Рецензент: В.А. ВАСИЛЬЕВ, д-р техн. наук, профессор,

                                                   зав. кафедрой НГТУ

Ответственный за выпуск: С.М. ШЕВЧЕНКО, канд. техн. наук, доцент,

                                          зав. кафедрой НГПУ

                                        

Содержание

                                                                                                  стр.

 

1. ХОДОВАЯ ЧАСТЬ                                                                         4

1.1 Несущая система                                                                       5

1.2 Рамы и кузова                                                                            6

1.3 Подвески                                                                                    8

      1.3.1 Назначение и состав подвесок                                         8

      1.3.2 Упругие и направляющие элементы подвесок             11

      1.3.3 Стабилизаторы и амортизаторы                                    14

 

2. КОЛЕСА И ШИНЫ                                                                         18 

   2.1 Назначение и типы колес                                                       18

   2.2 Типы, размеры и маркировка шин                                        20

   2.3 Камерные и бескамерные шины                                            21

   2.4 Рисунок протектора шины                                                     24

   2.5 Диагональные и радиальные шины                                       28

        2.6 Шины с регулируемым давлением                                        28

        2.7 Обод, ступица и соединитель колеса                                    29

        2.8 Установка и стабилизация управляемых колес                  31

 

3.РУЛЕВОЕ УПРАВЛЕНИЕ                                                          34

    3.1 Назначение и типы                                                                34

    3.2 Травмобезопасное рулевое управление                              38

    3.3 Рулевой механизм                                                                 39

3.4 Рулевой привод                                                                     41

3.5 Рулевой усилитель                                                                43

 

4. ТОРМОЗНЫЕ СИСТЕМЫ                                                              46

    4.1 Назначение и типы                                                                46

    4.2 Торможение автомобиля. Тормозная динамика                 48

    4.3 Тормозные механизмы                                                          55

    4.4 Тормозные приводы                                                              59

    4.5 Антиблокировочные системы                                              66

 

5. ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ.                                                                67

 

6. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ 70

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                   71

ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

 

   Ходовая часть автомобиля представляет собой тележку, состоящую из рамы, осей, колес и подвески.

   Рама служит несущим основанием, на котором установлены двигатель, все механизмы трансмиссии, кузов и другие агрегаты, входящие в конструкцию автомобиля. Через детали подвески рама опирается на оси с колесами.

  Рамную конструкцию имеют все грузовые автомобили.

В легковых автомобилях и большей части автобусов функцию рамы выполняет жесткое основание кузова.

  В пятне контакта ведущих колес автомобиля с дорогой при движении возникают силы трения и зацепления, вызывающие появление продольных составляющих реакций дороги, направленных в сторону движения. Равнодействующую этих реакций называют касательной силой тяги Р_к.

Значение касательной силы тяги зависит от вращающего момента на колесах и сцепления колес с опорной поверхностью. Двигатель может создать касательную силу тяги:

Р_К = М_вр i _тр η r _к,

где М_вр - вращающий момент двигателя; i_тp - передаточное число трансмиссии; η - КПД, оценивающий потери энергии в трансмиссии; r _к - радиус колес.

Сцепление колес с дорогой, характеризуемое коэффициентом сцепления, определяется многими факторами: типом и состоянием дорожного покрытия и шины, рисунком и износом протектора шины. Дождь, снег, обледенение, грязь и другие факторы сильно уменьшают коэффициент сцепления. Значения коэффициента сцепления находятся в пределах (0,1 – 0,9).

Касательная сила тяги, определяемая условиями сцепления колес с дорогой существенно зависит от сцепного веса:

  P _φ = φ · G_k,

где φ — коэффициент сцепления колес с дорогой,

G_k – часть полного веса автомобиля, приходящаяся на ведущие колеса (сцепной вес).

Если при движении автомобиля сцепление недостаточное, то возникает буксование колес. При буксовании уменьшается скорость машины и происходит потеря энергии.

Буксование на скользкой грунтовой дороге может быть таким, что машина не движется при вращающихся колесах. Вся энергия двигателя расходуется на нагрев шины и выбрасывание грунта из под колес. Буксование значительно уменьшается при использовании шин с грунтозацепами в виде «елочки», когда грунтозацепы вдавливаются в грунт, и превалирующее взаимодействие колеса с грунтом происходит за счет сил зацепления, т. е. возникают условия сдвига почвы при уплотняющем действии силы тяжести автомобиля. В условиях движения по сухой асфальтированной или бетонной дороге буксование незначительно.

При движении автомобиля в месте контакта шин с дорогой возникает сила сопротивления качению, пропорциональная полному весу автомобиля.

