Содержание
Введение
1. Исходные данные
2. Материалы
3. Конструкция и характеристика резинометаллическогошарнира
4. Определение статической нагрузки на одно колесо подвески
5. Влияние резинометаллических шарниров на жесткость рычажнойподвески
6. Определение силы затяжки и моментазавинчивания гайки
7. Проверочный расчет сайлент-блоковна прочность
Заключение
Список используемых источников
Введение
Значительноеувеличение долговечности упругих элементов неизбежно выдвигает вопрос оповышениидолговечности всего узла подвески в целом и в первую очередь ее подвижныхсоединений, подверженных значительному износу.
Таккак упругие элементы не нуждаются в смазке, желательно устранить смазку и удругих частей подвески и, в частности, шарнирных соединений. Поскольку созданиекачественного шарнира, сочетающего большую грузоподъемность с достаточнойподвижностью и высокой долговечностью, имеет существенное значение припроектировании направляющего устройства.
Вконструкциях современных подвесок широкое распространение получили следующиеосновные типы упругих шарниров: резино-металлические втулки,резино-металлические шарниры и шарниры с пластмассовыми покрытиями.
Приустановке таких шарниров в процессе эксплуатации не требуется смазки,технического обслуживания и ремонта. Резиновые детали сочленений подвескизначительно снижают вибрации, передаваемые на кузов автомобиля, что имеетбольшое значение для конструкций автомобилей с несущим кузовом. По данным фирмыГендриксон, резиновые шарниры, применяемые в сочленениях пальцев подвески,снижают вибрации кузова на 50 %. Упругие шарниры способствуют гашению колебанийподвески.
Нарядус названными выше шарнирными соединениями в современных подвесках применяютсясоединения обычных типов. Однако применение таких соединений непрерывносокращается.
Вданном курсовом проекте мы заменим резьбовые соединения рычагов подвескиавтомобиля ГАЗ-24 на резинометаллические шарниры и рассмотрим их влияние нажесткость подвески.
1. Исходныеданные
В = 2,8м. — база подвески;
/>1= 0,4 м.- длина нижнего рычага;
/>2= 0,24 м.- длина верхнего рычага;
С =44600 Н/м — жесткость подвески;
m1 = 855 кг.- масса автомобиляприходящаяся на переднюю ось.
2. Материалы
Втулкисайлент-блоков изготавливаются из стали марки 7-НО-68-1 ГОСТ 252-53.Контактирующиес резиной поверхности металла должны обладать высокой чистотой поверхности. Маркарезины 7-6-163 ГОСТ 25105-82. Для улучшения сцепления между резиной и металломи создания в резине предварительного натяжения шарнир вулканизируют впресс-форме.
Стойкуотливают из чугуна марки СЧ12.
3. Конструкцияи характеристика резинометаллического шарнира
Развитиемконструкции резинометаллических втулок являются резинометаллические шарниры.Цилиндрические шарниры представляют собой подшипниковый узел (рисунок 1),наружная и внутренняя посадочные поверхности, которого образованыметаллическими втулками; между втулками плотно запрессован резиновый цилиндр.
Междурезиной и металлом создается давление около 30 кг/см², что прикоэффициенте сцепления 0,7 обеспечивает передачу напряжений сдвига до 20кг/см². Внутреннюю обойму можно повернуть по отношению к наружнойна угол до 40° без нарушения сцепления. Шарниры этого типа обладают большойрадиальной и осевой жесткостью и допускают лишь незначительные углы перекоса.
/>
Рисунок1- Резинометаллический цилиндрический шарнир.
Опытизготовления таких шарниров показал, что контактирующие с резиной поверхностиметалла должны обладать высокой чистотой поверхности; шероховатые и рифленыеповерхности оказываются менее пригодными. Иногда для улучшения сцепления междурезиной и металлом и создания в резине предварительного напряжения шарнирвулканизируют в пресс-форме.
4. Определение статической нагрузкина одно колесо подвески
Определим нагрузку напереднюю ось:
G1= m1∙g (1)
G1= 855∙9,81 = 8387,55 Н.
Нагрузка, приходящаяся наодно колесо, будет определяться по формуле:
G = G1/2 (2)
G = 8387,55/2 = 4193,77 Н.
5. Влияние резинометаллическихшарниров на жесткость рычажной подвески
В общем случае подвескаможет иметь резинометаллические шарниры во всех четырех соединениях (в точках A, B, D и E). Схема такой подвески изображена нарисунке 2.
