Расчет задней подвески на косых рычагах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Подвеска на косых рычагах представляет собой своего рода компромисс между подвеской на продольных рычагах и двухшарнирной подвеской с качающимися полуосями. В ней стараются объединить технические преимущества обеих названных конструкций, одновременно отказавшись от их недостатков.

Подвеска на косых рычагах в двух своих вариантах используется исключительно в качестве задней подвески. Один из этих вариантов более обоснован экономическими соображениями, а другой применяется из-за его благоприятных кинематических качеств и обеспечивает поэтому технические преимущества. В новых конструкциях находит применение только этот последний вариант.

1. Описание кинематической схемы

Оси EG качания рычагов расположены таким образом, что они пересекают шарниры C, соединяющие полуоси с ведомыми элементами главной передачи, в результате чего с каждой стороны достаточно лишь одного шарнира. Косые рычаги, которые без осложнений могут воспринимать и пружины подвески, при ходе колес совершают пространственные перемещения, обусловленные положением их оси качания. Этому варианту еще присущи два основных недостатка двухшарнирной подвески с качающимися полуосями: высокий центр крена и большое изменение колеи, но он имеет и определенные преумущества. Наружное колесо при быстром прохождении поворота «подламывается» в несколько меньшей степени, а имеющиеся полюсы продольного крена обеспечивают (как на автомобиле « «Фольксваген-кэфер»») уменьшение продольного крена при торможении. Фирмы «Фиат» и «Сеат» применяют такую подвеску на относительно легких заднемоторных автомобилях с шинами диаметром 12 и 13 дюймов (т.е. с маленькими колесами). Для получения достаточного дорожного просвета под поддоном двигателя или картером главной передачи внутренние шарниры полуосей должны быть расположены выше центра колес. При этом полуоси получают наклонное положение, а находящиеся к ним под прямым углом колеса - положительный развал. По статическим расчетам доказано, что описанное положение способствует подламыванию наружного колеса при движении на повороте. Замеры на более старых моделях фирмы «Фиат» выявили развал от +1 до +2 при нагрузке в два человека.

Из соображений экономии на вышеописанном варианте: предусматривался угол стреловидности .

С технической точки зрения более благоприятен угол а от 10 до, к которому может еще добавиться небольшой наклон на виде сзади на угол ската (рис. 2). Оси таких рычагов расположены косо в пространстве и уже не пересекают внутренние шарниры полуосей по обе стороны от главной передачи. Между колесом и главной передачей возникают в этом случае не только угловые перемещения, но и линейные, так что с каждой стороны требуется по два шарнира, способных компенсировать изменение длины.

При отсутствии угла ската ось колеса М, продолженная до полюса Р1, перемещается при ходах подвески по боковой поверхности конуса, осью которого является ось качания рычага EG. Как видно в плане на рис. 3, угол при вершине этого конуса составляет 2. Там же, на виде сзади, показано, что при наличии дополнительного угла ската продолжение оси М колеса в конструктивном положении автомобиля не пересекается с прямой EGP2. Эти прямые проходят в пространстве одна мимо другой, а точка М перемещается по гиперболоиду вращения. Если кузов переместился вниз настолько, что отрицательный развал колеса - совпадает по величине с углом , т.е. когда выполняется условие нейтрального положения , полюсы Р1 и Р2 располагаются на одинаковой высоте и продолжения оси М колеса и прямой EG пересекаются в одной точке. Если же угол ската отрицательный , то, наоборот, для достижения нейтрального положения требуется положительный развал на колесах приходе отбоя. При заданной длине r рычагов можно сочетанием углов и согласовать друг с другом желаемые кинематические характеристики. В этом отношении подвеска на косых рычагах схожа с подвеской на двойных поперечных рычагах где играют роль как угол и на верхнем рычаге и угол на нижнем, так и длина и взаимное положение обоих рычагов, Однако с учетом эластокинематики двумя рычагами можно достичь большего, чем одним с каждой стороны. Это является одной из причин того, что двойные поперечные рычаги начали вытеснять подвеску на косых рычагах в случае ведущих задних колес. Ниже рассматриваются основные кинематические характеристики.

