Курсовой проект по дисциплине: Расчет и конструирование наземных транспортно-технологических средств. Расчет задней подвески ваз 2109

• Название: Расчет задней подвески ваз 2109
• Анкор: Курсовой проект по дисциплине: Расчет и конструирование наземных транспортно-технологических средств
• Дата: 10.04.2023
• Размер: 425.81 Kb.
• Имя файла: Bartanov_V_V_zad_podveska1 (1) (1).docx
• Тип: Курсовой проект; #1049659

Министерство науки высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Восточно-Сибирский государственный университет

технологий и управления»

(ВСГУТУ)

Кафедра «Автомобили»

Курсовой проект

по дисциплине: Расчет и конструирование наземных транспортно-технологических средств

На тему:

«Расчет задней подвески ВАЗ 2109»

Выполнил: студент гр.429

Бартанов В.В.

Проверил: к.т.н, доц.Алексеев А.В.

Улан-Удэ

2023

Содержание

Введение 3

Исходные данные 4

1. Устройство задней подвески автомобиля ВАЗ-2109 5

3. Расчет задней подвески. 8

3.1 Плавность хода. 8

3.2 Прямолинейное движение. 10

3.3 Основные требования к подвеске: 11

3.4 Расчет амортизатора. 11

Список использованных источников. 13

Введение

Торсионно-рычажная подвеска задних колес представляет собой своего рода компромисс между подвеской на продольных рычагах и двух шарнирной подвеской с качающимися полуосями. В ней стараются объединить технические преимущества обеих названных конструкций, одновременно отказавшись от их недостатков.

Торсионно-рычажная подвеска в двух своих вариантах используется исключительно в качестве задней подвески. Один из этих вариантов более обоснован экономическими соображениями, а другой применяется из-за его благоприятных кинематических качеств и поэтому обеспечивает технические преимущества. В новых конструкциях находит применение только этот последний вариант

Исходные данные

Масса автомобиля, G = 915 кг.

База автомобиля L=2046

Расстояние от центра тяжести автомобиля до передней оси а=1076 мм

Расстояние от центра тяжести автомобиля до задней оси b=700 мм

Статический прогиб подвески, f = 155мм

Радиус витка, r = 57 мм;

Число рабочих витков, n_p =12;

Диаметр проволоки, d =12 мм.

Коэффициент перераспределения по осям, m = 0,56;

Масса подвески, М = 380 кг

Жесткость амортизаторов, С_р = 45,2 кН/м.

Жесткость шин, С_м= 400 кН/м;

Масса не подвешенных элементов, m = 150 кг.

Коэффициент упругости, k = 1.1;

Диаметр пружины, d = 12 мм [

Высота центра тяжести, H_g = 0,55 м

Ширина колес, В = 0,305 м

Вес не подрессоренных масс:

G_НМ = 1029 H;

G₂₀’ = 3724 H на одно колесо 1862 Н – частичная нагрузка;

G₂₀’ = 5488 H на одно колесо 2744 Н – полная нагрузка [1].

Коэффициент теплоотдачи α = 50..70;

T_max = 120 130 ⁰;

T_B – температура окружающей среды, 20 ⁰С.

Работа перемещаемая амортизатором, А = 45000 Дж;

t– время, 1 ч.

Длина корпуса телескопического амортизатора, l = 0,163 мм.

