Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Сургутский институт нефти и газа (филиал)

Кафедра « Машины и технологическое оборудование»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: Введение в специальность

Тема: «Подвески автомобилей»

Выполнила студентка группы АТХ-10

Усманова Инара Фаритовна

г Сургут 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ИСТОРИЯ

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДВЕСОК

3. ЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА

3.1. Подвеска на поперечной рессоре

3.2 Подвеска на продольных рессорах

3.3 Подвески с направляющими рычагами

3.4 Подвеска типа "Де Дион"

4. НЕ ЗАВИСИМЫЕ ПОДВЕСКИ

4.1 Подвески с качающимися полуосями

4.2 Подвески на продольных рычагах

4.3 Подвески на косых рычагах

4.4 Подвески на продольных и поперечных рычагах

4.5 Подвески на двойных продольных рычагах

4.6 Подвески на двойных поперечных рычагах

4.7 Пружинные подвески

4.8 Торсионные подвески

4.9 Гидропневматические и пневматические

5. ПОДРЕССОРЕННАЯ И НЕ ПОДРЕССОРЕННАЯ МАССА

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Основными устройствами, защищающими автомобиль от динамических воздействий дороги и сводящими колебания и вибрации к приемлемому уровню, являются подвеска и шины.

Подвеской автомобиля называют совокупность устройств, связывающих колеса с рамой (кузовом) и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок, передающихся автомобилю вследствие неровной поверхности дороги, а также обеспечивающих передачу всех видов сил и моментов, действующих между колесом и рамой (кузовом).

Рис.1 Типы подвесок, классифицированных по различным признакам

Подвеска выполняет следующие функции:

§ Физически соединяет колёса или неразрезные мосты с несущей системой автомобиля -- кузовом или рамой;

§ Передаёт на несущую систему силы и моменты, возникающие при взаимодействии колёс с дорогой;

§ Обеспечивает требуемый характер перемещения колёс относительно кузова или рамы, а также необходимую плавность хода.

1. ИСТОРИЯ

Первая подвеска для автомобиля, - самая классически примитивная из всех, - была заимствована от телеги. Мост крепился в шасси самым простейшим способом - при помощи листовой рессоры или пружины. Подобная подвеска используется и сейчас, в мало измененном виде, в современных грузовых автомобилях. До начала 1950-х годов этот вид подвески использовался во всех легковых автомобилях, и до 1980-х годов во всех дешевых легковых машинах.

Однако по мере того, как росла скорость и совершенствовался двигатель, примитивные рессоры стали тормозить развитие автомобилестроения, ухудшая управляемость автомобиля и его ездовые качества. К 1924 году производители, к примеру Фрэйзер Нэш, использовали дополнительные соединения с целью улучшить движение, но с применением тех же листовых рессор. Следующим важным шагом в развитии автомобиля явилась независимая подвеска, когда колебания одного колеса не влияют на колебания другого. Большинство самых популярных классических автомобилей мира имеют аналогичные недостатки подвески, но отличаются их устройством. Техническое решении подвески, похоже, характеризуется национальным характером производителя. Начиная с 1930-х американцы производили независимые передние рычажные подвески. Некий американец изобрел ставшей универсальной стойку Макферсона, хотя впервые, в 1950 году, она использовалась в английском автомобиле Ford Consul.

Немцы первые изготовили независимую подвеску со свободным ходом и установили ее на Мерседесе. Подвеска успешно применялась До 1960-х годов. Volkswagen в своем Жуке в качестве независимой подвески использовал независимую подвеску на продольных рычагах с поперечными тормозами. С 1970-х годов в передней подвески стали применяться стойки Макферсона впереди и диагональные рычаги сзади. Многие энтузиасты считают езду с резкими стартами и сильными заносами самой что ни на есть классической, таких моментов с аналогичной системой подвески хватает с избытком. Porsche 911? Автомобиль с сильно нагруженным задним мостом, а также все BMW производства 1970-х годов были оборудованы диагональными рычагами, дававшими избыточную поворотливость руля.

