ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 85
Скачиваний: 0
(рессорами) с жесткости ми cpi |
и ср2 |
и амортизаторами |
с коэф |
фициентами сопротивления kp\ |
и kp2 |
. Жесткости и коэффици |
|
енты сопротивления шин обозначены соответственно с ш |
и кш . В |
точіке О тягач и полуприцеп связаны шарнирно. Число возмож ных перемещений кузова автомобиля и полуприцепа весьма ве лико, однако основное влияние на колебательный процесс ока зывают продольно-угловые, вертикальные и поперечно-угловые перемещения кузова [3,5, 19, .25].
При рассмотрении колебаний одного автомобиля ограничи ваются тремя степенями свободы. В случае автопоезда (тягача с полуприцепом) колебательная система несколько усложняется.
Выведем сначала дифференциальные уравнения движения • для общего случая, когда рассматриваемая система имеет де
вять степеней |
свободы, |
пять из которых обусловлены колеба |
|
ниями кузова |
и четыре |
— |
колебаниями колес. |
Выбираем |
обобщенные |
координаты, характеризующие поло |
жение системы при колебаниях. Наиболее удобны для дальней
ших исследований |
две системы обобщенных: координат: |
|
|||||||||||||
|
|
|
1) |
Z,, |
Z 2 , |
Z 3 , Рь Р2 , |
£ ь %2, |
ТЬ |
42" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
Zoi, |
<*i, 2о2, <*2, Рь |
Рг, &ь $2, |
Ть "і2, |
|
|
|
|
||||
где |
zi, z2 , z3 |
— вертикальные |
перемещения |
соответствующих |
|||||||||||
|
2оь 2 0 2 |
|
осей; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
— вертикальные |
перемещения |
центров |
тяжести |
||||||||||
|
ai, |
а 2 |
подрессоренных |
масс Mi и |
М2; |
|
|
|
|
||||||
|
— угловые |
перемещения |
масс |
ЛІі |
и М 2 |
в |
продоль |
||||||||
|
|
|
ной |
плоскости; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Рь |
р2 — угловые |
перемещения |
масс |
M i и Л42 |
в |
попереч |
||||||||
|
%и \ 2 |
ной |
плоскости; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
— вертикальные перемещения |
масс |
mi и |
т 2 ; |
|
||||||||||
|
"їь |
Ї2 — угловые |
перемещения |
масс |
тх |
и |
от2 |
в |
пзпереч- |
||||||
|
|
|
ной |
плоскости. |
|
|
|
|
Zi, z2 , |
|
|
|
|||
|
Таким образом, |
обобщенные |
координаты |
z3 , z0 i, |
z0 2 , |
||||||||||
«і, |
a2 характеризуют |
|
продольно-угловые |
и вертикальные, |
pi и |
||||||||||
р 2 — поперечнонугаовые |
колебания |
масс Мх |
и М2, |
a |
Si, ?2, чь |
||||||||||
f 2 |
— вертикальные |
и |
поперечно-угловые |
колебания |
масс |
т\ |
ит2.
Системы 1) и 2) различаются только тем, что первая описы вает колебания масс M i и М2 в продольной плоскости координа
тами Zj, z2 , |
z3 , а вторая — координатами |
z0 i, |
а и |
2 0 2 , <*2. |
Между |
координатами Zi, z2 , z3 и z0 i, |
а ь |
2 0 2 , |
<*2 существует |
связь: |
|
|
|
|
Zoi = . ( 2 i 6 + z 2 a ) / L i ; ai=(z 1 — ,z 2 )/Li;
z 0 2 = . ( z 3 a i - f z 2 & i ) / L 2 ; a 2 = .(z3 —z2 )/L2 .
Будем считать, что угловые колебания кузова |
не сопровож |
||||
даются |
появлением |
продольных сил, т. е. центры |
колебаний |
ле |
|
жат в |
горизонтальной |
плоскости, проходящей через центры |
тя |
||
жести |
тягача и полуприцепа. Примем, что автопоезд движется |
||||
п р я м о л и н е й н о |
я |
р а в н о м е р н о, коэффициенты жест |
кости и демпфирующие сопротивления системы являются посто янными величинами. Такое допущение, по мнению ряда иссле дователей [3,5, 12,25, 19], вполне оправдано. Кроме того, пусть поверхность дороги, а также все элементы исследуемой системы, кроме рессор и шин, будут жесткими. Для вывода дифференци альных уравнений движения колебательной системы, представ ленной на рис. 18, воспользуемся уравнением Лагранжа.
