Подвеска полуприцепа рессорная балансирная

Пояснительная записка.doc

Чучелов Р.О. Курсовой проект
по дисциплине «Рабочие
процессы и основы расчета
автомобилей». Подвеска
полуприцепа балансирная
рессорная. – Челябинск: ЮУрГУ
АТ-455 2013 28 страниц 9
листа чертежей (А1).
В данном курсовом проекте спроектирована рессорная балансирная
подвеска на базе двухосного полуприцепа – панелевоза ЧМЗАП – 938532 с
увеличенной на 15 % грузоподъемностью.
В работе рассмотрены различные типы рессорных подвесок полуприцепов
выполнен силовой расчет подвески определены основные параметры отдельных
узлов и деталей подвески.
Техническое задание 6
Классификация и анализ конструкции подвесок .8
1 Устройство подвески 8
2 Классификация подвесок .9
3 Анализ конструкции рессорной балансирной подвески .11
1 Определение нагрузки действующей на подвеску 13
2 Расчет рессор подвески ..14
3 Расчет стремянок рессоры .19
3.1 Расчет стремянки на прочность 19
3.2 Расчет резьбы стремянки 20
4 Расчет балансира 21
Оценка технического уровня и качества изделия ..23
Инструкция по эксплуатации подвески 24
1 Техническое обслуживание подвески ..25
2 Хранение и консервация 26
Список используемой литературы 28
Динамические нагрузки и колебания испытываемые автомобилями при
эксплуатации по дорогам с неравными поверхностями снижают в значительной
степени эксплуатационно – технические качества автомобилей а следовательно
и эффективность использования автомобильного транспорта.
Основными устройствами защищающими автомобиль от динамических
воздействий вызванных неровностями дороги являются подвеска и шины.
Подвеска обеспечивает передачу сил и моментов действующих между колесом и
рамой. В зависимости от назначения транспортного средства его
грузоподъемности и условий эксплуатации конструкция подвески может быть
выполнена по – разному.
В настоящее время наиболее распространенными упругими элементами в
подвесках грузовых автомобилей и прицепов являются листовые рессоры.
Целью курсового проекта является проектирование рессорной
балансирной подвески полуприцепа ЧМЗАП – 938523 с увеличенной
Грузоподъемность прототипа: 24700 кг
снаряженного прицепа: 10000 кг
Подвеска прототипа балансирная с использованием четырех продольных
полуэлептических рессор.
Полуприцеп имеет удовлетворительную устойчивость при движении с
максимальной скоростью а так же при перевозке грузов по различным типам
Прочность и надежность подвески должны обеспечивать ее безотказную
работу минимум затрат на ремонт и обслуживание а так же долговечность.
Указанные параметры достигаются благодаря:
) Повышению прочности деталей подвески при незначительном увеличении
) Упрощению конструкции подвески применением минимального числа
) Уменьшению концентрации напряжений в наиболее нагруженных местах и
Немаловажным показателем является ремонтная технологичность изделия
которая состоит в проведении технического обслуживания и текущего ремонта
Ежедневное обслуживание прицепа включает уборочно-моечные и
контрольно-осмотровые операции. Особого внимания при осмотре требует
проверка состояния рессор шин крепления дисков колес сцепного
устройства с автомобилем – тягачом состояния тормозов световых и
сигнальных приборов.
Объем первого технического обслуживания для прицепа дополнительно
включает крепежные и смазочные операции. Особое внимание следует обращать
на состояние сцепного устройства буксирного устройства автомобиля-тягача
состояние седельного устройства и его крепления к раме состояние рессор
пальцев и поворотного устройства.
Объем второго технического обслуживания предусматривает более
глубокое профилактическое обслуживание прицепа или полуприцепа включающее
смазку ступиц проверку состояния тормозных барабанов проверку
синхронности срабатывания тормозов прицепа и автомобиля- тягача.
Классификация и анализ конструкции подвесок
Подвеской называется совокупность устройств обеспечивающих упругую
связь между подрессоренными и неподрессоренными массами.
Подвеска уменьшает динамические нагрузки действующие на
подрессоренную массу.
1 Устройство подвески
Подвеска состоит из трех основных элементов:
) упругого элемента;
) направляющего элемента;
) демпфирующего (гасящего) элемента.
Упругим устройством на подрессоренную массу передаются вертикальные
силы действующие со стороны дороги уменьшаются динамические нагрузки и
улучшается плавность хода. Примером упругого элемента служат спиральные
пружины и листовые рессоры (рисунок 1).
