Bobocea Documentatie CCA

8/10/2019 Bobocea Documentatie CCA

1/19

FAC. DE INGINERIE MECANICA Cat. de Autovehicule i Motoare

PROIECT

laConstrucia i calculul automobilelor II

Tema: Mecanism de ghidare MacPherson

Suspensie pentru autoturism 4x4

Nume: Bobocea AlexandruSecia: AR 1101Anul: IV

ndrumtor: prof.dr.in. Ovidiu CMPIAN

Anul uni!er"itar #01$%#01&Seme"trul I

1


2/19

1.CUPRINS PAG

1.Cuprins.............................................................................................................................22.Studiul de nivel privind mecanismele de ghidare a rotii..................................................3 2.1.Functile suspensie......................................................................................................3 2.2.Functiunile mecanismului de ghidare........................................................................5 2.3.Geometria directiei si posibilitati de reglare..............................................................6 2.3.1.Unghiurile rotilor.....................................................................................................6 2.4.ipuri de mecanisme de ghidare studiate...................................................................!3."nali#a cinematica a mecanismului de ghidare..............................................................1$ 3.1.Comportamentului la saltare.....................................................................................1$ 3.2.Comprtamentul la ruliu.............................................................................................1$

4.Studiul de nivel privind calculul %i construc&ia suspensiei unui autoturism 4'4............114.1 (olul si destina&ia suspensiei...................................................................................114.2 Cerin&e %i condi&ii impuse suspensiei.......................................................................114.3 Clasi)icare. ipuri constructive . *escriere . +,r&i componente..............................124.4 Caracteristica elastic, a suspensiei. -ateriale.........................................................134.5 "legerea variantei constructive. usti)icarea alegerii..............................................134.6 +rincipalele cau#e de scoatere din u# a suspensiei..................................................15

5. Calculul suspensiei.........................................................................................................155.1 Calculul arcului elicoidal.........................................................................................15

6. /ibliogra)ie................................................................................................................... 10 . "ne'e

2


3/19

. STU!IU !E NI"E# PRI"IN! $ECANIS$E#E !EG%I!ARE A RO&I#OR

.1 'UNC&IUNI#E SUSPENSIEI

ermenul suspensie este utili#at pentru a descrie totalitatea pieselor elasticecareconectea#, ro&ile la %asiu sau la caroseria autoportant,. Sistemele de suspensie auurm,toarele)unc&ii "bsorb %ocurile de pe carosabilele neregulate asigur7nd 8ntro anumit, m,sur, deplasarea lin,a pasagerilor sau obiectelor transportate %i evitarea supunerii pieselor mecanice la u#ur,e'cesiv,. "sigur, contactul permanent al pneurilor cu solul %i con)er, o aderen&, corespun#,toare cucarosabilul )unc&ionarea corect, a direc&iei %i siguran&a c,l,toriei.Suspensia autovehiculului cuprinde trei elemente principale

elementul elastic9 elementul de amorti#are9 elementul de ghidare.

:n unele ca#uri suspensia automobilului mai con&ine elemente suplimentarestabili#atoare care au rolul de a reduce inclin,rile laterale ale autovehiculelor in vira;e.

Elementul elasticserve%te pentru mic%orarea sarcinilor dinamice re#ultate 8n urmaac&iunii componentelor verticale ale )or&ei de interac&iune dintre ro&i %i drum asigur7nd prin

aceasta con)ortabilitatea necesar,. ro&ilor )a&, de sa%iul autovehiculului.

Func&iile celor trei elemente principale ale suspensiei pot )i 8ndeplinite de unul %i acela%ielement sau de elemente di)erite. "st)el la multe autovehicule echipate cu arcuri lamelarelongitudinale acestea servesc nu numai ca element elastic ci determin, %i cinematica ro&ilortransmit toate tipurile de )or&e %i contribuie la amorti#area vibra&iilor datorit, )rec,rii dintrelamele %i din articula&ii.

Sistemul $cP+erson =numit ast)el dupa proiectantul sau ?arle S. -c+herson> cususpensie articulata in )ata si cu suspensie dubla articulata in spate contribuie la siguranta dvs.

