Другие предметы \ Конструкции, расчет и потребительские свойства автомобиля

Конструирование и расчёт мостов автомобилей, страница 2

3) Занос автомобиля. При заносе автомобиля на сухом дорожном покрытии (резкая смена полосы движения) боковая сила достигает максимального значения; продольная сила равна нулю; вертикальная нагрузка рана статической с учётом бокового перераспределения масс.

Продолжение лекции. 23.11.05

Первый случай нагружения

Переезд через дорожную неровность.

При переезде через дорожную неровность большой величины, в деталях мостов автомобиля возникают значительные напряжения, главным образом в вертикальной плоскости (при сложной форме неровности возникают напряжения и в горизонтальной плоскости). В этом случае на балку ведомого управляемого моста действует в вертикальной плоскости максимальный изгибающий момент:

, а напряжения изгиба в расчётном сечении:

, где а – расстояние от центра контакта колеса с дорогой до оси шкворня (принимается допущение о вертикальном расположении оси шкворня);

b – расстояние от оси шкворня до середины опорной площадки рессоры балки;

k_d – коэффициент динамичности (для легковых автомобилей и автобусов k_d = 1,5–2,0; для грузовых – k_d = 2,0–2,5);

W_B – момент сопротивления изгибу расчётного сечения балки в вертикальной плоскости.

Определение момента сопротивления

При определении момента сопротивления изгибу сечений балок передних мостов, полки двутаврового сечения, имеющие штампованные уклоны до 10 ^о, заменяют равновеликими по площади и длине прямоугольниками.

Рис. 1 – Рекомендуемые соотношения размеров двутаврового сечения (штриховой линией показано эквивалентное сечение).

Если выдержано рекомендуемое соотношение размеров, то момент сопротивления

В вертикальной плоскости — ;

В горизонтальной плоскости — .

Второй случай нагружения — торможение автомобиля

При торможении на балку моста действуют вертикальные реакции дороги, увеличенные в результате продольного перераспределения массы автомобиля и тормозные силы. Максимальный изгибающий момент в вертикальной и горизонтальной плоскостях в расчётном сечении балки.

где – коэффициент перераспределения массы автомобиля при торможении (для легковых автомобилей ; для грузовых – ).

Напряжения изгиба балки

, где – напряжения изгиба соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

;

, где – моменты сопротивления изгибу соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях опасного сечения балки.

В этом случае нагружения, на наружные части балки действует постоянный крутящий момент.

Под действием этого момента в двутавровом сечении балки возникают различные напряжения кручения.

Напряжения от кручения балки на участке от отверстия для шкворня до места крепления рессоры равно

, где – наибольшая толщина сечения балки;

– момент инерции при кручении. Для двутаврового сечения

, где – короткая, – длинная сторона прямоугольников, на которые можно разбить сечения.

Третий случай нагружения — занос

При заносе или резкой смене полосы движения автомобилем, на балку переднего моста действуют боковые силы. Эти силы, возникающие от боковых горизонтальных составляющих реакций дороги, вызывают в балке появлений напряжений сжатия или растяжения, а также изгиба.

Боковые силы хотя и могут достигать больших значений, не вызывают значительных напряжений сжатия или растяжения, вследствие больших площадей поперечных сечений балки переднего моста. Поэтому, при расчётах на прочность учитывают действие только изгибающих моментов.

При заносе автомобиля, на балку , действуют также вертикальные реакции дороги, а силы торможения равны нулю. Поэтому коэффициент продольного перераспределения массы при заносе можно принять равным единице.

Таким образом, на внешний (относительно направления бокового скольжения) конец балки действует изгибающий момент:

;

а на внутренний конец балки:

, где М_З – момент возникающий при заносе;

– коэффициенты перераспределения массы автомобиля при заносе, соответственно для внутреннего и для наружного колёс.

;

Подставив коэффициенты получим:

где – высота центра тяжести автомобиля;

В – ширина колеи колёс;

– коэффициент сцепления колёс с дорогой при боковом заносе (в расчетах обычно принимают , но это далеко от истины).

Напряжения изгиба в передней балке:

Допускаемые значения:

Расчёт на прочность поворотных кулаков и шкворней

Расчёт цапфы поворотного кулака

На цапфу поворотного кулака действуют вертикальная, продольная и боковая силы.

Цапфу следует рассчитывать на прочность, учитывая только изгибающие моменты, хотя на неё действуют так же силы сжатия или растяжения, возникающие при движении автомобиля на повороте или во время заноса. Напряжения от этих сил с учётом размеров цапфы не значительны.

Так как ступица колеса установлена на цапфе на подшипниках, то сама цапфа при торможении не нагружена крутящим моментом. На остальную часть поворотного кулака действует крутящий момент.

Наиболее опасным является сечение в месте перехода цапфы во фланец или в тело поворотного кулака, находящееся на расстоянии С по оси колеса от центра контакта колеса с дорогой. При этом принимается допущение о вертикальном расположении передних колёс.

1) Первый случай нагружения — Переезд через дорожную неровность

В вертикальной плоскости на цапфу поворотного кулака действует изгибающий момент:

;