Рисунок 1 – Упругие элементы подвески.
Направляющее устройство – это механизм воспринимающий действующие на
колесо продольные и боковые силы и их моменты. Кинематика направляющего
устройства определяет характер перемещения колеса относительно несущей
системы. В качестве примера направляющим устройством может служить листовая
Демпфирующее устройство предназначено для гашения колебаний кузова и
колес путем преобразования энергии колебания в тепловую и рассеивания ее в
окружающую среду. Примером гасящего устройства служит гидравлический
амортизатор (рисунок 2).
Рисунок 2 – Гасящий элемент подвески.
2 Классификация подвесок
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. Зависимые подвески бывают
балансирные и автономные.
Рисунок 3 –Зависимая балансирная рессорная подвеска.
При независимой подвеске отсутствует непосредственная связь между
колесами. Каждое колесо данного моста перемещается независимо одно от
Независимые подвески по характеру перемещений сопутствующих
вертикальному подъему колеса подразделяются на подвески с перемещением
колеса в поперечной продольной плоскости или в двух плоскостях (продольной
и поперечной) и свечные.
По типу гасящего элемента подвески бывают с рычажными или
телескопическими амортизаторами.
По типу упругого элемента подвески бывают с:
металлическим упругим элементом;
неметаллическим упругим элементом.
Металлическими упругими элементами являются рессоры пружины и
торсионы а так же их комбинации.
Неметаллические упругие элементы делятся на:
пневматические упругие элементы;
гидропневматические упругие элементы;
резиновые упругие элементы;
комбинированные упругие элементы.
Рисунок 4 – Независимая подвеска легкового автомобиля.
Независимая подвеска применяется в основном на легковых автомобилях и
в основном состоят из амортизатора винтовой пружины и рычага.
Зависимые рессорные подвески получили очень большое применение в
грузовых автомобилях автобусах и прицепах а так же и на
сельскохозяйственной технике.
3 Анализ конструкции рессорной балансирной подвески
В первую очередь стоит отметить то что листовые рессоры получили
самое широкое применение благодаря тому что сочетают в себе все три
Недостатком листовой рессоры является большая металлоемкость – по
сравнению с пружиной или торсионом рессора может запасти в 4 раза меньшую
энергию. Еще одним недостатком является наличие в рессоре межлистового
трения отрицательно влияющего на характеристику рессоры и ее
Для увеличения долговечности листовых рессор их разгружают от
скручивающих напряжений уменьшают напряжения в листах ограничивая
амплитуду или вводя дополнительные упругие элементы.
Межлистовое трение значительно усиливается при попадании абразивных
частиц что приводит к местному поверхностному износу задирам и
образованию микротрещин которые в конечном итоге приводят к разрушению
Преимуществом балансирной подвески является вдвое меньшее перемещение
кузова при вертикальном перемещении одного колеса относительно другого.
В рессорных балансирных подвесках к кинематической схеме
направляющего устройства предъявляются дополнительные требования:
Горизонтальное перемещение рессоры относительно балки моста влияющие на
износ пары трения рессора – опора моста должно быть минимальным. Трение и
износ могут быть значительными из – за высоких давлений и работы трущихся
поверхностей в абразивной среде (дорожная пыль). В некоторых подвесках это
перемещение уменьшено до 2 – 4 мм.
Должны быть минимальные угловые перемещения влияющие на износ и
долговечность карданных передач. Минимальные значения перемещений зависят
от размеров четырехзвенника образуемого шарнирами рычагов направляющего
1 Определение нагрузки действующей на подвеску
По заданию необходимо спроектировать подвеску для прицепа –
панелевоза ЧМЗАП 938532 с увеличенной на 15% грузоподъемностью.
перевозимого груза заводского прицепа: m = 24700 кг( G = 247
снаряженного полуприцепа: mпр = 10000 кг( Gпр = 100 кН).
Определим увеличенную грузоподъемность прицепа:
Определим нагрузку действующую на подвеску прицепа. Вес прицепа
сосредоточен в центре тяжести нагрузка равномерно распределена между осью
балансира и опорным устройством.
Схема нагружения прицепа приведена на рисунке 5.
Рисунок 5 – Схема нагружения прицепа ЧМЗАП 938532.
Определим реакции опор А и В.
Произведем проверку:
G1 + Gпр – Rа - Rb = 0
41 + 100 – 1984 – 1857 = 0
Реакции опор определены верно.
