Анализ конструкции и методика расчета автомобиля ВАЗ-2105

где W = 0,2(D4 — d4)/D — момент сопротивления трубчатого сечения.

Для прямоугольного и коробчатого сечения напряжения в вертикальной и горизонтальной плоскостях определяют раздельно и суммируют арифметически: σи = Mи.в / Wв + Mи.г /Wг. Напряжения кручения при этом не суммируют:

τ = Mкр / Wкр = Рт1rк / Wкр = Рт2rк / Wкр,

Максимальные напряжения изгиба относятся к крайним во

локнам сечения, а напряжения кручения к средним волокнам сечения.

При заносе балку моста рассчитывают на изгиб в вертикальной плоскости, считая при этом Рт1=Рт2 = 0.

Изгибающие моменты в вертикальной плоскости

Mи1 = R"z1l — Py1rK; Mи2 = R"z2l + Py1rK.

Ry1 и Ry2 — боковые реакции при заносе:

Ry1 = R'z1 φ; R'z1 = 0,5 G2 (1 + 2 φ H / В);

Ry2 = R'z2 φ; R'z2 = 0,5 G2 (1 — 2 φ H / В);

где R'z1 и R'z2 — нормальные реакции опорной поверхности при заносе.

Условно принимается φ = 1.

Эпюры моментов от R'z и Py1 строятся раздельно, а затем складывают. Опасное сечение картера находится в месте крепления рессоры: здесь напряжение изгиба σи = Ми / W.

При динамическом нагружении изгибающий момент в вертикальной плоскости:

Ми = Rz1 Kдl,

где Кд=1,5 .3 — коэффициент динамичности.

Напряжение изгиба σи = Ми / W.

Для балок мостов, литых из стали и чугуна, [τи] = 300 МПа, для штампованных из стального листа [τи] = 500 МПа.

Определение нагрузок и расчет переднего моста производят так же, как и заднего моста. При торможении коэффициент перераспределения нагрузки на передний мост m1 = 1,1.„1,2. Необходимо учитывать переменное сечение балки: двутавровое в средней части и после рессорной площадки постепенно переходящее в круглое. Вертикальные реакции Rzl = Rz2 = m1G1/2, где G1 — нагрузка на передние колеса.

Для балки управляемого моста жесткость важна для сохранения углов установки колес. Жесткость ведущего моста влияет на условия зацепления зубчатых передач, на нагрузку подшипников и на нагруженность полуосей.

Прогиб балки равен силе в заданном сечении, отнесенной к жесткости сечения f = Pи / (EJx). Балка нагружена в местах крепления рессор. Переменное сечение балки затрудняет расчет. В таких случаях или упрощают схему и ведут расчет по наиболее опасному сечению, или усложняют расчет, применяя метод конечных элементов.

Прогиб балки грузовых автомобилей достигает 2 .3 мм.

Рисунок 23. Расчетная схема поворотной цапфы

Поворотный кулак(рис. 23). Расчет ведется для тех же трех случаев нагружения: торможения при прямолинейном движении, заноса и динамического нагружения.

При торможении суммарный момент изгиба в вертикальной плоскости

,

где R''z1 = Rzl — Gк; Ртор = Rzφ — тормозная сила на колесе, нагружающая цапфу.

Напряжение изгиба:

σи = Ми / W.

При заносе напряжение изгиба на цапфе при Ртор = 0

σи1=(R''z1 — Ry1rк)/W; σи2=(R''z2с — Ry2rк)/W.

При динамическом нагружении напряжение изгиба

σи = Rz1с Кд / W,

где коэффициент динамичности Кд = 1,5 .3.

Для стали 30Х и 40Х допускаемое напряжение [σи] = 500 МПа.

Рисунок 24. Расчетная схема шкворня

Шкворень. Расчетные режимы, применяемые при расчете шкворня, те же, что и при расчете цапф. Наклоном шкворня пренебрегаем.

