Малолистовая задняя ресора

Rybachonok_malolistovaya_zadn_ressornaya_111.pdf

Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский национальный технический университет
Кафедра «Автомобили»
по дисциплине «Проектирование ходовых систем и кузовов
Тема работы: «Подвеска заднего ведущего моста грузового автомобиля»
Устройство и работа: рессорной (многолистовой и малолистовой) подвески;
пневматической подвески (тягач автобус – ведущий мост; полуприцеп – оси);
амортизатора (двух–и однотрубного) 4
Расчет и построение упругих характеристик рессорных подвесок с подрессорником
(мало– и многолистовых) 17
Расчет конструктивных параметров рессорных подвесок 20
Выбор компоновочной схемы и основных размеров для пневмоподвески. Выбор
размеров пневмоэлемента 26
Расчет упругой характеристики пневмоэлемента и пневмоподвески 28
Расчет и построение характеристики амортизатора 35
Литература и источники 39
Устройство и работа: рессорной (многолистовой и малолистовой)
подвески; пневматической подвески (тягач автобус – ведущий мост;
полуприцеп – оси); амортизатора (двух–и однотрубного)
Многие грузовые автомобили с колесной формулой 4х2 имеют передние и
задние подвески. Наряду с этим подвеска грузовых автомобилей ГАЗ имеет
конструктивную особенность состоящую в том что коренные листы рессор как
передней так и задней подвески не имеют накладных ушков для их крепления.
Коренные листы с кронштейнами рамы соединяются при помощи толстостенных
резиновых вкладышей (опорных и торцовых). Такое соединение не требует
смазывания а также способствует повышению плавности хода автомобиля.
Подвеска обеспечивает упругое соединение рамы или кузова с осями
автомобиля. Элементы и узлы подвески смягчают вместе с шинами действие на
автомобиль нагрузок обусловленных весом автомобиля и неровностями дороги
передают на раму или кузов продольную силу боковые силы и момент от колес
гасят колебания подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля. Эти
функции выполняются упругим элементом направляющим устройством и
гасящим устройством.
Листовые рессоры входят в конструкцию передней и задней подвески всех
отечественных грузовых автомобилей и в устройство задней подвески большинства
легковых автомобилей. Листовая полуэллиптическая рессора собрана из отдельных
выгнутых стальных листов различной длины. Кривизна листов возрастает от
верхнего самого длинного коренного листа к нижнему листу. Это обеспечивает
плотное взаимное прилегание листов в собранной рессоре и снижает напряжение в
наиболее нагруженном коренном листе. Листы в рессоре стянуты центральным
болтом или центрируются своими впадинами и выступами (ЗИЛ-130). От углового
смещения листы удерживаются хомутами которые снизу приклепаны к концам
определенных листов и стянуты болтом с распорной втулкой предотвращающей
Рисунок 1.1 – Задняя многолистовая подвеска автомобиля МАЗ:
— основная рессора; 2 — дополнительная рессора; 3 — балка заднего моста;
— стремянка; 5 — накладка рессоры; 6 — пальцы; 7 — серьга; 8 — рычаг;
— кронштейн; 10 — торсионный вал стабилизатора; 11 — гайка;
Рессора в сборе устанавливается на опорные площадки или подушки балки
оси и крепится к ней двумя стремянками через накладку. Концами коренного листа
рессора связана с лонжероном рамы или кузова через кронштейны. Под действием
нагрузки от веса автомобиля рессора распрямляется и расстояние между ее концами
возрастает поэтому передний конец рессоры имеет простое шарнирное соединение
с лонжероном а задний конец — подвижное соединение. У легковых автомобилей
задний конец рессоры соединен с лонжероном качающейся серьгой благодаря чему
рабочая длина рессоры а значит и ее жесткость остаются постоянными. У грузовых
автомобилей задний конец рессоры может скользить в неподвижном кронштейне
поэтому с ростом нагрузки рабочая длина рессоры уменьшается и жесткость ее
Рисунок – 1.2 Подвеска рессорная
– Болт М12х50 2 –Крышка переднего кронштейна 3 – Опора рессоры
верхняя 4 – Упор рессоры 5 – Опора рессоры верхняя
рессоры передний левый 7 – Накладка передней рессоры 8–Стремянка передней
рессоры 9 – Болт М10-4hх28 10 – Буфер задней рессоры в сборе 11 –Гайка М10
– Обойма дополнительного буфера 13 – Буфер дополнительный 14– Вкладыш
обоймы дополнительного буфера 15 –
Кронштейн дополнительного буфера
– Кронштейн задней рессоры задний левый 17 – Крышка заднего кронштейна
–№ 1 задней рессоры с чашками в сборе 19–№ 2 задней рессоры с
чашками в сборе 20 –№ 3 задней рессоры 21 –№ 4 задней рессоры с
хомутами в сборе 22 –№ 5 задней рессоры 23 –№ 6 задней рессоры
–№ 7 с хомутами 25 –№ 8 задней рессоры 26 –Лист № 9 задней
рессоры 27 –Болт М12х125-6gх108 28 –Гайка М20х15-4Н5Н 29 – Подкладка
стремянок передней рессоры левая
–Болт М8-6gх90 ОСТ 37.001.122-96
–Втулка распорная хомута рессоры
Задняя подвеска грузовых автомобилей испытывает значительные изменения
нагрузки и поэтому имеет дополнительные малые рессоры — подрессорники
установленные своей средней частью сверху основных рессор и закрепленные
общими стремянками. Над свободными концами подрессорников на лонжеронах
установлены кронштейны-упоры и когда при большой нагрузке рессоры
распрямляются упоры приближаются к подрессорникам и включают их в работу
увеличивая жесткость задней подвески.
