Розрахунок підвіски

В конструкції передньої підвіски проектуємого автомобіля використані оснащені пневмобалонами стійки. Підвіска: важільна з розташуванням та коливанням важілів по площині автомобіля. Підвіска незалежна. Пружнім елементом є пневмобалон стійки.На передній підвісці встановлнно телескопічного типу амортизатори пневмобалони стійки, які служать для гасіння коливань коліс і кузова, що виникають під час руху автомобіля по нерівностях дороги. Амортизатори також додатково з'єднують важілем з кузовом автомобіля. Задня підвіска автомобіля косих важелях, незалежна. Амортизатори задньої підвіски. Найбільш звичні коливання 1 - 1,5 Гц (60 - 90 коливань за хвилину). В цих межах повинна знаходитись низька частота коливань автомобіля: легкові автомобілі 0,8 - 1,2 Гц.

Досвід сучасного автомобілебудування показує, що для легкових автомобілів зі звичайною нерегульованою підвіскою між частотою та вагою, які приходяться на підвіску, визначений зв'язок.

На рис. 3.2 приведений графік залежності від навантаження F_ст, яке приходиться на підвіску легкових автомобілів в навантаженому стані, побудований по літературним даним та матеріалам конструкторсько-експериментального відділу автомобілебудівного заводу.

Рисунок 3.2 - Графік залежності ω від навантаження F_ст

Таблиця 3.1.- Сили діючі на підвіску

За рисунком залежності частоти власних коливань кузова легкових
автомобілів від ваги, яка приходиться на підвіску автомобіля в навантаженому стані знаходимо, знаючи навантаження на передню та задню осі автомобіля, частоти вільного коливання автомобіля (Табл 3.2):

Таблиця 3.2.- Частоти вільного коливання автомобіля

Ці частоти обрано за заданою вище залежністю, а також з умови
забезпечення найбільш сприятливих (комфортних) коливань автомобіля при русі. Але вони при подальших розрахунках будуть підкоректовані або змінені при необхідності.

Тепер залежно від частоти визначимо статичний прогиб підвіски. З умовним статичним прогибом однозначно зв'язана парціальна частота власних коливань підресореної маси при нерухомій непідресореній масі та відсутності амортизаторів:

(3.1)

де - статичний прогиб підвіски, м;

=0,15...0,25, м у легкових автомобілів;

Менші значення мають задні підвіски, більші – передні.

(3.2)

Завдяки цьомубудемо мати данні наведені в таблиці 3.3

Таблиця 3.3.- Статичний прогиб півіски

3.2.1 Визначення жорсткості підвіски

Жорсткість пружніх елементів підвіски кузова мають слідуючу розмірність: в старої системи (кгс/см) (кгс/м); (Н/м). Для забезпеченості комфортабельності слід прагнути до ω= 60 хв^-1, що може бути досягнено навіть для передніх підвісок відносно легкових автомобілів. Однако для задньої підвіски це можливо тільки в тому випадку, якщо автомобіль оборудуваний системою регулювання рівню кузова. Різниця у навантаженні між положеннями "одна людина" та "повне навантаження" ускладнює забезпечення м'якості підвіски. По заданій частоті коливань можна розрахувати жорсткість (в Н/м) за допомогою рівняння

(3.3)

де F –маса,яка діє на підвіску;

N – маса непідресорених частин;

При використанні системи СІ слід врахувати коефіцієнт 5,48*10^-3.

Для частоти коливань (в -1) та маси (в кг) жорсткість (в Н/м).

Тепер, визначивши жорскості, маємо по два значення, при повній та спорядженій масі, на кожну вісь автомобіля, що реально не досягається, отже потрібно обрати оптимальну жорсткість для кожної осі.

Для зручності визначені жорсткості заносимо до таблиці 3.4

Таблиця 3.4.- Значення жорсткості підвіски

Визначимо теоретичні статичні прогиби при отриманій жорсткості:

(3.4)

З умов комфортності підвіски можна обрати значення жорсткості для передньої підвіски, тому що при даному жорсткість задовольняє вимогам повністю.

Тепер виконаємо перевірочні розрахунки для передньої та задньої підвіск, за формулою:

Отже перевірочний розрахунок показав, що частоти коливань підвісок, як при повному, так і при спорядженному навантаженні автомобіля знаходяться в межах комфортних коливань, тобто підресорені маси автомобіля на всіх режимах будуть створювати коливання, які знаходяться в межах поставлених умов, за яких підвіска автомобіля забезпечує йому сприятливу характеристику, підвіска з такою характеристикою є м'якою, а їзда на автомобілі приємною.

3.2.2 Вертикальна пружна характеристика підвіски

Вертикальна пружна характеристика підвіски автомобіля виражає залежність між вертикальною силою F навантаження на підвіску та її деформуванням S, виміряного над віссю колеса.

На рис. 3.4. прийняті слідуючі визначення:

F ст. – статичне навантаження на підвіску;

Sв і Sс – повні динамічні ходи відбою та стиску від статичного положення до включення буферів;

S ст. – умовний статичний прогиб підвіски;

S – повний хід підвіски;

S_к – деформація підвіски при навантаженні автомобіля від спорядженого стану до повного навантаження;

Р тр. – сила сухого тертя в підвісці.

Обозначення величин зі штрихом відповідає спорядженому автомобілю, без штриха повністю навантаженому. Лінії I та II пружньої характеристики, відповідні навантаженню та розвантаженню, не співпадають. Відстані між ними по вертикалі з врахуванням масштабу сил рівні подвоєній величині сухого тертя. Середня лінія є пружньою характеристикою без врахування тертя. Жорсткість підвіски С для будь-якої точки пружньої характеристики визначається з виразу

(3.5)

Якщо відсутній аналітичний вираз для пружньої характеристики, то жорсткість може бути визначена диференціюванням кривої пружньої характеристики.

Жорсткість підвіски в будь якій точці пружньої характеристики:

де M(S) – масштаб сил по осі ординат;

M(F) – масштаб деформацій по осі абсцис.

В середній частині характеристики підвіски легкового автомобіля

звичайно близька до лінійної.

В кінці динамічного ходу відбою та стиску жорсткість підвіски зростає, це може бути досягнуто декількома шляхами. Одним з розповсюджених є встановлення додаткових пружніх елементів, по краях ходу підвіски, наприклад, гумових, що є доцільним з технічного плану, а також це найбільш дешевий варіант можливості надання підвісці прогресивної характеристики, а оскільки в проектуємій підвісці присутній пневматичний упругий елемент то завдяки його властивостям зі збільшенням тиску збільшується жорсткість і навпаки. Його характеристики можна побачити на графіку:

Рисунок 3.3 - Пружня характеристика пневмоелемента.

В цьому й заключається робота пневмо елемента.

Рисунок 3.4 - Пружна характеристика незалежної підвіски легкового автомобіля

В даному проекті для повної оцінки пружної характеристики підвіски автомобіля, її зображення, для передньої та задньої підвіски окремо, виносимо на аркуш формату А1, з доповненням кінематичними схемами та розмірами.