Calculul i construcia suspensiei autovehiculului

Calculul i construcia suspensiei autovehiculului

UNIVERSITATEA TEHNIC DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MECANICSPECIALIZARE AUTOVEHICULE RUTIEREDISCIPLINA CALCULUL I CONSTRUCIA AUTOVEHICULELOR II

PROIECT C.C.A. IISUSPENSIA AUTOVEHICULULUI

ndrumtor: As. Dr. Ing. DORU BLDEANStudent: Puca Tudor-IulianAnul IVGrupa 2444/1

2014-20151. Tem proiectCalculul i proiectarea suspensiei autovehiculului

S se proiecteze i calculeze o suspensie pentru un motor cu aprindere prin scnteie, al unui autovehicul VW Polo 1.2i, pornind de la urmtoarele date iniiale (Anexa 1): tipul motorului cilindreea numrul de cilindri turaia de putere maxim puterea nominal cuplul dezvoltat raportul de comprimare greutatea autovehicululuiStructura proiectului: copert subcopert memoriu tehnic memoriu justificativ de calcul ntreinere i reparare bibliografie anexe parte grafic 1 desen de ansamblu 2 desene de execuie

Student: ndrumtor:Puca Tudor-IulianAs. Dr. Ing. Doru BldeanContentsCalculul i proiectarea suspensiei autovehiculului21.Suspensia automobilului. Introducere41.1. Introducere41.2. Cerine impuse51.3. Clasificarea suspensiilor51.4. Suspensia automobilului VW POLO 1.2i71.5 Memoriul de calcul al suspensiei.93. ntreinere i reparare214.Bibliografie22

1. Suspensia automobilului. Introducere1.1. IntroducereSistemul de suspensie este un mecanism care face legtura ntre roi i caroseria autovehiculului. Sistemul de suspensie transmite uniform forele care acioneaz asupra autovehiculului ctre suprafaa de rulare i n acelai timp l izoleaz de forele care apar dinspre calea de rulare, mbuntind astfel confortul i manevrabilitatea.Rolul sistemului de suspensie este acela de a mpiedica forele venite dinspre suprafaa de mers i s afecteze manevrabilitatea , performanele, dar i confortul autovehiculului, suspendnd caroseria la o anumit distan constant fa de carosabil. Caroseria este astfel protejat de efectele ocurilor produse de starea carosabilului.Suspensia unui autovehicul cuprinde elemente elastice (arcurile), care constituie suspensia propriu-zis, dispozitivele de ghidare, amortizoarele i stabilizatoarele. n multe cazuri, arcurile ndeplinesc i rolul dispozitivelor de ghidare.Elementul elastic servete pentru micorarea sarcinii dinamice rezultate din interaciunea roii i a drumului.Elementul de ghidare transmite componentele longitudinale i transversale ale forei de interaciune, precum i momentele acestor fore, determinnd cinematica roilor fa de cadru sau caroserie.Elementul de amortizare, mpreun cu frecarea suspensiei amortizeaz oscilaiile caroseriei i ale roilor.Este bine de tiut c, n oricare din urmtoarele situaii: frnare, accelerare sau virare, sistemul de suspensie trebuie s-i pstreze fermitatea, meninnd n acelai timp toate roile n contact cu solul.Pentru asigurarea unui confort corespunztor, parametrii suspensiei trebuie s fie alei innd cont de urmtoarele condiii: Rigiditatea suspensiei punii din fa s fie mai mic dect cea a punii din spate Amplitudinea masei suspendate se reduce cu att mai mult cu ct raportul dintre dintre masa suspendat i cea nesuspendat este mai mare Pentru meninerea neschimbat a caracteristicilor suspensiei, cnd masa suspendat se modific, rigiditatea arcurilor trebuie s se modifice n acelai timp i n aceeai proporie cu masa suspendat. Amortizarea oscilaiilor trebuie s varieze n prima perioad ntre valori ale raportului dintre primele dou amplitudini. Confortabilitatea maxim se poate obine combinnd arcuri cu rigiditate proporional cu sarcina cu amortizoare cu caracteristici similare.

1.2. Cerine impuseSuspensia autovehiculelor trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii principale: Caracteristica eleastic corespunztoare cu care s asigure un grad de confort satisfctor Construcie simpl i rezisten Transmiterea forelor longitudinale i transversale de la roi la caroserie i a momentelor reactive (daca nu se prevd dispozitive speciale) Amortizarea vibraiilor caroseriei i a roilor Asigurarea cinematicii corecte a mecanismului de direcie Greutate mic

1.3. Clasificarea suspensiilorSuspensiile automobilelor se clasific dup tipul dispozitivului de ghidare, dup tipul elementului elastic i dup tipul caracteristicii suspensiei.Dup tipul dispozitivului de ghidare suspensiile se mpart n dependente i independente. Suspensia dependent este caracterizat printr-o legtur rigid ntre roile din stnga i din dreapta, iar ridicarea sau coborrea unei roi, produs de denivelrile cii, provoac schimbarea poziiei i pentru cealalt roat (Figura 1.1.a). La suspensia independent lipsete legtura direct dintre roile automobilului, iar schimbarea poziiei unei roi nu influeneaz i poziia celeilalte roi (Figura 1.1.b).

