tш = GК / (рш π √DмВ),
где GК – нагрузка на колесо, кг;
рш – внутреннее давление воздуха, кг/см² (Мпа);
tш = 294 / (2,1 · 3,14 √54,4 · 15,5) ≈ 1,506 см,
где 294 – половина допустимой нагрузки на переднюю ось данного автомобиля, кг.
3.2 Определение сил и коэффициентов
Рис. 3.2. Коэффициенты динамической нагрузки на колесо К1 и К2, применяемые соответственно при расчетах на выносливость и прочность. Значения обоих коэффициентов зависят от нагрузки на колесо и от жесткости шины С1; при С1 не учитывается коэффициент КF увеличения жесткости при увеличении скорости.
С1 =170,5 Н ∕ мм = 173,8 кгс/см =1,705 кН/см
С1 / NV = 173,8 / 294 ≈ 0,6 см ˉ¹.
Получаем по графику следующие коэффициенты:
К1 = 1,6, К2 = 2,6.
NV0 = К1 NV = 1,6∙ 2885 = 4616 Н; NV0 ≈ 4,616 кН.
Диапазон колебаний нагрузки составляет:
∆NV = NV0 – NV = 4,616 – 2885 = 1,731 кН
Нижнее значение нормальной нагрузки:
NVU = NV – ∆ NV = 2,885 – 1,731 = 1,154 кН.
В связи с использованием жестких шин отношение С1/ N h является достаточно высоким. При меньшем давлении воздуха в шине жесткость шины ниже, что равнозначно меньшему значению К1.
В отличие от меняющейся только по величине (из-за неровностей дороги), но постоянной по направлению вертикальной силы NV боковая сила ± S1 (индекс 1 соответствует расчету на сопротивление усталости) действует в пятне контакта колеса с дорогой знакопеременно.
При равномерном прямолинейном движении следует исходить из статической нагрузки на колесо NV, умножая ее на коэффициент боковых сил µF1, т. е. ± SV1 = µF1 NV.
Многочисленные измерения показали, что величина µF1 зависит только от нагрузки на колесо. На рис. 3.2.2 приведены значения µF1, соответствующие дороге с покрытием среднего качества.
0,86
0,34
2,885
Рис. 3.2.1. При равномерном прямолинейном движении неровности дороги вызывают поперечные силы переменного направления.
Рис. 3.2.2. Коэффициенты боковых сил µF1 и µF2, используемые соответственно при расчетах на выносливость (дорога с покрытием среднего качества) и на прочность (дорога с выбоинами), значения которых зависят только от нагрузки на колесо NV.
Получаем µF1 = 0,34 и µF2 = 0,86.
± SV1 = 0,34 · 2,885 = ± 0,981 кН
± SV2 = 0,86 · 2,885 = ± 2,48 кН
4 Определение статических нагрузок в пружине и шарнирах
Рис. 4. Принятая расчетная схема подвески.
Рис. 4.1 Схема обозначения основных размерных параметров
(а) – вид сбоку (б) – вид сзади
В качестве расчетной принят тип подвески изображенный на рис. 4 со следующими конструктивные параметры подвески (рис. 4.1, а, б):
· Угол поперечного наклона оси поворота δo = 15º позволяет сместить несущий шарнир b в пространство колеса и получить отрицательное плечо обкатки, а также укоротить отрезок b.
· Угол продольного наклона оси поворота ε = 3º обеспечивает возврат управляемых колес в нейтральное положение при повороте. Значение последнего угла обеспечивает благоприятное расположение центра продольного крена и связанную с этим 20%-ную компенсацию продольного крена при торможении.
· Угол α = 7° смещения оси амортизатора относительно оси поворота также способствует созданию отрицательного плеча обкатки.
· Плечо обкатки Ro ст = -5 мм позволяет уменьшить плечо действия вертикальных нагрузок, тормозных и тяговых сил на амортизаторную стойку, улучшить динамику и кинематику подвески и ее компактность.
· Расстояние dо = 0,18 м (180 мм) от поверхности дороги до центра шаровой опоры колеса, принимается при статическом положении автомобиля и максимально допустимой нагрузке.
· Угол наклона поперечного рычага β = 3º35′ принимается с учетом, что в движении при незначительных колебаниях подвески автомобиля на ровной дороге он (автомобиль) будет занимать наиболее устойчивое положение при колее передних колёс 1314 мм.
· Высота подвески от поверхности дороги до точки крепления штока амортизатора в крыле автомобиля при номинальной нагрузке на ось принимается равной Нⁿст = 771 мм (без нагрузки Нⁿст = 800 мм.)
· Расстояние (с + о), характеризующее длину амортизаторной стойки при статическом номинальном нагружении автомобиля принимается равной 612 мм.