Конец коренного листа для шарнирного крепления имеет ушко с втулкой в
которую входит палец соединяющий рессору с кронштейном или серьгой. Заднее
скользящее соединение рессоры передает ей нагрузку от кронштейна через стяжной
болт 9 боковые накладки палец и сухарь 8. Вместо пальца переднего шарнира и сухаря
заднего соединения применяются резиновые подушки улучшающие работу подвески.
Можно выделить два вида пневматических подвесок применяемых на
грузовых автомобилях и автобусах: рессорно-пневматические и регулируемые
пневматические подвески.
Рисунок 1.3 – Пневматическая подвеска тягача
Типичным примером взаимосвязи упругих пневмоэлементов с рессорами
является рессорно-пневматическая подвеска с регуляторами положения уровня пола
кузова. Подвеска имеет двухсекционные пневмобаллоны и направляющее
устройство выполненное в виде полуэллиптических рессор. Пневмобаллоны с
демпфирующим устройством
расположены между балкой
основания кузова. Они снабжены дополнительными резервуарами прикрепленными
В подвеску включены два телескопических гидравлических амортизатора
которые верхними головками соединены через резиновые втулки с кронштейнами
кузова нижними — с балкой переднего моста.
Ограничитель хода отдачи подвески выполнен в виде петли из стального
троса (может быть использован другой вид ограничителя) заключенного в оболочку которая закреплена на основании кузова и перехватывает балку моста. Длина
троса обеспечивает перемещение передней балки моста на определенную длину.
Постоянство хода отдачи поддерживается регулятором положения пола кузова
который через тяги и кронштейн соединен с неподрессоренными частями подвески.
Рисунок 1.4 – Пневматическая подвеска автобуса
Основным преимуществом пневматической подвески является то что в
результате регулирования внутреннего давления в пневмобаллоне можно в широких
пределах изменять их жесткость.
пневматической заключается в том что вместо листовых рессор применяются
балансирные. Характеристика пневматической подвески нелинейная параметры
которой можно менять за счет изменения давления воздуха. Высокая плавность хода
может быть получена при относительно малых перемещениях масс кузова и
неподрессоренной части. Меняя давление воздуха можно регулировать положение
кузова относительно дороги а при независимой подвеске — дорожный просвет.
Одной из наиболее перспективных подвесок для АТС особенно автобусов
является регулируемая пневматическая подвеска которая обеспечивает повышение
плавности хода по сравнению с металлическими подвесками (рессорными
пружинными торсионными) и снижение динамического хода подвески так как она
позволяет поддерживать постоянный уровень пола АТС при изменении статической
нагрузки. Однако при движении по неровной дороге происходит значительное
смещение вниз динамического нейтрального положения колебаний кузова
амортизаторов а также из-за несовершенства характеристик регуляторов уровня
пола (РУП) которые определяются их конструктивными параметрами. Это
заставляет конструкторов увеличивать динамический ход подвески и уровень пола
автобусов что создает неудобства для пассажиров.
Для облегчения входа и выхода пассажиров повышения поперечной
устойчивости автобусов необходимо изыскать возможности снижения уровня пола.
Процесс регулирования уровня пола требует расхода сжатого воздуха на получение
которого требуются затраты топлива. В связи с этим возникает также проблема
уменьшения расхода воздуха при движении автобуса. Наиболее простым путем
решения указанных проблем является стабилизация динамической нейтрали за счет
совершенствования конструктивных параметров РУП и его привода.
Рисунок 1.5 – Пневмоподвеска полуприцепа
В подвеске современных грузовых автомобилей прицепов полуприцепов и
автобусов часто применяется пневматическая подвеска. Пневмоподвеска легче
рессорной обеспечивает более высокую плавность хода и дает возможность
регулировать расстояние от грузовой платформы или пола кузова до поверхности
дороги. Это особенно важно для грузовых автомобилей где необходимо облегчить
процесс погрузки-разгрузки автомобиля у пандусов складских помещений и т. п.
