Реферат: Передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А (L=1450 мм)

Министерствообразования Российской Федерации

Вологодскийгосударственный технический университет

Факультет: ФПМ

Кафедра: А и АХ

Дисциплина: К и РА

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Тема:передняя подвеска автомобиля ГАЗ-53А

(L=1450 мм)

Руководитель: профессор, к. т. н. БариновА. А.

Разработчик: студент МАХ-41

Мамонов Д.С.

Вологда

2001 г.

Содержание

Введение 3

1.Расчет тяговой динамичностиавтомобиля_ 5

1.1. Выбор основных параметровавтомобиля_ 5

1.3. Построение лучевой диаграммы_ 6

1.4. Построение тяговойхарактеристики автомобиля_ 7

1.5. Построение динамическойхарактеристики автомобиля_ 8

1.6. Построение линейного ускоренияавтомобиля_ 9

1.7. Построение обратного ускорения_ 9

1.8. Определение времени и путиразгона_ 10

1.9. Построение мощностного баланса_ 11

2.Расчет подвески_ 13

2.1.Назначение, требования кконструкции, классификация. 13

2.2.Упругая характеристика подвески_ 14

2.2.1.Основные параметры подвески_ 14

2.2.2.Упругая характеристика с двумяупругими элементами. 16

2.3. Нагрузки на упругий элемент ипрогиб. 18

2.4.Упругие элементы подвески и ихрасчет. Листовые рессоры. 19

2.5.Расчет амортизаторов. 23

2.5.1.Расчет амортизаторов и быстротазатухания колебаний, 23

2.5.2.Характеристика амортизатора иопределение его геометрических параметров. 24

Списоклитературы_ 30

/>Введение

Перед автомобильной промышленностью в настоящее время стоятзадачи, связанные с увеличением выпуска экономичных автомобилей с дизельными двигателями,позволяющих значительно сократить расход топлива, а следовательно и затраты нанего. Одновременно с ростом производства автомобилей особо большойгрузоподъемности (110 и 180 тонн) необходимо создавать мощности для выпускагрузовых автомобилей малой грузоподъемности- полтонны. В настоящее времяпроводятся значительные работы по увеличению выпуска и повышению надежностиавтомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газах. Возрастает производствоспециализированных автомобилей и прицепов для перевозки различных грузов.Предусматривается уменьшить на 15-20% удельную металлоемкость, увеличитьресурс, снизить трудоемкость технического обслуживания автомобилей, повыситьвсе виды безопасности.

Курсовой проект по дисциплине «Конструирование и расчетавтомобилей» является творческой работой, целью которой служитприобретение навыков использования знаний, полученных как в самом курсе, так ив ряде профилирующих дисциплин, на которых базируется этот курс. Получениенавыков аналитического определения показателей эксплуатационных свойств иконструктивных параметров автомобиля, закрепление навыков четкого изложения изащиты результатов самостоятельной работы как в рукописных формах, так и припубличном выступлении.

Таблица 1.1.

Основныепараметры автомобиля ГАЗ-53А

Обозначение и наименование размеров

Размерность

Значение параметра

Ga- полная масса транспортного средства

кг 7400 2 G- грузоподъемность кг 4000 3

Nemax- максимальная мощность двигателя

кВт 84,6 4

wN — угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальной мощности

рад/с 335 5

Memax- максимальный крутящий момент двигателя

Н*м 284,4 6

wM — угловая частота вращения коленчатого вала двигателя при максимальном моменте

рад/с 220 7

Vmax- максимальная скорость автомобиля

км/ч 80 8 kF- фактор обтекаемости

Н*с2/м2

0,33 9

hтр- КПД трансмиссии

- 0,9 10

i0- передаточное число главной передачи

- 6,83 11

iк1- передаточное число первой передачи

- 6,55 12

iк2- передаточное число второй передачи

- 3,09 13

iк3- передаточное число третьей передачи

- 1,71 14

iк4- передаточное число четвертой передачи

- 1,00

Основные параметры приняты согласно [5, стр. 60].

/>1.Расчет тяговойдинамичности автомобиля/>1.1. Выбор основныхпараметров автомобиля

Внешней скоростной характеристикой двигателя называетсязависимость эффективной мощности и эффективного крутящего момента от частотывращения коленчатого вала при полном открытии дроссельной заслонки [2].

Внешняя скоростная характеристика двигателя имеет следующиехарактерные точки:

1. wмах- максимальная угловая частотавращения коленчатого вала двигателя;

2. wN- угловая частота вращения коленчатого вала,соответствующая максимальной мощности двигателя;

Участок характеристики wN — wмах характеризуется повышеннымимеханическими потерями и ухудшенным наполнением цилиндра, поэтому кривая мощностии момента на этом участке падает. Эта часть скоростной характеристики обычноиспользуется только у легковых автомобилей. Обычно принимают wmax=(1,05-1,25)wN

Внешняя скоростная характеристика автомобиля ГАЗ- 53Астроится до wmax=1,2wN=400 рад/с.

