Розрахунок елементів на міцність

ТЯГОВИЙ РОЗРАХУНОК АВТОМОБІЛЯ

Швидкісна зовнішня характеристика двигуна

Зовнішня швидкісна характеристика двигуна

1.2 Передавальні числа трансмісії.

1.2.1 Передаточне число головної передачі.

1.2.2 Передавальні числа коробки передач

Тяговий баланс автомобіля

Динамічна характеристика автомобіля

Характеристика прискорення автомобіля

1.6 Характеристика розгону автомобіля

1.6.1 Час розгону автомобіля

1.6.2 Шлях розгону автомобіля

1.7 Мощностной баланс автомобіля

Паливна економічність автомобіля

2 ВИМОГИ ДО ПІДВІСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБІЛЯ

3 ОБГРУНТУВАНЯ ВИБОРУ КОМПОНУВАЛЬНОЇ СХЕМИ ПНЕВМАТИЧНОЇ ПІДВІСКИ

3.1 Передня підвіска

3.2 Розрахунок підвіски

3.2.1 Визначення жорсткості підвіск

3.2.2 Вертикальна пружна характеристика підвіски

3.2.3 Обгрунтування вибору типу пружних пневмоелементів

3.3 Розрахунок пружнього пневмоелемента рукавного типу передньої підвіски

3.4 Плавність ходу

Розрахунок елементів на міцність

4 ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС СКЛАДАННЯ ПЕРЕДНЬОЇ ПІДВІСКИ

4.1 Аналіз технологічності вузла

4.2 Вибір типу виробництва і форми організації складальних робіт

4.3 Розробка і нормування технологічного процесу збірки

4.4 Вибір методу забезпечення заданої точності при збірці. Розрахунок розмірного ланцюга

5 ОХОРОНА ПРАЦІ І БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

5.1 Аналіз потенційних небезпек

5.2 Заходи щодо забезпечення безпеки

5.3 Заходи щодо забезпечення виробничої санітарії та гігієни праці

5.4 Заходи з пожежної безпеки

5.5 Заходи з безпеки при надзвичайних ситуаціях

6 ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ АВТОМОБІЛЯ

6.1. Витрати на проектування підвіски

6.2 Розрахунок витрат на виробництво і комплектацію

Висновки

Перелік посилань

Додаток А Технологічні карти

ВСТУП

Підвіскою автомобіля називається сукупність пристроїв, що забезпечують пружний зв'язок між несучою системою і мостами, колесами автомобіля, зменшення динамічних навантажень на несчу систему а також регулювання положення кузова автомобіля під час руху.

Підвіска, будучи проміжною ланкою між кузовом автомобіля і дорогою, повинна бути легкою, комфортабельною і забезпечувати максимальну безпеку руху. Для цього необхідні точна кінематика коліс, висока інформативність керування (не тільки кермового), а також ізоляція кузова від дорожніх шумів твердого качення радіальних шин (особливо з низьким профілем). Крім того, треба враховувати, що підвіска передає на кузов сили, що виникають у контакті колеса з дорогою, тому вона повинна бути міцної і довговічною. Застосовувані шарніри повинні легко повертатися, бути мало податливими і разом з тим забезпечувати шумоізоляцію кузова. Важелі повинні передавати сили практично у всіх напрямках, а також тягові і гальмові моменти, і бути при цьому не занадто важкими. Пружні елементи при ефективному використанні матеріалів повинні бути простими і компактними, і допускати достатній хід підвіски.

2 ВИМОГИ ДО ПІДВІСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБІЛЯ

Робота підвіски ґрунтується на перетворенні енергії удару при наїзді на нерівність у переміщення пружного елемента підвіски, унаслідок чого сила удару, що передається на кузов, зменшується і плавність ходу зростає. Підвіска автомобіля забезпечує пружний зв'язок між несучою системою і мостами або колесами автомобіля, плавність ходу, стійкість і прохідність автомобіля. Плавність, у свою чергу, визначає комфортність їзди. Стійкість визначає здатність протидіяти заносам і перекиданню. Прохідність визначає здатність долати різні перешкоди. Ці вимоги дуже суперечливі, тому тут не обходиться без компромісів. Наприклад м'яке підресорювання іноді погіршує стійкість автомобіля, і навпаки - підвищення жорсткості погіршує комфортність їзди, зменшує ресурс.

