Examen Final SFDS

7/25/2019 Examen Final SFDS

1/199

10.10. CINEMATICA

MECANISMELORPUNILOR

1Prof.dr.ing. Ciobotaru Ticuor


2/199

1. INTRODUCERE

soluia constructiv adoptat pentru punte i pentru suspensie; organizarea general amnunit a automobilului;

organizarea automobilului n zona punii care se proiecteaz;

soluia constructiv adoptat pentru structura portant i pentru

caroseria automobilului;

Cinematica punii se adopt n funcie de:

soluia constructiv adoptata pentru sistemul de direcie;

organizarea postului de conducere.

Obiectiv ul stab i l i r i i schemei cin ematice cons t n :

2

Poziiile articulaiilorPoziiile barelorLungimile barelor


3/199

Calculul cinematicii urmrete modificarea elementelordefinitorii ale punii datorit:

Modificrii sarcinii verticale care acioneaz asupra roiiForelor transversale care acioneaz asupra roiiBracarea roilor

Deplasarea roii din fa la VW-Pasatdatorita for ei de trac iune cu 14 mm,

1. INTRODUCERE

3

respectiv a forei de frnare cu 12 mm


4/199

2. CARACTERISTICILE GEOMETRICE PRINCIPALE

2.1 Ampatamentul

Ampatamentul distana dintre puni

Ampatament

Spaiu mai generos pentru pasageriSe reduce influenta ncrcturii asupra

sarcinii pe punteMicorarea tangajului

LUNG

4

SCURT Raze de viraj mai reduse

L

a

L ampatamentkL lungime

0,56....0,67Lk

Limuzine

Autoturisme clasa compact

Valoarea ampatamentului la autoturisme: 21603040 mm


5/199


2.2 Ecartamentul

Ecartamentul distana dintre planele de simetrie ale roilor aceleiai puni

E

a

E ecartamentk

l ltime 0,84....0,87Ek

Valoarea ecartamentului fa la autoturisme: 12101602 mmPentru punte McPherson: 14301520 mm

5

n ueneaz racarea ro or

Valoarea ecartamentului spate la autoturisme depinde de organizareaprii posterioare

Variaia ecartamentului influeneaz stabilitatea mersului rectiliniui n viraj.


6/199


2.2 Ecartamentul

Influena dimensiunilor anvelopelor asupravalorii ecartamentului la VW Golf

6


7/199

3. CINEMATICA MECANISMELOR PUNII

3.1 Calculul general al cinematicii

ETAPE DE MODELARE- SIMULARE

1. Realizarea modelului 3D al punii: poziiile articulaiilor, barele,elementele suspensiei, elementele mecanismului de direcie, roata

2. Simularea deplasrii verticale a roii corespunztor mersului rectiliniu3. Simularea bracrii roilor4. Simularea deplasrii verticale a roii pentru diferite unghiuri de bracare

7

Rezultate:

1. Variaia ecartamentului i a unghiurilor roii2. Variaia poziiei petei de contact

3. Reaciunile n articulaii datorate sarcinii dinamice verticale.


8/199


3.1 Calculul general al cinematicii

8


9/199


3.2 Variaia ecartamentului

Implic determinarea traiectoriei centrului petei de contact dintre roata icale, atunci cnd roata se deplaseaz n sus (arcul suspensiei se comprim),respectiv atunci cnd roata se deplaseaz n jos (arcul suspensiei sedestinde). Se poate realiza:

Asistat de calculator cu software Multi-BodyManual, cu ajutorul unor abloane

9

1 articulatia cu bratul superior;

2 articulatia cu bratul inferior;U articulatia cu bieleta mecanismului de directie;

N centrul petei de contact roata-cale.


10/199



Utilizarea ablonului pentru punile cu mecanism patrulater cubrae neegale

10

Deplasarea centrului peteide contact


11/199



Traiectoria centrului petei decontact roata-cale

11


12/199

4. CENTRUL DE RULIU i AXA DE RULIU

Micarea de ruliu este rotaia transversal a masei suspendate njurul unei axe coninute n planul longitudinal de simetrie, numitax de ruliu.

Axa de ruliu este definit de centrele de ruliu ale punilor, aflatela nlimile h1ri h2rfa de cale.

Centrul de ruliu al unei un i re rezint centrul instantaneu de

4.1 Definiii

12

rotaie al masei suspendate n micarea de ruliu fa de cale iaparine planului transversal ce conine axa punii. El este punctulcare apartine masei suspendate si nu se roteste fa de sol nmicarea de ruliu a automobilului.


