На рис. 2.3.5 приведены силы, действующие в статике в передней подвеске автомобиля, имеющей вынос колеса вперед – nτ и угол продольного наклона от поворота τ = 1˚ 20′. Пружина смещена на расчетное расстояние и относительно обеих вертикальных сил F′n и FGZ, чтобы получить пару горизонтальных сил FАХ1 и FGХ1. Вторая из этих сил складывается с уже имеющейся на направляющем шарнире силой FGХо; сила же FАХ1 при определенной скорости компенсирует действие противоположно направленной силы FАХо. При этой скорости в точке А практически отсутствуют продольные силы, вызывающие трение, а вместе с этим и силы на поршне К и в направляющей С.

За счет смещения пружины (сила FF рис. 2.3.5) на виде сбоку за ось колеса можно при определенной скорости устранить трение в направляющей С и на поршне К, вызванное продольной тяговой силой Fа на переднем колесе.

У автомобилей, имеющих тормоза наружного расположения в колесах, при торможении в верхней точке крепления А и в направляющем шарнире G возникают продольные силы FАХ2 и FGХ2, противодействующие составляющим FАХ1 и FGХ1, обусловленным смещением пружины. За счет этого при торможении малой интенсивности опасность заклинивания уменьшается (рис. 2.3.6). По причине отрицательного плеча обкатки Ro тормозную силу Fb следует рассматривать в виде F′b, приложенной на расстоянии а = Ro cos δo sin δo выше уровня дороги.

3 Силы в пятне контакта колеса с дорогой

Для расчета деталей шасси на прочность используют силы, действующие в пятне контакта колеса с дорогой при равномерном прямолинейном движении автомобиля. При определении долговечности выбирают дорожное покрытие среднего качества, а для расчета статической прочности используют движение по дороге с выбоинами, переезд препятствия или торможения с максимальным замедлением.

Подвеска автомобиля представляет собой колебательную систему, собственная частота колебаний которой определяется жесткостью шины С1, жесткостью подвески кузова С2 и массой оси М1. На неровной дороге амортизатор не может полностью погасить постоянно появляющиеся колебания нагрузки ± ∆N (рис. 3). Применив индекс V для переднего колеса, получим следующие верхние значения нормальной силы в пятне контакта колеса с дорогой:

NV0 = NV + ∆ NV ,

где NV равна половине допустимой нагрузки на ось, т.е. GV /2 . При проведении расчета цапфы или полуоси колеса из значения NV0 следует вычесть вес колеса и ступицы UR = 100 …150 Н. При рассмотрении других деталей подвески колеса используют половину веса неподрессоренных деталей UV, т.е.

N′V0 = NV + ∆N - (UV /2)

Многочисленные замеры показали, что изменения нагрузок длительного действия на колесо зависят как от нагрузки на колесо NV, так и от жесткости шины С1. Для определения С1 следует установить в шине рекомендуемое для данного автомобиля давление. На рис. 3 приведен коэффициент динамической нагрузки на колесо К1, который после умножения на NV дает верхнее значение нормальной нагрузки соответственно на передние колеса:

NV0 = К1 NV = NV + ∆ NV

Отсюда собственно амплитуда изменения нагрузки на передние колеса:

∆ NV = NV0 - NV.

3.1 Определение жесткости радиальных шин 155 ⁄ 70 R13

автомобиля ЗАЗ – 1102 «Таврия»

Шины автомобиля ЗАЗ – 1102 — радиальные, с универсальным рисунком протектора. Отношение высоты профиля к ширине Н/B = 0,7. Радиальное расположение нитей корда обеспечивает снижение числа слоёв корда по сравнению с диагональным расположением, высокую жесткость шин и повышает устойчивость и управляемость автомобиля, уменьшает теплообразование и сопротивление качению. Обозначение шин 155 ⁄ 70 R13, где 155 — ширина профиля в миллиметрах (или 6,1 дюймов), R — обозначает радиальную конструкцию, 13 — посадочный диаметр шины в дюймах (330 мм), 70 — отношение высоты профиля к ширине в процентах. Внутреннее давление воздуха в шинах передних колес 0,2…0,22 МПа (2,0…2,2 кгс/см²).

О жесткости шины судят по ее упругой характеристике, которая представляет собой зависимость между вертикальной нагрузкой и радиальной деформацией, измеряемой обычно при статическом нагружении. Жесткость шины С1 равна тангенсу угла наклона к средней линии, проведенной в точке, соответствующей статической нагрузке.

Для определения статической жесткости шины воспользуемся следующей формулой [ 1, стр. 263 ]:

,

где kB – поправочный коэффициент, учитывающий конструкцию шины;

 F – нагрузка на шину, H;

D – наружный диаметр шины без нагрузки, мм;

rст – статический радиус шины с нагрузкой.