Підвіска складається з трьох основних частин:

- пружнього елементу;

- направляючий апарат;

- гаситель коливань.

У якості пружнього елементу у підвіски використовуються металеві листові елементи, циліндричні пружини, торсиони. Крім цього існують неметалічні пружинні елементи підвіски, що забезпечують пружинні властивості, за рахунок пружності гуми.

Направляючий пристрій підвіски передає продольні, гальмівні і бічні зусилля від коліс на раму чи корпус автомобіля. У випадку застосування пружин у підвісці направляючим пристроєм служать важілі і штанги підвіски.

Гаситель коливань - елемент підвіски призначений для гасіння коливань кузова і коліс у випадку наїзду на перешкоди і називається амортизатором.

На автомобілях використовуються рідинні, газорідинні і газові амортизатори. Принцип їхньої дії полягає в перетворенні енергії коливання за рахунок тертя рідини (тиску газу) у теплову енергію з наступним її розсіюванням. Підвіски звичайно класифікуються по їхній кінематиці і по пружному елементу. В залежності від типу направляючого пристрою підвіски поділяються на два основних типи: залежні і незалежні.

Пружній елемент - пружини, гвинтова пружина, ресори, торсіон і навіть гідравлічні і пневматичні балони.

Незалежна підвіска характеризується відсутністю твердого зв'язку між колесами одної осі. Кожне колесо підвішене незалежно від іншого. У результаті чого при наїзді одним колесом на нерівність, його коливання не передаються іншому колесу, зменшується нахил кузова і підвищується в цілому стійкість автомобіля під час руху.

Дані підвіски і їхня конструкція досить різноманітні. Вони поділяються на два основних типи: свічкові, поперечно ричажні, двухричажні, продольно ричажні, косоричажні. Вони відповідають вимогам керованості автомобіля. Навіть на самих нерівних ділянках дороги при правильному балансі і розподілі сил і моментів ричажні підвіски забезпечують належну керованість і стійкість. Найбільш розповсюдженим варіантом незалежної підвіски є варіант, запропонований шотландським інженером, що працював на заводах Форда, Макферсон (McPherson).

Макферсон і висунув ідею кріплення підвіски тільки в двох місцях (не вважаючи стабілізатора) з кожної сторони. При цьому амортизатор ставав направляючим елементом підвіски, а на колесо приходився один нижній поперечний важіль, - причому не трикутний, а одинарний. Він, звичайно, не міг передавати повздовжні зусилля при гальмуванні. Для цього Макферсон запропонував використовувати плече стабілізатора поперечної стійкості. Але головним у запропонованій конструкції було відмовлення від верхнього важеля.

Виробників така конструкція дуже влаштовувала, а от експлуатаційників не зовсім. При вертикальному ході колеса нижній важіль описував дугу, і крапка контакту шини з дорогою постійно переміщалася вправо і вліво. Більш того, по тій же причині досить помітно змінювався кут розвалу коліс. У результаті траекторная стійкість автомобіля залишала бажати кращого.

Практика виявила кілька найважливіших недоліків такої підвіски. До них відносяться зайва чутливість до дисбалансу коліс, посилене тертя між штоком і циліндром амортизатора (а отже, і знос), підвищена передача на кузов дорожніх вібрацій і шумів, а також недостатня твердість у подовжньому напрямку пари "важіль - плече стабілізатора". Однак компактність такої підвіски змусила конструкторів надалі невпинно удосконалювати схему McPherson.

При передньому приводі силовий агрегат вигідно встановлювати поперечно. У цьому випадку тільки підвіска McPherson могла існувати з таким розташуванням двигуна. Далі інженери знову повернулися до трикутного важеля дві, а не одну точку опори (це підвищило жорсткість) у повздовжньому напрямку. Пружину змістили щодо осі амортизатора, так оба ці вузла нахилили усередину, щоб одержати негативне плече обкатування. Ці міри дозволили помітно знизити тертя в амортизаторной стійці і зменшити знос. Для кращої ізоляції кузова від дорожніх шумів довелося ставити - так називаний підрамник, що з'єднується з кузовом через гумові подушки. У верхній опорі амортизаторной стійки шток з'єднали з кузовом за допомогою гумової шайби. Для пружини ввели упорний кульковий підшипник.

