Киричанский А.А., Феничева Н.А., Вараксин С.В.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ПОДВЕСОК ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ *
Аннотация:
в работе проведен анализ подвесок легковых автомобилей, которые применялись ранее и которые используются на сегодняшний день, а также составлена их классификация. Данная классификация поможет определиться с дальнейшим направлением исследований при совершенствовании конструкции ходовой части автомобилей.
Ключевые слова:
автомобиль, подвеска, конструкция
Одними из наиболее ответственных узлов конструкции автомобиля является подвеска. Основным назначением подвески является обеспечение колёсам автомобиля максимально плотного контакта с дорожным покрытием. Без подвески автомобиль будет ехать жёстко, как старинная деревенская телега, колеса которой часто подскакивают в воздух и теряют сцепление с дорогой, что в современных условиях движения и скоростей сродни потере контроля управлением. Грамотно сконструированная подвеска позволяет автомобилю стабильно двигаться по прямой, без постоянных подруливаний, а также уверенно проходить повороты. Безопасность и долговечность эксплуатации автотранспортных средств напрямую зависит от надежности и качества исполнения элементов конструкции подвески [1]. При разработке конструкций автомобилей применяют различные типы подвесок, у каждого из которых свои преимущества и недостатки. Проведем обзор и классификацию основных типов конструкций подвесок, которые можно встретить сегодня. Одним из наиболее старых типов подвески является зависимая подвеска.Она проста по конструкции и привлекательна тем, что имеет большой запас ресурса, обеспечивает устойчивость и надежность на дорожном покрытии, недорога в обслуживании. Первыми автомобилями, имеющими такой вид подвески были – Ford T, Ford Model A и ГАЗ-А. В настоящее время зависимую подвеску в большей степени можно наблюдать на внедорожниках [2]. Характерной особенностью данной подвески является балка, которая соединяет левое колесо с правым, из-за чего одно перенимает движение другого. Такая связь колес называется – зависимостью (зависимость колес).Различают следующие виды зависимой подвески:- зависимая подвеска на продольных рессорах (рисунок 1),- зависимая подвеска с направляющими рычагами (рисунок 2).Рис. 1. Схема зависимой подвески на продольных рессорах:1 – рессора, 2 – хомут, 3 – балка моста, 4 – амортизатор, 5 – стремянка,6 – эластичная опора, 7 – ступица колеса, 8 – качающаяся серьга. Упругим элементом в данной конструкции выступает рессора, представляющая собой несколько скрепленных листов из металла разной длины. Рессоры соединены с осью зависимой подвески с помощью хомутов. Из-за зависимости колес, данная подвеска имеет ряд недостатков – пропадает плавность хода и ухудшается управляемость автомобиля.Рис. 2. Схема зависимой подвески с направляющими рычагами:1 - продольная тяга, 2 поперечная тяга - кронштейн крепления, 3 - шайба, 4 - кронштейн крепления продольной тяги, 5 - кронштейн крепления, 6 - буфер сжатия продольной тяги, 7 - гайка, 8 - гайка, 9 - шайба, 10 - шайба, 11 – кронштейн крепления, 12 - пружина, 13 - отбойник, 14 – верхняя чаша, 15 – демпфер, 16, 17, 18 – стремянки штанги стабилизатора поперечной устойчивости, 19 – втулка, 20 - стремянка, 21 - буфер сжатия передней подвески, 22 – амортизатор. Подвеска типа «Де Дион», названная в честь французского инженера Альбера Де Диона, предложившего данную конструкцию (рисунок 3), объединяет в себе полезные свойства жесткого моста и функции независимой подвески. Это достигнуто закреплением картера непосредственно на кузове, а не балке моста. За счет данного решения снижается нагрузка на задний мост автомобиля. Положительными сторонами данной подвески являются – простота установки, небольшая масса и высокий показатель кинематических параметров. Из-за последнего данную подвеску называют совершенным видом подвески [3]. Рис. 3. Схема подвески типа «Де Дион».1 – амортизатор, 2 – витая пружина, 3 – приводной вал, 4 – тормозной диск,5 – дифференциал, закрепленный на раме, 6 – задний рычаг, 7 – шлицевая муфта, 8 – поперечный рычаг, 9 – неразрезная балка, 10 – верхний рычаг. Но имеются и недостатки данной конструкции: высокая себестоимость, дорога в обслуживании и ремонте. При быстром разгоне и внезапном торможении проявляется дисбаланс автомобиля. Торсионная подвеска, представленная на рисунке 4, работает на скручивание в одном направлении. Один конец торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески, а второй аналогично крепится на кузове или раме автомобиля. При перемещениях рычага, торсион делает возможным упругое соединение подвески и кузова, а также удерживает вес автомобиля [4]. Рис. 4. Торсион.Торсионная подвеска (рисунок 5) обеспечивает высокую плавность хода, имеет компактные размеры и небольшой вес, а также высокую ремонтопригодность. Рис. 5. Схема торсионной подвески.1 – ступица колеса, 2 – приводной вал, 3 – нижний поперечный рычаг, 4 – верхний поперечный рычаг, 5 – амортизатор, 6 – стабилизатор поперечной устойчивости, 7 – передний дифференциал, 8 – продольный торсион, 9 – подрамник. Подвеска данного типа довольно сложна в производстве. Автомобили, оснащенные данным типом подвески обладают худшей управляемостью и валкостью. Это причины, по которым данный тип подвески не применяется массово на современных легковых автомобилях.Считают, что двухрычажная подвеска, представленная на рисунке 5, послужила прототипом других конструкций, так как ее видоизменение привело к ряду новых решений. Данный тип подвески представляет собой два V-образных рычага, расположенных друг над другом, а их вершины крепятся шарнирами к верхней и нижней частям поворотного кулака – цапфы (рисунок 6). Рис. 6. Схема двухрычажной подвески. 1 – амортизатор, 2 – пружина, 3 – верхний поперечный рычаг, 4 – приводной вал, 5 – рулевая тяга, 6 – нижний поперечный рычаг. Зачастую в двухрычажной подвеске верхний рычаг короче нижнего. Это позволяет достичь лучшего сцепления с дорогой для поворачивающего колеса и незначительному поперечному его перемещению, что ведет к минимальному износу покрышек. Основным упругим элементом подвески выступает пружина, которая принимает на себя все удары от неровностей и гасит их за счет сил упругости.На сегодняшний день самым распространенным типом подвески для задней оси является многорычажная подвеска (Multilink) (рисунок 7).Рис. 7. Схема многорычажной подвески. 1 – подрамник, 2 – стабилизатор поперечной устойчивости, 3 – стойка стабилизатора поперечной устойчивости, 4 – продольный рычаг, 5 – ступица колеса, 6 – верхний поперечный рычаг, 7 – передний нижний рычаг, 8 – задний нижний поперечный рычаг, 9 – корпус опоры рычага, 10 – амортизатор, 11 – винтовая пружина, 12 – узел регулировки схождения. Она напоминает двухрычажную подвеску, но имеет более сложное и совершенное строение. Отличается плавностью хода, хорошей управляемостью, минимальной шумностью. Отрицательной стороной является сложность конструкции и дороговизна ее производства и установки [5]. Устройство многорычажной подвески включает в себя: подрамник, амортизатор, пружину, поперечные рычаги, продольный рычаг, ступичную опору, стабилизатор поперечной устойчивости.Подрамник подвески считается несущим элементом конструкции. Амортизатор и пружина обычно расположены соосно, как в системе Мак Ферсон, так и по отдельности. Поперечный рычаг соединен с одной стороны со ступичной опорой, с другой крепится к раме кузова автомобиля или несущим элементам. Пневматическая подвеска способна корректировать высоту кузова автомобиля относительно дорожного покрытия или по-другому регулировать клиренс автомобиля. При использовании данного типа подвески достигается плавность хода, а также появляется большая грузоподъемность относительно обычной подвески. Данный вид подвески сочетает в себе сложный комплекс механизмов и узлов разных типов [5].