"cest model de @suspensie independenta@ o)era o stabilitate si asigura controlulvehiculului in toate situatiile de pilotare.

3


4/19

Suspensie -acpherson?'emple vederii in ansamblu suspensie -acpherson

Aedere ansamblu suspensie -acpherson

4


5/19

. Suspensie -acpherson Ford Focus (s

. 'UNC&IUNI#E $ECANIS$U#UI !E G%I!ARE

Ba un autovehicul mecanismul de ghidare trebuie sa indeplineasca urmatoarele )unctii sa mentina o po#itie optima si controlata a rotii )ata de caroserie9 sa mentina o po#itie optima a rotilor )ata de sol pentru a obtine per)ormantedinamice ma'ime si o aderenta cat mai buna9

nu trebuie sa permita variatii ale ecartamentului si ampatamentuluiautoturismului9

5


6/19

., GEO$ETRIA !IREC&IEI -I POSII#IT/&I !E REG#ARE

.,.1 Un*+iurile roii

)ig. 5 schematica a suspensiei denumire tehnice ale pieselor care alc,tuiesc sistemul.

Unghiuri )ata de a'a )rontala sau a'a direc&ional, a vehiculului sunt dup, cum urmea#,Un*+iurile rotilor0 a> Unghiul de c,dere a ro&ilor9 b> Convergen&a ro&ilor9 c> Convergen&a negativ, a ro&ilor la vira;e.Unghiuri ale pivotului de directie d> Unghi longitudinal de )ug, a ro&ilor sau pe scurt Unghi de )ug, a ro&ilor.

-odi)icarea unghiurilor de cadere a rotii

Unghiul de cadere este unghiul de inclinarea a roti va#ut din )ata sau din spate. +entruunghiul de cadere avem trei posibilitati

6


7/19

unghi negativ =partea superioara a rotii inclinata spre interior> unghi neutru =roata este perpendiculara pe drum> unghi po#itiv =partea superioara a rotii inclinata spre e'terior>

Con)orm primei parti a proiectului avem trei ca#uri

roata pe drum ori#ontal roata in groapa roata trecand peste un obstacol

Unghiul de inclinare a pivotului

.

Unghiul de c,dere a )ost inventat pentru a reduce devia&ia pivotului respre#entata de distanta/ dintre proiec&ia a'ei pivotului pe sol %i punctul de contact al rotii =cap. 3 pag DD> dar saobservat c, o m,rire a acestui unghi crea#, e)ecte negativ, 8n special c7nd se )olosesc rotile cucauciucuri ),r, cameraEtubeless."st)el sa sim&it nevoia reducerii unghiului de c,dere )oarte mult aproape de valoarea #ero9lucru necesar %i pentru a ob&ine o u#ur, uni)orm, a cauciucurilor. +roblema a )ost re#olvat, prininclinarea pivotului c,tre partea de ;os a rotii =)ig. 2>.


8/19


9/19

Sus4ensie in(e4en(enta0 "vanta;e

contact imbunatatit intre roata si drum9 com)ort ridicat9

*e#avanta;e constructie mai comple'a9 cost mai mare9

0


10/19

, ANA#I2A CINE$ATICA A $ECANIS$U#UI !E G%I!ARE

,.1CO$PORTA$ENTU# #A S/#TARE

,.CO$PORTA$ENTU# #A RU#IU

-iscarea de ruliu a caroseriei 8n ;urul unei a'e apro'imativ longitudinale este ocomponenta imortanta a dinamicii si con)ortului automobilului. "ceasta miscareeste de)inita 8n mare parte de caracteristicile geometrice si elastice ale suspensiei.