а) Центр крена. Увеличение угла стреловидности а на виде сверху приводит к повышению центра крена W (см. рис. 4), который, однако, снова может быть опущен за счет угла . Малая длина г рычага допускает лишь ограниченные ходы подвески, но приводит к повышению центра крена. Длинный же рычаг позволил бы отодвинуть полюс Р от колеса, в результате чего опустится точка W и уменьшится изменение колеи (см. рис. 3). Осуществляя согласование с передней подвеской, с помощью косых рычагов можно получить почти любую высоту центра крена. Имеющиеся податливости при этом не учитывались.

б) Изменение колеи. Кривизна кривой изменения колеи определяется длиной отрезка NP2 (см. рис. 3), а для отклонения от вертикали касательной к этой кривой в нулевой точке решающим является угол . Длина отрезка NP2 зависит, в первую очередь, от величины угла стреловидности и, а угол - как от , так и от. Для упрощения при определении мгновенного значения указанного изменения можно использовать отношение высоты центра крена к половине колеи (0,5 b).

Эта высота при ходе сжатия уменьшается, а при ходе отбоя увеличивается; вместе с ней изменяется и угол . Поэтому можно рассматривать лишь небольшие хода и рассчитывать для них мгновенную величину изменения: .

в) Центр продольного крена. Уменьшение угла , точно так же, как увеличение угла влияет на противодействие продольному крену при торможении. Оба эти изменения обусловливают более благоприятное положение показанного на рис. 2 центра продольного крена О, а значит, и более сильное подтягивание вниз задней части кузова при торможении. Определяющий степень указанного противодействия опорный угол увеличивается, а если точка О находится выше оси колес, то дополнительно возникает опорный угол при разгоне , который определяет одновременно величину продольного смещения колеса при ходе подвески. Однако в отличие от угла , угол изменяется значительно сильнее; если задняя часть кузова опускается при разгоне (или при загрузке), то точка О перемещается ниже оси колес, и вместо противодействия (опоры) возникает дополнительное подтягивание кузова вниз.

Преимущества противодействия крену при торможении могут быть использованы, однако, лишь при расположении тормозов в колесах. По этой причине, в частности, ни на одной легковом автомобиле с подвеской на косых рычагах не применяются внутренние тормоза (на главной передаче).

г) Изменение развала. Чем больше значения угла стреловидности , тем меньше расстояние до полюса, определяющее изменение развала, и тем больше изменение развала при ходах подвески.

Угол ската практически не оказывает влияния на длину , тогда . Отрезок q может быть определен по соотношениям, приведенным на рис. 3. К величине нужно прибавить значение развала для автомобиля без нагрузки или в рассматриваемом конструктивном положении. При определенном ходе сжатия фактический развал .

Слишком большое изменение развала при ходе сжатия подвески вместе с установленным отрицательным развалом при малой нагрузке может привести к неблагоприятному положению колес при полной нагрузке автомобиля.

В зависимости от хода подвески устанавливаются углы у от , при которых должны работать шины, да еще с полной нагрузкой. Высокие скорости движения, летние температуры и, возможно, пониженное давление легко могут привести к износу протектора, грозящему аварией. Вероятно, в связи с этим последние модели легковых автомобилей имеют значение не более при ходе сжатия 100 мм, а развал без нагрузки составляет около - 30'.

