3.2. Ходова система

1. Остов автомобіля

Остовом автомобіля може бути рама або несучий кузов. У проекті необхідно обґрунтувати вибрану конструкцію остова відповідно до призначення, умов експлуатації і типу автомобіля, а також навести схему рами або кузова.

2. Мости автомобіля

При проектуванні необхідно вибрати й обґрунтувати кількість мостів, їх тип, функції та описати особливості конструкції кожного моста.

Конструкцію балок мостів вибирають відповідно до типу коліс (керовані, підтримуючі, ведучі) і способу передачі сил від коліс до остова автомобіля. Тип та конструкцію балки (суцільна, рознімна, складена, комбінована) вибирають, виходячи з типу, призначення автомобіля й умов його експлуатації (типу підвіски), після чого у пояснювальній записці наводять схему балки моста.

3. Підвіска

При проектуванні необхідно вибрати та обґрунтувати конструкцію кожного з її функціональних елементів – напрямного пристрою, пружного елемента, гасильного пристрою, стабілізатора (за необхідністю).

Кінематичну схему вибраного направляючого пристрою разом зі схемою рами або основи несучого кузова креслять у пояснювальній записці.

Якщо напрямним пристроєм вибрана поздовжня напівеліптична ресора, тоді слід пояснити, яка частина ресори виконує функції напрямного пристрою та описати конструкцію елементів, що забезпечують передачу через ресору сили тяги або гальмової сили і навести схему ресори.

Із метою наближення конструкції підвіски із пружним елементом, жорсткість якого стала до ідеальної (зі змінною жорсткістю), слід передбачити пристрої, що забезпечують змінну жорсткість підвіски (подвійні або потрійні пружні елементи, додаткові гумові пружні елементи й ін.).

Після вибору напрямного пристрою і пружного елемента необхідно побудувати характеристику пружних властивостей підвіски (рис. 19).

Проектуючи, приймають Z_дин = (2···3) Z_cт для автомобілів, що експлуатуються в основному на дорогах із штучним покриттям; Z_дин = (3···4) Z_cт – для автомобілів, які експлуатуються в основному на ґрунтових дорогах та в умовах бездоріжжя; f_дин = (0,7...0,9)f_ст – для легкових автомобілів, f_дин = (0,7...0,9) f_ст – для автобусів; f_дин = (0,7...0,9) f_ст – для вантажних автомобілів.

Статичний прогин визначають із виразу

, (1)

приймаючи ν = 0,8...1,2 Гц для легкових автомобілів; ν = 1,2...1,9 Гц для вантажних автомобілів і міських автобусів; ν = 0,7...І,35 Гц для міжміських автобусів.

а) б)

Рисунок 13 – Характеристики пружних властивостей підвісок зі сталевим пружним елементом: а – з одинарним пружним елементом та гумовим буфером–обмежувачем; б – із подвійним пружним елементом: Z₀ – навантаження на підвіску при порожньому автомобілі, Н; Z_ст, Z_дин – відповідно статичні та динамічні навантаження, Н; f_ст.еф – ефективний прогин, м; f_ст, f_дин – статичний та динамічний прогин; f ^/ – одночасний прогин сталевого і гумового елементів.

Обчислені значення f_ст повинні відповідати аналогічним значенням для сучасних підвісок: f_ст = 0,15...0,2 м у легкових автомобілів, f_ст = 0,12...0,18 м у автобусів, f_ст = 0,08...0,12 м у вантажних автомобілів.

У випадку, коли статичний прогин перевищує значення, характерні для сучасних автомобілів, його приймають за ефективний прогин f_ст.еф. Тоді, будуючи характеристику пружних властивостей підвіски, частину ефективного прогину рівну значенню прогину у сучасних автомобілів, відкладають за віссю абсцис праворуч від нуля, а решту ліворуч на рисунку 13,а. Отриману в цьому випадку характеристику пружних властивостей підвіски показано на рисунку 13, а штриховою лінією.

Для підвіски з додатковим гумовим пружним елементом слід урахувати, що деформація гумового пружного елемента не перевищує половини його висоти. При визначенні координат точок характеристики підвіски з подвійним пружним елементом необхідно враховувати, що додатковий елемент повинен уступати в роботу при навантаженні Z₀ = (0,6...0,7) Z_ст.