Некоторые автомобили имеют специальные пульты управления для регулировки
высоты грузовой платформы при нахождении водителя вне автомобиля.
Пневматическая подвеска автобусов обеспечивает постоянство уровня пола вне
зависимости от количества пассажиров что увеличивает комфорт и безопасность
при их посадке и высадке. Конструкция пневматических подвесок некоторых
автобусов дает возможность дополнительно понижать уровень пола на остановках.
Амортизатор – устройство превращающее механическую энергию в
тепловую. Служит для гашения колебаний (демпфирования) и поглощения толчков
и ударов действующих на корпус (раму). Амортизаторы применяются совместно с
упругими элементами пружинами или рессорами торсионами подушками и т.п.
по характеру действия сил трения – на амортизаторы одностороннего и
двустороннего действия (с сопротивлением на прямом и обратном ходах);
лопастные рычажно-поршневые и телескопические (двух- и однотрубные) с
газовым подпором или без него;
перемещения катков скорости и ускорения этого перемещения амортизаторы
амортизаторы с примерно постоянной силой трения;
амортизаторы с силой трения зависящей от перемещения при этом сила
трения может быть как пропорциональна перемещению так и иметь нелинейную
амортизаторы с силой трения пропорциональной скорости перемещения катка;
амортизатор сопротивление которого меняется пропорционально ускорению.
Фрикционные – это амортизаторы с сопротивлением пропорциональным
перемещению. Главной особенностью фрикционных амортизаторов является то
что их сопротивление не зависит от скорости перемещения катка. Поэтому они в
прямом смысле слова являются демпферами так как выполняют только одну из
указанных в определении амортизатора функций – гашение колебаний.
Гидравлические амортизаторы получили наибольшее распространение. В
гидравлических амортизаторах сила сопротивления зависит от скорости
перемещения штока. Рабочее тело-масло (оно еще является смазкой). Принцип
амортизатора заключается в возвратно-поступательном движении поршня
амортизатора поршень через небольшое отверстие перепускает масло из одной
камеры в другую превращая механическую энергию в тепловую. Жесткость
амортизаторов зависит от начальной настройки перепускных клапанов (для
производитель на заводе однократно на все время эксплуатации; в амортизаторах
изначальной вязкости жидкости (масла) и температуры окружающей среды
которая влияет на вязкость амортизаторной жидкости (масла).
Рисунок 1.6 – Амортизаторы передней и задней подвесок
- нижняя проушина; 2 - корпус клапана сжатия; 3 - диски клапана сжатия;
- дроссельный диск клапана сжатия; 5 - пружина клапана сжатия; 6 - обойма клапана
сжатия; 7 - тарелка клапана сжатия; 8 - гайка клапана отдачи; 9 - пружина клапана
отдачи; 10 - поршень амортизатора; 11 - тарелка клапана отдачи; 12 - диски клапана
отдачи; 13 - кольцо поршня; 14 - шайба гайки клапана отдачи; 15 - дроссельный диск
клапана отдачи; 16 - тарелка перепускного клапана; 17 - пружина перепускного
клапана; 18 - ограничительная тарелка; 19 - резервуар; 20 - шток; 21 - цилиндр;
- кожух; 23 - направляющая втулка штока; 24 - уплотнительное кольцо резервуара;
- обойма сальника штока; 26 - сальник штока; 27 - прокладка защитного кольца
штока; 28 - защитное кольцо штока; 29 - гайка резервуара; 30 - верхняя проушина
амортизатора; 31 - гайка крепления верхнего конца амортизатора передней подвески;
- пружинная шайба; 33 - шайба подушки крепления амортизатора; 34 - подушки;
- распорная втулка; 36 - кожух амортизатора передней подвески; 37 - буфер штока;
- резинометаллический шарнир
однотрубные двухтрубные с газовым подпором или без него (в простонародье их
называют просто газовыми или масляными) с газовым подпором высокого или
низкого давления. Газовый подпор как правило влияет очень незначительно на
характеристик; при повседневной езде разница совершенно незаметна.
Амортизаторы с газовым подпором высокого давления как правило
однотрубные данная конструкция является практически самой эффективной. Т.к.
такие амортизаторы не боятся наклонов и могут устанавливаться штоком вниз
что улучшает характеристики подвески за счет снижения неподрессоренных масс.
