Расчет задней подвески ВАЗ-2109

задняя подвеска(Общий вид).cdw

Момент затяжек болта сайлентблока - 140-160 Нм;
При сборке болты смазать графитной смазкой.
На автомобиль установить газонаполненные амортизаторы
с пружинами одной размерной группы.

пз.docx

Торсионно-рычажная подвеска задних колес представляет собой своего рода компромисс между подвеской на продольных рычагах и двух шарнирной подвеской с качающимися полуосями. В ней стараются объединить технические преимущества обеих названных конструкций одновременно отказавшись от их недостатков.
Торсионно-рычажная подвеска в двух своих вариантах используется исключительно в качестве задней подвески. Один из этих вариантов более обоснован экономическими соображениями а другой применяется из-за его благоприятных кинематических качеств и поэтому обеспечивает технические преимущества. В новых конструкциях находит применение только этот последний вариант.
Описание кинематической схемы
Как можно видеть на рисунке 1 оси EG качания рычагов расположены таким образом что они пересекают шарниры C соединяющие полуоси с ведомыми элементами главной передачи в результате чего с каждой стороны достаточно лишь одного шарнира. Косые рычаги которые без осложнений могут воспринимать и пружины подвески при ходе колес совершают пространственные перемещения обусловленные положением их оси качания. Этому варианту еще присущи два основных недостатка двухшарнирной подвески с качающимися полуосями: высокий центр крена и большое изменение колеи но он имеет и определенные преимущества. Наружное колесо при быстром прохождении поворота «подламывается» в несколько меньшей степени а имеющиеся полюсы продольного крена обеспечивают (как на автомобиле ««Фольксваген-кэфер»») уменьшение продольного крена при торможении. Фирмы «Фиат» и «Сеат» применяют такую подвеску на относительно легких заднемоторных автомобилях с шинами диаметром 12 и 13 дюймов (т. е. с маленькими колесами). Для получения достаточного дорожного просвета под поддоном двигателя или картером главной передачи внутренние шарниры полуосей должны быть расположены выше центра колес. При этом полуоси получают наклонное положение а находящиеся к ним под прямым углом колеса - положительный развал. В статическом расчете доказано что описанное положение способствует подламыванию наружного колеса при движении на повороте. Замеры на более старых моделях фирмы «Фиат» выявили развал от +1 до +2' при нагрузке в два человека.
Из соображений экономии на вышеописанном варианте: предусматривался угол стреловидности .
С технической точки зрения более благоприятен угол от 10 до к которому может еще добавиться небольшой наклон на виде сзади на угол ската (рисунок 2). Оси таких рычагов расположены косо в пространстве и уже не пересекают внутренние шарниры полуосей по обе стороны от главной передачи. Между колесом и главной передачей возникают в этом случае не только угловые перемещения но и линейные так что с каждой стороны требуется по два шарнира способных компенсировать изменение длины.
При отсутствии угла ската ось колеса М продолженная до полюса Р1 перемещается при ходах подвески по боковой поверхности конуса осью которого является ось качания рычага EG. Как видно в плане на рис.3 угол при вершине этого конуса составляет 2. Там же на виде сзади показано что при наличии дополнительного угла ската продолжение оси М колеса в конструктивном положении автомобиля не пересекается с прямой EGP2. Эти прямые проходят в пространстве одна мимо другой а точка М перемещается по гиперболоиду вращения. Если кузов переместился вниз настолько что отрицательный развал колеса - совпадает по величине с углом т. е. когда выполняется условие нейтрального положения полюсы Р1 и Р2 располагаются на одинаковой высоте и продолжения оси М колеса и прямой EG пересекаются в одной точке. Если же угол ската отрицательный то наоборот для достижения нейтрального положения требуется положительный развал на колесах приходе отбоя. При заданной длине r рычагов можно сочетанием углов и согласовать друг с другом желаемые кинематические характеристики. В этом отношении подвеска на косых рычагах схожа с подвеской на двойных поперечных рычагах где играют роль как угол и на верхнем рычаге и угол на нижнем так и длина и взаимное положение обоих рычагов Однако с учетом эластокинематики двумя рычагами можно достичь большего чем одним с каждой стороны. Это является одной из причин того что двойные поперечные рычаги начали вытеснять подвеску на косых рычагах в случае ведущих задних колес. Ниже рассматриваются основные кинематические характеристики.