1. Устройство задней подвески автомобиля ВАЗ-2109

На автомобиле установлена торсионно-рычажная подвеска задних колес (рисунок 4). Направляющим устройством подвески являются два продольных рычага 2, соединенных между собой упругим соединителем 19. Так как соединитель значительно смещен вперед от оси колес, то по своим кинематическим свойствам подвеска соответствует независимой подвеске на продольных рычагах. Независимость хода каждого колеса обеспечивается за счет скручивания усилителя, имеющего U-образное сечение, которое обладает большой жесткостью на изгиб и малой - на кручение. Продольные рычаги 2 выполнены из трубы. Они приварены к соединителю 19 через усилители рычагов и образуют вместе с соединителем единую балку, шарнирно подвешенную через кронштейны 3 к кузову. Каждый рычаг подвески спереди имеет втулку, в которую запрессован резинометаллический шарнир 32, состоящий из резиновой 4 и металлической 5 втулок. Через распорную втулку 5 проходит болт 6, соединяющий рычаг подвески со штампованным кронштейном 3, который крепится к кронштейну 7 кузова приварными болтами с гайками и шайбами. На болт крепления рычага навертывается самоконтрящаяся гайка. К задней части рычагов приварены кронштейны 31 с проушинами для крепления амортизаторов и фланцами 29 для крепления болтами оси 20 ступицы заднего колеса и щита тормозного механизма заднего колеса. Упругие элементы подвески состоят из пружины 12 и буфера 14 хода сжатия. Пружина выполнена из пружинной стали круглого сечения. Она установлена на амортизаторе 18 и опирается нижней частью на чашку 17, а верхней - в опору 9, приваренную к внутренней арке кузова. Нижняя опорная чашка пружины приварена к амортизатору. Между пружиной и верхней опорой установлена изолирующая резиновая прокладка 11. Пружины задней подвески, как и передней, под контрольной нагрузкой по длине делятся на два класса - А и Б. Пружины класса А маркируются желтой краской по внешней стороне средних витков, класса Б - зеленой. Буфер 14 хода сжатия выполнен из полиуретана. Он установлен на штоке амортизатора внутри пружины подвески. Сверху буфер упирается в крышку защитного кожуха 16, а при включении в работу - на опору буфера, которая напрессована на верхнюю часть резервуара амортизатора. На наружной поверхности буфера выполнены кольцевые канавки, определяющие место его деформации. Защитный кожух 16 предохраняет от загрязнения и механических повреждений шток 15 амортизатора и буфер 14 хода сжатия. Кожух изготовлен из резины, имеет гофрированную форму для изменения длины при ходах подвески. В верхней части кожуха выполнена изнутри кольцевая канавка, в которую заходит отбортованная часть стальной крышки. Нижняя часть кожуха, за счет своей упругости, поджимается к опорной чашке пружины подвески. К фланцу рычага подвески четырьмя болтами крепится ось 20 заднего колеса. Одновременно с осью этими же болтами крепится щит 26 тормозного механизма заднего колеса. На оси на двухрядном шариковом подшипнике вращается ступица 1 заднего колеса. Ступица крепится на оси гайкой 22 с упорной шайбой 24. Гайка фиксируется на оси обжимом ее пояска в паз оси. Подшипник 25 в ступице фиксируется стопорным кольцом 27. Подшипник закрытого типа, с закладной "вечной" смазкой. С внутренней стороны ступица уплотняется двумя гряз отражательными кольцами 28, одно из которых приварено к ступице колеса, другое к фланцу оси. Между ними образуется лабиринтное уплотнение. Снаружи полость ступицы закрывается колпаком 21. Между ступицей и колпаком устанавливается уплотнительное кольцо 23. Подшипник ступицы колеса в процессе эксплуатации автомобиля не смазывается и не регулируется. К ступице колеса четырьмя болтами крепится диск колеса. Амортизатор 18 задней подвески гидравлический телескопический двухстороннего действия. Нижней проушиной амортизатор крепится к кронштейну 31 нижнего рычага подвески болтом с самоконтрящейся гайкой. Верхнее крепление амортизатора штыревые: шток крепится к верхней опоре 9 пружины через две резиновые подушки 13 и опорную шайбу 8. Между шайбой и крышкой защитного кожуха установлена распорная втулка 10.


1. Ступица заднего колеса; 2. Рычаг задней подвески; 3. Кронштейн креплений рычага подвески; 4. Резиновая втулка шарнира рычага; 5. Распорная втулка шарнира рычага; 6. Болт крепления рычага задней подвески; 7. Кронштейн кузова; 8. Опорная шайба крепления штока амортизатора; 9. Верхняя опора пружины подвески; 10. Распорная втулка; 11. Изолирующая прокладка пружины подвески; 12. Пружина задней подвески; 13. Подушки крепления штока амортизатора; 14. Буфер хода сжатия; 15. Шток амортизатора; 16. Защитный кожух амортизатора; 17. Нижняя опорная чашка пружины подвески; 18. Амортизатор; 19. Соединитель рычагов; 20. Ось ступицы: 21. Колпак; 22. Гайка крепления ступицы колеса; 23. Уплотнительное кольцо; 24. Шайба подшипника; 25. Подшипник ступицы; 26. Щит тормоза; 27. Стопорное кольцо; 28. Гряз отражатель; 29. Фланец рычага подвески; 30. Втулка амортизатора; 31. Кронштейн рычага с проушиной для крепления амортизатора; 32. Резинометаллический шарнир рычага подвески.

Рисунок 4. Задняя подвеска автомобиля ВАЗ-2109

3. Расчет задней подвески.

3.1 Плавность хода.

Определим частоту колебаний кузова:



где f – статический прогиб подвески, f = 155 мм;

, мм

где G – 85000 МПа;

r – радиус витка, r = 57 мм;

P_p – нагрузка на упругий элемент

n_p – число рабочих витков, n_p =12;

d – диаметр проволоки, d =12 мм.

