Таблица 2.6 - Результаты расчёта
| Пара-метры | Размер-ность | Значения параметров | ||||||
| Ө | рад | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
| Vупр | м/с | 11,3 | 8,6 | 6,5 | 5,3 | 4,4 | 3,9 | 3,5 |
| R | м | 21,9 | 10,9 | 7,1 | 5,2 | 4 | 3,2 | 2,6 |
Одним из показателей управляемости является характеристика статической траекторной управляемости, представляющая собой зависимость радиуса поворота от скорости движения автомобиля с учетом эластичности шин.
Радиус поворота автомобиля при наличии увода определяют по выражению:
, (2.8)где 1 ,2 – углы увода колёс соответственно передней и задней осей, рад.
; 
, (2.9)где Py 1 и Py 2 – боковые силы, действующие на колёса соответственно передней и задней осей;
K 1 и K 2 – коэффициенты сопротивления уводу одного колеса соответственно передней и задней осей, кН/рад.
Рис. 2.4 – График зависимости критической скорости по управляемости от угла поворота управляемых колес
Средние значения для одного колеса легковых автомобилей составляют от 30 до 60 кН/рад, грузовых – 50- 200 кН/рад (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1). Принимая значения для одного колеса передней и задней осей, следует учитывать давление воздуха в шинах. Если давление воздуха одинаково для колес передней и задней оси, то можно принимать значения K 1 и K 2 одинаковыми, если давление воздуха разное, то следует принимать большие значения Kдля шин имеющих большее давление, соответственно меньшие (на 2-4 кН/рад) - для шин с меньшим давлением.
Значения боковых сил зависят от скорости автомобиля, радиуса поворота, массы и расположения центра тяжести. При расчетах удобно пользоваться постоянным радиусом поворота равным 50 метров. Изменяя скорость движения в диапазоне от 0 до 15 м/с определяются действующие боковые силы
, а затем величина бокового увода передней и задней осей 
.По формуле 2.8 определяются значения эквивалентного радиуса
и строится график зависимости от скорости движения автомобиля.По результатам расчетов проводят сопоставление радиусов R и R
, с целью выявления типа поворачиваемости автомобиля. При R = R автомобиль обладает нейтральной поворачиваемостью, при R 
R - недостаточной, при R 
R - избыточной.Для автомобиля с избыточной поворачиваемостью существует понятие критической скорости по условию увода колес осей, которая определяется по формуле:
, (2.10)где:
- масса приходящаяся соответственно на переднюю и заднюю оси.
Рис.2.5 График зависимости
от скорости движения автомобиля для различных типов поворачиваемости автомобиляУ автомобилей с нейтральной и недостаточной поворачиваемостью понятие критической скорости отсутствует.
2.1.5 Маневренность
Одним из основных показателей маневренности является габаритная полоса движения – полоса, занимаемая автомобилем при движении. Наибольшую полосу будет занимать автомобиль при выполнении поворота с минимально возможным радиусом R
, измеряемым по следу внешнего управляемого колеса (исходные данные), рис. 2.6.На криволинейных участках дорог:
ГПД = Rн – Rвн, (2.11)
где Rн – наружный, габаритный радиус, либо принимается по исходным данным, либо рассчитывается по формуле (6.2):
, м (2.12)где L – база автомобиля, м (из исходных данных); L1 – передний свес, м (из исходных данных);
п – максимальный угол поворота внешнего управляемого колеса, град. п определяется из формулы (6.3) для минимально возможного радиуса поворота R :
, м 
(2.13)
Рис. 2.6. Показатели маневренности автопоездов при круговом движении.
Rвн– внутренний, габаритный радиус, определяется по формуле (6.4), м:
, м. (2.14)Задаваясь значениями угла поворота внешнего управляемого колеса от 0,1 до
п провести расчет ГПД и результаты занести в таблицу 6.1.Таблица 2.6 – Показатели расчета
| Пара-метры | Размер-ность | Значения параметров | ||||||
| Ө | рад | 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 |
| ГПД | м | 1,65 | 1,79 | 1,95 | 2,15 | 2,31 | 2,42 | 2,53 |
2.1.6 Проходимость
В данном разделе, пользуясь известными геометрическими характеристиками автомобиля (из исходных данных) необходимо рассчитать продольный R
и поперечный R
радиусы проходимости (см. рис. 2.6), а также определить передний 
и задний углы свеса 
, передний L
и задний L
свесы.
