Подвеска переднего ведущего моста грузового автомобиля

Белорусский Национальный Технический Университет

 

Автотракторный  факультет

Кафедра «Автомобили»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

по дисциплине «Автомобили »

 

Тема работы:

«Подвеска переднего ведущего моста грузового автомобиля»

 

 

                                                                                 

 

 

 

 

 

       Выполнил:                                                                          студент гр.301458

                                                                                                       М.Д.Корень

 

      Принял:                                                                                       Н.Р.Михальцевич                                                                       

 

 

 

                                                                  Минск-2012

 

Содержание

 

1.Введение (функции  подвески, ее основные элементы)…………………………………………4

2.Исходные данные  к расчетам элементов подвески  …………………………………………...9

3.Расчет и построение упругой характеристики рессорной подвески ………………………..10

4.Определение  основных параметров рессоры…………………………………………………...12

     4.1 Расчет конструктивных параметров рессоры…………………………………….………..12

    4.2 Оптимизация конструктивных параметров рессоры………………………………….14

5.Условная замена рессоры пневмоэлементом…………………………………………………...15

6. Построение упругой характеристики пневмоподвески…………………………………………17

7.Расчет и построение характеристики гидравлического амортизатора для пневмоподвески…………………………………………………………………………………..21

Заключение……………………………………………………………………………………….24

Литература……………………………………………………………………………………………..25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1.Введение (функции подвески, ее основные  элементы)

 

         Совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрессоренной и неподрессоренными массами, называется подвеской. Подвеска уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу. Она состоит из трех устройств: упругого, направляющего и демпфирующего.

         Упругим устройством 1 (рис. 1) на подрессоренную массу передаются вертикальные силы, действующие со стороны дороги, уменьшаются динамические нагрузки и улучшается плавность хода.

         Направляющее устройство 3 — механизм, воспринимающий действующие на колесо продольные и боковые силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колеса относительно несущей системы. Демпфирующее устройство 2 предназначено для гашения колебаний кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду.

 

 

                                        Рисунок 1 - Подвески автомобиля:

 

а - задняя зависимая пружинная  подвеска;

б - передняя рессорная подвеска.

 

В подвесках легковых автомобилей, автобусов и некоторых грузовых автомобилей применяется дополнительное устройство-стабилизатор поперечной устойчивости. Он способствует уменьшению бокового крена и поперечных угловых колебаний кузова автомобиля.

            Основные требования, предъявляемые к подвескам, следующие:

            1) упругая   характеристика  подвески  должна  обеспечить  высокую плавность хода, отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «клевкам» при торможениях и «приседаниях» при разгоне автомобиля;

             2) кинематическая схема должна создать условия для возможного минимального изменения колеи и углов установки шкворней и управляемых колес; соответствие

4

кинематики перемещения  колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляемых колес вокруг шкворней;

             3) оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес;

             4) надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и их моментов;

             5) малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей;

             6) достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагруженных деталей автомобиля.

           В зависимости от типа направляющего устройства все подвески делятся на зависимые и независимые.

            Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса от перемещения другого. Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно упругими элементами - рессорами (рис. 2) или с помощью штанг - штанговая подвеска (рис. 3).

                                                    Рисунок 2  Рессорная подвеска.

Рисунок 3 - Задняя зависимая  пружинная подвеска.

              Независимая подвеска обеспечивает независимость перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса. По типу направляющего устройства независимые подвески делятся на рычажные, телескопические и подвески Макферсона. Рычажная подвеска - подвеска, направляющее устройство которой представляет собой рычажный механизм. В зависимости от количества рычагов могут быть двухрычажные и однорычажные (рис. 4), а в зависимости от плоскости качания рычагов - поперечно-рычажные, диагонально-рычажные (рис. 4) и продольно-рычажные. Телескопическая

5

подвеска включает в качестве направляющего устройства телескопический  механизм.

Рисунок 4 – Задняя однорычажная независимая пружинная подвеска.

Конструкция подвески Макферсон показана на рис.5

Рисунок 5 - Передняя подвеска Макферсон.

           По типу упругого элемента подвески делятся на подвески с металлическими Упругими элементами - рессорные, пружинные, торсионные (рис 6) и с неметаллическими - пневматические, гидропневматические и резиновые (рис.7). Иногда используют и комбинированные подвески с несколькими типами упругих элементов, например рессорно-пружинные, рессорно-пневматические и др.

 

 

 

6

Рисунок 6 - Подвеска фирмы "Рено" с короткими торсионами.

 

Рисунок 7 - Передняя пневматическая подвеска автомобиля «Магирус-дойтц  М2000».

       

        По типу демпфирующего устройства подвески подразделяются на подвески с гидравлическими амортизаторами и без них. В последнем случае демпфирование колебаний осуществляется за счет сил трения в упругом и направляющем устройствах подвески.

От схемы подвески зависит  компоновка автомобиля, параметры плавности  хода, устойчивости и управляемости, массы автомобиля и др.

