Элементы подвески

Многие требования предъявляются к подвескам современных транспортных средств, которые с учетом различных условий вождения (груженое транспортное средство - порожнее, ускорение - торможение, ровная - неровная поверхность, прямолинейное - криволинейное движение) часто противоречивы.

Каждый автомобиль, путешествующий по дороге, подвержен вибрации.

Благодаря конструктивным элементам колесных подвесок, лучше держаться на дороге во время движения по кривой и на плохих поверхностях. Настройка управляемых колес, то есть угла наклона, колеи колес и угла поворота рулевого колеса, должна оставаться неизменной как при отклонении подвески, так и при передаче движущих и тормозных сил. Изменения наклона колеса вызывают трепетание (гироскопический эффект) и повышенную нагрузку на подшипник. Также неблагоприятно изменять ширину колеи, уменьшать тягу (на мокрой дороге или снегу) и увеличивать износ шин.

Чтобы устранить эти явления, были использованы элементы подвески, которые поддерживают ходовые колеса в требуемых настройках относительно рамы или кузова, не препятствуя деформации упругих элементов. Кроме того, они несут некоторые нагрузки между колесами и корпусом автомобиля.

2

2. Цель и сущность подвесных работ

Подвеска автомобиля называется набором упругих элементов и крепежных соединителей, которые соединяют оси или отдельные колеса автомобиля с рамой или непосредственно с кузовом автомобиля. Задача подвески состоит в том, чтобы ослабить удары, вызванные неровностями поверхности, по которой движется автомобиль, чтобы обеспечить максимальный комфорт для перевозимых людей и защитить грузы от ударов и вредных вибраций.

Защита от слишком сильных ударов также оказывает существенное влияние на долговечность механизмов автомобиля.

Комбинация осей или колес с оставшимися единицами посредством упругих соединений означает, что все веса транспортных средств можно разделить на две группы:

• неподрессоренные массы, непосредственно подверженные ударам, вызванным неровностями дороги (колеса, тормозные барабаны, оси и т. д.),

• подрессоренные массы, такие как рама, двигатель, кузов и другие, чье движение гораздо более плавное.

На неподрессоренные массы, вопреки принятому названию, не распространяются все движения точно так, как если бы они возникли в результате неровностей дороги. Эластичность шин колес, которая в определенной степени смягчает удары, вызванные неравномерностью, имеет здесь большое значение. Шины выполняет эту задачу по отношению к подрессоренной массе.

При движении по препятствию, например по камню, шина сначала подвергается прогибу, что снижает воздействие на неподрессоренную массу. Движение этой массы вызывает отклонение подвески и возникновение упругих сил, вызванных сжатием упругих элементов, расположенных между неподрессоренной массой и подрессоренной массой. Эти силы вызывают только смещение подрессоренной массы. Благодаря подвеске автомобиля изменение положения подрессоренной массы происходит плавно, хотя импульс, возникающий при движении через препятствие, воздействует на автомобиль быстро.

Использование мягкой эластичной подвески означало, что, несмотря на уменьшение прямого воздействия ударов из-за неровностей дороги, автомобиль становился системой, чувствительной к вибрациям. Эти вибрации могут быть вызваны неровностями дороги, порывами ветра, силами инерции и т. Д. Это связано с созданием динамических нагрузок на несущие элементы, которые в сумме увеличивают статические нагрузки, возникающие от веса транспортного средства.

В случае неправильного выбора свойств подвески (жесткость упругих элементов, их расположение и т. Д.) Создаваемые вибрации отрицательно влияют на комфортность вождения, устойчивость движения, а также на долговечность некоторых команд.

Поэтому при конструировании подвески необходимо тщательно изучить влияние ее свойств на механику движения отдельных масс. Эти явления анализируются с использованием общих законов теории вибрации.

Детальный анализ вибрации автомобиля - очень сложный вопрос. Однако некоторые практические выводы, касающиеся конструкции подвески, могут быть получены из анализа движения значительно упрощенных моделей.

С точки зрения теории вибрации транспортное средство представляет собой чрезвычайно упругую систему, в которой различные типы возбуждений (действующих временно или в течение определенного времени) вызывают колебания вокруг положения статического равновесия. Вибрацию массы автомобиля можно разделить на шесть компонентов: смещения вдоль осей x , y и z и обороты вокруг этих трех осей (рис.1). Эти шесть компонентных движений, которые может выполнять каждая масса, называются шестью степенями свободы.

