Устройство и строение автомобиля

Плавность хода

Просмотров: 613 |

Плавность хода - это эксплуатационное свойство автомобиля, характеризующее его способность двигаться в заданном интервале скоростей по дорогам с неровной поверхностью без значительных вибрационных и ударных воздействий на водителя, пассажиров или перевозимый груз. Результаты исследований показывают, что возникающие при движении автомобиля колебания, вызванные неровностями дороги, оказывают существенное влияние не только на плавность хода, но и на ряд других эксплуатационно-технических свойств автомобиля.
Так, при эксплуатации грузовых автомобилей на дорогах с неровной поверхностью средняя скорость движения уменьшается на 40...50 %, межремонтный пробег - на 35...40 %, расход топлива увеличивается на 50... 70%, а себестоимость перевозок - на 50...60 %.
Интенсивность колебаний масс автомобиля при его движении по дорогам с неровной поверхностью зависит от компоновочных характеристик автомобиля, параметров подвесок и шин.
При проектировании в большинстве случаев компоновка автомобиля определяется его назначением и особенностями предполагаемых условий эксплуатации, а параметры шин - тяговым расчетом. Поэтому основной задачей конструктора является разработка подвески, которая обеспечивала бы максимальную производительность автомобиля в наиболее характерных условиях эксплуатации. Поскольку производительность автомобиля непосредственно связана со скоростью движения, задача заключается в разработке подвески, обеспечивающей возможность длительного движения автомобиля по дорогам с неровной поверхностью в интервале эксплуатационных скоростей, без быстрой утомляемости водителя и пассажиров или повреждения перевозимого груза.

Конструкция подвески

Просмотров: 792 |

Конструкция подвески влияет и на другие эксплуатационные свойства автомобиля, в первую очередь на его устойчивость и управляемость.
Проектирование подвески автомобиля ведется в такой последовательности:
1) по результатам эскизной проработки и анализа параметров подвесок автомобилей данного типа предварительно определяются их основные параметры;
2) рассчитываются колебания автомобиля с целью определения соответствия плавности хода проектируемого автомобиля в заданных дорожных условиях плавности хода, установленной действующей нормативно-технической документацией. В случае несоответствия корректируют характеристики подвески автомобиля с целью обеспечения требуемой плавности хода;
3)производится конструктивная разработка подвески с необходимыми расчетами на прочность и усталость.
Все расчеты плавности хода носят условный характер. Связано это с тем, что по дорогам с неровной поверхностью автомобиль движется неравномерно: водитель увеличивает скорость движения на относительно ровных участках и резко снижает ее перед значительными неровностями, не допуская больших динамических воздействий на автомобиль. При расчетах плавности хода, как и при испытаниях, скорость движения принимают постоянной, что не соответствует реальным режимам движения автомобиля. Однако такой метод в настоящее время является единственно приемлемым, поскольку изменение скорости движения определяется не только характеристиками подвески, но и особенностями вождения автомобиля. Испытания и расчеты при постоянных скоростях движения позволяют получать хотя и сравнительную, но достаточно объективную оценку качеств подвески автомобилей.
К подвескам относят все узлы и детали, соединяющие мосты автомобиля с рамой или кузовом. В них различают три группы элементов: направляющие устройства; упругие элементы; гасящие устройства.
Направляющие устройства определяют закон, по которому происходит перемещение колес относительно рамы, и обеспечивают передачу усилий между мостами и рамой (кузовом) автомобиля.
Упругие элементы предназначены для преобразования энергии толчков и ударов, возникающих на неровностях дороги, в потенциальную энергию упругих элементов.

Гасящие устройства

Просмотров: 536 |

Гасящие устройства обеспечивают рассеивание энергии при колебаниях масс автомобиля.
В некоторых случаях один и тот же элемент подвески может выполнять различные функции.
Конструкции подвесок различаются по типам направляющих и гасящих устройств, упругих элементов. При расчетах плавности хода условно считают, что упругие и гасящие устройства установлены в плоскости колеса и создают вертикальные силы, приложенные к его центру. Такие устройства и их характеристики называются приведенными.
Под приведенной характеристикой упругого элемента понимается зависимость приращения нормальной составляющей реакции дороги, действующей на колесо, при медленном изменении расстояния между осью колеса и кузовом, которое замеряется в плоскости колеса. Приведенные характеристики определяются экспериментально или расчетным путем по кинематике направляющего устройства подвески и характеристике упругого элемента.

