АВТО БЛОГ YAMAHA-VOLGA.RU

Ходовая часть автомобиля предназначена: Устройство ходовой части автомобиля

18 июля, 2021 by admin

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.

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

Подвеска может быть зависимой и независимой.

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 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.

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.

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.

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.

Х

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.

1.  Рамы

2. Балок мостов

3. Передней и задней подвески колес

4. Колес (диски, шины)

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

— 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.

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.

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.

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.

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.

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:

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:

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.

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!

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

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.

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.