а) Центр крена. Увеличение угла стреловидности а на виде сверху приводит к повышению центра крена W (см. рисунок 3) который однако снова может быть опущен за счет угла . Малая длина г рычага допускает лишь ограниченные ходы подвески но приводит к повышению центра крена. Длинный же рычаг позволил бы отодвинуть полюс Р от колеса в результате чего опустится точка W и уменьшится изменение колеи (см. рисунок 3) . Осуществляя согласование с передней подвеской с помощью косых рычагов можно получить почти любую высоту центра крена.. Имеющиеся податливости при этом не учитывались.
б) Изменение колеи. Кривизна кривой изменения колеи определяется длиной отрезка NP2 (см. рисунок 3) а для отклонения от вертикали касательной к этой кривой в нулевой точке решающим является угол . Длина отрезка NP2 зависит в первую очередь от величины угла стреловидности и а угол - как от так и от. Для упрощения при определении мгновенного значения указанного изменения можно использовать отношение высоты центра крена к половине колеи (05 b).
Эта высота при ходе сжатия уменьшается а при ходе отбоя увеличивается; вместе с ней изменяется и угол . Поэтому можно рассматривать лишь небольшие хода и рассчитывать для них мгновенную величину изменения: .
в) Центр продольного крена. Уменьшение угла точно так же как увеличение угла влияет на противодействие продольному крену при торможении. Оба эти изменения обусловливают более благоприятное положение показанного на рисунок 2 центра продольного крена О а значит и более сильное подтягивание вниз задней части кузова при торможении. Определяющий степень указанного противодействия опорный угол увеличивается а если точка О находится выше оси колес то дополнительно возникает опорный угол при разгоне который определяет одновременно величину продольного смещения колеса при ходе подвески. Однако в отличие от угла угол изменяется значительно сильнее; если задняя часть кузова опускается при разгоне (или при загрузке) то точка О перемещается ниже оси колес и вместо противодействия (опоры возникает дополнительное подтягивание кузова вниз.
Преимущества противодействия крену при торможении могут быть использованы однако лишь при расположении тормозов в колесах. По этой причине в частности ни на одной легковом автомобиле с подвеской на косых рычагах не применяются внутренние тормоза (на главной передаче).
г) Изменение развала. Чем больше значения угла стреловидности тем меньше расстояние до полюса определяющее изменение развала и тем больше изменение развала при ходах подвески.
Угол ската практически не оказывает влияния на длину тогда . Отрезок q может быть определен по соотношениям приведенным на рис. 3. К величине нужно прибавить значение развала для автомобиля без нагрузки или в рассматриваемом конструктивном положении. При определенном ходе сжатия фактический развал .
Слишком большое изменение развала при ходе сжатия подвески вместе с установленным отрицательным развалом при малой нагрузке может привести к неблагоприятному положению колес при полной нагрузке автомобиля.
В зависимости от хода подвески устанавливаются углы у от при которых должны работать шины да еще с полной нагрузкой. Высокие скорости движения летние температуры и возможно пониженное давление легко могут привести к износу протектора грозящему аварией. Вероятно в связи с этим последние модели легковых автомобилей имеют значение не более при ходе сжатия 100 мм а развал без нагрузки составляет около - 30'.
д) Изменение схождения. При наличии только угла стреловидности колесо как при ходе сжатия так и при ходе отбоя немного поворачивается в направлении положительного схождения. Если к этому добавляется еще положительный угол ската то кривая поворачивается против часовой стрелки (рисунок 3) тогда при ходе сжатия колесо поворачивается в направлении отрицательного схождения а при ходе отбоя усиливается положительное схождение. Такая подвеска на повороте способствовала бы избыточной поворачиваемости автомобиля под действием крена и при быстрой смене полосы движения осуществляла бы нежелательное « подруливание ». И наоборот отрицательный угол способствовал бы недостаточной поворачиваемости. Все показанные на рис. 4 кривые имеют кривизну приблизительно соответствующую дуге радиуса . Эта величина благоприятным образом возрастает при увеличении длины рычага и возможном уменьшении угла стреловидности . Приблизительно указанный радиус может быть рассчитан по формуле . Наименьшее изменение испытывает схождение при нейтральном положении рычага; в этом случае касательная к кривой - если пренебречь всеми податливостями - будет проходить вертикально. Если конструктивно предусмотрен угол ската то по углу развала (например) определяется ход подвески при котором .
