Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11

Чтобы перейти от характеристики рессоры к характеристикам подвески, следует установить зависимость между перемещением колеса и деформацией рессоры, а также между нагрузками на колесо и на рессору.

На рис. 5.4 показаны различные схемы подвесок, применяемых на автомобилях: а-г - независимые, д - балансирная, е - приведенная схема (усилие пружины, а также сопротивление амортизатора действуют непосредственно на ось колеса).

В качестве примера рассмотрим определение характеристики для независимой однорычажной подвески с качением колеса в поперечной плоскости (рис. 5.4,а).

Составляя уравнение проекций на вертикальную ось и уравнение моментов, получим

Zk - q = Р, (а)

(Zk - q) (а + Ь) = РЬ. (б)

Здесь q - вес колеса.

Между перемещением Л оси колеса и деформацией / пружины имеется зависимость

h = f

а + b

Считая характеристику рессоры линейной и выражая силу через жесткость и деформацию, получим после подстановки в уравнения (а) и (б)

С = = Ср

(а + Ь)

(а + Ь)

Эта характеристика нелинейная, так как отношение q/P переменное. Однако ввиду сравнительно небольшой величины этого отношения для большинства автомобилей (за исключением большегрузных автомобилей высокой проходимости) под статической нагрузкой его влиянием можно пренебречь и считать характеристику линейной; тогда жесткость подвески определяется формулой

с = Сер •

(а + Ь)

(5.5)

Жесткость подвески меньше жесткости упругого элемента; при а=Ь имеем

с = Ср.

Аналогично определяется жесткость для подвески с двумя равными рычагами (рис. 5.4,в).

У подвески с неравными рычагами (рис. 5.4,г) соотношение плеч нельзя принимать постоянным и характеристика будет нелинейной.


Рис. 5.4

Схемы независимых (аг), балансирной (д) и приведенной (е) подвесок



Рассмотрим теперь торсионную подвеску, у которой колесо качается в продольной плоскости (рис. 5.4,6).

Для нее, если не учитывать вес колеса, можно написать

Zk 1 sin (ао + а.) = Мт = Ср а , h = 1 [cos (Хо - cos ((хо + а) ] , откуда жесткость подвески

h 1 sin ((Xq + (Х) [cos (Xq - cos ((Xq + (x) ]

(5.6) (5.7)

(5.8)

где (Xq - начальный угол установки рычага; обычно (Xq берется в пределах 45-70°;

(х - угол закрутки торсиона.

Таким образом, при линейной характеристике рессоры характеристика подвески будет линейной. Наименьшая жесткость получится при (Xq + (X = л/2, когда

Cj, а

с = Y ------.

1 cos (Xq

(5.9)

Для балансирной подвески могут быть две характеристики - характеристика по колесу и характеристика по тележке.

При построении характеристики по колесу вертикальное перемещение дается одному из колес тележки, а остальные сохраняют начальное положение; при этом определяются нагрузки на перемещаемое колесо. Для характеристики по тележке одинаковые перемещения даются всем колесам, т. е. вся тележка перемещается параллельно самой себе. Каждой из характеристик соответствуют свои жесткости.

Определим жесткости для применяемой на трехосных автомобилях симметричной балансирной подвески (рис. 5.4,(Э), имеющей две характеристики (если подвеска нессиметричная, она имеет неодинаковые характеристики по переднему и заднему колесам).

При определении жесткости по колесу имеем (без учета веса колеса)

h = 2 f,

откуда

Ск =

При определении жесткости по тележке h = f, тогда

(а) (б)

(5.10) (5.11)


Рис. б.б

Характеристика балансирной подвески

Таким образом, жесткость по тележке вдвое больше жесткости по колесу. Характеристики, соответствующие жесткости Ст и Ск, показаны на рис. 5.5.

Каждая из характеристик отвечает определенным условиям работы подвески. Так, под статической нагрузкой (под весом корпуса) оба колеса тележки одинаково перемещаются по отношению к корпусу, и справедлива характеристика по тележке (сплошная линия От на рис. 5.5). То же будет иметь место при возникновении угловых колебаний во время движения автомобиля по ровной дороге. В этих случаях подвеска жесткая; жесткой она будет и при движении по длинным неровностям (при наезде на неровности обоих колес одновременно). Если же на неровность наезжает одно колесо, справедлива характеристика по колесу (линия Ск, начинающаяся от статической нагрузки); такая подвеска мягкая, что повышает плавность хода автомобиля.

