545 橡膠履帶牽引車(chē)輛改進(jìn)設(shè)計(jì)(機(jī)械雙功率流轉(zhuǎn)向裝置)(有cad圖)
545 橡膠履帶牽引車(chē)輛改進(jìn)設(shè)計(jì)(機(jī)械雙功率流轉(zhuǎn)向裝置)(有cad圖),545,橡膠履帶牽引車(chē)輛改進(jìn)設(shè)計(jì)(機(jī)械雙功率流轉(zhuǎn)向裝置)(有cad圖),橡膠,履帶,牽引,車(chē)輛,改進(jìn),改良,設(shè)計(jì),機(jī)械,功率,流轉(zhuǎn),裝置,cad
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圖5.11 前輪家庭型輕便轎車(chē)車(chē)橋載荷的分配是通過(guò)測(cè)試來(lái)確定的??蛰d時(shí),車(chē)輛的實(shí)際載荷值只能比額定值多6千克,而制造商聲稱的500千克(或者更精確的494千克)的高有效負(fù)荷將十分難以實(shí)現(xiàn)。如果將其充分利用,對(duì)駕駛安全產(chǎn)生一系列難以預(yù)料的影響。當(dāng)承載量達(dá)到其最大值1400千克是,后橋的載荷達(dá)到780千克,而起驅(qū)動(dòng)作用的前橋載荷僅為620千克,像這樣44.2%/55.8%的載荷分配在前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛上是不合理的。
155R1378S型輪胎在的輪胎氣壓下,當(dāng)車(chē)速達(dá)到160km/h是仍能承受410千克的許用載荷。
5.3.6.2關(guān)于具有可變?nèi)莘e行李箱的乘用車(chē)。
在這種乘用車(chē)設(shè)計(jì)時(shí),載荷分配必須按照ISO2416的標(biāo)準(zhǔn)算出,包括車(chē)輛只用來(lái)乘坐和用來(lái)載貨兩種情況。像制造商詳細(xì)說(shuō)明的那樣,要做載貨時(shí)的運(yùn)算,后排座椅的坐墊必須向前折疊,并且將靠背向下折疊(或者只將靠背向前折下)或者將后排座椅全部移出,可能出現(xiàn)的問(wèn)題是,在一些車(chē)輛上前排座椅將無(wú)法向后移動(dòng)得足夠遠(yuǎn),于是駕駛員做的移動(dòng)被后排折向前面的座墊所限制。
車(chē)橋載荷計(jì)算時(shí)需有兩人乘坐,且每人體重為68千克,兩人坐在前排,貨物的質(zhì)量按照Epuation 5.7d標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定。兩人乘坐時(shí)的運(yùn)算公式如下(表示已占用座椅的數(shù)量):
這樣大的載貨量可能導(dǎo)致超出后橋額定載荷,為了避免出現(xiàn)這種情況,ISO 2416標(biāo)準(zhǔn)允許按照制造商說(shuō)明的分配重量。
將后座向前只折疊可能引起空載狀態(tài)和可駕駛狀態(tài)之間微小的軸荷變化,或者如果后排座椅移出后,會(huì)使車(chē)身重量降低而有效負(fù)荷反而增大。
5.3.6.3 關(guān)于貨車(chē)和機(jī)動(dòng)卡車(chē)
那些有三個(gè)或者四個(gè)輪子并且總重超過(guò)一噸的商用車(chē)會(huì)遇到EU Directive 71/320/EEC中所提到的N級(jí)狀況,在這里,駕駛員的體重按75千克計(jì),包括在車(chē)身總重里面(見(jiàn)5.3.1.3部分內(nèi)容)。只需要確定出任何質(zhì)量下載貨部分重力中心完全承重的狀態(tài)下的載荷分配,要計(jì)算出設(shè)計(jì)重量下的軸荷,這些車(chē)型要計(jì)算出85%的有效載荷下完全承重的狀態(tài)。
5.4 彈簧曲線、
5.4.1 前橋
