Ходовая часть автомобиля предназначена: Устройство ходовой части автомобиля

Содержание

Устройство ходовой части автомобиля

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины. Ходовая часть состоит из передней подвески, задней подвески, колес и шин.

Подвеска колес автомобиля

Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля.

Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости».

Чтобы наши автомобили служили подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.

Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины – «железные» и выполнены с определенным
запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать – кузов имеет возможность

перемещаться относительно колес, которые едут по дороге.

Подвеска может быть зависимой и независимой.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой. При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.

 

Независимая подвеска

Независимая подвеска это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.

При жёстком креплении удар о неровность полностью передаётся кузову, лишь немного смягчаясь шиной, а колебание кузова имеет большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение. При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры), толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).

В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент – амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5-1,5 циклов.

Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Таким образом, чтобы автомобиль обеспечивал комфорт и безопасность, между кузовом и дорогой должны быть:

  • шины
  • основные упругие элементы
  • дополнительные упругие элементы
  • направляющие устройства подвесок
  • демпфирующие элементы.

Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от профиля дороги. Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.

Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что
приводит к ухудшению характеристик автомобиля: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и
вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин). Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.

Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова.
Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну. Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется.

Демпфирующий элемент (амортизатор) гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

Передняя подвеска на примере ВАЗ 2105

Передняя подвеска на примере автомобиля ВАЗ 2105

  1. подшипники ступицы переднего колеса;
  2. колпак ступицы;
  3. регулировочная гайка;
  4. шайба;
  5. цапфа поворотного пальца;
  6. ступица колеса;
  7. сальник;
  8. тормозной диск;
  9. поворотный кулак;
  10. верхний рычаг подвески;
  11. корпус подшипника верхней опоры;
  12. буфер хода сжатия;
  13. ось верхнего рычага подвески;
  14. кронштейн крепления штанги стабилизатора;
  15. подушка штанги стабилизатора;
  16. штанга стабилизатора;
  17. ось нижнего рычага;
  18. подушка штанги стабилизатора;
  19. пружина подвески;
  20. обойма крепления штанги амортизатора;
  21. амортизатор;
  22. корпус подшипника нижней опоры;
  23. нижний рычаг подвески.

Устройство ходовой части

Устройство ходовой части - это раздел в котором вы найдете информацию о подвеске автомобиля, кузове, раме, колесах, балках мостов. Устройство подвески, схема подвески и конструкция подвески в статьях и рисунках. Советы опытных мастеров в ремонте подвески.

Ходовая часть автомобиля служит для перемещения транспортного по дороге. Ходовая часть устроена таким образом, чтобы человеку было удобно, комфортно передвигаться.

Для того, чтобы автомобиль мог передвигаться детали ходовой части соединяют кузов с колесами, гасят колебания во время движения, смягчают, воспринимают толчки и усилия. А для того, чтобы не возникало тряски и излишней вибрации во время езды ходовая часть включает в себя следующие элементы и механизмы: упругие элементы подвески, колеса и шины.

Ходовая часть автомобиля  состоит из следующих основных элементов:

1.

 Рамы

2. Балок мостов

3. Передней и задней подвески колес

4. Колес (диски, шины)

Типы подвесок автомобиля:

Подвеска Макферсон

Устройство подвески Макферсон - Подвеска макферсон это так называемая подвеска на направляющих стойках. Этот тип подвески подразумевает использование в качестве основного элемента амортизационной стойки. Подвеска Мак-Ферсон может использоваться как для задних, так и для передних колес.

Независимой подвеска называется, потому что колёса одной оси не связаны жестко, это обеспечивает независимость одного колеса от другого (колеса не оказывают друг на друга никакого влияния).

Конструкция современной подвески. Современная подвеска это элемент автомобиля, который выполняет амортизационные и демпфирующие свойства, что связано с колебаниями автомобиля в вертикальном направлении. Качество и характеристики подвески позволят пассажирам испытать максимальный комфорт передвижения. Среди основных параметров комфортабельности автомобиля можно признать плавность колебания кузова.

Устройство балансирной подвески - балансирная подвеска особенно уместна для задних колес автомобиля, у которых есть передняя ведущую ось, это аргументируется тем, что такая подвеска почти совсем не занимает места на раме.  Балансирная подвеска применяется в основном на трехосных автомобилях, средний и задний ведущие мосты у которых  расположены рядом друг к другу. Иногда ее применяют на четырехосных автомобилях, а также многоосных прицепах. Балансирная подвеска бывает двух типов: зависимой и независимой. Зависимые подвески получили большую популярность.

Устройство подвески грузового автомобиля - это раздел в котором можно изучить строение, назначение, принцип работы подвески грузового автомобиля. Подвеска автомобиля ЗИЛ - раздел, в котором подробно описано устройство подвески грузового автомобиля ЗИЛ 130.

Подвеска обеспечивает упругую связь между рамой или кузовом с мостами автомобиля или непосредственно с его колесами, воспринимая вертикальные усилия и задавая требуюмую плавность хода. Также, подвеска служит для восприятия продольных и поперечных усилий и реактивных моментов, которые действуют между опорной плоскостью и рамой. Подвеска обеспечивает  передачу толкающих и скручивающих усилий.

- Устройство задней подвески автомобиля

- Устройство балансирной подвески

- Зависимые подвески

- Задняя подвеска трехосного автомобиля

Элементы ходовой части автомобиля:

- Управляемый мост - управляемый мост представляет собой балку, в которой на шарнирах установлены поворотные цапфы и соединительные элементы. Жесткая штампованная балка представляет собой основу управляемого моста. Соответственно передний управляемый мост это обычная поперечная балка с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент от двигателя. Этот мост не ведущий и служит для поддерживания несущей системы автомобиля и обеспечения его поворота. Существует большой перечень различных типов управляемых мостов, которые применяются на грузовых (6х2) и легковых автомобилях (4х2).

- Упругие элементы подвески машины - упругие элементы подвески автомобиля предназначены для смягчения толчков и ударов, а также снижения вертикальных ускорений и динамической нагрузки, которая передается на конструкцию при движении автомобиля. Упругие элементы подвески позволяют избежать прямого воздействия дорожных неровностей на профиль кузова и обеспечивают необходимую плавность хода. Пределы оптимальной плавности хода колеблются от 1-1,3 Гц.

- Конструкция листовых рессор

- Пружины

- Упругие пневматические элементы

- Упругие гидропневматические элементы

- Упругие резиновые элементы

- Направляющее устройство

- Рычаги направляющих устройств

- Гасители колебаний

- Строение амортизатора

- Устройство телескопической стойки

- Однотрубный амортизатор

- Устройство стабилизатора поперечной устойчивости

- Конструкция автомобильных шин

- Камеры

- Строение вентиля

- Ободная лента шины

- Устройство бескамерных шин

- Устройство шин и колес

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций.

Механизмы и детали Х
Подвеска автомобиля

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль. 

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины. 

Ходовая часть состоит из:


  • передней и задней подвески колес,

  • колес и шин.

Подвеска колес автомобиля

Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. 
Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля. 

Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости». 
Думаю, в городских условиях, было бы смешно и печально увидеть как «рассыпались» два соседних автомобиля, в то время как вы пытаетесь объехать детали, от уже рассыпавшихся за час до этого других машин. Дабы наш транспорт служил подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса автомобилей не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.  

Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины - «железные» и выполнены с определенным запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать - кузов имеет возможность перемещаться относительно колес, которые едут по дороге. 
Подвеска может быть зависимой и независимой.




Рис. 40. Схема работы зависимой подвески колес автомобиля

Зависимая подвеска (рис. 40), это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой (задние колеса). При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.




Рис. 41. Схема работы независимой подвески колес автомобиля

Независимая подвеска (рис. 41), это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом (передние колеса). При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса. 

Упругий элемент подвески (пружина или рессора) служит для смягчения ударов и колебаний, передаваемых от дороги к кузову.




Рис. 42. Схема амортизатора 
1 - верхняя проушина; 2 - защитный кожух; 3 - шток; 4 - цилиндр; 5 - поршень с клапанами сжатия и «отбоя»; 6 - нижняя проушина; 7 - ось колеса; 8 - кузов автомобиля

Гасящий элемент подвески – амортизатор (рис.42) необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа.




Рис. 43. Передняя подвеска, на примере автомобиля ВАЗ 2105 (для увеличения изображения кликните по рисунку) 
1 - подшипники ступицы переднего колеса; 2 - колпак ступицы; 3 - регулировочная гайка; 4 - шайба; 5 - цапфа поворотного пальца; 6 - ступица колеса; 7 - сальник; 8 - тормозной диск; 9 - поворотный кулак; 10 - верхний рычаг подвески; 11 - корпус подшипника верхней опоры; 12 - буфер хода сжатия; 13 - ось верхнего рычага подвески; 14 - кронштейн крепления штанги стабилизатора; 15 - подушка штанги стабилизатора; 16 - штанга стабилизатора; 17 - ось нижнего рычага; 18 - подушка штанги стабилизатора; 19 - пружина подвески; 20 - обойма крепления штанги амортизатора; 21 - амортизатор; 22 - корпус подшипника нижней опоры; 23 - нижний рычаг подвески

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах (рис. 43). На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то, ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

Автопрактикум. Часть 3. Ходовая часть и механизмы управления большегрузных автомобилей / Библиотека / Арсенал-Инфо.рф

4.1 Общее устройство ходовой части

Ходовая часть предназначена для преобразования вращательного движения ведущих колёс в поступательное движение автомобиля, смягчения ударов и толчков при движении по неровной дороге, обеспечения достаточной плавности хода. Ходовая часть состоит из рамы (несущей системы), мостов, подвески и колёс.

Рама является несущей системой автомобиля и предназначена для крепления кузова, всех агрегатов и механизмов автомобиля. Она воспринимает все нагрузки, возникающие при движении автомобиля, поэтому должна обладать высокой прочностью и жесткостью, но в то же время быть легкой и иметь форму, при которой возможно более низкое расположение центра тяжести автомобиля для увеличения его устойчивости.

В зависимости от конструкции рамы делятся на лонжеронные (лестничные), центральные (хрептовые) и Х-образные или крестообразные (сочетающие в своей конструкции оба принципа, средняя часть рамы выполняется как центральная, а концы делают лонжеронными). Наибольшее распространение получили первые из них.

Лонжеронная рама автомобилей состоит из двух продольных балок – лонжеронов – переменного сечения и нескольких поперечин. Лонжероны отштампованы из листовой стали и имеют швеллерное сечение переменного профиля. Высота профиля наибольшая в средней части лонжеронов, где они наиболее нагружены.

Поперечины, как и лонжероны, выполнены штампованными из листовой стали. Они имеют форму, обеспечивающую крепление к раме соответствующих механизмов.

Мосты автомобиля служат для поддерживания рамы и кузова и передачи от них на колёса вертикальной нагрузки, а также для передачи от колёс на раму (кузов) толкающих, тормозных и боковых усилий.

Мосты подразделяются на ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые одновременно) и поддерживающие.

Ведущий мост предназначен для передачи на раму (кузов) толкающих усилий от ведущих колёс, а при торможении – тормозных усилий.

Ведущий мост представляет собой жесткую пустотелую балку, состоящую из двух полуосевых рукавов, внутри которых находятся полуоси, а снаружи крепят ступицы колёс и средней части – картера, в котором размещена главная передача с дифференциалом.

Управляемый мост представляет собой балку с установленными по обоим концам поворотными цапфами. Балка кованная, стальная, имеет обычно двутавровое сечение. Средняя часть балки выгнута вниз, что позволяет более низко расположить двигатель. На ее концах в вертикальной плоскости сделаны отверстия для установки шкворней, обеспечивающих шарнирное соединение балки с поворотными цапфами.

Комбинированный мост выполняет функции ведущего и управляемого мостов. К полуосевому кожуху комбинированного моста прикрепляют шаровую опору, на которой имеются шкворневые пальцы. На последних устанавливают поворотные кулаки (цапфы). Внутри шаровых опор и поворотных кулаков находится карданный шарнир (равных угловых скоростей), через который осуществляется привод на ведущие и управляемые колёса.

Поддерживающий мост предназначен только для передачи вертикальной нагрузки от рамы к колёсам автомобиля. Он представляет собой прямую балку, по концам которой на подшипниках смонтированы поддерживающие колёса. Поддерживающие мосты применяют на прицепах и полуприцепах.

Подвеска служит для обеспечения плавного хода автомобиля, так как смягчает воспринимаемые колёсами автомобиля удары и толчки при наезде на неровности дороги. Подвеска может быть зависимой и независимой. При зависимой подвеске перемещение одного колеса зависит от перемещения другого колеса. При независимой подвеске такая связь отсутствует. На многоосных автомобилях применяют балансирные подвески, которые обеспечивают равномерное распределение нагрузки между этими осями и допускают в то же время возможность независимого их перемещения вверх и вниз за счёт шарнирных соединений и скольжения концов рессор.

Подвеска включает в себя три основных элемента: упругий элемент, гасящее и направляющее устройство.

Упругий элемент связывает раму с передним и задним мостами или с колёсами и поглощает удары, возникающие при движении автомобиля, обеспечивая необходимую плавность хода. В качестве упругого элемента применяют листовые рессоры, пружины, пневмобаллоны и скручивающие упругие стержни (торсионы).

Гасящее устройство – амортизатор служит для быстрого гашения вертикальных угловых колебаний рамы или кузова автомобиля. Наибольшее распространение получили телескопические амортизаторы двустороннего действия, которые гасят колебания как при сжатии, так и при растяжении упругого элемента.

Направляющее устройство обеспечивает вертикальные перемещения колёс, а также передачу толкающих и тормозных усилий от колёс к раме или несущему кузову. По типу направляющего устройства подвески делятся на зависимые (рессорные и балансирные) и независимые (пружинные).