1$


11/19

CA#CU#U# -I CONSTRUC&IA SUSPENSIEI UNUIAUTOTURIS$ 5

.1 RO#U# SI !ESTINA&IA SUSPENSIEI

Suspensia automobilului este destinat, s, atenue#e sarcinile dinamice ce se transmit de ladrum %i s, transmit, )or&ele care ac&ionea#, asupra ro&ilor %i cadrului.

scila&iile ce apar la trecerea automobilului peste neregularit,&ile drumului in)luen&ea#,calit,&ile tehnice de e'ploatare ale acestuia 8n primul r7nd caracterul de mers lin al acestuiacalit,&ile de trac&iune stabilitatea maniabilitatea %i durabilitatea. Suspensia automobilelor este compus, din elementele elastice dispo#itivele de ghidare %i

elementele de amorti#are. ?lementele elastice contribuie la mic%orarea sarcinilor dinamice verticale provoc7ndoscila&iile caroseriei de amplitudine %i )recven&e c7t mai suportabile pentru pasageri %i care s, nud,une#e 8nc,rc,turii care se transport,. *ispo#itivele de ghidare transmit componentele ori#ontale ale )or&elor dintre ro&i %i drum %imomentele acestor )or&e la caroserie determin7nd %i caracterul deplas,rii ro&ilor 8n raport cucaroseria automobilului %i 8n raport cu drumul.

. CERIN&E -I CON!I&II I$PUSE SUSPENSIEI

Condi&iile principale pe care trebuie s, le 8ndeplineasc, suspensia unui automobil sunturm,toarele S, aib, o caracteristic, care asigur, un con)ort corespun#,tor cu 8nclin,ri transversale

reduse ),r, lovituri 8n tampoanele limitatoare %i cu o stabilitate bun, . Caracteristica amorti#orului s, corespund, cu cea cerut, de con)ortabilitate. S, asigure transmiterea )or&elor ori#ontale %i a momentelor reactive de la roat, la caroserie . S, aib, o durabilitate indelungat, elementele elastice care )ac parte din elementele cele mai

solicitate ale automobilului. S, aib, o greutate minim, .

+entru asigurarea unui com)ort corespun#,tor parametrii suspensiei trebuie s, )ie ale%i&in,nduse seama de anumite condi&ii %i anume Frecven&a oscila&iilor proprii pentru autoturisme s, )ie de 5$$ oscila&ii pe minut.Frecven&a

oscila&iilor proprii depinde de s,geata static, a suspensiilor %i a pneurilor %i poate )i

determinat, cu rela&ia

11


12/19

H3$$EI) Joscila&iiEminutK

8n care )H)sL)p JcmK este s,geata static, datorit, suspensiei =)s> %i pneurilor =)p>. (igiditatea elementelor elastice a suspensiei s, )ie pe c7t posibil mai reduse pentru a re#ulta

)recven&e proprii mici. "morti#area oscila&iilor trebuie s, )ie su)icient, ast)el 8nc7t dup, o perioad, amplitudinile s,

se mic%ore#e de 3 p7n, la ! ori. :ndicele de ba#, al mersului lin al unui automobil este valoarea medie p,tratic, a

accelera&iilor verticale m,surate 8n locuri caracteristice.=S"S 6026E134>.

., C#ASI'ICARE. TIPURI CONSTRUCTI"E . !ESCRIERE . P/R&ICO$PONENTE.

Sus4ensiile automobilelor se clasi6ic7 (u47 ti4ul (is4o)iti8ului (e *+i(are 9 (u47ti4ul elementului elastic i (u47 ti4ul caracteristicii sus4ensiei .

!u47 ti4ul (is4o)iti8ului (e *+i(are sus4ensiile 4ot 6i (e4en(ente i in(e4en(ente

a.>Suspensie dependent, b.> Suspensie independent,

Suspensia dependent, este caracteri#at, printro leg,tur, rigid, intre ro&ile din dreapta %i dinst7nga iar ridicarea sau cobor7rea unei ro&i produs, de denivel,rile c,ii provoac, schimbarea

po#i&iei %i pentru cealalt, roat,.Ba suspensia independent, lipse%te leg,tura directa dintre ro&ile automobilului iar

schimbarea po#i&iei unei ro&i nu in)luen&ea#, %i cealalt, roat, .Suspensia independent, pre#int, )a&, de suspensia dependent, avanta;ele imbun,t,&irea

con)ortului prin reducerea masei nesuspendate9 &inuta de drum mai bun, deoarece deplas,rilero&ilor nu se in)luen&ea#, reciproc9 mic%orarea oscila&iilor de ruliu ale caroseriei %i m,rirea

stabilit,&ii automobilului

12


13/19

*up, tipul elementului elastic suspensiile se clasi)ic, 8n suspensii cu elemente metalice pneumatice hidropneumatice %imi'te .