Силы сопротивления качению возникают вследствие деформации почвы и шины. При деформации почвы образуется колея, на что затрачивается определенная энергия и тем большая, чем мягче дорога. Энергия, затраченная на деформацию шины при контакте с дорогой, частично превращается в теплоту (гистерезисные потери) и рассеивается в атмосферу.

 

Несущая система

Несущей системой называется рама или кузов автомобиля, служащие для установки и крепления всех частей автомобиля. Несущая система является одной из наиболее ответственных, сложных в изготовлении, материалоемких и дорогостоящих систем автомобиля. На ее долю приходится более 50% массы и стоимости всего автомобиля. Долговечность несущей системы определяет сроки капитальных ремонтов автомобиля. От нее во многом зависит общий пробег автомобиля в эксплуатации.

На автомобилях применяют разные типы несущих систем (рамную, кузовную).

Несущая система во многом определяет компоновку автомобиля.

В рамном автомобиле роль несущей системы играет рама или рама совместно с кузовом (рамно - кузовная несущая система). В безрамных автомобилях функции несущей системы выполняет кузов (кузовная несущая система),

который называется несущим.

Рамную несущую систему применяют на всех грузовых автомобилях, прицепах и полуприцепах, на легковых автомобилях повышенной проходимости большого и высшего классов и на отдельных автобусах. Несущая система автомобилей-самосвалов кроме основной рамы включает в себя еще и дополнительную укороченную раму - надрамник, на котором устанавливают грузовой кузов и крепят устройства подъемного механизма кузова.

Рамная несущая система проста по конструкции, технологична в производстве и ремонте, универсальна, так как обеспечивает унификацию обычных и специальных автомобилей. Кроме того, в случае рамной несущей системы можно выпускать на одинаковом шасси модификации автомобиля с разным кузовом.

Кузовную несущую систему применяют на легковых автомобилях особо малого, малого и среднего классов, а также на большинстве современных автобусов. При такой несущей системе можно уменьшить массу автомобиля, его общую высоту, понизить центр тяжести и, следовательно, повысить устойчивость.

Однако кузовная несущая система не обеспечивает хорошей изоляции пассажирского салона от вибрации и шума.

Рамы и кузова

  Рама воспринимает все нагрузки, возникающие при движении автомобиля.

У автомобилей с несущим кузовом рама объединена с каркасом кузова или вообще отсутствует. Тогда функции рамы выполняет кузов.

В зависимости от конструкции рамы делят на лонжеронные и хребтовые.

На большинстве грузовых автомобилей применяют лонжеронные рамы, состоящие из двух продольных балок (лонжеронов), соединенных поперечными траверсами (поперечинами). Наиболее распространенная форма сечения лонжерона - швеллер. Поперечины могут быть различного сечения. Их количество и место расположения определяются особенностями компоновки автомобиля. Поперечины соединяют с лонжеронами с помощью заклепок, болтов или сварки. Наиболее распространены клепаные рамы как наиболее технологичные и простые в изготовлении. Болтовое соединение элементов рам используют при мелкосерийном производстве. Цельносварные рамы применяют на сверхтяжелых самосвалах.

Рамы часто выполняют переменной ширины: более широкой в зоне двигателя и суженной в зоне заднего моста.

Хребтовые рамы образуются картерными деталями агрегатов автомобиля. Их применяют ограниченно ввиду сложности компоновки агрегатов и нетехнологичности.

Для повышения жесткости раму иногда объединяют с полом кузова, создавая раму с несущим основанием.

Лонжероны изготовляют из сталей 25, 25кп, 10ХСНД, 30т, поперечины - 08кп, 15кп, 09Г2, 12ГС и др.

Расчет рам на прочность и жесткость проводят для трех основных случаев, отражающих условия нагружения при движении автомобиля: изгиб в вертикальной плоскости, кручение, изгиб в горизонтальной плоскости.

  Кузов легкового автомобиля выполняет две функции:

 l) образует замкнутое пространство для размещения водителя, пассажиров и багажа;

2) целиком или частично (при наличии рамы) служит несущей системой.

Кузов можно представить состоящим из двух частей: верхней, или собственно кузова, и нижней - основания, включающего в себя панель пола и образующего вместе с порогами, усилителями и рамой (при ее наличии) базу для крепления двигателя, трансмиссии и ходовой части.

По конструктивным особенностям кузова легковых автомобилей делят на каркасные и несущие.

Каркасный кузов представляет собой пространственную стержневую систему, выполненную из замкнутых тонкостенных профилей, к которым прикреплены наружные и внутренние панели.

