Передняя подвеска автомобиля средней грузоподъемности

Назначение и требования, предъявляемые к подвеске

Подвеской автомобиля называется совокупность устройств, обес­печивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колесами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на несу­щую систему и колеса и затухание их колебаний, а также регулиро­вание положения кузова автомобиля во время движения.

По назначению детали подвески делятся на упругий элемент, вклю­чающий в себя стабилизатор поперечной устойчивости, направляю­щее устройство и гасящее устройство. Упругий элемент передает вертикальные нагрузки и снижает уровень динамических нагрузок, возникающих при движении автомобиля по неровностям поверх­ности дороги, обеспечивая при этом необходимую плавность хода автомобиля.

Направляющее устройство подвески передает несущей системе автомобиля силы и моменты между колесом и кузовом и определяет характер перемещения колес относительно несущей системы автомо­биля. В зависимости от конструкции направляющее устройство пол­ностью или частично освобождает упругий элемент от дополнитель­ных нагрузок, передаваемых колесами раме (кузову) автомобиля.

Гасящее устройство, а также трение в подвеске обеспечивают затухание колебаний кузова и колес автомобиля, при котором меха­ническая энергия колебаний переходит в тепловую. Подвески по типу упругого элемента подразделяются на рессорные, пружинные, торсионные, резиновые, пневматические, гидравлические и комби­нированные.

В зависимости от типа направляющего устройства все подвески делятся на зависимые и независимые. Особенностью зависимой подвески колес является наличие жесткой балки, связывающей ле­вое и правое колеса, поэтому перемещение одного колеса в попереч­ной плоскости передается другому. При независимой подвеске от­сутствует непосредственная связь между колесами. Каждое колесо данного моста перемещается независимо одно от другого.

Независимые подвески по характеру перемещений, сопутствующих вертикальному подъему колеса, подразделяются на подвески с перемещением колеса в поперечной, продольной плоскости или в двух плоскостях (поперечной и продольной) и свечные.

Гасящее действие в подвеске обеспечивается главным образом амортизатором. В настоящее время наибольшее распространение получили гидравлические амортизаторы. По характеру работы раз­личают амортизаторы одностороннего и двустороннего действия. Амортизаторы одностороннего действия создают сопротивление и гасят колебания только при ходе отбоя, а двустороннего действия — как при ходе отбоя, так и при ходе сжатия. По конструктивному признаку разли­чаются амортизаторы телескопические и рычажные.

Основные требования, предъявляе­мые к подвескам, следующие.

1.Упругая характеристика подвески должна обеспечить высокую плавность хода, отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «клевкам» при торможениях и «приседаниях» при разгоне автомобиля.

2. Кинематическая схема должна создать условия для возмож­ного минимального изменения колеи и углов установки шкворней и управляемых колес; соответствие кинематики перемещения колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляе­мых колес вокруг шкворней.

3. Оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес.

4. Надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и их моментов.

5. Малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей.

6. Достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагру­женных деталей автомобиля.

На организм человека влияют амплитуда, частоты, ускорения и интенсивность ускорений колебательного движения. В практике оценки общей интенсивности колебаний подрессоренной массы авто­мобиля широко применяется дисперсия ускорения при движении по заданной дороге. Данный критерий является интегральным и учитывает весь спектр воздействующих колебаний.

Дисперсия является статистически хорошо определяемой вели­чиной, что позволяет сравнительными испытаниями или соответству­ющими расчетами оценить влияние на ее величину самых незна­чительных изменений в конструкции автомобиля и его подвеске.

Международная организация по стандартизации (ИСО) разрабо­тала стандарт, устанавливающий допустимые средние квадратиче­ские ускорения в диапазоне 1—80 Гц при продолжительности воз­действия, равной 8 ч. Колебание кузова при движении автомобиля по неровной дороге происходит не со слу­чайно меняющимися частотами, а с частотами собственных колеба­ний. Снижение этих частот способствует понижению ускорений колебаний кузова при движении автомобиля по любой дороге и при­водит к улучшению плавности хода автомобиля.

Физиологически наиболее привычными для человека являются колебания с частотами, свойственными нормальной ходьбе. При хорошем качестве подвески значение собственных частот составляет для легковых автомобилей 0,8—1,2 Гц, а для грузовых автомобилей и автобусов — 1,2—1,9 Гц. Если собственные частоты лежат в ука­занных выше пределах, человеческий организм хорошо переносит колебания.

Описание конструкции проектируемой подвески

Основным недостатком конструкции подвески прототипа является постоянная жесткость упругого элемента – металлической полуэлептической 13ти листовой рессоры. Такая конструкция обеспечивает необходимую частоту собственных колебаний кузова - n=70-90 кол/мин, т.е. низкие собственные частоты колебаний кузова должны обеспечить удовлетворительное состояние человеческого организма при колеба­ниях – только при полностью загруженном автомобиле. В то время как при частично загруженном или порожнем автомобиле данный упругий элемент является излишне жестким, что приводит к увеличению вибраций, толчков от дорожного покрытия и как следствие уменьшение комфортабельности автомобиля, порче груза, снижению долговечности кузова и рамы автомобиля.

Для того чтобы устранить перечисленные выше недостатки конструкции подвески прототипа проведем комплекс мероприятий:

спроектируем упругий элемент, отвечающий по условиям жесткости и прочности для порожнего автомобиля;

в дополнение к основному упругому элементу произведем расчет дополнительного упругого элемента.

Таким образом, получим комбинированную пневморессорную подвеску, в которой роль направляющего и частично упругого элемента выполняет малолистовая рессора, а в качестве дополнительного – пневмоэлемент питание воздухом которого происходит от тормозной системы автомобиля.

Работа такой подвески происходит следующим образом: при порожнем или частично загруженном автомобиле работает только рессора, при увеличении нагрузки на автомобиль блок управления пневмоэлементом получая сигнал от датчика положения кузова и нагрузки на автомобиль, открывает клапан подачи воздуха. В результате чего повышается давление в пневмоэлементе до необходимой величены – повышается его жесткость и всей подвески в целом.