Категории:

Дом Здоровье Зоология Информатика Искусство Искусство Компьютеры Кулинария Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Образование Педагогика Питомцы Программирование Производство Промышленность Психология Разное Религия Социология Спорт Статистика Транспорт Физика Философия Финансы Химия Хобби Экология Экономика Электроника

Задняя рессорная подвеска самосвала

Кафедра «Автомобили»

Гр. 301113

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По специальности

Задняя рессорная подвеска самосвала

Исполнитель : Адащик В. И.

Руководитель : Филимонов А. А.

Минск 2008

Содержание

1. Введение

2. Патентно-информационный обзор по теме проекта………………..…5

3. Выбор и обоснование конструкции подвески……………………........14

4. Построение упругой характеристики подвески………………….........15

5. Выбор параметров и расчёт рессоры…………………………………17

6. Расчёт амортизаторов………………………………………………….20

7. Расчёт деталей подвески на прочность………………………………24

8. Заключение……………………………………………………………...25

9. Список использованных источников………………………………….26

Введение

При движении автомобиля в зоне контакта его колес с дорогой действуют горизонтальные (продольные и поперечные) и вертикальные силы, которые передаются на мосты. Кроме того, к колесам через ведущий мост подводится крутящий момент. Значения и направления этих сил и моментов зависит от многих характеристик автомобиля и дороги (мощности двигателя и массы автомобиля, скорости движения, профиля дороги и неровностей ее поверхности, типа и состояния покрытия и т. п.).

Нагрузки, передающиеся через подвеску на несущую систему автомобиля, вызывают ее колебания в различных плоскостях. Эти колебания воздействуют на водителя (снижается его работоспособность), перевозимый груз и различные системы автомобиля, что снижает их долговечность и работоспособность.

Подвеска – совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрессоренной и неподрессоренными массами. Она уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу. Подвеска состоит из трех устройств: упругого, направляющего и демпфирующего.

В подвесках легковых автомобилей, автобусов и некоторых грузовых автомобилей применяется дополнительное устройство — стабилизатор поперечной устойчивости.

Конструкция подвески должна: обеспечивать требуемую плавность хода; иметь кинематические характеристики, отвечающие требованиям устойчивости и управляемости автомобиля.

Патентно-информационный обзор по теме проекта

Патентный обзор подвесок

На рисунке 2.7 изображена подвеска [1] для неразрезных мостов транспортных средств, в частности грузовых автомобилей с пневматическим подрессориванием. Сущность изобретения заключается в том, что над мостом 13 транспортного средства расположен податливый на кручение рычаг 4 четырехточечной подвески, установленный соединенным с одной стороны с конструкцией 1а, 1b транспортного средства посредством пары шарниров 5 и 6, расположенных разнесенными поперек продольной оси транспортного средства, а с другой стороны – с мостом 13 транспортного средства посредством другой пары шарниров 2 и 3, расположенных разнесенными поперек продольной оси транспортного средства. С каждой боковой стороны транспортного средства установлены по крайней мере одна штанга 7 и 8 направления движения моста, расположенная в направлении продольной оси транспортного средства и соединяющая мост 13 транспортного средства с конструкцией 1а, 1b транспортного средства с возможностью их перемещения относительно друг друга по вертикали, а также по крайней мере один рессорный узел 11, 12 амортизации между мостом 13 и конструкцией 1а, 1b транспортного средства. Техническим результатом является оптимизация динамики движения, достижение меньших вибраций, снижение износа, достижение повышенной боковой жесткости конструкции оси, сокращение количества отдельных деталей, повышение ремонтной технологичности и уменьшение веса применяемых неподрессоренных деталей.

Рисунок 2.7 – Подвеска для неразрезных мостов транспортных средств:

1а и 1b – рама автомобиля; 2, 3, 5, 6 – шарниры четырехточечного рычага; 4 – четырехточечный рычаг; 7 и 8 – штанги; 9 и 10 – шарниры штанг; 11 и 12 – упругие элементы подвески; 13 – мост.

Подвеска [2] колеса транспортного средства содержит верхний и нижний поперечные направляющие рычаги, которые шарнирно соединены с одной стороны со ступицей колеса, а с другой – с рамой транспортного средства. В средней части верхнего поперечного направляющего рычага шарнирно крепится жесткая тяга, в свою очередь, шарнирно соединенная другим концом с согласующим рычагом. Свободный конец согласующего рычага связан с торсионом, жестко закрепленным на раме транспортного средства. Торсион установлен выше уровня верхнего поперечного рычага и закреплен на раме с предварительной закруткой. Технический результат: упрощение конструкции, повышение значений нелинейной характеристики подвески в ее верхнем положении.