Благоприятнее располагать рычаги таким образом чтобы наружное колесо при ходе сжатия поворачивалось в сторону положительного схождения а внутреннее при ходе отбоя - в сторону отрицательного. Достигаемая за счет этого недостаточная поворачиваемость под действием крена ослабляет эластокинематическую избыточную поворачиваемость под действием боковых сил которой едва ли можно избежать.
е) Влияние регулирования уровня. Преимущество любой системы регулирования уровня состоит в постоянстве положения (независимо от нагрузки) как кузова так и фар относительно дороги. Недостатками же могут быть повышение центра масс за счет посадки пассажиров и не изменяющаяся при нагрузке кинематика. При ходе сжатия увеличивается колея т. е. без регулирования уровня опорная база под нагрузкой была бы шире. Кроме того задние колеса уже не наклоняются в сторону отрицательного развала шины могут передавать лишь меньшие боковые силы и усиленной тенденции к избыточной поворачиваемости вероятно не удастся предотвратить.
Углы стреловидности и ската
Высота центра крена и угловые величины. Задавшись тремя значениями высоты центра крена можно определить углы и при которых (без учета податливостей) получаются благоприятные изменения развала схождения и колеи. Результаты для заднего привода следующие:
Устройство задней подвески автомобиля ВАЗ-2109
На автомобиле установлена торсионно-рычажная подвеска задних колес (рисунок 4). Направляющим устройством подвески являются два продольных рычага 2 соединенных между собой упругим соединителем 19. Так как соединитель значительно смещен вперед от оси колес то по своим кинематическим свойствам подвеска соответствует независимой подвеске на продольных рычагах. Независимость хода каждого колеса обеспечивается за счет скручивания усилителя имеющего U-образное сечение которое обладает большой жесткостью на изгиб и малой - на кручение. Продольные рычаги 2 выполнены из трубы. Они приварены к соединителю 19 через усилители рычагов и образуют вместе с соединителем единую балку шарнирно подвешенную через кронштейны 3 к кузову. Каждый рычаг подвески спереди имеет втулку в которую запрессован резинометаллический шарнир 32 состоящий из резиновой 4 и металлической 5 втулок. Через распорную втулку 5 проходит болт 6 соединяющий рычаг подвески со штампованным кронштейном 3 который крепится к кронштейну 7 кузова приварными болтами с гайками и шайбами. На болт крепления рычага навертывается самоконтрящаяся гайка. К задней части рычагов приварены кронштейны 31 с проушинами для крепления амортизаторов и фланцами 29 для крепления болтами оси 20 ступицы заднего колеса и щита тормозного механизма заднего колеса. Упругие элементы подвески состоят из пружины 12 и буфера 14 хода сжатия. Пружина выполнена из пружинной стали круглого сечения. Она установлена на амортизаторе 18 и опирается нижней частью на чашку 17 а верхней - в опору 9 приваренную к внутренней арке кузова. Нижняя опорная чашка пружины приварена к амортизатору. Между пружиной и верхней опорой установлена изолирующая резиновая прокладка 11. Пружины задней подвески как и передней под контрольной нагрузкой по длине делятся на два класса - А и Б. Пружины класса А маркируются желтой краской по внешней стороне средних витков класса Б - зеленой. Буфер 14 хода сжатия выполнен из полиуретана. Он установлен на штоке амортизатора внутри пружины подвески. Сверху буфер упирается в крышку защитного кожуха 16 а при включении в работу - на опору буфера которая напрессована на верхнюю часть резервуара амортизатора. На наружной поверхности буфера выполнены кольцевые канавки определяющие место его деформации. Защитный кожух 16 предохраняет от загрязнения и