3. wM — угловаячастота вращения коленчатого вала, соответствующая максимальному крутящемумоменту;

4. Диапазон изменения частоты вращения wmin=60..100рад/с является наиболее употребительным для автомобильных двигателей. Дляавтомобиля ГАЗ-53А wmin=63 рад/с.

Для построения кривых эффективной мощности и эффективногокрутящего момента двигателя рассчитывают 8 точек. [1, стр. 9]

Определение текущих значений мощности производится по формуле:

/>,

где Ne-текущее значение эффективной мощности двигателя, кВт;

Nemax-максимальная мощность, кВт;

we- текущее значение угловой частотыдвигателя, рад/с

wN — угловая частота вращения при максимальноймощности, рад/с;

a, b, c- постоянные коэффициенты, для данного двигателя a=0,667 b=1,4 c=1,066.

Крутящий моментдвигателя определяется по формуле:

/>, Н*м

Таблица 1.2.

Результаты расчета внешней скоростнойхарактеристики

Параметр

Единицы измерения

рад/с 63 100 150 200 250 300 335 400

кВт 14,2 25,0 40,9 56,7 70,6 80,7 84,7 82,7

Mк

Н*м 225,4 250,0 272,8 283,6 282,4 269,2 252,8 206,8

Графики внешней скоростной характеристики представлены нарис.1, 2.

/>1.3. Построение лучевойдиаграммы

Лучевой диаграммой называется зависимость скоростиавтомобиля от частоты вращения коленчатого вала двигателя при постоянномзначении передаточного числа. Лучевая диаграмма строится для каждой передачи.

Лучевую диаграмму строят исходя из условия:

/>, отсюда />,

где w-частота вращения; i0 — передаточноечисло главной передачи; ikm — передаточноечисло m — й передачи; />-радиус качения колеса,

где d- диаметр обода колеса, м; D- отношение высоты покрышки кширине, D=0,95- 1; B- ширина покрышки, м; lсм — коэффициент смятия шины, lсм=0,85- 0,9 для диагональныхшин. Размер шин: 240- 508, следовательно

Расчет ведем для каждой передачи, т. к. зависимость V=f(w) линейная, а при w=0, V=0, торассчитываем только максимальные значения точек диаграммы; wN=335 рад/с.

Таблица 1.3.

Результаты расчеталучевой диаграммы

ikm

6,55 3,09 1,71 1,00

Vmax, м/с

3,38 7,17 12,96 22,17

Лучевая диаграмма представлена на рис. 1.3.

/>/>1.4. Построение тяговой характеристики автомобиля

Тяговая характеристика или силовой баланс показываетраспределение полной окружной силы на ведущих колесах по отдельным видамсопротивлений:

Pk=Py+Pw+Pj<sub/>, Н

где Pw — силасопротивления воздуха;

Py-сила суммарного дорожного сопротивления;

Pj — сила сопротивления инерции.

Полная окружная сила на всех передачах определяется поформуле:

/>,Н

Силу суммарного дорожного сопротивления определяют поформуле:

/>,Н

где />-коэффициент сопротивления качению,

f0=0,02 длягрузового автомобиля (на малых скоростях);

i — коэффициент сопротивленияподъему, i=0 (горизонтальный участок дороги).

Силу сопротивления воздуха находят по формуле:

/>, Н

Сила сопротивления инерции определяется: Pj=Pk-Py-Pw, Н

Результаты вычислений заносятся в таблицу 1.4.

Таблица 1.4.

Результаты расчетасилового баланса

ikm

Параметр

Единицы измерения

6,55 w рад/с 63 100 150 200 250 300 335

м/с 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,4

Pk1

Н 20079 22269 24298 25259 25152 23976 22518

Pw1

Н 1,3 3,4 7,6 13,5 21,1 30,3 37,8 3,09

м/с 1,3 2,1 3,2 4,3 5,4 6,4 7,2

Pk2

Н 9472 10505 11463 11916 11866 11311 10623

Pw2

Н 6,0 15,1 34,1 60,5 94,6 136,2 169,9 1,71

м/с 2,4 3,9 5,8 7,7 9,7 11,6 13,0

Pk3

Н 5242 5814 6343 6594 6566 6259 5879

Pw3

Н 19,6 49,4 111,2 197,7 308,9 444,8 554,7 1,00

м/с 4,2 6,6 9,9 13,2 16,5 19,9 22,2

Pk4

Н 3065 3400 3710 3856 3840 3661 3438

Pw4

Н 57,4 144,5 325,2 578,1 903,3 1300,7 1622,0

Py4

Н 1462,0 1477,3 1509,1 1553,6 1610,8 1680,8 1737,3

PS4

Н 1519,3 1621,8 1834,3 2131,7 2514,1 2981,5 3359,3

Pj4

Н 1542,1 1778,9 1877,4 1728,3 1331,6 671,8 73,4

По данным таблицы 1.4. строят силовой баланс рис. 1.4.