Итальянский Fiat Topolino был безыскусно оборудован нижними рычагами и поперечными рессорами впереди, задняя подвеска была оснащена полуэллиптическими рессорам. Аналогичные подвески Lancia в 1960-х годах ставила на передние колеса своих моделей Fulvia и Flavia, кроме того, вплоть до начала 1980-х их можно было видеть на моделях легковых автомобилей Fiat.

Однако наилучшей и классической по своему техническому решению считается подвеска с двумя рычагами, которая, начиная с 1950-х годов, используется практически во всех спортивных автомобилях и в большинстве автомобилей суперкласса. Такая подвеска стоит недешево, настроить ее тоже не легко, однако только она, благодаря своей идеальной геометрии, дает возможность полностью контролировать колеса.

Инженеры первых автомобилей уделяли особое внимание комфортабельности транспорта. Когда максимальная мощность мотора была на порядок ниже, чем в современных автомобилях, например в последней модификации mini cooper one, главной задачей мирового автомобилестроения было увеличение комфорта пассажиров во время поездки.

Перед сотрудниками инженерных отделов cadillac дилер и других авто концернов стояла задача сделать ход машины более плавным, позволить колесам двигаться, преодолевая препятствия на дороге, тогда как кузов должен был оставаться параллельным трассе. Для этой цели в комплектацию автомобилей были добавлены металлические пружины, которые смягчали удары и резкие движения кузова, возникающие вследствие контакта колес автомобиля с препятствиями на дороге. Таким образом, использование пружин позволяло колесам динамично двигаться, огибая неровности трассы и не доставляя пассажирам больших неудобств. Однако большим минусом такого механизма стало интенсивное раскачивание кузова машины из стороны в сторону. Многие пассажиры жаловались на «морскую болезнь». Теперь нужно было изобрести такой механизм, который бы уравновесил поведение кузова на выбоинах.

На разработку такой детали подвески ушло немало времени и сил. Конструкторы предложили использовать наряду с металлической пружиной демпфирующие элементы - амортизаторы, гасящие колебания салона машины. Главным принципом, обеспечивающим такой эффект, стала прокачка жидкости через клапаны механизма, которая вызывает гидравлическое сопротивление амортизационных деталей. Сегодня в качестве наполнителя амортизатора может использоваться даже азотистый газ, под давлением движущийся внутри системы.

подвеска автомобиль подрессоренный

2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПОДВЕСОК

В целом, все подвески делятся на два больших типа, имеющих принципиальные различия по характеру работы -- зависимые и независимые.

Подвески классифицируют:

· по типу характеристики: постоянной жёсткости, переменной жёсткости, прогрессивная;

· по типу направляющих устройств: независимая, зависимые (автономная, балансирная));

· по способу передачи сил и моментов от колёс: рессорная, штанговая, рычажная (одно- и двухрычажные);

· по наличию шкворней (шкворневая и бесшкворневая); типу упругого элемента:

o -металическая (рессорная, пружинная, торсионная, комбинированная);

o -неметалическая (пневматическая, гидропневматическая, резиновая, комбинированная);

· по типу гасящего элемента (амортизатора):

o с рычажным амортизатором (механический, гидравлический);

с телескопическим амортизатором ( одно- и двухтрубным).

3. ЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА

В зависимой подвеске колёса одной оси так или иначе жёстко связаны между собой, и перемещение одного колеса оси однозначно влияет на другое.

Это самый старый вариант подвески, унаследованный автомобилем ещё от конных экипажей.

Тем не менее, она непрерывно совершенствовалась, и применяется в том или ином виде до сих пор. Наиболее совершенные варианты такой подвески (например, «Де Дион») уступают независимым лишь по ряду параметров, и то -- незначительно и только на неровной дороге, имея при этом ряд важных преимуществ перед ними (в первую очередь -- то, что, в отличие от независимых подвесок, колея колёс не меняется, они всегда параллельны друг другу, или в случае неведущего моста могут иметь небольшой заданный развал, а на сравнительно ровном покрытии -- всегда остаются в наиболее выгодном положении -- примерно перпендикулярно поверхности дороги, вне зависимости от ходов подвески и кренов кузова).

3.1 Подвеска на поперечной рессоре

Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления.

Рис.3.1.Ford T. Подвеска переднего моста на поперечной рессоре

Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или не ведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги.