Из расчета видно что сила действующая на подвеску составляет 1857
Следовательно на одну сторону подвески действует сила:
Сила приходящаяся на одну рессору подвески:
2 Расчет рессор подвески
На данном прицепе в подвеске устанавливается 4 рессоры (по две
рессоры на каждую сторону подвески соединенные балансиром).
На рисунке 6 изображена рессора прицепа ЧМЗАП 93853 и приведены ее
Рисунок 6 – Рессора прицепа – прототипа ЧМЗАП 93853.
Технические данные рессоры прицепа ЧМЗАП 93853:
рессоры в сборе: 895 кг;
Полная длина рессоры: 1360 мм;
Расчетная длина рессоры: 1160 мм;
Длина переднего конца: 680 мм;
Высота пакета: 156 мм;
Количество листов: 13;
Для сохранения кинематики подвески прицепа – прототипа то есть
сохранения расстояния между осями принимаем активную длину рессоры такой
же как и у прицепа – прототипа.
Полная длина коренного листа рессоры: 1360 мм.
Длина активного участка рессоры: 1160 мм.
Определим длину пассивного участка рессоры:
Определим предварительную характеристику сечения одного листа
где: Gmax = 11 ГПа – максимальные напряжения на растягиваемой стороне
кр = 08 – поправочный коэффициент учитывающий отклонение реальной
рессоры от идеальной [1 стр. 120];
кн = 1 – поправочный коэффициент на нессиметричность рессоры [1 рис.
Е = 205*105 МПа – модуль упругости первого рода [1 стр. 120];
кд = 25 – коэффициент динамичности [2 стр. 251];
Определим максимальный прогиб рессоры:
Определим характеристику сечения одного листа рессоры:
Для того что бы уменьшить металлоемкость конструкции решено
использовать для рессор Т – образный профиль поперечного сечения по ГОСТ
Из справочника конструктора – машиностроителя выбираем ближайшее
подходящее поперечное сечение. Его характеристика сечения S = 054 см
момент инерции сечения Jх = 1038 см4. Основные размеры сечения приведены
Рисунок 7 – Геометрические характеристики сечения листов рессоры.
Материал листов рессоры: сталь 60С2.
Допускаемые напряжения: 1000 МПа.
Твердость материала: 440 HB.
Проверим активную длину рессоры:
Принимаем активную длину рессоры Lа = 120 см.
Тогда полная длина коренного листа рессоры:
Для того что бы определить требуемое число листов рессоры
необходимо рассчитать суммарный момент инерции всех листов рессоры:
Число листов рессоры определяется из следующего выражения:
Принимаем число листов рессоры n = 18.
Определим стрелу прогиба рессоры при статической нагрузке:
Определим стрелу рессоры после изготовления:
Радиус кривизны коренного листа собранной рессоры:
Радиус кривизны коренного листа рессоры при статической нагрузке:
Напряжения в листах рессоры:
Определим радиус кривизны коренного листа в свободном состоянии:
Радиус кривизны каждого последующего листа в свободном состоянии
принимается меньшим на 12 см чем радиус кривизны предыдущего листа
Определять длину листов рессоры будем графическим методом.
Схема для определения длины листов рессоры представлена на рисунке 8.
Рисунок 8– Определение длины листов рессоры.
Определим жесткость рессоры:
Размеры листов рессоры занесем в таблицу 1.
Размеры листов рессоры
№ листа Толщина листаШирина листа Длина листа Радиус в
3 Расчет стремянок рессоры
В процессе эксплуатации стремянка рессоры испытывает постоянное
нагружение растяжением.
В данном расчете требуется определить минимально допустимый диаметр
стержня из которого будет изготовлена стремянка а так же проверить
условие прочности резьбы на срез и определить момент затяжки гаек
3.1 Расчет стремянки на прочность
Произведем расчет стремянки рессоры на прочность при растяжении.
Минимально допустимый диаметр стремянки определим по формуле:
где: Gт = 490 МПа – предел текучести материала стремянки. Значение взято
[n] = 25 – коэффициент запаса прочности.
Принимаем d = 16 мм.
3.2 Расчет резьбы стремянки
На стержне стремянки нарезана метрическая резьба с шагом P = 15 мм.