/>/>1.5. Построение динамической характеристики автомобиля

Тяговая характеристика недостаточно удобна для правильнойоценки тяговых свойств автомобилей, обладающих различной массой, т. к. приодинаковых значениях Pсв=Pk<sub/>- Pw они будутиметь на одной и той же дороге различные максимальные скорости, различныеускорения, преодолевать неодинаковые предельные подъемы и др.

Более удобно пользоваться безразмерной величиной D- динамическим фактором />.

На основании силового баланса можно записать:

/>,

где d- коэффициентучета вращающихся масс; j- ускорение автомобиля, м/с2;g- ускорение свободного падения, м/с2.

При равномерном движении D=Y, в этом случае динамическийфактор определяет дорожное сопротивление, которое может преодолеть автомобильна соответствующей передаче при определенной скорости.

Результаты вычислений заносим в таблицу 1.5.

Таблица 1.5.

Результатывычислений динамической характеристики

ikm

Параметр

Единицы измерения

6,55

м/с 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,4

Pk1

Н 20079 22269 24298 25259 25152 23976 22518

Pw1

Н 1,3 3,4 7,6 13,5 21,1 30,3 37,8

Pсв1

Н 20078 22265 24291 25246 25131 23946 22480

- 0,277 0,307 0,335 0,348 0,347 0,330 0,310 3,09

м/с 1,3 2,1 3,2 4,3 5,4 6,4 7,2

Pk2

Н 9472 10505 11463 11916 11866 11311 10623

Pw2

Н 6,0 15,1 34,1 60,5 94,6 136,2 169,9

Pсв2

Н 9466 10490 11429 11856 11771 11175 10453

- 0,131 0,145 0,158 0,163 0,162 0,154 0,144 1,71

м/с 2,4 3,9 5,8 7,7 9,7 11,6 13,0

Pk3

Н 5242 5814 6343 6594 6566 6259 5879

Pw3

Н 19,6 49,4 111,2 197,7 308,9 444,8 554,7

Pсв3

Н 5222 5764 6232 6397 6257 5815 5324

- 0,072 0,079 0,086 0,088 0,086 0,080 0,073 1,00

м/с 4,2 6,6 9,9 13,2 16,5 19,9 22,2

Pk4

Н 3065 3400 3710 3856 3840 3661 3438

Pw4

Н 57,4 144,5 325,2 578,1 903,3 1300,7 1622,0

Pсв4

Н 3008 3255 3384 3278 2937 2360 1816

- 0,041 0,045 0,047 0,045 0,040 0,033 0,025

- 0,020 0,020 0,021 0,021 0,022 0,023 0,024

Динамическая характеристика рис. 1.5.

/>/>1.6. Построение линейного ускорения автомобиля

Величину ускорения на каждой передаче можно определить поформуле:

/>,

где j — ускорение при разгоне,м/с2; d- коэффициент учетавращающихся масс, его величину можно вычислить по эмпирической формуле: />, где d — постоянный коэффициент, d=0,03-0,07. Принимаем d=0,05, тогда:

6,55 3,09 1,71 1,00 d 3,19 1,52 1,19 1,09

Результаты расчета заносим в таблицу 1.6

Таблица 1.6.

Результаты расчеталинейного ускорения автомобиля

ikm

Параметр

Единицы измерения

6,55

м/с 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,4

- 0,358 0,375 0,387 0,385 0,369 0,339 0,310

- 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020

м/с2

1,037 1,091 1,127 1,120 1,071 0,979 0,890 3,09

м/с 1,349 2,142 3,213 4,283 5,354 6,425 7,175

- 0,169 0,177 0,182 0,181 0,173 0,158 0,144

- 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020

м/с2

0,958 1,011 1,044 1,035 0,983 0,889 0,797 1,71

м/с 2,4 3,9 5,8 7,7 9,7 11,6 13,0

- 0,093 0,097 0,099 0,098 0,092 0,082 0,073

- 0,020 0,020 0,020 0,020 0,021 0,021 0,021

м/с2

0,601 0,635 0,652 0,636 0,587 0,505 0,428 1,00

м/с 4,169 6,618 9,927 13,236 16,545 19,854 22,170

- 0,054 0,055 0,055 0,051 0,044 0,034 0,024

- 0,020 0,020 0,021 0,021 0,022 0,023 0,024

м/с2

0,303 0,314 0,304 0,264 0,195 0,096 0,001

Линейное ускорение автомобиля рис. 1.6.

/>/>1.7. Построение обратного ускорения

График обратного ускорения строится для определения времении пути разгона. Поскольку величина, обратная ускорению при скорости, близкой кмаксимальной имеет большое, то построение ограничивают скоростью V=0,8Vmax. В данном случае V=0,8*22,2=17,76м/с

Таблица 1.7.

