РПЗ 42(нов).doc

30

Длина пружины, сжатой до соприкосновения витков:

H 3 = (n1 + 1) d + 0,25 n1 + 0,05 d = (7 + 1) 12,9 + 0,25 7 + 0,05 12,9 = 105,6мм

Из компоновки:

Динамический прогиб пружины:

fдин.прог. = 86мм

Длина пружины при динамической нагрузке:

H 2 = H1 − f дин.прог. = 220 − 86 = 134 мм

Суммарный межвитковый зазор при H 2 :

∑δ = H 2 − H 3 = 134 −105,6 = 28,4 мм

Межвитковый зазор при H 2 :

δ = ∑δ = 28,4 = 5,164 мм n 5,5

Длина пружины в свободном направлении:

H 0 = H1 + fст.пруж. = 220 + 178,1 = 398,1мм

3. Расчет пружины на прочность

Коэффициент формы пружины:

K = 1+ 1,5 − d = 1 + 1,5 12,9 = 1,1354 Dср 142,9

Касательное напряжение в пружине:

Статическая нагрузка:

Касательное напряжение при P1 :

τ i = 0,19256 299,99 = 57,766кг/ мм2

Динамическая нагрузка:

30

31

P2 = Cпруж (H 0 − H 2 ) = 16,844 (398,1 −134) = 444,85кг

Касательное напряжение при P2 :

τ 2 = 0,19256 444,85 = 85,66кг/ мм

Нагрузка на пружину, сжатую до соприкосновения витков:

P3 = Cпруж (H 0 − H 3 ) = 16,844 (398,1 −105,6) = 492,687кг

Касательные напряжения при P3 :

τ 3 = 0,19256 492,687 = 94,872кг / мм2

Предел прочности для материала пружины – сталь 60С2Г по ТУ 14-1-530-79:

σ 3 = 135кг / мм2

Условия работоспособностью: τ max < 0,85

σs

τmax = 34,872 = 0,703 < 0,85

σs 135

Проверочный расчет на плавность хода Приведенная жесткость подвески:

Статический прогиб подвески:

Собственная частота колебаний подрессоренных масс:

31

32

4. Определение усилий, действующих на детали передней подвески в режиме торможение

Рис.3. Схема сил, действующих на переднюю подвеску при торможении.

При торможении автомобиля происходит перераспределение нагрузок на передние и задние колеса. Величина дополнительной нагрузки на каждое из передних колес определяется по формуле:

W ′ = σ a j hg

2 9,81 L

где σ a - полный вес автомобиля с грузом в кг

j – максимальное замедление при торможении в м/ сек2 hg - высота центра тяжести автомобиля в м

L - база автомобиля = 2492 м

W ′ = 1455 9 0,55 = 147,306кг 2 9,81 2,492

Нагрузка на передние колеса будет равна:

Вертикальная реакция от WT за вычетом веса неподрессоренных масс, приложенная в центре пятна контакта колеса с дорогой, сила W ′′ будет равна:

WТ = WT − g k = 616,181 − 35 = 581,181кг

В этом случае усилия, действующие на элементы подвески от вертикальной составляющей W ′′ согласно векторной диаграмме (рис.2), будет равна:

W ′ = 581,181кг

P = 201,1кг

32

33

R= 524кг

S= 540кг Q = 95кг

Сила торможения:

X T = WT = 581,181 0,8 = 464,94

где: - коэффициент трения скольжения резиновой шины по поверхности дороги; принимаем = 0,7

Перенося силу ХТ в вертикальном направлении в точку О, получим тормозной момент:

МТ = ХТ rк = 518,487 0,2879 = 149,272кг м

где: rk - радиус качения колеса в м

Усилия, действующие на элементы подвески от тормозного момента:

где: в = 70 мм

а = 555мм

Усилия от силы ХТ в шарнирах подвески:

Результатирующая сила, действующая на верхнюю опору стойки продольной плоскости автомобиля:

Qкр = Sв − Хв = 238,835 − 58,07 = 180,765кг

Результатирующая сила, действующая на верхнюю опору стойки подвески в режиме торможения:

Qрез = Q 2 пр + Q 2 = 180,7652 +1032 = 32675,985 +10609 = 43284,985 = 208,05кг

Шаровый палец нижнего рычага передней подвески нагружен в продольной плоскости автомобиля силой:

Pпр = SH + X H = 238,835 + 460,416 = 699,251кг

33

35

B - колея передних колес

M y = y rk 3 = 722,2 0,2856 = 206,26кг м

Момент M y вызывает появление равных и направленных в противоположную сторону сил Pв , Pн

где а = 0,491м; в = 0,065м

Усилия от силы Y :

Усилие, действующее на нижний шаровый палец от поперечной составляющей силы:

где Pн - усилие, действующее на нижний шаровый палей от силы y ; от вертикальной силы W силу P определяем по векторной диаграмме

P = 152кг

Результатирующая сила, действующая на нижний шаровый палец, от поперечной и вертикальной составляющих( y и W ) приложенных в пятне контакта, будет равна:

Pрез = P + P = 1008,74 +152 = 1160,74кг

σ

6. Расчет шарового пальца нижнего рычага передней подвески

Расчет шарового пальца производим для случая заноса автомобиля Сила изгибающая палец:

Pрез = 1160,74кг

l = 24 мм

d = 15мм

35

36

Рис.6 Расчетная схема шарового пальца

Напряжение изгиба пальца в сечении I-I:

Напряжение среза пальца:

[σ ср ]= 0,3 σ Т = 0,3 8500 = 2550кг/ см2

Материал пальца: Сталь 38 ХГНМ, ТУ14-1-535-73

σв = 90 ÷100кг / мм2 = 9000 ÷10000кг / см2

σТ = 85кг/ мм2 = 8500кг/ см2

7. Расчет стабилизатора поперечной устойчивости на прочность

Жесткость стабилизатора определяется по формуле:

где 2 fC - перемещение одного конца стабилизатора относительно другого;

li - длина стабилизатора при проектировании его на поперечную плоскость автомобиля; li = 1200 мм

l - проекция стабилизатора на продольную плоскость автомобиля; l = 418,5мм

36

37

l1 - длина рычага стабилизатора, работающего на

изгиб; l1 = 485мм ; l 2 = 247,5мм

lТ - длина торшона стабилизатора, работающего на кручение; lТ = 840 мм

Е- модуль упругости;

J - момент инерции круглого сечения;

J = π d 4 = 3,14 2,34 = 1,373см4 64 64

Рис.7.

Найдем усилие P , приложенное к концам стабилизатора:

P = CT 2 fC = 14 14,8 = 207,2кг

Наиболее опасным сечением будет в точке 2:

M изг = P l1 = 207,2 45,8 = 9489,76кг см

Напряжение от изгиба:

37

38

где Wизг = π d 3

32

Напряжение кручения:

M кр = P l = 207,2 41,85 = 8671,32кг см

Wкр = π d 3

16

Приведенные напряжения:

σ пр = σ 2 + 4τ 2 = 7948,6262 + 4 3631,552 = 63180655 + 52752620 = 115933275 = 10767,23кг / см2

Предел прочности для стали 60С2П

σв = 13500кг/ см2

σпр = 10767,23 = 0,798

σв 13500

38

39

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном проекте была рассмотрена передняя подвеска автомобиля, аналогом которого был взят автомобиль ВАЗ – 2170. Были проведены сравнения в описании существующих конструкций.

Тяговодинамический расчёт показал соответствие характеристик автомобиля современному уровню развития. Проведённый проверочный расчёт деталей подтвердил правильный выбор их конструкции и материала.

39