Его характеристики очень стабильны (при работе жидкость сильно греется и
может вспенится или смешаться с компенсационным газом что сильно ухудшит
демпфирование а это опасно) за счет того что компенсационный газ отделен от
жидкости плавающим поршнем; за счет высокого давления газа и как следствие
жидкости которое значительно отсрочивает момент вспенивания жидкости; за
счет того что стенка рабочего цилиндра имеет непосредственный контакт с
воздухом это улучшает охлаждение жидкости; за счет того что поршень и
цилиндр имеет большой диаметр а жидкость большой объем это увеличивает
теплоемкость системы.
Схематично устройство гидравлического амортизатора двухстороннего
действия показано на рисунке 1.7. Амортизатор состоит из уравновешивающего
резервуара С рабочего цилиндра 2 штока 6 с поршнем 1 и клапанов:
перепускного I отдачи I впускного I I сжатия I V. В верхней части шток
поршня перемещается в направляющей втулке 8 которая служит вместе с
уплотнением 5 для предохранения штока амортизатора от возникающих
изгибающих моментов и поперечных сил.
Рисунок 1.7 – Схема гидравлического амортизатора двухстороннего
– поршень; 2 – рабочий цилиндр; 3 – корпус; 4 – корпус клапанов;
– уплотнение; 6 – шток; 7 – защитный кожух; 8 – направляющая втулка;
– разгрузочное отверстие; А – рабочая полость; С – уравновешивающий
резервуар; I – клапан отдачи; I – перепускной клапан; I I – впускной клапан;
В рабочем цилиндре 2 вместе со штоком 6 перемещается поршень 1 в
котором имеются сквозные отверстия равномерно расположенные в два ряда по
окружностям различных диаметров. Отверстия находящиеся на большой
окружности закрыты сверху перепускным клапаном I к которому прижимается
пружинная шайба. Отверстия на меньшей окружности перекрываются снизу
дроссельным диском клапана отдачи I .
В нижней части рабочего цилиндра расположен корпус в котором установлены впускной клапан I I и клапан сжатия I V прижимаемый пружиной. Эти
клапаны закрывают отверстия расположенные в корпусе.
Между цилиндром 2 и кожухом 7 находится уравновешивающий резервуар С
заполненный маслом примерно на половину объема. Оставшийся незаполненным
объем уравновешивающегося резервуара служит для заполнения маслом при
изменении его температуры которая может колебаться от -20° до +200°С. Уровень
жидкости в уравновешивающем резервуаре рассчитан таким образом чтобы воздух не
попадал в рабочую полость амортизатора через клапан сжатия при снижении уровня
масса в наклонном положении амортизатора (до 45°).
К штоку и резервуару приварены проушины. Нижней проушиной
амортизатор крепится к балке или к нижним рычагам переднего моста при
независимой подвеске а верхней – к кронштейну рамы или основания кузова. От
повреждений и попадания грязи шток защищен кожухом 7.
Во время хода сжатия (пружины) рессоры (наезд колеса на выпуклость)
поршень амортизатора движется вниз перепускной клапан I открывается и
жидкость перетекает через отверстия поршня
в рабочую полость А. Под
давлением жидкости клапан сжатия I V преодолевает усилие пружины и
открывается при этом жидкость в объеме равном вводимой части штока
вытесняется из рабочего цилиндра в уравновешивающий резервуар С. Усилие
пружины клапана сжатия создает необходимое сопротивление амортизатора в
результате чего частота колебаний подвески и подрессоренных масс автомобиля
уменьшается. При перемещениях штока жидкость частично просачиваясь через
зазор между направляющей втулкой и штоком через разгрузочное отверстие 9
поступает в полость уравновешивающего резервуара разгружая тем самым
сальники от действия рабочего давления жидкости.
Во время хода отдачи (попадание колеса во впадину) поршень
движется вверх вытесняя жидкость из верхней рабочей полости А в нижнюю.
Перепускной клапан I расположенный со стороны надпоршневого пространства
закрывается и жидкость через отверстия поршня поступает к клапану I отдачи и
открывает его. При этом жидкость в объеме равном выводимой части штока по15
ступает из уравновешивающего резервуара в рабочий цилиндр через отверстия
предварительно преодолев сопротивление впускного клапана I I.
Жесткость дисков клапана отдачи I и усилие его пружины создают
необходимое сопротивление амортизатора которое пропорционально квадрату
скорости перетекания жидкости.
При движении автомобиля необходимо чтобы амортизатор гасил в основном
свободные колебания подвески при ходе отдачи (распрямления рессоры или
пружины) и не увеличивал их жесткость при сжатии. Поэтому сопротивление хода
сжатия составляет 25 30 % сопротивления хода отдачи.
уравновешивающего резервуара который охватывает рабочий цилиндр и
усложняет охлаждение его. Между тем гашение колебаний сводится к тому что
их механическую энергию амортизатор преобразует в тепловую энергию что в
свою очередь приводит к повышению температуры масла а значит и снижению
его вязкости. Вследствие этого снижаются усилия сжатия и отбоя. Если усилие
сжатия суммируется с усилием демпфирующих элементов подвески то
уменьшение усилия отбоя.