Результаты расчетаобратного ускорения

ikm

Параметр

Единицы измерения

6,55

м/с 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,4

1/j1

с2/м

0,964 0,917 0,887 0,893 0,934 1,021 1,124 3,09

м/с 1,3 2,1 3,2 4,3 5,4 6,4 7,2

1/j2

с2/м

1,044 0,990 0,958 0,966 1,017 1,125 1,255 1,71

м/с 2,4 3,9 5,8 7,7 9,7 11,6 13,0

1/j3

с2/м

1,663 1,574 1,533 1,572 1,703 1,979 2,336 1,00

м/с 4,2 6,6 9,9 13,2 16,5 19,9 22,2

1/j4

с2/м

3,304 3,184 3,291 3,786 5,130 10,396 -

График обратного ускорения рис. 1.7.

/>/>1.8. Определение времени и пути разгона

Время и путь разгона определяют графоаналитическим методом,скорость, до которой разгоняют автомобиль равна 80 км/ч (22,2 м/с). Графикобратного ускорения (рис. 1.7.) разбивается на рад интервалов скоростей, вкаждом из которых определяется площадь, заключенная между кривой величин,обратных ускорению и осью абсцисс, эта площадь Fiвремени движения Dti=Fi=(Vi+1-Vi)/jiср. Общее время разгона />.

Т. к. Dtп — время переключения передач равно 2 сек, тоtразгона=17,4+2=19,4 сек

При расчете условно считается, что разгон на каждой передачеопределяется при максимальной угловой частоте вращения вала двигателя. Падениескорости за время переключения передач определяется по формуле: />, где d'- коэффициент учета вращающихся массавтомобиля, когда двигатель отсоединен от колес автомобиля, равен 1,04.

Расчет времени разгона на следующей передаче производится сучетом уменьшения скорости за время переключения.

Таблица 1.8.1.

Результаты расчетавремени разгона

Параметр

Ед. изм.

с 0,64 1,01 1,52 2,02 2,53 3,03 3,38

Dti

м/с 0,31 0,35 0,46 0,45 0,46 0,49 0,38

tразг

с 0,31 0,66 1,11 1,56 2,03 2,52 2,90

с 4,28 5,35 6,43 7,17 7,74 9,68 11,61 12,96

Dti

м/с 0,94 1,07 1,15 0,89 0,80 3,17 3,56 2,92

tразг

с 3,83 4,90 6,05 6,94 7,74 10,91 14,47 17,39

График разгона рис. 1.8.

Для определения пути разгона подсчитывают площади,заключенные между кривой и осью ординат (рис. 1.8.). Путь разгона на каждоминтервале определяется по формуле: />.

Результаты расчета сводим в таблицу 1.8.2.

Таблица 1.8.2.

Результаты расчетапути разгона

Параметр

Ед. изм.

м/с 0,64 1,01 1,52 2,02 2,53 3,03 3,38

DSi

с 0,10 0,29 0,58 0,80 1,05 1,37 1,22

Sразг

с 0,10 0,39 0,96 1,76 2,81 4,18 5,40

м/с 4,28 5,35 6,43 7,17 7,74 9,68 11,61 12,96

DSi

с 3,59 5,13 6,76 6,07 5,96 27,59 37,92 35,91

Sразг

с 8,98 14,11 20,87 26,93 32,89 60,49 98,40 134,31

График пути разгона рис. 1.9.

/>/>1.9. Построение мощностного баланса

Мощностной баланс показывает распределение мощностидвигателя на всех передачах по отдельным видам сопротивлений:

/>,

где Ny — мощность, затрачиваемаяна преодоление дорожного сопротивления />;Ne — эффективная мощность двигателя,кВт; Nw — мощность, затрачиваемая напреодоление сопротивления воздуха, />; Nm — потери мощности в трансмиссии, кВт.

Мощность на ведущих колесах автомобиля находится по формуле:Nk=Nehтр, hтр=0,9.

Потери мощности суммарного дорожного сопротивленияопределяются затратами мощности Nf,затраченной на преодоление сопротивления подъема: />.

Результаты расчета заносим в таблицу 1.9.

Таблица 1.9.

Результаты расчетамощностного баланса

ikm

Параметр

Ед. изм.

рад/с 63 100 150 200 250 300 335

6,55

м/с 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,4

кВт 18,3 30,5 47,2 62,7 75,1 82,8 84,6

Nk1

кВт 16,5 27,5 42,5 56,4 67,6 74,6 76,1

3,09

м/с 1,3 2,1 3,2 4,3 5,4 6,4 7,2

1,71

м/с 2,4 3,9 5,8 7,7 9,7 11,6 13,0

1,00

м/с 4,2 6,6 9,9 13,2 16,5 19,9 22,2

Nw4

кВт 0,24 0,96 3,23 7,65 14,94 25,82 35,96

Ny4

кВт 6,10 9,78 14,98 20,56 26,65 33,37 38,52

NS4

кВт 6,33 10,73 18,21 28,21 41,60 59,19 74,47

Nj4

кВт 10,17 16,75 24,31 28,18 25,98 15,37 1,67

График мощностного баланса рис. 1.9.

