-t.ru/PM.01_mdk.01.01/7_teoria_avto_plavn_1/index.shtml