13/199

4.2 Centrul de ruliu

Schema pentru determinarea analitic a nlimii centrului de ruliu al unei puni

OrAO asemenea cu OCB

2 2

rr

h E E E h

E s s


13

determin creterea nlimiicentrului de ruliu


14/199

Poziia centrului de ruliu pentru puntea fracionat cu mecanism patrulatertransversal cu brae neegale

Brae convergente spreexteriorul automobilului



14


15/199


Brae divergente spreexteriorul automobilului



15


16/199


Brae paralele



16


17/199

Poziia centrului de ruliu pentru puntea McPhersonaxa pivoilor coincide cu axa amortizorului



axa pivoilor este diferit de axa amortizorului

17


18/199

4.3 Axa de ruliu

Axa de ruliu a autovehiculului nlimea centrului de mas al maseisuspendate fa de axa de ruliu.o anumit

inclinare fade cale


Caracteristic i ale axei de ruliu

centrele de ruliu ale punilornlimile centrelor de ruliu ale punilor fade cale

18


19/199

5. CENTRUL DE TANGAJ i AXA DE TANGAJ

Tangajul reprezint micarea de rotaie a masei suspendate n

jurul unei axe transversale, adic n planul longitudinal.

Tangajul se poate datora:

Forelor de inerie la demarareForelor de inerie la frnare

Traversrii denivelrilor urmat de oscilaii alemasei suspendate


20/199


Unghiul de tangaj Momentul de rotire al maseisuspendate este echilibrat de

1 2 1 2tg f fs s Z k k

L L

s sgeata suspensiei

k rigiditatea suspensiei

momentul reactiv al suspensiei:

xx

F hF h Z L Z

L

1 2 1 2tg x sxF h k k G h k k a

L g L


21/199


1 2tg

sx G h k k a

g L

Rezult c unghiul de tangaj se micoreaz dac:

1. Se mrete valoarea ampatamentului;2. Se mrete rigiditatea suspensiilor, ndeosebi

a celei din fa, cu dezavantajul afectriiconfortului

Centrul de tangaj al punii centrul instantaneu de rotaien micare de tangaj a masei suspendate.


22/199


Prin deplasarea spre spate a centrului de tangaj al punii din fa

i prin deplasarea spre fa a centrului de tangaj al punii dinspate se obine micorarea tangajului.

Aceast condiie este ndeplinit dac se folosetepentru puntea din fa: mecanismul cu bra longitudinal mpins,pentru puntea din spate: mecanismul cu bra longitudinal tras.


23/199


Centrul de tangaj la puntea cumecanism patrulater transversalcu brae orizontale

transversale suprapuse i inclinate sprespate n sens invers

nclinare axade rotire


24/199


Pentru puntea cu patrulater transversal i puntea McPherson,poziia centrului de tangaj fa de sistemul de referin al caroserieieste diferit, n funcie de starea de ncrcare.


25/199

6.1. Introducere

6. VARIAIA UNGHIULUI DE CDERE

Unghiul de cdere determin apariia uneicomponente axiale a reaciunii Z:

sinF Z

25

a

Z

aZ


26/199

6.2. Variaia n funcie de deplasarea vertical a masei

suspendate


26

Arc n poziia static

Arc comprimat


27/199


suspendate


27

Puntea motoare fractionatadin fata Honda Accord


28/199


suspendate


1-mecanism de acionare pinion-cremaliera servoasistat;2-arcuri elicoidale;3-bieleta barei stabilizatoare;4-bra triunghiular inferior

nesimetric;

28

- posterioar;6-bara stabilizatoare;7-traversa suport.

Puntea nemotoare fracionat din fata BMW seria 3


29/199


suspendate


Puntea nemotoare fracionat din fa Mercedes E Klasse

29


30/199

6.2. Variaia datorit forelor n viraj


n timpul virajului roile se nclin n sensuri diferite fa de masasuspendat, astfel c roata interioar virajului are cdere negativ,iar cea exterioar virajului are cdere pozitiv.Datorit forei centrifuge, masa suspendat se rotete fa de axade ruliu cu unghiul de ruliu .

