Министерство образования Российской Федерации

6 Расчет рессоры

Упругий элемент подвески выполняющий одновременно функции упругого элемента, направляющего устройства и гасящего устройства.

6.1 Алгоритм расчета многолистовой рессоры

Зная ориентировочное число листов n и число листов, равных по длине коренному листу n1, определяют:

1) Коэффициент формы рессоры:

B = 1 - ;

2) Коэффициент увеличения прогиба:

I = .

Длина коренных листов:

L = ,

где: Е - модудь упругости, (Е=20.5·10⁴ МПа);

f - статический прогиб рессоры, определяемый по выбранному числу колебаний подрессоренной массы nk;

Параметры рессоры:

1) Момент инерции рессоры:

J = ;

где: Р - нагрузка на упругий элемент.

2) Число листов рессоры:

n = ;

3) Значение наибольшего напряжения:

;

где: f_д - динамический прогиб рессоры.

Для получения удовлетворительной емкости подвески значение f_Д следует принимать равными, а если это допустимо по конструктивным возможностям то больше, чем статический прогиб f.

Вес рессоры рассчитываем по формуле:

G_p =

где: Y - постоянная, зависящая от формы рессоры.

Жесткость рессоры определяется по формуле:

C = P/f.

6.2 Обоснование выбора исходных данных

Коэффициент увеличения прогиба (I), коэффициент динамичности (K_Я ), модуль упругости при растяжении (Е), длина активного участка рессоры (L) выбраны согласно рекомендациям в [5].

Нагрузка на рессору (Р), нагрузка на упругий элемент (Р), средняя скорость движения автомобиля (V_ср ) выбраны согласно данным в [3].

Число циклов нагружения, статический коэффициент прогиба (D_d ), выбраны согласно рекомендациям в [4].

Длина рессоры (L), ширина рессоры (В), толщина рессоры (Н), число листов, равных по длине коренному листу (N_k ) выбраны согласно рекомендациям в [2].

6.3 Проведение расчета

6.3.1 Расчет малолистовой рессоры

Таблица 11 - Исходные данные для расчета малолистовой рессоры

Таблица 12 - Результаты расчета малолистовой рессоры

Обратившись к [2] и [3], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям.

6.3.2 Проверочный расчет малолистовой рессоры

Таблица 13 - Исходные данные для проверочного расчета

Таблица 14 - Результаты проверочного расчета

Обратившись к [8] и [3], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям и данная малолистовая рессорная подвеска годна к эксплуатации.

7 Расчет амортизатора

Амортизатор - упругий элемент подвески.

7.1 Алгоритм расчета амортизатора

Поглощаемая мощность:

.

Максимальные усилия передаваемые через амортизатор:

Р_о = К_о · V_ам ,

Р_о = К_о · V_ам .

Площадь наружной поверхности амортизатора:

F = .

Диаметр рабочего цилиндра:

D = .

Площади поперечных сечений калиброванных отверстий клапанов отдачи и сжатия:

F_o = V_ам · ,

F_o = V_ам · ,

где, F_п и F_ш – площади поперечных сечений поршня и штока, они могут быть приняты:

F_п = ,

F_ш = 0,1 · F_п .

7.2 Обоснование выбора исходных данных

Коэффициент сопротивления амортизатора при отдаче, коэффициент сопротивления амортизатора при сжатии, скорость перемещения поршня амортизатора, температура окружающей среды, время работы амортизатора, плотность жидкости, температура окружающей среды, коэффициент расхода жидкости, проходящей через калиброванные отверстия, длина амортизатора, максимальная температура наружних стенок амортизатора, время работы амортизатора взяты из [7].

Длина амортизатора, диаметр амортизатора выбраны согласно рекомендациям в [7].

7.3 Проведение расчета

7.3.1 Проведение проектировочного расчета

Таблица 13 - Исходные данные для проектировочного расчета

Таблица 14 - Результаты проектировочного расчета

Обратившись к [4], можно сделать вывод, что результаты проектировочного расчета удовлетворяют установленным требованиям.

7.3.2 Проведение проверочного расчета

Таблица 15 - Исходные данные для проверочного расчета

Таблица 16 - Результаты проектировочного расчета

Обратившись к [4], можно сделать вывод, что результаты проверочного расчета удовлетворяют установленным требованиям и амортизатор годен к эксплуатации.

8 Расчет пружины

Пружина – упругий элемент подвески.