·                    Определяем осадку шины или статический прогиб:

tш = GК / (рш π √DмВ),

где GК – нагрузка на колесо, кг;

 рш – внутреннее давление воздуха, кг/см² (Мпа);

tш = 294 / (2,1 · 3,14 √54,4 · 15,5) ≈ 1,506 см,

где 294 – половина допустимой нагрузки на переднюю ось данного автомобиля, кг.

3.2 Определение сил и коэффициентов

Рис. 3.2. Коэффициенты динамической нагрузки на колесо К1 и К2, применяемые соответственно при расчетах на выносливость и прочность. Значения обоих коэффициентов зависят от нагрузки на колесо и от жесткости шины С1; при С1 не учитывается коэффициент КF увеличения жесткости при увеличении скорости.

С1 =170,5 Н ∕ мм = 173,8 кгс/см =1,705 кН/см

С1 / NV = 173,8 / 294 ≈ 0,6 см ˉ¹.

Получаем по графику следующие коэффициенты:

К1 = 1,6, К2 = 2,6.

Верхнее значение нормальной нагрузки:

NV0 = К1 NV = 1,6∙ 2885 = 4616 Н;      NV0 ≈ 4,616 кН.

          Диапазон колебаний нагрузки составляет:

∆NV = NV0 – NV = 4,616 – 2885 = 1,731 кН

          Нижнее значение нормальной нагрузки:

NVU = NV – ∆ NV = 2,885 – 1,731 = 1,154 кН.

В связи с использованием жестких шин отношение С1/ N h является достаточно высоким. При меньшем давлении воздуха в шине жесткость шины ниже, что равнозначно меньшему значению К1.

В отличие от меняющейся только по величине (из-за неровностей дороги), но постоянной по направлению вертикальной силы NV боковая сила ± S1 (индекс 1 соответствует расчету на сопротивление усталости) действует в пятне контакта колеса с дорогой знакопеременно.

При равномерном прямолинейном движении следует исходить из статической нагрузки на колесо NV, умножая ее на коэффициент боковых сил µF1, т. е. ± SV1 = µF1 NV.

Многочисленные измерения показали, что величина µF1 зависит только от нагрузки на колесо. На рис. 3.2.2 приведены значения µF1, соответствующие дороге с покрытием среднего качества.

Получаем µF1 = 0,34 и µF2 = 0,86.

                   ± SV1 = 0,34 · 2,885 = ± 0,981 кН

                   ± SV2 = 0,86 · 2,885 = ± 2,48 кН

4 Определение статических нагрузок в пружине и шарнирах

Рис. 4. Принятая расчетная схема подвески.

Рис. 4.1 Схема обозначения основных размерных параметров

          (а) – вид сбоку                                                     (б) – вид сзади

В качестве расчетной принят тип подвески изображенный на рис. 4 со следующими конструктивные параметры подвески (рис. 4.1, а, б):

·                    Угол поперечного наклона оси поворота δo = 15º позволяет сместить несущий шарнир b в пространство колеса и получить отрицательное плечо обкатки, а также укоротить отрезок b.

·                    Угол продольного наклона оси поворота ε = 3º обеспечивает возврат управляемых колес в нейтральное положение при повороте. Значение последнего угла обеспечивает благоприятное расположение центра продольного крена и связанную с этим 20%-ную компенсацию продольного крена при торможении.

·                    Угол α = 7° смещения оси амортизатора относительно оси поворота также способствует созданию отрицательного плеча обкатки.

·                     Плечо обкатки Ro ст = -5 мм позволяет уменьшить плечо действия вертикальных нагрузок, тормозных и тяговых сил на амортизаторную стойку, улучшить динамику и кинематику подвески и ее компактность.

·                    Расстояние dо = 0,18 м (180 мм) от поверхности дороги до центра шаровой опоры колеса, принимается при статическом положении автомобиля и максимально допустимой нагрузке.

·                    Угол наклона поперечного рычага β = 3º35′ принимается с учетом, что в движении при незначительных колебаниях подвески автомобиля на ровной дороге он (автомобиль) будет занимать наиболее устойчивое положение при колее передних колёс 1314 мм.

·                    Высота подвески от поверхности дороги до точки крепления штока амортизатора в крыле автомобиля при номинальной нагрузке на ось принимается равной Нⁿст = 771 мм (без нагрузки Нⁿст = 800 мм.)

·                    Расстояние (с + о), характеризующее длину амортизаторной стойки при статическом номинальном нагружении автомобиля принимается равной 612 мм.

·                    Длина рычага ВД принимается равной Lр=325 мм, это позволяет уменьшить зависимость изменения развала от хода колеса при более коротких рычагах, а также добиться относительно большого хода подвески S = 150 мм (рис. 4.2).

347

                                             

														136
						85				96
	75																		38
												80
				65
								460
													347
		а) При номинальном статическом положении.
																196

 

									150
	75 Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9