Figura 1.1.bFigura 1.1.a

Figura 1.1. Influena tipului de suspensie asuprea poziiei roilor, la trecerea unei denivelri.n funcie de planul n care se deplaseaz roata la ridicarea ei se deosebesc suspensii independente cu deplasarea roilor n planul transversal, planul longitudinal sau concomitent n ambele plane. n afar de acestea se ntlnesc i suspensii independente cu deplasare vertical a roii. Suspensia independent prezint fa de suspensia dependent avantajele: mbuntirea confortului prin reducerea masei nesuspendate; inut de drum mai bun deoarece deplasrile roilor nu se influeneaz reciproc; micorarea oscilaiilor de ruliu ale caroseriei i mrirea stabilitii automobilului.Dup tipul elementului elastic, suspensiile se clasific n suspensii cu elemente: Metalice Pneumatice Hidropneumatice Din cauciuc MixteElementele metalice utilizare sunt: Arcuri cu foi Arcuri elicoidale Bare de torsiuneDup tipul caracteristicii elastice suspensiile pot fi: Suspensii cu caracteristic liniar Suspensii cu caracteristic n trepte Suspensii progresiveAmortizorul (Figura 1.2) este destinat pentru amortizarea oscilaiilor verticale ale caroseriei i ale roilor automobilului, prin transformarea energiei mecanice a oscilaiilor n energie termic. Acesta se monteaz n suspensia automobilului, paralel cu elementul elastic principal.

Figura 1.2. Amortizor

1.4. Suspensia automobilului VW POLO 1.2iAutovehiculul VW POLO este echipat cu punte motoare fa, independent cu suspensie de tip McPherson, care este o dezvoltare a patrulaterului deformabil.

Figura 1.3. Suspensie de tip McPherson La fiecare roat din fa, portfuzeta este fixat ntre braul inferior i braul superior al punii din fa, prin intermediul unor rotule (pivoi).Suspensia din fa se compune din: Arcuri elicoidale cu diametrul exterior foarte mare Amortizoare hidraulice telescopice Bar stabilizatoare n faa punii faPuntea fa este compus din: Roi independente deplasrile acestora neinfluenndu-se reciproc Un sistem de brae inferioare i superioare care formeaz dou paralelograme deformabile Fuzete i butucii roilor Principalele avantaje ale suspensiei McPherson sunt simplitatea ei i dimensiunile compacte. Cu roi independente, ea permite un control mai precis al micrilor roii, absoarbe ocurile i vibraiile i crete confortul.Cnd ntlnete un obstacol roata absoarbe ocul i n acelai timp menine stabilitatea maxim pe direcie, n linie dreapt sau n curb. Aceast suspensie mbuntete redresarea mainii dup manevre brute de direcie i sporete echilibrul general.n cazul acestei suspensii amortizorul este unit cu buca roii, astfel nct micarea cadrului n relaie cu roata are aceeai direcie ca i axul perpendicular al amortizorului. Ca i element ntre roat i cadru, suspensia McPherson are nevoie, n afar de amortizor, de legturi n partea inferioar a bucei. O evoluie a suspensiei McPherson se numete Double Wishbone. Aceasta este compus din dou bascule n forma literei A. Avantajul acestui sistem este c cele dou bascule se mic n paralel, lsnd roata n permanen vertical pe carosabil.

Figura 1.4. Suspensie Double Wishbone

1.5. Memoriul de calcul al suspensiei Ampatament:

Greutatea util:

Greutatea total:

Greutate proprie:

Greutate punte fa:

Greutate punte spate:

Ecartament fa:

Ecartament spate:

Putere maxim:

Turaia de putere:

Moment maxim:

Turaia momentului maxim:

Viteza maxim:

Turaia la viteza maxim:

Coeficient de utilizare a greutii:

Calculul reaciunii drumului asupra punii spate n cazul accelerriiDimensiunile anvelopei:175/65/R13

- pentru pneuri de nalt presiune

Se consider: Aderena maxim:

Drumul drept:

nlimea centrului de greutate:

Sarcina pe puntea spate

Sarcina pe puntea spate:

Coeficientul de ncrcare a punii:

Pentru suspensia fa se va opta pentru o suspensie MacPherson cu articulaie sferic n partea de sus. Distana de la axul roii la la prinderea n asiu a braului inferior

Distanta de la punctul de aplicare a forei pana la asiu

Unghiul de nclinare a suspensiei fa de axa vertical

Calculul arcului elicoidal Pentru arcul elicoidal se alege urmtorul material STAS 7014 - 8728Si7