Колёса обеспечивают возможность движения автомобиля, а также смягчают толчки, возникающие при движении по неровностям дороги. По назначению колёса делят на ведущие, управляемые, комбинированные (ведущие и управляемые) и поддерживающие.

Автомобильное колесо состоит из пневматической шины, обода и диска. Колёса грузовых автомобилей снабжены дисками с плоским (без углубления) ободом, который делается разборным для облегчения монтажа и демонтажа шин. На ободе монтируют однобортовое съёмное разрезное кольцо, одновременно выполняющее функции замочного кольца.

Диски колёс грузовых автомобилей крепятся к ступице при помощи шпилек и гаек с конусными фасками. На ведущие задние полуоси устанавливают по два колеса. Диски внутренних колёс закреплены на шпильках колпачковыми гайками с внутренней и наружной резьбой, а диски наружных колёс – гайками с конусом. Чтобы предотвратить самоотвёртывание гаек при ускорении и торможении автомобиля, гайки левой стороны имеют левую резьбу, а гайки правой стороны – правую.

Назначение и общая характеристика ходовой части

Категория:

   Автомобили Камаз Урал

Публикация:

   Назначение и общая характеристика ходовой части

Читать далее:



Назначение и общая характеристика ходовой части

Ходовая часть служит для обеспечения непосредственного взаимодействия автомобиля с дорожной или грунтовой поверхностью. Она состоит из рамы, колесного движителя, подвески и мостов.

Рама является остовом автомобиля. Она предназначена для установки и крепления двигателя, агрегатов трансмиссии, ходовой части, дополнительного и специального оборудования, механизмов органов управления, а также кабины и кузова. На автомобилях КамАЗ и Урал применяют лонжеронные клепаные рамы.

Колесный движитель обеспечивает создание сил сцепления с поверхностью, т. е. реализует возможности движения и управления автомобилем. Шины колес снижают динамические нагрузки при преодолении препятствий и неровностей дорог. Колесный движитель состоит из ведущих и ведомых колес. Ведущие колеса преобразуют крутящий момент, подводимый от двигателя через трансмиссию, в силу тяги, обеспечивая поступательное движение автомобиля. Ведомые колеса вращаются при движении автомобиля за счет действия толкающих сил от рамы автомобиля. Управляемые колеса, ведомые или ведущие, обеспечивают управление движением автомобиля с помощью рулевого управления.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Подвеска служит для улучшения плавности хода, чем обеспечивается возможность длительного движения без быстрой утомляемости людей и повреждения перевозимых грузов. Она представляет собой совокупность устройств, осуществляющих упругую связь рамы с мостами, обеспечивающих смягчение толчков и ударов, возникающих при наезде колес на неровности дороги, и передачу сил и моментов, действующих между колесами и рамой. Подвеска состоит из упругого, направляющего и демпфирующего устройств.

Упругое устройство подвески служит для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных, главным образом, действием вертикальных сил. При наезде колеса на неровность дороги упругое устройство деформируется, значительно смягчая ударную нагрузку от колеса на кузов автомобиля. В результате работы упругого устройства уменьшаются перемещения рамы автомобиля, копирующие профиль дорожных неровностей, и улучшается плавность хода автомобиля.

В качестве упругих устройств на автомобилях КамАЗ и Урал применяют металлические листовые рессоры.

Направляющее устройство подвески определяет характер перемещения колеса при деформации упругого устройства относительно рамы автомобиля, а также передает силы и моменты, действующие между колесом и рамой (силу тяги, тормозную силу, боковые силы и их моменты).

Функции направляющих устройств на автомобилях КамАЗ и Урал-4320 выполняют рессоры, балансиры и рычаги.

Демпфирующие устройства предназначены для быстрого гашения колебаний кузова автомобиля, возникших под воздействием упругого устройства подвески. Отсутствие таких устройств при движении автомобиля по неровной дороге может привести к резонансным колебаниями, как следствие этого, к пробоям подвески (удары рессор в ограничители).

Гашение колебаний сводится к превращению механической энергии колебаний рамы и закрепленных на ней составных частей в тепловую энергию благодаря трению в узлах подвески с последующим ее рассеиванием в окружающую среду. Трение в деталях упругого устройства (в листовых рессорах) в какой-то мере обеспечивает гашение колебаний (производит амортизирующее действие). Однако трение между листами рессор преобразует в тепло весьма незначительное количество кинетической энергии вертикальных колебаний остова, и толчки со стороны неровностей дороги передаются от колес к нему в достаточно большой степени. Поэтому для гашения колебаний применяются специальные устройства — амортизаторы, работа которых основана на наличии внутреннего трения в вязкой жидкости, проходящей через отверстие ограниченного сечения.

Мостом называется узел, связывающий колеса автомобиля с рамой через детали подвески. Мосты подразделяются на ведомые и ведущие; те и другие могут быть как управляемые, так и неуправляемые. Ведущий мост представляет собой пустотелую балку, в которой размещаются узлы и детали трансмиссии: главная передача, дифференциал и полуоси. Управляемый мост выполняется в виде балки двутаврового (ведомый мост) или трубчатого (ведущий мост) сечения, на концах которой цапфы колес имеют с мостом шарнирную связь. Поворотом цапф относительно моста изменяется направление движения автомобиля.

Рекламные предложения:


Читать далее: Устройство рамы

Категория: - Автомобили Камаз Урал

Главная → Справочник → Статьи → Форум


Ходовая часть автомобиля

Уважаемые клиенты RALEX CAR и просто посетители нашего сайта! Как Вы уже поняли, наша специфика - ХОДОВАЯ ЧАСТЬ АВТОМОБИЛЕЙ (ПОДВЕСКА). Что бы немного ознакомить Вас  с основными принципами нашей работы (диагностика,   ремонт) и работы Вашей подвески, в данных статьях мы собрали на наш взгляд интересную и полезную информацию. Итак ходовая часть автомобиля:

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы, действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины. Ходовая часть состоит из:рамы балок мостов передней и задней подвески колес колес и шин

Гасящий элемент подвески - амортизатор, необходим для гашения колебаний кузова за счет сопротивления, возникающего при перетекании жидкости через калиброванные отверстия из полости «А» в полость «В» и обратно (гидравлический амортизатор). Также могут применяться газовые амортизаторы, в которых сопротивление возникает при сжатии газа.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то, ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

ПОДВЕСКА ЭТО - совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между несущей системой и мостами или колёсами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на несущую систему и колёса, и затухание их колебаний, а также регулирование положения кузова автомобиля во время движения. Подвеска, являясь промежуточным звеном между кузовом автомобиля и дорогой, должна быть лёгкой и наряду с высокой комфортабельностью обеспечивать максимальную безопасность движения. Для этого необходимы точная кинематика колёс, высокая информативность управления (не только рулевого), а также изоляция кузова от дорожных шумов и жесткого качения радиальных шин (особенно с низким профилем). Кроме того, надо учитывать, что подвеска передаёт на кузов силы, возникающие в контакте колеса с дорогой, поэтому она должна быть прочной и долговечной. Применяемые шарниры должны легко поворачиваться, быть мало податливыми и вместе с тем обеспечивать шумоизоляцию кузова. Рычаги должны передавать силы практически во всех направлениях, а также тяговые и тормозные моменты, и быть при этом не слишком тяжелыми. Упругие элементы при эффективном использовании материалов должны быть простыми и компактными, и допускать достаточный ход подвески.

Основными требованиями, предъявляемыми к подвеске:

-упругая характеристика подвески должна обеспечивать высокую плавность хода и отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «клевкам» при торможении и разгоне автомобиля;

-кинематическая схема должна создать условия для возможного малого изменения колеи и углов установки колёс, соответствие кинематики колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляемых колес, вокруг оси поворота;

-оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес;

-надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и моментов;

-малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей;

-достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагруженных частей подвески.

Конструкции подвесок.  Подвесок существует огромное множество, они классифицируются по типу направляющего аппарата (зависимые рис.1  и независимые рис.2 ) и по типу упругих элементов (пружинные, торсионные, рессорные, пневматические и т.д.) Каждая подвеска имеет свои недостатки и преимущества. Зависимая проще, дешевле, имеет постоянную колею, но в тоже время балка не является подрессоренной, поэтому назвать лёгкой эту подвеску нельзя. Кроме этого, при противоположных ходах левого и правого колёс одной оси, наблюдается значительный их наклон, следствием чего являются автоколебания колёс (т.н. эффект шимми). Независимые имеют гораздо больше преимуществ, поэтому и распространены сейчас больше. Они различаются по расположению плоскости качания колёс: продольная, поперечная, диагональная на косых рычагах. И по количеству рычагов: однорычажные, двухрычажные, многорычажные, свечные. В отдельный класс ещё необходимо выделить т.н. полузависимую подвеску. Более правильное её название: подвеска с закручивающейся балкой. Как правило, это задняя подвеска недорогих переднеприводных автомобилей.

1. 2.

г.Кызыл, ул. Кечил-Оола, 3/1, тел: 8-913-346-4444, эл. почта: [email protected]

Ходовая часть автомобиля - Автомобильный журнал

"Ходовая" состоит из комплекса узлов, которые предназначены для перемещения автотранспортного средства по дороге. Ее механизмы  позволяют водителям передвигаться с определенным комфортом, так как она является основным фактором, непосредственно влияющим на безопасность. На автомобиле можно ездить со сломанным сиденьем или помятым крылом, но  именно неисправность ходовой части может стать причиной аварийных ситуаций на дороге.

Ходовая часть автомобиля включает в себя такие элементы  как рама или кузов, подвески колес, балки мостов, шины и колеса.  Каждый элемент выполняет свои функции, позволяющие водителям и пассажирам передвигаться в удобных условиях, не испытывая различных механических колебаний, и обеспечивающие безопасность в аварийных ситуациях. Механизмы ходовой части  связывают кузов автомобиля с колесами, а также регулируют силы, действующие на машину, вибрацию и тряску. Когда автомобиль на большой скорости едет по шассе,  ходовая часть  защищает его от медленных колебаний.

Кузов

У многих легковых автомобилей функцию ходовой части выполняет кузов, а не рама, в отличие от грузовиков, автобусов или мотоциклов. В составе кузова имеются навесные узлы и каркас.  Ходовая часть автомобиля обычно крепится на каркасе.

Подвеска

Подвесками называют ряд устройств, основная задача которых, связать между собой колеса автотранспортного средства и его кузов.  Она преобразовывает, поглощает и смягчает удары, которые могут передаваться от дорожного полотна на кузов. Существует два вида подвесок. Они делятся на независимые и зависимые. В отличие от зависимой подвески, которая считается несколько устаревшей, независимая  дает возможность колесам, расположенным на общей оси, передвигаться в вертикальной плоскости, вне зависимости друг от друга. Именно такую подвеску чаще всего используют в современных автотранспортных средствах.

Основные требования, которые предъявляются к подвескам: плавность; полное соответствие рулевого привода и колес; прочное соединение колес с кузовом; прочность и длительный срок службы деталей.

Передняя подвеска состоит из: пружины, тормозного диска, поворотного кулака,  буфера сжатия, штанги стабилизатора,   ступицы колеса,  амортизатора, верхнего и нижнего рычага, а также шарового пальца верхней и нижней опоры.

Ходовая часть автотранспортного средства связана с его кузовом при помощи таких элементов, как  амортизаторы и рессоры. Основная функция рессор – это смягчение ударов, получаемых от дороги. Однако в этот момент машина может начать раскачиваться, и тогда на помощь приходят амортизаторы, которые гасят колебания подвески.
Не менее важная деталь – это стабилизатор поперечной устойчивости. Если автомобиль при повороте  кренится на борт, он начинает закручиваться и исправлять положение кузова.

Задняя подвеска также делится на независимую и зависимую. Она состоит из пружины, амортизаторов, буфера хода сжатия, дополнительного буфера сжатия и рычага привода регуляторов давления.

Шины и колеса

Следующие элементы ходовой части – это шины и колеса. Колеса состоят из диска и шины.  Шины  предназначены для смягчения ударов от неровностей, благодаря упругости, а также находящемуся в них сжатому воздуху. Они могут быть летними, зимними или всесезонными. Также они подразделяются на диагональные и радиальные. Диагональные шины обладают большей прочностью, а радиальные – эластичностью.

Причины поломок ходовой части автомобиля

Регулярные нагрузки на различные элементы ходовой части, которые не прекращаются даже после остановки движения, могут привести к различным поломкам.

  • Если автомобиль начинает испытывать затруднения при прохождении на большой скорости поворотов или для его удержания на проезжей части требуются большие усилия, велика вероятность того, что необходим ремонт ходовой части автомобиля.
  • Еще один показатель – кузов может колебаться и раскачиваться при торможении, и на поворотах. Причина может крыться в вышедших из строя амортизаторах, сломанных рессорах или элементах подвески.
  • Ощущается вибрация при движении.  Вибрация может возникнуть из-за задних амортизаторов, которые изношены; поврежденных рессор; из-за того, что давление в шинах не соответствует определенным нормам; или того, что подшипники ступиц колес в плохом состоянии.
  • В процессе движения автомобиля начинает стучать подвеска. Проблема может возникнуть из-за ослабления болтов крепления или деформированных дисков колес.
  • Стук и скрип амортизаторов возникает по причине их поломки;  ослабления крепления резервуара или поршня, а также утечки жидкости.
  • Скрип при торможении на поворотах.  Как правило, такой скрип возникает из-за неисправности амортизаторов или стабилизатора поперечной устойчивости.
  • Начинает подтекать жидкость из амортизаторов. Такое возможно  вследствие разрушения сальников штока или попадания на  уплотнительные кромки посторонних механических частиц.

