Proiect Suspensie - Utcn

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MECANICĂ SPECIALIZARE AUTOVEHICULE RUTIERE DISCIPLINA CALCULUL ŞI CONSTRUCŢIA AUTOVEHICULELOR II

PROIECT C.C.A. II SUSPENSIA AUTOVEHICULULUI

Îndrumător: Student: Anul IV Grupa

2014-2015 1. Temă proiect

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului Calculul şi proiectarea suspensiei autovehiculului Să se proiecteze şi calculeze o suspensie pentru un motor cu aprindere prin scânteie, al unui autovehicul VW Polo 1.2i, pornind de la următoarele date iniţiale (Anexa 1):        

tipul motorului cilindreea numărul de cilindri turaţia de putere maximă puterea nominală cuplul dezvoltat raportul de comprimare greutatea autovehiculului

Structura proiectului:        

Student:

copertă subcopertă memoriu tehnic memoriu justificativ de calcul întreţinere şi reparare bibliografie anexe parte grafică - 1 desen de ansamblu - 2 desene de execuţie

Îndrumător:

Contents Calculul şi proiectarea suspensiei autovehiculului......................................................................2 1.

Suspensia automobilului. Introducere......................................................................................4 1.1. Introducere............................................................................................................................4 1.2. Cerințe impuse.....................................................................................................................5 2

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului 1.3. Clasificarea suspensiilor.......................................................................................................5 1.4. Suspensia automobilului VW POLO 1.2i.............................................................................7 1.5 Memoriul de calcul al suspensiei...........................................................................................9 3. Întreţinere şi reparare.................................................................................................................21 4.

Bibliografie.............................................................................................................................22

3

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului 1. Suspensia automobilului. Introducere

1.1. Introducere Sistemul de suspensie este un mecanism care face legătura între roți și caroseria autovehiculului. Sistemul de suspensie transmite uniform forțele care acționează asupra autovehiculului către suprafața de rulare și în același timp îl izolează de forțele care apar dinspre calea de rulare, îmbunătățind astfel confortul și manevrabilitatea. Rolul sistemului de suspensie este acela de a împiedica forțele venite dinspre suprafața de mers și să afecteze manevrabilitatea , performanțele, dar și confortul autovehiculului, suspendând caroseria la o anumită distanță constantă față de carosabil. Caroseria este astfel protejată de efectele șocurilor produse de starea carosabilului. Suspensia unui autovehicul cuprinde elemente elastice (arcurile), care constituie suspensia propriu-zisă, dispozitivele de ghidare, amortizoarele şi stabilizatoarele. În multe cazuri, arcurile îndeplinesc şi rolul dispozitivelor de ghidare. Elementul elastic serveşte pentru micşorarea sarcinii dinamice rezultate din interacţiunea roţii şi a drumului. Elementul de ghidare transmite componentele longitudinale şi transversale ale forţei de interacţiune, precum şi momentele acestor forţe, determinând cinematica roţilor faţă de cadru sau caroserie. Elementul de amortizare, împreună cu frecarea suspensiei amortizează oscilaţiile caroseriei şi ale roţilor. Este bine de știut că, în oricare din următoarele situații: frânare, accelerare sau virare, sistemul de suspensie trebuie să-și păstreze fermitatea, menținând în același timp toate roțile în contact cu solul. Pentru asigurarea unui confort corespunzător, parametrii suspensiei trebuie să fie aleși ținând cont de următoarele condiții: -

Rigiditatea suspensiei punții din față să fie mai mică decât cea a punții din spate Amplitudinea masei suspendate se reduce cu atât mai mult cu cât raportul dintre

-

dintre masa suspendată și cea nesuspendată este mai mare Pentru menținerea neschimbată a caracteristicilor suspensiei, când masa suspendată se modifică, rigiditatea arcurilor trebuie să se modifice în același timp și în aceea și proporție cu masa suspendată.

4

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului -

Amortizarea oscilațiilor trebuie să varieze în prima perioadă între valori ale raportului dintre primele două amplitudini. Confortabilitatea maximă se poate obține combinând arcuri cu rigiditate proporțională cu sarcina cu amortizoare cu caracteristici similare.

1.2. Cerințe impuse Suspensia autovehiculelor trebuie să îndeplinească următoarele condiții principale: -

Caracteristica eleastică corespunzătoare cu care să asigure un grad de confort

-

satisfăcător Construcție simplă și rezistență Transmiterea forţelor longitudinale şi transversale de la roţi la caroserie şi a

-

momentelor reactive (daca nu se prevăd dispozitive speciale) Amortizarea vibrațiilor caroseriei și a roților Asigurarea cinematicii corecte a mecanismului de direcție Greutate mică

1.3. Clasificarea suspensiilor Suspensiile automobilelor se clasifică după tipul dispozitivului de ghidare, după tipul elementului elastic şi după tipul caracteristicii suspensiei. După tipul dispozitivului de ghidare suspensiile se împart în dependente şi independente. Suspensia dependentă este caracterizată printr-o legătură rigidă între roţile din stânga şi din dreapta, iar ridicarea sau coborârea unei roţi, produsă de denivelările căii, provoacă schimbarea poziţiei şi pentru cealaltă roată (Figura 1.1.a). La suspensia independentă lipseşte legătura directă dintre roţile automobilului, iar schimbarea poziţiei unei roţi nu influenţează şi poziţia celeilalte roţi (Figura 1.1.b).

Figura 1.1.a 1.1.b

Figura 1.1. Influenţa tipului de suspensie asuprea poziţiei roţilor, la trecerea unei denivelări.

5

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului În funcţie de planul în care se deplasează roata la ridicarea ei se deosebesc suspensii independente cu deplasarea roţilor în planul transversal, planul longitudinal sau concomitent în ambele plane. În afară de acestea se întâlnesc şi suspensii independente cu deplasare verticală a roţii. Suspensia independentă prezintă faţă de suspensia dependentă avantajele: îmbunătăţirea confortului prin reducerea masei nesuspendate; ţinută de drum mai bună deoarece deplasările roţilor nu se influenţează reciproc; micşorarea oscilaţiilor de ruliu ale caroseriei şi mărirea stabilităţii automobilului. După tipul elementului elastic, suspensiile se clasifică în suspensii cu elemente: -

Metalice Pneumatice Hidropneumatice Din cauciuc Mixte

Elementele metalice utilizare sunt: -

Arcuri cu foi Arcuri elicoidale Bare de torsiune

După tipul caracteristicii elastice suspensiile pot fi: -

Suspensii cu caracteristică liniară Suspensii cu caracteristică în trepte Suspensii progresive

Amortizorul (Figura 1.2) este destinat pentru amortizarea oscilaţiilor verticale ale caroseriei şi ale roţilor automobilului, prin transformarea energiei mecanice a oscilaţiilor în energie termică. Acesta se montează în suspensia automobilului, paralel cu elementul elastic principal.

Figura 1.2. Amortizor

6

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului 1.4. Suspensia automobilului VW POLO 1.2i Autovehiculul VW POLO este echipat cu punte motoare faţă, independentă cu suspensie de tip McPherson, care este o dezvoltare a patrulaterului deformabil.

Figura 1.3. Suspensie de tip McPherson

La fiecare roată din faţă, portfuzeta este fixată între braţul inferior şi braţul superior al punţii din faţă, prin intermediul unor rotule (pivoţi). Suspensia din faţă se compune din: -

Arcuri elicoidale cu diametrul exterior foarte mare Amortizoare hidraulice telescopice Bară stabilizatoare în faţa punţii faţă

Puntea faţă este compusă din: -

Roţi independente – deplasările acestora neinfluenţându-se reciproc Un sistem de braţe inferioare şi superioare care formează două paralelograme

-

deformabile Fuzete şi butucii roţilor

Principalele avantaje ale suspensiei McPherson sunt simplitatea ei şi dimensiunile compacte. Cu roţi independente, ea permite un control mai precis al mişcărilor roţii, absoarbe şocurile şi vibraţiile şi creşte confortul. Când întâlneşte un obstacol roata absoarbe şocul şi în acelaşi timp menţine stabilitatea maximă pe direcţie, în linie dreaptă sau în curbă. Această suspensie îmbunătăţeşte redresarea maşinii după manevre bruşte de direcţie şi sporeşte echilibrul general. În cazul acestei suspensii amortizorul este unit cu bucşa roţii, astfel încât mişcarea cadrului în relaţie cu roata are aceeaşi direcţie ca şi axul perpendicular al amortizorului. Ca şi element între roată şi cadru, suspensia McPherson are nevoie, în afară de amortizor, de legături în partea inferioară a bucşei. 7

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului O evoluţie a suspensiei McPherson se numeşte „Double Wishbone”. Aceasta este compusă din două bascule în forma literei A. Avantajul acestui sistem este că cele două bascule se mişcă în paralel, lăsând roata în permanenţă vertical pe carosabil.

Figura 1.4. Suspensie „Double Wishbone”

8

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului - pentru pneuri de înaltă presiune

1.5. Memoriul de calcul al suspensiei  Greutatea utilă: Ampatament: A  2.416

m

Gu  470

daN

Ga  1435

daN

 

Moment maxim: Greutatea totală:

 

Greutate proprie: Turaţia momentului maxim:



Greutate punte faţă:

Go  965

daN

G1  725

 

daN

Viteza maximă: Greutate punte spate:

G2  725

daN

m

G2 A

a

Turaţia la viteza maximă: Ga



Sarcina pe puntea spate

 Ecartament faţă: Calculul reacţiunii drumului asupra punţii spate în cazul accelerării Dimensiunile anvelopei:  Coeficient de utilizare a greutăţii:  Ecartament spate: Sarcina pe puntea spate:



m

E2  1.384

m

Putere maximă: 



E1  1.351

Coeficientul de încărcare a punţii: P  44 mm

rd1  95.558

Turaţia de putere:

kW

rd1

rd  175/65/R13

rd  0.096

1000

m

B  175 Se consideră:mm d 13

np  4200

rot min

inch maximă: Aderenţa

d  13

mm

H B 0.55 Drumul

drept:

D  d  2 H

H  96.25

mm

D  205.5

mm

9

mm

 D Înălţimea de opta greutate: Pentru suspensia centrului față se va pentru o suspensie MacPherson cu articulaţie Z2 Z1 ba  hg hg r  0

2

hg  0.2în  Apartea de sus. sferică

r0 102.75 m2 m1 Z2 Z1  Ga  G2 G1 A

Z2  954.6 Z1 495.4

daN

Calculul și construcția suspensiei autovehiculului 

Distanţa dintre spirele arcului 3  LEfortul unitar maxim Ls Ls  1.24  10 ds  4  d f  fs

mm

- se alege coeficientul k Calculul forţei de amortizare Coeficientul de rezistenţă a amortizorului pentru capacitate cilindrică medie si mică: Calculul orificiului din amortizor cc  970



Viteza pistonaşului

N

3

  2.492  10

2

mm

 Modulul elasticitate transversal Forţa de de amortizare:  Viteza critică a pistonaşului

N

Fam  v p  cc

 Se alege diametrul efectiv al şuruburilor din STAS 8065-79  ȘSeurub M10, cunumărul diametrul cu 8 mmsăgeţii maxime a arcului determină de interior spire dinegal necesitatea - se recomanda f  110 mm Calculul bucşelorde despire amortizare  Numărul

n  8

 

Forţa care bucşele Lungimea minimă a arculuieste dată de la roată către caroserie si se calculează in Forţa criticăsolicită de amortizare Forţa dede amortizare reală funcţie aderenţa autovehiculului

Fcr  1.5 v cr  cc

mm L  n  d  ( n  1)  ( 3  1)  d



N

Lungimea pistonului

Famr

mm

Fam Diametrul pistonaşului

cos (   deg ) 4 pe arc este greutatea pe puntea spate fără solicitările d p  SpForţa  şuruburilor daN Calculul de prindere a suportului de arc în fuzeta 

dinamice

G1 l2 amortizare Fas  Raportul  Gr  de cos (   deg ) daN  2  l3  af  700 2 l2 cm i  l3





Lungimea la săgeata statică Fa Coeficientul de formă a orificiului 2

d nec  Sp 

2

Aria    necesară a pistonului af

2 iGreutatea Gr  10 100

specifică a lichidului

3

fs  1.636  10 Sp  480

2

cm

2

mm

10 MSvp   aF  v  220.127 9.81  0orificiului  cc Aria



calibratbraţul în plan vertical Momentul care solicita

lg  10

mm