Рис.1. Автомобиль (а) и его модель (б)

3

3. Типы подвесок

С точки зрения дизайна подвески мы делим на зависимых и независимых. Зависимые (жесткие) подвески - это подвески, в которых оба ходовых колеса установлены на общей жесткой оси, связанной с рамой или корпусом с пружинными элементами. Независимые подвески - это такие подвески, в которых каждое колесо соединено с кузовом (или рамой) индивидуально.

Зависимые подвески используются в большинстве грузовых автомобилей и в некоторых легковых автомобилях в качестве подвески задней оси.

Зависимая подвеска управляемых колес на легковых автомобилях встречается очень редко. Преимущество зависимой подвески заключается в простоте конструкции, что особенно важно в случае транспортных средств со значительными нагрузками на оси.

Независимые подвески, хотя и несколько более сложные, имеют много преимуществ по сравнению с зависимыми подвесками, что означает, что в последние годы их использование становится все более распространенным даже в грузовиках.

Их наиболее важные преимущества:

• уменьшение массы неподрессоренной машины,

• кинематика подвески, которая является более благоприятной с точки зрения стабильности движения,

• возможность использования очень мягких упругих элементов.

В то время как в большинстве подвесок, зависящих от упругих элементов, на которых подвешена опорная ось или ведущий мост, имеются продольные листовые рессоры, в то время как независимые подвески характеризуются значительным количеством различных конструктивных решений, иногда различающихся по кинематике при движении колеса.

Существуют также подвески, структура которых сочетает в себе свойства зависимой и независимой суспензии. Это подвески с сопряженными поперечными рычагами.

В частности, независимые подвески включают в себя:

• продольные и косые звенья, которые не требуют много места для вертикальных перемещений, благодаря чему можно получить широкий ствол с плоским полом,

• подвески с направляющими колоннами (включая пружины и амортизаторы - рис. 2),

Хотя они имеют значительную высоту, они оставляют много места между колоннами и позволяют одновременно управлять рулевыми колесами (в данном случае это называется подвеской McPherson),

Рис. 2 Вид сзади левой стороны передней подвески Opel Omega (1999) с маятниковым стабилизатором. Держатель 4 приварен к корпусу 1, к которому шаровой шарнир штока 5 стабилизатора и вилка 13 прикреплены с внутренней стороны 13. Рычаги 6 качания, подушки 8 подвески двигателя и центральная часть 7 стабилизатора установлены на подрамнике 6.

Рис. 3 Передняя подвеска VW LT от 28 до 35 фургонов с трапециевидным рулевым механизмом, расположенным перед колесной осью. Поперечная балка, которая поглощает все силы, оснащена пружинами, бамперами, амортизаторами и обеими парами коромысел. Только стабилизатор, рулевой механизм, промежуточный рычаг и продольные стержни реакции, образующие рычаги нижнего звена, прикреплены к лонжеронам рамы. Реакционные стержни имеют упругие резиновые соединители спереди, задача которых состоит в том, чтобы гасить вибрации, вызванные качением радиальных шин и неровностями короткой дороги.

• многодорожечная подвеска (рис. 4), которая для каждого из колес может иметь до 5 направляющих элементов и обеспечивать наибольшие возможности для разрушительных сил, вертикальных сил и соответствующих кинематических свойств в отношении изменений углов схождения, углов наклона и ширины колеи, а также продольных пят при ускорении и торможении и эластокинетические свойства.

Рис. 4 Многодорожечная задняя подвеска автомобиля BMW 5 серии (E39.1996). В этой подвеске, геометрия которой вытекает из подвески BMW 7 серии, впервые в большей степени используется при производстве объемного алюминиевого сплава. Стабилизатор, расположенный сзади, соединен через соединители 6 с кулисами 5.

В случае подвесок с сопряженными поперечными рычагами оба колеса данной оси соединены друг с другом жесткой балкой для изгиба и в то же время подвержены кручению. Эти подвески дешевы и занимают мало места. Однако из-за того, что их компоненты должны одновременно выполнять различные функции с противоположными требованиями, в случае этих подвесок существуют ограниченные возможности оптимального выбора их кинематических и эластокинематических свойств (они вызывают эффект недостаточной поворачиваемости при движении на повороте). Эти подвесы также требуют пространства для движений балки, соединяющей коромысла. Они широко используются в качестве задних подвесок в автомобилях с передним приводом, в среднем классе, иногда также в более высоком среднем классе (например, Audi A6), и даже на некоторых больших автомобилях.

глава 4 >>>