Диагностика ходовой части автомобиля и ее ремонт

Как только возникают малейшие подозрения, что ходовая часть работает неисправно, необходимо доставить автотранспортное средство в сервис, где специалисты продиагностируют его, используя специально предназначенное для этого оборудование. Чем чаще эксплуатируется автотранспортное средство, тем более внимательно необходимо следить за его ходовой частью, диагностику которой, желательно делать через каждый 30 тысяч километров.
Следует помнить, что к ремонту ходовой части нужно подходить ответственно. Конечно, можно просто заменить все детали, но в этом случае, стоимость ремонта будет достаточно высока. Оптимальным вариантом станет проведение  диагностики и выявление списка непригодных элементов.

Диагностика ходовой части автомобиля включает в себя:

  • осмотр амортизаторов, рычагов, пружин, опорных чашек;
  • проверку рулевых наконечников, шаровых опор;
  • состояние узлов;
  • проверку ступичных подшипников;
  • проверку герметичности тормозной системы и гидросистем машины;
  • определение степени износа дисков, шлангов, тормозных колодок и барабанов.


Регулярная диагностика позволяет выявить неполадки ходовой части автомобиля на ранней стадии, когда отсутствуют четко выраженные признаки сбоя в работе каких-либо элементов. После проверки всех неисправностей, мастера помогут определить проблемы, которые могут возникнуть у автомобиля в будущем и предотвратить их появление. На основе диагностики специалисты составляют перечень необходимых ремонтных работ и приступают к их выполнению.

Похожие статьи:

Некоторые основные советы по проектированию шасси и рамы транспортных средств

Ключевые слова: шасси и рамы транспортных средств, дизайн, IPPD - Комплексная разработка продуктов и процессов, SSS - Простые структурные поверхности.

1. Введение

Автомобильная промышленность - одна из крупнейших и наиболее инновационных в отрасли. Почти все производимые автомобили и транспортные средства производятся массовым производством, но в самом начале автомобили производились по тем же технологиям ручного мастерства, которые веками использовались для строительства конных экипажей.Из-за большого количества компонентов, а сборка зависит от соединения элементов, процедура была изменена. Он был начат Генри Фордом, который разработал методы массового производства, основанные на предварительном производстве винтовок во время Гражданской войны в США. Линейное производство основывалось на специальных гусеницах, поэтому шасси автомобиля перемещали через следующие сборочные станции с накладными складскими компонентами. Таким образом, автомобильная промышленность из небольших мастерских, производящих автомобили ручной сборки, превратилась в огромную корпорацию с технологиями массового производства и цепочкой поставок компонентов.Вторым важным фактором изменения производственных процессов и технологий стало развитие строительства. От первой конструкции на основе конных экипажей с деревянным шасси и каркасом до современных конструкций из стали, легкой стали (или даже ULSAB - Ultra Lightweight Steel Auto Body) или волоконных конструкций. Помимо непосредственных инженерных вопросов, проектировщик транспортных средств должен учитывать политические вопросы, такие как загрязнение и переработка. Таким образом, исследования материалов двигателя и кузова автомобиля с точки зрения экологии и безопасности проводятся постоянно.Новые материалы вызывают изменения в конструкции из-за различных физико-механических свойств [1-7].

Первые коммерческие автомобили (грузовики и автобусы) были основаны на паровых вагонах. Типичным примером был паровоз на базе железнодорожной техники. Ко времени Первой и Второй мировых войн промышленность коммерческих автомобилей получила развитие. Одна из наиболее специфических групп коммерческих автомобилей - это специальные большегрузные автомобили, часто эксплуатируемые в условиях бездорожья в различных условиях и на неровном грунте.Вопросы поглощения вибрации, динамики автомобиля и устойчивости на местности становятся важными факторами при разработке проекта и новых конструкций. Транспортные средства такого типа имеют большой диапазон нагрузок, от генеральных до бетонных. Он может быть спроектирован, разработан, изготовлен и установлен кузова грузовых автомобилей и прицепов для любого использования в соответствии со специальными и индивидуальными требованиями [8-10].

2. Конструкция автомобиля

Самый первый этап производства автомобиля - это проектирование.Дизайн можно рассматривать как деятельность по поиску наилучшего (оптимального) решения инженерной проблемы в рамках определенных ограничений. Весь процесс, включающий решение от концепции до оценки, включая безопасность, комфорт, эстетику, эргономику, производство и стоимость. Проектирование - это интегрированная, многоэтапная операция, которая должна быть гибкой, чтобы допускать модификации для конкретных проблем и всех требований, возникающих в течение всего процесса. Одним из методов управления, используемых для проектирования, является IPPD (Комплексная разработка продуктов и процессов).IPPD способствует достижению целей по стоимости и производительности от концепции продукта до производства, включая поддержку на месте. Есть 10 ключевых направлений IPPD:

- клиентоориентированность,

- параллельная разработка продуктов и процессов,

- раннее и непрерывное планирование жизненного цикла,

- максимальная гибкость для оптимизации и использования уникальных подходов подрядчиков,

- поощрять надежную конструкцию и улучшенные возможности процесса,

- планирование, управляемое событиями,

- мультидисциплинарная командная работа,

- расширение прав и возможностей,

- бесшовные инструменты управления,

- проактивная идентификация и управление рисками [12].

Требования к современным автомобилям и большегрузным транспортным средствам вызывают множество задач при проектировании транспортных средств. Помимо основных задач, таких как правильная идентификация двигателя, системы трансмиссии, рулевого управления, подвески, тормозов с точки зрения безопасности, полезности и комфорта, все более важными становятся свойства материалов и геометрия конструкции. Также важными требованиями для заказчика становятся шум, вибрация и резкость. Следует подчеркнуть роль выносливости и долговечности при проектировании и производстве надежного автомобиля.

Также выросли требования к грузовым автомобилям. Диапазон и сфера потенциального использования и возможности применения становятся очень широкими. Таким образом, эти автомобили начинают рассматриваться для покупателя не только с точки зрения полезности, но и чаще с точки зрения комфорта и безопасности, как в легковых автомобилях. Это причины для инновационных решений в современном автомобиле. Одна из них - промежуточная рама. Требования к промежуточной раме сосредоточены на нагрузках (грузах) или использовании транспортного средства и устойчивости кузова (надстройки).Поскольку применение транспортного средства или требования к нагрузке определяют форму и объем конструкции, устойчивость будет реализована как жесткость и пружинные / демпфирующие свойства соединений. Жесткие на кручение тела не могут влиять на гибкость рамы шасси при кручении. Они должны быть подключены к шасси таким образом, чтобы они были гибкими на скручивание в соответствии со спецификациями директив по монтажу кузова / оборудования. Для этого используются неподвижные подшипники и поворотные подшипники. В связи с типом специальных корпусов установка орудий и корпусов становится очень важной [13].

В процесс проектирования шасси входят:

- нагружение,

- тип шасси,

- структурный анализ.

Очень важным вопросом конструкции транспортного средства является выбор материала в соответствии с необходимыми экспериментальными и аналитическими данными и эксплуатационными характеристиками (например, коррозионной стойкостью). В настоящее время доступен широкий спектр сплавов с различными свойствами, термообработкой и производственными возможностями. Таким образом, эти материалы заменили сталь и медные сплавы во многих компонентах автомобилей.Новые материалы, такие как алюминиевые сплавы, полимеры и композитные материалы, чаще используются даже в качестве кузова (кузовных панелей) автомобилей. Таким образом, первый этап определит, какая группа металлов или других материалов может быть использована в соответствии с экспериментальными и аналитическими данными. В зависимости от области применения инженер-конструктор должен учитывать материал и механические свойства из-за сил, ожидаемых во время эксплуатации транспортного средства. Достаточно сильная сила вызовет определенную деформацию.Таким образом, дизайнеры и инженеры должны понимать и сравнивать многие параметры материалов. Например:

- Прочность - это способность материала противостоять силе без остаточной деформации.

- Прочность на сжатие - это способность противостоять толкающей силе.

- Прочность на скручивание - это способность выдерживать скручивающую силу.

Другие важные свойства: прочность на разрыв, эластичность, пластичность, твердость, вязкость, стабильность размеров и долговечность.

3. Конструкция шасси и рамы автомобиля

Одним из фундаментальных и важнейших этапов процесса проектирования является разработка шасси и рамы автомобиля, особенно для спецтехники большой грузоподъемности. Проектирование шасси транспортного средства следует начинать с анализа загружений. Необходимо рассмотреть пять основных вариантов нагрузки:

- случай изгиба: нагрузка в вертикальной плоскости в плоскости x-z из-за веса компонентов, распределенных вдоль рамы транспортного средства, которые вызывают изгиб вокруг оси y;

- случай кручения: кузов транспортного средства подвергается действию момента, приложенного по осевым линиям оси за счет приложения восходящей и нисходящей нагрузок на каждую ось.Эти нагрузки приводят к скручивающему действию или крутящему моменту относительно продольной оси x;

- комбинированные изгибающие и скручивающие нагрузки;

- боковая нагрузка: создается в зоне контакта шины с землей. Эти нагрузки уравновешиваются центробежными силами;

- продольная и кормовая нагрузка: возникает, когда транспортное средство ускоряется и замедляется силами инерции [14,15].

Оси транспортного средства и направления основных движений изображены на рис. 1.

Рис.1. Оси автомобиля и направления основных движений [16]

Для случая статической нагрузки необходимо рассмотреть пример наихудших условий нагружения, а также перегрузки. Коэффициенты, обычно применяемые к случаю статической нагрузки, особенно для транспортных средств с большим вылетом, содержащих сосредоточенные нагрузки (например, автобусы с задним двигателем). Такие нагрузки приводят к возникновению высоких изгибающих моментов на задней оси. Различные динамические условия, рассматриваемые здесь для определения осевых нагрузок, рассматриваются в [17].Если рассматривать динамические нагрузки, вызываемые взаимодействием транспортного средства с дорожным покрытием, это либо движущиеся нагрузки, либо случайные нагрузки. В некоторых публикациях сообщается о ряде полевых измерений и теоретических исследований, которые показали, что нагрузки на дорожное покрытие, вызванные вибрацией транспортного средства, являются движущимися стохастическими нагрузками [18, 19].

Кроме того, жесткость на кручение является важной характеристикой конструкции шасси. Из-за влияния на безопасность и комфорт езды [20]. Таким образом, целью конструкции является повышение жесткости на кручение без значительного увеличения веса шасси.

Одним из наиболее интересных методов проектирования шасси и рамы является метод SSS (простые структурные поверхности). Это простой аналитический подход для первоначального анализа предварительной концепции проекта. Метод НДС используется для анализа простых конструкций с использованием тонких пластин в качестве элементов конструкции. Его можно считать жестким только в своей плоскости. Представление конструкции транспортного средства с помощью SSS было описано много лет назад в [21]. Некоторые примеры изображены на рис. 2, где η - количество плоских конструктивных элементов (подсборки).

Рис. 2. Изображения конструкции транспортного средства от SSS [21]

При анализе конструкции делаются два ключевых допущения. Во-первых, структура статически определима [22]. Это предположение ограничивает точность, особенно при проектировании транспортных средств, где используется несколько дублирующих структур. Второе предположение заключается в том, что лист не может реагировать на плоские нагрузки, он имеет нулевую жесткость по отношению к нагрузкам, приложенным перпендикулярно поверхности.При анализе транспортного средства используется систематический подход, при котором листы анализируются по одному, начиная с листов, содержащих входные нагрузки, которые были рассчитаны отдельно. Конечным результатом будут краевые нагрузки каждого листа, как показано на рис. 3 [23]. Таким же методом можно проводить моделирование конструкций для коммерческого или специального транспорта. Некоторые примеры простой конструкции фургона SSS изображены на Рисунке 4.

Рис. 3. Диаграмма краевой нагрузки - половина автомобиля [22]

Некоторые недостатки метода НДС при проектировании транспортных средств:

- проблема в концепции дизайна,

- гибкость рамы задней двери простой коробки приводит к тому, что крутящий момент полностью переносится на пол или раму шасси,

- если окружающая рама имеет низкую жесткость, стекло может быть нагружено чрезмерно.

Для коммерческого и специального транспорта очень важна полезность автомобиля во время эксплуатации. Это становится ударным фактором, особенно для специальных тяжелых транспортных средств, которые предназначены для определенных условий эксплуатации и определенной цели использования. Таким образом, существует много типов шасси. Начиная с исторических лестничных рам, использовавшихся в ранних легковых автомобилях. Эти рамы несут всю нагрузку, но могут приспособиться к самым разным формам тела. Он имеет хорошую прочность на изгиб и жесткость, но очень низкую жесткость на скручивание.Эти рамы до сих пор используются в легких коммерческих транспортных средствах, таких как пикапы. Другой тип - это крестообразные рамы, которые могут нести скручивающие нагрузки, потому что ни один из элементов рамы не подвергается крутящему моменту. Он состоит из двух прямых балок и имеет только изгибающие нагрузки. Каркас задней части торсионной трубки (трубки-каркаса) выполнен из закрытого коробчатого сечения в качестве основного каркаса. Поперечные балки выдерживают боковые нагрузки, изгиб и скручивание каркаса позвоночника. Преимущество использования трубок по сравнению с предыдущими секциями с открытыми каналами состоит в том, что они лучше сопротивляются скручивающим усилиям.Типичным шасси для ухода за гонками является пространственная рама, которая представляет собой легкую жесткую конструкцию, состоящую из взаимосвязанных стоек с геометрическим рисунком. Элементы балки несут либо растягивающие, либо сжимающие нагрузки из-за внутренней жесткости треугольной рамы. Как в космической раме, так и в шасси с трубчатой ​​рамой, панели подвески, двигателя и кузова прикреплены к каркасу из труб, и панели кузова не имеют или практически не выполняют конструктивных функций. Другими современными типами конструкций являются монокок (однокорпусная), плоскостная конструкция, рама по периметру пространства, цельная конструкция кузова, современная цельная конструкция корпуса в белом цвете.

Некоторые примеры шасси и рам для специальных транспортных средств показаны на рис. 5-8.