Этот тип подвески наиболее известен по автомобилям Ford T и Ford A/ ГАЗ-А. На автомобилях «Форд» этот тип подвески использовался вплоть до модели 1948 года (включительно). Инженеры ГАЗ-а же отказались от него уже на модели ГАЗ-М-1, созданной на основе Ford B, но имевшей полностью переработанную подвеску на продольных рессорах. Отказ от такого типа подвески на поперечной рессоре в данном случае был связан в наибольшей степени с тем, что она, по опыту эксплуатации ГАЗ-А, обладала недостаточной живучестью на отечественных дорогах.

Наиболее же существенным недостатком схемы с поперечной рессорой было то, что она, обладая большой податливостью в продольном направлении даже несмотря на наличие реактивной тяги, при движении непредсказуемо изменяла угол поворота моста, что было особенно чувствительно в передней подвеске с управляемыми колёсами и способствовало нарушению управляемости автомобиля на большой скорости. Даже по меркам конца сороковых годов такая подвеска спереди не обеспечивала автомобилю нормальной управляемости на скорости.

Зависимая схема с поперечной рессорой и лёгкой балкой неведущего моста использовалась в сравнительно малонагруженной задней подвеске многих переднеприводных DKW и происходящих от них ранних моделях ГДР-овского Wartburg. Продольное перемещение моста при этом контролировалось двумя продольными реактивными тягами.

3.2 Подвеска на продольных рессорах

Это -- вероятно, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и не ведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине (но обычно с небольшим смещением вперёд).

Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным -- как правило, его делают самым толстым.

Рис.3.2 Подвеска на продольных рессорах

В последние десятилетия наблюдается переход к мало- или даже однолистовым рессорам, иногда для них используются неметаллические композитные материалы (углепластики и так далее).

Рис.3.2.1 Старый вариант подвески на продольных рессорах

Тем не менее, многолистовые рессоры также имеют свои преимущества. Два главных -- это, во-первых, возникающий при межлистовом трении эффект гашения колебаний, благодаря которому рессора работает как простейший фрикционный (работающий за счёт трения) амортизатор; а во-вторых -- то, что рессора обладает так называемой прогрессивной характеристикой -- то есть, её жесткость увеличивается по мере возрастания нагрузки. Последнее является следствием того, что жёсткость листов рессоры тем больше, чем они короче. При небольших нагрузках деформируются только более длинные и мягкие листы, и рессора в целом работает как мягкая, создавая высокую плавность хода; при росте нагрузок при больших ходах подвески в работу включаются короткие и жёсткие листы, жёсткость рессоры в целом нелинейно возрастает и она становится способной без пробоя выдержать большие усилия. Это аналогично работе сравнительно недавно вошедших в практику массового автомобилестроения пружин прогрессивного действия (с переменным шагом навивки).

Эллиптическая -- в плане имеет форму, близкую к эллипсу; использовались в подвеске конных экипажей и ранних автомобилей; преимущество -- большая мягкость и как следствие плавный ход; минус -- технологическая сложность, малая прочность, большая чувствительность к продольным, поперечным и боковым силам, вызывающая огромный «увод» моста при работе подвески и S-образный изгиб при разгоне и торможении -- соответственно, нарушение управляемости, громоздкость;

3/4-эллиптическая: имеет форму трёх четвертей эллипса; использовалась на экипажах и ранних автомобилях благодаря своей мягкости, к двадцатым годам вышла из употребления по тем же причинам, что и эллиптическая;

Полуэллиптическая -- в виде полу эллипса; наиболее распространённый тип; представляет собой компромисс между комфортабельностью, компактностью и технологичностью;

Четверть - эллиптическая -- конструктивно это половина полуэллиптической; как упругий элемент, достаточно жёсткая; применялась как правило для создания независимой подвески, реже -- зависимой, например на ГАЗ-67 (в передней подвеске, по две рессоры на борт над и под балкой переднего ведущего моста -- всего четыре).

