Переоборудование и тюнинг автотранспортных средств (стр. 4 )

Зависимая подвеска. Нагрузка зависит от реакции от реакции Rz на колесо и веса неподрессоренных масс Gн. м :

Рр = Rz – 0,5 Gн. м, (5.1)

При этом прогиб упругого элемента равен перемещению колеса относительно кузова

fр = fк, (5.2)

Независимая подвеска

В зависимости от схемы подвески нагрузка на упругий элемент меняется.

Для однорычажной подвески нагрузка на упругий элемент:

Рр = (Rz - G'к) l / а , (5.3)

где G'к – вес колеса и направляющего устройства.

Прогиб упругого элемента однорычажной подвески:

fр = fк а / l (5.4)

Для двухрычажной подвески нагрузка на упругий элемент

Рр = (Rz - G'к) l / а , (5.5)

а прогиб:

fр = fк а / l (5.6)

Для двухрычажной подвески с торсионным упругим элементом нагрузка на упругий элемент определяется моментом закручивания торсиона:

М = (Rz - G'к) l (5.7)

Угол закручивания торсиона:

- круглого:

θ = 32 М l / (π d4 G) , (5.8)

где d – диаметр торсиона; G – модуль упругости при кручении.

- пластинчатого:

θ = 3 М l / [n b h3 G(1+0,6 b / h)] , (5.9)

где n – число пластин.

Характеристику упругих элементов (листовых рессор, пружин, торсионов, резиновых упругих элементов см. учебник.

Контрольные вопросы

1. Что определяет упругая характеристика подвески?

2. Каковы преимущества независимых подвесок?

3. В чем преимущества и недостаток листовых рессор?

4. Какие преимущества имеет рессора трапециевидного сечения?

5. Как работают корректирующие пружины?

6. Каковы особенности однотрубного и двухтрубного амортизаторов?

6. Практическая работа №6 (2 часа)

Крепление и балансировка колес. Расчет нагруженности колес

Теоретическая часть

Крепление колес. Конструкция элементов крепления колеса должна обеспечивать точность центрирования колеса, надежность, простоту установки и снятия колеса, стабильность затяжки, возможность контроля состояния крепления.

Дисковые колеса крепятся к фланцу ступицы гайками на болтах или запрессованных в ее фланец шпильках.

Крепление колес центрируется: по сферическим или коническим фаскам крепежных отверстий, по центральному отверстию диска, по цилиндрической поверхности крепежных отверстий диска, по выступам на поверхности диска.

Крепление колеса легкового автомобиля не представляет сложности, при этом выштамповки диска в местах крепежных отверстий создают упругие деформации от усилия затяжки и обеспечивают стабильность затяжки.

Крепление колеса грузового автомобиля усложняется необходимостью установки сдвоенных колес. По ГОСТ 10409-74 крепление колес грузового автомобиля предусматривает раздельное крепление внутреннего и наружного диска. Внутренний диск центрируется и закрепляется колпачковыми гайками с наружной резьбой, а наружный диск закрепляется гайками, навертываемыми на колпачковые гайки.

Балансировка колес. В соответствии с ГОСТ 19534-74 ограничиваются осевое и радиальное биение. Биение и неуравновешенность тесно связаны и наблюдаются совместно. В результате неуравновешенности и биений увеличиваются вибрации, ухудшается комфортабельность, сокращается срок службы шин, амортизаторов, рулевого управления, возрастает расход топлива и затраты на обслуживание.

Суммарная неуравновешенность колеса обусловлена четырьмя видами:

статической, моментной, динамической и квазистатической.

Балансировкой называется процесс устранения неуравновешенности колеса.

Виды балансировок:

- статическая – уменьшение главного вектора дисбалансов колеса;

- моментная – уменьшение главного момента дисбалансов;

- динамическая – уменьшение дисбаланса колеса, корректирующих его динамическую неуравновешенность.

Нагруженность колес. В соответствии с ГОСТ 17697-72 существуют пять режимов качения колеса: ведущий, свободный, нейтральный, ведомый и тормозной. Соответственно определяется нагруженность колес.

Напряженности в колесе возникают в процессе изготовления, сборки колеса с шиной и качения колеса.

В первых двух случаях возникают статические напряжения, в последнем же случае – динамические напряжения.

При качении колеса, установленного на автомобиле, возникает внешняя нагрузка, которая вызывает усталостные напряжения. Кроме того, возникают периодические силы и моменты вследствие биения и неуравновешенности колес, величина которых пропорциональна квадрату, а частота – первой степени угловой скорости колеса.

Контрольные вопросы

1. Какие требования предъявляют к шинам?

2. По каким основным признакам классифицируют шины?

3. Как побирают шины для определенного автомобиля?

4. Каковы требования, предъявляемые к металлическим колесам?

5. Охарактеризовать способы крепления колес.

7. Практическая работа №7 (2 часа)

Рулевые механизмы, рулевые приводы, рулевые усилители. Расчет

нагрузок в элементах рулевого управления

Теоретическая часть

Рулевые механизмы. Рулевой механизм включает в себя рулевую пару, размещенную в картере, рулевой вал, рулевую колонку и рулевое колесо.