Рис. 4. SSS Конструкция фургона, где SSS 1-6: несущая изгибающая нагрузка, SSS 5-10: несущая скручивающая нагрузка [11]

Рис. 5. Каркас лестницы SSS [1]

Рис. 6. Крестообразная рама [1]

Рис.7. Структура позвоночника (лотос) [24]

Интересным решением для расширения возможностей обычных рам или шасси для конкретного или определенного назначения и полезности являются промежуточные рамы. В качестве примера промежуточной рамы для специальных транспортных средств, эксплуатируемых на пересеченной местности, конструкция, представленная на рис. 9, была разработана компанией PS Szcześniak.

Рис. 8. Спейс-фрейм - Формула 1 [25]

Рис.9. Промежуточный каркас - решение П.С. Щесняка [26]

4. Выводы

Процесс проектирования шасси и рам, особенно в специальных тяжелых транспортных средствах, является фундаментальным этапом всего производственного процесса. Многие свойства автомобилей жестко связаны с шасси или рамой. Динамические свойства и статические или геометрические параметры автомобиля зависят от шасси или рамы. Явления вибрации в тяжелых транспортных средствах также являются важной проблемой.Поскольку изоляция динамических откликов в кабинах хорошо известна для изоляции нагрузок, необходимо провести много исследований. Эти вопросы очень важны для конструкторов и инженеров транспортных средств и должны приниматься во внимание во всех производственных процессах, особенно при проектировании и конструировании шасси или рам.

Обзор решений в конструкции шасси и рам позволяет сделать некоторые предположения для проекта PS Szcześniak в рамках исследовательской программы DEMONSTRATOR + Поддерживая научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в демонстрационном масштабе, проект называется «Разработка высокопроизводительной колесной платформы». для специальных приложений.

Основы шасси автомобиля, инструкции и советы по дизайну ~ БЕСПЛАТНО!

Страницы: 1 2

Шасси (или рама) - это конструкция, на которой размещаются и крепятся все другие части автомобиля. Он также обеспечивает защищенное пространство для пассажиров.

Типы шасси

Существует несколько типов шасси, но все они могут быть разделены на два подхода:

  1. Используйте отрезки круглых или квадратных труб или другие конструкционные металлические формы для формирования конструкции шасси (пространственная рама, многотрубная рама, лестничная рама)
  2. Используйте соединенные панели для формирования конструкции шасси (Monocoque, Unibody)

Оба подхода могут обеспечить конструкцию, способную устанавливать другие компоненты транспортного средства, но каждый имеет свои преимущества и недостатки.

Шасси Spaceframe

В шасси Spaceframe используются многочисленные отрезанные и профилированные куски структурных металлических труб (обычно стальных), соединенных вместе, чтобы сформировать прочный каркас. На диаграмме SF1 ниже из книги Рона Чемпиона «Создайте свой собственный спортивный автомобиль всего за 250 фунтов стерлингов» показан пример шасси с пространственной рамой.

Схема SF1. Шасси Spaceframe для автомобиля «Lowcost». Из книги Рона Чемпиона «Создайте свой собственный спортивный автомобиль всего за 250 фунтов стерлингов и участвуйте в гонках!»,

Принцип конструкции космической рамы заключается в использовании триангуляции трубок для создания жесткой конструкции.На схемах SF2 и SF3 ниже показано, как триангуляция используется для придания жесткости конструкции:

Схема SF2. Нетриангулированный ящик (у одного отсутствуют стороны) легко деформироваться.

Нетриангулированная коробка имеет очень небольшую прочность. Вы можете увидеть это в действии выше. Когда рука прижимается к углу коробки, фигура превращается в параллелограмм.

Теперь, если мы скрепим коробку поперечиной или триангулируем трубкой, прочность значительно возрастет:

Схема SF3. Коробка с поперечиной образует два треугольника (показаны красным) и называется треугольником.Сила, приложенная к коробке, пытается разорвать поперечину.

На схеме SF3 выше трубка натягивается, как если бы углы коробки, к месту ее крепления, пытались разорвать ее. Из-за прочности трубы на растяжение коробка не деформируется в параллелограмм на диаграмме SF2

.

Триангуляция также может работать с трубками в сжатом состоянии. Однако в идеальной конструкции трубы-элементы всегда работают на растяжение, что обеспечивает гораздо большую прочность, чем трубы, работающие на сжатие.

На диаграмме SF4 ниже показано, как прилагаемая нагрузка теперь пытается раздавить или сжать трубку, а не разорвать ее на части. Из-за пониженной прочности на сжатие может стать проблемой коробление.

Схема SF4. Треугольник. Сила, приложенная к коробке, сжимает поперечину, потенциально изгибая ее, если сила достаточна.

Возвращаясь к диаграмме SF1, на этой диаграмме есть многочисленные примеры того, как трубчатые конструкции открытого ящика были триангулированы для создания гораздо более жесткого шасси.На схеме также показаны подвески и другие монтажные кронштейны.

Spaceframes обычно используют квадратные или круглые трубы. С квадратной трубкой легче работать, потому что при ее разрезании нужно делать прямые пропилы под определенным углом. Круглая труба плохо стыкуется с другими круглыми трубками, поэтому для ее вырезания требуется специальный вырубной нож.

Ключевым аспектом проектирования пространственной рамы является определение и анализ ожидаемых нагрузок, а также проектирование рамы и триангуляции для оптимальной обработки этих нагрузок.Поскольку при растяжении трубы обеспечивают более высокую прочность, чем при сжатии, в зонах, подверженных растягивающим нагрузкам, можно использовать более легкие трубы для снижения веса. В областях, где трубки испытывают сжимающие нагрузки, лучше использовать трубки большего калибра или большего диаметра.

Шасси Monocoque

Шасси типа монокок технически является усовершенствованием шасси с пространственной рамой. На диаграмме MC1 ниже показан простой пример разницы между пространственной рамой и конструкцией монокока.

Схема MC1.Сравнение поведения монокока и космической рамы при растягивающей нагрузке.

Монокок «Коробка» слева использует панель из материала, чтобы структурно «завершить» коробку. Когда рука толкает его в направлении, указанном зеленой стрелкой, на панели создается сила сдвига. Эта сила эффективно обрабатывается так же, как и растягивающая нагрузка, в треугольной рамке пространственной рамы справа. Однако, если бы рука толкнула с другой стороны коробки, трубка космической рамы могла потенциально разрушиться при сжатии, тогда как коробка монокока будет вести себя так же, как и раньше.См. Диаграмму MC2 ниже:

Схема MC2. Сравнение поведения монокока и космической рамы под сжимающей нагрузкой. Обратите внимание на превосходную нагрузку на растяжение монокока и более низкую нагрузку на сжатие космической рамы.

Оба типа шасси могут быть такими же прочными, как и друг друга. Однако для изготовления космического каркаса эквивалентной прочности обычно требуется больше материала и, следовательно, больший вес. Используемые материалы также имеют большое значение.

На диаграмме MC3 ниже, как монокок «ящик» слева, так и полностью триангулированный «ящик» космической рамы справа будут обрабатывать нагрузки одинаковым образом (мы оставили заднюю часть «бокса» космической рамы, чтобы избежать визуального усложняя схему)

Схема MC3.Ящик-монокок и «эквивалентный» триангулированный космический каркас. (Задняя часть космической рамки не показана для ясности схемы.)

Хотя монокок обычно можно сделать легче и прочнее, чем космический каркас, у него есть некоторые недостатки, которые усложняют его проектирование, сборку и эксплуатацию.

Во-первых, монокок требует, чтобы структура, образованная панелями, была «законченной». Если вы обратите внимание на «коробку» на диаграмме MC3, которую мы использовали для демонстрации монокока, представьте, что одна его сторона отсутствует, как показано на диаграмме MC4 ниже:

Схема MC4.Неполная обработка нагрузки монококом приведет к его деформации и короблению.

Мы можем надавить на угол коробки, где встречаются три панели (показано слева), и она не будет деформироваться (сильно), но надавите на угол рядом с тем местом, где должна быть отсутствующая сторона, и коробка изогнется (как показано справа). Там, где есть отверстие, шасси должно выдерживать нагрузки через поддерживающую опорную конструкцию.

Основная цель конструкции монокока - гарантировать отсутствие необработанных путей нагружения, которые могут вызвать коробление конструкции монокока.Изогнутый монокок ничем не лучше изогнутой трубы космического каркаса.

В случае плохо обработанных грузовых путей пространственная рама может быть более щадящей, поскольку диаметр трубы и стальной материал обычно обеспечивают более постепенное разрушение, чем монокок. Однако лучше в первую очередь правильно спроектировать шасси, чем полагаться на постепенные отказы.

Это подводит нас к другому ключевому моменту, касающемуся монокока: если он поврежден, его трудно отремонтировать по сравнению с трубами космической рамы.Также трудно обнаружить повреждение монокока, в то время как изогнутые или сломанные трубки довольно легко обнаружить.

Жесткость на кручение

Торсионная жесткость - это свойство шасси каждого транспортного средства, которое определяет, насколько сильно шасси будет испытывать скручивание при приложении нагрузки через колеса и подвеску. На схеме TR1 ниже показан принцип.

Схема TR1. Торсионная жесткость. Чем меньше скручивается шасси, тем оно считается более жестким на кручение.

Шасси с большим количеством скручиваний не будет работать так предсказуемо, как шасси с очень небольшим количеством скручиваний, потому что из-за скручивания шасси начинает действовать как продолжение подвески.Подвеска спроектирована так, чтобы колеса / шины могли двигаться по неровностям и неровностям дороги. Если шасси скручивается при ударе шины о неровность, оно действует как часть подвески, а это означает, что настройка подвески затруднена или невозможна. В идеале шасси должно быть сверхжестким, а подвеска - подходящей.

Жесткость на кручение измеряется в фунт-фут / градус или кг-м / градус. Один конец шасси (передний или задний) удерживается неподвижно, а другой конец уравновешивается в точке, и скручивание осуществляется с помощью балки.На схеме TR2 ниже показана основная идея:

Схема TR2. Метод измерения жесткости на кручение.

Советы по дизайну шасси (1/2)

Модификация серийного шасси

Рассматривая модификацию серийного шасси для установки альтернативной подвески, двигателей или трансмиссии, уделите время изучению несущих конструкций (новый автомобиль) или лестничной рамы (старый автомобиль). Конструкции, сформированные конструкторами шасси производителя, имеют сильные участки, предназначенные для нагрузок, и слабые участки, не предназначенные для перевозки грузов.Определение правильных частей конструкции шасси, которые нужно вырезать или модифицировать, имеет решающее значение.

Рассмотрите возможность использования масштабных моделей автомобиля (если были сделаны пластиковые модели) для создания макетов изменений или программного обеспечения для 3D-моделирования, чтобы сделать то же самое. Если изменения касаются подвески, например, опускания автомобиля, сначала смоделируйте новую подвеску. Иногда опускание автомобиля с использованием тех же точек захвата подвески может ухудшить управляемость.

Сборка моделей шасси

Моделирование шасси с пространственной рамой с помощью стержней из пробкового дерева позволяет вам воочию увидеть различия, которые триангуляция вносит в жесткость шасси.Херб Адамс в своей книге «Разработка шасси» содержит целую главу о моделировании шасси с использованием бальзы и бумаги. Его рекомендация - модель в масштабе 1/12.

Аналогичным образом, использование картона, бумаги и клея для изготовления моделей монококов может быть очень полезным и недорогим обучением. Самое замечательное в этих материалах то, что они не обладают большой прочностью, и поэтому деформации, которые создают нагрузки, можно легко увидеть при приложении нагрузок.

Конструкция шасси после подвески

Гораздо проще спроектировать предварительную подвеску в соответствии с правилами и хорошей геометрией, а затем построить шасси в соответствии с точками крепления подвески и креплениями пружин / амортизаторов.См. Раздел

«Создание собственного гоночного автомобиля».

Рассмотрим пути загрузки

Шасси предназначено не для «поглощения» энергии, а для поддержки. Рассматривая размещение труб, визуализируйте «пути нагрузки» и подумайте об использовании FEA (программное обеспечение для анализа методом конечных элементов), чтобы помочь проанализировать сценарии нагрузки. Пути нагрузки определяются как силы, возникающие в результате ускорения и замедления в продольном и поперечном направлениях, которые следуют за трубой от элемента к элементу. Первые силы, которые приходят на ум, - это подвески, но такие вещи, как аккумулятор и водитель, оказывают давление на конструкцию космической рамы.

Максимальное размещение ЦТ и балансировка транспортного средства

Центр тяжести воздействует на автомобиль как маятник. Идеальное место для CG находится между передними и задними колесами, а также между левым и правым колесами. Размещение ЦТ в передней или задней части, влево или вправо от этой точки означает, что вес переносится неравномерно в зависимости от того, в какую сторону поворачивает автомобиль, и ускоряется он или замедляется. Чем дальше от этой идеальной точки, тем больше один конец автомобиля действует как маятник, и тем труднее оптимизировать управляемость.

ЦТ также зависит от высоты. Размещение двигателя выше над землей поднимает ЦТ и заставляет переносить большее количество веса при поворотах, ускорении или замедлении. Цель конструкции автомобиля - по возможности удерживать все четыре колеса в упоре, чтобы обеспечить максимальное сцепление с дорогой, поэтому размещение всех деталей в автомобиле в максимально низком положении поможет снизить высоту ЦТ.

Страницы: 1 2

автомобилей | Определение, история, промышленность, дизайн и факты

Автомобильный дизайн

Современный автомобиль - это сложная техническая система, использующая подсистемы со специфическими конструктивными функциями.Некоторые из них состоят из тысяч составных частей, которые возникли в результате достижений в существующих технологиях или новых технологий, таких как электронные компьютеры, высокопрочные пластмассы и новые сплавы стали и цветных металлов. Некоторые подсистемы возникли в результате таких факторов, как загрязнение воздуха, законодательство о безопасности и конкуренция между производителями по всему миру.