Для того, щоб автомобіль не сприймав усі нерівності на дорозі, у підвіску машини обов'язково використовується який-небудь пружний елемент. Звичайно застосовується пружина. Крім пружини, може використовуватися ресора. Інші альтернативи пружини - пневмопідвіска, що давно вже стала брендом деяких концернів. Головна задача амортизатора і полягає в тому, щоб гасити коливання, чи демпфірувати.

Звичайні механічні підвіски (пружинні, ресорні) мають одне безсумнівне достоїнство - дешевизну.

Недоліки підвіски це те що при зміні завантаження автомобіля змінюється рівень кузова: навантажили - опустився, розвантажили - піднявся. Причому не завжди рівномірно.

Неважко помітити, що при звичайній підвісці навантажений автомобіль погойдується на пружинах повільніше чим порожній. Говорячи технічною мовою - міняється частота власних коливань підресореної маси. Справа в тім, що наш мозок, та й усі внутрішні органи "розраховані" природою на визначені частоти коливань, що відповідають ходьбі і бігу. Якщо ж нас розгойдувати з "невідповідною" частотою, то нас або загойдує, або ми починаємо скаржитися на тряску. Проектуючи підвіску, конструктор повинний забезпечити найбільший комфорт для водія і пасажирів.

У результаті при виборі пружних елементів (пружин, ресор) і амортизаторів приходиться іти на компроміс. Інша справа - пневматичні підвіски: вони гнучкі по можливостях регулювання.

3 О БГРУНТУВАНЯ ВИБОРУ КОМПОНУВАЛЬНОЇ СХЕМИ ПНЕВМАТИЧНОЇ ПІДВІСКИ

Підвіска, автомобіля необхідна в першу чергу для зменшення динамічних впливів, переданих від дорожніх нерівностей пасажирам, перевезеним вантажам і самому автомобілю.

Якість підвіски не тільки визначає плавність ходу автомобіля, але і значно впливає і на інші експлуатаційні показники: стійкість, прохідність, надійність, довговічність і т.д. Швидкість руху автомобілів по нерівних дорогах звичайно обмежується не розташовуваною потужністю двигуна, а якістю підвіски. Таким чином, недостатня плавність ходу веде до загального зниження продуктивності автомобільного транспорту.

У порівнянні з підвісками зі сталевими пружними елементами пневматична підвіска має наступні переваги:

1. У більшості випадків може бути отримана нелінійна прогресивна характеристика, що сприяє підвищенню плавності ходу, зменшує можливості ударів. Характеристика сталевих пружних елементів звичайно лінійна і необхідна прогресивність характеристики підвіски досягається за рахунок ускладнення її конструкції.

2. Легко досягається автоматичне регулювання твердості і динамічного ходу підвіски відповідно до умов навантаження, унаслідок чого збільшується можливість підвищення плавності ходу і поліпшуються інші експлуатаційні якості.

3. При однакових розмірах пневматичного пружного елемента, змінюючи тиск повітря в ньому, можна одержати елементи різної вантажопідйомності, що розширює можливості застосування даної конструкції.

4. Пневматичні пружні елементи деяких типів мають надзвичайно високу довговічність яка при сталевих пружних елементах може бути досягнута лише при значному збільшенні ваги і розмірів.

5. Легко здійснюється автоматичне регулювання сталості положення кузова щодо поверхні дороги незалежно від величини статичного навантаження. Це підвищує зручність входу і виходу пасажирів (що має важливе значення для автобусів), усуває бічні крени кузова через несиметричне навантаження, поліпшує зовнішній вигляд розвантаженого чи автомобіля автобуса.

6. Унаслідок постійного положення кузова полегшується рішення задачі забезпечення правильної кінематики підвіски і рульового керування, знижується центр ваги розвантаженого автомобіля і, отже, підвищується його стійкість. При будь-якім навантаженні забезпечується належне положення фар, що підвищує безпеку руху в нічний час.

7. Легко здійснюється примусове регулювання положення кузова щодо поверхні дороги. Таким чином, водій одержує можливість за бажанням чи підняти опустити кузов, у результаті чого збільшується прохідність, полегшуються умови навантаження і т.д..

Розглянемо переваги, що можуть дати різні системи пневматичних підвісок у відношенні підвищення плавності ходу, а також інших експлуатаційних якостей.