8.1 Алгоритм расчета пружины

При подборе пружины используются следующие основные зависимости:

Жёсткость пружины:

с_у = ;

где: G - модуль упругости второго рода;

d - диаметр сечения витка;

D - средний диаметр пружины;

n - число рабочих витков.

Напряжения сдвига:

;

где: Fy - статическая нагрузка;

Полное число витков:

N = n+2.

Средний диаметр пружины:

D = d·(7...12).

8.2 Обоснование выбора исходных данных

Модуль упругости сдвига примем равным 78000 МПа.

Нагрузка на упругий элемент, прогиб пружины, диаметр проволоки, число рабочих витков пружины выбраны согласно данным в [7].

8.3 Проведение расчета

Таблица 17 - Исходные данные для расчета пружины

Таблица 18 - Результаты расчета пружины

Обратившись к [3], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям и пружина годна к эксплуатации.

9 Расчет рулевого управления

9.1 Алгоритм расчета рулевого управления

1. Угловое передаточное число рулевого управления определяется по соотношению углов поворота рулевого колеса и управляемых колес , выраженному уравнением:

i₀ = ,

где: F - угол поворота рулевого колеса ;

a, b - углы поворота управляемых колес;

i, i' - угловое передаточное число рулевого механизма и рулевого привода.

2. Силовое передаточное число рулевого управления (ip) определяется из равенства работ на рулевом колесе и управляемых колесах :

P · R · F = ,

где R - радиус рулевого колеса;

r - радиус поворота управляемых колес;

Q - сопротивление колес повороту.

Отсюда:

Конструкция рулевого механизма и его особенности, например, передаточное число, в большой степени влияют на манёвренность автомобиля, но недостаточно полно характеризуют её, так как не учитываю времени поворота автомобиля. Поэтому в добавление к ним в качестве одного из оценочных параметров нужно принять время t в течение, которого происходит поворот автомобиля.

3. Время поворота автомобиля (t), c:

t = ,

где S - длина траектории поворота;

v - поступательная скорость автомобиля на повороте;

R - радиус поворота (по центру заданной оси;

y - угол заданной оси.

9.2 Обоснование выбора исходных данных

Радиус рулевого колеса ( R ), радиус поворота управляемых колёс ( R1 ), длина траектории поворота ( S ), поступательная скорость автомобиля на повороте ( Va ), усилие прилагаемое к рулевому колесу ( Pk ), максимальное давление в системе усилителя (Pmax), масса автомобиля, приходящаяся на передние колёса выбраны согласно данным в [4 ].

Угол поворота рулевого колеса (F), угол поворота правого управляемого колеса (а), угол поворота левого управляемого колеса (b) выбраны согласно рекомендациям в [1].

9.3 Проведение расчета

Таблица 19 - Исходные данные для расчета рулевого управления

Таблица 20 - Результаты расчета рулевого управления

Обратившись к [2], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям и рулевое управление годно к эксплуатации.

10 Расчет тормозного управления

10.1 Алгоритм расчета тормозного управления

Коэффициент тормозной эффективности - это отношение тормозного момента, создаваемого тормозным механизмом, к условному приводному моменту:

где Мтор - тормозной момент, H*м;

Р - сумма приводных сил, H;

Rтор - радиус приложения результирующей сил трения, м.

Стабильность. Этот критерий характеризует зависимость коэффициента

тормозной эффективности от изменения коэффициента трения.

Лучшей стабильностью обладают тормозные механизмы, характеризуемые линейной зависимостью. Уравновешанными являются тормозные механизмы, в которых силы трения не создают нагрузки на подшипники колеса.

Установившиеся замедление Jуст определяется:

где к - коэффициент сцепления колеса с дорогой;

G - вес автомобиля, H.

Минимальный тормозной путь S определяется:

где V - начальная скорость автомобиля, м/c;

tc - время запаздывания тормозов, c;

tn - время наростания замедления,c;

g - ускорение свободного падения, m/c^2;

По ГОСТ 22859-97,S для легковых и грузовых автомобилей соответственно 7,2м, 25м.

Суммарная тормозная сила P, (H) определяется:

Тормозной момент Мт, (H*м) определяется:

где Vh - рабочий объем двигателя, л

A,B - коэффициенты корректировки;

w - частота вращения коленвала, рад/с.