30


31/199



Variatia unghiului de cdere ntimpul virajului pentrudiferite soluii constructive depuni din spate

31


32/199



Factorul unghiului de cdere i de ruliu

d

dk

ext int1

d2

1 2

1,2

d rads s

E

32

Tipul punii

cu brae longitudinale trase i grind transversal dispus n

planul axelor roilor (Audi) 1,05McPherson 0,85

cu mecanism patrulater cu brae neegale 0,80

cu grind tras n forma de H 0,55

rigid 0,00

k

Valori medii ale factorului unghiului de cdere i de ruliu


33/199


6 VARIAIA UNGHIULUI DE CDERE

Variatia unghiului de cadere pentru punteadin spate datorata variaiei foreitransversale

Opel grinda trasa in forma de H;

Fiat grind tras in forma de H;

33

Lancia punte McPherson;

Toyota punte McPherson;

Renault brae longitudinale trasen forma de L.


34/199

7 VARIAIA UNGHIULUI DE FUG

viteza

Distanta AB se numeste distana defug longi tud ina l sau deport

longi tud ina l .

Unghiul de fug stabilizeaz roilede direcie prin momentele pe care

34

a

dr

AB

le creaz forele laterale ilongitudinale din pata de contactfa de axa de bracare.


35/199


Convergena axelor de rotaie a braelor la patrulaterul transversal i

aezarea amortizorului sub un unghi diferit de 90 ntre axaamortizorului i axa braului la mecanismul McPherson realizeaz opoziionare favorabil a centrului de tangaj al punii, dar i o variaie aunghiului de fug.

35

Mecanism cu patrulatertransversal i braeconvergente.

Mecanism McPherson cuamortizor nclinat fa debra Mecanism patrulater cu braul

inferior transversal i braulsuperior longitudinal


36/199


36


37/199


Variaia unghiului de fug trebuie studiat cinematic deoarece:

valori mari pozitive provoac apariia unor fore mari n sistemulde direcie la mers rectiliniu i o modificare mare la deplasarea nviraj a unghiului de cadere,

valori negative mari conduc la instabilitatea automobilului.

37

so u e construct v s mp , sepoate realiza prin poziionarea

nspre fa a centrului roii relativla axa de bracare.


38/199


38

Punte McPherson cu dispunerea nclinat a amortizorului fa de bra sideplasarea spre fa a centrului roii (BMW)


39/199

1111.. ELEMENTE DE

CALCUL AL

PUNILOR

1

Prof.dr.ing. Ciobotaru Ticuor


40/199

1. DATE DE INTRARE

Calculul punilor necesit urmtoarele date iniiale:1. Mrimi caracteristice ale automobilului: parametrii dimensionali,parametrii masici, poziia centrului de mas pentru automobil ipentru masa suspendat, masa nesuspendat care revine punii,momentul motor, rapoartele de transmitere pentru transmisia

principal i din treapta nti a SV, valoarea maxim a forei defrnare

1.1 Date iniiale

2

2. Definirea cinematicii punii.

3. Stabilirea regimurilor de calcul pentru punte.


41/199

1. DATE DE INTRARE

1. Regimul de traciune, ex: regimul de demarare, regimul desarcin maxim

2. Regimul de frnare, ex. la o deceleraie de 0,8 g

3. Regimul de derapare, ex la o acceleraie lateral de 0,4 g

1.2 Regimuri de calcul

4. Regimul de trecere peste obstacole, ex. acceleraie verticalde 3 g.

3


42/199

2. PUNTEA MOTOARE RIGID SPATE2.1 Calculul forelor

4

2 ( ) 2

2 ( ) 2 ( )2

R f

R f s R f d

m GZ Z

Reaciunile verticale

Reaciunile tangeniale n regim de traciune1 0

2 2

1

M SVRs Rd

d

M i iX X

r

sau, pentru mai multe puni motoare2 2 2Rs Rd

X X Z

Reaciunile tangeniale n regim de frnare 2 2 2 ( )fs fd fs dX X Z


43/199

2. PUNTEA MOTOARE RIGID SPATE2.2 Calculul momentelor

( ) 2 ( )ivR f R f M Z l Momentul de ncovoiere n plan vertical

Momentul de ncovoiere n plan orizontal ( ) 2 ( )ihR f R f M X l

Momentul de torsiune

( ) 2 ( )tR f R f d M X r

Seciunea periculoas

5

2 2 2

( ) ( ) ( )