/>2.Расчет подвески/>2.1.Назначение, требования к конструкции, классификация.

Подвеска осуществляет упругое соединение рамы иликузова с мостами (колесами) автомобиля, воспринимая вертикальные усилия иобеспечивая необходимую плавность хода. Кроме того, она служит для восприятияпродольных и поперечных усилий, а также реактивных моментов и состоит изупругих элементов, направляющих устройств и амортизаторов. Упругие элементысмягчают динамические нагрузки, воспринимают и передают на раму нормальныесилы, действующие от дороги, обеспечивают плавность хода автомобиля. Дляполучения хорошей плавности хода собственная частота колебаний подрессорноймассы автомобиля на подвеске во всем диапазоне эксплуатационных нагрузок должнабыть малой:

- легковыеавтомобили: 50¸70 кол /мин (0,8¸1,2 Гц);

- грузовыеавтомобили: 70¸100 кол/мин (1,2¸1,9 Гц).

Этосоответствует уровню биения человеческого пульса при быстрой ходьбе.

Направляющее устройство воспринимает действующие на колеса продольные и поперечные(боковые) силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяетхарактер перемещения колес относительно рамы и оказывает влияние на устойчивостьи поворачиваемость автомобиля.

Амортизаторы гасят колебания подрессорных и неподрессорных масс. В некоторыхподвесках усиливаются стабилизаторы бокового крена, которые уменьшаютпоперечные наклоны кузова при повороте автомобиля.

Требования,предъявляемые к подвескам, следующие:

- обеспечитьоптимальные характеристики упругих элементов, направляющих устройств,амортизаторов и стабилизаторов;

- оптимальнаясобственная частота колебаний кузова, определяемая величиной статическогопрогиба fст, который, всвою очередь, определяет плавность хода при движении по дорогам с ровной и твердойповерхностью;

- достаточныйдинамический факторfд, исключающий удары вограничители прогиба. Этот параметр определяет предельную скорость движенияавтомобиля по неровным дорогам без ударов в ограничитель;

- наиболеерациональные конструктивные формы и размеры всех узлов и деталей подвески,достаточная прочность, надежность и долговечность деталей и других элементовподвески;

- обеспечениебыстрого затухания колебаний кузова и колес;

- противодействиекренам при повороте, “клевкам” при торможении и “приседаниям” при разгонеавтомобиля;

- постоянство колеи и угловустановки шкворней управляемых колес соответствие кинематики перемещения колескинематике привода рулевого управления, исключающее колебания управляемых колес;

- снижение массынеподрессорных частей автомобиля и приспособленности колес к неровностям путипри переезде через препятствия.

Классификация подвесок:

1. По типу упругого элемента:

- металлические (листовыерессоры, спиральные пружины, торсионы);

- пневматические(резино-кордные баллоны, диафрагменные, комбинированные);

- гидравлические (безпротиводавления, с противодавлением) ;

- резиновые элементы(работающие на сжатие, работающие на кручение).

2. По схеме управляющего устройства:

- зависимые с неразрезныммостом (автономные, балансирные для подрессоривания 2-х близко расположенных мостов);

- независимые с разрезанныммостом (с перемещением колеса в продольной плоскости, с перемещением колеса впоперечной плоскости, свечная, с вертикальным перемещением колеса).

3. По способу гашения колебаний:

- гидравлические амортизаторы(рычажные, телескопические);

- механическое трение (трениев упругом элементе и направляющем устройстве). Для получения мягкой подвескинужно, чтобы потери на трение не превышали 5%. Повышенная плавность приводит кухудшению кинематики перемещения колес, ухудшению устойчивости и увеличениябокового крена колес.

4. По способу передачи сил и моментов колес:

- рессорная, штанговая,рычажная.

5. По наличию шкворня:

- шкворневая, бесшкворневая.

/>2.2.Упругаяхарактеристика подвески/>2.2.1.Основные параметрыподвески

Качество подвески определяетсяс помощью упругой характеристики, представляющей собой зависимость вертикальнойнагрузки на колесо (G) от деформации (прогиба f) подвески, измеряемой непосредственно над осью колеса.Параметрами характеризующими упругие свойства подвески, являются:

- статический прогибfст;

- динамический ход (прогиб) f Д(fдв и fдн -доверхнего и нижнего ограничителей хода);

- коэффициент динамичности КД;

- жесткость подвески Ср;

- силы трения 2F.

На рис.2.1. показана примернаяхарактеристика подвески.

Кривые нагрузки и разгрузки несовпадают из-за трения в подвеске. За характеристику подвески условно принимаютсреднюю линию между кривыми сжатия и растяжения (отбоя).

/> <td/> />
Статический прогиб – это прогиб под действием статической нагрузки, приходящейсяна колесо:

Где n–собственная частота колебаний кузова, кол/мин.

Желательно, чтобы эффективныйстатический прогиб соответствовал следующим данным:

для легковых автомобилей – 150¸300 мм;

дляавтобусов – 100¸200мм;

для грузовых автомобилей – 80¸140 мм.