Усилие отбоя в одних случаях оборачивается раскачиванием автомобиля как
целого в других – возникновением сильных вертикальных колебаний подвески с
«отскакиванием» колес от покрытия. И тогда устойчивость управляемость
тормозные свойства автомобиля на неровной дороге становятся неудовлетворительными.
Расчет и построение упругих характеристик рессорных
подвесок с подрессорником (мало– и многолистовых)
Подрессоренная масса приходящаяся на подвеску (на одну сторону) в
груженом состоянии: Mгр=3950 кг; в снаряжнном состоянии M0=630 кг.
Частота собственных колебаний: в снаряжнном состоянии 28-30 Гц; в
Коэффициент динамичности Kд 18 21.
Коэффициент включения подрессорника Kвп=18–21.
В тех случаях когда нагрузка на заднюю подвеску грузового автомобиля в
снаряженном и груженом состоянии различаются значительно применяют
рессорную подвеску с дополнительным упругим элементом (подрессорником).
Построение упругой характеристики для таких подвесок начинают с выбора
частоты собственных колебаний ( осн ) подрессоренной массы снаряженного
автомобиля и определения величины статического прогиба ( сн) основных рессор
под нагрузкой от этой массы.
Задаемся частотой собственных колебаний в снаряженном состоянии
0 Гц и в груженом гр 19 Гц.
Определяем статический прогиб рессоры в снаряженном состоянии:
Определим нагрузку приходящуюся на заднюю подвеску от подрессоренной
массы в снаряженном состоянии:
Определяем жесткость рессоры:
Откладываем в системе координат F-Δ значения Fсн и Δсн находим точку А
(рисунок 2.1). Проводим линию ОА.
ОА – характеристика рессоры автомобиля в снаряжнном состоянии.
На продолжении ОА отмечаем точку В в которой включается подрессорник.
Абсцисса точки В определяется:
Ордината точки В определяется:
059 220725 0 130228 Н ;
АВ– характеристика рессоры автомобиля до включения подрессорника.
массы в гружном состоянии (ордината точки С):
Определяем жесткость рессоры вместе с подрессорником:
Задаемся произвольным приращением деформации подвески от точки В:
Приращение хода подвески обычно принимают в пределах =3 8 см.
Вычислим соответствующее приращение нагрузки:
Через найденную точку Д из точки В проводим прямую которая
характеризует работу рессоры с подрессорником.
Затем на полученном графике зная Fст находим ст получаем абсциссу точки С:
Определяем максимальную нагрузку на рессору для этого задаемся
коэффициентом динамичности. Кд 1.8 2.1 – коэффициент динамичности.
Принимаем Kд 20. Ордината точки Е:
Рассчитаем суммарный ход подвески
Определим ординату точки К:
74 220725 0 38406 Н ;
Прогиб подвески в статическом положении при полной нагрузке составил
5 мм а суммарный ход подвески
Рисунок 2.1 – График упругой характеристики рессорной подвески
Расчет конструктивных параметров рессорных подвесок
1 Расчт рессоры для малолистовой подвески
По конструктивным параметрам задаемся расстоянием между стремянками:
Длина рессоры определяется: L p La lст
где Lа – активная длина рессоры вычисляется из формулы:
где n – количество листов рессоры принимаем n=5;
=1000 МПа – допустимое напряжение в рессоре при полном прогибе;
E=2105 МПа – модуль Юнга;
=0174 м – максимальный прогиб рессоры (из упругой характеристики
=13 – коэффициент учитывающий отличие рессоры от идеальной;
F=38406 Н – максимальная нагрузка на рессору без учета буфера сжатия (из
упругой характеристики точка К (рисунок 2.1));
b – ширина листа рессоры по конструктивным соображениям принимаем
Определим толщину листа рессоры:
Таким образом длина рессоры ровна: L p 1438 180 1618мм .
Окончательно принимаем 5 листов.
Для определения размеров подрессорника из упругой характеристики
рессорной подвески (рисунок 2.1) определим силу сжимающую дополнительную
рессору (подрессорник):
Далее производим расчет тех же параметров для подрессорника.
Находим длину подрессорника из условия:
Находим активную длину подрессорника:
Определяем толщину одного листа:
Принимаем толщину листа 10 мм.
Принимаем ширину подрессорника 100 мм.
Определяем количество листов подрессорника:
Окончательно принимаем 6 листов.
Поскольку проектируется малолистовая рессора то необходимо осуществить профилирование листов рессоры и подрессорника.
Рисунок 3.1 – Расчетная схема для профилирования листов
рессоры и подрессорника
Производим профилирование листов рессоры.