Кинетическая энергия (как однородная квадратичная функ ция обобщенных скоростей), выраженная через первую систему
обобщенных координат, после некоторых преобразований |
примет |
||||||
вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Г = і 2 ! М 1 п р + 2 2 |
2 М 2 п р 4 - і 1 г 2 М , п р |
+ і 2 3 М 4 п р |
+ 2 2 2 2 2 3 М 5 п р |
4- |
||
.+MiP2 *i P 2 i + A f 2 P V p 2 a + f l i i ( S M - p V i M + m a |
(S2 2 + Р г |
* і |
П 2 2 ) , |
||||
где |
pxl, |
px2 — (радиусы |
инерции |
|
подрессоренных |
||
|
|
(масс (соответственно |
М\ и М2) |
отно |
|||
|
|
сительно |
продольных |
осей, |
проходя |
||
|
|
щих через их центры |
тяжести; |
|
|||
|
Pxi, |
Рхи — радиусы |
инерции |
неподрессоренных |
|||
|
|
масс гп\ и т2 относительно продоль |
|||||
|
|
ных осей, проходящих через их цент |
|||||
|
|
ры тяжести; |
|
|
|
|
Мі пр, M 2 n p . • • •, МЪпг> |
— приведенные массы. |
формулам: |
|||||||
П р и в е д е н н ы е |
м а с с ы |
определяются по |
|||||||
A«.„p=-M1 (6a +.P2 ,i ) \ L \ \ M 2 n p |
= M , ( a 2 |
+ p V |
|
)\L\-Mi{b\- |
|||||
|
|
|
- р 2 * 2 ) Д Л ; |
|
|
|
|
||
M3np=2Ml(ba~9\{)/L2i; |
|
|
M 4 n p = |
M 2 ( a 2 ! + P |
2 „ 2 |
) / L 2 2 ; |
|||
|
|
M5np |
= 2M2(biai~?2y2 |
) / L 2 2 . |
|
|
|
||
В этих выражениях py l |
и; py2 — радиусы инерции масс M t |
||||||||
и М2 относительно поперечных 'осей, проходящих через |
их цент |
||||||||
ры тяжести; величины a, b, alt |
bu |
L h L 2 |
те же, что и на рис. 18. |
||||||
Для потенциальной энергии выражение будет следующим: |
|||||||||
2П = |
Срі ( Z 2 ! п р |
-\-Z2\Лев) |
|
( ^ 1 пр + |
£~1 лев ) + с р 2 |
( 2 2 2 |
пр |
||
+ 2 |
2 2 л е в ) + с |
ш 2 |
( ^ 2 п р + |
^ 2 |
л е в ) + С Ш |
3 ( г 2 3 пр + 2 2 3 л |
е в ) , |
(1) |
где |
сш1 = с ш 2 = с ш 3 |
= с ш — жесткость одной пары шин. |
|
В выражение |
(I ) входят величины 2 и £ для левой и пра |
вой |
сторон автопоезда. |
Ести воспользоваться первой системой обобщенных коорди нат, то, используя 'рис.- 18, .можно записать величины деформа ции упругих элементов для правой и левой сторон автопоезда.