ech

ivR f ihR f tR f

M

M M M

Momentul echivalent


44/199

2. PUNTEA MOTOARE RIGID SPATE2.3 Calcululforelor n regimul

deraprii

Ecuaia de echilibru amomentelor fa de

2 ghGZ F 2 ghGZ F

6

Rs RsY Z Rd Rd Y Z

2y Rs Rd Rs RdF Y Y Z Z m g

2

2

1

2

g

Rs

hZ m g

E

2

2

1

2

g

Rs

hZ m g

E

punctele de contact roat- cale

2 22 E

Reaciunile transversale laderapare

Echilibrul forelor pe direcietransversal


45/199

2. PUNTEA MOTOARE RIGID SPATE2.3 Calculul momentelor de ncovoiere n regim de derapare

Seciunea

periculoas

7


46/199

2. PUNTEA MOTOARE RIGID SPATE2.4 Regimul traversrii obstacolelor

2

2Rs Rd d

m gZ Z k

dk coeficientul 2,5 pentru autocamioane i autoturisme de teren1,75 pentru autoturisme i autobuze

8


47/199

3. PUNTEA NEMOTOARE RIGID FA3.1 Calcululforelor n regimul

frnrii

Reaciunile normale 1 1

2

f

fs fd

G mZ Z

Reaciunile tangeniale la limita de aderen fs fsX Z fd fdX Z


48/199

3. PUNTEA NEMOTOARE RIGID FA3.1 Calculul momentelor n regimul frnrii

t fd d M Z r

2v fsM Z l

2h fsM Z l


49/199

3. PUNTEA NEMOTOARE RIGID FA3.2 Calcululforelor n regimul

deraprii

Reaciunile normale 1

1

21

2

g

Rs

hGZ

E

Reaciunile tangeniale

1

1

21

2

g

Rd

hGZ

E

1

1

212

gRs hGY

E

1

1

21

2

g

Rd

hGY

E


50/199

3. PUNTEA NEMOTOARE RIGID FA3.2 Calculul momentelor n regimul deraprii

2v RsM Z l

2vs RsM Y l

2vd Rd M Y l


51/199

4. PUNTEA FRACIONAT

1s r sQ Z G G

rG

sG

Greutatea roii

Greutatea suspensiei

1

1 2

2

s r sF F

1P Qt

Valori recomandateValori recomandate

3

1

0,4...0,6

2

3

0,9...1,2

Barele / braele suspensiei independente secalculeaz la:

ntindere / compresiuneFlambaj


52/199

5. CALCULUL FUZETEI5.1 Calculul n regim de frnare

2 2

1 1

211 1

s fs

f

M c Z X

Gm c

Forele de calcul Reaciunea normal

Frnare

Momentul de ncovoiere a fuzetei

3

211 3

0,1

10,2

f

M M

W dG

m cd

Efortul unitar de ncovoiere afuzetei


53/199

5. CALCULUL FUZETEI5.2 Calculul n regim de derapare n viraj

1 1

1 2

12

s s s d

g

d

M Z c Y r

hG

c rB

Calculul se execut separat pentrucele dou roi

Momentul de ncovoiere a fuzetei

1 1

1 2

12

d d d d

g

d

M Z c Y r

hGc r

B

3

1

3

0,1

2 1

0,2

d d d

g

d

M M

W d

hGc r

d B


54/199

5. CALCULUL FUZETEI5.3 Calculul n regim de trecere peste denivelri

1

1 12

s d d

GZ Z m

Calculul se execut la momentul dencovoiere dat de reaciunile normale

Momentul de ncovoiere a fuzetei1

1 12

d s d d M Z c Z c m c

13 3

0,1 0,2

d

M M Gm cW d d

Efortul unitar de ncovoiere afuzetei

Valori admisibileValori admisibile Oel 41Cr10 sau 41MoCr11: 450600 MPa


55/199

6. CALCULUL PIVOTULUI FUZETEI6.1 Calculul forelor i momentelor

1sL c Z a

1.Forele transversale

generate de reaciunilenormale

1 2 1s

a

L L Z c 1

12

f

G am

c


56/199


11 1 1

2f f

f G fF X m

c c

2. Forele longitudinale generatede fora de frnare

12 1 1

2f f

e G eF X m

c c

3. Forele longitudinalegenerate de momentul de

frnare

1 2 1

11

2

df

df

rN N X

c

G rm

c


57/199


1

1

f

aQ X

l

G am

Forele transversale generate de

reaciunea sistemului de direcie

1fQ l X a

1

1

1 2f

nQ Q

c

G a n

m c l

2

1

1

2f

kQ Q

c

G a km

c l


58/199


Calculul reaciunilor

2 2

1 1 1 1 1R L Q N F

2 2

2 2 2 2 2R L Q N F

2

2211 1

2f d

G nR m a a r f

c l

2

2212 1

2f d

G kR m a a r e

c l


59/199

6. CALCULUL PIVOTULUI FUZETEI6.2 Calculul pivotului la ncovoiere

1 1 1M R h

2 2 2M R h

1 1 1M R h ,W

2 2 22 3

0,1

M R h

W d

Valori admisibileValori admisibile

Oel 41Cr10 sau 20MoCr12:500600 MPa


60/199

6. CALCULUL PIVOTULUI FUZETEI6.3 Calculul pivotului la forfecare

1 1

1 2

4R R

A d

2 2

2 2

4R R

A d


Oel 41Cr10 sau 20MoCr12:50 MPa


61/199

6. CALCULUL PIVOTULUI FUZETEI6.4 Calculul pivotului la tensiuni de contact (presiune)

1 1

1

1 1

R Rp

A t d

2 12

2 2

R Rp

A t d


Buce din bronz:30 MPa


62/199

1122.. CONSTRUCIA

SUSPENSIEI

1



63/199

1. Rol, condiii impuse, clasificri

Suspensia realizeaz legtura vsco-elastic ntre punileautomobilului (masa nesuspendat) i cadru / caroserie(masa suspendat), avnd ca roluri principale:

1.1 Rol funcional

Micorarea sarcinilor dinamice.

Amortizarea vibratiilor rezultate n urma

2

.

Suspensia cuprinde elemente cu caracteristic:

Conservativ arcuriDisipativ - amortizoare


64/199


Amplitudine redus a oscilaiilor masei suspendate impune

reducerea masei nesuspendate (avantaj oferit de punile fracionate)

Frecvena oscilaiilor s fie de 12 Hz

Rigiditate mai redus pentru suspensia fa reducerea amplitudinii

tangajului

1.2 Condiii impuse

3

Pstrarea caracteristicilor funcionale la schimbarea masei

suspendate (ncrctura util) impune caracteristic elastic

progresiv

Asigurarea unei reduceri a amplitudinii de 38 dup prima perioad

Reducerea amplitudinii sarcinilor dinamice transmise masei

suspendate

Pstrarea n permanen a contactului roii cu calea de rulare.


65/199


1.3 Compunere

SUSPENSIASUSPENSIA

Mecanismul deMecanismul de

acionareacionare(parte component(parte component

a pun ii)a pun ii)

4

ARCULARCUL(element conservativ)

AMORTIZORULAMORTIZORUL(element disipativ)


66/199


1.3 Clasificri

A. Tipu l puni i pe care este mon tat suspensia:- suspensii dependente puni rigide;- suspensii independente puni fracionate.

B. Tipu l elementu lui elast ic fo losi t :

-- suspensii cu elemente elastice pneumatice;- suspensii cu elemente elastice hidropneumetice;- suspensii cu elemente elastice din cauciuc;

- suspensii cu elemente elastice mixte.

5


67/199


1.3 Clasificri

- suspensii cu caracteristic elasticliniar;

C. Dup caracterist ica elastic asuspensie i :

F

f

F

2

- suspensii cu caracteristic elasticfrnt;

- suspensii cu caracteristic elasticprogresiva.

f

1

6

F

f


68/199


1.3 Clasificri

D. Dup principiul de funcionare:- suspensii pasive

suspensii reactive

- suspensii semi-active

Elementele componente reacioneaz la excitaiiconform unor legi fizice

Oscilaiile punii fa se transmit la punteaspate pentru compensarea micrilor de tangaj

Oscilaiile punii fa se transmit la un sistem

- suspensii active.

e contro a caracter st c or unc ona e

Sistemul de control determin profilul cii imodific caracteristicile funcionale pentru adiminua oscilaiile masei suspendate

7


69/199

2. Construcia suspensiilor cu arcuri lamelare

2.1 Caracteristici constructive i funcionale

Avantaje:ndeplinesc singure funciile de element elastic al suspensiei,

element de amortizare (frecare uscat) i dispozitiv de ghidare

al punii sau al roii, complet sau numai parial (este dublat de o

bar de reacie);

au o construcie simpl i ieftin;

8

se pot repara cu uurin.