Таблица 3.1 – Результаты профилирования листов рессоры
Производим профилирование листов подрессорника
Таблица 3.2 – Результаты профилирования листов подрессорника
2 Расчт рессоры для многолистовой подвески
Длина рессоры определяется:
где n – количество листов рессоры принимаем n=7;
упругой характеристики точка К);
Таким образом длина рессоры ровна: L p 1285 180 1465мм .
Окончательно принимаем 7 листов.
Определим толщину каждого листа.
Поскольку рессора является направляющим элементом то коренной лист
воспринимает продольную и поперечную силы то есть рессора перегружена. Для
обеспечения необходимого ресурса его толщину принимают на один класс
больше чем полученный по расчету. Кроме этого часто увеличивается толщина
прилегающих листов. Группа из средних листов имеет расчетную толщину
группа нижних листов имеет толщину на 12 класса ниже расчетной.
Для 12 листа принимаем толщину 12 мм для 345 принимаем 11 мм для 67
Определим длину листов основной рессоры графическим методом.
Для этого определим момент инерции каждого листа и отложим их на оси Y а
на оси Х отложим длины коренного листа и стремянки (рисунок 3.2)
Момент инерции 1 7 листа:
При графическом построении длин рессор проведм вертикальную ось
центрового болта и вдоль е отложим отрезки пропорциональные моментам
инерции сечений листов и через полученные точки проведм параллельные
линии. Затем на верхней линии отложим длину первого (коренного) листа а из
самой нижней линии – длину опорной поверхности заделки рессор. Высоту сечения на торце первого листа нужно разделить пополам и полученную точку
соединить прямой с точкой выхода последнего листа на заделки. Длины
остальных листов рессор найдем так чтобы линия делила высоту сечения на
торце каждого листа пополам.
Рисунок 3.2 - Графическое определение длины листов рессоры
Таким образом принимаем следующие длины листов:
L2 1465 мм; L3 938 мм; L4
3 Расчет подрессорника для многолистовой подвески
Принимаем толщину листа 9 мм.
Для 12 листа принимаем толщину 10 мм для 345 принимаем 9 мм для 67
Определим длину листов дополнительной рессоры (подрессорника)
графическим методом. Для этого определим момент инерции каждого листа и
отложим их на оси Y а на оси Х отложим длину первого листа и стремянки
Графическое построение длин подрессорника производится аналогично расчету
длин основной рессоры.
Рисунок 3.3 - Графическое определение длины листов подрессорника
Таким образом принимаем следующие длины листов подрессорника:
26 мм; L3 718 мм; L4
Выбор компоновочной схемы и основных размеров для
пневмоподвески. Выбор размеров пневмоэлемента
Пневматические упругие элементы представляют резинокордные оболочки
уплотненные по торцам и заполненные воздухом под давлением. В
автомобилестроении наиболее часто используется три типа пневматических
упругих элементов: круглые пневмобаллоны рукавные и диафрагменные.
Пневматические упругие элементы имеют нелинейную характеристику которую можно изменять в широком диапазоне небольшую массу значительно
большую долговечность по сравнению с металлическими упругими элементами и
позволяют регулировать высоту кузова автомобиля над полотном дороги при
изменении нагрузки за счет накачки (выпуска) в них воздуха.
Основной целью при разработке схемы является выбор типоразмера
упругого элемента и определение его местоположения. Компоновочная схема
пневматической подвески приведена на рисунке 4.1.
Рисунок 4.1 – Расчетная схема установки пневмобаллона
Fn – нагрузка от дороги на подвеску Н;
Fэ – нагрузка от пневматического элемента Н;
а – расстояние от кронштейна до балки моста м;
b – расстояние от балки моста до пневматического элемента м.
Fn M g 3950 981 38750Н
Fэ= 3875009(09+05) = 24910 Н.
пневматический упругий элемент под нагрузку F=25000 Н с эффективным
диаметром пневматического элемента Dэ=0255 м с наружным диаметром при
максимальном ходе сжатия элемента D=0325 м [1. c.134]. Значения а=09 м
b=05м выбираем исходя из компоновочных соображений что означает
расположение пневматического элемента сзади моста.
В данной компоновке был выбран упругий элемент рукавного типа как
наиболее часто применяемый в пневматических подвесках современных
автомобилей. Их широкое применение объясняется рядом преимуществ по
сравнению с другими типами пневматических элементов: при одинаковой
грузоподъемности рукавные элементы имеют меньшие размеры и массу;
позволяют получить упругую характеристику желаемого вида за счет придания
поршню необходимой конфигурации; допускают значительные перекосы и не
требуют точной установки так как оболочка самоцентрируется по поршню.
Конструкция рукавного элемента приведена на рисунке 4.2.