Каркас несущих кузовов жестко соединен с панелями электродуговой сваркой в 6... 10 тыс. точек. Такой кузов имеет неразъемный стальной корпус, к которому прикреплены капот двигателя, передние и задние двери и детали декоративного оформления (облицовка радиатора, передний и задний бамперы, декоративные накладки и т. д.).

Корпус кузова представляет собой жесткую сварную конструкцию. Она состоит из предварительно собранных узлов: основания, левой и правой боковин с задними крыльями, передних крыльев, крыши и задней части корпуса. Основание кузова усилено продольными балками и поперечинами.

С основанием соединены передняя и задняя части кузова. Боковины и крыша цельноштампованные. Кузова в основном изготовляют из низкоуглеродистой стали толщиной 0,6... 1,5 мм, подходящей для штамповки и сварки.

Используют также алюминиевые сплавы и пластмассы.

 

Подвески

  1.3.1 Назначение и состав подвесок

Подвеска соединяет раму или кузов с агрегатами ходовой части, воспринимает динамические нагрузки со стороны дороги, обеспечивает плавность хода автомобиля. К подвескам предъявляют следующие требования: обеспечение оптимальных частоты колебаний кузова и амплитуды затухающих колебаний;

противодействие крену автомобиля при повороте, разгоне и торможении; стабилизация углов установки направляющих колес;

соответствие кинематики колес при повороте кинематике рулевого механизма; простота устройства и технического обслуживания, надежность.

Составные части подвески:

упругие элементы, направляющие устройства, амортизаторы.

В автомобиле различают

  подрессоренные массы: кузов (раму) и все, что к нему крепится (опора на подвеску),

и неподрессоренные массы: колеса, мосты, тормозные механизмы (опора на дорогу).

Упругие элементы воспринимают и гасят динамические нагрузки со стороны дороги. Различают рессорные (листовые, витые пружинные, торсионные), пневматические (резинокордные баллоны, диафрагменные, комбинированные), гидропневматические и резиновые (работают на кручение или сжатие) упругие элементы.

Направляющее устройство воспринимает продольные и боковые силы и моменты. Схема направляющего устройства определяет зависимую и независимую подвески.

При независимой подвеске каждое колесо может совершать колебания независимо от других. Такую подвеску чаще всего применяют при разрезном мосте в легковых автомобилях и автомобилях высокой проходимости.

Зависимая подвеска передает через мост колебания одного колеса другому. Эту подвеску применяют для двух- и многоосных грузовых автомобилей и прицепов. Зависимые балансирные подвески подрессоривают два близкорасположенных моста.

Амортизаторы поглощают энергию колебаний рессор, кузова и колес. Различают гидравлические, газонаполненные и комбинированные амортизаторы. По конструктивному исполнению они бывают рычажные и телескопические.

Плавность хода определяется частотой и амплитудой колебаний кузова (рамы). Для получения хорошей плавности хода собственная частота колебаний подрессоренной массы должна быть минимальная. Собственную частоту ɷ      определяют исходя из статического прогиба подвески f _ст  

ɷ = √ g/ f _ст   , где g – ускорение свободного падения.

Статический прогиб и динамический ход подвесок определяются типом авто­мобиля. Так, для легковых автомобилей статический прогиб составляет 10... 18см, а динамический ход - 10... 14см. Частота колебаний их подрессоренной массы 0,8... 1,2 Гц. У грузовых автомобилей статический прогиб и динамический ход одинаковы - 6...12 см, а частота колебаний 1,2... 1,9 Гц.

 Характеристика подвески должна обеспечивать оптимальную частоту колебаний, близкую к частоте колебаний человека при ходьбе.

На плавность хода существенно влияет упругая характеристика подвески.

 

Рис 1.3.1 Характеристики подвесок:

1 - постоянной жесткости; 2 - переменной жесткости; 3 - прогрессивная; q - нагрузка; f -прогиб

 

В подвеске с линейной характеристикой 1 статический прогиб пропорционален нагрузке. Такую характеристику имеют металлические упругие элементы (рессоры).

Пневматические элементы имеют прогрессивную характеристику 3 (квадратичная зависимость). Их жесткость и частота собственных колебаний возрастают с увеличением нагрузки.

При регрессивной характеристике прогиб зависит от нагрузки в степени 1/2 - это нижняя часть кривой 2. Преимущество регрессивной характеристики - большое сопротивление крену (при медленном перемещении кузова), прогрессивной характеристики - хорошее поглощение мелких неровностей и лучшее предотвращение отрыва колеса от дороги при больших скоростях хода рессор.

Желательно иметь подвеску с прогрессивно-регрессивной характеристикой. Тогда при прямом ходе (ход сжатия) подвеска работает по прогрессивной характеристике, а при обратном (ход отбоя) - по регрессивной.