*up, tipul caracteristiciielastice suspensiile pot )i suspensii cu

caracteristic, liniar, =a.> %isuspensii cu caracteristic, 8ntrepte =b.> sau progresiv, =c.>

a. b. c.

. CARACTERISTICA E#ASTIC/ A SUSPENSIEI. $ATERIA#E.

Caracteristica elastic, a suspensiei repre#int, dependen&a dintre )or&a vertical, care ac&ionea#,asupra ro&ii %i de)orma&ia elementului elastic al suspensiei. -aterialele utili#ate pentru con)ec&ionarea arcurilor sunt o&elurile carbon de calitate %iotelurile aliate. Oelurile carbon (e calitateau minim $4M C %i se )olosesc ca semi)abricate laminate la

cald sau trase la rece. Oelurile aliate 4entru arcuricon&in $35$0M C iar principalele elemente de aliere suntCr -n S A. ?lementele de aliere 8mbun,t,&esc re#isten&a la tenacitate c,libilitatea %i re#isten&ala rulare re#isten&a la oboseal,. &elurile "rc 122"345!0 sunt aliate iar o&elurile "rc66"1$ sunt o&eluri carbon de calitate. *imensiunile barelor laminate %i trase pentru o&elurilede arc sunt standardi#ate.

.: A#EGEREA "ARIANTEI CONSTRUCTI"E. 3USTI'ICAREA

A#EGERII.

-odelul de autovehicul ales drept reper este "udi N. +rincipalele caracteristici alesuspensiei acestui autovehicul sunt

"tenuarea sarcinile dinamice ce se transmit de la drum. S, imprime oscila&iilor caracterul dorit =asigur7nd prin aceasta com)ortabilitatea necesar,>. S, transmit, )or&ele care ac&ionea#, asupra ro&ilor %i asupra cadrului =caroseriei>.

Suspensia automobilelor este compus, din elemente elastice dispo#itivele de ghidare %i

elementele de amorti#are.?lementele elastice contribuie la mic%orarea sarcinilor dinamice verticale. Ca solu&ie

13


14/19

constructiv, sa adoptat cea cu arcuri elicoidale acesta pre#ent7nd unele avanta;e )a&, de cea cuarcuri lamelare =simplitatea construc&iei elasticitate mai mare etc.>.

?lementele de amorti#are au rolul de amorti#a oscila&iile care iau na%tere evit7nd apari&ia)enomenului de re#onan&,. *in punct de vedere constructiv amorti#oarele hidraulice telescopice

pot )i monotubulare sau bitubulare.

*up, modul de lucru amorti#oarele pot )i reglabile %i nereglabile. "morti#oarele reglabilepot )i cu reglare mecanica sau autoreglare.+entru a corespunde un amorti#or trebuie s, 8ndeplineasc, urm,toarele condi&ii

S, asigure o amorti#are corespun#,toare oscila&iilor caroseriei %i ro&ilorautomobilului 8n di)erite condi&ii de e'ploatare.

S, aib, o durata mare de )unc&ionare Greutatea %i dimensiunile de gabarit sa )ie c7t mai mici Construc&ia s, )ie simpl, S, se monte#e u%or 8n suspensia autovehiculului

Sa ales amorti#or hidraulic monotubular cu perna de ga# pentru c, are o r,cire mai bun, %isunt mai u%oare dec7t cele bitubulare dar sunt mult mai sensibile la %ocuri.

+erna de ga# este separat, de lichid pri intermediul unui piston )lotant. Conpensarea necesar,a volumumlui se ob&ine pri comprimarea volumului de ga# %i deplasarea pistonului )lotant. Bacursa de destindere volumul care se eliberea#a este ocupat de ga#.