Колеса моста автомобиля

Просмотров: 537 |

Колеса моста автомобиля устанавливаются на весовые устройства (ладометры). Нагрузку на кузов автомобиля можно создавать дополнительными грузами или, что более часто делается, путем подтягивания с помощью тросов и лебедки кузова вниз или вверх. При каждом положении кузова снимается показание ладометра, равное нормальной составляющей реакции дороги, и расстояние между осью колеса и некоторой точкой кузова, которое замеряется в вертикальной плоскости, проходящей через центр колеса.
Измерение производят при загрузке и разгрузке кузова. Вследствие неизбежного гистерезиса кривые нагружения и разгрузки не совпадают. За характеристику подвески принимается средняя между кривыми нагружения и разгрузки. При построении характеристики началом отсчета может быть точка, соответствующая нулевой нагрузке на упругий элемент (значение нормальной реакции опорной поверхности равно доле веса моста, приходящейся на ладо-метр), или положение, соответствующее статической нагрузке.
Последние характеристики являются предпочтительными, так как они без перестроений могут использоваться в расчетах плавности хода автомобиля. Основным параметром, определяющим свойства подвески, является полный ход (полный прогиб), равный перемещению оси колеса относительно кузова по вертикали от нижнего до верхнего ограничителей хода. Полный ход подвески делят на ход отбоя и ход сжатия. Ход отбоя - перемещение оси колеса от нижнего ограничителя до положения, соответствующего статической нагрузке. Ход сжатия - перемещение оси колеса от статического положения до верхнего ограничителя. Прогибы измеряются в плоскости колеса. При максимальной деформации упругого элемента через подвеску на мост передается максимальная нагрузка.
Одним из параметров характеристики является приведенный коэффициент жесткости - производная нагрузки по перемещению.

Оценочные параметры подвески

Просмотров: 560 |

К оценочным параметрам подвески относится также коэффициент ее динамичности, представляющий отношение максимальной нагрузки, которая передается через подвеску, к статической:
Этот коэффициент характеризует степень вероятности движения автомобиля по неровным дорогам без ударов в ограничители хода. У таких подвесок иногда степень безударного движения оценивают по отношению ходов сжатия и отбоя.
Характеристика шины представляет зависимость нормальной составляющей реакции опорной поверхности от деформации шины, при изменении действующей на нее нагрузки и определяется на специальных установках. Характеристика шины может быть найдена одновременно с приведенной характеристикой подвески путем измерения расстояния. При этом следует иметь в виду, что нормальная реакция, действующая на шину, равна показанию ладометра, а на подвеску - показанию ладометра за вычетом доли веса моста, приходящейся на рассматриваемое колесо. Характеристики шин близки к линейным, поэтому основным параметром характеристики является жесткость, определяемая в зоне статической нагрузки.
При расчетах плавности хода шину представляют в виде пружины, нижний конец которой контактирует с опорной поверхностью в одной точке.
Жесткость шины (радиальная) зависит от ее конструкции, размеров и давления воздуха в ней, а также от формы опорной поверхности. На выпуклых поверхностях жесткость уменьшается, а на вогнутых - возрастает.

Шина контактирует с опорной поверхностью

Просмотров: 535 |

В реальных условиях шина контактирует с опорной поверхностью на определенной площади. При этом неровности, длина которых соизмерима с длиной контактной поверхности, сглаживаются. Происходит это вследствие того, что радиус колеса значительно превосходит размеры неровности, а также из-за упругости и гибкости шины. Поскольку жесткость шины зависит от формы опорной поверхности, представление шины в виде пружины, контактирующей с неровностями опорной поверхности в одной точке, может привести к погрешностям, особенно при анализе воздействия на автомобиль коротких неровностей. В связи с этим в расчетных моделях должна учитываться <сглаживающая> способность шин. Наиболее часто сглаживающую способность моделируют путем уменьшения по определенному закону высот неровностей, длины которых соизмеримы с длиной контактной поверхности шины.
Рассеивание энергии при колебаниях автомобиля обеспечивается специальными устройствами (амортизаторами).
Наибольшее распространение в настоящее время получили гидравлические телескопические амортизаторы двустороннего действия.
Сила сопротивления, создаваемая гидравлическим амортизатором, зависит от скорости деформации подвески.
Обычно коэффициент сопротивления амортизатора при ходе сжатия меньше, чем коэффициент сопротивления при ходе отбоя. Для предохранения амортизаторов от разрушения в полостях с высоким давлением устанавливают разгрузочные клапаны, уменьшающие коэффициенты сопротивления.
Как правило, скорости включения разгрузочных клапанов превосходят максимальные скорости деформаций подвесок при эксплуатационных режимах движения.