автомобиль

Основные функциональные компоненты автомобиля.

Британская энциклопедия, Inc.

Легковые автомобили превратились в основное средство передвижения для семей, их около 1,4 миллиарда используются во всем мире. Около четверти из них приходится на Соединенные Штаты, где каждый год преодолевается более трех триллионов миль (почти пять триллионов километров). В последние годы американцам были предложены сотни различных моделей, примерно половина из них от зарубежных производителей. Чтобы извлечь выгоду из собственных технологических достижений, производители все чаще вводят новые конструкции.Ежегодно производя около 70 миллионов новых устройств по всему миру, производители смогли разделить рынок на множество очень маленьких сегментов, которые, тем не менее, остаются прибыльными.

Новые технические разработки признаны залогом успешной конкуренции. Все производители и поставщики автомобилей наняли инженеров-исследователей и ученых для улучшения кузова, шасси, двигателя, трансмиссии, систем управления, систем безопасности и систем контроля выбросов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Эти выдающиеся технические достижения не обходятся без экономических последствий. Согласно исследованию Ward's Communications Incorporated, средняя стоимость нового американского автомобиля увеличилась на 4700 долларов (в пересчете на доллар в 2000 году) в период с 1980 по 2001 год из-за обязательных требований безопасности и контроля выбросов (таких как добавление подушек безопасности и каталитических нейтрализаторов). Новые требования продолжали реализовываться и в последующие годы. Добавление компьютерных технологий стало еще одним фактором, способствовавшим росту цен на автомобили, которые в период с 2009 по 2019 год выросли на 29 процентов.Это в дополнение к потребительским расходам, связанным с инженерными улучшениями в экономии топлива, которые могут быть компенсированы сокращением закупок топлива.

Конструкция автомобиля в значительной степени зависит от его предполагаемого использования. Автомобили для бездорожья должны быть прочными, простыми системами с высокой устойчивостью к сильным перегрузкам и экстремальным условиям эксплуатации. И наоборот, продукты, предназначенные для высокоскоростных дорожных систем с ограниченным доступом, требуют большего комфорта для пассажиров, повышенной производительности двигателя, а также оптимизированного управления на высоких скоростях и устойчивости транспортного средства.Стабильность зависит главным образом от распределения веса между передними и задними колесами, высоты центра тяжести и его положения относительно аэродинамического центра давления транспортного средства, характеристик подвески и выбора колес, используемых для приведения в движение. Распределение веса зависит главным образом от расположения и размера двигателя. В обычной практике двигателей с передним расположением используется стабильность, которая достигается с помощью этой компоновки. Однако разработка алюминиевых двигателей и новые производственные процессы позволили разместить двигатель в задней части без ущерба для устойчивости.

Конструкции кузовов автомобилей часто классифицируются по количеству дверей, расположению сидений и конструкции крыши. Крыши автомобилей обычно поддерживаются стойками с каждой стороны кузова. Модели с откидным верхом с убирающимся верхом из ткани полагаются на стойку сбоку от лобового стекла для обеспечения прочности верхней части тела, поскольку трансформируемые механизмы и стеклянные поверхности по существу не являются конструктивными. Площадь остекления была увеличена для улучшения обзора и по эстетическим соображениям.

Fiat 600

Fiat 600, представленный в 1956 году, был недорогим, практичным автомобилем с простым элегантным дизайном, который мгновенно сделал его иконой послевоенной Италии. Его поперечно расположенный сзади двигатель производил достаточную мощность и экономил достаточно места, чтобы в салоне легко могли разместиться четыре человека.

© Rossi — REX / Shutterstock.com

Высокая стоимость новых заводских инструментов делает нецелесообразным для производителей ежегодно выпускать совершенно новые конструкции.Совершенно новые конструкции обычно запрограммированы на трех-шестилетние циклы с незначительными изменениями, вносимыми в течение цикла. В прошлом для совершенно новой конструкции требовалось целых четыре года планирования и покупки нового инструмента. Компьютерное проектирование (САПР), тестирование с использованием компьютерного моделирования и автоматизированное производство (CAM) теперь могут использоваться для сокращения этого времени на 50 процентов или более. См. станок: автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD / CAM).

Автомобильные кузова обычно изготавливаются из листовой стали. Сталь легирована различными элементами, чтобы улучшить ее способность формировать более глубокие углубления без образования складок и разрывов в производственных прессах. Сталь используется из-за ее общедоступности, невысокой стоимости и хорошей обрабатываемости. Однако для определенных применений используются другие материалы, такие как алюминий, стекловолокно и пластик, армированный углеродным волокном, из-за их особых свойств. Полиамид, полиэстер, полистирол, полипропилен и этиленовые пластики были разработаны для большей прочности, устойчивости к вмятинам и устойчивости к хрупкой деформации.Эти материалы используются для кузовных панелей. Инструмент для пластиковых компонентов обычно стоит меньше и требует меньше времени на разработку, чем инструмент для стальных компонентов, и поэтому конструкторы могут его изменить с меньшими затратами.

Для защиты кузовов от коррозионных элементов и сохранения их прочности и внешнего вида используются специальные процессы грунтования и окраски. Сначала тела погружают в ванны для очистки, чтобы удалить масло и другие посторонние предметы. Затем они проходят последовательность циклов окунания и опрыскивания.Эмаль и акриловый лак широко используются. Электроосаждение распыленной краски - процесс, при котором распыляемая краска приобретает электростатический заряд, а затем притягивается к поверхности высоким напряжением, помогает обеспечить нанесение ровного слоя и покрытие труднодоступных участков. Печи с конвейерными линиями используются для ускорения процесса сушки на заводе. Оцинкованная сталь с защитным цинковым покрытием и коррозионно-стойкая нержавеющая сталь используются на участках кузова, подверженных коррозии.

Что такое автомобильное шасси и для чего он нужен?

Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее.

Вы, вероятно, не особо задумываетесь о том, что происходит под вашей машиной. То, что вы можете видеть, слышать и чувствовать, например, интерьер, шины, тормоза, двигатель, выхлоп и систему освещения, обычно гораздо ближе к главному, но это далеко не единственные важные части. ваша поездка.

Фактически, шасси автомобиля является основой для всех остальных компонентов, которые он несет. Нечеткие кубики, которые вы так любите ( не лгут, ), сиденья, корпус и все остальное - все установлено на шасси. Тип, размер и форма шасси будут различаться от автомобиля к автомобилю и от производителя к производителю, но основы примерно одинаковы.

Почему шасси так важно? Что ж, помимо формирования базы буквально для всего, шасси играет роль в определении возможностей буксировки, номинальной полезной нагрузки и может повлиять на способность транспортного средства управлять и хорошо работать в различных ситуациях. Редакторы Drive видели несколько голых шасси и разговаривали со многими инженерами на протяжении многих лет, так что

Давайте рассмотрим подробнее.

Honda

Все начинается с шасси.

Что такое шасси и для чего он нужен?

Шасси или рама является основой для остальной части автомобиля. Все остальное построено на шасси.Вы можете увидеть другие компоненты, включенные в термин, такие как подвеска, тормоза и другие, но в этом посте мы сосредоточимся только на самой раме.

Современные автомобили обычно имеют шасси одного из двух типов: Unibody или кузов на раме. Если вы не водите пикап или большой внедорожник, велика вероятность, что у вашего автомобиля цельное шасси. Это означает, что кузов - то, что придает автомобилю внешнюю форму - и шасси или рама - все это части одного и того же узла.Дизайн Unibody помогает снизить вес и обеспечивает более плавную езду. Они также могут оказаться полезными с точки зрения безопасности при столкновении и снижения производственных затрат, если их можно будет адаптировать для других автомобилей в модельном ряду производителя.

Транспортные средства с конструкцией "кузов на раме", как говорится, состоят из рамы с прикрепленным к ней кузовом сверху. Грузовики, внедорожники и внедорожники по-прежнему используют эту установку, потому что она обеспечивает лучшую гибкость, дорожный просвет и может выдерживать более тяжелые нагрузки.

Как делается шасси?

В зависимости от автомобиля и его назначения шасси может быть изготовлено из таких материалов, как углеродистая сталь, алюминий или даже углеродное волокно.Вес, жесткость и стоимость также влияют на то, как и почему выбран материал для использования в шасси.

Углеродное волокно чрезвычайно легкое и жесткое, но слишком дорогое для использования во всех областях, кроме самых узконаправленных. Процесс строительства также в значительной степени зависит от материала, так как основные металлы, такие как алюминий или сталь, можно катать и сваривать на производственной линии, но специальные материалы, такие как углеродное волокно, могут потребовать сложной ручной формовки и строительства.

Depositphotos

Шасси влияет на работу автомобиля в различных условиях.

Как структура шасси влияет на управляемость?

Обработка начинается с шасси автомобиля. Шины, тормоза и подвеска способны лишь на многое, чтобы приручить мягкое шасси. Изгиб шасси при повороте или ускорении может привести к нестабильности и снижению сцепления шин с дорогой при изменении выравнивания и схождения.Все это связано с так называемой жесткостью на кручение, которая относится к сопротивлению шасси скручиванию.

Жесткое шасси, устойчивое к скручиванию, не только жесткое, но и обеспечивает лучшую езду и управляемость, поскольку позволяет подвеске и шинам выполнять свою работу. Вот почему кабриолеты, как правило, не являются лучшими манипуляторами, поскольку нет крыши, которая бы стягивала шасси и предотвращала скручивание. Те, которые были подготовлены для лучшего обращения, обычно имеют дополнительный материал и вес в полу или сделаны из экзотических материалов, таких как углеродное волокно, для повышения жесткости.

Что вам нужно от хорошего шасси

Для разных типов автомобилей требуются разные конструкции шасси. Toyota Corolla, сидящая на вашей подъездной дорожке, сильно отличается от Jeep Wrangler вашего соседа. Вот почему.

Дорожные легковые автомобили

Конструкция шасси легковых дорожных автомобилей спроектирована таким образом, чтобы обеспечить безопасную, плавную езду с минимальным уровнем нежелательного шума. Вот почему сегодня в большинстве автомобилей используется конструкция шасси unibody, легкость которой обеспечивает лучшую экономию топлива, лучшее поглощение энергии при столкновении для безопасности и лучшую езду / управляемость для комфорта.

Внедорожники

Для внедорожников требуется прочное шасси, которое легко ремонтировать. Силы, прикладываемые к транспортному средству, когда оно преодолевает скалы и удары по пересеченной местности, могут быть очень высокими, поэтому многие внедорожники используют шасси лестничного типа с кузовом на раме, чтобы обеспечить прочность и долговечность, необходимые для того, чтобы выдерживать долгие годы эксплуатации.

Гусеничные машины

Гусеничные и спортивные автомобили нуждаются в жестком и легком шасси, позволяющем устанавливать двигатель и другие тяжелые компоненты на низком уровне.Это дает автомобилю более низкий центр тяжести и лучшую управляемость. Это немного отличается от типичных потребительских дорожных автомобилей тем, что внутреннее пространство и комфорт не обязательно должны быть на первом месте в списке приоритетов.

Есть ли у электромобилей шасси?

Да, но вы можете слышать, как их называют по-разному.

Иногда шасси электромобилей называют «скейтбордами», потому что они буквально представляют собой длинную низкую конструкцию с четырьмя колесами, на которой построена остальная часть транспортного средства.В скейтборде размещены батареи, а моторы расположены в колесах или рядом с ними, так что он действительно выглядит так, как будто Тони Хок ехал к славе и богатству.

Это очень важно для автопроизводителей, потому что скейтборд можно модифицировать для работы с различными транспортными средствами и типами транспортных средств, что делает его более дешевым и эффективным для создания широкого спектра электромобилей.

Есть ли разница между шасси и платформой?

Это действительно зависит от того, кого вы спрашиваете. Автопроизводители используют термин «платформа» для описания набора компонентов и функций, которые могут использоваться разными транспортными средствами.Подумайте о General Motors, где Chevrolet Suburban, Cadillac Escalade и GMC Yukon используют одну и ту же базовую комплектацию, но с разными кузовами и интерьерами. В этих случаях шасси входит в общий термин платформы.

Stellantis Северная Америка

Конструкция шасси с кузовом на раме позволяет грузовикам тянуть тяжелые грузы.

Термины, связанные с шасси, которые вы должны знать

Получите образование.

Трансмиссия

Трансмиссия транспортного средства - это набор компонентов, который включает двигатель, трансмиссию, дифференциалы, оси, карданные валы и многое другое. Вы можете слышать термин, используемый для описания только двигателя или двигателя и трансмиссии вместе, но происходит гораздо больше, чем просто эти две части, независимо от того, насколько они велики или важны. Этот термин также включает электромобили.

Полная масса транспортного средства

Номинальная полная масса транспортного средства, или GVWR, является мерой общей эксплуатационной массы, которую транспортное средство может нести в любой данный момент времени.Важно отметить, что полная полная масса включает пассажиров, топливо, груз и само транспортное средство.

Буксировочная способность

Буксировочная способность - это мера общей массы, которую транспортное средство способно буксировать за собой. Он определяется с учетом нескольких факторов, включая GVWR.

Полезная нагрузка

Полезная нагрузка - это максимальный вес, который автомобиль может безопасно нести в своем грузовом отсеке. Он рассчитывается путем вычитания полной полной массы автомобиля и вычитания снаряженной массы автомобиля.

Часто задаваемые вопросы о шасси автомобиля

У вас есть вопросы, У Drive есть ответы!

Вопрос: Можно ли отремонтировать шасси, если оно повреждено?

A: Степень, в которой можно отремонтировать раму или шасси, полностью зависит от уровня повреждений, которые она получила. Если он был слегка изогнут, но не до такой степени, что он структурно ослаблен, есть большая вероятность, что его можно исправить. Однако, если рама была изогнута или перекручена таким образом, что нарушила ее целостность, вам следует подумать о том, чтобы двигаться дальше.