Графоаналитический метод построения характеристики подвески по методу Е. И. Магидовича рассмотрен ниже. В общем случае характеристика подвески может быть построена графоанали.ти-ческим методом. При этом зависимость h и f находится графическим построением, а зависимость Zk от Р - аналитически.

Рассмотрим этот метод на примере независимой подвески с неравными рычагами (рис. 5.4,г). В увеличенном размере схема воспроизведена на рис. 5.6. Здесь шарнирный трехзвенник BACD поворачивается вокруг точек В и D. Каждому углу поворота соответствует определенное положение оси колеса О (Oj, Ог ..).

Строя в масштабе ряд положений трехзвенника, определяем траектории точек Е, А, С, О, соответствующие им вертикальные деформации рессоры Д fi и перемещения оси колеса А hi.


Рис. 6.6

Схема для построения кинематической характеристики подвески




Рис. 6.8

Характеристики упругого элемента (а) н подвески (б)

Рис. 5.7

Кинематическая характеристика подвески

По ЭТИМ данным строится кинематическая характеристика подвески (рис. 5.7).

Далее: пусть дана характеристика упругого элемента (рис. 5.8,а). Если пренебречь трением в подвеске и влиянием веса колеса, то приращение потенциальной энергии рессоры, деформирующейся на величину Д fi, должно быть равно работе подъема колеса на высоту

А hi. Для малого участка, пренебрегая кривизной характеристики, получим

откуда

Zki = (Pi 1 + Pi) - Zk (i - 1). A nj

Имея в виду, что Zko = О и Pq = О, имеем

Д fl

Zkl = Pi

Д hi

(5.12)

(5.13)

Дальнейшие значения Zi определяются по формуле (5.12), например:

Zk2 = (Pl+P2)7-Zkl,

Д h2

Zk3 = (Р2 + Рз) - Zk2 и т. д.

Д h3

По этим данным строится характеристика подвески (рис. 5.8,5). Заштрихованный участок характеристики соответствует работе перемещения колеса на величину Д hi.

Графоаналитический метод построения характеристики - наиболее общий. Любая из найденных ранее аналитически характеристик может быть получена этим методом.

Хода колес. Ход колес, т. е. вертикальное перемещение колеса по отношению к корпусу автомобиля под воздействием приложенной к нему нагрузки, может быть разделен на две части: статический ход - от полной разгрузки упругого элемента до статического положения, занимаемого колесом под воздействием веса автомобиля, и рабочий, или динамический, ход - от статического положения до верхнего предела, определяемого ограничителем хода колеса. Ограничитель необходим для предотвращения перегрузки и возможной поломки упругого элемента*.

Величина ходов и их соотношение оказывают существенное влияние на плавность хода автомобиля.

При линейной характеристике подвески статический ход he однозначно определяет ее жесткость, так как

Gk.C. , л t\

c = ~j, (5.14)

где Gk.C. - статическая нагрузка на колесо.

Для автомобилей статическая нагрузка - величина переменная, зависящая от того, нагружен ли и насколько нагружен автомобиль. Чем больше коэффициент грузоподъемности данного автомобиля, тем при постоянной жесткости подвески шире возможные пределы изменения статического хода.

Величина рабочего хода колеса теоретически ограничивается клиренсом (дорожным просветом) автомобиля, так как при рабочем ходе, равном клиренсу, низшая точка корпуса будет касаться дороги. Практически, учитывая наличие неровностей, рабочий ход должен быть меньше клиренса. Уменьшение рабочего хода может оказаться необходимым также по конструктивным условиям, если до выбора клиренса какая-либо неподрессоренная деталь будет задевать за подрессоренную.

Коэффициентом динамичности подвески ф называется отношение рабочего хода колеса hp к статическому:

(5.15)

Поскольку величины как статического, так и рабочего хода ограничены, коэффициент динамичности не может изменяться произвольно. Увеличение его связано с повышением жесткости подвески и потому не может быть рекомендовано, хотя при этом и уменьшится вероятность пробоя: чем больше рабочий ход, тем (при равной жесткости) большую потенциальную энергию может запасти подвеска.

Ограпичитоль может быть жестким или упругим (дополнитольпая рессора, резиновый массив). Упругость ограничителя учитывается при построении характеристик подвески.



0 1 2 3 4 5 6 7 [ 8 ] 9 10 11