Dezvantaje:

mas proprie mare (este cel mai greu element elastic);

durabilitate redus (s-a demonstrat experimental c rezistena

la oboseal a arcului din foi este de 4 ori mai mic dect a barei

de torsiune echivalente; la automobilele obinuite, exploatate n

condiii bune, durata de funcionare este de 100 150 mii de km)


70/199


2.2 Tipuri constructive

Suportul articulaiei

arcului

Suport de alunecare

Arc lamelar cu un o chi

9

Curbura arcului

Bol central

Brid intermediar

Ochiularcului

Arcuri lamelare

Bol articulaiearc


71/199



Curbura arcului

Suportul articulaieiarcului

Ochiul

Arc lamelar cu 2 ochiur i

10

Bol central Brid intermediar

uporposterior

Arcuri lamelare

Bol articulaie

arc cu buccauciuc

Eclise

Bolarticulaie


72/199



Arc lamelar cu 2 ochiur i

Brid intermediarOchiularcului

Arcuri lamelare

Eclise

Bolarticulaie

11


73/199



Arc lamelar cu spr i j in la

ambele capete

Suspensie de tip balansierpentru puni spate tandem

12


74/199



Arc lamelar convenional

Grosime pachet: 140 mmGreutate: 122 kg

Arc lamelar mbuntit

Grosime pachet: 127 mm

Greutate: 94 kg

Arc lamelar parabolic

Grosime pachet: 64 mmGreutate: 61 kg

Arcul cu foi parabolic are grosimea foilor variabil (scade de la mijloc spre capete),numarul foilor este mult mai mic, iar lungimea lor este egal.Foile nu sunt n contact direct (ntre ele, att la capete ct i la mijloc se monteazgarnituri speciale din materiale plastice), iar frecarea dintre lamele este eliminata.

13

C


75/199


2.2 Tipuri constructive Obinerea caracteristicii progresive

Micorarea deschiderii arcului

Arcprincipal

Eclis

Suport

Limitatori arcsecundar

asiu

Bar reaciunelongitudinal

Utilizarea unui arc suplimentare

Arcsuplimentar

14

3 C t i iil i li id l


76/199

3. Construcia suspensiilor cu arcuri elicoidale

Avantaje:durabilitate mare;

mas proprie redus;

nu necesit ntreinere;

execuie mai simpl.

3.1 Caracteristici funcionale

15

Dezvantaje:

nu au frecri interne

nu preiau fore longitudinale sau transversale



77/199



Cilindrice

Butoi

16

Cilindrice cu diametre micorate laspirele terminale



78/199



PiuliBra superior

Arc

Bar stabilizare

Amortizor Lagr sprijin

17

Pivot

Protecie pivot

Protecie arboreplanetar

Bar longitudinal

Bra inferior

Furc fixare amortizor

3 C t i iil b d t i


79/199

3. Construcia suspensiilor cu bare de torsiune


Avantaje:durabilitate ridicat;

valoarea cea mai redus pentru masa nesuspendat;

realizeaz o distribuie avantajoas pe cadru a sarcinilor;

frecarea intern lipsete complet;

prezint posibilit i de reglare a pun ii.

18

Dezvantaje:

tehnologie de execuie mai complicat fa de arcurileelicoidale;

dispunere pe automobil mai incomod i legturi mai

complicate cu puntea;necesit lungimi mari de lucru pentru a realiza un confort ct

mai bun;n cazul ruperii barei unice, funciile suspensiei sunt anulate

brusc i total.

4 C t i iil b d t i


80/199


4.2 Soluii constructive

Bara de torsiune

asiu

Hummer H2 suspensia fa cu bare de torsiune dispuse longitudinal

19

Bra inferior- balansier

4 C t i iil b d t i


81/199



Roata de rezerv

Gur de ventilaie

Filtru aer

Motor

Arbori planetari

20Poersche 911 / 1965 suspensia cu bare de torsiune

Transmisie

Brae balansier

Bare de torsiune dispusetransversal n prelungire

Bare de torsiune dispuse longitudinalSuspensie MacPherson

4 Construcia suspensiilor cu bare de torsiune


82/199



21

Renault 16TS suspensia cu bare de torsiune decalate longitudinal

4 Construcia suspensiilor cu bare de torsiune


83/199



22

Renault 16TS suspensia cu bare de torsiune decalate longitudinal cucca. 65 mm

5 Construcia suspensiilor pneumatice


84/199

5. Construcia suspensiilor pneumatice


Avantaje:caracteristica elastica neliniar (progresiv);permite reglarea automat a nivelului caroseriei fa de sol;asigur, ntr-o mic msur, stabilizarea caroseriei n viraje;funcioneaz fr zgomot deoarece nu sunt legturi metalice

ntre roi i masa suspendat;

n anumite condiii constructive, asigur i amortizarea.