д) Изменение схождения. При наличии только угла стреловидности колесо как при ходе сжатия, так и при ходе отбоя немного поворачивается в направлении положительного схождения. Если к этому добавляется еще положительный угол ската , то кривая поворачивается против часовой стрелки (рис. 4), тогда при ходе сжатия колесо поворачивается в направлении отрицательного схождения, а при ходе отбоя усиливается положительное схождение. Такая подвеска на повороте способствовала бы избыточной поворачиваемости автомобиля под действием крена и при быстрой смене полосы движения осуществляла бы нежелательное «подруливание». И наоборот, отрицательный угол способствовал бы недостаточной поворачиваемости. Все показанные на рис. 4 кривые имеют кривизну, приблизительно соответствующую дуге радиуса . Эта величина благоприятным образом возрастает при увеличении длины рычага и возможном уменьшении угла стреловидности . Приблизительно указанный радиус может быть рассчитан по формуле . Наименьшее изменение испытывает схождение при нейтральном положении рычага; в этом случае касательная к кривой - если пренебречь всеми податливостями - будет проходить вертикально. Если конструктивно предусмотрен угол ската , то по углу развала (например) определяется ход подвески при котором .

Благоприятнее располагать рычаги таким образом, чтобы наружное колесо при ходе сжатия поворачивалось в сторону положительного схождения, а внутреннее при ходе отбоя - в сторону отрицательного. Достигаемая за счет этого недостаточная поворачиваемость под действием крена ослабляет эластокинематическую избыточную поворачиваемость под действием боковых сил, которой едва ли можно избежать.

е) Влияние регулирования уровня. Преимущество любой системы регулирования уровня состоит в постоянстве положения (независимо от нагрузки) как кузова, так и фар относительно дороги. Недостатками же могут быть повышение центра масс за счет посадки пассажиров и не изменяющаяся при нагрузке кинематика. При ходе сжатия увеличивается колея, т.е. без регулирования уровня опорная база под нагрузкой была бы шире. Кроме того, задние колеса уже не наклоняются в сторону отрицательного развала, шины могут передавать лишь меньшие боковые силы и усиленной тенденции к избыточной поворачиваемости, вероятно не удастся предотвратить.

2. Углы стреловидности и ската

а) Высота центра крена и угловые величины. Задавшись тремя значениями высоты центра крена, можно определить углы и , при которых (без учета податливостей) получаются благоприятные изменения развала, схождения и колеи. Результаты для заднего привода следующие:

Расчет амортизатора на теплонагруженность

Примем

Основная расчетная формула:

- Мощность

- Поверхность теплового рассеивания

Максимально допустимый нагрев трубы амортизатора -

Следовательно амортизатор удовлетворяет требованию по теплонагруженности.

Расчет стабилизатора поперечной устойчивости

Стабилизатора поперечной устойчивости рассчитывается на кручение

Исходные данные: d=17 мм=0,017 м

Основная расчетная формула:

максимальный крутящий момент

Проверочный расчет:

Из расчета следует что стабилизатор поперечной устойчивости соответствует заданным требованиям.

Расчет карданного вала привода колес

Карданный вал рассчитывается на кручение.

где - радиус качения колеса

где

Следовательно вал удовлетворяет допускаемым значениям

прочности

Расчет пружины

Исходные данные = 100 мм = 16 мм

Где Максимальная сила, действующая на пружину

Средний диаметр пружины

диметр прутка

Расчет показал, что пружина удовлетворяет заданным требованиям

Геометрические параметры пружины

- максимальное перемещение

Приведенная жесткость -

- Модуль упругости второго рода

Количество витков -

Длина нагруженной пружины

Шаг ненагруженной пружины

Где - зазор между витками пружины

Длина ненагруженной пружины

Расчет сварного соединения деталей рычага

Рассчитаем сварное соединение втулки с направляющим.

Момент действующий на сварной шов

подвеска задний косой рычаг

где момент от силы действующий от колеса

момент силы действующей от пружины

Основная формула для проверочного расчета -

Где - длина сварного шва; - толщина кромок

Из расчета видно, что сварной шов удовлетворяет условиям прочности.

Размещено на Allbest.ru