Для обеспечения надлежащейплавности хода желательно также, чтобы отношение статических прогибов задней ипередней подвесок fз/fп находилось в следующих пределах:

легковые автомобили – 0,8¸0,9;

грузовые автомобили и автобусы –1,0¸1,2.

/> <td/> />
Жесткость подвески равна тангенсу угла наклона касательной к средней линии характеристикиподвески:

При статической нагрузке :Cp=Gст/fст, Н/мм

Полные динамические ходы отбоя fдв и fдн, атакже прогибыf’oxи f”ox, прикоторых вступают в работу ограничители хода, показаны на рис.2.1.Динамическийпрогиб подвески fд определяет динамическуюемкость подвески (заштрихованная площадь на рис.2.1). Чем выше динамическаяемкость подвески, тем меньше вероятность ударов в ограничитель при движенииавтомобиля по неровной дороге. Динамический прогиб fд (включаяпрогиб резинового буфера) зависит от упругой характеристики подвески и отстатического прогибаfст. Динамическиепрогибы сжатияfд можно принять в

следующих пределах:

- для легковых автомобилей fдв=fд=(0,5¸0,6)fст;

- для грузовых автомобилейfдв=fд=fст;

- для автобусовfдв=fд=(0,7¸0,8)fст.

/> <td/> />
Динамические качества подвески оценивает коэффициент динамичности КД по формуле:

Упругаяхарактеристика подвески.

/> <td/> />

Рис.2.1

При движении по неровным дорогамс увеличением амплитуды колебаний подвески ее жесткость должна увеличиваться.При малых значениях КДнаблюдаются частые удары в ограничитель и подвеска «пробивается».

Оптимальное значение КД равно 2,5¸3.Упругую характеристику подвески желательно иметь нелинейную, что достигаетсяприменением дополнительных, упругих элементов, резиновых буферов и другимиметодами.

/>2.2.2.Упругаяхарактеристика с двумя упругими элементами.

Построение упругой характеристикис 2-мя упругими элементами (рессорой и буфером) производим в следующейпоследовательности (рис.2.2):

- находим точку А покоординатам fст и G2а, предварительно определив fст по формуле (2.1), а G2а–найдя полную массу автомобиля,приходящуюся на расчетную рессору автомобиля, и жесткость на этом участке будетравна:

- по найденному значению fст в зависимости от типа автомобиля и рекомендаций,приведенных выше, определяем fд=fстfд=81мм;

/> <td/> />
жесткость подвески сохраняется постоянной и равной Cp1 до нагрузки G”=1,4G2a, т.е. до вступления в работубуфера (ограничителя хода). Тогда прогиб подвески на участке от G2a до G”составит:/> <td/> />
а прогиб при работе ограничителя хода:

- по координатам G”и fox строимточку В;

/> <td/> />
задаваясь значением коэффициента динамичности КД=2,5¸3,найдем Gmax=kД*G2a и жесткость подвески сограничителем хода (буфером) Cp2 по формулам:

наибольшее перемещение колеса изнижнего крайнего положения колеса вверх до упора найдем по формуле:

- по координатам Gmax и fmax строим точку С.

Упругаяхарактеристика подвески

сдвумя упругими элементами.

Рис2.2

/>2.3. Нагрузки на упругийэлемент и прогиб.

От кинематической схемы подвескизависит компоновка автомобиля, плавность хода, устойчивость и управляемость,масса автомобиля, его надежность и долговечность.

Зависимаяподвеска.(рис 2.3.)

/> <td/> />
Нагрузка на упругий элемент:

где Rz-нормальная реакция полнотадороги на колесо, Н;

gk-нагрузкаот массы колеса и моста ( неподрессорные массы), Н;

На расчетную рессору ГАЗ-53А приходится неподрессорноймассы:1/2 массы переднего моста и масса одного колеса.

gk=1/2*1380+840=1530 н

Rz=G2a=9050н

Pp=9050-1530=7520 н

Прогиб упругого элемента равенперемещению колес относительно кузова.

fp=fk

Зависимая подвеска.

/>
Рис.2.3

/>2.4.Упругие элементыподвески и их расчет. Листовые рессоры.

Наибольшее распространениесреди упругих элементов имеют листовые рессоры. Их положительными свойствамиявляются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта ивозможность выполнять функцию направляющего устройства. Недостаток листовыхрессор — высокая металлоемкость и недостаточный срок службы. Величинапотенциальной энергии при упругой деформации у рессоры в 2 – 3 раза меньше, чемторсионов и пружин. Однако и пружины, и торсионы требуют рычажного направляющегоустройства, что увеличивает вес подвески. Из листовых рессор наиболее распространеннымиявляются:

- полуэллиптическая(качающаяся серьга) Рис.(2.4);

/>
Рис.(2.4)

- кантилеверная (консольная);

- четвертная (защемленная).