為了是乘坐者有很好的舒適感,為了讓車(chē)輛能夠運(yùn)輸貨物并使它們不被顛簸,同時(shí)使汽車(chē)擁有好的附著性能(見(jiàn)5.1.1部分),乘用車(chē)或商務(wù)車(chē)的前橋彈簧剛度應(yīng)該小一些。在極低的振動(dòng)頻率(n30 )下人感受到的振動(dòng)幅度和振動(dòng)速度比他們?cè)谡駝?dòng)頻率為100左右的高剛度彈簧下所感受到的要低80%,然而,彈簧的剛度總是受其有效行程的限制:
;
它包括車(chē)輪壓縮行程和往復(fù)行程,因此至少為:、
在前、后橋上,使彈簧上有一個(gè)的彈簧余量是十分重要的,這樣可以避免轉(zhuǎn)彎是車(chē)身重心增高過(guò)大(見(jiàn)圖5.11)。對(duì)眾多乘用車(chē)模型的測(cè)試表明,在舒適的車(chē)輛上(裝鋼簧),前橋上的振動(dòng)頻率在60到70之間,總行程(上限點(diǎn)到下限點(diǎn))為200mm;其彈簧曲線如圖5.9所示。
在自動(dòng)化工程中,x坐標(biāo)軸上的軌跡和y坐標(biāo)軸方向上的車(chē)輪載荷變得平滑。為了區(qū)分兩條線的不同和前后輪上復(fù)合載荷的變化,需要使它們有一個(gè)充分大的比例,x軸上至少為1:1,y軸上100 kg≈40mm。
在圖5.9中,線性范圍內(nèi)的彈性系數(shù),車(chē)輪會(huì)從中性面偏移的距離()這個(gè)通過(guò)N和mm的關(guān)系可以很容易算出。
(5.10)
從舒適性和操縱性的角度看,這樣大的行程是沒(méi)有必要的,并且無(wú)法設(shè)計(jì)出來(lái)。由于這個(gè)原因,需要一個(gè)振動(dòng)限位元件來(lái)限制車(chē)輛的振動(dòng)行程,在乘用車(chē)和輕型貨車(chē)上,這個(gè)零件包含在減震器里(圖5.31,5.51和5.54)或者在麥弗遜式懸架阻尼器上。圖5.9中的相對(duì)較大,為115mm,這個(gè)曲線上的缺陷是在大約S=30mm點(diǎn)表明操縱被限制,低剛度彈簧也要求限制壓縮行程。如果沒(méi)有緩沖裝置,車(chē)橋會(huì)產(chǎn)生猛烈的沖擊。圖5.9中的緩沖力(或載荷)為
(5.10a)
在不平整的路面上,和可能產(chǎn)生2.5倍于平時(shí)的沖擊,在中性位置正常力為,那么其最大值為:
(5.10b)
主彈簧的設(shè)計(jì)彈性系數(shù)為8.3 , 吸收的力為,同時(shí)附加的橡膠或聚胺脂彈簧剩余的力。圖5.21和 5.50給出了各種結(jié)構(gòu)及它們的特征曲線,圖5.9可看出,在彈簧發(fā)生140mm的位移后才開(kāi)始起作用,如果車(chē)輛從中性面開(kāi)始的壓縮位移超過(guò)67mm之后彈簧力開(kāi)始以一種乘坐者覺(jué)察不到的方式逐漸增大。
圖5.12給出了標(biāo)準(zhǔn)乘用車(chē)上的低剛度彈簧的彈性曲線(而圖5.10是復(fù)合載荷的分配)。頻率,在低剛度的期望范圍內(nèi),當(dāng)時(shí),彈簧總行程很大。相反,圖5.10所示的前輪驅(qū)動(dòng)車(chē)輛頻率較高,,但彈簧總行程仍是合理的。當(dāng)有五人乘坐是的彈簧行程(54mm)是有效行程,如果壓力非常大,允許前軸的額定載荷770kg被充分利用,降低到36mm這樣一個(gè)過(guò)低的值。
圖5.12,低剛度前橋彈簧用長(zhǎng)行程線性螺旋彈簧。這種彈簧用與中型標(biāo)準(zhǔn)乘用車(chē)上。它的漸變特征曲線是同輔助彈簧一起實(shí)現(xiàn)的(見(jiàn)圖5.21);圖5.10包括車(chē)輪載荷。在設(shè)計(jì)車(chē)身重量時(shí)為了能夠確定彈簧的彈性系數(shù),必須劃一條該漸變曲線的切線(線AB),然后就可以通過(guò)這兩條曲線找出兩點(diǎn):