X
Рис. 2.6 Схема, иллюстрирующая понятие радиусов проходимости и способ их определения
Расчет R
проводится исходя из подобия треугольников ОАС и АВС . При этом следует учитывать, что АС 
L/2, АВ Н (дорожный просвет), а R = ОС.Р
асчет R проводится исходя из подобия треугольников О А С и А В С .При этом следует учитывать, что А
С В /2, А В Н (дорожный просвет), аR
=О С .2.1.7 Плавность хода
Основной оценочный показатель плавности хода – частота свободных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс, а также вынужденных колебаний.
Частоты свободных колебаний, Гц подрессоренных масс определяют по зависимости:
, (2.15)где z – частота свободных колебаний, Гц;
fст – статический прогиб подвески, м.
fст = G/C, (2.16)
где G – статическая весовая нагрузка на подвеску данной оси, Н;
C – суммарная жёсткость подвески данной оси, Н/м (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1).
Плавность хода легковых автомобилей считается удовлетворительной при
z = 0,8-1,2 Гц, грузовых при z = 1,2-1,8 Гц.
Частота свободных колебаний неподрессоренных масс (мостов автомобиля), совершающих высокочастотные колебания, обусловлена жёсткостью шин, Гц.
, (2.17)где
– суммарная жёсткость шин данной оси, Н/м (для ряда отечественных автомобилей ориентировочные значения приведены в приложении 1);
- суммарная жесткость упругих элементов подвески оси;mм – масса моста, кг.
Принимают: mм1 = 0,1 ma ; mм 2 = 0,15 ma ,
где mм1 и mм2 – масса соответственно переднего и заднего мостов;
ma – собственная масса автомобиля.
Помимо свободных, автомобиль совершает и вынужденные колебания, вызываемые неровностями дороги. Частота этих колебаний, Гц, определяется из выражения:
ωвын = Va/S , (2.18)
где Va – скорость автомобиля, м/с;
S – длина волн неровностей, м. На дорогах с твёрдым покрытием S = 0,5÷5 м.
Рис.2.7 – Зависимость резонансных скоростей от длины неровностей.
Используя зависимость Va = S, строится зависимость резонансных скоростей автомобиля от длины неровностей V = f(S) для частот собственных колебаний подрессоренных и неподрессоренных масс (рис. 2.7).
3. Проверочный расчет подвески автомобиля
3.1 Подвеска автомобиля ваз 2121 «Нива»
Передняя подвеска
Передняя подвеска автомобиля независимая, рычажно-пружинная, с гидравлическими амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости.
Передние колеса автомобиля подвешены независимо одно от другого, не имеют между собой непосредственной связи, перемещаются в поперечной плоскости, и перемещение одного колеса не вызывает перемещения другого колеса.
Рис. 3.1 Передняя подвеска:
1 - нижний рычаг; 2 - кронштейн поперечины; 3 - нижняя опорная чашка пружины; 4 - пружина; 5 - буфер сжатия; 6 - опора буфера сжатия; 7 - упор; 8 - нижний кронштейн амортизатора; 9 - амортизатору 10 - обойма опоры стабилизатора; 11 - резиновая опора стабилизатора; 12 - стержень ста бил к затора; 13 - нижний шаровой шарнир; 14 - тормозной щит; 15 - тормозной диск; 16 - ступица колеса; 17 - шпилька крепления колеса и тормозного диска; 18 - конусная втулка; 19 - декоративный колпак; 20 - хвостовик наружного шарнира привода колес; 21 - подшипники ступицы колеса; 22 - сальник; 23 - поворотный кулак; 24 - палец шарового шарнира; 25 - защитный чехол; 26 - подшипник; 27 - обойма; 28 - корпус; 29 - растяжка; 30 - верхний шаровой шарнир; 31 - резиновая подушка амортизатора; 32 - чашка подушки; 33 - верхний кронштейн амортизатора; 34 - кронштейн буфера отдачи; 35 - буфер отдачи; 36 - верхний рычаг; 37 - резинометаллический шарнир верхнего рычага; 38 - ось верхнего рычага: 39, 44 - регулировочные шайбы: 40 - верхняя опора пружины; 41 - верхняя опорная чашка пружины; 42 - прокладка пружины; 43 - поперечина передней подвески; 45 - резинометаллический шарнир нижнего рычага; 46 - ось нижнего рычага; 47, 51 - упорные шайбы; 48 - наружная втулка; 49 - внутренняя втулка: 50 - резиновая втулка.
