Расчёт подвески и амортизатора

Работа содержит рисунки, таблицы, расчёты. Защищена на отлично.чертеж отдельно. ...

1.1 Регулировка развала колёс
1.2 Регулировка схождения колёс
1.3 Расчет подвески
1.3.1 Назначение, требования к конструкции, классификация
1.3.2 Упругая характеристика подвескию . Основные параметры подвески
1.3.3 Упругая характеристика с двумя упругими элементами
1.4 Нагрузки на упругий элемент и прогиб
1.5 Упругие элементы подвески и их расчет. Листовые рессоры
1. 6 Расчет амортизаторов
1.6.1 Расчет амортизаторов и быстрота затухания колебаний
1.6.2 Характеристика амортизатора и определение его геометрических параметров
1.6.3 Амортизатор и его основные параметры

Без введения и заключения. Не требовалось по методичке. При необходимости допишу недостающие части работы под требования методички. Можно использовать в дипломной работе.

Упругая характеристика подвески.
При движении по неровным дорогам с увеличением амплитуды колебаний подвески ее жесткость должна увеличиваться. При малых значениях КД наблюдаются частые удары в ограничитель и подвеска «пробивается».
Рисунок 1 — Характеристика подвески
Оптимальное значение КД равно 2,53. Упругую характеристику подвески желательно иметь нелинейную, что достигается применением дополнительных, упругих элементов, резиновых буферов и другими методами.
1.3.3 Упругая характеристика с двумя упругими элементами
Построение упругой характеристики с 2-мя упругими элементами (рессорой и буфером) производим в следующей последовательности:
находим точку А по координатам fст и G2а, предварительно определив fст по формуле, а G2а–найдя полную массу автомобиля, приходящуюся на расчетную рессору автомобиля, и жесткость на этом участке будет равна:

- по найденному значению fст в зависимости от типа автомобиля и рекомендаций, приведенных выше, определяем fд=fст fд=81мм;
жесткость подвески сохраняется постоянной и равной Cp1 до нагрузки G”=1,4G2a, т.е. до вступления в работу буфера (ограничителя хода). Тогда прогиб подвески на участке от G2a до G”составит:
а прогиб при работе ограничителя хода:
по координатам G”и fox строим точку В;
задаваясь значением коэффициента динамичности КД=2,53, найдем Gmax=kД*G2a и жесткость подвески с ограничителем хода (буфером) Cp2 по формулам:
наибольшее перемещение колеса из нижнего крайнего положения колеса вверх до упора найдем по формуле:
по координатам Gmax и fmax строим точку С.
Рисунок 2 - Упругая характеристика подвески с двумя упругими элементами.
1.4 Нагрузки на упругий элемент и прогиб
От кинематической схемы подвески зависит компоновка автомобиля, плавность хода, устойчивость и управляемость, масса автомобиля, его надежность и долговечность.
Нагрузка на упругий элемент:
где: Rz-нормальная реакция полнота дороги на колесо, Н;
gk-нагрузка от массы колеса и моста ( неподрессорные массы), Н;
На расчетную рессору ГАЗ-53А приходится неподрессор­ной массы:1/2 массы переднего моста и масса одного колеса.
gk=1/2*1380+840=1530 Н.
Rz=G2a=9050 Н.
Pp=9050-1530=7520 Н.
Прогиб упругого элемента равен перемещению колес относительно кузова.
fp=fk
Рисунок 3 - Зависимая подвеска
1.5 Упругие элементы подвески и их расчет. Листовые рессоры
Наибольшее распространение среди упругих элементов имеют листовые рессоры. Их положительными свойствами являются относительно простая технология изготовления, удобство ремонта и возможность выполнять функцию направляющего устройства. Недостаток листовых рессор - высокая металлоемкость и недостаточный срок службы. Величина потенциальной энергии при упругой деформации у рессоры в 2 – 3 раза меньше, чем торсионов и пружин. Однако и пружины, и торсионы требуют рычажного направляющего устройства, что увеличивает вес подвески. Из листовых рессор наиболее распространенными являются:
полуэллиптическая (качающаяся серьга);
Рисунок 3 — Качающаяся рессора
кантилеверная (консольная);
четвертная (защемленная).
Наибольшее распространение из них имеет полуэллиптическая рессора, серьга которой имеет наклон около 5, а при максимальном прогибе до 40. Листы растягиваются под действием сил S и за счет этого увеличивается жесткость рессоры. В настоящее время применяют рессоры в проушинах которых устанавливают резиновые втулки, что уменьшает скручивающие усилия при перекосе мостов. Отрицательно влияет на работу рессор трение между листами, поэтому их смазывают графитовой смазкой, а для легковых машин применяют неметаллические прокладки. По концам рессорных листов устанавливают вставки из пластмасс или пористой резины (против сухого трения).
Материалом для изготовления рессор служат стали 55ГС, 50С2, 60С2.
Для несимметричной полуэллиптической листовой рессоры прогиб fp под нагрузкой Pp может быть найден по формуле:
где lэ - эффективная длина рессоры, равная lэ= l-lо (l -полная длина, lо -расстояние между стремянками, для ГАЗ-53А lо=100мм);
lэ=1450-100=1350мм
Рр-нагрузка от моста или расчетная нагрузка;
Е=2,15*105Мпа – модуль, продольной упругости;
суммарный момент инерции рессоры в среднем сечении (b и hi -ширина и толщина листов);
δ - коэффициент деформации, учитывает влияние последующих листов на предыдущие, который для рессор равного сопротивления изгибу (идеальная рессора) равен 1,451,50 и для реальных – 1,251,45; δ=1,35
ε - коэффициент асимметрии, равный:
В существующих конструкциях коэффициент асимметрии ε=0,10,3; ε=0,15.
где n–число листов рессоры.
Полученное значение fp должно быть меньше значения fmax (см. упругую характеристику подвески).это условие является обязательным для обеспечения нормальной работы подвески.
Длина рессор принимается в зависимости от базы автомобилей:
l=(0,350,5)Б – для легковых;
l=(0,250,35)Б – для грузовых.
Проверку на прочность проводим по напряжениям изгиба:
где: Pmax=КД*РР;
[σ]=600700 ,Мпа

