147176 (594273), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

A_uн = A_su – A_yu = - 47,83 – 118,84 = -166,67 Н.

A_quer = √A_u² + A_t² = √(- 166,67)² + (- 18,04)² = 167,64 Н.

Осуществляем проверку разложения сил на составляющие:

√А_хо² + А_уо² + А_zo² = √A_u² + A_t² + F₁² ;

√(-51,62)² + 800,84² + 0² = √(-166,67)² + (-18,04)² + 784,77² .

802,5=802,5

Теперь необходимо сложить все силы, действующие в одной точке.

5.2.3 Определение сил в направляющей и на поршне

амортизатора при верхних значениях сил длительного действия

РРис. 5.2. Силы в направляющей и на поршне амортизатора при верхних значениях сил

Изгибающий момент в штоке амортизатора будет складываться из двух составляющих: в направлении U и в направлении Т.

Силы в направляющей втулке штока амортизаторной стойки:

С _u = А _u · ℓ′ / (ℓ′ – о′) = 1140,74 ∙ 0,347 / (0,347 – 0,136) = 1876 Н

С_t = А_t ∙ ℓ′ / (ℓ′ – о′) = 502,39 ∙ 0,347 / (0,347 – 0,136) = 826,21 Н.

Силы, действующие на поршень:

К_u = С _u - А _u = 1876 – 1140,74 = 735,26 Н

К_t = С_t - А_t = 826,21 – 502,39 = 323,82 Н.

5.2.4 Определение сил в направляющей и на поршне

амортизатора при нижних значениях сил длительного действия

Рис. 5.3. Силы в направляющей и на поршне амортизатора при верхних значениях сил

Так как нижние значения сил в точке А в направлениях U и Т отрицательны, т. е. направлены противоположно соответствующим им силам верхних значений нагрузок, то сразу можно определить знакопеременный характер нагружения штока амортизатора. Учитывая истинное направление сил нижних значений нагрузок:

С _u = А _u · ℓ′ / (ℓ′ – о′) = 166,67 ∙ 0,347 / (0,347 – 0,136) = 274,1 Н;

С_t = А_t ∙ ℓ′ / (ℓ′ – о′) = 18,04 ∙ 0,347 / (0,347 – 0,136) = 29,67 Н.

Силы, действующие на поршень:

К_u = С _u - А _u = 274,1 – 166,67 = 107,43 Н

К_t = С_t - А_t = 29,67 – 18,04 = 11,63 Н.

5.2.5 Преобразование знакопеременной нагрузки

Рис. 5.4. Схема знакопеременных нагрузок действующих на шток и поршень

Определяем приведенные силы при знакопеременной нагрузке в направлениях U и Т (рис. 5.4).

А_uw = 0,58 А_uо + 0,42 А_uu = 0,58∙1140,74+0,42∙166,67 = 731,63 Н.

А_tw = 0,58 А_to + 0,42 А_tu= 0,58 · 502,39 + 0,42 · 18,04 = 298,96 Н.

В формуле учтены отрицательные значения коэффициента 0,42 и противоположно направленных сил.

Результирующая знакопеременных нагрузок:

А_w = √А_uw² + А_tw² = √731,63² + 298,96² = 790,35 Н

Момент, изгибающий шток:

М_лw = А_w · о′ = 790,35 · 0,136 = 107,49 Н∙м

В завершение следует определить минимальный для данного случая диаметр штока и убедиться, что имеющиеся напряжения не превышают допустимые.

В качестве материала штока применяем среднеуглеродистую, качественную сталь 40, обладающей следующими свойствами: σ_{b min}=568,98 Мпа, ε_s = 333,54 Мпа, δ_s=19% . Выбранная сталь дает отличные результаты при высокочастотной закалке, что для штоков амортизаторов весьма важно.

Допустимые напряжения:

σ_b = 0,6 σ_{b min} b₁ b₂ / (β_Кb · υ)=0,6 · 568,98 · 0,94 · 0,95 / (1 · 1,2) = 254,05 Мпа.

где 0,6 – коэффициент, справедливый для поверхностного упрочнения и вводится при использовании твердого хромирования штока амортизатора;

b₁ = 0,94 – масштабный коэффициент, отражающий снижение предела выносливости с увеличением диаметра; определен для Ø 20 мм;

b₂ – коэффициент, учитывающий шероховатость поверхности, обусловленную технологией обработки. При σ_{b min} = 700 МПа и высоте микронеровностей поверхности штока R_t = 6 мкм b₂ = 0,95;

β_Кb = 1 – коэффициент концентрации напряжений;

υ = 1,2 – коэффициент запаса прочности, обусловленный способностью поверхностного слоя при его упрочнении выдерживать в течение длительного времени возросшие примерно на 20% напряжения.

σ_b =

Чтобы иметь шток, упрочненный закалкой ТВЧ на 3 мм, принимаем минимальный его диаметр d_min = 20 мм.

Фактические напряжения от изгиба:

σ_{b ф} =136,86< σ_b=254,05

Условие усталостной прочности выполнено.

5.2.6 Определение сил, действующих на резиновые

шарниры рычага

Благодаря тому, что рычаг не воспринимает действие пружины, действующие на него и шарниры силы можно рассмотреть в плоскости.

1. Определение верхних значений сил, действующих на резиновые шарниры.

При расчете рычага приняты следующие размеры (рис. 5.5 ): L_р = 325 мм; к = 120 мм.

Сумма моментов относительно точки D:

ΣМ_D: В′_хуо ∙ к – В′_zо L_р= 0;

;

∑M_B”=-B’_zo∙L_p+D_xyo∙к=0

2 Определение нижних сил, действующих на резиновые шарниры

ΣM_B” =-В′_zu∙L_p+D_xyo∙к= 0;

Расчет резинового шарнира будем производить по максимальной длительно действующей нагрузке в нем, т. е. при радиальной силе р = D_хуо = =1412,21 Н.

5.2.7 Определение напряжений и деформаций

резиновых втулок – шарниров

Исходя из конструктивных соображений и рассматривая конструкцию существующих резиновых втулок, принимает размеры втулок (рис. 5.7 ).

Рис. 5.7. Конструкция ручно-механической втулки рычага подвески.

1 – обойма рычага, 2 – резиновый элемент, 3 – внутренняя обойма.

Резиновая втулка работает на кручение и воспринимает радиальную и осевую нагрузки. Втулки такого типа можно отнести к шарнирам с равными касательными напряжениями.

Определяем крутильную жесткость шарнира по формуле:

где G = 0,9 МПа – модуль сдвига для радиан.

Напряжения сжатия при действии рациональной нагрузки:

где [σ_сж ]=1,75 МПа – допускаемые статические напряжения сжатия для резины с твердостью по Шору 60 ед.

Как указывается в литературе [ 5 ], угловое пересечение по дуге наружного радиуса не должно превышать толщины элемента. Углы закрутки резиновых элементов определяются по кинематической схеме подвески. Наибольший угол при ходе колеса S_от (отбоя) = 85 мм составил:

сtg φ =3,8936 ; φ = 14°27′ или φ = 0,24906 рад.

Тогда угловое перемещение наружной поверхности резинового элемента составит:

Вывод: при принятых размерах резиновых элементов, напряжения при сжатии, деформации и скручивании не превышают допустимых значений — это обеспечивает долговечность шарниров.

5.3 Расчет на прочность

При расчетах на прочность сопоставляют фактические и допустимые напряжения, чтобы гарантировать долговечность детали и убедиться в том, что даже при максимальных нагрузках не произойдет ее пластической деформации. Это может иметь место при условии, если будет превышено временное сопротивление или предел текучести материала: σ_ф σ_доп.

При изгибе или совместном действии различных нагрузок: σ_доп = σ_о / υ.

В качестве предельных значений следует использовать σ_bs = 1,2 σ_s.

При расчетах на прочность принимается υ ≥ 1,5.

5.3.1. Кратковременно действующие силы.

Для определения наибольших значений сил, действующих в подвеске «Макферсон», следует рассмотреть три случая: движение по дороге с выбоинами (случай 3 [1]); преодоление железнодорожного переезда (случай 2 [1]); торможение с блокировкой колес с начальной скорости V ≤ 10 км/ч (случай 5 [1]).

5.3.2. Силы, возникающие при движении по дороге с выбоинами.

В представленном в этом параграфе случае нагружения 3, подвеска вновь рассматривается в нормальном положении. По-прежнему используем вертикальную силу N_V'_о = К₁ N_V – (U_v / 2) = 4,43 кН, однако вместо S₁ использовать максимальное значение боковой силы S₂ = µ_F2 N_v, а вместо продольной силы L_А1 силу

L_А4 = M_t4 / r_д = M_{d max} i₂ i_D i_гл η_тр / (4 r_д) = 80 · 2,056 · 3,588 · 0,9224 / (4 · ∙0,282) = 482,59 Н.

S₂ = 2,48 кН.

Итак, методика расчета соответствует приведенной, с исключениями: вместо S₁ действует S₂ , а вместо L_А1 - L_А4.

Используя приведенный на рис.5.1 вид сзади, учитывая, что В_х3=В_у3сtg β, уравнение моментов относительно точки А:

В_х3 =В_у3∙ctgβ=307,91 · 15,97 = 4917,32 Н.

где f = (с + о) cos δ_o tg ε = 0,612∙0,9659∙0,0524=0,030975;

е = [(с + о) cos δ_o + d – r_д] tg ε=(0,612∙0,9659+0,203-0,282)∙0,0524=0,026836.

В точке А действуют взаимно перпендикулярные силы:

А_х3 = В _х3 - S₂ ; А_у3 = В_у3 + N_V ′_о; А_z3 = В_z3 - L_A4

А_х3 = 4917,32 – 2480; А_у3 = 307,91 + 4327,5; А_z3 = 662,73 – 482,59;

А_х3 = 2437,32 Н А_у3 = 4635,41 Н А_z3 = 180,14 Н.

Эти силы раскладываем в направлениях оси амортизатора и перпендикулярно к ней, аналогично проводимым ранее:

А_уu = A_y3 · sin υ = 4635,41 · 0,1484 = 687,75 Н.

A_yv = A_y3 · cos υ = 4635,41 · 0,9889 = 4583,96 Н.

A_xs = A_x3 · sin æ = 2437,32 · 0,937 = 2283,77 Н.

A_xt = A_x3 · cos æ = 2437,32 · 0,3494 = 851,6 Н.

A_zs = A_z3 · cos æ = 180,14 · 0,3494 = 62,94 Н.

A_zt = A_z3 · sin æ = 180,14 · 0,937 = 168,79 Н.

A_s = A_zs + A_xs = 62,94 + 2283,77 = 2346,71 Н.

A_t = A_xt – A_zt = 851,6 – 168,79 = 682,81 Н.

A_su = A_s · cos υ = 2346,71 · 0,9889 = 2320,66 Н.

A_sv = A_s · sin υ = 2346,71 · 0,1484 = 348,25 Н.

F₁ = A_yv + A_sv = 4583,96 + 348,25 = 4932,21 Н.

A_u = A_su – A_yu = 2320,66 – 687,75 = 1632,91 Н.

Осуществляем проверку разложения сил:

√А_х3² + А_у3² + А_z3² = √A_u² + A_t² + F₁² ;

Характеристики

Список файлов ВКР