· Длина рычага ВД принимается равной Lр=325 мм, это позволяет уменьшить зависимость изменения развала от хода колеса при более коротких рычагах, а также добиться относительно большого хода подвески S = 150 мм (рис. 4.2).
347
136
85
96
75
38
80
65
460
а) При номинальном статическом положении.
196
150
520
б) При полном ходе отбоя.
100
420
в) При полном ходе сжатия.
Рис. 4.2 Предварительное разбиение размеров.
Силу F пружины определяют для неподвижного автомобиля, рассчитывая ее по законам статики.
Колесо, поворотная цапфа колеса, наружная труба амортизатора и шток при анализе статического равновесия образуют единое целое по отношению к точке А крепления на брызговике и нижнему рычагу, закрепленному в точке В (рис. 4.3).
Рис.4.3 Виды подвески сбоку (а) и сзади (б), необходимые для определения сил, действующих в направлении оси Z.
Составляем уравнения моментов относительно оси Z и точки А.
Σ МОZА: NV ′ · b + Вy (c + o) sin δo – Bx (c + o) cos δo = 0;
где b = Ro ст + dotg δo + (c + o) sin δo;
Bx = By ctg β;
NV ′ (Ro ст + dotg δo + (c + o) sin δo + By (c + o) sin δo – – By (c + o) cos δo ctg β = 0;
Bx = By ctg β = 56,4 · 15,97 = 900,71 Н
Сумма моментов относительно оси Х и точки А:
Σ МОХА : NV ′е + Вy t – BZ (c + o) cos δo = 0;
где t = (с + о) cos δo tg ε;
е = [(с + о) cos δo + dо – rст] tg ε.
Āх + Вх = 0; Āy + Вy + NV ′ = 0; Āz + Вz = 0;
Ах – Вх = 0; – Аy + Вy + NV ′ = 0; Аz – Вz = 0;
Ах = Вх = 900,71 Н Аy = Вy + NV ′; Аz = Вz;
Аy = 56,4 +2596,5 = 2652,9 Н; Аz = 118,17 Н
Теперь необходимо эти силы разложить на составляющие в направлении линии оси амортизатора и перпендикулярно к ней.
Вертикальную силу Аy поэтому следует рассматривать отдельно и с учетом пространственного угла υ, разложить на составляющие в направлении осей U и V (рис. 5.2.). С учетом
tg υ = √tg² (δo – α) + tg² ε
tg υ = √tg² 8º + tg² 3° = √0,1405² + 0,0524² = 0,15
υ ≈ 8°32′.
получаем АYU = Аy sin υ = 2652,9 · 0,1484 = 393,69 Н
АYV = Аy cos υ = 2652,9 · 0,9889 = 2623,45 Н.
Силы Ах и Аz следует разложить и, учитывая угол æ на виде сверху системы сил на рис. 4.6, разложить на составляющие в направлении сил S и Т.
Поскольку
tg æ = tg (δo – α) / tg ε = 0,1405 / 0,0524 = 2,6813
æ = 69°33′.
Ахs = Ах · sin æ = 900,71 · 0,937 = 843,97 Н
Ахt = Ах · cos æ = 900,71 · 0,3494 = 314,71 Н
Аzs = Аz · cos æ = 118,17 · 0,3494 = 41,29 Н
Аzt = Аz · sin æ = 118,17 · 0,937 = 110,73 Н
Аs = Аzs + Ахs = 41,29 + 843,97 = 885,26 Н
Аt = Ахt – Аzt = 314,71–110,73 = 203,98 Н
Рис. 4.4 Пространственная система сил (ПСС) действующих в т. А крепления штока амортизатора в крыле автомобиля
Рис. 5.2. Вид пространственной системы сил на плоскость АЕК (ось амортизатора совпадает с линией АК).
Силу Аs следует далее разложить на составляющие в направлениях U и V (рис. 4.7).
ASU = As cos υ = 885,26 · 0,9889 = 875,43 H
ASV = As sin υ = 885,26 · 0,1484 = 131,37 H.
Силы AYV и ASV совместно определяют нагрузку на пружину:
F1=AYV+ ASV =2623,45+131,37 =2754,82 Н.
Вторая составляющая ASU, также перпендикулярна к прямой АВ, как и AYU, приложена к штоку поршня. Чтобы иметь возможность определить напряжение изгиба, на основе двух сил с учетом силы Аt, действующей под углом 90° к ним, следует найти поперечную составляющую
AU = ASU – AYU = 875,43 – 393,69 = 481,74 Н.
Aguer = √Au² + At² = √481,74² + 20
3,98² = 523,15 Н .
Рис. 4.3. Видсверху на ПСС
Рис. 4.7 Разложение сил в направлении осей V и U
Осуществляем проверку найденных сил:
√AX² + AY² + AZ² = √Fω² + AU² + At² ;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