Diametrul spirei arcului conform STAS 7014 - 87

Raportul dintre diametrul spirei si raza cilindrului de nfurare

Raza de nfurare

Distana dintre spirele arcului

Efortul unitar maxim- se alege coeficientul k

Modulul de elasticitate transversal

Se determin numrul de spire din necesitatea sgeii maxime a arcului- se recomanda

Numrul de spire

Lungimea minim a arcului

Fora pe arc este greutatea pe puntea spate fr solicitrile dinamice

Lungimea la sgeata static

Calculul forei de amortizare Coeficientul de rezisten a amortizorului pentru capacitate cilindric medie si mic:

Viteza pistonaului

Fora de amortizare:

Viteza critic a pistonaului

Fora critic de amortizare

Fora de amortizare real

Raportul de amortizare

Aria necesar a pistonului

Diametrul pistonaului

Calculul orificiului din amortizor Coeficientul de form a orificiului

Greutatea specific a lichidului

Aria orificiului calibrat

Dimensiunile amortizorului Diametrul tijei

Lungimea ghidajului

Lungimea pistonului

Calculul uruburilor de prindere a suportului de arc n fuzeta

Se alege diametrul efectiv al uruburilor din STAS 8065-79 urub M10, cu diametrul interior egal cu 8 mmCalculul bucelor de amortizare Fora care solicit bucele este dat de la roat ctre caroserie si se calculeaz in funcie de aderena autovehiculului

Momentul care solicita braul n plan vertical

Fora care solicita buca pe plan orizontal

Fora care solicita buca n plan vertical

Fora rezultant pe buce

Calculul uruburilor de prindere a bucelor Condiia de forfecare

Se alege conform STAS 8065-79, urub M12x75

Se determin limea suprafeei de contact dintre urub i urechile de prindere de pe furc Condiia presiunii de contact

Se consider grosimea inelului interior i exterior al bucei:

Se calculeaz lungimea bucei

Condiia de rezisten la compresiune

Se calculeaz grosimea bucei Condiia de rezisten la forfecare

Diametrul exterior al bucei

Verificarea la presiunea de contact a articulaiilor sferice Este solicitat de ctre fora de rezisten la roat n cazul frnrii

Diametrul bolului

Pentru articulaia din captul arcului

Calculul la nclzire al amortizorului Diametrul exterior al amortizorului

Lungimea telescopului

Aria de schimb de cldur

Calculul lucrului mecanic transformat in cldur n timpul "t"

Calculul gradientului termic Temperatura mediului ambiant

Coeficientul de schimb de cldur

Temperatura maxima in timpul funcionrii

Calculul frecventei oscilaiilor statice

3. ntreinere i repararentreinerea suspensiei cu arcuri metalice const din: Verificarea vizual a strii tehnice a arcurilor Controlul fixrii amortizorului Controlul etanietii amortizoarelor Verificare vizual a strii talerelor (fixe i mobile) Subansamblurile i piesele punilor i suspensiei fa i spate, n condiii normale de exploatare nu pun probleme deosebite. Dac se circul cu vitez mare pe un drum nemodernizat, apar jocuri n rotulele braelor, care se accentueaz n timp, jocuri ce produc zgomote neplcute. n astfel de condiii are loc i o suprasolicitare a altor organe: pneuri, amortizoare, lama de flexiune.Repararea suspensiei: n cazul defectrii unor piese sau subansambluri, datorit accidentrii autoturismului sau dup rulaj ndelungat, este necesar nu numai nlocuirea anumitor piese, ci i efectuarea unor operaii de control i reglaje mai dificile.Se recomand: nlocuiti amortizoarele la fiecare 60.000 de kmdeoarece performanele lor scad cu creterea gradului de uzur verificai starea suspensiei prin apsarea capotei n zona amortizoarelor. Dac se nclin prea mult i rapid ntr-o parte sau alta, nseamn c amortizorul sau arcul respectiv s-au slbit. Schimbai amortizoarele n pereche cu arcurile i toate celelalte componente ale suspensiei. nlocuirea unui singur amortizor nu este o soluie deoarece autovehiculul va avea un comportament nefiresc i deosebit de periculos la rulare.

Se verific amortizorul pentru scurgeri sau zgomote. Suprafaa exterioar a arcului nu trebuie s fie deteriorat.

Figura 4.1. ntreinere i reparare. Suspensie fa .

4. Bibliografie[1] Brebenel A., .a., Dacia 1300, Editura Tehnic, Bucureti, 1975[2] Fril Gh., Calculul si construcia automobilelor, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1988[3] Fril Gh., Maini, utilaje i instalaii, Construcii de autovehicule, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1979[4] *** https://autoexcello.wordpress.com/2013/09/[5] *** www.tuningmall.ro[6] *** www.avto-ultra.com [7] *** http://workshop-manuals.com/[8] *** http://www.4tuning.ro/http://www.autoovarom.ro/intretinerea-sistemului-de-suspensie/

8