Наибольшее распространение из нихимеет полуэллиптическая рессора, серьга которой имеет наклон около 5°, а при максимальном прогибе до 40°. Листы растягиваются под действием сил S и за счет этого увеличиваетсяжесткость рессоры. В настоящее время применяют рессоры в проушинах которыхустанавливают резиновые втулки, что уменьшает скручивающие усилия при перекосемостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому ихсмазывают графитовой смазкой, а для легковых машин применяют неметаллическиепрокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс илипористой резины (против сухого трения).

Материалом для изготовлениярессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.

Для несимметричнойполуэллиптической листовой рессоры прогиб fp под нагрузкой Pp может быть найден по формуле:

/> <td/> />
Где lэ — эффективная длина рессоры, равная lэ=l-lо (l-полнаядлина, lо-расстояние между стремянками, для ГАЗ-53А lо=100мм);

lэ=1450-100=1350мм

Рр-нагрузка от моста илирасчетная нагрузка;

Е=2,15*105Мпа – модуль, продольнойупругости;

/> <td/> />
суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении (b и hi -ширинаи толщина листов);

δ — коэффициент деформации, учитывает влияние последующихлистов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу(идеальная рессора) равен 1,45¸1,50и для реальных – 1,25¸1,45;δ=1,35

/> <td/> />
ε — коэффициент асимметрии, равный:

В существующих конструкцияхкоэффициент асимметрии ε=0,1¸0,3; ε=0,15.

/> <td/> />
где n–число листов рессоры./> <td/> />
Полученное значение fp должнобыть меньше значенияfmax (см.упругую характеристику подвески).это условие является обязательным дляобеспечения нормальной работы подвески.

Длина рессор принимается взависимости от базы автомобилей:

l=(0,35¸0,5)Б – для легковых;

l=(0,25¸0,35)Б – для грузовых.

/> <td/> />
Проверку на прочность проводим по напряжениям изгиба:

Где Pmax=КД*РР;

/> <td/> />
[σ]=600¸700, Мпа

[σи]< [σ]

650Мпа<700Мпа

Жесткость определяем по формуле:

/>2.5.Расчетамортизаторов./>/>2.5.1.Расчетамортизаторов и быстрота затухания колебаний,

Устройство, гасящееколебание в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением в подвескесоздаёт силы сопротивления колебаниям автомобиля и переводит механическуюэнергию колебаний в тепловую. На автомобилях широко применяются гидравлическиеамортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические. Телескопическиеамортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения,работают при меньших давлениях (2,5 – 5,0 МПа), технологичнее в производстве. Всилу указанных преимуществ они получили широкое распространение на отечественныхи зарубежных автомобилях. Основные параметры и размеры телескопическихамортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 – 76).

/> <td/> />
Быстрота затухания колебаний при работе упругихэлементов подвески достигается созданием достаточно большой силы Рссопротивления колебаниям. Эта сила создается межлистовым трением рессор,трением в шарнирах подвески и в основном сопротивлением амортизаторов. В первомприближении силу Рс можно считать пропорциональной скорости Vколебаний кузова относительно колеса:

Где Кэ – эквивалентный коэфициент,оценивающий сопротивление подвески колебаний и в основном зависящий откоэфициента Ка сопротивления амортизатора.

/> <td/> />
В теории автомобиля оценку затухания колебанийпроизводят по относительному коэффициенту затухания:

Где с=Ро/f — жёсткостьподвески, Н/см;

М=Рр/g — подрессорнаямасса, приходящаяся на колесо (нагрузка на упругий элемент), кг.

У современных автомобилейколебания кузова происходят с затуханием, соответствующим y=0,15¸0,35; y=0,2. Для сохранения заданнойстепени затухания колебаний в подвеске с уменьшением её жёсткости сопротивлениеамортизаторов также следует уменьшать.

/> <td/> />
Преобразуя уравнение (2.16), получим формулу длянахождения эквивалентного коэфициента:

Где Рр – вес подрессорной части,приходящейся на колесо в статическом положении, Н;

fст — статический прогиб подвески, см.

При заданном эквивалентномкоэффициенте сопротивления колебаниям Кэ коэфициент Ка сопротивленияамортизатора зависит от его типа и расположения относительно колеса.

/>2.5.2.Характеристикаамортизатора и определение его геометрических параметров.

Характеристика амортизатораназывается зависимость его силы сопротивления от скорости движения поршняотносительно цилиндра. Она изображается графически в координатах Ра – Vn.Несимметричная характеристика амортизатора с разгрузочными клапанами показанана рис.

/> <td/> />
Усилия в амортизаторе Ра определяются длятелескопического амортизатора, установленного под углом:

Зависимость силы на штокеамортизатора от скорости относительно перемещения штока и цилиндрарассчитывается в общем случае по формулам:

/> <td/> />
а) На начальном участке:

Где РN –сила на штоке амортизатора на начальном участке, Н;

Vn — скороость поршня, см/с;

Кан –коэффициент сопротивленияамортизатора на начальном участке до открытия клапана, Н с/см;

n – показатель степени, принимаемый при инженерныхрасчётах n=1.