Направляющим устройством передней подвески (рис. 37) являются рычаги 1 и 36, упругим устройством — витые цилиндрические пружины 4, гасящим — телескопические гидравлические амортизаторы 9, а стабилизатором поперечной устойчивости — упругий стержень 12. Передняя подвеска смонтирована на поперечине 43, прикрепленной К кузову автомобиля. Между поперечиной и кузовом установлены растяжки 29, которые при движении автомобиля воспринимают продольные силы и их моменты, передаваемые от передних колес па поперечину. Верхние 36 и нижние 1 рычаги подвески установлены поперек автомобиля и имеют продольные оси качения. Ось 46 нижнего рычага прикреплена к трубчатой поперечине 43, а ось 38 верхнего рычага — к кронштейну 2 поперечины. Внутренние концы верхних и нижних рычагов соединены с осями резинометаллическими шарнирами. Верхние 37 и нижние 45 резинометаллические шарниры имеют одинаковое устройство и отличаются только своими размерами. Применение резинометаллических шарниров обеспечивает бесшумную работу подвески и исключает необходимость смазки шарниров. Наружные концы верхних и нижних рычагов подвески соединены с поворотным кулаком 23 шаровыми шарнирами 30 и 13. Шаровые шарниры выполнены неразборными, имеют одинаковое устройство, взаимозаменяемы и в процессе эксплуатации не требуют смазки. Пружина 4 подвески -установлена между нижней опорной чашкой 3, прикрепленной к нижнему рычагу, и верхней опорной чашкой 41, соединенной с опорой 40, которая соединена с поперечиной подвески. Между концами пружины и опорными чашками установлены вибро-шумоизолирующие прокладки 42. Амортизатор 9 нижним концом прикреплен к кронштейну 8 опорной чашки 3 с помощью резинометаллического шарнира. Верхний конец амортизатора крепится к кронштейну 33 через резиновые подушки 31. Ход колеса вверх ограничивается буфером сжатия 5% когорый закреплен на опоре 6, установленной внутри пружины подвески. При статической нагрузке буфер 5 касается нижней опорной чашки 3 пружины, что обеспечивает его постоянную работу. Упор 7 ограничивает сжатие буфера 5. Ход колеса вниз ограничивается буфером отдачи 35, который установлен в кронштейне 34, соединенным о поперечиной 43 и опорой 40. При ходе колеса вниз буфер 35 упирается в специальную опорную площадку верхнего рычага 36. Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой упругое устройство торсионного типа, установленное поперек автомобиля. Стержень 12 стабилизатора имеет П-образную форму, круглое сечение. Он изготовлен из рессорно-пружинной стали. Средняя часть стержня стабилизатора и его концы крепятся в резиновых опорах 11 обоймами 10 соответственно к кузову автомобиля и кронштейнам опорных чашек 3 нижних рычагов подвески. При боковых кренах и поперечных угловых колебаниях кузова концы стержня стабилизатора перемещаются в разные стороны: один конец опускается, а другой поднимается. В результате средняя часть стержня стабилизатора закручивается, уменьшая тем самым крен и поперечное раскачивание кузова автомобиля. Создавая сопротивление крену и поперечным колебаниям кузова, стабилизатор в то же время не препятствует его вертикальным и продольным угловым колебаниям.
