Удельная крутильная жесткость соответствует GJK для закручиваемого стержня и представляет собой крутящий момент, необходимый для закручивания участка системы единичной длины на единичный угол, или отношение крутящего момента к полученному углу закручивания на длине базы автомобиля, умноженному на базу. Единица измерения удельной крутильной жесткости Н·м2/град.
Удельная изгибная жесткость соответствует EJ для балки и представляет собой нагрузку, необходимую для изгиба участка системы единичной длины для получения единичной стрелы прогиба, или отношение нагрузки к полученному максимальному прогибу, умноженному на базу в третьей степени (прогиб балки прямо пропорционален третьей степени длины пролета). Единица измерения удельной изгибной жесткости Н·м3/мм.
При создании несущей системы стремятся обеспечить необходимую степень жесткости (или податливости) и срок службы, не меньший срока службы автомобиля в целом при минимальной массе системы.
Расчет деформаций и напряжений в элементах несущей системы
Деформации и напряжения, действующие в несущем кузове автомобиля, могут быть определены различными методами:
1) приближенным — методом потенциальной энергии, используемым при сравнительных расчетах на начальной стадии проектирования кузова;
2) точным — методом, основанным на теории тонкостенных стержней, применяемым после завершения конструктивной разработки кузова;
3) методом конечных элементов, предоставляющим практически неограниченные возможности для анализа напряжений и деформаций в кузове, но требующим использования ЭВМ с большим объемом памяти.
самостоятельная работа студентов №11 по теме «Несущая система автомобиля»
силовой анализ Несущей системы автомобиля
Кузова, главным образом легковых автомобилей и автобусов из-за их относительно больших размеров по высоте и ширине, обладают значительной изгибной и крутильной жесткостью, влияющей на общую жесткость автомобиля.
Рама вместе с укрепленным на ней кузовом образует несущую систему автомобиля. В зависимости от собственной жесткости кузова и податливости соединения его с рамой несущая система может представлять собой раму; раму и кузов, соединенные между собой через упругие прокладки; раму и кузов, жестко связанные между собой без упругих прокладок или соединенные сваркой; несущий кузов (при отсутствии рамы как таковой).
Доля жесткости кузова в общей жесткости автомобиля изменяется от 0 до 100 %. Для легковых автомобилей она составляет 30—65 %.
Примером несущей системы, при которой общая жесткость автомобиля определяется только жесткостью рамы, могут служить грузовые автомобили, оборудованные опрокидываемой платформой и откидывающейся кабиной, в которых соединение платформы и кабины с рамой не может быть достаточно жестким, а кабина имеет относительно небольшую длину.
Несущий кузов при отсутствии рамы как таковой обеспечивает минимальную массу легкового автомобиля или автобуса. Однако при раздельном выполнении рамы и кузова создается возможность получить ряд преимуществ: снизить уровень внутреннего шума введением упругих подушек в местах крепления кузова и рамы; создавать на базе одного шасси автомобили с разными типами кузовов и расчленить и упростить процесс сборки автомобиля.
Несущие кузова получили распространение на легковых автомобилях с колесной базой менее 2600—2800 мм и сухой массой менее 1350—1450 кг. Несущая система легкового автомобиля должна быть достаточно жесткой для того, чтобы исключить возможность разрушения ветрового стекла и стекла заднего окна от перекоса при одностороннем подъеме передней или задней части автомобиля домкратом; заклинивания дверей и крышки багажника в проемах при упомянутых выше перекосах, и ослабления соединений и появления скрипов.
Аналогичными соображениями руководствуются при создании кабин грузовых автомобилей. Вследствие низкой крутильной жесткости рам грузовых автомобилей кабину делают достаточно жесткой, а соединение ее с рамой — податливым.
Упражнение. Нагрузки, действующие на несущую систему автомобиля.
Нагрузки, прикладываемые при медленном движении автомобиля к его несущей системе через переднюю и заднюю подвески, складываются из нагрузок для неподвижного автомобиля, стоящего на горизонтальном участке дороги, и дополнительных нагрузок, возникающих при подъеме одного из колес на неровности дороги.
Если центр массы автомобиля лежит в плоскости симметрии (рис.1-а), то нагрузка на колеса правой (Rпп, Rзп) и левой (Rпл, Rзл) стороны будет одинаковой:
;
,
где та —масса автомобиля;
а и b — расстояния от центра массы автомобиля соответственно до осей передних и задних колес;
L - база автомобиля.
При этом несущая система будет нагружаться симметричными усилиями, вызывающими ее изгиб.