Деформации рессор передней и задней осей тягача:
2 і „ р = = 2 1 — и — ьп |
P i + & „ 7 i ; 2 2 п р |
= 2 2 — h — ^ п Р і + ^ п і г ; |
|
гілев=гі — i f |
j ; |
г 2 a |
e a ~ z 2 — ?2 +&n Pi—bn f2 , (2) |
деформации шин передней и задней осей тягача:
U пр = |
$ 1 — Ь п fj—<7і п р J ?2 пр = |
^2—Ь„ Т2—<72 пр .* |
|
|
?1 л е в = |
? 1 + ^ л Т і — к і л е в і |
^2 лев— |
^2 + ^ п "2—#2 лев, |
(3) |
деформации шин оси полуприцепа: |
|
|
||
|
2злев = 2 3 +6 п р2 — <7злев - |
14) |
||
В уравнениях (3) и (4) q— |
перемещения, вызванные неров |
ностями дороги с правой и левой сторон автопоезда для соот
ветствующих |
осей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Подставив |
ов уравнение (1) выражения |
(2), ( 3 ) , ( 4 ) , полу |
||||||||||||||
чим для потенциальной |
энергии |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2 П = 2 с р 1 |
z2l+2cp2z22+2caizWb\(cpl |
|
|
+ с р 2 ) |
^+2Ь\с |
|
ш$22+' |
|
||||||||
+2(ср1 |
+сш) |
5 2 , + Э ( с р 2 |
+ с ш ) |
%Wb\{cvX |
+сш) |
т 2 1 + 2 & 2 п ( с р 2 |
+ |
|
||||||||
|
fr—4tpi |
zi %l—4cp2z2 |
Ъг—4cpi 62 |
п Рі Ті—4cp 2 |
b2n^l |
i 2 |
— |
|
|
|||||||
— 2 с ш 5 і ( 9 і п р + |
9ілев ) — 2 с ш І 2 ( 9 2 п р + ' ? 2 л е в ) — 2 с ш г з ( 9 з п р + 9 - З л е в ) |
|
+ |
|||||||||||||
+ ' 2 с ю & і Л і ( < 7 і п р — 9 і л е в ) + 2 с ш & п 7 2 ( 9 2 п р — |
<72лев )+2с ш |
6П Р2 (<73пр |
" |
|||||||||||||
—<7з лев |
) + |
С Ш |
{q\ пр + ? 2 1 лев + 9 2 2 пр + £ 2 |
2 лев +Я*3 пр + <723 лев ) • |
|
|
||||||||||
Выражение для дисеипативной функции будет следующим: |
||||||||||||||||
2R — kp\ |
( І 2 ] Л е в + 2 2 !П р ) -f-&p2 ( z 2 |
2 л е в + 2 ^ 2 пр ) + & щ |
(^2 3лев |
+ |
|
|
||||||||||
|
+ ^ 2 3 п р ) + ^ ш |
( £2 1 лев + |
?21 пр )+Ал |
( 5 2 лев |
+ £2 2пр ) • |
|
'(5)' |
|||||||||
Дифференцируя |
выражения |
(2), |
(3) и |
( 4 ) , |
определяем |
|||||||||||
обобщенные скорости, входящие в уравнение |
( 5 ) . Тогда |
дисои- |
||||||||||||||
пативная функция йудет иметь вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
2Я = |
2 £ р 1 г\+2кр2г22+2кші23+2Ь2п(крХ |
|
|
+kp2 |
) |
р 2 , + 2 b \ k J \ + |
|
|||||||||
( +2(А р 1 +km) |
\h+Q(kp2 |
+кш)\22+2Ь2п(кр1 |
+km) |
? 1 + 2 6 2 п ( й р 2 |
+• |
|||||||||||
+*ш)т2 2—4Арі 5і Єї—4*p2 z2 І 2 — 4 & p l |
ft2nPiTi—4£p2 |
62 „Pi - Ї2 — 2АШ ^Х |
||||||||||||||
X(<7tnp |
+ 9 і л е в ) — <2&шМ?2пр +<72лев )—2^ш г3 (<7зп р |
+^злев)+і |
|
|||||||||||||
+ 2 А ш 6 п Т 1 ( < 7 і п р |
— <7і Л Є в ) + 2 Й ш 6 п 7 2 ' ( 9 2 п р |
—<?2лев ) + 2 ^ ш Ь л ^ 2 ( < 7 з п р |
— |
|||||||||||||
—Яі лев ) + km |
(Я2\ пр + |
<7*і лев +<72 2 пр |
+ й 2 2 лев + £ |
2 3 |
пр + |
?2 3 |
лев ) • |
(6)' |
Теперь, подставляя выражения для Т, П и R в уравнение Лапранжа и выполняя несложные преобразования, получаем си-
стему дифференциальных уравнений, описывающих колебания автопоезда:
Мi„pZi+2fcp, z,+2cp l |
г і + 0 , 5 І И ї п р г 2 — 2 А р , Е\—2ср 1 |
|
; , = 0 ; |
|
|||||||||||||
М 2 |
пр z2 +i2*p 2 |
г 2 +2с Р 2 г 2 + 0 , 5 Л13 п |
р |
г, - . 2& р 2 |
^ 2 — 2 с р 2 1 2 + |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
+ O , 5 A f 5 n p z 3 |
= |
0; |
|
|
|
|
|
|
|
(7) |
||
М 4 |
п р 2 3 + й ^ ш |
£ 3 + 2 с ш г 3 +0, б Ж 5 п р |
|
г2 = |
(3 3 п р - f |
QiMB; |
|
||||||||||
яг,ї',+2(Л р , |
5 і + 2 ( с р 1 + с ш ) |
Є,—2Лр1 |
г, — 2с р 1 |
Zi = |
Q, n |
p + Q , |
^ B ; |
||||||||||
" Ї 2 ? г + 2 ' ( * р 2 + Й ш ) |
? 2 + 2 ( с р 2 |
+ С ш ) |
U—2kp2Z2—2cp2Z2 |
= Q2np |
+ Q2neB; |
||||||||||||
MlP2xI'^+2b\(kpl |
|
+kp2 |
) f3,+2&2 n (cp l |
+ c p 2 |
|
2йр, 6 2 nT . - |
|||||||||||
|
—2cp l 62 nTi—2&p 2 |
6 2 n f 2 — 2c p 2 |
& 2 |
n l 2 |
= 0; |
|
|
|
|
||||||||
<™i Р 2 х і'їі+2Ь 2 п( £ Р і |
|
Ti+ ( 2 f e 2 n(c p i |
|
|
|
|
2^p l |
Ь2 пРі— |
|||||||||
|
|
- 2 c p l |
b \ ^ t n ( Q l J i |
e B |
- Q l |
n |
p |
) ; |
|
|
|
|
(8) |
||||
« 2 p2x II Ї2 + 2 & 2 |
П ( * Р 2 |
- f km) :І2 + 2Ь2П |
(cp2 |
+ СШ) T2—2ifep 2 |
|
*2 „P,— |
|||||||||||
|
—2cp 2 |
62 n 3, = 6„{Q2 л |
е в |
— Q2 |
np); |
|
|
|
|
|
|||||||
^ 2 Р 2 з 2 ? 2 + 2 й 2 |
п ^ ш * р 2 |
+ 2 6 2 |
п с ш ? 2 |
= |
6 п ( ( Э 3 л е в |
- Q 3 |
n p |
), |
:(9) |
||||||||
где возмущающие |
|
силы, |
действующие |
|
|
на |
колеса: QineB |
= |
|||||||||
= kasql л е |
в -\~Cmq\ |
дев J Q l пр — |
пр ~Ьс ш 9і пр \ |
Ql лев = |
|
?2 лев + . |
|||||||||||
" Ь ^ ш ^ г л е в ! Q2 пр |
|
?2 пр "Т"Сш ?2 пр ! |
|
лев |
|
<7з лев "4~ |
|
+сш<73лев>' Q3 np ==&ш<73пр~Г"сш<73пр-
Из полученных девяти дифференциальных уравнений пер вые пять описывают колебания автопоезда в продольной (верти кальной плоскости. Уравнения (8) соответствуют колебаниям тягача, а уравнение (9) — колебаниям полуприцепа в попереч ной плоскости. Система уравнений (7) не связана с (8) и (9) в связи с симметрией автопоезда относительно продольной верти кальной плоскости, проходящей через центр тяжести колебатель ной системы. Учитывая сказанное, мы с полным основанием мо жем рассматривать продольно-угловые колебания автопоезда как независимые от поперечно-угловых.
Отметим также, что уравнение (9) не вошло в систему урав нений (8),так как автомобиль и полуприцеп в седельном устрой стве имеют шарнирную связь не только в продольной, но и в поперечной плоскости, следовательно, поперечно-угловые коле бания полуприцепа не связаны с поперечно-угловыми колеба ниями тягача.