Из условий компоновки рулевого механизма рулевой вал может состоять из двух или трех частей, соединяемых карданными шарнирами.

К конструкции рулевых механизмов предъявляется ряд специальных требований:

- высокий КПД в прямом направлении для облегчения управления автомобилем и несколько пониженный КПД в обратном направлении для снижения силы толчков, передаваемых на рулевое колесо от управляемых колес при наезде на неровности;

- обратимость рулевой пары, чтобы рулевой механизм не препятствовал стабилизации управляемых колес;

- минимальный зазор в зацеплении элементов рулевой пары в нейтральном положении управляемых колес и в некотором диапазоне углов поворота при обязательной возможности регулирования зазора в процессе эксплуатации;

- заданный характер изменения передаточного числа рулевого механизма;

- травмобезопасность рулевого механизма, с тем чтобы при лобовом столкновении он не был причиной травмы водителя.

Рулевые приводы. К рулевому приводу предъявляются следующие требования: правильное соотношение углов поворота колес, отсутствие автоколебаний управляемых колес, а также самопроизвольного поворота колес при колебаниях автомобиля на подвеске.

Рулевой привод включает рулевую трапецию, рычаги и тяги, связывающие рулевой механизм с рулевой трапецией, а также рулевой усилитель, устанавливаемый на ряде автомобилей.

Рулевые усилители устанавливают на легковых автомобилях высокого класса, грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности, а также на автобусах, при этом облегчается управление автомобилем, повышается его маневренность, увеличивается безопасность при разрыве шины. При применении усилителя несколько повышается износ шин, а также ухудшается стабилизация управляемых колес.

Усилитель, включенный в рулевое управление, имеет следующие обязательные элементы: источник питания (в пневмоусилителе – компрессор, в гидроусилителе – гидронасос); распределительное устройство; исполнительное устройство – пневмо - или гидроцилиндр, создающий необходимое усилие.

Нагрузки в деталях рулевого механизма и рулевого привода можно вычислить двумя способами:

- задаваясь расчетным усилием на рулевом колесе;

- определяя усилие на рулевом колесе по максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте, что более целесообразно.

Контрольные вопросы

1. Для какой цели применяются рулевые механизмы с переменным передаточным числом?

2. По каким критериям оцениваются усилители рулевого привода?

3. Сравнить рулевые механизмы различных типов по КПД.

4. Какими конструктивными мероприятиями можно ограничить передачу толчков от дорожных неровностей на рулевое колесо?

5. По какой причине необходимо беззазорное зацепление в рулевом механизме в среднем положении, когда автомобиль движется прямолинейно?

8. Практическая работа №8 (2 часа)

Рамы. Нагрузочные режимы рам. Расчет рам. Кузова.

Нагрузочные режимы кузовов

Теоретическая часть

Рамы. Наибольшее распространение на современных рамных легковых автомобилях имеют периферийные рамы. Лонжероны замкнутого профиля проходят по периферии пола кузова, создавая естественный порог.

Для лонжеронов и поперечин рам легковых автомобилей используют вязкую тонколистовую сталь толщиной от 2 до 4 мм. Рама легкового автомобиля состоит из 150…200 штампованных сварных деталей. Профили лонжеронов и поперечин преимущественно закрытого типа.

Для грузовых автомобилей и автобусов разделенного типа наибольшее применение имеют лестничные рамы, для автобусов объединенного типа – рамы с поперечинами, развитыми на всю габаритную ширину автобуса.

Лонжероны рам автобусов и грузовых автомобилей выполняют из толстолистовой стали толщиной от 5 до 12 мм, поперечины – из стали толщиной от 4 до 8 мм или из труб.

Рама автомобиля представляет собой пространственную, статически неопределимую несущую систему, нагруженную статическими и динамическими нагрузками. Напряжения в элементах рамы определяются: изгибом в вертикальной плоскости под влиянием симметричной системы сил; кручением вокруг продольной оси под влиянием кососимметричной системы сил; изгибом в горизонтальной плоскости; местными нагрузками (подвеска топливного бака, запасного колеса, усилия при буксировке и др.).

Статические нагрузки возникают под действием собственного веса рамы и веса механизмов, кузова и полезного груза и реакции опор рессор.

При движении автомобиля на раму действуют динамические нагрузки.

Расчет на изгиб. Ввиду симметрии изгибающей нагрузки расчет ведется по одному лонжерону как балки опертой на рессоры. При расчете определяются величины и координаты приложения нагрузок и опорные реакции, рассчитывают элюру изгибающих моментов Ми , вычисляются моменты Wx сопротивления изгибу сечений лонжерона, вычисляются напряжения изгиба

σи = Ми / Wx (8.1)

Эпюру изгибающих моментов рассчитывают по точкам, вычисляя сумму произведений сил на соответствующие плечи, или методом веревочного многоугольника.

В точке приложения силы Рi изгибающий момент:

Ми i = (8.2)

где lк i - расстояние между точками приложения сил Рк и Рi