/>
Рисунок 2- Схема подвескис резинометаллическими шарнирами
Жесткость резинометаллическихшарниров, отнесенная к колесу автомобиля, может быть определена из следующихсоображений. Если обозначить через Тк ту часть полной вертикальнойсилы на колесе, которая расходуется на деформацию резиновых шарниров, то приперемещении колеса в вертикальном положении на величину dsк, баланс работы может быть выражен уравнением:
Tк∙dsк= Ма∙dφа + Мb∙dφb+ Мd∙dφd + Мe∙dφe (3)
Дифференцируя уравнение(3), получим уравнение жесткости подвески:
/>(4)
где Ma, Мb, Мd,Мe- скручивающие моменты, действующиесоответственно на шарниры А, В, D, Е;
φа, φb, φd,φe — углы закручивания резиновыхшарниров, расположенных соответственно в точках А, В, D и Е.
Жесткость резиновогошарнира (при закручивании) может быть определена из уравнения:
/>, (5)
где G – модуль упругости резины второгорода;
G = 35·10³ – />Н/м² при твердостирезины (по Шору) 30- 60;
bz – длина резиновой втулки;
Dн и Dвн – соответственно наружный и внутренний диаметры резиновойвтулки.
Определим жесткость шарниров A и D:
/> Н∙м²
Так как размеры резинометаллических шарниров одинаковы можно сделатьвывод:
/>/> Н·м/>
Величину /> для любогошарнира подвески целесообразнее всего определять из выражения:
/> , (6)
где Pхш –сила, создающая момент, скручивающий шарнир;
/> - плечо приложениясилы Рхш (Рис.2).
Расчетные формулы для определения величины /> длявариантов А, В, D, и Е приведены в таблице1.
Таблица 1 — Формулы для определения деформации резинометаллическогошарнира.Шарниры А В D E
/>
/>
/>
/>
/>
Отношение сил />, />,/>, /> определяется построениемсоответствующих силовых треугольников.
Для определения силы Ра откладываемв определенном масштабе вертикально расположенную силу Тк. Через ееверхний и нижний концы проводим линии, соответственно параллельные силе Раи реакции Qн, действующейвдоль нижнего рычага. Сила Ра проходя через шарнир В, создает наплече la момент,скручивающий резино-металлический шарнир А. Силовой треугольник расположен нарисунке 3.
/>
Рисунок3- Силовой треугольник для определения силы Ра.
Из силового треугольника видно:
/>
Так как Тк = G =4193,77 Н., то сила скручивающая шарнир А будет вычисляться по формуле:
Ра=G/0,61 (7)
Ра=4193,77/0,61= 6875 Н.
Для определения силы Рdстроим аналогичный силовой треугольник. Через верхний и нижний концы силы Ткпроводим соответственно линии, параллельные оси верхнего рычага и силе Рd, которая, проходя через шарнир Е на плече ld создает момент, скручивающий резинометаллическийшарнир D.
/>
Рисунок 4- Силовой треугольник для определения силы Рd.
Из силового треугольника видно:
/>
Сила, скручивающая шарнирD будет вычисляться по формуле:
Рd= G/0,39(8)
Рd= 4193,77/0,39= 10753,3 Н.
Геометрическими вычислениями находим, что плечо la=0,203м., а плечо ld= 0,257 м.
Подставляя полученные значения в формулу (6) найдем деформацию шарниров Аи D:
/> />
/>/>
Величина момента Мш, скручивающего резино-металлическийшарнир, для любого положения колеса может быть подсчитана по формуле:
/>, (9)
где /> — угловая деформациярезинового шарнира, измеряемая от его нейтрального положения.
Величина /> для шарниров А иD может быть определена по изменению угламежду осями вертикальной стойки и соответствующего рычага. Нейтральноеположение зависит от того, в каком положении подвески были зажаты илиустановлены втулки резино-металлического шарнира. Поэтому в дальнейших расчетахследует учитывать, что упругий момент шарнира может иметь и положительное иотрицательное значения, в зависимости от того, в какой области относительнонейтрального положения происходит деформация шарнира. Если при перемещенииколеса вверх относительно кузова автомобиля момент, скручивающий шарнир,возрастает, то он будет иметь положительное значение; если убывает, — тоотрицательное. Знаки моментов следует учитывать при подстановке в формулу (4).
Определим угловую деформацию шарниров А и D встатическом режиме:
/>
/>
Определим величины />; />:
/>
/>
Жесткость подвески после установки резино-металлических шарниров будетнаходиться из следующего выражения:
/> (10)
/>
Из данного анализа можносделать вывод, что жесткость подвески увеличилась в 1,2 раза.
6.Определение силы затяжки и момента затяжки гайки
/> />
Сила затяжки определяется поформуле:
где sЭК =200∙/>Па.
Моментзавинчивания определяется по формуле:
/>
Тзав = 0,5Fd2 [f + tg(j+y) ],(11)
где y — угол подъема резьбы ,y=2°12';
f — коэффициент трения на торце гайки, f=0.15.
Tзав=0,5·2097·13,188 [0.15+tg(2º12'+ 9º50')]=4712 Н·мм=47,12Н/м
Силаприложения определяется по формуле:
Fk=Тзав / L (12)
где L-плечо, L=200 мм.
Fк=4127/200=23,6 Н
Таким образом, силазатяжки и момент завинчивания при установке сайлент-блоков нас устраиваетполностью. При этом выигрыш в силе:
Fзат / Fк = 19326/23,6 = 818,9 раз.
7.Проверочный расчет сайлент-блоков на прочность
/>
(13)
где Т-момент,скручивающий сайлент-блок;
Dн — наружный диаметр резиновой втулки;
Dвн — внутренний диаметр резиновой втулки;
/> — длина резиновой втулки.
/>
/>
Можносделать вывод, что оба резино-металлических шарнира А и D выдержат создаваемое напряжение.
Заключение
В данном курсовом проектебыла произведена замена резьбовых втулок на сайлент-блоки. При установке этихшарниров в процессе эксплуатации не требуется смазки, технического обслуживанияи ремонта. Проведенные расчеты показали, что жесткость подвески увеличилась в1,2 раза, рабочий ход подвески остался неизменным, допустимое напряжение смятияверхнего сайлент-блока проходит с запасом 45%, а нижнего-10%, сила затяжки гайки19 кН, а момент затяжки 47,12 Н·м.
Спецификация
Формат Зона Поз. Обозначение Наименование Кол. Примечание Документация КП 190601.17.000 ПЗ Пояснительная записка КП 190601.17.100 СБ Сборочный чертеж Сборочные единицы Детали 1 КП 190601.17.101 Амортизатор 1 2 КП 190601.17.102 Балка моста 1 3 КП 190601.17.103 Балка рамы продольная 1 4 КП 190601.17.104 Буфер хода сжатия 1 5 КП 190601.17.105 Буфер хода отдачи 1 6 КП 190601.17.106 Кожух амортизатора 1 7 КП 190601.17.107 Кронштейн 1 8 КП 190601.17.108 Ось верхних рычагов 1 9 КП 190601.17.109 Планка крепления балки 1 10 КП 190601.17.110 Планка крепления оси верхних рычагов 1 11 КП 190601.17.111 Подушка резиновая верхнего крепления амортизатора 1 12 КП 190601.17.112 Прокладка пружины 1 13 КП 190601.17.113 Прокладки регулировочные 2 14 КП 190601.17.114 Пружина 1 15 КП 190601.17.115 Рычаг верхний 1 16 КП 190601.17.116 Рычаг нижний 1 17 КП 190601.17.117 Сайлент-блок 2 18 КП 190601.17.118 Стойка 1 19 КП 190601.17.119 Чашка пружины опорная 1 20 КП 190601.17.120 Шкворень 1
Списокиспользуемых источников
1. Успенский И. Н. Мельников А. А.Проектирование подвески автомобиля М., 1976.
2. Раймпель Й. Шасси автомобиля иэлементы подвески. М., 1978.
3. Ротенберг Р. В. Подвескаавтомобиля. М., 1980.
4. Иванов М.Н., Иванов В.Н. Деталимашин. Курсовое проектирование. М., 1975.
5. Анурьев В.И. Справочникконструктора машиностроителя. М., 1979.
6. Иванов М.Н. Детали машин. М.,1991.
7. Гаспарянц Г.А. Конструкция, основытеории и расчета автомобиля. М., 1978.
8. Чернин И.М., Кузьмин А.В., ИцковичГ.М. Расчеты деталей машин. Минск, 1978.