Sistemul de ghidare )iind cu 2 brate inegale suspensia este independent, deci pre#int, )a&, desuspensia dependent, o serie de avanta;e


15/19

.; PRINCIPA#E#E CAU2E !E SCOATERE !IN U2 A SUSPENSIEI

Cele mai des 8nt7lnite de)ec&iuni care pot s, apar, 8n e'ploatarea suspensiei sunt +ierderea etan%eit,&ii amorti#orului %i pierderea lichidului U#area e'cesiva a buc%elor de ghidare %i sus&inere (upere spirelor arcurilor

: Calculul sus4ensiei

:.1 Calculul arcului elicoi(al

Ale*erea materialului

Se alege o&el carbon de calitate BC !5 "

0!$$2 = -+a113$=

r -+a

Ale*erea arcului

Se alege arc elicoidal cilindric de compresiune cu )orma sec&iunii spirei rotund,

d P diametrul spirei*i P diametrul interior de 8n),%urare*m P diametrul mediu de 8n),%urare* P diametrul e'terior de 8n),%urareQo P lungimea arcului 8n stare liber,t P pasul spirei

Ro P unghiul de 8nclinare al spirei 8n stare liber,

15


16/19

Calculul arcului

Calculul )or&ei active ce ac&ionea#, asupra arcului

1$=dk 55!$

2

1$2.103$

2

2=

=

=

dkmGF

03$2 =G Tg

2.1=m

G2 P greutatea ce revine pun&ii spate

!imensionarea arcului

1!$=r

D mm164=

mD mm

65$=at

-pa pentru BC !5 " %i d ! mm14.1=k

25.1$16

164

=== d

Dm

i

21.1665$14.3

16455!$!!33 =

=

=

ad

DmFkd

mm

Se alege din S"S !02 d H 16 mm

Calculul la torsiune

21.5601614.3

25.1$55!$!!

22 =

=

=

d

iFt

-+a 9

0.64!1614.3

25.1$55!$!14.1

!

22ma' =

=

=

d

iFk

t

-+a

att

ma' 9 65$=at -+a

Calculul la (e6ormaii

16


17/19

S,geata ma'im, a arcului

41$5.! =G 9 G P modul de elasticitate tranversal, a materialului arcului

Se adopta 5 spire active ale arcului

!!.2$316

51255!$!!

4

3

4

3

ma' =

=

=

GdG

nDmF mm

(igiditate arcului

36.2!!.2$3

55!$

ma'

===

Fc Em

Elementele *eometrice ale arcului

um,rul total de spite

5.65.15 =+=+=rt

nnn spire

nt P num,rul total de spiren P num,rul de spire activenr P numarul de spire de spri;in

Bungimea arcului blocat

1$4165.6$

=== dnHt mm

+asul arcului 8n stare liber,

d 1.$

6.1= mm

3.5!5

!!.2$36.116

ma'=++=++=

ndt

mm

Bungimea arcului 8n stare liber,

( ) ( ) !5.315163.5!51$4$

=+=+= dtnHHb mm

Bungimea arcului la sarcina ma'im,

1


18/19

0.111!!.2$3!5.315ma'$

=== HHm mm 9 se adopta 112 mm

Unghiul de 8nclinare a spirei 8n stare liber,

5=

Bungimea s7rmei pentru arc

$2.336$5cos

5.616414.3

cos=

=

=

ts

nDml mm

S,geata de blocare

!!.2116.15!!.2$3ma'

=+=+= nb mm

For&a de blocare

05.50!!!.2$3

!!.21155!$

ma'

===

b

b FF

S,geata arcului

3.1616

16455!$5!!

4

3

4

3

=

=

=

GdG

DmFnf

1!


19/19

; iblio*ra6ie

1.Untaru-.%.a. Calculul %i construc&ia automobilelor. ?ditura*idactic, %i +edagogic,/ucure%ti10!2.

2. Untaru-. +o&incuGh. Stoicescu". +ere%Gh. abacu:. *inamica autovehiculelor pe ro&i.?ditura *idactic, %i +edagogic, /ucure%ti 10!1

3. C7mpianA. AulpeA. CiolanGh. ?nacheA. +reda:. C7mpian. "utomobile Universitateadin /ra%ov 10!0.

10

Bobocea Documentatie CCA

Documents

Transcript of Bobocea Documentatie CCA