23

Dezvantaje:

prin defectarea unui element elastic sau a sursei de aercomprimat suspensia iese din funciune;

costul construciei i cheltuielile de mentenan sunt mari.



85/199



Rezervor aer comprimat

Suspensie

pneumatic

Compresor

24

Unitate de controlelectronic

Filtru

Supapeelectromagnetice

Supap suprapresiune



86/199



Suspensie cu brae balansier

25



87/199



Suspensie independent punte directoare nemotoare

26



88/199



Dispunerea suspensiilor pneumaticepentru autobuze (Continental)

Suspensie pneumaticpentru camionete

27



89/199



Suspensii pentrucabin

28

Suspensie pentruscaun

6 Construcia amortizoarelor


90/199

6. Construcia amortizoarelor

6.1 Rol funcional

disipeaz rapid energia oscilaiilor verticale ale maseisuspendate (caroseriei, asiului etc.) rezultate n urmadeformaiei elementului elastic al suspensiei;

diminuarea rapid a oscilaiilor maselor nesuspendate(roi, puni etc.) pentru asigurarea continu a contactuluiroilor cu calea de rulare.

29

Ele se impart in trei categorii:

amortizoare pur hidraulice;amortizoare cu gaz de nalt presiune;amortizoare cu gaz de joas presiune.



91/199



Caracteristica de amortizare variaia forei de amortizare nfuncie de viteza tijei

Coeficientul de amortizare

i

a pF c v Exponentul vitezei

1 2i

30

Coeficientul mediu de rezisten al amortizorului este:2

c dc c

c

2...5d cc c

Viteza pistonului la care supapelede descrcare se deschid senumete vitez critic

0,15...0,50 m/scrv



92/199



Caracteristica fordeplasare (diagrama de lucru) variaiaforei de amortizare n funcie de deplasare tijei

Aria curbei nchise reprezintlucrul mecanic disipat subform de cldur pe un ciclu

complet

31



93/199


6.3 Construcie i funcionare

Articulaie superioar

Tij

Ulei

Tub protecie

Amortizorul bitubular hidraulic

32

Articulaie inferioar

Camera de compensare

Tub interior

Destindere

Bloc cu supape

Comprimare



94/199



Amortizorul bitubular hidraulic

cu gaz la presiune nalt

Avantaje :- presiunea exercitat de gaz elimin complet risculde cavitaie i contribuie la un rspuns instantaneu lasolicitarile tranzitorii;

- camera de lucru nu este separat de mediul

33

am an pr n a o ea u , c ura es e ma uor evacuat, iar regimul termic este mai cobort;- funcionarea este mai silenioas.

Dezavantaje:- fabricare mai complicat (etanare i supape);- lungime de montaj mai mare datorit camerei de gazdispus n prelungirea camerei de lucru;- nu se folosete pentru punile McPherson.

Presiune 2,53,0 MPa



95/199



Amortizorul suspensiei MacPherson (strut)

1 tij; 2 garnitur de etanare; 3 garnitur; 4 capac; 5- garnitur; 6- capac superior; 7 garniturlagr liniar; 8 manon; 9 camer gaz; 10 garnitur; 11 perete central; 12 orificii; 13

garnitur etanare; 14 manon protecie la impact;

34

p s on; camera e compres une;cilindru interior; 18 camera inferioar; 19 bridfixare; 20 - supape

Caracteristici specifice:-Diametru mare al tijei-Dubl ghidare a tijei

Tija poate prelua

eforturi radiale mari



96/199



Comparaie

35



97/199


6.3 Funcionare Cursa de destindere

050 mm/s50200 mm/s

>200 mm/s

Deschiderea total asupapelor disc dinpiston

Deschiderea supapelordisc peretele despritor

36



98/199

6.3 Funcionare Cursa de com pr imare

050 mm/s50200 mm/s

>200 mm/s

Deschiderea pariala supapelor disc dinpiston

Deschiderea parial asupapelor disc pereteledespritor

37

7. Construcia suspensiei hidropneumatice


99/199

p p


Avantaje:

caracteristica elastica neliniar (progresiv);permite reglarea manual / automat a nivelului caroseriei fa

de sol;permite realizarea controlului caracteristicilor funcionale;gabarit redus prin cumularea funciei elastice cu cea disipativ;

permite controlul micrii de ruliu.

