Расчет деталей мостов автомобиля

 

Цель работы – получить навыки расчета деталей мостов.

Для управляемого моста рассчитывают на проч­ность балку и поворотные кулаки. Расчет выполняют для таких режимов движения автомоби­ля, как торможение, занос и преодоление препятствий.

Балка моста. При торможении балка переднего моста (рисунок 9.1, а) изгибается в вертикальной плоскости под действием нормаль­ных реакций R_Z1 и R_Z2, а также в горизонтальной плоскости под действием тормозной силы Р_ТОР. Кроме того, части балки от пово­ротных кулаков до площадок крепления рессор скручиваются тор­мозным моментом М_ТОР. При расчете балку управляемого моста считают прямой.

Изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно

 

                и ,               (9.1)

 

где l – плечо изгиба;

  φ_Х – коэффициент продольного сцепления, φ_Х = 0,8...0,9.

Так как φ_Х < 1, то изгибающий момент в вертикальной плоско­сти больше, чем в горизонтальной (М_ВЕРТ > М_ГОР).

а – мост; б – приведенное двутавровое сечение балки моста

 

Рисунок 9.1 – Схема для расчета управляемого моста

 

Скручивающий момент

 

                             .                       (9.2)

 

При заносе автомобиля вследствие действия поперечной силы Р_У нормальная реакция R_Z1 на левом колесе будет больше, чем реакция R_Z2 на правом колесе. Но на часть балки у левого колеса действует разность изгибающих моментов от реакций R_Z1 и R_Z2, а у правого – сумма этих моментов.

За расчетные сечения необходимо принимать: для половины балки моста с левым колесом – сечение, расположенное около поворотного кулака, а для половины балки с правым колесом – сечение под площадкой для крепления рессоры.

Изгибающий момент для первого и второго сечений соответственно

 

                         

                                   (9.3)

           

где  G₁ – нагрузка на управляемый мост;

    φ_У – коэффициент поперечного сцепления, φ_У = 1;

     h_Q – высота центра тяжести автомоби­ля;

    В₁ – колея передних колес.

При преодолении препятствий изгибающий момент в опасном сечении балки под рессорными площадками действует в верти­кальной плоскости:

 

                                                                    (9.4)

 

где  k_Д – коэффициент динамичности, k_Д = 2,5...3,0.

Суммарные напряжения в балке управляемого моста с двутав­ровым сечением от изгибающих моментов в вертикальной и гори­зонтальной плоскостях и напряжения кручения соответственно

 

                          и ,                 (9.5)

 

где W_ВЕРТ, W_ГОР – моменты сопротивления изгибу в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно;

 W_КР – момент со­противления кручению.

При определении моментов сопротивления действительное дву­тавровое сечение балки моста заменяют приведенным (рисунок 9.1, б). Для приведенного сечения моменты сопротивления

                         

                                                 (9.6)

                          

 

где  B, H, b, h – расчетные размеры сечения балки;

   t – толщина полок и стенки балки, t = В – b.

Для балки управляемого моста трубчатого круглого сечения результирующие напряжения от изгиба и кручения [σ_ИЗГ] = 300 МПа;                   [τ_КР] = 150 МПа.

Балки управляемых мостов выполняют коваными из стали марок 45, 30Х, 40Х.

Поворотный кулак. В управляемых мостах наиболее ответствен­ным является поворотный узел, который состоит из шкворня и поворотного кулака. Поворотный кулак (рисунок 9.2) рассчитывают для тех же режимов движения автомобиля, что и балку управляе­мого моста. Опасным сечением в поворотном кулаке является сече­ние А–А у галтели цапфы кулака, в котором и определяются напря­жения. При этом цапфу кулака рассчитывают только на изгиб.

Рисунок 9.2 – Схема для расчета поворотного кулака

 

При торможении суммарный вертикальный изгибающий мо­мент

 

                                                                     (9.7)

 

Напряжения изгиба

 

                                      .                                    (9.8)

При заносе тормозная сила Р_ТОР = 0.

Напряжения изгиба цапфы поворотных кулаков управляемых колес

 

            .      (9.9)

 

При преодолении препятствия напряжения изгиба цапфы

 

                                    ,                              (9.10)

 

где с – плечо изгиба;

k_Д – коэффициент динамич­ности, k_Д = 1,75...3,00.

Поворотные кулаки куют из стали марок 30Х и 40Х.

Допускаемые напряжения изгиба [ ] = 500 МПа.

Содержание отчета: указать исходные данные, формулы и результаты проектировочного расчета деталей мостов.

 

 

Список литературы

 

     1 Иванов, А. М. Основы конструкции автомобиля: учебник для вузов / А. М. Иванов. –М.: За рулем, 2007. – 336 с.

2 Гудцов, В. Н. Современный легковой автомобиль. Экология. Экономичность. Электроника. Эргономика (тенденции и перспективы развития): учеб. пособие для вузов / В. Н. Гудцов. – М.: Кнорус, 2012. –      448 с.

3 Вахламов, В. К. Автомобили. Основы конструкции: учебник /     В. К. Вахламов. – 5-е изд., стер. – М.: Академия, 2010. – 528 с.

4 Иванов, А. М. Автомобили. Конструкция и рабочие процессы: учебник / А. М. Иванов, С. Н. Иванов, Н. П. Квасновская; под ред. В. И. Осипова. – М.: Академия, 2012. – 384 с.

5 Карташевич, А. Н. Тракторы и автомобили. Конструкция: учеб. пособие / А. Н. Карташевич, О. В. Понталев, А. В. Гордеенко; под ред.    А. Н. Карташевича. – Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2013. –              312 с.: ил.

6 Савич, Е. Л. Легковые автомобили: учебник / Е. Л. Савич. – 2-е изд., перераб. и доп. – Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2013. – 758 с.: ил.