Маятник зазвичай розташований між колесом і кузовом, і це компонент безпеки, пов'язаний з водієм, який передає зусилля, послаблює передачу вібрації та контролює напрямок.
Маятник зазвичай розташований між колесом і корпусом, і це компонент безпеки, пов'язаний з водієм, який передає зусилля, зменшує передачу вібрації та контролює напрямок. У цій статті представлено поширені на ринку конструктивні рішення маятника, а також порівняно та проаналізовано вплив різних конструкцій на процес, якість та ціну.
Підвіска шасі автомобіля умовно поділяється на передню та задню підвіску. Як передня, так і задня підвіски мають маятникові важелі для з'єднання коліс і кузова. Махатникові важелі зазвичай розташовані між колесами та кузовом.
Роль напрямного маятника полягає в з'єднанні колеса та рами, передачі зусилля, зменшенні передачі вібрації та контролі напрямку. Це компонент безпеки, що стосується водія. У системі підвіски є конструктивні елементи, що передають зусилля, завдяки чому колеса рухаються відносно кузова за певною траєкторією. Конструктивні елементи передають навантаження, і вся система підвіски відповідає за керованість автомобіля.
Загальні функції та конструкція конструкції автомобільного маятника
1. Щоб відповідати вимогам передачі навантаження, конструкції та технології конструкції поворотного важеля
Більшість сучасних автомобілів використовують незалежні системи підвіски. Залежно від різних конструктивних форм, незалежні системи підвіски можна розділити на поперечні важелі, поздовжні важелі, багатоважелі, свічкоподібні та типу Макферсон. Поперечний важіль та поздовжній важіль являють собою двосильну конструкцію для одного важеля в багатоважільній підвісці з двома точками з'єднання. Дві двосильні тяги зібрані на універсальному шарнірі під певним кутом, а з'єднувальні лінії точок з'єднання утворюють трикутну структуру. Нижній важіль передньої підвіски Макферсон - це типовий триточковий маятник з трьома точками з'єднання. Лінія, що з'єднує три точки з'єднання, являє собою стабільну трикутну структуру, яка може витримувати навантаження в різних напрямках.
Конструкція двосилового поворотного важеля проста, а конструктивне рішення часто визначається залежно від професійного досвіду та зручності обробки кожної компанії. Наприклад, штампована конструкція з листового металу (див. Рисунок 1) являє собою єдину сталеву пластину без зварювання, а структурна порожнина переважно має форму літери "I"; зварена конструкція з листового металу (див. Рисунок 2) являє собою зварну сталеву пластину, а структурна порожнина має форму "口"; або ж для зварювання та посилення небезпечних позицій використовуються локальні арматурні пластини; конструкція, що обробляється на сталевому кувальному верстаті, має суцільну структурну порожнину, а форма здебільшого коригується відповідно до вимог до компонування шасі; конструкція, що обробляється на алюмінієвому кувальному верстаті (див. Рисунок 3), має суцільну структурну порожнину, вимоги до форми як у сталевого кувального верстату; конструкція сталевої труби проста за конструкцією, а структурна порожнина кругла.
Конструкція триточкового маятника є складною, і конструктивне рішення часто визначається відповідно до вимог виробника оригінального обладнання (OEM). Під час аналізу моделювання руху маятник не повинен взаємодіяти з іншими деталями, і більшість з них мають мінімальні вимоги до відстані. Наприклад, штампована конструкція з листового металу здебільшого використовується одночасно зі зварною конструкцією з листового металу, отвір для джгута датчика або кронштейн з'єднання шатуна стабілізатора тощо змінює конструкцію маятника; структурна порожнина все ще має форму "рота", і порожнина маятника буде закритою. Закрита конструкція краща за незакриту. Конструкція з кованою обробкою, структурна порожнина здебільшого має форму "I", що має традиційні характеристики опору крученню та вигину; литою обробленою конструкцією, форма та структурна порожнина здебільшого оснащені підсилювальними ребрами та отворами для зменшення ваги відповідно до характеристик лиття; зварювання листового металу комбінована конструкція з куванням, через вимоги до простору компонування шасі автомобіля, кульовий шарнір інтегрований у кування, а кування з'єднане з листовим металом; Лито-кована алюмінієва обробна конструкція забезпечує краще використання матеріалу та продуктивність, ніж кування, і має кращу міцність матеріалу, ніж виливки, що є результатом застосування нових технологій.