Нагрузка на упругий элемент (рисунок 5):









где Rz – реакция опоры коkеса;

G – масса автомобиля, G = 915 кг.



Рисунок 5. Расчетная схема для определения нагрузок на упругие элементы












Число колебаний в минуту:





Динамический прогиб подвески лежит в пределах, для легковых автомобилей 10-14 см.

Конструктивно низкая частота колебаний определяется соотношением массы подвески и жесткости амортизаторов.



где М –масса подвески, М = 380 кг [1];

С_р – жесткость амортизаторов, С_р = 45,2 кН/м.



Конструктивно высокая частота колебаний определяется отношением суммарной жесткости подвески шин и массы не подвешенных элементов подвески:



где С_м – жесткость шин, С_м= 400 кН/м;

m – масса не подвешенных элементов, m = 150 кг.



Прогиб упругого элемента равен перемещению колес относительно кузова:

f_p = f_k = 100 мм [1].

Напряжение кручения пружины:



где k – коэффициент упругости, k = 1.1;

r – радиус витка, r = 57 мм;

d – диаметр пружины, d = 12 мм [1].

3.2 Прямолинейное движение.

Силы, нагружающие направляющее устройство.

1. 
   Нормальные реакции на колесах (при выжатой нагрузки на колеса):
   

R_z1 – g_n = R_z1 – g_k = m₁ * G₁/2 * g_k= 233.6 Н

2. 
   Тормозные силы:
   

P_T = R_z1*φ = R_z2 * φ = 186.88 H

3. 
   Тормозной момент:
   

M₁ = P_T * r_Колеса = 186.88 * 0.286 = 53.45 Н*м

4. 
   Боковые силы:
   

R₁ = R₂ = 0.

Запас.

Силы, нагружающие направляющее устройство:

1. 
   Нормальные реакции на колесах (при выжатой нагрузке на колеса) при запасе:
   

H_g – высота центра тяжести, H_g = 0,55 м;

В – ширина колес, В = 0,305 м [1];

2. 
   Боковые силы:
   

3.3 Основные требования к подвеске:

Частота колебаний кузова:



где f – статический прогиб подвески, f = 155 мм [1];



Вес не подрессоренных масс:

G_НМ = 1029 H;

G₂₀’ = 3724 H на одно колесо 1862 Н – частичная нагрузка;

G₂₀’ = 5488 H на одно колесо 2744 Н – полная нагрузка [1].
Динамический ход

F_g - динамический ход подвески, F_g = 155 мм [1].

1. 
   Жесткость пружины:
   

C_P1 = G₂₀’/ f₀ = 1862/155 = 12.01 H/мм;

2. 
   Статический прогиб при полной нагрузке:
   

F₂₀’= G₂₀’/ C_P1 = 2744/12,01 = 228 мм

3. 
   Величина хода подвески до включения ограничителя хода:
   

f' = k_e’ * f_g, где k_e’ = 0.6-0.7;

f' = 0,6 * 155 = 93 мм

4. 
   Прогиб подвески при работе:
   

F_ox = f_g - f’ = 155 - 93 = 62 мм

5. 
   Коэффициент динамичности:k_g = 3;
   
6. 
   Максимальная нагрузка возникающая в конце полного хода сжатия:
   

G_max = G₂₀’ * k_g = 2744 * 3 = 8232 Н;

7. 
   Жесткость ограничения хода
   

8. 
   Суммарная жесткость:
   

C_Σ = C_P1 + G_OX = 12.01 + 52.54= 64.55 Н/мм

Максимальное перемещение колеса: f_max = f₂₀’ +f_g = 228 + 155 = 383 мм

3.4 Расчет амортизатора.

Площадь нагруженной поверхности амортизатора:



где α – коэффициент теплоотдачи α = 50..70;

T_max = 120 .. 130 ⁰;

T_B – температура окружающей среды, 20 ⁰С.

A – работа перемещаемая амортизатором, А = 45000 Дж;

t – время, 1 ч.



Наружный диаметр цилиндра резервуара амортизатора:



l – Длина корпуса телескопического амортизатора, l = 0,163 мм.



Площадь поперечного сечения поршня:

Список использованных источников.

1. Автомобиль ВАЗ-2109: Устройство, техническое обслуживание и ремонт/А.Д. Просвирин, А.И. Гор, Б.А. Дехтяр и др. - М.: Транспорт, 1984. - 304 с., ил., табл.

2. Автотранспортные средства учебное пособие: Учебное пособие. - СПб: Издательство «Лань», 2022. В.П. Чмиль, Ю.В. Чмиль