Расчёт упругих элементов подвесок автомобилей

Лекция №

Расчёт упругих элементов подвесок автомобилей

1.  Предпосылки к расчёту металлических упругих элементов

До начала любого расчёта следует определить, какая информация должна быть задана, какие допущения необходимо сделать и какие данные должны быть получены в результате расчёта.

Величины задаваемые к расчёту:

1)  жёсткость подвески С2 приведённая к колесу;

2)  передаточные числа — i_X и i_Y;

3)  нагрузка на ось — М;

4)  величина неподрессоренной массы — m;

5)  установочные размеры:

а) рессора – длина, ширина листов;

б) торсион – длина стержня, длина рычагов;

в) винтовые пружины – диаметр витков.

6)  марка стали (позволяет определить временное сопротивление после закалки, метод обработки поверхности, что необходимо для определения напряжений);

В результате должны получить:

1)  для винтовых пружин: диаметр прутка и число витков;

2)  для листовых рессор и пластинчатых торсионов: число листов и их толщину;

3)  для круглых торсионов (стержневых): диаметр стержня и длина рабочего участка.

Расчёт винтовых пружин

Винтовую пружину можно рассматривать как цилиндрический стержень навитый на сердечник диаметром D.

При расчёте:

1)  Из соображений прочности определяется минимальный диаметр d_min стержня (диаметр проволоки);

2)  Затем определяется число рабочих витков — i1;

3)  Длина рабочей части проволоки

В процессе навивки проволока деформируется. На внутренней стороне витка материал будет иметь большие напряжения кручения — . Величина этих напряжений будет зависеть от индекса пружины

.

Напряжения  можно определить используя значения коэффициента R (учитывает влияние кривизны витка) как функцию допускаемых напряжений — 

.

Условные обозначения, принятые в расчёте:

С₂ — жёсткость подвески, отнесённая к колесу, Н/мм;

С_F — жёсткость самой пружины, Н/мм;

d — диаметр проволоки, мм;

D_m — средний диаметр навивки, мм;

f₁ — ход сжатия колеса, мм;

f_1F — ход сжатия пружины, мм;

f₂ — ход отдачи (отбоя) колеса, мм;

f_2F — ход отбоя пружины, мм;

G — модуль сдвига ();

i_X — передаточное отношение по ходу;

i_Y — передаточное отношение по силам;

i_f — число пружинных витков;

i₀ — общее число витков;

R — коэффициент уменьшения выдерживаемых напряжений, учитывающий кривизну витков;

L₀ — длина пружины без нагрузки, мм;

L_W — длина пружины под действием начальной нагрузки FW, мм;

L_B1 — длина пружины при полном сжатии (плотное прилегание витков), мм;

L_п — наименьшая рабочая длина, мм;

S_а — сумма наименьших расстояний между пружинящими витками (зазор), мм;

W — индекс пружины;

λ — коэффициент полноты нагружения пружины (коэф. гибкости);

 — напряжения кручения, МПа.

Методика расчёта:

1)  По материалу пружины определить допускаемые напряжения:

а) ,

— коэффициент уменьшения верхних допускаемых напряжений, в случае, если диаметр стержня превышает 10 мм;

 — запас прочности.

б) , где  — коэффициент уменьшения амплитудных допускаемых напряжений, в случае превышения диаметром или толщиной детали величины 10 мм;

2)  Силы действующие на пружину

3)  Перемещения

4)  жёсткость пружины

.

5)  Сила на ходе сжатия

.

6)  Максимальная сила действующая на пружину

.

7)  Амплитуда сил действующих на пружину

.

8)  впп

9)  Минимальный диаметр проволоки по максимальному "у"

.

10)  Число витков пружины а) число рабочих витков                   , полученное количество витков округляется до целого числа.

б) полное число витков                    , следует стремиться к числу витков, заканчивающемуся на 0,5 (витки развёрнуты в разные стороны).

11)  после определения диаметра и числа витков, находим размеры определяющие высоту автомобиля а) высота пружины под действием начальной нагрузки

б) высота пружины в свободном состоянии

.

12)  Проверка устойчивости пружины (т.е. отсутствие продольного изгиба пружины под нагрузкой)

Коэффициент гибкости:                              ;

Относительная упругость:                         .

По рассчитанному  определяют какой относительной упругостью должна обладать пружина, чтобы быть неустойчивой и сравнивают с расчётным значением относительной упругости.

!!!