Расчет упругих элементов подвески
Построение упругой характеристики рессорной подвески производят с упрощениями: пренебрегают трением в подвеске и массой неподрессоренных частей автомобиля; считают упругую характеристику рессоры прямолинейной; исходят из того, что на колесо действует только нормальная реакция дороги ; сила, деформирующая рессору, равна реакции ; прогиб рессоры равен ходу колеса.
Определяют статическое значение нормальной реакции для порожнего автомобиля .
Задаются желаемой частотой собственных колебаний подрессоренных масс и по графику (рисунок) определяют статический ход колеса , обеспечивающий необходимую плавность хода порожнего автомобиля.
Откладывая полученные значения и , проводят прямую (0-A), представляющую собой ориентировочную упругую характеристику проектируемой подвески.
Определяют нормальную статическую реакцию на колесо при полной нагрузке на автомобиль и находят по графику соответствующий ей ход колеса. Затем по графику проверяют, укладывается ли в допустимые пределы частота собственных колебаний загруженного автомобиля при ориентировочной упругой характеристике подвески.
Если частота не находится в допустимых пределах, вносят в характеристику необходимые изменения. Если же частота укладывается в эти пределы, то задаются коэффициентом динамичности и рассчитывают максимальную нагрузку, передаваемую через подвеску:
.
При нагрузке и линейной характеристике рессоры динамический ход колеса получается неприемлемо большим. Для его ограничения устанавливают деформируемый резиновый буфер. Это позволяет задаться величиной динамического хода.
Динамический прогиб по отношению к статическому для легковых автомобилей – = 0,5 ; для автобусов – = 0,75 ; для грузовых автомобилей – = . Откладывая значения и на упругой характеристике, находят точки С и D.
Высокие динамические возможности подвески реализуются сравнительно редко, поэтому допускается значительное увеличение ее жесткости в конце хода сжатия. Учитывая это, задают деформацию буфера в пределах = (0,35÷0,4) . Отложив значение на упругой характеристике, находят точку B, соответствующую динамическому ходу, при котором вступает в действие буфер.
Соединив точки B и A получают желаемую упругую характеристику (0-B-D) проектируемой подвески. По ней определяют расчетные нагрузку и деформацию рессоры, а также необходимую жесткость буфера – .
Нагрузки, действующие на заднюю подвеску ненагруженного и нагруженного грузового автомобиля, различаются значительно, вследствие чего для нагруженного автомобиля статический прогиб получается неприемлемо большим. Это и вызывает необходимость применения дополнительной рессоры (подрессорника). Принимают, что подрессорник включается в работу при нагрузке
, (11.19)
где и – часть веса нагруженного и порожнего автомобиля, приходящаяся на задний мост, соответственно.
На ориентировочной упругой характеристике задней подвески отмечают точку B с ординатой , соответствующую началу вступления в действие подрессорника.
Установлено, что жесткости подрессорника и основной рессоры должны быть связаны зависимостью
, (11.20)
исходя из которой и строятучасток характеристики, на котором обе рессоры должны работать совместно.
Для этого через точку B проводят линию (B-E), пересекающую линию (0-B) под углом . Из характеристики находят ход колеса при полной нагрузке на колесо и по графику проверяют, достигается ли необходимая плавность хода.
Последний участок характеристики, когда вступает в действие резиновый буфер, строят так же, как для передней рессоры.
Расчет рессоры производят только на изгиб по приближенным формулам, проверяя, выполняются ли условия необходимой упругости
(11.21)
и прочности рессоры
, (11.22)
где – коэффициент деформации, учитывающий отклонение формы рессоры от балки равного сопротивления; и – расчетная нагрузка и деформация, которые определяют по упругой характеристике; – приведенная длина рессоры ( ); – модуль упругости 1-го рода; l – длина рессоры; b и s – ширина и толщина листа рессоры; i – число листов.
Длину рессоры выбирают в пределах , где – база автомобиля. Размеры и устанавливают при предварительной компоновке подвески. Затем определяют совместным решением уравнений (11.21) и (11.22) толщину листа, а по формуле (11.22) ширину листа. Полученные значения b и s уточняют по сортаменту проката рессорных сталей. Числом листов задаются в пределах i= 6 ÷ 14.
Допустимые напряжения при максимальном прогибе – [ ] = 800 ÷ 1000 МПа.
Желаемую упругую характеристику независимой подвески строят графоаналитическим способом.
Исходя из компоновки и анализа выполненных конструкций, задают кинематическую схему направляющего устройства. Затем в масштабе строят ряд положений рычагов со стойкой и указывают соответствующие им положения центров опорной площадки витой цилиндрической пружины (точки , , , ) и колеса (точки , , , ).
После этого определяют вертикальные деформации пружины и перемещения колеса, соответствующие каждому положению рычагов, и по этим данным строят график зависимости перемещений колеса от деформации пружины – кинематическую характеристикуподвески.
Затем, пренебрегая трением в подвеске и массой колеса, из условия равенства приращения потенциальной энергии пружины, которая деформируется силой на величину , работе, совершаемой силой при подъеме колеса на высоту
, (11.23)
находят зависимость, связывающую силы и :
. (11.24)
По аналогии с существующими конструкциями задаются упругими характеристиками пружины подвески. Используя их, кинематическую характеристику подвески, а также формулу (11.24), строят семейство кривых (ориентировочные упругие характеристики подвески).
Отложив по оси ординат заданные значения и статической нормальной реакции на колесо для порожнего и нагруженного автомобилей, выбирают кривую, которая обеспечит перемещение в пределах, отвечающих требованиям плавности хода. Ее и принимают за желаемую ориентировочную упругую характеристику.
Затем задаются значениями , и , и достраивают характеристику так же, как и в случае построения упругой характеристики рессорной подвески.
Порядок подбора параметров пружины:
1. По условиям компоновки выбирается средний диаметр пружины, а из соотношения = 7 ¸ 12 – диаметр проволоки, округляя его до ближайшего большего значения по сортаменту. Определяется количество рабочих витков и деформация пружины в положении статического равновесия. Последняя не должна превышать деформацию пружины на ходе отбоя. Если это условие не соблюдается, изменяются и , и подбор параметров пружины повторяется.
2. Определяется напряжение в пружине в положении статического равновесия, которое не должно превышать допускаемых значений. В противном случае изменяется ( ) и расчет повторяется.
3. Определяются основные размеры пружины: длина пружины в сжатом состоянии, общая длина и шаг навивки. При неприемлемых размерах пружины увеличивается ее диаметр и производится перерасчет. После окончательного выбора параметров пружины проводится повторное уточнение напряжений, деформаций и жесткости.
Расчет витой цилиндрической пружины независимой подвески производят аналогично расчету пружины сцепления. Необходимые расчетные нагрузки на пружину и ее деформации определяют из построенной упругой характеристики подвески с учетом ее кинематической характеристики и упругой характеристики пружины.
Допускаемое напряжение кручения – [ ] = 600 ÷ 800 МПа.
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 170;