Рисунок 8 – Характерные  схемы подвесок

 

7

          Зависимая (а) и однорычажная независимая (б) отличаются тем, что вертикальное перемещение колеса сопровождается изменением угла X, что вызывает гироскопический эффект, возбуждающий колебания колеса относительно шкворня.

          В двухрычажной подвеске с рычагами равной длины - параллелограммной (рис.8,в) угловое перемещение отсутствует, но значительно поперечное перемещение ∆L колеса, что ведет к быстрому изнашиванию шин и уменьшению боковой устойчивости.

          В двухрычажной подвеске с рычагами разной длины (рис.8,г) при λ=5...6 и p/pl =0.55...0.65 гироскопический момент гасится моментом сил трения в системе, а поперечное перемещение ∆L=4...5 мм компенсируется упругостью шин.

          Рычажно-телескопическая подвеска передних колес легковых автомобилей - качающаяся свеча (рис.8,д) обеспечивает незначительные изменения колеи, развала и схождения колес, при этом замедляется изнашивание шин, улучшается устойчивость автомобиля. Подвеска имеет один поперечный рычаг внизу, ее основной элемент — амортизаторная стойка, имеющая верхнее шарнирное крепление под крылом, что обеспечивает большое плечо между опорами стойки.

           Независимая двухрычажная с торсионом подвеска (рис.8,е) имеет преимущество перед другими подвесками - максимальное использование материала упругого элемента, то есть является самым миниатюрным упругим элементом с меньшей материалоемкостью.

           На (рис.8,ж) представлена двухрычажная параллелограммная подвеска с продольным качанием. Для нее характерно продольное перемещение колес ∆L при отсутствии поперечного перемещения и наклона.

           В настоящее время все чаще встречаются подвески с электронным управлением. Электронная подвеска за счет изменения демпфирующих свойств амортизаторов увеличивает характеристики управляемости и устойчивости автомобиля на трассе. Существует три ( на некоторых моделях два ) уровня жесткости амортизаторов:

           - мягкий - электроника выключена и машина идёт по трассе мягко, "проглатывая" неровности дорожного покрытия. В условиях обычной езды рекомендуется использовать именно этот режим, потому что через мягкую подвеску удары, передаваемые через сайлент-блоки и шаровые опоры на кузов, гораздо меньшей силы.

           - спортивный - электроника получает информацию от датчиков и адекватно реагирует, изменяя жесткость отдельных амортизаторов в ту или иную сторону, тем самым, обеспечивая машине лучшую управляемость и устойчивость на трассе.

           - автоматический - этот режим как бы объединяет два предадущих - при спокойной плавной езде подвеска работает в мягком режиме, но если увеличить скорость, то автоматически включится спортивный режим. Этот режим так же включается  при значительных  кренах  в поворотах и при раскачивании автомобиля, а так же при резком разгоне или торможении.

           На современных дорогих автомобилях применяется система электронного управления подвеской на пьезокристаллах . В отличии от обыкновенных подобных систем, датчики, изготовленные на пьезокристаллах мгновенно реагируют на характер движения автомобиля и быстродействие таких систем существенно увеличивается.

           Существуют системы не только изменяющие жесткость амортизаторов, но и величину давления масла в них, за счёт чего устраняются крены автомобиля и, при движении по ухабистой дороге, увеличивается дорожный просвет.

           Несмотря на все преимущества, которыми обладают электронные подвески, есть существенные недостатки таких подвесок: на наших дорогах такие подвески ходят меньше, чем обычные; амортизаторы и стойки таких подвесок примерно в 1,5-2 раза дороже простых.

 

 

 

8

2.Исходные  данные к расчетам элементов  подвески

 

Техническая характеристика автомобиля УРАЛ-4320

 Нагрузка на переднюю ось:

- в снаряженном состоянии  – 25400 Н

- в груженом состоянии  - 40000 Н

-масса передней оси  - 3600 Н

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

3.Расчет и построение упругой характеристики рессорной подвески

 

        В данном случае, когда нагрузка на переднюю подвеску грузового автомобиля в не гружёном (снаряженном) и груженом состоянии различаются не значительно, применяют малолистовую рессорную подвеску. Построение упругой характеристики для таких подвесок начинают с выбора частоты собственных колебаний (υ_осн) подрессоренной массы снаряженного автомобиля и определения величины статического прогиба (∆_сн) рессор под нагрузкой от этой массы:

 

         υ_осн = 1,2—2,1 Гц - для грузовых автомобилей.

          Принимаем    υ_осн =1,3 Гц:

 

           где F_CH - нагрузка, приходящаяся на переднюю подвеску от подрессоренной массы в снаряженном состоянии (М₀).

        Затем рассчитывается статический прогиб подвески под нагрузкой в груженом состоянии:

            где С_р - жесткость рессоры (С_р= F_CH/∆_CH=12700/0,098= =129064,617 Н/м);

            F_CT - нагрузка, приходящаяся на переднюю подвеску от подрессоренной массы в гружёном состоянии (F_CT=M₁*g/2=40000/2=20000Н);

            Задаемся значением коэффициента динамичности К_д (К_д= =1,75...2,5), и находим максимальную нагрузку на подвеску F_max=F_CT К_д , и рассчитываем динамический прогиб подвески: