Расчет элементов подвесок автомобилей

Цель работы – получить навыки расчета элементов подвески автомобиля.

При расчете подвески на прочность определяются жесткость, прогибы и напряжения в упругих устройствах, которые испыты­вают наибольшие динамические нагрузки из всех устройств под­вески во время движения автомобиля по неровной дороге.

Значения указанных параметров зависят от типа подвески, типа упругого устройства и нагрузки, действующей на упругое устрой­ство.

Зависимая подвеска. Нагрузка Р_Р (рисунок 5.1, а) на листовую рессору зависит от нормальной реакции R_Z, равной нагрузке на колесо, и веса неподрессоренных масс G_Н.М:

                                   Р_Р = R_Z – 0,5G_Н.М.                                         (5.1)

 

В этом случае прогиб рессоры равен перемещению колеса от­носительно кузова автомобиля.

 

а – однорычажная подвеска; б – симметричная рессора; в – несимметричная рессора;  г – рессора с подрессорником

 

Рисунок 5.1 – Схемы для определения нагрузок (а) и расчета рессор (б, в, г) зависимых подвесок

Симметричная рессора (рисунок 5.1, б). Жесткость рессоры

 

                               ;                                 (5.2)

 

прогиб рессоры

 

                                ;                                 (5.3)

 

напряжения изгиба

 

                                     ,                                   (5.4)

 

где Е – модуль упругости при растяжении;

     n_Р, l_Р – число листов и длина рессоры соответственно;

      h, b – толщина и ширина листа рессоры соответственно;

      d – коэффициент прогиба рессоры (меньшие значения – для рессор с двумя коренными листами), d = 1,25…1,4.

Несимметричная рессора (рисунок 5.1, в).Жесткость рессоры

 

                                         ;                                (5.5)

 

прогиб рессоры

 

;                               (5.6)

 

напряжения изгиба

 

                                    ,                             (5.7)

 

где l₁, l₂  – плечи изгиба рессоры.

Рессора с подрессорником (рисунок 5.1, г).Нагрузка на рессору к началу действия подрессорника

 

                                             ;                                      (5.8)

 

нагрузка на рессору и подрессорник

 

                               ,                         (5.9)

 

где  – прогиб рессоры до включения подрессорника;

   – жесткость подрессорника;

   – полный прогиб рессоры с подрессорником.

Напряжения изгиба рессоры

 

                                       .                                 (5.10)

 

Напряжения изгиба подрессорника

 

                                          ,                              (5.11)

где W_Р, W_П – моменты сопротивления рессоры и подрессорника.

Рессоры и подрессорники выполняются из рессорно-пружинной стали марок 55ГС, 50С2, 60С2.

Допускаемые напряжения изгиба при максимальном прогибе

Ограничители хода колес (буфера).В зависимых подвесках резиновые буфера ограничивают ход колес вверх, исключают жесткие удары неподрессоренных масс в несущую систему автомобиля и изменяют жесткость подвески. Эти буфера работают на сжатие, при расчете определяется их жесткость.

Жесткость буфера при одинарной рессоре

           

                        ;                              (5.12)

 

при рессоре с подрессорником –

 

                      ,                  (5.13)

 

где ¦_Б – прогиб буфера, ¦_Б = 0,75·h_Б (h_Б – высота буфера);

  k_Д – коэффициент динамичности, k_Д = 1,8….2,5;

 ¦_СТ, ¦_Д,  – статический и динамический прогибы рессоры и полный прогиб рессоры с подрессорником соответственно.

Независимая подвеска. Нагрузка на упругое устройство неза­висимой подвески зависит от ее кинематической схемы и типа направляющего устройства (рисунок 5.2).

Однорычажная пружинная подвеска.

Нагрузка на пружину (рисунок 5.2, а)

 

                                    .                            (5.14)

 

где g_К – вес колеса;

   a, l_ПР – расчетные размеры пружины.

Прогиб пружины (рисунок 5.2, в)

 

                  или .                    (5.15)

 

Рисунок 5.2 – Схемы для определения нагрузок (а, б) и расчета пружин (в) независимых подвесок

 

Напряжения кручения

 

                        ,                         (5.16)

 

где D_СР – средний диаметр пружины;

 i – рабочее число витков;

 G – модуль упругости;

 d – диаметр прутка пружины.          

Двухрычажная пружинная подвеска. Нагрузка на пружину (рисунок 5.2, б) определяется по формуле (5.14), а прогиб пружины – по первой части формулы (5.15).

Напряжения кручения в пружине находят так же, как для однорычажной подвески.

Пружины выполняют из прутка рессорно-пружинных сталей тех же марок, из которых изготавливают листовые рессоры.

Допускаемые статические и динамические напряжения круче­ния пружин не должны превышать значений:

Содержание отчета: указать исходные данные, формулы и результаты проектировочного расчета подвески автомобиля.