2. Зменшення передачі вібрації на корпус та конструктивне виконання пружного елемента в точці з'єднання маятника
Оскільки дорожнє покриття, по якому рухається автомобіль, не може бути абсолютно рівним, вертикальна сила реакції дорожнього покриття, що діє на колеса, часто має ударний характер, особливо під час руху на високій швидкості по поганому дорожньому покриттю, ця сила удару також викликає дискомфорт у водія. У систему підвіски встановлені пружні елементи, і жорстке з'єднання перетворюється на пружне. Після удару пружний елемент генерує вібрацію, а постійна вібрація викликає дискомфорт у водія, тому системі підвіски потрібні демпфіруючі елементи, щоб швидко зменшити амплітуду коливань.
Точками з'єднання в конструктивному виконанні маятника є з'єднання пружних елементів та з'єднання кульового шарніра. Пружні елементи забезпечують гасіння коливань та невелику кількість обертальних та коливальних ступенів свободи. Гумові втулки часто використовуються як пружні компоненти в автомобілях, а також гідравлічні втулки та поперечні шарніри.
Рисунок 2. Маятник для зварювання листового металу
Структура гумової втулки здебільшого являє собою сталеву трубу з гумовою зовнішньою частиною або сендвіч-структуру зі сталі, гуми та сталі. Внутрішня сталева труба має вимоги до стійкості до тиску та діаметра, а на обох кінцях поширені протиковзкі насічки. Гумовий шар дозволяє адаптувати формулу матеріалу та конструкцію відповідно до різних вимог до жорсткості.
Зовнішнє сталеве кільце часто має вимогу щодо кута входження, що сприяє пресуванню.
Гідравлічна втулка має складну структуру, і це продукт зі складним процесом та високою доданою вартістю в категорії втулок. У гумі є порожнина, в якій знаходиться масло. Конструкція порожнини виконується відповідно до вимог до експлуатаційних характеристик втулки. Якщо масло витікає, втулка пошкоджується. Гідравлічні втулки можуть забезпечити кращу криву жорсткості, що впливає на загальну керованість автомобіля.
Поперечний шарнір має складну структуру та являє собою композитну частину гумових та кулькових шарнірів. Він може забезпечити кращу довговічність, ніж втулка, кут повороту та кут повороту, спеціальну криву жорсткості, а також відповідати вимогам до експлуатаційних характеристик усього транспортного засобу. Пошкоджені поперечні шарніри створюватимуть шум у кабіні під час руху транспортного засобу.
3. З рухом колеса, структурна конструкція гойдалки в точці з'єднання гойдалки
Нерівна дорожня поверхня змушує колеса підстрибувати та опускатися відносно кузова (рами), і водночас колеса рухаються, наприклад, повертають, рухаються прямо тощо, що вимагає від траєкторії коліс відповідності певним вимогам. Маятник та універсальний шарнір здебільшого з'єднані кульовим шарніром.
Кульовий шарнір маятника може забезпечити кут повороту більше ±18° та кут повороту 360°. Повністю відповідає вимогам щодо биття коліс та кермового керування. А кульовий шарнір відповідає гарантійним вимогам 2 роки або 60 000 км та 3 роки або 80 000 км на весь автомобіль.
Залежно від різних способів з'єднання між поворотним важелем та кульовим шарніром (кульовим шарніром), їх можна розділити на болтові або заклепкові з'єднання, кульовий шарнір має фланець; пресове з'єднання з натягом, кульовий шарнір не має фланця; інтегроване, поворотний важіль та кульовий шарнір є одним цілим. Для конструкцій з одного листового металу та зварних конструкцій з кількох листових металів перші два типи з'єднань використовуються частіше; останній тип з'єднання, такий як кування сталі, кування алюмінію та чавун, частіше використовується.