Пневматическая составляющая представляет собой упругий элемент, заменяющий пружины, рессоры и торсионы. Важную задачу в этой системе выполняют пневматические упругие элементы (рисунок 7) – выдерживать заданный клиренс автомобиля на одном уровне и адекватно воспринимать все нагрузки от дорожных неровностей. Достигается это поддержанием заданного давления воздуха и сохранением его объема.Рис. 8. Схема пневматического упругого элемента1 – наружная направляющая манжеты, 2 – воздушная полость, 3 – верхняя часть корпуса, 4 – газовая полость амортизатора, 5 – манжета, 6 – двухтрубный гидравлический амортизатор, 7 – компенсационная полость амортизатора, 8 – поршень.Основное распространение данная подвеска получила на грузовом транспорте и автомобильных прицепах. Но и легковой автотранспорт она не обошла стороной. «Пневматикой» оснащают автомобили бизнес-класса. Это связано с ее дороговизной - главным недостатком пневматической подвески. Основные элементы пневматической подвески: компрессор, ресивер, пневматические упругие элементы, датчики положения кузова, система управления.Наиболее распространена в современных видах легковых автомобилей подвеска Мак Ферсон. Данную подвеску изобрел и внедрил в серийное производство инженер компании Ford – Эрл Мак Ферсон. Данный тип подвески, завоевавший популярность среди производителей автомобилей, был назван в честь создателя. Впервые данная конструкция была применена в передней подвеске автомобиля серийного производства Ford Vedette 1948 года выпуска (рисунок 9).Рис. 9. Автомобиль Ford Vedette 1948 года выпуска.Данная подвеска была разработана на базе двухрычажной подвески и упрощала механизм с двумя поперечными рычагами, путем установки несущей амортизационной стойки. Отличительная особенность - наличие в верхней части амортизатора пружины, что позволило отказаться в конструкции от верхнего рычага. Данная подвеска устанавливается на автомобили с передним приводом, и позволяет установить двигатель и коробку передач поперечно в подкапотном пространстве. Это решение имеет очень хорошие показатели надежности, низкую себестоимость производства, а также снижает нагрузку на подвижные элементы подвески. Устройство подвески Мак Ферсон (рисунок 10) включает в себя:- кронштейны кузова или подрамник,- нижний рычаг,- амортизационную стойку,- верхнюю опору,- стабилизатор поперечной устойчивости.Рис. 10. Схема подвески Мак Ферсон:1 – пружина амортизатора, 2 – амортизатор, 3 – нижний рычаг, 4 – стабилизатор поперечной устойчивости, 5 – рулевая рейка, 6 – рулевая тяга, 7 – ступица колеса, 8 – опорный подшипник, 9 – полуоси (привод колеса), 10 – шаровая опора. Минусом является то, что данная конструкция не обеспечивает необходимой жесткости относительно продольного смещения колеса. Поэтому, данный тип подвески не применяется в производстве автомобилей премиум-класса и спортивных автомобилей.Проведенный анализ конструкций передних подвесок современных легковых автомобилей позволил сделать следующие выводы:- в большинстве конструкций современных легковых автомобилей в конструкции передней подвески автопроизводители применяют подвеску типа Мак Ферсон или двухрычажную подвеску,- выполненный анализ существующих схем подвесок легковых автомобилей позволил выполнить их классификацию:Рис. 11. Классификация подвесок легковых автомобилей.- в подвеске типа Мак Ферсон и двухрычажной подвеске одним из основных ответственных элементов конструкции являются шаровые шарниры (опоры), являющиеся ответственным элементом крепления деталей, узлов и агрегатов подвески.
Номер журнала Вестник науки №2 (71) том 2
Ссылка для цитирования:
Киричанский А.А., Феничева Н.А., Вараксин С.В. КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ПОДВЕСОК ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ // Вестник науки №2 (71) том 2. С. 567 - 580. 2024 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/12913 (дата обращения: 17.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2024. 16+