механических повреждений шток 15 амортизатора и буфер 14 хода сжатия. Кожух изготовлен из резины имеет гофрированную форму для изменения длины при ходах подвески. В верхней части кожуха выполнена изнутри кольцевая канавка в которую заходит отбортованная часть стальной крышки. Нижняя часть кожуха за счет своей упругости поджимается к опорной чашке пружины подвески. К фланцу рычага подвески четырьмя болтами крепится ось 20 заднего колеса. Одновременно с осью этими же болтами крепится щит 26 тормозного механизма заднего колеса. На оси на двухрядном шариковом подшипнике вращается ступица 1 заднего колеса. Ступица крепится на оси гайкой 22 с упорной шайбой 24. Гайка фиксируется на оси обжимом ее пояска в паз оси. Подшипник 25 в ступице фиксируется стопорным кольцом 27. Подшипник закрытого типа с закладной "вечной" смазкой. С внутренней стороны ступица уплотняется двумя грязеотражательными кольцами 28 одно из которых приварено к ступице колеса другое к фланцу оси. Между ними образуется лабиринтное уплотнение. Снаружи полость ступицы закрывается колпаком 21. Между ступицей и колпаком устанавливается уплотнительное кольцо 23. Подшипник ступицы колеса в процессе эксплуатации автомобиля не смазывается и не регулируется. К ступице колеса четырьмя болтами крепится диск колеса. Амортизатор 18 задней подвески гидравлический телескопический двухстороннего действия. Нижней проушиной амортизатор крепится к кронштейну 31 нижнего рычага подвески болтом с самоконтрящейся гайкой. Верхнее крепление амортизатора штырьевое: шток крепится к верхней опоре 9 пружины через две резиновые подушки 13 и опорную шайбу 8. Между шайбой и крышкой защитного кожуха установлена распорная втулка 10.
Ступица заднего колеса; 2. Рычаг задней подвески; 3. Кронштейн креплений рычага подвески; 4. Резиновая втулка шарнира рычага; 5. Распорная втулка шарнира рычага; 6. Болт крепления рычага задней подвески; 7. Кронштейн кузова; 8. Опорная шайба крепления штока амортизатора; 9. Верхняя опора пружины подвески; 10. Распорная втулка; 11. Изолирующая прокладка пружины подвески; 12. Пружина задней подвески; 13. Подушки крепления штока амортизатора; 14. Буфер хода сжатия; 15. Шток амортизатора; 16. Защитный кожух амортизатора; 17. Нижняя опорная чашка пружины подвески; 18. Амортизатор; 19. Соединитель рычагов; 20. Ось ступицы: 21. Колпак; 22. Гайка крепления ступицы колеса; 23. Уплотнительное кольцо; 24. Шайба подшипника; 25. Подшипник ступицы; 26. Щит тормоза; 27. Стопорное кольцо; 28. Грязеотражатель; 29. Фланец рычага подвески; 30. Втулка амортизатора; 31. Кронштейн рычага с проушиной для крепления амортизатора; 32. Резинометаллический шарнир рычага подвески.
Рисунок 4. Задняя подвеска автомобиля ВАЗ-2109
Расчет задней подвески.
Определим частоту колебаний кузова:
где f – статический прогиб подвески f = 149 мм;
r – радиус витка r = 57 мм;
Pp – нагрузка на упругий элемент
np – число рабочих витков np =12;
d – диаметр проволоки d =12 мм.
Нагрузка на упругий элемент (рисунок 5):
где Rz – реакция опоры колеса;
gk – масса колеса gk = 24 кг;
где m – коэффициент перераспределения по осям m = 056;
G – масса автомобиля G = 915 кг.
Число колебаний в минуту:
Динамический прогиб подвески лежит в пределах для легковых автомобилей 10-14 см.
Конструктивно низкая частота колебаний определяется соотношением массы подвески и жесткости амортизаторов.
где М –масса подвески М = 380 кг [1];
Ср – жесткость амортизаторов Ср = 452 кНм.
Конструктивно высокая частота колебаний определяется отношением суммарной жесткости подвески шин и массы не подвешенных элементов подвески:
где См – жесткость шин См = 400 кНм;
m – масса не подвешенных элементов m = 150 кг.
Прогиб упругого элемента равен перемещению колес относительно кузова:
fp = fk = 100 мм [1].
Напряжение кручения пружины:
где k – коэффициент упругости k = 1.1;
d – диаметр пружины d = 12 мм [1].
2 Прямолинейное движение.
Силы нагружающие направляющее устройство.
Нормальные реакции на колесах (при выжатой нагрузки на колеса):
Rz1 – gn = Rz1 – gk = m1 * G12 * gk = 233.6 Н
PT = Rz1*φ = Rz2 * φ = 186.88 H
M1 = PT * rКолеса = 186.88 * 0.286 = 53.45 Н*м
Силы нагружающие направляющее устройство:
Нормальные реакции на колесах (при выжатой нагрузке на колеса) при запасе:
Hg – высота центра тяжести Hg = 055 м;
В – ширина колес В = 0305 м [1];
3 Основные требования к подвеске:
Частота колебаний кузова:
где f – статический прогиб подвески f = 149 мм [1];
Вес не подрессоренных масс:
G20’ = 3724 H на одно колесо 1862 Н – частичная нагрузка;
G20’ = 5488 H на одно колесо 2744 Н – полная нагрузка [1].
Fg - динамический ход подвески Fg = 149 мм [1].
CP1 = G20’ f0 = 1862149 = 12.5 Hмм;
Статический прогиб при полной нагрузке:
F20’= G20’ CP1 = 2744125 = 219 мм
Величина хода подвески до включения ограничителя хода:
f' = ke’ * fg где ke’ = 0.6-0.7;
f' = 06 * 149 = 804 мм
Прогиб подвески при работе:
Fox = fg - f’ = 149 - 80.4 = 688 мм
Коэффициент динамичности: kg = 3;
Максимальная нагрузка возникающая в конце полного хода сжатия:
Жесткость ограничения хода
Суммарная жесткость:
CΣ = CP1 + GOX = 12.5 + 71.4 = 83.9 Нмм
Максимальное перемещение колеса:
fmax = f20’ +fg = 219 + 149 = 368 мм
4 Расчет амортизатора.
Площадь нагруженной поверхности амортизатора:
где α – коэффициент теплоотдачи α = 50..70;
TB – температура окружающей среды 20 0С.
A – работа перемещаемая амортизатором А = 45000 Дж;
Наружный диаметр цилиндра резервуара амортизатора:
l – Длина корпуса телескопического амортизатора l = 0163 мм.
Площадь поперечного сечения поршня:
Список использованных источников.
Автомобиль ВАЗ-2109: Устройство техническое обслуживание и ремонтА.Д. Просвирин А.И. Гор Б.А. Дехтяр и др. - М.: Транспорт 1984. - 304 с. ил. табл.
Краткий автомобильный справочник. Том 3. Легковые автомобили. Часть 2 Кисуленко Б.В. и др. - М: Компания "Автополис-Плюс" НПСТ "Трансконсалтинг" 2004. - 560с. ил. табл.
Некрасов В.И. Методические указания к выполнению курсовой и контрольной работ по дисциплинам "Устройство автомобилей" "Основы конструкции ТТМ" для студентов специальностей 190601 АТХ 190603 СТЭ очной заочной и заочно-сокращенной форм обучения. - Сургут: СИНГ 2008 г. - 33с.
Автомобили: Теория и конструкция автомобиля и двигателя: Учебник для студ. Учреждений сред. проф. образования В.К. Вахламов М.Г. Шатров А.А. Юрчевский; Под ред. А.А. Юрчевского. - 2-е изд. стер. - М.: Издательский центр "Академия" 2005. - 816 с.

титул.docx

Министерство образования и науки РФ
Восточно-Сибирский государственный технологический университет
Кафедра «Автомобили»
по дисциплине: Расчет и конструирование автомобилей
на тему: Расчет задней подвески ВАЗ-2109
Д 2401. 04. 201. 06. 0000 ПЗ
Описание кинематической схемы .. 4
Устройство задней подвески ВАЗ-2109 11
Расчет задней подвески .. 15
1Плавность хода ..15
2Прямолинейное движение 17
3Основные требования к подвеске .18
4Расчет амортизатора 20
Список использованных источников .. 21