Задняя подвеска
Задняя подвеска зависимая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами. Задние колеса автомобиля связаны между собой балкой заднего моста, вследствие чего перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Направляющим устройством задней подвески (рис. 38) являются продольные 3, 17 и поперечная 24 штанги, упругим устройством — витые цилиндрические пружины 9, а гасящим устройством — телескопические гидравлические амортизаторы 25.
Рис. 3.2 Задняя подвеска:
1 - распорная втулка; 2 - резиновая втулка; 3, 17 - нижняя и верхняя продольные штанги; 4, 11 - прокладки пружины; 5 - нижняя опорная чашка пружины; 6 - буфер сжатия; 7 - палец верхней продольной штанги; 8 - кронштейн верхней продольной штанги; 9 - пружина; 10 - чашка пружины; 12 - верхняя опорная чашка пружины; 13 - тяга рычага регулятора давления тормозов; 14 - палец амортизатора; 15 - поперечина кузова; 16 - дополнительный буфер; 18 - кронштейн нижней продольной штанги; 19 - кронштейн поперечной штанги; 20 - регулятор давления тормозов; 20 - рычаг регулятора; 22 - обойма; 23 - втулка; 24 - поперечная штанга; 25 - амортизатор.
Задний мост соединен с кузовом автомобиля с помощью четырех продольных 3 и 17 и одной поперечной 24 штанг. Штанги 3 и 24 стальные, трубчатые, а штанги 17 сплошные. Концы всех штанг, кроме передних концов верхних продольных штанг 17, закреплены в кронштейнах на кузове автомобиля и балке заднего моста. Передние концы штанг 17 закреплены консольно на пальцах 7. Для крепления всех штанг применены резинометаллические шарниры. Резинометаллические шарниры обеспечивают бесшумную работу задней подвески и не требуют смазки. Пружины 9 подвески установлены между нижними опорными чашками 5, приваренными к балке заднего моста, и верхними опорными чашками 12, связанными, с кузовом автомобиля. Между концами пружин и опорными чашками установлены вибро-, шумоизолирующие прокладки 4 и 11. Амортизаторы 25 верхними концами крепятся консольно на пальцах 14 к кузову автомобиля, а нижними концами — к балке заднего моста. Для крепления амортизаторов применены резинометаллические шарниры.
3.2 Расчет нагрузки на упругий элемент и расчет прогиба
Зависимая подвеска (рис. 3.3,а)
Нагрузка на упругий элемент
, (3.1)где: Rz- нормальная реакция; q
- нагрузка от массы колеса и моста.Rz1 = 0,5G
k
и Rz2 =0,5G k ,где: G
, G - вес приходящийся на переднюю и заднюю ось соответственно; k - к-т динамичности, учитывающий срабатывание подвески (принимаем равным 1,75). Прогиб упругого элемента равен перемещению колес относительно кузова 
.Двухрычажная подвеска (рис. 3.3,б)
Нагрузка на упругий элемент
, (3.2)где: qк - нагрузка от массы колеса и массы направляющего устройства.
Прогиб упругого элемента
. (3.3)Однорычажная подвеска (рис. 11.1,в)
(3.4)Прогиб упругого элемента
. (3.5)
Рис. 3.3. Схема сил, действующих на подвеску
Список литературы
1. Литвинов А.С., Фаробин Я.Е.: Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств: Учебник для вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.:, 1989. – 240 с.
2. Гришкевич А.И. Автомобили: Учебник для вузов, Минск. Высш. шк.. 1986.-208 с.
3. Петрушов В.А. и др. Мощностной баланс автомобиля. – М.: Машиностроение. 1984. – 160 с.
4. Краткий автомобильный справочник / Понизовкин А.Н. и др. – АО «Трансконсалтинг», НИИАТ, 1994. – 779 с.
5. Фаробин Я.Е., Щупляков В.С. Оценка эксплуатационных свойств автопоездов для междугородных перевозок. – М.: Транспорт, 1983. – 200 с.
1 2 3 4