CC BY
28
1 2 Рабецкий В.В. , Кодинцев Н.П.
1 2
Студент; к.т.н., доцент КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана; кафедра автомобиле - и тракторостроение, Калужский филиал Московского государственного технического
университета имени Н.Э. Баумана
РАЗРАБОТКА ПЕРЕДНЕЙ НЕЗАВИСИМОЙ ПОДВЕСКИ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ
УАЗ
Аннотация
В данной работе показано, что установка передней независимой подвески на автомобили УАЗ способствуют улучшению комфортабельности и рулевой информативности.
Ключевые слова: независимая подвеска, передний привод. Keywords: independent suspension, front-whell drive.
Первая передняя независимая подвеска появилась на автомобиле Morgan в 1911г. и с тех пор она заняла свое законное место в мировом автомобилестроении[1]. Конструкция независимой подвески постоянно дорабатывается, путём добавления новых конструкторских новшеств. На данный момент в автомобилестроении наиболее распространены независимые подвески типа Макферсон, подвеска на косых рычагах и многорычажная подвеска [2]. Независимая подвеска имеет большой потенциал для развития, что сопровождается медленным, но верным вытеснением зависимых подвесок из автомобилестроения.
1. Преимущества независимой подвески. Наиболее очевидным преимуществом является комфорт и высокая информативность при управлении автомобиля с независимой подвеской, сцепка с дорогой на порядок выше, нежели на зависимой конструкции (особенно на высоких скоростях). Также что существенным преимуществом данной подвески является возможность настройки параметров подвески под конкретные условия движения.
Для линейки автомобилей УАЗ традиционной схемой является использование передней зависимой подвески, так как с самого основания завода проектировались машины повышенной проходимости, а использование данной подвески обеспечивало высокую проходимость и хорошую надежность в ущерб комфорту. Но на сегодняшний день конструкции независимых подвесок сделали огромный шаг в сторону надежности и высоких проходимых характеристик примером этого служат Land Rover "Freelander" и американский военный вездеход HMMWV[3]. На сегодняшний день линейка автомобилей марки УАЗ хоть и позиционируют себя как внедорожники, но большинство этих авто мы видим на улицах городов и проселочных дорогах, где нет необходимости в повышенной проходимости. Но, даже учитывая возможности заезда в труднопроходимые участки, независимая подвеска показывает хорошие результаты и в этом аспекте, следовательно, установка независимой подвески на автомобили УАЗ является актуальной.
2. Виды независимых подвесок. Различают следующие виды независимых подвесок:
-подвеска на двойных поперечных рычагах; -подвеска МакФерсон; -многорычажная подвеска -подвеска на продольных рычагах; -торсионная подвеска.
В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили
следующие виды подвесок:-на передней оси - подвеска МакФерсон, на задней оси -многорычажная подвеска.
На некоторых внедорожных автомобилях и автомобилях премиум-класса устанавливается пневматическая подвеска, в которой используются пневматические упругие элементы. Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска, разработанная фирмой Citroen. Конструкция пневматической и гидропневматической подвески построена на известных типах подвесок.
В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской. Разновидностью активной подвески является т. н. адаптивная подвеска, в которой предусмотрено автоматическое регулирование демпфирующей способности амортизаторов.
Подвеска на двойных поперечных рычагах может применяться на передней и задней оси автомобиля. Подвеска используется в качестве передней подвески на многих спортивных автомобилях (Ferrari, TVR, Lotus), седанах представительского и бизнес класса (MercedesBenz, BMW, Honda, Alfa Romeo).
На задней оси автомобиля подвеска на двойных поперечных рычагах используется редко. В силу своей конструкции подвеска занимает значительный объем при установке и уменьшает объем багажника. С другой стороны применение подвески на задней оси приводит к избыточной управляемости (отклонению задних колес в противоположную к повороту сторону) и потере контроля над автомобилем.
Рисунок.1.- Схема передней подвески автомобиля Mercedes-Benz SLS AMG 1 - верхний поперечный рычаг, 2 - амортизатор, 3 - пружина, 4 - приводной вал, 5 -рулевая тяга, 6 - нижний поперечный рычаг
Подвеска МакФерсон (McPherson) является самым распространенным видом независимой подвески, который применяется на передней оси автомобиля. По своей конструкции подвеска МакФерсон является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, в которой верхний поперечный рычаг заменен на амортизаторную стойку.
Рисунок. 2.- Схема подвески макферсон.
Благодаря компактности конструкции подвеска McPherson широко используется на переднеприводных легковых автомобилях, так как позволяет поперечно разместить двигатель и коробку передач в подкапотном пространстве. К другим преимуществам данного типа подвески относятся простота конструкции, а также большой ход подвески, препятствующий пробоям. Вместе с тем, конструктивные особенности подвески (шарнирное крепление амортизаторной стойки, большой ход) приводят к значительному изменению развала колес (угла наклона колеса к вертикальной плоскости). По этой причине данный тип подвески не применяется на спортивных автомобилях и автомобилях премиум-класса.
Многорычажная подвеска (Multilink) в настоящее время является самым распространенным видом подвески, который применяется на задней оси легкового автомобиля. Многорычажная подвеска устанавливается как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили. Данный тип подвески используется также на передней оси автомобиля, например на некоторых моделях автомобилей Audi.
ФА
Рисунок.3 - Многорычажная подвеска. Общий вид
Многорычажная подвеска является дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах. Если каждый из поперечных рычагов разделить на две части (два отдельных рычага) получиться простейшая многорычажная подвеска. В многорычажной
подвеске для крепления ступицы колеса используется не менее четырех рычагов, что обеспечивает независимую продольную и поперечную регулировки колеса. В современных конструкциях многорычажных подвесок наряду с поперечными рычагами используются продольные рычаги.
Торсионная подвеска - вид подвески, в которой в качестве упругого элемента используется торсион.
Рисунок.4 - Схема торсионной подвески
Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Как правило, это металлический стержень круглого сечения со шлицевым соединением на концах. Торсион может состоять из набора пластин, стержней, балки определенного сечения.
Конструктивно торсион одним концом крепиться к кузову или раме автомобиля, а другим - к направляющему элементу - рычагу. При перемещении колес торсион закручивается, чем достигается упругая связь между колесом и кузовом. Особенностью торсионов является вращение только в одну сторону - в направлении скручивания.
Другой особенностью является то, что торсион может использоваться длярегулировки высоты кузова. Торсионы применяются в различных видах независимых подвесок:
-подвеске на двойных поперечных рычагах; -подвеске на продольных рычагах;
-подвеске со связанными продольными рычагами (торсионная балка).
Проанализировав существующие конструкции можно приздти к выводу, что наиболее оптимальным выбором для модификации автомобиля УАЗ является независимая многорычажная подвеска.
Устройство и принцип работы многорычажной подвески поясняются на рисунке 5.
Рисунок.5.- Схема многорычажной независимой подвески 1-подрамник;2-стабилизатор поперечной устойчивости;3-стойка стабилизатора поперечной устойчивости;4-продолный рычаг ;5-ступица колеса;6-верхний поперечный рычаг;7-передний нижний поперечный рычаг;8-задний нижний поперечный рычаг;9-корпус опоры колеса;10-амортизатор; 11-винтовая пружина;12-узел регулировки
схождении [4].
Подрамник является несущим элементом подвески. К подрамнику через резинометаллические втулки крепятся поперечные рычаги.
Поперечные рычаги соединены со ступичной опорой и обеспечивают ее положение в поперечной плоскости. В конструкции подвески может использоваться от трех до пяти поперечных рычагов. Стандартная конструкция многорычажной подвески включает три поперечных рычага:
верхний; передний нижний; задний нижний. Верхний рычаг служит для передачи поперечных усилий и связывает корпус опоры колеса с подрамником. Передний нижний рычаг определяет схождение колеса. Задний нижний рычаг воспринимает вес кузова, который передается на рычаг через пружину. Продольный рычаг выполняет функцию ведения колеса в продольном направлении. Продольный рычаг с помощью опоры крепится к кузову автомобиля. С другой стороны рычаг соединен со ступичной опорой. На каждое из колес приходится свой продольный рычаг. Ступичная опора (корпус опоры колеса) является основанием для размещения ступичного подшипника и крепления колеса. Подшипник закрепляется на опоре болтом.
Для восприятия нагрузок в подвеске установлена винтовая пружина. Пружина опирается на задний нижний поперечный рычаг.
Амортизатор обычно расположен отдельно от пружины. Он соединен со ступичной опорой.
В конструкции многорычажной подвески используется стабилизатор поперечной устойчивости, который снижает крены кузова автомобиля при прохождении поворотов и обеспечивает необходимое сцепление задних колес с дорогой. Штанга стабилизатора закрепляется с помощью резиновых опор на подрамнике. Специальные тяги обеспечивают соединение штанги со ступичными опорами. [4]
Вывод. При сохранении прежних параметров авто и для улучшения комфортности и управляемости автомобилей УАЗ на повышенных скоростях предлагается установить независимую многорычажную подвеску.
Литература:
1.История. Первые системы подвески [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ьйр://па81аг1е.пе1/аг11с1е_ра§е.ркр?1ё=3927 (дата обращения: 20.03.2016).
2.Карунин А.Л. Конструкция автомобиля. Шасси. Москва, Издательство МАМИ, с. 287299.
3.НММЖУ. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/HMMWV (дата обращения: 20.03.16)
4.Независимая подвеска. Типы, устройство и принцип работы. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://pnipoko1esu.ru/podveska/44-nezavisimaya-podveska-tipy-ustrojstvo-i-pгintsip-гaboty (дата обращения: 22.03.16)