Продольные рессоры в такой подвеске воспринимают усилия во всех направлениях -- вертикальном, боковом, продольном, а также тормозные и реактивные моменты, -- что позволяет исключить из конструкции подвески дополнительные элементы (рычаги, реактивные тяги, растяжки, и т. д.). Поэтому продольно-рессорная подвеска характеризуется простотой и относительной дешевизной (хотя производство рессор достаточно сложно и требует хорошо поставленной технологии). Кроме того, так как рессора опирается на раму или кузов в двух широко разнесённых точках, она снимает возникающие при большой загрузке напряжения в задней части кузова или рамы, благодаря чему такая подвеска также характеризуется высокой живучестью на плохих дорогах и грузоподъёмностью. К преимуществам можно отнести и легкость варьирования жёсткости за счёт подбора листов той или иной длины и толщины.

До конца семидесятых годов продольные полуэллиптические листовые рессоры очень широко применялись в зависимой задней подвеске легковых автомобилей благодаря дешевизне, простоте и хорошей живучести. Длинные рессоры с относительно небольшим количеством листов (малолистовые) обеспечивают благодаря своей мягкости высокую плавность хода, благодаря чему долгое время применялись на больших комфортабельных легковых автомобилях. На грузовых автомобилях продольные рессоры долгое время были основным типом упругих элементов подвески и продолжают использоваться сегодня.

В настоящее время в подвесках современных легковых автомобилей продольные рессоры в своём традиционном виде практически не применяются, так как они слишком податливы под действием продольных и боковых сил, и за счёт этого допускают в ходе работы подвески (например, в поворотах) непредсказуемое смещение («увод») прикреплённого к ним моста -- сравнительно небольшое, но достаточное для нарушения управляемости на сравнительно больших скоростях. Причём с ростом длины рессоры и уменьшением её жёсткости (то есть повышением плавности хода и комфортабельности автомобиля) эти явления становятся всё более выраженными. При разгоне продольные рессоры допускают S-образную деформацию, при которой мост поворачивается вокруг своей оси, что увеличивает изгибное напряжение, действующее в точках крепления рессоры.

Частично решает проблему увеличение ширины рессор (и такая тенденция действительно наблюдалась, например, на ГАЗ-21 рессоры имели ширину 55 мм, на ГАЗ-24 -- 65 мм, на «ГАЗели» -- 75 мм), смещение точки крепления моста и более жёстких коротких листов к переднему креплению рессоры, а также введение в рессорную подвеску растяжек и реактивных тяг. Однако наиболее предпочтительна зависимая подвеска с жёстко и однозначно заданной геометрией, вроде пятирычажной с тягой Панара или механизмом Уатта, исключающей элемент непредсказуемости поведения жёсткого моста. Введение в рессорную подвеску аналогичных жёстких направляющих элементов лишила бы её основных преимуществ -- простоты и сравнительной дешевизны, делает излишне громоздкой, поэтому в таких случаях подвеска выполняется обычно на других типах упругих элементов, способных воспринимать только вертикальные усилия -- как правило, витых пружинах, работающих на кручение торсионных стержнях или пневмобаллонах.

Единичные случаи применения рессор в современных легковых автомобилях, например, в подвесках автомобиля Chevrolet Corvette и некоторых Volvo, связаны с их использованием исключительно в качестве упругого элемента, геометрию же подвески при этом задают рычаги, аналогичные используемым в пружинной подвеске.

Классические же рессорные подвески, в которых рессора работает и как упругий, и как направляющий элемент встречаются нынче практически только на консервативных внедорожниках и грузовых автомобилях, иногда -- в сочетании с дополнительными упругими элементами, например -- пневмобаллонами (автобус «Богдан», некоторые американские пикапы).

3.3 Подвеска с направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям -- вертикальном, продольном и боковом.

Рис.3.3 Подвеска с направляющими рычагами

Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути -- аналогичными четверть - эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях).

В качестве упругих элементов могут использоваться как витые пружины, так и например пневмобаллоны (особенно на грузовиках и автобусах, а также -- в лоурайдерах). В последнем случае требуется жёсткое задание движения направляющего аппарата подвески по всем направлениям, так как пневмобаллоны не способны воспринимать даже небольшие поперечные и продольные нагрузки.

Дышло в задней подвеске автомобилей применяют для уменьшения продольных кренов при разгоне и торможении. Дышло жёстко соединено с балкой ведущего заднего моста, а с кузовом соединяется с помощью шарнира. При разгоне дышло за счёт сил, действующих на балку моста, подталкивает кузов вверх в точке крепления, а при торможении -- подтягивает вниз, предотвращая «клевок» кузова.

3.4 Подвеска типа "Де Дион"

Подвеску «Де Дион» можно охарактеризовать как промежуточный тип между зависимыми и независимыми подвесками. Этот тип подвески может использоваться только на ведущих мостах, точнее говоря, только ведущий мост может иметь тип подвески «Де Дион», так как она была разработана как альтернатива неразрезному ведущему мосту и подразумевает наличие на оси ведущих колёс.

В подвеске «Де Дион» колёса соединены сравнительно лёгкой, так или иначе подрессоренной неразрезной балкой, а редуктор главной передачи неподвижно крепится к раме или кузову и передаёт вращение на колёса через полуоси с двумя шарнирами на каждой.Это позволяет свести к минимуму неподрессоренные массы (даже по сравнению со многими видами независимой подвески). Иногда для улучшения этого эффекта даже тормозные механизмы переносят к дифференциалу, оставляя неподрессоренными лишь ступицы колёс и сами колёса.

Рис 3.4. Подвеска «Де Дион» в схематичном изображении: голубой -- неразрезная балка подвески, жёлтый -- главная передача с дифференциалом, красный -- полуоси, зелёный -- шарниры на них, оранжевый -- рама или кузов.

При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает выполнять их с подвижными в продольном направлении шарнирами равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях). На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, и для компенсации балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески.

«Де Дион» является технически весьма совершенным типом подвески, и по кинематическим параметрам превосходит даже многие виды независимых, уступая лучшим из них лишь на неровной дороге, и то по отдельным показателям. При этом и себестоимость его достаточно высока (выше, чем у многих типов независимой подвески), поэтому применяется она сравнительно редко, обычно -- на спортивных автомобилях. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo. Из недавних автомобилей с такой подвеской можно назвать Smart.

4. НЕЗАВИСИМЫЕ ПОДВЕСКИ

В независимой подвеске колёса одной оси не имеют жёсткой связи, и перемещение одного из них либо никак не влияет на второе, либо имеет на него лишь небольшое влияние. При этом установочные параметры -- такие, как колея, развал колёс, а в некоторых типах и колёсная база -- меняются при сжатии и отбое подвески, иногда в весьма значительных пределах.

В настоящее время такие подвески наиболее распространены благодаря сочетанию сравнительной дешевизны и технологичности с хорошими кинематическими параметрами.

4.1 подвеска с качающимися полуосями

Подвеска с качающимися полуосями имеет по одному шарниру на каждой из них. Это обеспечивает их независимое подрессоривание, но при работе подвески такого типа изменяются в больших пределах как колея, так и развал колёс, что делает такую подвеску кинематически несовершенной.

Рис.4.1. Подвеска с качающимися полуосями

Благодаря простоте и дешевизне такая подвеска одно время широко использовалась в качестве ведущего заднего моста на заднеприводных автомобилях. Однако по мере роста скоростей и требований к управляемости от неё стали повсеместно отказываться, как правило -- в пользу более сложной, но и более совершенной подвески на продольных или косых рычагах. Например, ЗАЗ-965 имел качающиеся полуоси в задней подвеске, но его преемник ЗАЗ-966 уже получил косые рычаги и полуоси с двумя шарнирами на каждой. Точно такую же трансформацию претерпела и задняя подвеска второго поколения американского Chevrolet Corvair.

Существовали и улучшенные варианты такой подвески. Например, на некоторых моделях Mercedes-Benz шестидесятых годов использовался задний мост с одним шарниром посередине, половинки которого работали как качающиеся полуоси. Такой вариант подвески отличается меньшим изменением её установочных параметров при работе. Между половинками моста устанавливался дополнительный пневматический упругий элемент, позволявший регулировать высоту кузова автомобиля над дорогой.

На некоторых автомобилях, -- например, пикапах «Форд» середины 1960-х годов, применялись неведущие мосты с качающимися полуосями, точки крепления которых были расположены близко к колёсам противоположного борта. Полуоси при этом получались очень длинными, почти во всю колею автомобиля, и изменение колеи и развала колёс было не так заметно.

В настоящее время такая подвеска практически не применяется.

4.2 Подвеска на продольных рычагах

В этой подвеске каждое из колёс одной оси прикреплено к продольному рычагу, закреплёному на раме или кузове подвижно.

Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок.

Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит -- подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.

Рис.4.2. Подвеска на продольных рычагах

Кроме того, для неё характерно очень низкое, в районе полотна дороги, расположение центра крена, что является недостатком для задней подвески.

Помимо простоты, в качестве преимущества такой подвески можно назвать то, что между рычагами пол можно выполнить совершенно ровным, увеличив объём, доступный для пассажирского салона или багажника. Это особенно чувствуется при применении в качестве упругих элементов торсионов, благодаря чему подвеска на продольных рычагах с поперечными торсионными валами в своё время широко использовалась на французских автомобилях.

В своё время (преимущественно 1970-е -- 1980-е годы) такая подвеска с традиционными пружинными или (Citroёn, Austin) гидропневматическими упругими элементами довольно широко применялась на задней оси переднеприводных автомобилей. Однако впоследствии она в этой роли была вытеснена разработанной «Ауди» полузависимой подвеской со связанными рычагами, более компактной и технологичной типа «Мак Ферсон» (в англоязычных странах такую подвеску на задней оси называют «Чепмен») или (уже в конце 1980-х… 1990-е годы) наиболее кинематически совершенной на двойных поперечных рычагах.

В качестве передней такая подвеска изредка применялась на конструкциях, разработанных до 1950-х годов, а впоследствии -- ввиду своего несовершенства практически исключительно на дешёвых малоскоростных автомобилях (например, Citroen 2CV).

Кроме того, подвеска на продольных рычагах очень широко применяется на лёгких прицепах.

4.3 Подвеска на косых рычагах

Это по сути разновидность подвески на продольных рычагах, созданная в стремлении избавиться от её врождённых недостатков. Она почти всегда используется на задней ведущей оси.

В ней оси качания рычагов расположены под некоторым углом. Благодаря этому изменение колёсной базы минимизируется по сравнению с подвеской на продольных рычагах, уменьшается и влияние кренов кузова на наклон колёс (но появляется изменение колеи). Существует два вида такой подвески:

В первом используется по одному шарниру на каждой полуоси, как в подвеске с качающимися полуосями (иногда её и считают разновидностью последней), при этом ось качания рычага должна проходить через центр шарниров полуосей (расположенных в районе их прикрепления к дифференциалу), то есть расположена под углом 45 градусов к поперечной оси автомобиля. Во втором каждая полуось имеет по два шарнира -- внутренний и внешний, при этом ось качания рычага не проходит через внутренний шарнир, и её угол с поперечной осью автомобиля составляет не 45, а 10-25 градусов, что более выгодно с точки зрения кинематики подвески. Это уменьшает изменение колеи и развала колёс до приемлемых величин.

Рис.4.3. Подвеска на косых рычагах

В качестве упругих элементов применялись как традиционные витые пружины, так и торсионные валы, иногда -- пневмобаллоны. Впоследствии по мере совершенствования подвесок автомобилей и повышения требований к устойчивости и управляемости он был вытеснен либо более дешёвой и компактной подвеской «МакФерсон» («Чепмен»), либо более совершенной на двойных поперечных рычагах, и сегодня применяется весьма редко.

На переднеприводных автомобилях такая подвеска применялась редко, так как для них её кинематические преимущества мало значимы (в них роль задней подвески вообще намного меньше, чем у заднеприводных)

4.4 Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Это сложный и очень редко встречавшийся тип подвески.По сути он был вариантом подвески Макферсон, но для разгрузки брызговика крыла пружины располагались не вертикально, а горизонтально продольно, и упирались задним торцом в перегородку между моторным отсеком и салоном (щит передка).

Для передачи усилия от амортизаторной стойки на пружины было необходимо введение дополнительного качающегося в вертикальной плоскости продольного рычага с каждого борта, передний конец которого шарнирно закрепляся наверху стойки, задний -- также шарнирно на щите передка, а в его средней части имелся упор для переднего торца пружины.

Из-за своей сравнительной сложности такая подвеска потеряла основные преимущества схемы макферсон -- компактность, технологическую простоту, небольшое количество шарниров и малую себестоимость, сохранив все её кинематические недостатки.

Такую подвеску имели английские «Роверы» 2200 TS и 3500 V8, а также немецкие Glas 700, S1004 и S1204.

Похожие дополнительные продольные рычаги имелись в передней подвеске первого «Мерседеса» S-класса, но пружины располагались всё же традиционно -- в вертикальном положении между кузовом и нижними поперечными рычагами, а сами небольшие продольные рычажки служили только для улучшения кинематики.

4.5 Подвеска на двойных продольных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей -- характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров «Порше», а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец».

Все они имели по сути общую конструкцию (так называемая «система Порше», в честь изобретателя) -- в качестве упругих элементов применялись расположенные друг над другом поперечные торсионные валы, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).

Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить длину заднемоторного автомобиля. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму, именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.

С точки зрения кинематики эта подвеска несовершенна: в ней происходят хотя и меньшие по сравнению с одинарными продольными рычагами, но всё же существенные изменения колёсной базы при ходах отбоя и сжатия, и так же присутствует сильное изменение развала колёс при кренах кузова. К этому следует добавить, что рычаги в неё должны воспринимать большие изгибающие и крутильные нагрузки со стороны как вертикальных, так и боковых сил, что заставляет делать их достаточно массивными.

4.6 Подвеска на двойных поперечных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны автомобиля расположены два поперечных рычага, внутренние концы которых подвижно закреплены на кузове, поперечине или раме, а внешние соединены со стойкой, несущей колесо -- как правило поворотной в передней подвеске и неповоротной в задней.

Обычно верхние рычаги короче нижних, что обеспечивает выгодное с точки зрения кинематики изменение развала колёс в сторону большего отрицательного при ходе сжатия подвески. Рычаги могут быть как параллельны друг другу, так и находиться друг относительно друга под определённым углом в продольной и поперечной плоскостях. Наконец, один из рычагов или они оба могут быть заменены поперечной рессорой (о таком типе подвески см. ниже).

Фундаментальное преимущество такой подвески -- возможность для проектировщика путём выбора определённое геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески -- изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считается наиболее оптимальным и совершенным типом направляющего аппарата, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. Если подвеска на поперечных рычагах используется для подрессоривания поворотных колёс, её конструкция должна обеспечивать их поворот на необходимые углы. Для этого либо саму соединяющую рычаги стойку выполняют поворотной, используя для её соединения с рычагами специальные шаровые шарниры

4.7 Пружинные подвески

Задняя подвеска автомобилей «Ягуар» (1961-1996 годы), в которой роль верхних рычагов играют полуоси.

Классический вариант передней независимой подвески для легковых автомобилей. В качестве упругого элемента используются винтовые пружины, как правило расположенные между рычагами, реже -- вынесенные в пространство над верхним рычагом и опирающиеся на брызговик крыла, как в подвеске «Макферсон».

Рис.4.7. Пружинная подвеска

Главное преимущество -- возможность задать за счёт геометрии рычагов требуемое минимальное изменение развала и колеи колёс в ходе работы подвески.

Появилась в тридцатых годах и быстро стала основным типом передней подвески на легковых автомобилях. До распространения в семидесятых-восьмидесятых годах менее удачной с точки зрения геометрических параметров и кинематики, но дешёвой и компактной подвески «макферсон» этот тип для передней подвески легковых автомобилей использовался чаще всего.

В настоящее время такую подвеску имеют только сравнительно дорогие автомобили, например Audi A4 или дорогие серии автомобилей Jaguar, причем как правило и на передней и на задней оси.

4.8 Торсионные подвески

В качестве упругих элементов используются продольно расположенные торсионы -- работающие на скручивание стержни. Как правило торсионы крепятся к нижним рычагам.