[σи]< [σ]
650Мпа<700Мпа
Жесткость определяем по формуле:
1. 6 Расчет амортизаторов
1.6.1 Расчет амортизаторов и быстрота затухания колебаний
Устройство, гасящее колебание в подвеске и называемое амортизатором, совместно с трением в подвеске создаёт силы сопротивления колебаниям автомобиля и переводит механическую энергию колебаний в тепловую. На автомобилях широко применяются гидравлические амортизаторы двухстороннего действия: рычажные и телескопические. Телескопические амортизаторы легче рычажных, имеют более развитую поверхность охлаждения, работают при меньших давлениях (2,5 – 5,0 МПа), технологичнее в производстве. В силу указанных преимуществ они получили широкое распространение на отечественных и зарубежных автомобилях. Основные параметры и размеры телескопических амортизаторов стандартизированы (ГОСТ 11728 – 76).
Быстрота затухания колебаний при работе упругих элементов подвески достигается созданием достаточно большой силы Рс сопротивления колебаниям. Эта сила создается межлистовым трением рессор, трением в шарнирах подвески и в основном сопротивлением амортизаторов. В первом приближении силу Рс можно считать пропорциональной скорости V колебаний кузова относительно колеса:
где: Кэ – эквивалентный коэффициент, оценивающий сопротивление подвески колебаний и в основном зависящий от коэффициента Ка сопротивления амортизатора.
В теории автомобиля оценку затухания колебаний производят по относительному коэффициенту затухания:
где: с=Ро/f - жёсткость подвески, Н/см;
М=Рр/g - подрессорная масса, приходящаяся на колесо (нагрузка на упругий элемент), кг.
У современных автомобилей колебания кузова происходят с затуханием, соответствующим =0,150,35; =0,2. Для сохранения заданной степени затухания колебаний в подвеске с уменьшением её жёсткости сопротивление амортизаторов также следует уменьшать.
Преобразуя уравнение,получим формулу для нахождения эквивалентного ко­эффициента:
где: Рр – вес подрессорной части, приходящейся на колесо в статическом положении, Н;
fст - статический прогиб подвески,
При заданном эквивалентном коэффициенте сопротивления колебаниям Кэ коэффициент Ка сопротивления амортизатора зависит от его типа и расположения относительно колеса.
1.6.2 Характеристика амортизатора и определение его геометрических параметров
Характеристика амортизатора называется зависимость его силы сопротивления от скорости движения поршня относительно цилиндра. Она изображается графически в координатах Ра – Vn .Несимметричная характеристика амортизатора с разгрузочными клапанами показана на рис.
Усилия в амортизаторе Ра определяются для телескопического амортизатора, установленного под углом:
Зависимость силы на штоке амортизатора от скорости относительно перемещения штока и цилиндра рассчитывается в общем случае по формулам:
а) На начальном участке:
где: Рн – сила на штоке амортизатора на начальном участке, Н;
Vn – скорость поршня, см/с;
Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на начальном участке до открытия клапана, Н с/см;
n – показатель степени, принимаемый при инженерных расчётах n=1.
б) на клапанном участке:
где: Рн – сила сопротивления амортизатора в момент открытия клапана, Н;
Кан – коэффициент сопротивления амортизатора на клапанном участке, Н с/см ;
Vn – критическая скорость поршня , соответствующая открытию клапана, Vn=2030 см/с; Vn=30 см/с.
Скорость поршня принимается в расчётах равной 50-60 см/с. При значительной скорости колебаний на ходе сжатия и отбоя открываются разгрузочные клапаны.
Для двухстороннего амортизатора:
где:  - угол наклона амортизатора, =40;
Находим силу сопротивления амортизатора в момент открытия клапанов (Vn=30 м/с и n=1,0):
Принимаем:
Далее найдём Рсжк и Ротбк по формулам:
При выборе основных размеров амортизатора пользуются расчётной мощностью Nрасч, соответствующей скорости поршня амортизатора Vn=2030 см/с, причём последняя цифра характеризует весьма напряжённый режим. Мощность, поглощаемую амортизатором, можно подсчитать по формуле: