какие требования предъявляются к подвескам автомобиля

Подвеска автомобиля устройство, виды

Чтобы начать говорить о подвеске, нужно сначала разобраться с тем, что именно называют подвеской, а главное, какие требования к ней предъявляют.

Подвеской в автомобиле называют совокупность устройств и механизмов, благодаря которым обеспечивается упругая связь между всей несущей системой и колесами автомобиля (мостами), уменьшение
динамических нагрузок, которые приходятся на колеса транспорта и всю несущую систему, включая затухание их колебаний. Кроме того подвеска регулирует положения кузова Вашего транспортного средства во время движения. Подвеска, которая является, по сути, промежуточным звеном между дорогой и кузовом автомобиля, должна быть легкой, а также обеспечивать комфортное и безопасное передвижение. Что бы этого достичь, нужна высокая информативность не только рулевого, а и всего комплекса управления, а так же точная кинематика колес, и хорошая изоляция кузова автомобиля от шума дороги и шума от покачивания радиальных шин, особенно в случае низкопрофильности. Кроме того, нужно не забывать, что силы, возникающие в результате контакта колес с дорогой, подвеска передает на кузов, поэтому она обязана быть достаточно прочной и долговечной. Используемые шарниры должны быть мало податливыми, легко поворачиваться, и обеспечивать всему кузову надежную шумоизоляцию. Рычаги подвески должны передавать возникающие силы почти во всех возможных направлениях, в том числе тормозные и тяговые моменты, и при этом должны быть не очень тяжелыми.

При эффективном использовании материалов упругие элементы конструкции должны быть как можно компактнее, проще, и обеспечивать достаточный ход подвески.

Перечислим основные требования, которые предъявляют к подвеске:

1. характеристика упругости подвески обязательно должна обеспечивать отсутствие ударов во время хода, достаточно высокий уровень плавности хода, кроме того противодействовать «клевкам» во время торможения и в момент разгона автомобиля;

2. кинематическая система автомобиля должна обеспечить благоприятные условия для небольших изменений колеи и углов установки колес, так же соответствие колесной кинематики и рулевого привода, что позволит исключить лишнее движение управляемых колес, вокруг оси своего поворота;

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

4. небольшая масса всех без исключения частей подвески, в особенности ее неподрессоренных частей;

5. оптимальный уровень затухания колебаний, как колес автомобиля, так и кузова в целом;

6. достаточная долговечность и прочность всех деталей подвески, а особенно ее упругих элементов, которые относятся к тем частям подвески, которые несут наибольшую нагрузку.

Подвесок существует много, и всех их можно классифицировать по таким характеристикам как тип направляющего аппарата (зависимые и независимые), а также тип ее упругих элементов (рессорные, торсионные, пружинные, пневматические и т.д.). Каждому типу подвески характерны как плюсы, так и минусы.

Зависимая подвеска стоит куда меньше, проще, у нее постоянная колея, однако ее балка является не подрессоренной, в связи с этим данную подвеску нельзя назвать легкой. Кроме того, при обратных ходах левого и правого колес одной оси, можно наблюдать их значительный наклон, вследствие, чего появляется эффект автоколебания колес, который еще называют «эффектом шимми». Независимым типам подвесок свойственно намного больше преимуществ, и именно поэтому в современном мире их можно встретить куда чаще. Их различия кроются в количестве рычагов: однорычажные, двухрычажные, многорычажные и свечные. А также в расположении плоскости качения колес подвеска может быть продольной, поперечной, диагональной, а так же на косых рычагах.

Кроме того необходимо выделить в отдельный класс еще так называемую полузависимую подвеску. Более точным ее названием является: подвеска с закручивающейся балкой. Как правило, это задняя подвеска, которая характерна переднеприводным автомобилям. В качестве примера можно взять всю подобную продукцию АвтоВАЗа.

Подробнее охарактеризуем два основных типа передних подвесок, которые используются в автомобилях отечественного производителя.

Подвеска типа «МакФерсон». Впервые такую подвеску применили в 1965 году на автомобилях «Пежо-204», через год ее начали ставить на автомобили марки Форд, а в 1969 году на модели «Фиат-128». Более активно эту подвеску начали использовать в начале 70-х годов.

Сейчас практически все новые автомобили с передним приводом оснащены такой подвеской. Благодаря некоторым своим преимуществам она смогла занять достойное место и в автомобилях с другим типом привода. Небольшие затраты на изготовление, малый объем занимаемого пространства (что давало большее пространство под капотом и, как следствие, возможность использовать двигатель большего объема), возможность произведения больших ходов подвески, достаточно большое расстояние по высоте между опорными узлами, которое позволяет определить образование меньших по величине сил в местах крепления к кузову, являются, основными преимуществами и причиной того, что большая часть крупносерийных автомобилей, которые появляются в последнее время, имеют на переднем мосту такую подвеску. К недостаткам этой подвески можно отнести чуть худшие параметры кинематики, чем у подвески на двойных поперечных рычагах, слишком длинные рулевые тяги при наличии верхнего расположения рулевого реечного механизма, немного большие сложности, связанные с обеспечением шумо- и виброизоляции, меньшая компенсация продольного крена во время торможения, и большие изнашивающие нагрузки, которые возникают между направляющей и штоком.

Подвеска с двойными поперечными рычагами. В механизме данной подвески имеются два поперечных рычага, у которых на раме или кузове есть поворотные опоры. Наружные концы рычагов — если это передняя подвеска — соединяются шаровыми шарнирами с кулаком или поворотной цапфой.

Чем больше будет расстояние между осевыми рычагами, тем меньше будут силы, которые действуют в рычагах и их опорах, то есть точнее кинематика и меньше податливость всех деталей и подвески. Главным плюсом подвески на двойных осевых рычагах являются ее кинематические свойства: двустороннее расположение рычагов позволяет определить высоту, продольного, и центра поперечного крена.

Помимо того, за счет разной длины нижнего и верхнего рычагов, возможно, оказывать влияние на перемещения колес автомобиля, относительно углов, при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала колес и, и вместе с этим, на изменение самой колеи. В случае с более короткими верхними рычагами при ходе отбоя наклоняются в сторону положительного развала, а при ходе сжатия – по направлению отрицательного. Это помогает противодействовать изменению развала, который обусловлен креном кузова на бок. Кроме того, меняя угол плоскости колебания нижнего рычага относительно верхнего, можно добиться, так называемого, антиклевковкового эффекта.

Чаще всего оценивая подвеску автомобиля, обязательно обращайте внимание на комфортность, устойчивость и управляемость. Большей части водителей вообще не важно, какая подвеска стоит на их автомобилях, количество на ней рычагов, и тем более не важно, на какой оси находится центр крена кузова.

Источник

Классификация подвесок и требования к ним

Подвеска осуществляет упругую связь рамы или кузова с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде колес на неровности, передавая все силы и моменты между колесами и рамой.

Классификация подвесок

Обычно классификацию подвески рассматривают в зависимости от типа направляющего, упругого и гасящего устройств, составляющих подвеску. Основными классификационными признаками подвесок являются следующие:

по типу направляющего устройства:

по типу основного упругого элемента в упругом устройстве:

типу гасящего устройства с трением:

Требования к подвеске автомобиля

Основные требования к подвескам следующие:

Кроме того, к подвескам, как и к остальным механизмам и системам автомобиля, предъявляют также общие требования:

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к подвескам.

Плавность хода в основном определяется величиной статического прогиба fр. Однако для разных условий эксплуатации улучшение плавности хода обеспечивается при различном значении fр, что можно получить с помощью управляемых подвесок с изменяемыми характеристиками упругого и гасящего устройств. Пока еще разработка управляемых подвесок не достигла уровня, необходимого для их широкого применения.

Движение автомобиля без удара в ограничитель при значительных неровностях в основном определяется величиной динамического прогиба fдв. Считается, что величина вертикальной нагрузки при fдв должна в 3 — 4 раза превышать вертикальную нагрузку при статическом прогибе. Это условие пока еще не выполняется на многих автомобилях.

Эффективное затухание колебаний кузова для различных типов автомобилей и различных грузов требуется в разной степени. Наилучшее затухание колебаний при различных условиях эксплуатации обеспечивают амортизаторы с изменяемой характеристикой, входящие в управляемые подвески, пока еще изредка применяемые. Во многих случаях достаточно эффективны обычные телескопические амортизаторы.

Считается, что для задних подвесок грузовых автомобилей, предназначенных для перевозки грузов, нечувствительных к вертикальным колебаниям, достаточное затухание обеспечивается межлистовым трением рессор.

Противодействие наклону кузова при разгонах, торможениях, поворотах в основном обеспечивается упругой характеристикой подвески и типом направляющего устройства. Если этого недостаточно, применяется стабилизатор поперечной устойчивости.

Передача на кузов или раму усилий и реактивных моментов от колес осуществляется следующим образом. Вертикальные усилия перелаются упругим устройством (при использовании рессор с закрепленными концами во многих конструкциях все усилия и моменты перелаются в основном рессорами). Остальные усилия и моменты передаются направляющим устройством.

Источник

6 основных требований к подвеске автомобиля

Сегодня СТО «Автодрайв» расскажет нам о том, какие требования предъявляют к подвеске

Фото из архива Avtolyub.

Для начала разговора о подвесках, необходимо разобраться с самым важным.

Основные требования, которые предъявляются к подвеске, следующие:

1. Достаточная долговечность и прочность особенно упругих элементов и деталей подвески.

2. Низкая масса неподрессоренных частей и особенных элементов подвески;

3. Надежная передача от колес раме или кузову поперечных и продольных моментов и усилий;

4. Нормальная величина затухания колебаний колес и кузова;

5. Кинематическая схема призвана создать условия для некоторого малого изменения углов установки колёс и колеи, соответствие кинематики колес и руля, которая исключает колебания управляемых колес относительно оси поворота;

6. Нет ударов в ограничители хода и высокую плавность хода должна обеспечивать упругая характеристика подвески.

Бонус: отличия зависимой подвески от независимой

В основном подвеску классифицируют по типу направляющего аппарата (независимые и зависимые). Каждая подвеска имеет свои преимущества и недостатки.

Зависимая подвеска

Она дешевле, проще, имеет постоянную колею, однако в то же время в ней не подрессоренная балка, поэтому лёгкой назвать эту подвеску тоже нельзя. Помимо этого, при противоположных ходах правого и левого колёс одной оси, можно увидеть значительный их наклон, следствием этого могут быть автоколебания колёс.

Независимая подвеска

У независимых есть гораздо больше преимуществ, в результате чего они стали более распространенными сейчас больше.

Различия:

1. Расположение плоскости колебания колёс: диагональная, поперечная, продольная.

2. Количество рычагов: свечные, многорычажные, двухрычажные, однорычажные.

Источник

Требования к подвеске

К подвеске автомобиля кроме общих требований, изложенных в разделе 1, предъявляются следующие специальные требования:

• обеспечение плавности хода;

• обеспечение движения автомобиля по неровностям дороги без ударов в ограничители сжатия и отбоя;

• ограничение поперечного крена кузова при движении автомобиля на поворотах;

• обеспечение гашения колебаний кузова и колес при движении автомобиля по неровностям дороги;

• обеспечение согласования кинематики перемещения управляемых колес с кинематикой поворота приводных валов, исключение автоколебаний управляемых колес;

• постоянство колеи и углов установки колес, углов наклона шкворней (осей поворота);

• надежная передача от колес к кузову продольных и поперечных сил;

• минимальная подрессоренная масса.

Для обеспечения плавности хода, не вызывающей повышенной утомляемости водителя и пассажиров, должна быть обеспечена соответствующая частота колебаний подрессоренной массы и вибронагруженность водителя и пассажиров. Так при нагрузке, близкой к статической G_ст, характеристика подвески должна обеспечивать оптимальную частоту колебаний подрессоренной массы: 0,8…1,2Гц для легковых автомобилей и 1,2…1,9Гц для грузовых автомобилей. Нормы допустимых виброскоростей, устанавливаемых ГОСТ 12.1.012-78 для различных частот колебаний приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Средние частоты по октавным полосам и нормы вибронагруженности

Допустимые значения виброускорений,

Вертикаль-ные1,10,790,570,61,142,264,49Горизонталь-ные0,390,420,81,62З,26,3812,76

Допустимые значения виброскоростей, м/с (дБ)

Вертикаль-ные0,2 (132)0,071 (123)0,025 (114)0,013 (108)0,011 (107)0,011 (107)0,011 (107)Горизонталь-ные0,063 (122)0,035 (117)0,032 (116)0,032 (116)0,032 (116)0,032 (116)0,032 (116)

Удовлетворение требований по плавности хода автомобиля обеспечивается определенной зависимостью вертикальной реакции на колесо R_z от прогиба упругого элемента подвески f, называемой упругой характеристикой подвески (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Упругая характеристика подвески

Упругая характеристика подвески представляет собой зависимость вертикальной нагрузки R_z на колесо от деформации подвески f, измеренной непосредственно над осью колеса. Подвеска характеризуется статическим f_ст и динамическим f_д прогибами, коэффициентом динамичности к_д = R_zmax/R_zст. Упругая характеристика должна проходить через точку а, соответствующую полной статической нагрузке и статическому прогибу, характеризующему заданную плавность хода. Но кроме этого, для устранения опасности соприкосновения металлических деталей при максимальной деформации упругого элемента характеристика должна пройти через точку b, определяемую коэффициентом динамичности к_д = 1,75…2,5. Выполнение такого условия возможно только при нелинейной характеристике упругого элемента подвески.

Динамический прогиб для легковых автомобилей составляет f_д = 0,5 f_ст; для автобусов

Для обеспечения высокой плавности хода подвеска должна эффективно гасить колебания подрессоренной и неподрессоренных масс автомобиля. При высокой плавности хода за один период свободных колебаний амплитуда перемещения подрессоренной массы должна уменьшаться в 3…8 раза.

Гашение колебаний автомобиля происходит в результате действия сил трения в амортизаторах (жидкостное трение), в рессорах и шарнирах (сухое трение), в шинах (межмолекулярное трение). Сухое и межмолекулярное трение при эксплуатации автомобиля изменяется, не поддается регулированию и снижает показатели плавности хода. Поэтому в легковых автомобилях сухое трение стараются довести до минимума.

Основным вкладом в гашение колебаний кузова и колес автомобиля вносит гидравлический амортизатор. Сопротивление колебаниям, создаваемое амортизатором, является характеристикой, поддающейся изменению в широком диапазоне по сравнению с другими параметрами колебаний автомобиля.

Характеристика амортизатора представляет собой зависимость силы сопротивления P_a от скорости деформации подвески (перемещения поршня амортизатора) V_п, т.е.

P_a = к , (7.1)

где к – коэффициент сопротивления амортизатор;

n – показатель степени.

Из приведенных на рис. 7.5 характеристик амортизатора видно, что коэффициент сопротивления при отбое больше, чем при сжатии. Обычно их отношение составляет k_сж/ k_от = 0,2…0,5. Отсюда следует, что при отбое гасится основная часть энергии колебаний.

Такое соотношение сопротивления амортизатора при сжатии и отбое диктуется необходимостью уменьшения передаваемых на водителя и пассажиров усилий при движении автомобиля по неровностям дороги.

Приведенный коэффициент сопротивления амортизатора определяется как среднее арифметическое:

k = (7.2)

Рис. 7.5. Линейная (а) и прогрессивная (б) характеристики амортизатора

Сила сопротивления амортизатора пропорциональна скорости перемещения

поршня в некоторой степени «n». Значение «n» зависит от конструкции клапанов и может быть меньше, больше или равным единице. На автомобилях применяются амортизаторы с линейной (n=1) и с квадратичной (n=2) характеристиками: на рис. 7.5, а приведена линейная несимметричная характеристика амортизатора при значении n=1; на рис. 7.6, б приведена прогрессивная (значение n>1) характеристика амортизатора.

Коэффициент сопротивления амортизатора не в полной мере характеризует свойство подвески гасить колебания подрессоренной массы. Один и тот же амортизатор в подвесках автомобилей с отличающимися массами дает различный эффект. Поэтому иногда рекомендуют коэффициент, приведенный на единицу массы автомобиля М:

k_пр = . (7.3)

Однако наилучшим образом эффективность гашения колебаний подрессоренной и неподрессоренной масс автомобиля оценивает относительный коэффициент затухания:

Ψ_п= = . (7.4)

При значениях относительного коэффициент затухания Ψ_п = 0,15…0,30 подвеска обеспечивает вполне приемлемое гашение колебаний кузова и колес и, как следствие, хорошую плавность хода.

Согласование кинематики управляемых колес с работой привода передних ведущих колес проводится путем соответствующего размещения шаровых опор стоек передней подвески и шарниров привода. Конструктивное решение такой компоновки приведено на примере рычажно-телескопической подвески переднеприводного автомобиля ВАЗ (рис. 7.6). Расположение поворотного кулака 2 согласуется с расположением оси поворота управляемого колеса, проходящей через центр подшипника 12 верхней опоры 13 и центр шаровой опоры 4.

При движении автомобиля по неровностям дороги происходит изменение положения колес по отношению к кузову. Подвеска должна обеспечивать правильную кинематику управляемых колес при их вертикальных перемещениях, т.е. перемещение колес не должно вызывать излишнее изменение колеи и сохранять требуемые углы установки.

Степень изменения положения управляемых колес при их вертикальном перемещении зависит от типа направляющего устройства подвески. Каждая из приведенных на рис. 7.3 схем направляющих устройств по разному влияет на изменение колеи и улов установки управляемых колес.

Зависимая подвеска (рис. 7.3, а) не обеспечивает правильную кинематику управляемых колес, т.к. при наезде одного колеса на препятствие изменяется положение и другого колеса, что может вызвать боковое скольжение. Перекос управляемого моста автомобиля сопровождается изменением расположения осей их вращения и возникновением гироскопических моментов, действующих в горизонтальной M_гx и вертикальной M_гz плоскостях. Перекос моста вызывает автоколебания управляемых колес вокруг оси шкворня.

Колебания управляемых колес вокруг осей шкворней совершаются с высокой (более 10 Гц и амплитудой не более 1.5…2мм) и низкой (менее 1 Гц и амплитудой 2…3мм). Колебания высокой частоты происходят в пределах упругости шин и не передаются на рулевое колесо и не влияют на управляемость. Вместе с тем, они вызывают дополнительное изнашивание шин и увеличивают расход топлива. Колебания низкой частоты влияют на управляемость и безопасность движения. Исключить или уменьшить их можно, снизив скорость движения. За счет углов установки шкворней можно увеличить значение скоростей, при которых появляется эффект автоколебаний управляемых колес, выводя их из диапазона эксплуатационных скоростей. Эффективным средством уменьшения автоколебаний управляемых колес является применение независимых подвесок.

Однорычажные независимые подвески (рис. 7.3, б) вертикальные перемещения колеса сопровождаются изменением коле на величину ∆В и развала на угол α, что вызывает возникновение гироскопического эффекта и возбуждает автоколебание управляемых колес.

Для исключения или снижения вероятности появления автоколебания управляемых колес применяют двухрычажные направляющие устройства (рис.7.3, в, г). В случае применения рычагов одинаковой длины (рис. 7.3, в) колесо перемещается строго вертикально, что исключает возможность возникновения гироскопических моментов в горизонтальной M_гx и вертикальной M_гz плоскостях. Однако имеет место существенное изменение колеи.

В подвесках с рычагами разной длины изменение угла наклона колес α вызывает возникновение гироскопических моментов меньшей, чем при однорычажной подвеске, а изменение колеи находится в пределах компенсации свойствами упругости шины.

Наилучшую кинематику управляемых колес обеспечивает рычажно-телескопическая подвеска (рис. 7.3, д; рис. 7.6). Такая подвеска устраняет склонность колес к автоколебаниям, т.к. возникающие гироскопические моменты незначительны, обеспечивает хорошую устойчивость автомобиля за счет отрицательного плеча обката, характерного тем, что ось поворота пересекается с опорной поверхностью с внешней стороны площадки контакта.

Независимая подвеска с продольными рычагами направляющего устройства (рис. 7.3, е) при перемещениях управляемых колес по вертикальной оси обеспечивает постоянство колеи, но боковая жесткость ее не высокая. Такие подвески применяются на задних колесах.

Снижение массы подвески уменьшает динамические нагрузки на детали, повышает плавность хода, надежность и срок службы подвески и достигается в основном за счет рациональных конструкции и размеров направляющих устройств. Однорычажные подвески имеют меньше массу по сравнению с двух рычажными. Но минимальную массу имеют рычажно-телескопические подвески, поскольку телескопическая стойка выполняет одновременно функции направляющего и гасящего элементов.

Источник