Рисунок 4.2– Пневматический упругий элемент рукавного типа
Δус – ход сжатия упругого элемента; hy – свес оболочки в положении
статического равновесия; hc – свободная длина поршня; D– наружный диаметр
упругого элемента; DЭ– эффективный диаметр; d–диаметр поршня; r– радиус свеса
Определяем диаметр поршня:
d=2 DЭ– D = 20255-0325=0185 м.
r=(D-d)4=(0325-0185)4=0035 м.
Принимаем Δсж= 120 мм; Δотб=120 мм.
Определяем длину участка АВСЕ:
LАВСЕ= Δсж+ Δотб+ r=012+012+3140035=0350 м.
Определяем параметр hy:
hy=( LАВСЕ– Δсж– r)2=(0350-012-3140035)2=0060 м
Свободная длинна поршня определяется по формуле:
hc= Δус2+ r=0122+0035=0095 м.
Общая высота поршня:
Нп= hy+ hc=0060+0095=0155 м
Высота упругого элемента:
Н= Нп+ Δус=0155+012=0275 м.
Расчет упругой характеристики пневмоэлемента и пневмоподвески
Упругая характеристика пневмоэлемента представляет собой зависимость
прогиба элемента от силы действующей на этот элемент. Построим упругую
характеристику элемента для статического груженого состояния. Расчетная
n – показатель степени политропы при построении упругих характеристик
принимается равным 1;
Aэффективная площадь элемента (при цилиндрическом поршне имеет постоянное
значение) она равна:
Давление в пневмоэлементе при статическом положении автомобиля в
МПа – атмосферное давление.
Объм в пневмоэлементе изменяется по формуле:
Так как в первой точке 1 0 то для нахождения V1 формула расчета
Подставив значения получим V1 :
где D=0325м –наружный диаметр;
d=0185м –диаметр поршня пневматического элемента;
cж = 012м – ход сжатия;
отб = 012м - ход отбоя;
V-изменение объема при деформации элемента;
Для расчета усилия возникающего в пневмоэлементе примем шаг
изменения i равный 100 мм. Считаем что ход сжатия вверх (+) (положительно)
а ход отбоя вниз (–) (отрицательно). Полученные значения сводим в таблицу 5.1.
По полученным данным строим упругую характеристику пневматического
элемента для груженого состояния (рисунок 5.1).
Таблица 5.1 – Значения для построения упругой характеристики
пневмоэлемента в груженом состоянии
Рисунок 5.1 – Упругая характеристика пневматического элемента для
Далее строим упругую характеристику подвески для груженого состояния.
Значения усилий пневмоподвески и ходов на ней определим по формулам:
Полученные значения сводим в таблицу 5.2. По полученным данным
строим упругую характеристику пневмоподвески для груженого состояния
Таблица 5.2 – Значения для построения упругой характеристики
пневмоподвески в груженом состоянии
Рисунок 5.2 – Упругая характеристика пневмоподвески для груженого состояния
Определим жесткость пневмоподвески по формуле:
Определим усилие пневмоэлемента из уравнения моментов в снаряженном
Fn M 0 g 630 981 6180 Н
Fэ= 760309(09+05) = 3973 Н.
Уточним значение давления воздуха в упругом элемент для снаряженного
состояния в положении статического равновесия:
Полученные значения сводим в таблицу 5.3.
Таблица 5.3 – Значения для построения упругой характеристики
пневмоэлемента в снаряженном состоянии
По полученным данным строим упругую характеристику пневмоэлемента
в снаряженном состоянии (рисунок 5.3)
Рисунок 5.3 – Упругая характеристика пневмоэлемента в снаряженном состоянии
Далее строим упругую характеристику пневматической подвески для
снаряженного состояния. Значения ходов пневмоподвески и усилий на ней
определим по формулам (4) и (5).
Полученные значения сводим в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 – Значения для построения упругой характеристики
пневмоподвески в снаряженном состоянии
По полученным данным строим упругую характеристику пневмоподвески
в снаряженном состоянии (рисунок 5.4).
Рисунок 5.4 – Упругая характеристика пневмоподвески в снаряженном состоянии
Расчет и построение характеристики амортизатора
Для расчета параметров амортизатора выбираем коэффициент апериодичности
=015 03 принимаем =02.
откуда коэффициент сопротивления амортизатора:
0 2 3950 5623719 18852 6 где
М – масса приходящаяся на подвеску приведенная к центру колеса;
c=5623719 Hм – жесткость рессоры с подрессорником приведенная к центру
Учитывая что коэффициент сопротивления на ходе отбоя K отб
K сж - коэффициент сопротивления на ходе сжатия (
Определяем коэффициент сопротивления на ходе сжатия амортизатора:
Определяем коэффициент сопротивления амортизатора на ходе отбоя:
Kсж 3 94263 282788 .