При торможении реакции, нагружающие верхний R'шк и нижний R''шк концы шкворня, обусловленные действием:

реакции Rz :

R'шк1 = R''шк1 = Rzl / (a + b);

силы Ртор :

R'шк2 = Рторb / (a + b); R''шк2 = Рторa / (a + b);

реактивной силы:

R'шк3 = Р1b / (a + b); R''шк3 = Р1a / (a + b),

где P1 = Рторl / l1;

тормозного момента Мтор = Рторrк

R'шк4 = Рторrк / (a + b).

Суммарная сила, действующая на нижний конец шкворня,

.

Суммарная сила, действующая на верхний конец шкворня:

.

На шкворень действуют напряжения:

изгиба σи = R''шкΣd / Wи;

среза τcp = 4P''шкΣ / (πd2шк);

смятия σсм = R''шкΣ/(dшкlшк).

Для расчета принимают наибольшее из значений Р'шкΣ, Р''шкΣ.

При заносе действуют только поперечные силы.

От вертикальной реакции:

R'шк1 = R''z1 l / (a + b); R''шк1 = R''z1 l / (a + b),

где R''z1(2) = = R''z1(2) — Gк.

От боковой силы Ry и от момента, создаваемого этой силой:

левый шкворень R'шк1 = R''шк1 = Ry1 l / (a+b)

правый шкворень R'шк1 = R''шк1= Ry2 l / (а+b).

Суммарная нагрузка на левом шкворне:

R'шкΣ = [Ry1(rк—b) — R''z1 l] / (a + b);

R''шкΣ = [Ry1(rк + a) — R''z1 l] / (a + b).

Суммарная нагрузка на правом шкворне:

R'шкΣ = [Ry2(rк—b) — R''z2 l];

R''шкΣ = [Ry2(rк + a) — R''z2 l] / (a + b).

Напряжения определяются так же, как и при торможении.

При динамическом нагружении напряжение изгиба в вертикальной плоскости

σи = Rz1с Кд / W.

Расчетные режимы полуосей. Полуразгруженную полуось рассчитывают на изгиб и кручение так же как балку моста для трех случаев нагружения: прямолинейного движения, заноса и динамического нагружения.

При прямолинейном движении — результирующий изгибающий момент полуоси в вертикальной и горизонтальной плоскостях

момент кручения полуоси:

Мкр = Ртrк;

сложное напряжение:

.

При заносе изгибающие моменты на правом и левом колесах

Mиl=Ry2rк — Rz2b; Mи2 = Ry2 rк + R"z2b.

При динамическом нагружении

вертикальная нагрузка:

Rz1 Kд = Rz2 Kд;

горизонтальная нагрузка:

Rz1 Kд φ = Rz2 Kд φ;

скручивающая нагрузка:

Ртrк = Мкр = Rz1 Kд φrк = Rz2 Kд φrк.

При расчете полуразгруженной полуоси плечо изгиба b определяется как расстояние между плоскостями, проходящими через центр опорной площадки колеса и через центр опорного подшипника.

Полностью разгруженные и разгруженные на три четверти полуоси рассчитывают только на кручение и определяют их жесткость.

Касательное напряжение кручения:

τ = Ртrк / 0,2d3; Мкр = Ртrк.

Угол закручивания полуоси:

θ = (180 / π)(Mкрl / GJкр);

здесь момент инерции Jкр = πd4/32, модуль сдвига G = 85 ГПа. Угол закручивания обычно ограничивается θ = 9 .15° на 1 м длины полуоси. Меньшее значение угла закручивания характеризует повышенную жесткость, большее значение — склонность к колебаниям и резонансным явлениям.

Полуразгруженная полуось разрушается в опасном сечении под подшипником. Здесь полуось должна быть утолщена. Разгруженная полуось разрушается в месте начала шлицев. Рекомендуется осадка конца полуоси под шлицевой конец для увеличения диаметра опасного сечения.

 Скачать реферат