Кульовий шарнір повинен мати зносостійкість під навантаженням, оскільки робочий кут більший, ніж у втулки, що забезпечує вищий термін служби. Тому кульовий шарнір повинен бути спроектований як комбінована конструкція, що включає добре змащування поворотного механізму та пило- та водонепроникну систему змащення.
Рисунок 3. Кований алюмінієвий маятник
Вплив конструкції маятника на якість та ціну
1. Якість: чим легше, тим краще
Власна частота коливань тіла (також відома як частота вільних коливань вібраційної системи), що визначається жорсткістю підвіски та масою, що підтримується пружиною підвіски (підресореною масою), є одним з важливих показників роботи системи підвіски, що впливає на комфорт їзди автомобіля. Вертикальна частота коливань, що використовується людським тілом, - це частота руху тіла вгору та вниз під час ходьби, яка становить приблизно 1-1,6 Гц. Власна частота тіла повинна бути якомога ближчою до цього діапазону частот. Коли жорсткість системи підвіски постійна, чим менша підресорена маса, тим менша вертикальна деформація підвіски і тим вища власна частота.
Коли вертикальне навантаження постійне, чим менша жорсткість підвіски, тим нижча власна частота коливань автомобіля і тим більший простір потрібен для стрибків колеса вгору та вниз.
Коли дорожні умови та швидкість автомобіля однакові, чим менша непідресорена маса, тим менше ударне навантаження на систему підвіски. Непідресорена маса включає масу колеса, масу карданного шарніра та напрямного важеля тощо.
Загалом, алюмінієвий маятник має найлегшу масу, а чавунний — найбільшу. Інші знаходяться посередині.
Оскільки маса комплекту маятників здебільшого менше 10 кг, порівняно з транспортним засобом масою понад 1000 кг, маса маятника мало впливає на витрату палива.
2. Ціновий фактор: залежить від плану проектування
Чим більше вимог, тим вища вартість. Виходячи з того, що конструктивна міцність та жорсткість маятника відповідають вимогам, вимоги до виробничих допусків, складність виробничого процесу, тип та доступність матеріалу, а також вимоги до поверхневої корозії безпосередньо впливають на ціну. Наприклад, антикорозійні фактори: електрооцинковане покриття, що застосовується шляхом пасивації поверхні та інших обробок, може досягти стійкості до корозії близько 144 годин; захист поверхні поділяється на катодне електрофоретичне лакофарбове покриття, яке може досягти стійкості до корозії 240 годин завдяки регулюванню товщини покриття та методів обробки; цинк-залізне або цинк-нікелеве покриття, яке може відповідати вимогам антикорозійних випробувань понад 500 годин. Зі збільшенням вимог до корозійних випробувань зростає і вартість деталі.
Вартість можна зменшити, порівнявши конструктивні та структурні схеми маятника.
Як усім відомо, різні варіанти розташування вузлів кріплення забезпечують різні характеристики водіння. Зокрема, слід зазначити, що однакове розташування вузлів кріплення та різні конструкції точок з'єднання можуть призвести до різних витрат.
Існує три типи з'єднання між конструктивними деталями та кульовими шарнірами: з'єднання за допомогою стандартних деталей (болтів, гайок або заклепок), з'єднання з натягом та інтегроване. Порівняно зі стандартною конструкцією з'єднання, конструкція з'єднання з натягом зменшує кількість типів деталей, таких як болти, гайки, заклепки та інші деталі. Інтегрована цільна конструкція з'єднання з натягом зменшує кількість деталей оболонки кульового шарніра.
Існує два типи з'єднання між конструктивним елементом та пружним елементом: передній та задній пружні елементи розташовані паралельно один одному та перпендикулярно одне одному. Різні методи визначають різні процеси складання. Наприклад, напрямок пресування втулки знаходиться в одному напрямку та перпендикулярно до корпусу маятника. Одностанційний двоголовковий прес може бути використаний для одночасного пресування передньої та задньої втулок, що заощаджує робочу силу, обладнання та час; якщо напрямок встановлення нерівномірний (вертикальний), одностанційний двоголовковий прес може бути використаний для послідовного пресування та встановлення втулки, що заощаджує робочу силу та обладнання; коли втулка призначена для пресування зсередини, потрібні дві станції та два преси для послідовного пресування втулки.