Условие прочности резьбы по напряжениям среза выглядит следующим
где: d1 = d - 108P – внутренний диаметр резьбы;
m = 13 мм – высота гайки выполненной по ГОСТ 5927 – 70;
К = 087 – коэффициент полноты резьбы [4 стр. 33];
Км = 06 – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по виткам
Внутренний диаметр резьбы:
Проверим выполнение условия прочности резьбы на срез:
Условие прочности резьбы на срез выполняется.
Определим момент затяжки гаек стремянки:
где: dсред = 05(d +d1) = 1519 мм – средний диаметр резьбы;
Dср = 127d = 2032 мм – диаметр среза;
fтр = 022 – коэффициент трения по торцу гайки [4 стр. 27];
[pic] = 0172 – коэффициент трения в резьбе [4 стр. 28].
Момент затяжки гаек стремянки:
Полученное значение является достаточным для нормальной работы рессоры.
В противном случае при перетяжке гаек рессора становится более жесткой.
Балансир состоит из двух основных частей: оси балансира и корпуса
В данном проекте требуется рассчитать минимальный диаметр оси
балансира. Минимальный диаметр оси будем определять из условия прочности на
Схема нагружения оси балансира и эпюра изгибающего момента изображены
Рисунок 9 – Схема нагружения оси балансира и эпюра изгибающего момента.
Условие прочности при изгибе:
где: М = 8357кНм – изгибающий момент;
[G] = Gт[n] – допускаемые напряжения изгиба;
Gт = 670 МПа – предел текучести материала оси балансира. Значение взято
Допускаемые напряжения изгиба:
Определим диаметр балансира:
Принимаем dб = 70 мм.
Оценка технического уровня и качества изделия
Спроектированная подвеска для полуприцепа основана на конструкции
подвески прицепа – прототипа грузоподъемностью 247 тонн.
В разработанной конструкции для увеличения грузоподъемности было
увеличено число листов рессоры до 18.
Для уменьшения металлоемкости вместо прямоугольного профиля
поперечного сечения лист рессоры было принято решение использовать профиль
Т – образного сечения.
Так же в ходе расчетов была увеличена и длинна рессоры что
положительно влияет на характеристики подвески и долговечность самой
Технический уровень спроектированной подвески соответствует
современным стандартам и требованиям предъявляемым к конструкциям.
Качество обусловлено высокой надежностью и долговечностью деталей
подвески и всей подвески в целом.
Надежность подвески обеспечивается коэффициентом запаса по
Подвеска является ремонтопригодной. Имеются детали например такие
как втулки оси балансира и ось балансира у которых предусмотрены ремонтные
размеры что уменьшает затраты на ремонт.
Основным параметром для проектируемой подвески являлясь
грузоподъемность. По сравнению с прототипом грузоподъемность увеличилась
что позволяет увеличить производительность снизить себестоимость перевозки
продукции и увеличить количество перевозимого груза.
Инструкция по эксплуатации подвески
Подвеска рессорная балансирная предназначена для смягчения и
поглощения толчков и ударов возникающих при движении полуприцепа по
Техническая характеристика:
Тип подвески: рессорная балансирная.
Тип рессор: полуэлептические.
Грузоподъемность: 28410 кг.
С завода – изготовителя поставляется в разобранном состоянии в
Рессора полуэлептическая – 4 шт
Регулируемая реактивная штанга – 2 шт
Нерегулируемая реактивная штанга – 2 шт
Ось балансира – 2 шт
Кронштейн крепления рессоры – 4 шт
Кронштейн крепления балансира – 2 шт
Палец реактивной штанги – 4 шт
Накладка рессоры верхняя – 4 шт
Накладка рессоры нижняя – 4 шт
Шайба ГОСТ 10450-78:
Масленка 1.2.Ц6 ГОСТ 19853-74 – 12 шт.
Подготовка и порядок работы:
) При вскрытии тары проверить комплектность и состояние деталей.
) Собрать подвеску согласно сборочного чертежа.
) Произвести смазку осей балансиров и пальцев реактивных штанг.
1 Техническое обслуживание подвески
Ежедневное обслуживание является одним из основных видов ухода за
рессорной подвеской и прицепом в целом. Оно включает наружный осмотр и
Техническое обслуживание № 1 проводится совместно с ТО № 1 тягача.
Данный вид технического обслуживания включает в себя объем работ
ежедневного обслуживания и дополнительно проверку надежности крепления
резьбовых соединений при необходимости их затяжку а так же проведение
смазочных работ. Смазка проводится после удаления всех загрязнений с
подвески полуприцепа. В качестве смазочного материала используется Литол –
или Солидол С и им подобные консистентные смазки. После проведения работ
лишнюю смазку необходимо удалить ветошью.