車(chē)輪載荷4.5kN,車(chē)輪變形量183mm
車(chē)輪載荷:3.0kN,車(chē)輪變形量78mm
彈性系數(shù)在部分滿載情況下為:
,
需計(jì)算頻率特征的車(chē)橋重為59kN,按照歐洲5.4標(biāo)準(zhǔn),它的頻率為63。
圖5.13,漸增前輪彈簧用于輕便型前輪驅(qū)動(dòng)的乘用車(chē)。其剩余彈性行程很高,有156mm的總行程是有效的。當(dāng)五人乘坐時(shí)尚能提供54mm的剩余行程。行李箱的貨物載重會(huì)導(dǎo)致前端顛簸,即行李會(huì)增大車(chē)輛顛簸的程度。就象圖5.11中所看到的,制造商的許用前軸載荷為770kg,這是不可能被全部利用的,當(dāng)車(chē)輪載荷為385 kg,此時(shí)剩余彈性行程就會(huì)過(guò)小,為360mm。頻率和彈性系數(shù)表明它的彈簧裝置剛度相對(duì)較高,其設(shè)計(jì)值為:
和;
5.4.2后橋
后橋的彈簧裝置結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜,因?yàn)槠漭d荷變化更大。另外,剩余彈性行程也包括在觀測(cè)結(jié)果內(nèi)。油箱裝在車(chē)橋的前面、后面或者上面。如果沒(méi)有滿載并且只有一個(gè)人在車(chē)上的話,后橋就相當(dāng)于處于空載狀態(tài)。如果車(chē)輪不能彈回到足夠遠(yuǎn)的距離,地面附著力就會(huì)降低;理論上
前橋上,許用載荷可能會(huì)因?yàn)樾欣钕淅锏难b滿行李而被全部利用。按照?qǐng)D5.10和5.11,一人乘坐同五人乘坐是的載荷只相差。
前排座椅上人的體重基本上是平均分配到前、后橋上的。然而,如果人坐到了后排座位上,則他們75%的體重由后橋彈簧裝置來(lái)承受。
按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的車(chē)輛和前輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛在設(shè)計(jì)時(shí)都要考慮后面的行李箱。當(dāng)行李箱裝貨時(shí),基本上100%的行李重量都由后橋來(lái)承受。這就是這兩種車(chē)型上后橋空載時(shí)載荷許用載荷相差
或者幾乎
相當(dāng)大的原因。
結(jié)果可能是車(chē)橋兩端均為。這相當(dāng)于產(chǎn)生一個(gè)兩輪受力差。如果我們假定線性彈簧彈性系數(shù)為,由于會(huì)產(chǎn)生一個(gè)
的彈簧變化量。然而每一邊還需要留50mm的剩余行程,以至于彈簧總行程僅僅小于。
圖5.14示了標(biāo)準(zhǔn)乘用車(chē)上的后輪線性彈簧裝置。盡管低剛度彈簧彈性系數(shù)為,成語(yǔ)彈性行程為86mm或50mm。汽車(chē)部分承載時(shí)(三人乘坐)頻率為,當(dāng)有附加載荷時(shí),頻率會(huì)降低,增加了舒適性(彈性系數(shù)不變但彈簧變化量增大,見(jiàn)Epuation 5.4)。實(shí)現(xiàn)這種良好布局的條件是:
l 有一個(gè)長(zhǎng)的彈簧總行程()
l 只相當(dāng)于車(chē)廂載重45%的有效載荷
l 長(zhǎng)的軸距(l=2665mm)
l 行李箱不能向后伸出太長(zhǎng)。
圖5.14,在標(biāo)準(zhǔn)乘用車(chē)型上,近似線性的后輪彈簧和低剛度彈簧都有一個(gè)很大的行程;止動(dòng)彈簧和輔助彈簧均不止在減震器上。圖5.10表示了復(fù)合車(chē)輪載荷,當(dāng)五人乘坐并有大量行李(427kg)時(shí),后輪依然有50mm的壓縮余量。彈性系數(shù)(在設(shè)計(jì)車(chē)重下,mV,r,pl=672kg)cr,pl=18.9N mm-1,頻率為nr,pl=77min-1。制造商明確指出,將[公式]作為未壓縮彈簧的質(zhì)量。