/> <td/> />
б) на клапанном участке:

Где Рн – сила сопротивленияамортизатора в момент открытия клапана, Н;

Кан- коэфициент сопротивления амортизаторана клапанном участке, Н с/см ;

Рис2.5.

V¢n –критическая скорость поршня, соответствующаяоткрытию клапана, V¢n=20¸30 см/с; V¢n=30см/с.

Скорость поршня принимаетсяв расчётах равной 50-60 см/с. При значительной скорости колебаний на ходесжатия и отбоя открываются разгрузочные клапаны (т. 1 и 2 характеристикиамортизатора).

/> <td/> />
Для двухстороннего амортизатора:/> <td/> />
Где d — угол наклонаамортизатора, d=40;

/> <td/> />
Находим силу сопротивления амортизатора в моментоткрытия клапанов (V¢n=30м/с и n=1,0):/> <td/> />
Принимаем: /> <td/> />
Далее найдём Рсжк иРотбк по формулам:/> <td/> />
При выборе основных размеров амортизаторапользуются расчётной мощностью Nрасч, соответствующей скорости поршня амортизатора Vn=20¸30 см/с, причём последняя цифра характеризует весьманапряжённый режим. Мощность, поглощаемую амортизатором, можно подсчитать поформуле:/> <td/> />
Зная расчётную мощность амортизатора, можнорассчитать работу L, поглощенную амортизатором за время t = 1 час и перешедшую в тепло:

L=Nрасч t, Н м (2.26)

L=81.9*3600=294840Нм

/> <td/> />
Из уравнения теплопередачи, ограничиваятемпературу жидкости внутри амортизатора, можно представить его основныеразмеры (рис2.):

Где a — коэффициент теплопередачи, равный 200 кДж/м r кал, (50¸70 ккал/м r с);

F – поверхность наружных стенок амортизатора, м;

tmax — максимальная допустимая температура наружных стенок амортизатора при работе втечение часа, равная 100°С;

tо – температура окружающей среды (берётся обычно to=20°C).

/> <td/> />
Для телескопического амортизатора площадьнаружных стенок амортизатора:

Где Д – наружныйдиаметр цилиндра;

l — длина резервуара, которая обычно определяется по конструктивным соображениям.

/> <td/> />
Диаметр рабочего цилиндра амортизатораопределяется по формуле:

Где Рам-давление вамортизаторе, равное ( 2,5-5,0 )*10 Па ;

/> <td/> />
Fвн — площадь по внутреннему диаметру стенки амортизатора, равная:/> <td/> />
Fш — площадь в сечении по штоку, равная:

dци dш -диаметр цилиндра и штока, dш=0,5dц, м;

/> <td/> />
В результате преобразований и вычислений найдем:

/> <td/> />
В результате преобразований получим:

Наружный диаметр амортизаторов:

/> <td/> />
Где d — толщина стенки, равная2,55 мм./> <td/> />
Конструктивную длину амортизатора найдем по формуле:/> <td/> />
Ход поршня:

Амортизатори его основные параметры.

/>
Рис 2.6.

Расчетамортизатора на прочность.

/> <td/> />
Запас прочности по напряжениям изгиба: ss=st=1600,0 Мпа; smax=700Мпа/> <td/> />
Запас прочности по напряжениям кручения: ts=tt=700 Мпа; tmax=50Мпа./> <td/> />
Общий запас прочности:

Полученный общий запас прочностипозволяет сделать следующий вывод:

- общий запас прочности n>2.0, будет обеспеченапрочность амортизатора.

/>Список литературы

1. Автомобиль(учебник водителя третьего класса). Калисский В. С., Манзон А. И. и др.- М.:Транспорт, 1970.- 384с.

2. Автотранспортныесредства: Методические указания к выполнению курсового проекта.- Вологда: ВПИ,1986, 36с.

3. ЦимбалинВ.Б., Успенский И.Н. Атлас конструкций. Шасси автомобиля — Москва:«Машиностроение», 1977, 106с.

4. Баринов А.А. Элементы расчета агрегатов автомобиля: Учебное пособие.- Вологда: ВоПИ,1994.- 132с.

5. Краткийавтомобильный справочник.- 10-е изд., перераб. и доп.- М.: Транспорт, 1984.-220с.

6. ОсепчуговВ. В., Фрумкин А. К. Автомобили: Анализ конструкций элементов расчета. — М.:Машиностроение, 1989.- 304с.

7. Теорияэксплуатационных свойств АТС. Тягово-скоростные свойства. Методические указанияк практическим занятиям для студентов специальности 150200.- Вологда: ВоГТУ.-2000.- 46с.

еще рефераты

Еще работы по транспорту

Реферат по транспорту

Петербургское Метро

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Плазовые работы в судостроении

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Планирование и промер глубин в прибрежной зоне судовыми средствами

1 Сентября 2013

Реферат по транспорту

Погрузчики TOYOTA

26 Июня 2015