4 Конструкторская часть проекта

4.1 Выбор и расчет основных параметров передней оси

Рисунок 1- Передняя ось

Балки управляемых мостов изго­товляются в виде поковок двутавро­вого сечения как одно целое с кулака­ми для крепления шкворня и с рессорными площадками (см. рисунок 1). Соотношение размеров двутавра h/b, обеспечивающее наибольший мо­мент сопротивления кручению, нахо­дится в пределах 1,1...1,5. Рекоменду­емые размеры сечения балки с осевой нагрузкой 45...70 кН: высота сечения h в средней части 95...115 мм, ширина полки b в средней части 75...85 мм, диаметр отверстия под шкворень 45... 50 мм.

6.2 Расчет поворотных кулаков и шкворней передней оси

Рисунок - Схема сил, действующих на шкворень и поворотный ку­лак управляемого моста

Поворотный кулак рассчитывается для трех случаев движения автомобиля. Опасным сечением, для которого определяются напряжения, является сечение I-I (рис.1). Расчет выполняется только на изгиб. Выступы кулака имеют значительный запас прочности вследствие того, что их размеры определяются не из условий прочности, а размерами балки моста.

Случай 1. Торможение автомобиля

Для случая торможения вертикальная реакция определяется по формуле

,

где – коэффициент перераспределения

где φ – коэффициент сцепления; – высота центра масс автомобиля; - расстояние от задней оси автомобиля до вертикальной линии, проходящей через центр масс. Можно принимать = 1.4 (горизонтальная дорога) и = 1.5...2 (другие случаи). Принимаем .

Суммарное напряжение при изгибе поворотного кулака будет:

где М_и, W_и – изгибающий момент и момент сопротивления изгибу; R_z – вертикальная реакция; с,d -линейные размеры (рис. 1); Уравнение справедливо для обоих поворотных кулаков.

Случай 2. Занос автомобиля

Напряжения изгиба в сечении I-Iдля наружного(например, левого) и внутреннего (например, правого) поворотных кулаков различны и могут быть определены по формулам:

где и – вертикальые реакции для наружного и внутреннего поворотных кулаков; с,d -линейные размеры (рис. 1); φ – коэффициент бокового сцепления(применяется равным 1); - радиус колеса; – статическая нагрузка на передний мост; В – колея автомобиля.

Случай 3. Преодоления препятствий.

Напряжения изгиба равны

Где К_д – коэффициент динамичности (равен 2,5-2,7).

4.3 Расчет балки передней оси на прочность

Режим 1. Реализация максимальной тормозной силы – торможение автомобиля.

Где – коэффициент перераспределения масс автомобиля при торможении; – реакция в месте контакта колеса с дорогой.

Для случая торможения на горизонтальной дороге рекомендуется принимать =1.4

Режим 2. Боковой занос автомобиля.

;

;

Где - коэффициент бокового сцепление (при расчетах принимается равным 1)

Напряжения изгиба определяются по формуле

где момент сопротивления балки изгибу в самом опасном сечении.

Также необходимо определить напряжения изгиба для опасного сечение III-III, совпадающего с опасным сечением поворотного кулака, наружного по отношению к заносу управляемого колеса.

Режим 3. Преодоление препятствий автомобилем.

На балку действуют только вертикальные нагрузки. Из-за динамическогонагружения возникают вертикальные нагрузки .

,

где К_д – коэффициент динамичности. Принимаем равным 2.5.

Изгибающие моменты:

, где l – расстояние от линии действия реакции ередины рессорной площадки.

Напряжения изгиба определяются по формуле