Торсионы могут располагаться как продольно (в этом случае они служат одновременно и осями рычагов), так и поперечно (во втором случае каждый из них может быть уподоблен принципу действия стабилизатору поперечной устойчивости в традиционной подвеске, с той разницей что поперечные торсионы имеют с одной стороны неподвижное крепление, а стабилизатор закреплён лишь на рычагах подвески, в точках же крепления к раме или кузову он может свободно проворачиваться, поэтому стабилизатор и не работает при сжатии или отбое подвески одновременно с двух сторон -- только при разноимённом ходе противоположных колёс)

Такая передняя подвеска использовалась на многих автомобилях фирм Packard, Chrysler и Fiat начиная с пятидесятых годов, советских легковых ЗиЛ и некоторых моделях французской фирмы Simca, созданных в годы сотрудничества с «Крайслером» (например Simca 1307).

Характеризуется высокой плавностью хода, компактностью (что например позволило на «Симке» разместить между рычагами приводы передних колёс).

4.9 Гидропневматические и пневматические подвески

В качестве упругих элементов используются пневмобаллоны (лоурайдеры, очень многие модели легковых автомобилей североамериканского производства конца пятидесятых годов, некоторые исторические модели Mercedes-Benz, Austin, Borgward и иных фирм) или гидропневматические упругие элементы (знаменитые подвески фирмы Citroёn, завязанные в единую гидросистему с гидроуселителем руля и тормозам, способные в большом диапазоне изменять дорожный просвет автомобиля).

5. ПОДРЕССОРЕННАЯ И НЕПОДРЕССОРЕННАЯ МАССА

Неподрессоренная масса включает в себя массу деталей, вес которых при неподвижном нагруженном автомобиле непосредственно передаётся на дорогу (опорную поверхность).

Остальные детали и элементы конструкции, масса которых передаётся на поверхность дороги не непосредственно, а через подвеску, относят к подрессоренным массам.

Более конкретные способы определения неподрессоренных масс описывают национальные и международные стандарты. Например, согласно стандарту DINрессоры, рычаги подвески, амортизаторы и пружины относятся к неподрессоренным массам, а торсионные валы -- уже к подрессоренным. Для стабилизатора поперечной устойчивости же, половина массы берётся как подрессоренная, а половина -- как неподрессоренная.

Таким образом, точно определить величину неподрессоренных и подрессоренных масс можно либо на специальном стенде, либо имея возможность точно взвесить все детали ходовой части автомобиля и проведя достаточно сложные расчёты.

Числовое значение неподрессоренных и подрессоренных масс необходимо для расчёта характеристик колебаний автомобиля, которые определяют плавность его хода и, соответственно, комфортабельность.

В общем случае, чем больше неподрессоренная масса -- тем хуже плавность хода, и напротив -- чем она меньше, тем ход автомобиля плавней. Точнее говоря, всё зависит от соотношения подрессоренной и неподрессоренной масс. Хорошо известно, что гружёный грузовик (существенно увеличивается подрессоренная масса при постоянной неподрессоренной) идёт ощутимо плавнее, чем порожний.

Кроме того, величина неподрессоренной массы оказывает непосредственное влияние на работу подвески автомобиля. Если неподрессоренная масса очень велика (скажем, в случае зависимой задней подвески заднеприводного автомобиля в виде тяжёлого жёсткого моста, объединяющего в массивном картере редуктор главной передачи, полуоси, ступицы колёс, тормозные механизмы и сами колёса) -- то очень велик и момент инерции, получаемый деталями подвески при проезде неровностей. Это означает, что при проезде последовательных неровностей («волн» покрытия) на скорости тяжёлый задний мост просто не будет успевать «приземляться» под воздействием упругих элементов, и его сцепление с дорогой существенно падает, что создаёт возможность для очень опасного сноса задней оси, особенно на покрытии с малым коэффициентом сцепления (скользком).

Подвеска с малыми неподрессоренными массами, например большинство типов независимой или зависимая типа «Де Дион», практически свободна от этого недостатка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Подвеска грузовых автомобилей, Автотрак №3,2004 год,-10с.

2. http://www.automan.ru/books/book2/16.shtml

3. Е.Я. Тур, К.Б. Серебряков, Л.А. Жолобов, Устройство автомобиля, М.: издательский центр «Машиностроение»,-237 с.

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Подвеска_автомобиля

Размещено на Allbest.ru