當(dāng)汽車(chē)承載時(shí)產(chǎn)生的缺陷是使車(chē)尾下降,離去角減小,這樣會(huì)產(chǎn)生使路上行人眩目的危險(xiǎn),但這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)調(diào)整前照燈的高度來(lái)解決,關(guān)于這方面已經(jīng)設(shè)定了標(biāo)準(zhǔn)。
縮短彈簧的行程和減小車(chē)尾離地間隙可以通過(guò)裝漸變彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)閺椥孕谐坛隽苏5母?dòng)高度。圖5.15所示就是這種曲線,它配置在前輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)上。頻率nr,pl=93min-1(有三人乘坐在車(chē)上)表明彈簧剛度更高。盡管有399kg這樣高的載荷差,車(chē)橋的彈簧變化行程只有△sr=76mm,見(jiàn)圖5.11。
一般情況下載荷可以為500kg,為制造商已定的車(chē)廂重量(893kg)的56%。這種不好的比例會(huì)導(dǎo)致受驅(qū)動(dòng)力的前輪受到很?chē)?yán)重的阻力,圖5011可以看出,同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致后橋產(chǎn)生使彈簧剩余行程只剩28mm的高負(fù)荷,而在s2,Re=89mm時(shí),彈性行程還很大。
彈性曲線(前后橋在同一圖中畫(huà)出)讓我們假設(shè)汽車(chē)的初始比原來(lái)增加△s≈20mm。
汽車(chē)被用戶降低高度(假設(shè)因?yàn)檎饎?dòng)距離太大)和高負(fù)荷就是前后橋彈簧剩余行程太低的原因。
5.4.3 彈簧裝置和轉(zhuǎn)彎行駛
5.4.3.1 獨(dú)立懸架上的車(chē)輪載荷變化
如圖1.6所示,離心力與前橋在汽車(chē)重力中心的作用有關(guān)
Fc,V,f=mm,f ay=μY,W Fz,v,f (5.11)
轉(zhuǎn)彎時(shí)車(chē)輪受力的變化(向外彎曲為+△FZ,W,向內(nèi)彎曲為-△FZ,W)可以對(duì)前后橋分別進(jìn)行模擬。后橋上的計(jì)算公式為:
±△FZ,W,r=μY,W·FZ,V,r ·hv/bf (5.12)
在前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上這個(gè)值需要插入許用車(chē)橋載荷和重心高度hV≈530mm,輪距br=1425mm,以及橫向摩擦系數(shù)μY,W=0.7,那么力大小為:
±△FZ,W,r=0.7×780×9081×530/1425=1993N
輪距越大,重心越低,±△FZ,W就會(huì)越小。
前橋的計(jì)算公式是:
±△FZ,W,f=μY,W·FZ,V,f ·hv/bf;
圖5.15前輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)上的后橋漸變彈簧;一個(gè)用許用車(chē)橋載荷進(jìn)行設(shè)計(jì)的失敗設(shè)計(jì)方案。
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橡膠履帶牽引車(chē)輛改進(jìn)設(shè)計(jì)(機(jī)械雙功率流轉(zhuǎn)向裝置)(有cad圖)
橡膠
履帶
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車(chē)輛
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