Материал: КП

1.3 Устройство передней подвески

В качестве прототипа взята подвеска легкового автомобиля ВАЗ-2110 (рис. 12).

Эта рычажно-телескопическая подвеска (подвеска Макферсон), соответственно она независимая и с телескопическими гидравлическими амортизаторными стойками, у данной подвески упругими элементами являются винтовые цилиндрические пружины, направляющими: нижние поперечные рычаги с растяжками и телескопическая стойка, которая совмещает в себе функцию направляющего и гасящего элемента, также подвеска имеет стабилизатор поперечной устойчивости.

Основа подвески – телескопическая гидравлическая амортизаторная стойка 16. Её нижняя часть соединена с поворотным кулаком 19 двумя болтами. Верхний болт 18, проходящий через отверстие кронштейна телескопической стойки, имеет эксцентриковый поясок и эксцентриковую шайбу. Поворотом этого болта регулируется развал переднего колеса.

На телескопической стойке установлены: витая цилиндрическая пружина 7, пенополиуретановый буфер хода сжатия 9 с защитным кожухом 8, а также верхняя опора стойки 12 в сборе с подшипником 11.

Верхняя опора крепится тремя самоконтрящимися гайками к стойке брызговика кузова. За счет своей эластичности опора дает возможность стойке качаться при ходах подвески и гасит высокочастотные колебания. Запрессованный в нее подшипник позволяет стойке поворачиваться вместе с управляемыми колесами.

В корпусе стойки смонтированы детали телескопического гидравлического амортизатора.

Нижняя часть поворотного кулака соединена с нижним рычагом подвески 20 через шаровую опору 1. Опора закреплена двумя «глухими» болтами.

Тормозные и тяговые силы воспринимаются продольными растяжками, соединенными через резинометаллические шарниры с нижними рычагами и с кронштейнами. В местах соединения (на обоих концах растяжки) установлены регулировочные шайбы угла продольного наклона оси поворота.

Стабилизатор поперечной устойчивости – штанга из пружинной стали. Концы стабилизатора через стойки с резинометаллическими шарнирами соединены с нижними рычагами подвески. Средняя часть штанги крепится к кузову кронштейнами через резиновые подушки.

Рис. 12 Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2110

1 – шаровая опора; 2 – ступица; 3 – тормозной диск; 4 – защитный кожух; 5 – поворотный рычаг; 6 – нижняя опорная чашка; 7 – пружина подвески; 8 – защитный чехол телескопической стойки; 9 – буфер хода сжатия; 10 – верхняя опорная чашка; 11 – подшипник верхней опоры; 12 – верхняя опора стойки; 13 – гайка крепления телескопическая стойка; 14 – шток телескопической стойки; 15 – опора буфера сжатия; 16 – телескопическая стойка; 17 – гайка; 18 – эксцентриковый болт; 19 – поворотный кулак; 20 – нижний рычаг.

1.4 Изменения в конструкции передней подвески

Для регулировки клиренса автомобиля, увеличения срока службы верхней опоры, равномерного износа поверхности штока амортизатора и уменьшения шумов в подвеску были внесены изменения на основании патента на полезную модель РФ №59483 (рис. 13).

Поставленная задача решается в предлагаемой передней подвеске автомобиля, тем что нижняя чашка устанавливается на радиально-упорный подшипник, внутреннее кольцо которого жестко закреплено на корпусе стойки с помощью шлицевых гаек, которые в свою очередь соединены со стойкой резьбовым соединением, а наружное кольцо подшипника жестко соединено с нижней чашкой пружины, с возможностью поворота корпуса стойки относительно остающихся неподвижными пружины, нижней и верхней чашки и штока стойки. Стопорение шлицевых гаек осуществляется за счет того, что верхняя гайка по отношению к нижней является контргайкой. За место подшипника верхней опоры устанавливается стальная шайба, к которой крепится телескопическая стойка. Между пружиной и верхней чашкой установлена эластичная прокладка, верхняя чашка с помощью точечной сварки соединяется с корпусом верхней опоры.

При движении автомобиля происходит возвратно-поступательное движение штока корпуса стойки и одновременно его вращательное движение, которое делает более равномерным износ хромированной поверхности штока, тем самым увеличивается срок службы штока и амортизатора.

Установка нижней чашки пружины на подшипник, с одновременной установкой верхней чашки без подшипника непосредственно на корпусе верхней опоры позволяет регулировать клиренс автомобиля за счет перемещения нижней чашки вдоль корпуса стойки с помощью шлицевых гаек.

Так как часть нагрузки передается на кузов через пружину, прокладку, верхнюю чашку и корпус верхней опоры, то упругий элемент верхней опоры разгружается, чем и повышается её долговечность.

Добавление прокладки между верхней чашкой и пружиной позволяет устранить шум, вызванный ударами витков пружины о чашку вследствие их неплотного прилегания и обеспечивает гашение колебаний передающихся через пружину.

Рис. 13 Схема из патента на полезную модель №59483

2 Определение основных параметров и расчет проектируемого узла

2.1 Исходные данные

Рис. 14 Автомобиль ВАЗ-2110

1) Общие параметры автомобиля:

Таблица 1 – Параметры автомобиля ВАЗ-2110

2) Основные геометрические параметры подвески в статическом положении:

Рис. 15 Геометрические параметры подвески в статическом положении

Подвеска имеет следующие конструктивные параметры (рис. 15):

• Угол поперечного наклона оси поворота ;

• Угол смещения оси амортизатора и пружины относительно оси стойки.

• Плечо обкатки ;

• Расстояние от поверхности дороги до центра шаровой опоры;

• Угол наклона поперечного рычага ;

• Расстояние характеризующее длину амортизаторной стойки, где .

3) Параметры шины (данные из ГОСТ 20993-75):

Таблица 2 – Параметры шин автомобиля ВАЗ-2110

Согласно ГОСТ 20993-75 шина 165/70 R 13 относится к серии «70».

4) Данные о рассчитываемых деталях:

Величина диаметра штока и поршня амортизатора берется такой же как и у прототипа: и .

Для определения теплового режима амортизатора, представим амортизационную стойку в виде цилиндра, у которого диаметр равен среднему внешнему диаметру корпуса стойки , а высота высоте стойке омываемой амортизационной жидкостью .

Таблица 3 – Характеристика деталей передней подвески автомобиля ВАЗ-2110

2.2 Расчет параметров упругих элементов

Целью расчета является определение основных параметров пружины и буферов и построение упругой характеристики подвески.

1) Рассчитаем максимальную статическую нагрузку, приходящуюся на одно переднее колесо:

где коэффициент сцепного веса: для переднеприводного полностью загруженного автомобиля .

2) Определим необходимую приведённую к колесу жесткость подвески:

где – угловая частота собственных колебаний подрессоренной части: рад/с.

3) Рассчитаем статический прогиб и динамический ход подвески:

где – ускорение силы тяжести: м/с².

4) Рассчитаем ход отбоя:

5) Определяем ход подвески, приходящийся на буфер сжатия и отбоя: