ВВЕДЕНИЕ, ИСТОРИЯ - Подвески автомобилей

Содержание

Основные требования к конструкции ходовой части

Печатаются по рекомендации методической комиссии института автомобильного транспорта и технологических систем.

Протокол № ___ от _____________ 201___ г.

Оператор компьютерной верстки

Подписано в печать	Поз.
Плоская печать	Формат 60×84 1/16	Тираж 10 экз.
Заказ №	Печ. л. 2,09	Цена руб. коп.

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

Введение

Ходовая часть (шасси) автомобиля предназначена для преобразования вращательного движения от коленвала двигателя и трансмиссии в поступательное движение автомобиля, передачи веса на опорную поверхность, восприятия действия сил при взаимодействии колес с дорогой. Ходовая часть включает несущую конструкцию (раму или несущий кузов), мосты и подвеску, колеса и шины, рулевое управление и тормозные системы.

Первые автомобили имели рамную конструкцию (две продольные балки соединялись различными пересекающимися поперечинами), к которой крепился кузов. Многие современные автомобили 4х2 или 4х4 не имеют рамы — она начала исчезать в 1920-е годы с появлением несущего кузова.

Мост автомобиля — силовое устройство, воспринимающее усилия, действующие между колесом и кузовом. Различают ведущие мосты, в которых размещаются главная передача и дифференциал, передающие крутящий момент ведущим колесам, и мосты в виде силовых поперечных балок, к которым крепятся узлы подвески ведомых или управляемых колес.

Подвеска — система элементов, связывающих колеса с кузовом, обеспечивающая снижение динамических нагрузок и стабилизацию кузова относительно дороги, устойчивость и безопасность движения.

Колеса преобразуют вращательное движение в поступательное движение автомобиля за счет взаимодействия шины с поверхностью дороги.

Таким образом, ходовая часть автомобиля обеспечивает надежное сцепление колес с дорогой, высокую плавность хода автомобиля, устойчивость и безопасность движения, повышение экономичности за счет снижения потерь мощности на качение колес, необходимую прочность и длительность эксплуатации автомобиля.

Основные требования к конструкции ходовой части

От конструкции шасси зависят такие свойства автомобиля, как «управление», «управляемость» и «устойчивость». Управление подразумевает команды водителя. Устойчивость определяется сцеплением между шинами и дорогой, особенно на поворотах. Управляемость, определяемая устойчивостью на курсе и на покрытии при управлении водителем, зависит не только от конструкции элементов подвески, но и от распределения веса в автомобиле, внутреннего давления в шинах и их конструкции. В истории автомобилестроения имели место автомобили с хорошей устойчивостью, но плохой управляемостью (Citroen 2CV), с отличной управляемостью, но ограниченной устойчивостью (Ford Lotus Cortina Mkl).

Существует как недостаточная, так и избыточная поворачиваемость. При недостаточной поворачиваемости угол увода передних колес (угол между направлением движения и плоскостью колеса) больше угла увода задних колес, поэтому автомобиль стремится пройти поворот с большим радиусом поворота. При избыточной поворачиваемости угол увода задних колес больше угла увода передних колес, поэтому автомобиль на повороте стремится пройти траекторию с меньшим радиусом поворота.

Причем, наибольшая безопасность движения достигается при небольшой недостаточной управляемости, возможной во всех условиях движения.

Эффективность сцепления с дорогой задних шин на мощных автомобилях с приводом на задние колеса может уменьшаться при передаче чрезмерной мощности, поэтому избыточная поворачиваемость требует высокого уровня вождения и реакции. Переднеприводные требуют меньшего опыта вождения и концентрации внимания, поскольку чрезмерную недостаточную поворачиваемость можно устранить снятием ноги с педали акселератора, в то время как для контроля и коррекции избыточной поворачиваемости требуется одновременное действие акселератором и рулем.

Управляемость зависит от распределения веса между четырьмя колесами при повороте автомобиля: чем больше нагрузка на шину, тем большую величину боковой силы будет развивать шина. Таким образом, чем больше передается веса на передние колеса, тем больше недостаточная поворачиваемость, если наоборот, то увеличивается избыточная поворачиваемость (уменьшается недостаточная).

У большинства современных автомобилей больший вес приходится на передние колеса, поэтому обычно появляется недостаточная поворачиваемость. Перераспределение веса в повороте с внутренней на наружную сторону зависит от компоновки (геометрии) передней и задней подвесок и характера изменения геометрии, когда кузов наклоняется или «кивает».

Конструкция подвески зависит от соотношения между подрессоренными и неподрессоренными массами. Подрессоренной массой автомобиля считается любая его часть, имеющая между собой и дорогой упругий элемент. К неподрессоренным массам относят колеса, шины, ступицы колес, тормозные барабаны или диски. Поэтому возникла необходимость уменьшения величины неподрессоренных масс за счет перехода от зависимых подвесок (жесткая балка моста с главной передачей образуют часть неподрессоренной массы) к независимым подвескам, в которых только само колесо и все, что движется с ним, является неподрессоренным.

Читать статью Неисправности ходовой части автомобиля

Чем тяжелее кузов относительно колеса, тем быстрее колесо возвращается на место постоянного контакта после отрыва от дороги при наезде на неровность. Это положение применил Колин Чапмэн в конструкции Lotus. Однако этот принцип не был понятен на раннем этапе создания автомобиля: некоторые из первых гонщиков привязывали к осям своих автомобилей дополнительные грузы, чтобы автомобиль лучше держал дорогу, но преуспели только в их разрушении. Также сегодня поступают некоторые конструкторы автомобилей, устанавливая на автомобили более широкие и тяжелые колеса и шины с целью «улучшить» сцепление с дорогой. В результате — противоположный эффект и износ рулевого управлению.

Большинство конструкций подвесок разрабатывается под определенный размер и тип (или даже производителя) шины, и изменение спецификации колеса и шины может иметь непредсказуемый эффект.

Создатели первых автомобилей начинали с копирования рулевого управления конными экипажами — его эволюция была медленной, но дошедшей в наше время до конструкции даже с усилителем.

Тормозные системы прошли долгий путь от дней, когда считалось нежелательным и даже опасным устанавливать тормоза на передние колеса. Первым конструкторам автомобилей обеспечение поворота и торможения одного и того же колеса представлялось огромным техническим вызовом. Поэтому они предпочитали поворачивать передние колеса, а тормозить задними, возможно, с дополнительным тормозом на карданной передаче.

Идея, что можно управлять торможением для предотвращения блокировки колес, можно регулировать усилие в отдельных тормозных механизмах для улучшения процесса торможения, можно вообще избавиться от механической связи между тормозной педалью и самими тормозами, казалась странной автоконструкторам как минимум до конца 1940-х годов.

ВВЕДЕНИЕ

Основными устройствами, защищающими автомобиль от динамических воздействий дороги и сводящими колебания и вибрации к приемлемому уровню, являются подвеска и шины.

Подвеской автомобиля называют совокупность устройств, связывающих колеса с рамой (кузовом) и предназначенных для уменьшения динамических нагрузок, передающихся автомобилю вследствие неровной поверхности дороги, а также обеспечивающих передачу всех видов сил и моментов, действующих между колесом и рамой (кузовом).

Типы подвесок, классифицированных по различным признакам

Рис.1 Типы подвесок, классифицированных по различным признакам

Подвеска выполняет следующие функции:

§ Физически соединяет колёса или неразрезные мосты с несущей системой автомобиля — кузовом или рамой;
§ Передаёт на несущую систему силы и моменты, возникающие при взаимодействии колёс с дорогой;
§ Обеспечивает требуемый характер перемещения колёс относительно кузова или рамы, а также необходимую плавность хода.

ИСТОРИЯ

Первая подвеска для автомобиля, — самая классически примитивная из всех, — была заимствована от телеги. Мост крепился в шасси самым простейшим способом — при помощи листовой рессоры или пружины. Подобная подвеска используется и сейчас, в мало измененном виде, в современных грузовых автомобилях. До начала 1950-х годов этот вид подвески использовался во всех легковых автомобилях, и до 1980-х годов во всех дешевых легковых машинах.