Рассеивание энергии

Просмотров: 487 |

Рассеивание энергии при колебаниях масс автомобиля происходит также за счет неизбежного трения между элементами подвески, гистерезисных потерь в деформируемом материале, при вертикальных деформациях катящейся шины.
Сила трения в элементах подвески Может рассматриваться как постоянная. Она определяется главным образом типом и конструкцией упругого элемента и направляющего устройства. При деформации пружин, торсионов, баллонов пневматических подвесок трение практически отсутствует. Трение в рычажной подвеске определяется числом шарниров и их конструкцией. При этом большее трение создают шарниры с гладкими пальцами, меньшее - шарниры с резьбовыми пальцами, а у шарниров с шариковыми, роликовыми или резиновыми опорами оно практически отсутствует.
Большая сила трения в подвеске имеет место при рессорных упругих элементах (межлистовое трение). При конструировании подвески для ее уменьшения предусматривают установку специальных антифрикционных прокладок между листами, надежное межлистовое смазывание. Уменьшение числа листов у рессор способствует уменьшению трения. Силу трения, возникающую при вертикальной деформации шины, можно рассматривать как зависящую от скорости деформации:

Внутреннее трение в шине

Просмотров: 496 |

Внутреннее трение в шине зависит от ее конструкции, главным образом от числа слоев и материала корда, внутреннего давления, размеров шины и ее деформации. Как правило, оно не является значительным и уменьшается при увеличении скорости качения колеса.
Относительный коэффициент затухания оценивается по отношению амплитуд колеблющейся массы. Уменьшение рассеивания энергии при вертикальных колебаниях быстро катящейся шиной обусловлено тем, что скорость ее деформации при качении существенно больше скорости деформаций от вертикальных колебаний.
Расчетные схемы, применяемые при анализе плавности хода автомобилей
Автомобиль представляет собой сложную динамическую систему, включающую большое количество масс, соединённых различного рода упругими связями. При движении все массы автомобиля совершают более или менее интенсивные линейные и угловые колебания в различных плоскостях. Возбуждение колебаний происходит в результате взаимодействия автомобиля с дорогой, а также из-за неравномерности работы двигателя и агрегатов трансмиссий.
Исследованиями установлено, что ускорения элементов автомобиля при его движении имеют широкий спектр частот (свыше 500 Гц). Весь спектр частот ускорений можно разделить на два диапазона: низкочастотный (0... 25 Гц) и высокочастотный (свыше 25 Гц).

Низкочастотные колебания

Просмотров: 516 |

Низкочастотные колебания в основном вызываются взаимодействием автомобиля с дорогой. Их уровень зависит от условий движения, параметров автомобиля и его подвески. Высокочастотные колебания обусловлены неравномерностью работы двигателя и агрегатов трансмиссии. Они зависят от скорости движения (частоты вращения и нагрузки двигателя и трансмиссии), степени удаленности рассматриваемого элемента от источника возмущения и конструкции элементов, передающих вибрации. Колебания в высокочастотном диапазоне практически не зависят от микропрофиля дороги и параметров подвески.
Сопоставление расчетных и экспериментальных спектров ускорений показывает, что они достаточно близки только в низкочастотном диапазоне. Это объясняется тем, что уровни вибраций в высокочастотном диапазоне определяются факторами, обычно не учитываемыми в расчетных схемах: вибрациями двигателя, трансмиссии, жесткостью элементов конструкции рамы и кузова.
При анализе плавности хода принимают конкретные расчетные схемы, которые эквивалентны с точки зрения колебаний реальному автомобилю. Вид расчетной схемы зависит от диапазона частот, в котором производится анализ колебаний.
Любая расчетная схема включает инерционные элементы (массы), соединенные упругими элементами, а также элементы, обеспечивающие рассеивание энергии при колебаниях масс.

Подрессоренные и неподрессоренные массы

Просмотров: 496 |

Все массы элементов, имеющихся в автомобиле, можно разделить на две группы: подрессоренные и неподрессоренные.
К подрессоренным относятся массы всех элементов автомобиля, вес которых передается на упругие устройства подвески, к неподрессоренным - элементов, вес которых не воспринимается упругими устройствами подвески автомобиля (колеса, мосты). Массы элементов, связывающих подрессоренные и неподрессоренные части (упругие элементы, рычаги направляющего устройства, амортизаторы, тяги рулевого привода и карданный вал), относят частично к подрессоренным и неподрессоренным массам.
Исследованиями установлено, что при Расчетах колебаний в низкочастотном диапазоне (до 25 Гц) все подрессоренные массы могут быть объединены в одну массу с моментом инерции относительно поперечной оси, проходящей через центр масс, и /ж - относительно продольной.
Исключение составляют случаи, когда на автомобиле перевозятся специальные грузы, собственные колебания которых находятся в низкочастотном диапазоне, а масса их соизмерима с другими подрессоренными массами (например, лесовозный автомобиль, перевозящий пакеты леса). Сюда же следует отнести и случай, когда вес транспортных средств соизмерим с весом водителя и пассажиров. При расчетах колебаний таких транспортных средств (малые легковые автомобили, мотоциклы) в расчетных схемах необходимо учитывать систему подрессоривания человека и самого человека как динамическую систему.
Неподрессоренная масса каждого моста - рассматривается отдельно и считается сосредоточенной.

Вернуться назад << 1 2 3 4 >> Следующая страница