Подвеска работает следующим образом. При ходе сжатия подвески, когда колесо автомобиля наезжает на неровность (выступ) и перемещается вверх, ступица 3 начинает подниматься и поворачивает рычаги 1 и 2 по часовой стрелке (рисунок 2.8 а. Усилие от верхнего поперечного рычага 1 через жесткую тягу 5 передается на согласующий рычаг 6, поворачивая его. Согласующий рычаг 6 воздействует на соединенный с ним, установленный на раме 4 с предварительной закруткой торсион 7, дополнительно закручивая его. При ходе отбоя процесс происходит в обратной последовательности. Взаимное расположение рычагов и предварительно закрученного торсиона при их перемещении обеспечивает необходимую плавность хода автомобиля по неровным поверхностям на высоких скоростях и позволяет получать более крутую нелинейную характеристику подвески в верхнем положении, характер протекания которой показан на рисунке 2.8 б.

Рисунок 2.8: а - подвеска колеса транспортного средства; б - упругая характеристика подвески:

1 и 2 – рычаги; 3 – ступица колеса; 4 – рама автомобиля; 5 – жесткая тяга; 6 – согласующий рычаг; 7 – торсион.

В патенте [3] предлагается использовать рессоры с продольным профилем, способствующим снижению материалоемкости изделия, уменьшению межлистового трения, повышению долговечности рессор. Листовая рессора (рисунок 2.9) содержит один или несколько наложенных друг на друга листов постоянного по длине поперечного сечения, каждый из которых со стороны растяжения имеет продольную канавку трапециевидной формы. Глубина канавки выполнена меньше, а ширина – больше соответствующих размеров выступа. Накладка на стороне, обращенной к коренному листу, выполнена с выступом, поперечное сечение которого аналогично профилю сечения листа со стороны сжатия. Хомуты установлены с зазором относительно коренного листа со стороны растяжения. Боковые участки каждого рессорного листа по его длине и ширине выполнены в виде балки равного сопротивления.

Рисунок 2.9 – Листовая рессора:

1 – ось или мост автомобиля; 2 – стремянка; 3 – накладка; 4 – подкладка; 5 – лист рессоры.

Балансирная подвеска [4] сдвоенных осей транспортного средства в качестве направляющего устройства имеет два жестких продольных рычага 1 и 2 коробчатого сечения с каждой стороны транспортного средства. Один конец каждого рычага шарнирно соединен с поперечной балкой 3 посредством одного общего пальца 4 и кронштейна 5.

Поперечная балка коробчатого сечения жестко соединена с рамой 6 транспортного средства. На противоположном конце каждого рычага смонтированы нижние опоры пневмобаллонов 7 и 8, которые верхней частью соединены с рамой транспортного средства посредством кронштейнов 9 и 10. К рычагам с помощью стремянок 11 прикреплены балки осей 12 и 13, а также крепятся кронштейны 14, с сухарями которых подвижно взаимодействуют концы листовой рессоры 15, которая средней частью посредством стремянок 16 и кронштейна 17 шарнирно закреплена на поворотном пальце.

Балансирная подвеска сдвоенных осей транспортного средства работает следующим образом.

При движении транспортного средства динамические нагрузки от осей 12 и 13 воздействуют на продольные рычаги 1 и 2, поворачивая их вокруг поворотного пальца 4. При этом деформируются пневмобаллоны 7 и 8 и листовая рессора 15, передавая нагрузку на раму транспортного средства посредством кронштейнов 5, 9 и 10, жестко соединенных с рамой 6.

При наезде на препятствие колес одной из осей 12 или 13 продольный рычаг 1 или 2 проворачивается вокруг пальца 4 и, взаимодействуя подвижно через сухарь кронштейна 14 с рессорой 15, поворачивает ее. Рессора 15 противоположным концом, взаимодействуя подвижно с сухарем кронштейна рычага, связанного со второй осью, перераспределяет на нее часть нагрузки. Таким образом, происходит выравнивание нагрузки между осями при разном их положении в вертикальной плоскости.

Рисунок 2.10 – Балансирная подвеска сдвоенных осей транспортного средства:

1, 2 – продольные рычаги; 3 – балка; 4 – палец; 5, 9, 10, 14 – кронштейны; 6 – рама; 7, 8 – пневмобаллоны; 11, 16 – стремянки; 12, 13 – оси; 15 – рессора.

Проанализировав конструкции подвесок применяемых на грузовых автомобилях и автобусах, остановились на рессорной подвеске, так как она обладает достаточной энергоемкостью, при относительно небольшой массе и сложности изготовления. Такие рессоры позволяют обеспечить высокую плавность хода и при этом не предъявляют существенных требований к компоновке автомобиля.

В качестве главной передачи проектируемого ведущего моста выбрали разнесённую главную передачу, состоящую из центрального и бортового редуктора. В качестве передачи центрального редуктора выбрали коническую передачу с криволинейными зубьями, а именно с круговыми зубьями типа Глисон. Такая передача позволяет выполнить требования по прочности и кинематике.

3. Выбор и обоснование конструкции подвески

Проанализировав конструкции подвесок применяемых на грузовых автомобилях и автобусах выбрали схему проектируемой подвески грузового автомобиля.

