Кинематические схемы

От схемы подвески зависит компоновка автомобиля, параметры плавности хода, устойчивости и управляемости, массы автомобиля и др.

На рис. 2 представлены характерные схемы подвесок. Зависимая (рис. 2, а) и однорычажная независимая (рис. 2.1, б) подвески отличаются тем, что вертикальное перемещение колеса сопровождается изменением угла λ, что вызывает гироскопический эффект, возбуждающий колебания колеса относительно шкворня.

В двухрычажной подвеске с рычагами равной длины – параллело-граммммной (рис. 2, в) угловое перемещение отсутствует, но значительно поперечное перемещение Δl колеса, что ведет к быстрому изнашиванию шин и уменьшению боковой устойчивости.

Рис. 1.2 Кинематические схемы подвесок автомобилей:

а — зависимой. б — однорычэжной независимой. в — двухрычажной независимой с рычагами равной длины, г — двухрычажной независимой с рычагами разной длины; д — независимой рачажно-телескопн-ческой; в — независимой двухрычажной с торсионом, ж — независимой с продольным качанием

В двухрычажной подвеске с рычагами разной длины (рис. 1.2, г) при λ = 5...6 и р/р₁ = 0,55...0,65 гироскопический момент гасится моментом сил трения в системе, а поперечное перемещение Δl = 4...5 мм компенсируется упругостью шин.

Рычажно-телескопическая подвеска передних колес легковых автомобилей — качающаяся свеча (рис. 1.2, д) обеспечивает незначительные изменения колеи, развала и схождения колес, при этом замедляется изнашивание шин, улучшается устойчивость автомобиля. Подвеска имеет один поперечный рычаг внизу, ее основной элемент — амортизаторная стойка, имеющая верхнее шарнирное крепление под крылом, что обеспечивает большое плечо между опорами стойки. В верхней опоре имеется подшипник, необходимый для исключения закручивания пружины, что могло бы вызвать стабилизирующий момент и дополнительные изгибающие нагрузки. Малые размеры и масса, большое расстояние по высоте между опорами, большой ход также относятся к преимуществам этой подвески. Конструктивные трудности обусловлены нагружением крыла в точке крепления верхней опоры.

На рис. 1.3 показаны силы, действующие в рычажно-телескопической подвеске. По линии еА действует сила Р_В, которая может быть разложена на две составляющие силы: Р_пр, действующую на пружины, и Q_np, перпендикулярную оси стойки, приложенную в точке А к опоре стойки. Под действием этой силы повышается трение штока поршня в направляющей стойке. В результате ухудшается реагирование подвески на мелкие дорожные неровности.

Рис. 1.3 Расчетная схема рычажно-телескопической подвески

При совмещении осевой линии подвески с линией еА силы Р_В и Р_пр совпадут, а поперечная сила Q_np исчезнет. Для этой цели пружины располагают под углом, как это выполнено на автомобиле ВАЗ-2108 (рис.1.4), или смещают пружину в сторону колеса.

Для двухрычажной параллелограмной подвески с продольным качанием показано (рис. 1.2, ж) характерно продольное перемещение колес ΔL при отсутствии поперечного перемещения и наклона.

Рис. 1.4 Рычажно-телескопическая подвеска ВАЗ-2108:

1 — телескопическая стойка; 2 — поворотный кулак; 3 — нижний рычаг; 4 — шаровая опора. 5 — ступица; 6 — поворотный рычаг; 7— нижняя опорная чашка; 8 — пружина. 9 — защитный кожух; 10 — буфер сжатия; 11 — верхняя опорная чашка; 12 — подшипник верхней опоры: 13 — верхний опорная стойка

Для грузовых автомобилей наибольшее применение получили зависимые подвески (рис. 1.2, а), а для легковых двухрычажные трапециевидные (рис, 1.2, г) и рычажно-телескопические (рис. 1.2, д).

При направляющем устройстве любого типа подвеска колес называется блокированной, если перемещения двух или нескольких колес разных осей связаны между собой. В частном случае балансирной подвески двух колес их вертикальное перемещение, равное по величине и противоположное по знаку, не вызывает деформации упругих элементов подвески.

Упругие элементы

К металлическим упругим элементам относятся: листовые рессоры, спиральные пружины и торсионы. Для зависимых подвесок чаше используют рессоры, а для независимых — пружины и торсионы.

Листовые рессоры. Они имеют широкое применение, так как одновременно выполняют три функции: упругого элемента, а также направляющего и гасящего устройств. К недостаткам листовых рессор относятся; высокая металлоемкость (энергия, запасаемая единицей объема листовой рессоры, в 4 раза меньше, чем у пружин и торсионов); наличие межлистового трения, отрицательно влияющего на характеристику рессоры к на ее долговечность. Часты случаи поломки листов вследствие микротрешин, возникающих при межлистовом трении.

Для увеличения долговечности листовых рессор их разгружают от скручивающих напряжений, иногда от передачи толкающих усилий; уменьшают напряжения в листах, ограничивая амплитуду или вводя дополнительные упругие элементы. Для снижения межлистового трения предусматривают смазку листов, устанавливают прокладки и др. Межлистовое трение в рессоре особенно усиливается при попадании между листами абразивных частиц, что приводит к местному поверхностному износу, задирам и образованию микротрещин, а в конечном, итоге к поломке листов. Наименьшее межлистовое трение имеет малолистовая рессора щелевого типа с необходимым зазором между листами, наименьшую массу — однолистовая рессора.

Долговечность рессор зависит от чистоты поверхности листов и точности проката, а также от их прочности. Введение дробеструйной обработки листов, применение биметаллических листов позволяют упрочнить рессоры. Износостойкость листов может быть повышена при применении покрытий из порошков самофлюсующихся сплавов на основе никеля. При использовании листов несимметричного профиля также увеличивается долговечность и снижается их масса.

При больших деформациях листы рессор прямоугольного профиля принимают вогнутую форму. На поверхности листа, испытывающей растягивающие напряжения, возникают дополнительные «мембранные» напряжения. При применении листов несимметричного профиля влияние мембранных напряжений уменьшается. При смещении нейтральной оси X— X поперечного сечения происходит перераспределение напряжений между сторонами профиля, испытывающими в работе напряжения растяжения и сжатия. В результате повышается прочность и долговечность рессоры.

У профилей трапециевидного сечения допустимые напряжения сжатия в 1,22 раза больше напряжений растяжения. Наиболее применяемые профили рессорных листов специальной формы имеют трапециевидное, Т-образое или трапециевидно-ступенчатое поперечное сечение.