Техническое обслуживание № 2 так же проводится совместно с ТО № 2
тягача. При данном техническом обслуживании выполняется весь объем работ ТО
№ 1 и дополнительно осмотром проверяется целостность рессорных листов
состояние и крепление стремянок состояние реактивных штанг и их
Сезонное обслуживание два раза в год совместно с сезонным
обслуживанием тягача. Сезонное обслуживание включает весь перечень работ ТО
№ 2 и дополнительно производится зачистка мест поврежденных коррозией.
Производится проверка целостности конструкции.
Так же в процессе эксплуатации необходимо смазывать листы рессоры
графитовой смазкой УССА.
2 Хранение и консервация
Для длительного хранения подвеска должна быть законсервирована. Перед
консервацией рессорная подвеска должна быть очищена от пыли и грязи. Места
имеющие следы коррозии зачищаются наждачной бумагой или металлической
щеткой с последующей протиркой ветошью смоченной в бензине.
Подвеску перед консервацией разбирают и обильно смазывают чтобы
предотвратить коррозию деталей.
При расконсервации подвески и подготовке к эксплуатации необходимо
очистить поверхности механизмов и узлов от консервационной смазки и собрать
подвеску согласно чертежа.
При утилизации подвески производится ее демонтаж разборка и
дальнейшая переработка на металлургическом пердприятии.
В данном курсовом проекте была поставлена задача спроектировать
рессорную балансирную подвеску для полуприцепа с увеличенной на 15 %
грузоподъемностью. Прототипом являлся полуприцеп – панелевоз ЧМЗАП
8532 грузоподъемностью 24700 кг.
Спроектированная подвеска состоит из четырех продольных
полуэлептических рессор двух балансиров и четырех реактивных тяг. Рессора
состоит из 18 листов с Т – образным профилем поперечного сечения.
Список используемой литературы
Гришкевич А.И Конструкция конструирование и расчет. Системы
управления и ходовая часть. Минск: Вышэйшая школа 1987. – 200с.
Осепчугов В.В. Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкции
элементы расчета. М: Машиностроение 1989. – 304с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора – машиностроителя. В трех
томах. М.: Машиностроение 2001.
Иванов М.Н. Детали машин.-М: Высшая школа 2001. – 382с.
Лукин П.П. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение
Пархиловский И.Г. Автомобильные листовые рессоры. – 2-е изд.
переработанное и дополненное.-М.: Машиностроение 1978. – 232с.
Успенский И.Н. Проектирование подвески автомобиля. М.:
Машиностроение 1976. – 168с.
Раймпель Й. Шасси автомобиля. Элементы подвески. М.:
Машиностроение 1987. – 286с.
Инструкция по эксплуатации

титульник.doc

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Южно-Уральский Государственный Университет»
(научно-исследовательский университет)
Факультет «Автотракторный»
Кафедра «Автомобильный транспорт и сервис автомобилей»
По дисциплине «Рабочие процессы и основы расчета автомобилей»
Тема: «Подвеска полуприцепа рессорная балансирная»
Прототип: полуприцеп – панелевоз ЧМЗАП - 938532

Лист 2.dwg

Технические требования:
После сборки рессору подвергнуть осадке нагрузкой 5500 кг.
Перед сборкой поверхности листов должны быть смазаны графитной смазкой УССА ГОСТ 3333-80.
Повторная осадка той же нагрузкой не должна давать остаточных деформаций.
Длина nвыпрямленого листа
nРадиус в свободном состоянии
АТ-455.08.13.01.01.СБ
Сварочные швы по ГОСТ 5264-80
Общие допуски ГОСТ 30893.2m.k
* Размер для справок
АТ-455.08.13.01.02.СБ
Сталь 40Х ГОСТ 4543-71
Палец n реактивной штанги
Пояснительная записка
Стандартныеn изделия
Втулка оси балансира

Подвеска ресорная СБ.dwg

Подвеска nбалансирная рессорная
Пояснительная записка
Стандартныеn изделия
Техническая характеристика
Штанга нерегулируемая
Палец реактивной штанги
Тип подвески: балансирная рессорная
Тип рессоры: полуэлептическая
Технические требования:
Перед сборкой рессоры подвергнуть осадке нагрузкой 5500 кг.
Регулируемые реактивные штанги установленны на передней балке нерегулируемые-на задней.
Сварные швы по ГОСТ 5264-80.