Поскольку автомобиль не требует регулирования уровня пола и не предназначен для движения в плохих дорожных условиях, остановили свой выбор на рессорной подвеске с продольным расположением рессор. Поскольку автомобиль имеет зависимую заднюю подвеску, то применение в качестве упругих элементов таких рессор не вызовет затруднений, кроме того при применении рессорной подвески отпадает необходимость в направляющем аппарате, что позволяет уменьшить номенклатуру деталей, входящих в подвеску проектируемого автомобиля и упростить конструкцию.

Рессорная подвеска обладает достаточной энергоемкостью, при относительно небольшой массе и сложности изготовления. Такие рессоры позволяют обеспечить высокую плавность хода и при этом не предъявляют существенных требований к компоновке автомобиля.

К недостаткам рессорных подвесок относятся : большие габариты в продольном направлении что не так существенно на грузовых автомобилях, листы многолистовых рессор при деформации перемещаются друг относительно друга и на их поверхностях появляются задиры, особенно при недостатке графитовой смазки.

Расчёт рессоры

По конструктивным параметрам устанавливаемого заднего моста задаем расстояние между стремянками:

Находим длину рессоры из условия:

Находим активную длину рессоры:

Решив систему двух уравнений получим формулу для расчета толщины одного листа рессоры:

где b-ширина рессоры;

t-толщина рессоры;

n-количество листов рессоры.

Получим формулу для расчета толщины одного листа рессоры:

Принимаем толщину листа 12 мм.

Принимаем отношение

Определяем ширину листа рессоры:

Принимаем ширину рессоры 90 мм.

Определяем количество листов рессоры:

Окончательно принимаем 13 листов.

Определим толщину каждого листа.

Поскольку рессора является направляющим элементом то коренной лист воспринимает продольную и поперечную силы, то есть рессора перегружена. Для обеспечения необходимого ресурса его толщину принимают на один класс больше, чем полученный по расчету. Кроме этого часто увеличивается толщина прилегающих листов. Группа из средних листов имеет расчетную толщину, группа нижних листов имеет толщину на 1,2 класса ниже расчетной.

Для 1,2,3,4 листа принимаем толщину 12 мм , для 5,6,7,8,9 принимаем 11,5 мм, для 9,10,11,12 листа – 11 мм.

Определим длину листов основной рессоры графическим методом.

Для этого определим момент инерции каждого листа и отложим их на оси Y, а на оси Х отложим длины коренного листа и стремянки (рис 5.1)

Момент инерции 1,2,3,4 листа :

J₅=J₆=J₇=J₈=J₉ = 1,14·10^-8 м⁴;

J₁₀=J₁₁=J₁₂=J₁₃ =10^-8м⁴;

Рисунок 5.1 - Рисунок для определения длин листов.

Из рисунка определяем длины листов.

Длина 1 и 2 листа равна длине рессоры – 1850 мм;

3 листа – 1730 мм;

4 листа – 1430 мм;

5 листа – 1300 мм;

6 листа – 1150 мм;

7 листа – 990 мм;

8 листа – 870 мм;

9 листа – 750 мм.

10 листа – 630мм

11 листа – 510мм

12 листа – 380 мм

13 листа – 270 мм.

Расчет подрессорника

Производим расчет тех же параметров для подрессорника.

Находим длину подрессорника из условия:

Находим активную длину подрессорника:

Определяем толщину одного листа:

Принимаем толщину листа 10 мм.

Принимаем ширину подрессорника 90 мм.

Определяем количество листов подрессорника:

Окончательно принимаем 6 листов.

Расчет амортизаторов

Заключение

При выполнении курсового проекта ставилась задача спроектировать заднюю рессорную подвеску с подрессорником грузового автомобиля, за автомобиль-прототип был выбран автомобиль МАЗ-5551.

В первом разделе курсового проекта были рассмотрены и проанализированы конструкции подвесок грузовых автомобилей.

Схема проектируемой подвески была принята во втором разделе курсового проекта. Также в этом разделе было приведено обоснование сделанного выбора. Остановили свой выбор на многолистовой рессорной подвеске.

В третьем разделе курсового проекта рассчитали упругую характеристику проектируемой подвески. Получили максимальную нагрузку на подвеску , которая составила 112815 Н, полный ход подвески составил 180 мм. Поскольку в проектируемой рессорной подвеске отсутствует рычажная система, то упругая характеристика упругого элемента совпадает с упругой характеристикой подвески.

В том же разделе были рассчитаны конструктивные параметры проектируемого упругого элемента, были определены такие параметры: как число листов многолистовой рессоры, ширина листов, толщины листов, полная длина рессоры составила 1850 мм.

В четвертом разделе приведены прочностные расчеты упругого элемента подвески.

В пятом разделе была рассчитана характеристика демпфирующего элемента подвески. Для построения характеристики были определены коэффициенты сопротивления амортизатора на ходах сжатия и отбоя. Производилось приближенное построение характеристики амортизатора, были определены диаметр поршня амортизатора 70 мм, диаметр штока 25 мм, и максимальную температуру стенок амортизатора 129,55ْ С.