Вопрос: В каких-либо грузовиках используется конструкция Unibody?

A: Единственный продаваемый сейчас грузовик с цельным шасси - это Honda Ridgeline. Это может измениться с появлением нескольких компактных пикапов, которые появятся на рынке в ближайшие несколько лет, но Honda на сегодняшний день является единственным грузовиком без кузова.

Вопрос: Могу ли я буксировать седан?

A: Да, вы, конечно, можете буксировать обычным старым автомобилем, но вам нужно четко знать вес прицепа и вместимость автомобиля.В ближайшее время вы не будете буксировать прицеп для лошадей с Camry, но вы сможете без проблем буксировать небольшой выдвижной кемпер или движущийся прицеп с U-Haul.

Давайте поговорим, комментарий ниже, чтобы поговорить с редакторами

Drive !

Мы здесь, чтобы быть экспертами во всем, что связано с практическими рекомендациями. Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Прокомментируйте ниже, и давайте поговорим! Вы также можете написать нам в Twitter или Instagram, вот наши профили.

Джонатон Кляйн: Twitter (@jonathon.klein), Instagram (@jonathon_klein)

Тони Маркович: Twitter (@T_Marko), Instagram (@t_marko)

Крис Тиг: Twitter (@TeagueDrives), Instagram (@TeagueDrives)

Тони Скотт: Twitter (@mikurubaeina) , Instagram (@reimuracing)

Хэнк О'Хоп: Twitter (@HankOHop), Instagram (@HankOHop)

Видео

Как устроены автомобили | Как работает автомобиль

Когда производитель автомобилей решает выпустить новую модель, стиль или дизайн нового автомобиля - это один из многих факторов, которые необходимо решил.

Первое решение, которое необходимо принять, касается рыночной категории, в которой новый модель будет соответствовать в - будет машина маленьким хэтчбеком, семейным седаном или роскошная исполнительная модель? Как только этот выбор был сделан, вместе с инженерным и решения по упаковке, такие как использование переднего или заднего привода, детали могут быть проработаны.

Раньше это был просто иметь значение строительства шасси а потом стилизация тела по размеру. Современные компактные и энергоэффективные автомобили взгляд теперь является частью интеграл дизайн.

Время выполнения

После того, как дизайн будет завершен, вероятно, будет задержка около за три-пять лет до того, как готовый автомобиль появится в автосалоне, что означает что дизайнеры должны прогнозировать будущие тенденции. Если новая машина выглядит тоже кардинально отличается, публика может долго к этому привыкнуть и не покупайте его в достаточном количестве.

С другой стороны, он не должен выглядеть слишком старомодным, как только он объявил.Свобода выбора дизайнера гораздо больше, если полностью новый автомобиль создается, а не модернизируется существующая модель, чтобы дать это новый вид.

Традиционный метод

Если автомобиль будет иметь совершенно новую конструкцию с «чистым листом», то команда стилистов производителя подготовит чертежи, чтобы показать свои идеи для новые модели. На этом этапе упражнения может быть несколько десятков различные эскизы, которые будут оценены, чтобы увидеть, насколько они подходят для производство.

Многие современные автомобили выглядят одинаково, потому что в каждом классе конструкторы сталкиваются с одними и теми же проблемами и часто придумывают одни и те же ответы. Однако многие производители стилизовали свои автомобили так, чтобы они имели семейное сходство. У автомобилей нынешнего модельного ряда Ford, за исключением Capri, аналогичный наклонный капот. BMW идентифицирует все свои модели по характерным решеткам радиатора, а Rover 800 очень похож на Montego.

Когда эти решения были приняты и выбор сузился до одного или двух дизайнов, шкала модели вылеплены из глины.Этот метод модели изготовление, которое было введено генералом Двигатели , иногда до сих пор используется даже в современные дизайн-студии с компьютерным управлением. Преимущество использования глины в том, что легко добавить или удалить небольшое количество глины, чтобы отрегулировать детализацию модель.

Далее изготавливается глиняная модель в натуральную величину и раскрашивается так, чтобы она напоминала настоящую машину. как можно ближе. У некоторых производителей есть `` клиники '' стайлинга для оценки публики. реакция на машину. Некоторые могут также заказать полноразмерные пластиковые модели, чтобы более реалистичное впечатление.

После того, как производители доработали дизайн новой модели и решил пойти дальше, он будет детально спланирован для серийного производства. Это где компьютеры вступают в игру, потому что проектирование автомобилей, как и во многих других областях на производство автомобилей значительное влияние оказали компьютерные технологии.

Современный метод

Конструктор автомобилей с достаточно мощным компьютером и соответствующим программное обеспечение может спроектировать новый автомобиль на экране, сделать его любого цвета и повернуть его так, чтобы что на него можно смотреть под любым углом.Вычислительная мощность, необходимая для всего этого значительно. Одна программа, которая создает цвет на компьютерном изображении автомобиль использует в десятки раз больше памяти, чем средний домашний компьютер содержит.

Когда разработчик удовлетворен, компьютер может передать закодированную информацию в фрезерование машина, которая вырежет трехмерную твердую версию того, что был оформлен на экране. Этот метод намного быстрее, чем традиционный процесс рисования вручную, а затем лепки глиняной модели.

Компьютер также можно запрограммировать на работу в качестве аэродинамической трубы, чтобы форму на экране можно проверить на аэродинамическую эффективность. Другой компьютер методы проектирования могут анализировать силу любого дизайна тела и предсказывать поведение автомобиля в случае несчастный случай .

Специалисты по дизайну

Многие фирмы уже много лет специализируются на стилизации автомобилей. Самыми известными были итальянские Bertone, Vignale, Ghia и Pininfarina. несколько примеров.Эти компании выросли, когда стиль был оторван от общий дизайн, когда производитель обычно спрашивал дизайнер, чтобы стилизовать кузов под конкретный тип шасси. Многие из этих компаний по-прежнему работают, хотя и в других странах. формы. Гиа были хорошо известны тем, что были тесно связаны с Фордом, прежде чем был выкуплен Фордом в 1970-х годах. Ford до сих пор использует имя Ghia на своих топовые модели. Разработав X1 / 9, Bertone взяла на себя его производство, когда Fiat потерял интерес.Aston Martin и Zagato недавно вместе работали над новой моделью (внизу). Перед тем, как проект был запущен, Zagato разработал эскизы дизайна, а затем построил полноразмерный деревянный и стальной каркас автомобиля. Металлические панели кузова сформированный вручную вокруг этого шаблона, а затем собранный на автомобиле шасси. В случае с Aston Zagato будет выпущено только 50 экземпляров - стоимость ручной сборки каждой машины было не важно. В любом случае было бы неэкономично использовать оборудование для массового производства для такой малой партии автомобилей.

6 шагов к созданию профессионального уровня

www.grabcad.com


Дизайн гоночных автомобилей - один из самых увлекательных и вместе с тем один из самых сложных аспектов мира гонок. Команды дизайнеров во многих категориях автоспорта постоянно разрабатывают новые решения с одной единственной целью: создать автомобиль, который в сочетании с водителем преодолевает расстояние круга за время меньше, чем любой другой водитель / транспортное средство. комбинация присутствует на месте проведения гонки в этот день.Но как это сделать?

Процесс проектирования гоночного автомобиля (как и многие другие инженерные решения) - это не последовательный процесс, а скорее процесс, в котором есть много «обратных шагов», поскольку выполняется множество итераций и уточнений решения. Перед началом процесса проектирования необходимо иметь полное представление о доступных ресурсах и об ограничениях, налагаемых этими ресурсами. Ресурсы включают время, бюджет, предыдущий опыт и ресурсы в области проектирования и строительства объектов, таких как вычислительные мощности, прототипы и производственное оборудование, испытательное оборудование, контрольно-измерительные приборы и так далее.Сообразительно, один или несколько ресурсов можно заменить другим.


Рисунок 1. McLaren в каркасном виде (parkablogs.blogspot.com)


Кратко описанный здесь подход к проектированию является результатом моего предыдущего опыта работы в команде дизайнеров Baja SAE, моей стажировки в отделе инженерного проектирования компании, которая производит гоночные автомобили для самой большой категории автоспорта и некоторых второстепенных категорий в Бразилии, а также из некоторых отличные книги, которые я порекомендую в конце статьи.

Подход состоит из шести этапов, а именно: анализ, определение ограничений и целей, предварительный дизайн, рабочий проект, тестирование и разработка. Эти шаги обычно выполняются непоследовательно, с некоторыми ограничениями, возникающими на более поздних этапах, требующими изменений на предыдущих этапах.


На этом этапе группа разработчиков соберет информацию, которая послужит основой для определения ограничений и целей проекта. Здесь рассматриваются все изменения в правилах и оценивается их влияние на дизайн.Например, запрет на заправку, введенный в сезоне Формулы-1 2010 года, вынудил команды использовать топливные баки большего размера, а также им пришлось учитывать изменения высоты ЦТ из-за сгорания топлива. Кроме того, введение ограничений на расход топлива и топливную нагрузку на гонку в 2014 году вынудило производителей повысить эффективность своих двигателей.

Позже проводится анализ производительности, чтобы оценить производительность предыдущей конструкции, если таковая имеется, выявить ее сильные и слабые стороны.Цель состоит в том, чтобы распознать особенности предыдущей машины, которые инженеры должны попытаться сохранить для новой конструкции, и те, которые они должны попытаться устранить.

Наконец, необходимо провести сравнительное исследование, чтобы оценить эффективность одновременно работающих команд, выявив разрыв между собственным дизайном и дизайном других команд. Получить данные от команд-соперников, как правило, будет крайне сложно, особенно в высших эшелонах автоспорта. Тем не менее, команда разработчиков должна сделать все возможное, чтобы количественно оценить производительность оппонента, поскольку это фундаментально для определения целей производительности.


На этом этапе группа разработчиков должна рассмотреть ограничения, накладываемые на транспортное средство. Ограничения - это практические пределы, в которых команда должна работать. Основными ограничениями должны быть категории технических и спортивных правил. Дизайнер должен полностью осознавать эти правила и ограничения, налагаемые ими. Кроме того, может случиться так, что ограничения затрат и рабочей силы налагаются либо нормативными актами, либо ограниченным бюджетом. Хорошим примером является двухнедельная остановка, которая происходит в Формуле-1 из-за соглашения, заключенного Ассоциацией команд Формулы-1 (FOTA), направленного на снижение затрат на содержание конкурентоспособной команды.

Другой тип ограничений связан с доступными механическими деталями. Сюда входят шины, двигатели, трансмиссии, амортизаторы и тормоза. В частности, очень важным параметром являются шины, поскольку они обеспечивают все элементы управления машиной. Говорят, что проектирование гоночного автомобиля - это оптимизация использования шин. Команда разработчиков должна осознавать, что для того, чтобы быть конкурентоспособными, они должны работать до абсолютного предела ограничений.

После того, как ограничения проекта определены, необходимо определить цели, которыми будет руководствоваться весь процесс проектирования.Они могут быть указаны в форме измеримых параметров и должны быть достаточно конкретными, чтобы можно было ориентировать проект. Цели связаны со следующими областями:

Эффективность - это наиболее важный набор целей в гоночной машине, поскольку ее основная цель - добиться более высоких результатов, чем у других команд. Цели производительности должны быть определены количественно по нескольким параметрам, таким как способность к ускорению во всех направлениях (диаграмма g-g, которая будет объяснена в более позднем посте), максимальная скорость, расход топлива и шин, требования к охлаждению и так далее.


Рис. 2. Диаграмма G-G, на которой сравниваются рабочие характеристики Toyota Celica и Porsche 928S. Кривые представляют собой комбинированное (продольное и поперечное) ускорение автомобилей. (www.temporal.com.au)


Цели производительности также могут быть установлены для отдельных систем, а не для всего автомобиля. Например, цели для аэродинамики могут включать конкретное значение для отношения подъемной силы / лобового сопротивления и расположение центра давления (ЦП), в то время как цели для подвески могут включать конкретное значение для чувствительности к качению, передачи веса, хода подвески. , вариации поворота и развала колес и так далее.

Управление - Гоночный автомобиль должен иметь достаточно хорошие возможности управления, чтобы привод мог управлять им в пределах графика g-g. Это включает определение деталей для некоторых систем управления, таких как рулевое управление, подвеска и другие параметры. На данном этапе можно провести гораздо больший анализ для оптимизации предварительного проектирования.

Конструкция - Сюда входит жесткость на изгиб и скручивание, а также местные силы, необходимые для выдерживания максимальных нагрузок от торможения, ускорения, боковой силы, ударов по бордюрам, аэродинамических нагрузок, реакции крутящего момента двигателя и т. Д.В настоящее время стало обычной практикой почти на всех уровнях автоспорта использовать анализ методом конечных элементов для достижения этих целей, особенно там, где существуют правила, устанавливающие краш-тесты для омологации шасси.


Рис. 3. Анализ методом конечных элементов шасси Red Bull Formula 1 (www.racecar-engineering.com)


Удобства для водителя и безопасность - В кабине водителя должно быть достаточно места, с удобными сиденьями и ограничителями, с соответствующей температурой и достаточным обзором трассы, чтобы можно было управлять автомобилем при работе с предельными характеристиками.Кроме того, при ответственном проектировании следует использовать лучшее из имеющихся средств обеспечения безопасности, такое как противопожарное оборудование, защиту от опрокидывания и столкновения и так далее.

Регулируемые элементы - Некоторые функции автомобиля должны быть регулируемыми, чтобы обеспечить возможность настройки автомобиля, позволяя адаптировать его к различным схемам. Типичные возможности настройки включают распределение веса с помощью подвижного балласта и регулируемых колесных баз, аэродинамические изменения с помощью крыльев (различные крылья или настройки крыльев) и регулировки подвески (положение автомобиля и высота дорожного просвета), а также регулировки подвески, такие как нагрузки на колеса (через пружины и стабилизатор поперечной устойчивости). стержни), демпфирование, статические настройки (схождение и развал), геометрия (переменная длина поворотного рычага или высота центра крена) и другие.


Целью эскизного проекта является определение общего расположения узлов в автомобиле. Здесь проектировщики должны соблюдать требования к упаковке и другие спецификации, такие как расположение центра тяжести для распределения веса и требования к балансировке при транспортировке. В зависимости от аэродинамических уровней, разрешенных правилами, аэродинамика может определять большую часть контура упаковки, особенно в том, что касается наземных транспортных средств.

На этом этапе необходимо выполнить сбор данных, чтобы правильно распределить компоненты по автомобилю.Если реальные данные недоступны, проектная группа должна их оценить. Самая важная информация здесь - это размер и вес компонентов. Это используется, чтобы сделать приблизительную схему расположения компонентов, и на основании этого сделать оценку общего веса и расположения ЦТ.

Желаемое расположение CG обычно зависит от нейтральных точек поворота (что зависит от выбора шин), расположения аэродинамического центра давления (CP), требуемой нагрузки на ведущие колеса для тяги и требуемой нагрузки на рулевые колеса для управления. .Кроме того, ЦТ должен быть как можно ниже, чтобы уменьшить поперечный перенос автомобиля.

Пока что мы только что собрали соответствующую информацию и проанализировали ее, чтобы решить, по какому пути идти. Рисование некоторых важных эскизов видов в программном обеспечении САПР дает начало самому процессу проектирования.

Подход, который я использую, заключается в том, чтобы начать 3D-эскиз и работать над ним в 2D, выбирая соответствующие планы для рисования. Все начинается с выбора шин и колес, которые сами по себе определяют расположение ступиц.Соответствующие размеры автомобиля должны быть определены до начала процесса рисования.

Теперь необходимо выбрать размер колесной базы и колеи. Колесная база влияет на передачу продольной нагрузки, распределение веса, полярный момент инерции и реакцию автомобиля на рыскание во время переходного маневрирования. Таким образом, более длинная колесная база уменьшит передачу продольной нагрузки и обеспечит более высокое демпфирование рыскания (и, следовательно, большую стабильность) за счет меньшего отклика на рыскание (автомобиль «направляется» в поворот медленнее).Как и во всем, что касается дизайна, необходимо найти компромисс.

Ширина колеи, с другой стороны, влияет на передачу поперечной нагрузки, а в случае гоночных автомобилей с закрытыми колесами, таких как спортивные автомобили и спортивные прототипы, на лобовую площадь автомобиля (и, следовательно, на аэродинамическое сопротивление). Поскольку сопротивление, как правило, не вызывает особого внимания при развитии автоспорта (за исключением категорий с двигателями ограниченной мощности), желательно иметь как можно большую ширину колеи, поскольку это снижает передачу поперечной нагрузки.

Определив гусеницы и колесную базу, пора определить высоту центров крена.Как вы видели в предыдущей статье о поперечном переносе веса, высота центра крена напрямую влияет на поперечный перенос веса и, следовательно, должна быть как можно ниже. Обычно препятствиями для достижения этого являются ограничения на изменение развала из-за подвески (это будет объяснено в будущем сообщении о геометрии подвески), но в внедорожниках ограничения дорожного просвета также могут сделать любую попытку более низко расположить центры крена. трудный.

На этом этапе определена вертикальная геометрия.Если необходимо использовать рыночный компонент, его выбор автоматически определяет его баллы. Если вместо этого выбрана деталь, изготовленная по индивидуальному заказу, возникают проблемы с геометрией рулевого управления, такой как углы ролика и шкворня, и рычагами момента поворота, такими как радиус скребка, длина шпинделя, механический след и смещение рулевого управления. Здесь присутствует много компромиссов, и подробное обсуждение геометрии рулевого управления выходит за рамки этой публикации, но эта тема будет затронута в следующей публикации.

Теперь трехмерный эскиз разделен на эскизы вида спереди, сзади, сбоку и сверху.На переднем и заднем эскизах нарисованы центры валков вместе с вертикальными точками. Поскольку подвеска с двойными А-образными рычагами теперь является стандартной в гонках, я буду рассматривать ее как единственный вариант, который стоит проанализировать в этом кратком обсуждении. Кроме того, выбирается соотношение между ходом пружины и ходом колеса (установочное отношение) и определяется краткое расположение рычагов подвески, позволяющее оценить расположение точек захвата подвески.

На эскизе вида сбоку осевые линии передней и задней оси проведены вместе с линией земли и линией днища кузова, определяя таким образом дорожный просвет автомобиля.На виде сверху сделана приблизительная оценка расположения основных компонентов, таких как двигатель, коробка передач, топливные, водяные и масляные баки, радиаторы, сиденья и второстепенные компоненты, такие как педали, рычаг переключения передач, трубопроводы и трос дроссельной заслонки.

Теперь выберем тип шасси. В большинстве гоночных условий следует использовать либо пространственную раму, либо унитарную конструкцию из углеродного волокна. Углеродные «кадки», как их называют, обеспечивают гораздо более высокую прочность и жесткость при удивительно малом весе, но непомерные затраты, присущие этому типу шасси, ограничивают их применение в высших эшелонах автоспорта.Показанные здесь характеристики будут примерно одинаковыми для обоих типов. Категории, основанные на дорожных автомобилях, часто имеют оригинальную металлическую цельную конструкцию, усиленную пространственным каркасом безопасности.

Конструкция шасси начинается с определения расположения переборок, которые являются основными поперечными секциями шасси. Обычно бывает четыре переборки: передняя, ​​первая промежуточная, вторая промежуточная и задняя. Фактическое расположение переборок зависит от того, будет ли автомобиль с передним или задним расположением двигателя.


Рисунок 4. Передняя перегородка Peugeot 908 HDi FAP LMP1. Обратите внимание на рулевой механизм и гидравлические баки для главных цилиндров тормоза (два слева) и сцепления (справа). (www.ultimatecarpage.com)


Поскольку здесь, в «Racing Car Dynamics», я буду рассматривать только дизайн задних автомобилей со средним расположением двигателя, я сосредоточусь на этом типе компоновки. Передние и задние переборки в основном будут выполнять одну и ту же функцию в обоих вариантах, но промежуточные переборки будут иметь разное назначение.Каждая пара последовательных переборок образует отсек. На задних среднемоторных автомобилях передний отсек будет занят ногами и ступнями водителя, в центральном отсеке будет сиденье (или сиденья), а в заднем отсеке - двигатель и / или трансмиссия. В идеале нагрузки от подвески должны передаваться через ближайшую переборку, но в случае передней переборки этот компонент также должен служить опорой для рулевого механизма, педалей и главных цилиндров тормозов и сцепления.

Следующим шагом является создание эскиза элемента для поддержки рулевого колеса и инструментов.Этот элемент должен образовывать перегородку между передним и центральным отсеками. Затем определяется проем водителя в кабине. Если шасси представляет собой пространственную раму, необходимо найти различные формы триангуляции, поскольку ноги водителя будут проходить через эту переборку. На этом этапе полезно нарисовать грубый набросок драйвера, чтобы избежать проблем с упаковкой драйвера на более позднем этапе проектирования.

Можно использовать весь силовой агрегат в качестве элемента конструкции при условии, что крепления будут достаточно жесткими и прочными.Это очень распространенная практика в гонках по формулам и в гонках на прототипах высокого уровня. Как правило, передние опоры двигателя расположены на боковых рамах, и это может потребовать использования длинных монтажных планок на двухместном автомобиле. В автомобиле, произведенном для Brazilian Stock Car в компании, где я проходил стажировку, использовалось это решение для крепления двигателя (автомобиль был спереди с центральным расположением двигателя).

Поскольку одна из основных задач шасси - воспринимать изгибающие нагрузки, все поперечные переборки должны быть частью конструкции, достаточно прочной, чтобы поддерживать себя с незначительным прогибом при изгибе.Удачная конструкция шасси - это та, которая сочетает это с адекватной жесткостью на скручивание. По сути, трубы, предназначенные для обеспечения жесткости на изгиб, также следует размещать в положениях, обеспечивающих жесткость на кручение.

Следует сделать напоминание о том, что при разработке базовой компоновки автомобиля необходимо учитывать сиденье водителя, ступни, колени, линию обзора и положение рулевого колеса. Это всегда может измениться по мере развития конструкции, но к настоящему времени можно иметь довольно хорошее представление об общей компоновке шасси в виде ряда переборок.

Затем для поддержки этих переборок используются продольные элементы. Четырехугольники, образованные лонжеронами и переборками, должны быть по возможности триангулированы с учетом доступа для возможного технического обслуживания или доступа к бригаде шахты. Общая форма кузова автомобиля теперь определяется как серия поперечных и продольных сечений, во все компоненты вписываются без каких-либо внешних переделок. На рис. 5 показан предварительный проект гоночного автомобиля с двигателем от мотоцикла на довольно продвинутой стадии, что продемонстрировано расширенным моделированием некоторых компонентов.


Рис. 5. Эскизный проект гоночного автомобиля с двигателем от мотоцикла. (www.cardesignersandbuilders.com)


На этом этапе может быть рассмотрено некоторое планирование аэродинамического развития и общей формы кузова. Некоторые испытания аэродинамических труб с помощью CFD-анализа и масштабных моделей могут быть выполнены для подтверждения первоначальных концепций, которые будут позже разработаны на этапе детального проектирования.

После всего этого процесса в проект включаются трехмерные чертежи основных и некоторых второстепенных компонентов, причем их вес и размер достаточно хорошо оценены.Это должно обеспечить макет для общего расположения компонентов, и его можно использовать для проверки пересечений и дополнения процесса рисования. Если имеются реальные чертежи компонентов в САПР, их следует использовать. На этом этапе можно составить представление об общем распределении веса автомобиля и, при необходимости, внести коррективы в предварительный проект. Команда разработчиков теперь сможет приступить к детальному проектированию.


В начале этого этапа будет доступно много информации из предварительного проектирования.Эта информация должна соответствовать целям проектирования. Примеры данных, доступных из предварительного проектирования, включают следующие:

• Габаритные размеры, расположение компонентов и упаковка;
• Кривая мощности от производителя двигателя;
• Данные о шинах от поставщика;
• Форма тела по результатам предварительного моделирования CFD и испытаний в аэродинамической трубе;
• Распределение веса и расположение центра тяжести, а также диапазоны регулировки.

На этом этапе начнется проектирование отдельных деталей.Первым шагом является включение анализа видов и последствий отказов (FMEA) в конструкцию компонента. В этом анализе перечисляются несколько режимов отказа для части (или системы), и группа разработчиков должна провести арбитражное рассмотрение значений, чтобы количественно оценить вероятность возникновения определенного режима отказа, вероятность его обнаружения и серьезность этого конкретного режима отказа. (последствия отказа). Эти три параметра будут отражены в рейтинге, который представляет, насколько релевантным будет конкретный режим отказа, помогая определить, на какие отказы группа разработчиков должна затратить больше энергии.

Процесс детального проектирования включает постоянное предложение решений конкретных проблем и анализ этих решений. Эти усилия следует проводить параллельно, поскольку данные одного необходимы для заключения другого. Предложение новых решений может следовать за процессом инженерного проектирования, который состоит из следующих шагов:

1. Определите проблему
2. Определите критерии и ограничения
3. Проведите предварительное исследование
4. Проведите мозговой штурм возможных решений
5.Проанализируйте предложенные решения
6. Определите лучшие решения
7. Протестируйте выбранные решения на прототипе и протестируйте
8. Сообщите решения
9. Уточните

Теперь построение модели аэродинамической трубы является одним из первых приоритетов, и теперь анализ CFD работать с гораздо более глубоким уровнем детализации. Другие системы также разработаны более глубоко. Для подвески расположены трехмерные точки захвата, а также чертеж геометрии рулевого управления. На основе этой информации выполняется кинематический анализ подвески с целью оценить, как геометрия будет изменяться в различных рабочих условиях.


Рис. 6. Анализ CFD автомобиля Формулы-1. (tecnicaf1.files.wordpress.com)


Если кинематические проблемы не обнаружены, следует определить жесткость подвески (жесткость пружины и стабилизатора поперечной устойчивости, а также установочное соотношение). Для этого доступно множество подходов. Можно ограничить смещения подвески при определенных условиях нагрузки, или использовать жесткость подвески, чтобы изменить распределение поперечной передачи веса, чтобы обеспечить желаемый баланс недостаточной / избыточной поворачиваемости, или можно выбрать жесткость подвески, которая дала бы определенную рабочую частоту (это должно работать вместе с амортизаторами) .

Другие усилия по детальному проектированию включают компоновку кабины с расположением сидений, ограничителей и органов управления и детальной проработкой деталей. Рисуются опоры двигателя и проводится стресс-симуляция вместе с созданием прототипов для проведения стресс-тестов. Также детально разрабатываются радиаторы, топливные, водяные и масляные баки, и то же самое относится к остальным компонентам и системам.

При проектировании компонентов всегда следует проводить анализ напряжений через конечные элементы, особенно для оценки усталостной прочности компонентов.Для этого очень важно хорошо знать опытные нагрузки. Вычислительное моделирование должно предшествовать созданию прототипов для проверки полученных результатов. Некоторые компоненты будут рассчитаны на жесткость, а не на прочность.

Во время рабочего проектирования проектировщику доступны аналитические инструменты. Полезные программы можно создавать собственными силами, требуя почти нулевых вычислительных ресурсов. Это может быть использовано для определения геометрии и жесткости подвески; упрощает анализ напряжений и моделирование производительности.

На этом этапе представлены сложные модели для оценки многих параметров производительности, и это первый раз, когда дизайнер получит хорошее представление о том, насколько автомобиль близок к целям проектирования. Если производительность не соответствует желанию или возникают конфликты при проектировании, необходимо вернуться к предыдущей фазе проектирования.


Тестирование - важнейший аспект конструкции гоночного автомобиля. Если не будет проведено достаточное количество испытаний, можно потерять большие усилия при проектировании. Некоторые категории, такие как Формула 1, накладывают ограничения на межсезонье с целью снижения затрат.Это оставляет инженерам только указанные предсезонные тесты и бесплатные практики для работы над автомобилями.

Предсезонные тесты, как правило, представляют собой серию соревнований продолжительностью одна неделя каждое. Цель предсезонных испытаний - подтвердить, что механические и аэродинамические характеристики автомобиля соответствуют запланированным при проектировании. Также оценивается надежность компонентов и конструкций и выявляются возможные проблемы в системах.


Рисунок 7.Тестирование позволяет выявить проблемы с надежностью. (metrouk2.files.wordpress.com)


Наиболее важными результатами тестирования являются регистрация данных и обратная связь с драйверами. Регистрация данных позволяет инженерам оценивать значения интересующих параметров, а обратная связь с водителем дает представление о том, как себя чувствует автомобиль.

Тесты также проводятся во время бесплатных тренировок гоночного уик-энда, но в этом случае время, доступное для тестирования, значительно сокращается. Во время этих сеансов автомобиль должен полностью соответствовать правилам, а это ограничивает тестирование любых радикальных компонентов.Обычно тестирование новых компонентов и работа по оценке проводятся во время утренней сессии в пятницу, так как в большинстве случаев команды будут концентрироваться на настройке машины и работе над стратегией гонки во время дневной сессии и утренней субботней сессии.


Стадия разработки гоночного автомобиля в течение сезона - один из самых ответственных аспектов инженерной мысли. Обновления должны разрабатываться для каждой гонки за минимальное время. Им также необходимо справиться с улучшениями других команд, чтобы создать наиболее конкурентоспособный пакет.

Разработка новых компонентов обычно рассчитывается по времени, чтобы не создавать проблем с логистикой. Например, в Формуле 1 разработка нового кузова организована таким образом, чтобы не совпадать с гонкой с «взлетом» (гонкой за пределами Европы). Как правило, существуют ограничения на количество деталей, которые получат новую разработку, поскольку завод может производить ограниченное количество деталей. Следовательно, инженеры должны взвесить величину возможной выгоды и практическую сложность ее достижения.

Краткое описание процесса разработки выглядит следующим образом:

Концепция - После инструктажа гоночного инженера о необходимых изменениях после последней гонки команда дизайнеров приходит к новой концепции или к стоящей модификации существующий компонент.
Моделирование в САПР - Для концептуальной части создается модель САПР.
CFD / Оценка в аэродинамической трубе - Концепция анализируется с использованием CFD и / или испытаний в аэродинамической трубе для оценки ее потенциальных преимуществ.
Композитная конструкция - Отдел композитов разрабатывает инструменты, молдинги, зажимные приспособления и приспособления, необходимые для соединения и сборки, а также любую необходимую документацию.
Производство - может производиться собственными силами или сторонними поставщиками.
Процесс проверки конструкции - Структурная проверка компонента, включая контрольные испытания, испытания на усталость и проверки законности.

Теперь у вас есть обзор того, как высококлассные автоспортивные команды или компании проектируют свои гоночные автомобили.Как студент, желающий узнавать все больше и больше о мире гонок, я намерен поделиться большим количеством материала о процессе проектирования гоночного автомобиля. Если вы не хотите пропустить это, пожалуйста, подпишитесь на наш список ниже. Увидимся!

СОГЛАСОВАТЬ С ДНЕМ

Вставьте сюда свой адрес электронной почты, чтобы получать бесплатные обновления из этого блога!

% PDF-1.2 % 12 0 объект > поток BT 70.92 58.68 TD 0 0 0 рг / F0 8,04 Тс -0,0314 Tc 0,1814 Tw (ТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ) Tj 83,28 0 TD 0 Tc 0,03 Tw () Tj 354,24 0 TD -0,03 Tc 0 Tw (1035) Tj -437,52 703,44 TD / F0 9,96 Тс 0,0146 Tc 0,0554 Tw (МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ДИЗАЙНОВ) Tj 190,8 0 TD 0,0433 Tc 0 Tw (-) Tj 3,24 0 TD 0,0447 Tc -0,0147 Tw (ДИЗАЙН 2002) Tj 61,92 0 TD 0 Tc 0,03 Tw () Tj -255,96 -11,52 TD 0,0118 Tc 0,0182 Tw (Дубровник, 14 мая) Tj 81,6 0 TD 0,0433 Tc 0 Tw (-) Tj 3.24 0 TD 0,0225 Tc 0,0075 Tw (17, 2002.) Tj 40,2 0 TD 0 Tc 0,03 Tw () Tj -125,04 -87,36 TD / F1 14,04 Тс -0.0158 Tc 2.5058 Tw (ПО КОНСТРУКЦИИ НИЗКОГО) Tj 198,24 0 TD 0,0047 Tc 0 Tw (-) Tj 4,68 0 TD -0,0226 Tc 2,5126 Tw (СТОИМОСТЬ гоночного автомобиля) Tj 0 Tc -0,03 Tw () Tj -202,92 -16,2 TD 0,0061 Tc 0 Tw (ШАССИ) Tj 60 0 TD 0 Tc -0,03 Tw () Tj -60 -37,92 TD / F0 12 Тс -0,0088 Tc 0,0388 Tw (С. Чиньола, М. Гадола, Л. Леони и М. Ресентера) Tj 248.52 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -248,52 -37,8 TD / F2 12 Тс 0,0012 Tc -0,0012 Tw (Ключевые слова: конструкция гоночного автомобиля, алюминиевый профиль, шасси) Tj 275.04 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -275,04 -27,12 ТД / F1 12,96 Тс 0,0081 Tc -0,0081 Tw (1. Введение) Tj 83,64 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -83,64 -15,72 TD / F0 11,04 Тс -0,0202 Tc (традиционный) Tj 48.96 0 TD -0.0195 Tc 1.0515 Tw (технологии шасси по-прежнему играют важную роль на рынке гоночных и спортивных автомобилей.) Tj 0 Tc -0.12 Чт () Чт -48,96 -12,72 TD -0,0099 Tc 0,9539 Tw (конструкция такого специализированного автомобиля - это вопрос поиска компромисса между характеристиками и безопасностью) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,6 TD -0,0194 Tc 2,3894 Tw (и производственные затраты. Производительность в основном означает высокое кручение) Tj 315,48 0 TD -0,0225 Tc 2,4225 Tw (общая жесткость) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj 54,84 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3.48 0 TD -0.0148 Tc 2.3848 Tw (точнее высокий) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj -373.8 -12,72 TD 0,0049 Tc (жесткость) Tj 36,84 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3,48 0 TD 0,0254 Tc (to) Tj 8,64 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3,48 0 TD -0 Tc 0,8407 Tw (массовое отношение) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj 57,48 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3,48 0 TD -0,0138 Tc 0,8101 Tw (что напрямую влияет на поведение автомобиля на поворотах. Проблемы безопасности) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj -113,4 -12,6 TD -0,0106 Tc 0,9556 Tw (с учетом способности конструкции поглощать удары. С точки зрения затрат следует подчеркнуть, что) Tj 0 Tc -0.12 Чт () Чт 0 -12,6 TD -0,0033 Tc 1,6833 Tw (гоночные машины есть) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj 72.12 0 TD -0.0288 Tc 1.7088 Tw (обычно ручная) Tj 57,48 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3.6 0 TD -0.0111 Tc 1.6802 Tw (производится в очень малом количестве. Производство малой мощности, низкая стоимость) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -133.2 -12.72 TD -0.0113 Tc -0.0154 Tw (гоночные автомобили, в частности, сильно зависят от стоимости изготовления.) Tj 291.6 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -291,6 -12,6 TD -0.0067 Tc 0,6547 Tw (Типичная структура такова) Tj 124,32 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD -0,0075 Tc 0,6975 Tw (называемый трубчатым пространством, где низкий) Tj 152,76 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD -0,0102 Tc 0,7302 Tw (трубы из углеродистой стали свариваются в форму) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -284,04 -12,72 TD 0,0026 Tc 3,2374 Tw (автомобиль) Tj 38,52 0 TD -0,0096 Tc 3,2496 Tw (чистое шасси. Трубы нарезаются, облицовываются механической обработкой, собираются на зажимном приспособлении и свариваются. Это) Tj 0 Tc -0.12 Чт () Чт -38,52 -12,6 TD -0,0119 Tc 0,7185 Tw (технология широко использовалась в конце пятидесятых - начале шестидесятых. До сих пор кажется наиболее распространенной) Tj 0 Tc 0,12 Tw () Tj 0 -12,6 TD -0,009 Tc 0,369 Tw (способ построения низкого) Tj 93,84 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD -0,0051 Tc 0,3651 Tw (стоимость гоночных автомобилей, поскольку требуются простые инструменты) Tj 210.6 0 TD -0.0167 Tc 0.2807 Tw (ed; также доработки и ремонт) Tj -307,92 -12,72 TD -0,0076 Tc 0.6151 Tw (легко выполняются. Хорошая конструкция может обеспечить довольно хорошие уровни структурной эффективности, но, помимо этого) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,6 TD -0,0181 Tc 0,8157 Tw (судя по стоимости рабочей силы, трубчатые рамы, как известно, довольно плохие с точки зрения допусков на размеры и) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,72 TD -0,0291 Tc 0 Tw (безопасность) Tj 29.04 0 TD 0 Tc () Tj -29,04 -12,6 TD 0,0099 Tc 1,4301 Tw (на выходе) Tj 44.04 0 TD -0.0135 Tc 1.4535 Tw (ее сторона Формулы) Tj 1.44 Tc 0 Tw (1) Tj 105 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3,48 0 TD -0,009 Tc 1,449 Tw (композитные монококи типа известны своей очень высокой структурой) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -152,52 -12,6 TD -0,0123 Tc 2,6523 Tw (эффективность, пониженные допуски и отличная безопасность водителя) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 272,4 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,6 0 TD -0,0075 Tc 2,6475 Tw (при наличии опыта конструктора) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -276 -12,72 TD -0,0188 Tc 1.3061 Tw (достаточно, чтобы использовать свойства композитной оболочки путем выбора волокна) Tj 1,32 Tc 0 Tw (o) Tj 327.36 0 TD -0.0222 Tc 1.3422 Tw (правильная ориентация. Другой) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -327,36 -12,6 TD -0.0112 Tc 2.0512 Tw (преимущество в том, что можно реализовать практически любую форму шасси. К сожалению, сложный пошив) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,72 TD -0,0187 Tc 0,3359 Tw (трудозатраты и дорогостоящие материалы, а также высокая стоимость пресс-форм делают производство не очень эффективным) Tj 0 Tc -0.24 Вт () Вт 0 -12,6 TD -0,0122 Tc 0,0122 Tw (соответствует требованиям) Tj 121,92 0 TD 0,0103 Tc -0,0503 Tw (низкого) Tj 38,88 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD 0,0028 Tc -0,0028 Tw (стоимость гоночного автомобиля) Tj 55.2 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -219,48 -12,72 TD -0,0233 Tc 0,4808 Tw (Цель статьи - представить проект, который в настоящее время разрабатывается в Университете Брешиа) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,6 TD 0,0091 Tc 0 Tw (co) Tj 10.44 0 TD 0,0437 Tc (-) Tj 3,48 0 TD -0,0106 Tc 2,8477 Tw (деятельность Metra, одной из ведущих европейских компаний в области алюминиевых сплавов) Tj 0 Tc -0,24 Tw () Tj -13,92 -12,6 TD -0,0186 Tc 3,1386 Tw (экструзия. Одиночный) Tj 89,64 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD -0,0162 Tc 3,1362 Tw (местное шасси га) Tj 79.08 0 TD -0.0211 Tc 3.0878 Tw (разработаны с уменьшенной основной целью согласования) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -172,2 -12,72 ТД -0.01 Tc -0.035 Tw (производственные затраты с высокими уровнями безопасности и конструктивных характеристик.) Tj 315,12 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -315,12 -12,6 TD -0,0014 Tc 0,7814 Tw (Боковины шасси единые) Tj 133,08 0 TD 0,0437 Tc 0 Tw (-) Tj 3,48 0 TD -0,0117 Tc 0,8383 Tw (штучные, замкнутые профили из легких сплавов, обеспечивающие изгиб и) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -136,56 -12,72 TD -0,0069 Tc 1,5669 Tw (также жесткость на кручение) Tj 0 Tc 0 Tw () Tj 112.8 0 TD -0,01 Tc 1,5591 Tw (как свойства поглощения энергии как при лобовом, так и при боковом ударах. Два) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj -112,8 -12,6 TD -0,0173 Tc 1.183 Tw (балки непосредственно поддерживают переднюю подвеску и двигатель. Литые и традиционные стальные балки поперечной устойчивости) Tj 0 Tc -0,12 Tw () Tj 0 -12,6 TD -0,0168 Tc 0,9468 Tw (соедините балки вместе с несколькими сотовыми панелями, прикрепленными к направляющим) Tj 370,8 0 TD -0,0261 Tc 0,9861 Tw (указано в разрезе) Tj 0 Tc -0.12 Чт () Чт -370,8 -12,72 TD -0,013 Tc 0,0776 Tw (Специально разработанные профили также заменяют традиционные отливки для таких компонентов, как стойки колес и) Tj 0 -12,6 TD -0,0218 Tc 0,0018 Tw (колокол муфты с учетом экономии от масштаба) Tj 211,56 0 TD 0 Tc 0 Tw () Tj -211,56 -13,56 TD -0,0251 Tc 2.

Comments |0|

Legend *) Required fields are marked
**) You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>
Category: Авто