Когда одно из колес, например переднее левое, будет поднято неровностью дороги относительно остальных (рис. 1-б), то оно получит дополнительную нагрузку, а нагрузка на противоположное ему правое колесо соответственно уменьшится. При этом на нагрузку, действующую на колеса автомобиля, стоящего на горизонтальном и ровном участке дороги, будет накладываться крутящий момент относительно продольной оси, который уравновешивается моментом, создаваемым нагрузкой, приходящейся на задние колеса. Если принять несущую систему абсолютно жесткой, то случаю поднятия колеса от поверхности дороги будет соответствовать высота неровности.
Рис. 1. Схема для определения нагрузок, действующих на несущую систему автомобиля:
а — на ровной горизонтальной дороге; б — при подъеме одного колеса неровностью дороги.
При наезде автомобиля на неровность дороги, величина которой зависит от качества и состояния дороги, то крутящий момент (М) в несущей системе равен:
М = 0,5 RВ,
где R и В — соответственно нагрузка, приходящаяся на менее нагруженный из мостов, и значение соответствующей колеи.
Высоту неровности при расчетах принимают для легковых автомобилей равной ±20 см, а для грузовых ±30 см.
Для автомобилей с жесткой на кручение несущей системой при мягкой подвеске и шинах (легковые автомобили и автобусы) неровности дороги в основном компенсируются за счет деформации шин и подвески. При этом может иметь место случай, когда М = 0,5RB. В случае податливой на кручение несущей системы при относительно жесткой подвеске (грузовые автомобили) неровности дороги в основном компенсируются за счет податливости несущей системы. При этом случай М= 0,5RB обычно не может иметь места.
На основе изложенного различают два принципиально отличных типа несущих систем: жестких и податливых на кручение.
Для наиболее обычного случая, когда нагрузка на передний мост меньше, чем на задний, и переднее левое колесо будет поднято неровностью дороги, нагрузки на колеса при жесткой на кручение несущей системе (М= 0,5RB) составят:
Rпп = 0;
;
;
,
где Вп, Вл – колея колес соответственно передних и задних.
Во время движения автомобиля по неровной дороге в результате динамического воздействия нагрузки на колеса увеличиваются, однако участки плохой дороги и высокие неровности водитель переезжает с низкой скоростью. Поэтому вертикальные ускорения подрессоренной части автомобиля в самых неблагоприятных условиях не превышают 2,5g, а закручивающий момент М для автомобиля полной массы mа равен:
.
Задание. Для режима движения, когда левое переднее колесо будет поднято неровностью дороги (рис.1-б), определить нагрузки на колеса и закручивающий момент в несущей системе для автомобиля полной массы 1600 кг, имеющего следующие геометрические параметры: Вп = Вз = 2,2 м; а = 1,4 м ; b = 1,6 м.
По результатам самостоятельного изучения материала и проведенных расчетов выполнить письменный отчет по работе.
Литература
Теория автомобиля. М.:Машгиз, 1940.2. Автомобили. Теория. - М.: Высшая школа, 1986. – 208 с.
3. Основы теории и конструкции автомобиля / и др.- М.: Машиностроение, 1974.
4. Теория трактора и автомобиля. Учебное пособие М.: Колос, 1996.- 287 с.
5. , , Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1994.- 438 с.
6. , , Сопротивление материалов, М.: Издательство «Высшая школа», 2000.-442 с.
7. Конструкция и расчёт автомобиля, Издание 2 переработанное и дополненное, М.: Издательство «Машиностроение», 1992.- 322 с.
8. Автомобиль. Конструкция, конструирование и расчет. Трансмиссия / Под ред. .- М.: Высшая школа, 1995.-354 с.
9. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.- 432 с.
10. Динамика и прочность рам и корпусов транспортных машин.- М.: Издательство «Машиностроение», 1992.-272 с.
11. Теория движения колесных машин.–М.: Машиностроение,1990.- 352 с.
12. Тягово-динамический расчет автомобиля. - Учебное пособие М.: МГАУ им. , 1994.
13. , Конструирование узлов и деталей машин. Учебное пособие для ВУЗов. М., 1985.-346 с.
14. , Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1989. – 240 с.
15. , Конструкции и принципы регулирования бесступенчатых передач. Учебное пособие. М.: Изд-во МГТУ «МАМИ», 1999.- 124 с.
16. Сопротивление материалов. М.: Машиностроение, 1986.- 654 с.
17. Дипломное проектирование /. Под ред. – М.: Высшая школа, 1985.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