Однако по мере того, как росла скорость и совершенствовался двигатель, примитивные рессоры стали тормозить развитие автомобилестроения, ухудшая управляемость автомобиля и его ездовые качества. К 1924 году производители, к примеру Фрэйзер Нэш, использовали дополнительные соединения с целью улучшить движение, но с применением тех же листовых рессор. Следующим важным шагом в развитии автомобиля явилась независимая подвеска, когда колебания одного колеса не влияют на колебания другого. Большинство самых популярных классических автомобилей мира имеют аналогичные недостатки подвески, но отличаются их устройством. Техническое решении подвески, похоже, характеризуется национальным характером производителя. Начиная с 1930-х американцы производили независимые передние рычажные подвески. Некий американец изобрел ставшей универсальной стойку Макферсона, хотя впервые, в 1950 году, она использовалась в английском автомобиле Ford Consul.

Немцы первые изготовили независимую подвеску со свободным ходом и установили ее на Мерседесе. Подвеска успешно применялась До 1960-х годов. Volkswagen в своем Жуке в качестве независимой подвески использовал независимую подвеску на продольных рычагах с поперечными тормозами. С 1970-х годов в передней подвески стали применяться стойки Макферсона впереди и диагональные рычаги сзади. Многие энтузиасты считают езду с резкими стартами и сильными заносами самой что ни на есть классической, таких моментов с аналогичной системой подвески хватает с избытком. Porsche 911? Автомобиль с сильно нагруженным задним мостом, а также все BMW производства 1970-х годов были оборудованы диагональными рычагами, дававшими избыточную поворотливость руля.

Итальянский Fiat Topolino был безыскусно оборудован нижними рычагами и поперечными рессорами впереди, задняя подвеска была оснащена полуэллиптическими рессорам. Аналогичные подвески Lancia в 1960-х годах ставила на передние колеса своих моделей Fulvia и Flavia, кроме того, вплоть до начала 1980-х их можно было видеть на моделях легковых автомобилей Fiat.

Читать статью Стук в передней подвеске: причины и способы их устранения

Однако наилучшей и классической по своему техническому решению считается подвеска с двумя рычагами, которая, начиная с 1950-х годов, используется практически во всех спортивных автомобилях и в большинстве автомобилей суперкласса. Такая подвеска стоит недешево, настроить ее тоже не легко, однако только она, благодаря своей идеальной геометрии, дает возможность полностью контролировать колеса.

Инженеры первых автомобилей уделяли особое внимание комфортабельности транспорта. Когда максимальная мощность мотора была на порядок ниже, чем в современных автомобилях, например в последней модификации mini cooper one, главной задачей мирового автомобилестроения было увеличение комфорта пассажиров во время поездки.

Перед сотрудниками инженерных отделов cadillac дилер и других авто концернов стояла задача сделать ход машины более плавным, позволить колесам двигаться, преодолевая препятствия на дороге, тогда как кузов должен был оставаться параллельным трассе. Для этой цели в комплектацию автомобилей были добавлены металлические пружины, которые смягчали удары и резкие движения кузова, возникающие вследствие контакта колес автомобиля с препятствиями на дороге. Таким образом, использование пружин позволяло колесам динамично двигаться, огибая неровности трассы и не доставляя пассажирам больших неудобств. Однако большим минусом такого механизма стало интенсивное раскачивание кузова машины из стороны в сторону. Многие пассажиры жаловались на «морскую болезнь». Теперь нужно было изобрести такой механизм, который бы уравновесил поведение кузова на выбоинах.

На разработку такой детали подвески ушло немало времени и сил. Конструкторы предложили использовать наряду с металлической пружиной демпфирующие элементы — амортизаторы, гасящие колебания салона машины. Главным принципом, обеспечивающим такой эффект, стала прокачка жидкости через клапаны механизма, которая вызывает гидравлическое сопротивление амортизационных деталей. Сегодня в качестве наполнителя амортизатора может использоваться даже азотистый газ, под давлением движущийся внутри системы.

Чем отличается ходовая от подвески автомобиля

Кузов и колеса соединяет упругая конструкция, которая снижает амплитуду и частоту колебаний от неровностей дорожного покрытия. Основное назначение устройства – создание пассажирам и водителю машины необходимого комфорта и безопасности.

Подвеска и ходовая часть автомобиля

Комфорт и безопасность автомобилю обеспечивает упругое устройство – подвеска. А общая демпфирующая конструкция дополнительно участвует в передаче момента движения машины. Рассмотрим подробнее, в чем разница между ходовой частью и подвеской автомобиля.

Что собой представляет ходовая часть

Между кузовом и колесами находится упругая система, которая гасит колебания и вибрацию от неровностей дороги. Благодаря этому устройству пассажиры легкового транспортного средства защищены от шума и тряски. Кроме упругих свойств, ходовая часть машины отличается передачей момента движения от трансмиссии колесам и кузову. Другое назначение конструкции – защита от опасного крена при маневрах и поворотах на скорости.

Состав ходовой части автомобиля:

передняя подвеска;
заднее упругое устройство;
резиновые подушки двигателя и коробки передач;
шины и колесные диски.

Ходовая часть авто

Демпфирующие узлы и детали объединены в одну общую конструкцию защиты кузова от вибрации и толчков. Колебания, возникающие при движении автомобиля, имеют большую разницу по амплитуде и времени воздействия на подвеску. Крупные неровности на дороге ходовая трансформирует в медленные раскачивания кузова. Работу по гашению небольших колебаний эффективно выполняют резиновые вставки и пружины.

Ходовая часть автомобиля отличается приемом больших нагрузок при движении. Поэтому детали устройства быстро изнашиваются. В связи с чем нужно регулярно диагностировать узлы и системы автомобильной ходовой части. В случае необходимости требуется заменять неисправные детали на новые.

Осмотр и техобслуживание подвески проводят один раз на каждые 10000 км пробега. Делать диагностику необходимо после сильного удара по колесу и подвеске при наезде на препятствие. Правильное и регулярное обслуживание и ремонт ходовой части увеличивает срок эксплуатации автомобиля.

Что такое подвеска

Основные виды подвесок автомобиля:

Зависимая – соединяющая кузов и ось с парой колес. Демпфером служит обычно рессора или пружина. Подвеску этого типа чаще применяют в грузовиках и автобусах.
Независимая – работает на каждом колесе отдельно. Эффективно гасит колебания и крен кузова даже при наезде машины на препятствие только одной стороной.
Многорычажная типа «Макферсон» с амортизационными стойками – чаще применяется на задней оси переднеприводного автомобиля.
Полузависимая – сочетает преимущества рычажной конструкции и жесткой. Торсионная перемычка хорошо демпфирует крен кузова на поворотах.

Преимущества и недостатки зависимой подвески

Перечень элементов подвески:

рычаги и опоры;
шарнирные узлы;
амортизаторы;
пружины;
сайлентблоки;
защитные кожухи – пыльники.

Читать статью Назначение и устройство подвески автомобиля

Разница в конструкции переднего привода машины в том, что упругое устройство позволяет колесам синхронно поворачиваться вокруг вертикальной оси. Все благодаря шарнирным узлам – внутренним и наружным ШРУСам. Любой тип демпфирующего устройства состоит из основы – прочной балки, с которой связаны крепежом остальные элементы конструкции.

Подвеска и ходовая часть – одно и тоже?

Автомобиль не эксплуатируют в идеальных условиях. На дороге бывают ямы и кочки, скользкое покрытие. Важную функцию защиты от колебаний и опасного крена кузова выполняет ходовая машины. Подвеска – основная часть этой конструкции – воспринимает и поглощает внешнюю энергию воздействия на кузов.

Функции систем и элементов ходовой части автомобиля:

Остов, к которому крепятся узлы упругого устройства. Несущая конструкция обычно изготовлена из стали и других прочных материалов.
Подвеска на задней и передней оси, гасяшая колебания от толчков и принимающая момент движения. Конструкция отличается для разных маток авто.
Хорошо защищенный от коррозии мост из прочного металла. На этот узел опирается масса автомобиля.
Колеса с шинами, непосредственно принимающие удары от неровностей дороги. Состояние покрышек влияет на управляемость автомобиля и безопасность движения.
Дополнительные упругие элементы ходовой части снижают шум и вибрацию. Резиновые и пружинные вставки, гидравлические и пневматические элементы эффективно поглощают энергию колебаний.

Исправная ходовая часть автомобиля – залог безопасного вождения. Поэтому при отклонении от нормальной работы необходимо провести диагностику устройства.

Основные признаки неисправности – уход автомобиля в сторону при движении накатом, сильное раскачивание и крен кузова, стуки в подвеске и вибрация в салоне.