По известным коэффициентам строится характеристика амортизатора в которой
максимальная сила сопротивления: Fmax K i max где max принимают равным 052 мс.
K отб max 282788 052 14705 0 H
K сж max 94263 052 4901 7 H
По полученным данным строим характеристику амортизатора для
пневмоподвески (рисунок 6.1).
Рисунок 6.1– Характеристика амортизатора
Для реального амортизатора коэффициент передаточного числа установочного
Fmax сж K сж max 5577 7 052 2900 4 H
1 Расчет конструктивных параметров амортизатора
Определим диаметр штока.
По ГОСТ 30635-99 выбираем амортизатор с полным ходом поршня 250 мм.
Из расчета на устойчивость штока при максимальном осевом сжатии:
Полученный диаметр умножаем на коэффициент запаса продольной жесткости
(16 – 18) получаем d ШТ 7 18 12 6 мм. Принимаем d ШТ 15 мм .
Зная Fmax отб и dшт из формулы Fmax отб
поршня амортизатора Dп.
Fmax(отб)=87012 H – максимальная сила сопротивления амортизатора на ходе
Принимаем Dп 50 мм .
Площадь поршня на ходе отбоя: SОТБ
Площадь поршня на ходе сжатия: SСЖ
Выбираем амортизатор с диаметром кожуха: D=70 мм.
2 Гидравлический расчет амортизатора
Выбираем площадь сечения проходных отверстий такую чтобы получить
заданную характеристику.
Решая уравнения получим:
kУ=0.98 – коэффициент утечек;
Sв=SвСЖ= 19625 мм2 - площадь вытеснителя на ходе сжатия;
Sв=SвОТБ= 17859 мм2 - площадь вытеснителя на ходе отбоя;
=065 – коэффициент расхода;
=760 кгм3 - плотность масла.
3 Проверочный расчет амортизатора
Мощность рассеиваемая амортизатором в атмосферу:
где k =60 Втм °С– коэффициент теплоотдачи;
t – перепад температур между поверхностью
набегающим потоком воздуха.
Обдуваемая площадь поверхности амортизатора:
D L 314 0 070 0 25 0 055 м .
Генерируемая мощность: N K V 2ср .
Vср=012-015 мс – средняя скорость перемещения поршня.
Температура стенок амортизатора: t t0 t 20 57 77 о С 1200 С .
Что соответствует норме по теплоотдаче.
При выполнении курсовой работы ставилась задача спроектировать заднюю
малолистовую подвеску грузового автомобиля.
В первом разделе курсовой работы были рассмотрены конструкции и работа
рессорной многолистовой и малолистовой подвески а так же пневматической
подвески ведущих мостов тягача автобуса и полуприцепа. Представлено устройство
и работа двух- и однотрубного амортизатора.
Во втором разделе произведены расчеты и построения упругой характеристики
рессоры с подрессорником жосткость которой составила СΣ = 5623719 Нм. В
В четвертом разделе выбрана компоновочная схема и основные размеры
пневмоподвески. Подобран упругий элемент и произведен его расчет. В пятом
разделе произведен расчет и построены упругие характеристики пневмоэлемента
пневмоподвески в груженом состоянии составила Сп = 2880833 Нм.
В шестом разделе была рассчитана характеристика амортизатора. Для
построения характеристики были определены коэффициенты сопротивления
амортизатора на ходах сжатия и отбоя. Были определены диаметр поршня
амортизатора диаметр штока и максимальная температура стенок амортизатора.
Литература и источники
Автомобили: Конструкция конструирование и расчет. Системы управления и
ходовая часть: Учеб. Пособие для вузов А. И. Гришкевич Д. М. Ломако В. П.
Автушко и др.; Под ред. А. И. Гришкевича. Мн.: Выш. шк. 1987.-200с.
Автомобили: Теория: Учеб. Пособие для вузов А. И. Гришкевич. Мн.: Выш.
Раймпель Й. Шасси автомобиля: Элементы подвескиПер. с нем. А. Л.
Карпухина; Под ред. Г. Г. Гридасова.- М.: Машиностоение 1987. – 288с.
Раймпель Й. Шасси автомобиля: Конструкции подвесок Пер. с нем. В. П.
Агапова.- М.: Машиностроение 1989. – 328с.

Rybachonok_zadnyaya_malolistovaya_111_is.dwg

Общие допуски по ГОСТ 30893.1-m
Нормы затяжки резьбовых соединений по ОСТ 37.001.050-73.
Остальные технические требования по СТБ 1022-96.
*Размер для справок.
БНТУ-КР-30111120-ЗО-2016
малолистовая подвеска
Кронштейн подрессорника
Кронштейн крепления амортизатора