Характеристики пружних властивостей підвісок будують для передніх та задніх коліс.

Послідовність розрахунку мостової півеліптичної ресори

Спочатку вибирають довжину ресори L_р , орієнтовно приймаючи L_р = ( 0,4.. .0,55)L для задніх ресор легкових автомобілів, L_р = ( 0,26.. .0,35)L для передніх і L_р = (0,35.. .0,45)L для задніх ресор вантажних автомобілів, де L – база автомобіля.

Потім із конструктивних міркувань установлюють коефіцієнти асиметрії ресори:

, , (2)

де l₁, l₂ – розміри відповідно короткого й довгого кінців ресори l₁+ l₂ = L_р.

Ширину b та товщину h листа ресори знаходять, виходячи з того, що для несиметричної ресори

, (3)

для симетричної (при )

, (4)

де δ – коефіцієнт форми кінців листів ресори (δ = 1,25... 1,35 у ресор вантажних та δ = 1,35...1,40 у ресор легкових автомобілів); Е– модуль поздовжньої пружності (для сталі Е = 210 ГПа); I_∑ – сумарний момент інерції поперечного перерізу.

Сумарний момент інерції поперечного перерізу становить

, (5)

де b, h – відповідно ширина й товщина листа; n_л – кількість листів у ресорі, прийнявши n_л = 6 ...14, b/h = 6 ...10.

Остаточно розміри листа ресори (h та b ) приймають за ОН 8027–86 (табл. 10, додаток 4).

Рисунок 14 – Розрахункова схема листової ресори

Довжину верхнього (корінного) листа ресори приймають рівною L_p . Відстань між стрем'янками l_стр кріплення ресор вибирають конструктивно. Довжина решти листів визначається графоаналітичним методом. Для цього необхідно накреслити ресору в масштабі 1:5 або І:10 (рис. 14). Вона повинна мати форму балки рівного опору.

Послідовність розрахунку циліндричної пружини

Діаметр дроту пружини знаходять із виразу

, (6)

де Р_пр – стискуюче зусилля, Н (Р_пр = Z_дин);

[τ] = 1000 МПа – допустимі напруги кручення.

D_ср – середній діаметр пружини , м (вибирають конструктивно).

Тоді число робочих витків пружини становить:

, (7)

де f = f_дин + f_ст ,

G – модуль зсуву (для сталі G= 85 ГПа).

Повне число витків пружини n_п = n_р +(1,5...2,0).

Послідовність розрахунку торсіона

Діаметр круглого торсіона знаходять із виразу, м,

, (8)

де M_кр = Z_дин · h_в – момент, який закручує торсіон, Нм;

Z_дин – динамічне навантаження підвіски Н;

h_в – довжина важеля торсіона, м;

[τ]= 1000...1050 МПа – допустимі напруги кручення торсіона.

Кут закручування торсіона, град,

, (9)

де l – робоча довжина торсіона, м (вибирають із конструктивних міркувань);

– полярний момент інерції перерізу торсіона, м⁴.

Кут закручування не повинен перевищувати 15° на 1 м довжини.

Діаметр d_ш шліцьових кінців становить

d_ш = (І,2... 1,3)d,

діаметри шліцьових кінців торсіона приймають різними, тобто d_ш1 ≠ d_ш2.

Для пластинчастого торсіона напругу визначають із виразу

, (10)

де h, b – довжини відповідно більшої і меншої сторін перерізу торсіона;

n_л – кількість листів (пластин) у торсіоні.

Обчислені значення напружень не повинні перевищувати 900 МПа.

Основні параметри і приєднувальні розміри амортизатора вибирають за ГОСТ 11728–73.

3.2.4. Колеса

Параметри коліс (тип і розміри обода, диска та шини) вибирають залежно від умов експлуатації автомобіля. Необхідно вказати особливості їх конструкції, які забезпечують щільність та надійність посадки шини й дозволяють змонтувати та розмонтувати колесо.

Параметри вибраних шин указують у пояснювальній записці.