10.2 Обоснование выбора исходных данных

Число тормозных механизмов автомобиля, динамический радиус колеса, радиус тормозного барабана, толщина стенки барабана, ширина фрикционных накладок передних колёс, ширина фрикционных накладок задних колёс, суммарная площадь фрикционных накладок, диаметр рабочего тормозного гидроцилиндра, полный вес автомобиля, масса автомобиля, приходящаяся на тормозящую ось выбраны согласно рекомендациям в [4].

Максимальный тормозной момент передних колёс, максимальный тормозной момент задних колёс рассчитаны согласно рекомендациям в [2].

Угол охвата фрикционных накладок переднего моста, угол охвата фрикционных накладок заднего моста, расчётный коэффициент трения, скорость движения автомобиля при торможении выбраны согласно рекомендациям в [2].

Нижний предел максимального замедления, расстояние от линии действия разжимных сил до опоры, расстояние от центра барабана до оси опоры, углы несимметричности накладок передних колёс, углы несимметричности накладок задних колёс, масса барабана, удельная теплоёмкость чугуна выбраны согласно рекомендациям в [3].

10.3 Проведение расчета

10.3.1 Проектировочный расчет

Таблица 21- Исходные данные для проектировочного расчета тормозного управления

Таблица 22 - Результаты расчета тормозного управления

Обратившись к [4], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям.

11 Расчет несущей части автомобиля

11.1 Алгоритм расчета несущей части автомобиля

Предельные динамические нагрузки характеризуются коэффициентом динамической нагрузки:

где Рд - динамическая нагрузка на раму,

Рст - статическая нагрузка.

Значения коэффициентов динамической нагрузки:

- для грузовых автомобилей: 2...2,5;

- для автобусов: 1,5...2;

- для легковых автомобилей: 1,1...1,5.

При движении по неровной дороге в раме возникают изгибающие и крутящие нагрузки. Суммарный перекос ALF передней и задней оси вызывает угловую деформацию передней и задней подвески автомобиля на угол ALFп и закручивание рамы на угол ALFр, измеренный на длине базы автомобиля, при этом:

ALFп + ALFр = ALF,

где ALFп = Mкр/Cп;

ALFр = Mкр/Cp;

Cп - угловая жесткость подвески;

Ср - жесткость рамы.

Отсюда:

Н*м;

град.

Величина Сп/Ср для грузовых автомобилей около 0,5...1,5;

для автобусов и легковых автомобилей более 4.

ALFр = 3...4 градуса при движении по неровным дорогам, но при отрыве колес от поверхности дороги рама может закручиваться на угол до 10...15 градусов.

В этом случае:

где В1 - колея, м;

G1 - нагрузка на ось, Н.

При кручении рамы лонжероны и поперечены испытывают сложное нагрузочное состояние: поперечные сечения становятся неплоскими (явление депланации сечений). Мера депланации:

где dQ - угол закручивания;

z - расчетная длина при закручивании.

Возникающие при стесненном кручении нормальные напряжения выражаются через особый силовой фактор - бимомент:

При введении понятия бимомента основные формулы изгиба и стесненного кручения аналогичны и приведены ниже.

11.2 Обоснование выбора исходных данных

Колея автомобиля ( В1 ), база автомобиля ( Z ), нагрузка на ось ( G1 ) выбраны согласно данным в [1].

Толщина полки профиля ( S ), высота профиля ( H ), ширина полки профиля ( В ), момент сопротивления изгибу ( W_X ) выбраны согласно рекомендациям в [3].

11.3 Проведение расчета

Таблица 25 - Исходные данные для расчета несущей части

Таблица 26 - Результаты расчета несущей части

Обратившись к [4], можно сделать вывод, что результаты расчета удовлетворяют установленным требованиям и несущая часть (рама) годна к эксплуатации.

Литература

1. Автомобили ВАЗ 21213, 21214. Руководство по ремонту и техническому обслуживанию / Под ред. Ю.В. Кудрявцева, М.: РусьАвтокнига, 2004.-304 с.

2. Справочник “Проектирование трансмиссии автомобиля”, под ред. Гришкевича А.И. ,М. :Машиностроение, 1984-272 с., ил.

3. Лукин П.П и др. “Конструирование и расчет автомобиля”, М,: Машиностроение, 1984-376 сю,ил.

4. Осепчугов В.В. Фрумкин А.К. “Автомобиль’ М, :Машиностроение, 1989.-304 с, ил.

содержание   ..  1639  1640  1641   ..