Теорія, експеримент і практичний досвід показують, що для забезпечення гарної плавності ходу необхідно в першу чергу виконання наступних умов:

1. Власні частоти коливань підресорених мас автомобіля повинні бути досить низькими. Тривалий час вважалося, що оптимальної є частота 60 - 70 км/хв і що при подальшому зниженні частот, хоча і зменшуються прискорення, що впливають на пасажирів, викликаються симптоми морської хвороби. Однак за останні роки з'явилися і з успіхом застосовуються підвіски, що забезпечують ще більш низьку частоту коливань.

2. Підвіска повинна володіти достатньою динамічною енергоємністю і динамічним ходом, щоб при русі по поганих дорогах уникнути ударів об обмежники ходу.

Крім того, значний вплив на плавність ходу роблять м'якість шин, опір амортизаторів, розподіл мас автомобіля й інші параметри, однак зазначені вище дві умови є найбільш важливими.При практичному здійсненні цих умов зустрічаються серйозні труднощі конструктивного характеру. Перша умова знаходиться у визначеному протиріччі з другим: для зниження власної частоти варто зменшувати твердість пружних елементов підвіски, що одночасно зменшує їх динамічну енергоємність. Підвищення енергоємності за рахунок збільшення значень динамічного ходу підвіски зв'язаної з підвищенням центра ваги автомобіля, погіршенням його зовнішнього вигляду і стійкості. Крім того при великому ході значно ускладнюється забезпечення правильної кінематики підвіски і рульового керування. Нові автомобілі, можуть укомплектовуватися адаптивною пневмопідвскою. Сполучення пневматичної підвіски і керованою електронікою системи демпфування забезпечують підвісці, по характеристиках керованості, наближення до спортивних автомобілів, чудові властивості з погляду комфорту. Центральний блок керування мультимедийного інтерфейсу MMІ дозволяє вибрати одну з трьох запрограмованих настроювань: від самої спортивної до розслаблено-комфортної. Автоматичний режим керування настроюванням пневмопідвіcки універсальний. При русі на швидкості вище 120 км/год висота автомобіля автоматично знижується на 15 мм, що насамперед забезпечує зниження центра ваги. Одночасно знижується коефіцієнт лобового опору автомобіля, забезпечуючи на швидкісній магістралі економію палива. Коли водій скидає швидкість нижче 70 км/год, пневматична підвіска повертає кузов у первісне положення.

М'яка робота підвіски і високий рівень комфорту в тривалих поїздках забезпечує режим "comfort". При виборі цього режиму функція зміни висоти кузова в залежності від швидкості руху автоматично відключається.

Вибравши режим "dynamіc", водій може змусити пневматику працювати як гарну спортивну підвіску, оснащену сталевими пружинами. У режимі "dynamіc" висота автомобіля примусово зменшується на 15 мм. Якщо при русі на низької швидкості включити режим "lіft mode", адаптивна пневматична підвіска на 15 мм збільшить дорожній просвіт. Це дасть додаткові переваги на нерівній дорозі. При збільшенні швидкості до 100 км/год і вище автоматично відновлюється стандартна висота дорожнього просвіту. В усіх режимах роботи підвіски адаптивна система демпфування підлаштовується до типу дороги і стилю водіння.

У конструкції передньої підвіски проектуємого автомобіля використані оснащені пневмобалонами стійки. Навколо амортизаторів концентрично розташовані захисні чохли. Чохли виконані зі спеціального багатошарового эластомера, для посилення міцності армованого поліамідним волокном. Перевага такого рішення в тім, що тонкостінні, м'яко працюючі чохли надають проектуємому авто їздові властивості і роблять підвіску надзвичайно чутливою навіть до незначних поштовхів.

На задній осі пневмобалони і керовані елементи, що демпфують, рознесені. Головна перевага цієї конфігурації, як і при застосуванні традиційної підвіски, полягає в тім, що вона дозволяє забезпечити достатню ширину між колісними арками в багажному відділені і зробити підлогу багажника максимально низького.

Незалежно від завантаження автомобіля пневмобалони забезпечують незмінну величину дорожнього просвіту, цілком приймаючи на себе навантаження на передню і задню осі. Завдяки передовій конструкції пневматична підвіска надає цілий ряд характерних переваг: поза залежністю від завантаження автомобіля водій і пасажири подорожують з постійним комфортом: твердість підвіски постійно регулюється в залежності від навантаження.