Dezvantaje:

necesit surs suplimentar de energie;costul construciei i cheltuielile de mentenan sunt mari

38



100/199

p p

7.2 Construcie

1- Hidroacumulator

2 Cilindru suspensie

3 Orificiu amortizare

4 Senzor de poziie

-

6 Distribuitor hidraulic de control al poziiei

7 Surs de presiune hidraulic

8 Control electronic

39



101/199

p p

7.2 Construcie

Azot sub presiune

Diafragm separatoare

Supap

Ulei

Tij

Fuzet

Bra superior

Bra inferior

40



102/199

p p

7.2 Construcie

Cilindru

Piston

Tij

Fluid de la sistemul decorectare a grzii la sol

Retur

41

Conexiuneacu atmosfera

Supape discCorp

Orificiu calibrat

Distanier

Buc



103/199

p p

7.2 ConstrucieCitroen XM

Suspensia fa

42


104/199

1133.. CALCULUL

SUSPENSIEI

1


1. Introducere


105/199

Suspensia asigur condiiile de confort i de control aldeplasrii autovehiculului.

Calculul suspensiei cuprinde:

Definirea caracteristicilor funcionale principale

2

Determinarea comportrii suspensiei n diferitesituaii funcionale

2. Definirea caracteristicilor funcionale principale


106/199

2.1 Sistemul elastic cu 1 grad de libertate (1DOF)

Deplasarea vertical

Constanta elastica arcului

Masasuspendat

Coeficientul deamortizare

3

Asupra masei suspendate acioneaz:

Fora de inerie:

2

2

d

di

zF m a m m z

t

Fora elastic:eF k z

Fora de amortizare:d

da

zF c v c c zt

Ecuaia de echilibru dinamic: 0i e aF F F

0m z c z k z Ecuaie diferenial de ordinul 2



107/199


Deplasarea vertical

Constanta elastica arcului

Masasuspendat

Coeficientul deamortizare

4

Soluia general:0

( ) cos sint

z t y e t t

Condiii iniiale: 00 ; 0t z z z

Amplitudinea scade exponenial

Micare oscilatorie



108/199


Soluia general:0

( ) cos sint

a

z t y e t t

Condiii iniiale: 00 ; 0t z z z

Perioada oscilaiilorlibere amortizate

2a

a

T

5

Raportul a dou amplitudinisuccesive de acelai sens

( )

( )

dT

d

z te

z t T

Prin logaritmare rezult:2

ln da

T

1ln

2a

Decrementlogaritmic deamortizare



109/199


6

0

oT

2

0 1af f

2

c

k m

0af f dac 1

2criticc k m Oscilaia devine aperiodic



110/199


Oscilaii forate

0

( ) sins t s t

7

m z c z k z c s k s

Oscilaiile cii de rulare imprim modul de oscilare amasei suspendate



111/199


0

zT

s

0

Caracteristica de transmisibilitate

8

m z c z k z c s k s

2

220

1 2

1 2

zT

s

1

2

max

1 2

2T

Transmisibilitatea la rezonan

Ecuaia diferenial a oscilaiilor forate

2

c

k m

Raportul de amortizare



112/199

2.2 Sistemul elastic cu 2 grade de libertate (2DOF)

(Quarter-car model)

Masa suspendat masa care sesprijin pe elementele suspensiei

Masa nesuspendat masa carese sprijin pe elementele

suspensiei

9

ns ns s s ns s s ns s p pm z c z z k z z k k k s

0s s s s ns s s nsm z c z z k z z

22

2

1,2

1 4

2

s p s ps s s

ns s ns s s ns

k k k k k k k

m m m m m m

Pulsaiileoscilaiilor

neamortizate



113/199


(Quarter-car model)

Elemente elastice n serie

10

s p

e

s p

k kk

k k

Constanta elastic echivalent

Constanta elastica suspensiei

Constanta elasticechivalent

Frecvena propriea suspensiei



114/199


(Quarter-car model)

Acceleraia indus dedenivelrile cii derulare

11

cii de rulare

Acceleraia indus dedenivelri crete odatcu frecvena acestora

Rezult necesitateareducerii constanteielastice a suspensiei

Se impunereducerea frecveneiproprii a suspensiei



115/199


(Quarter-car model) Acceleraia medieptratic

Scderea frecveneiproprii diminueaz

acceleraia vertical

12

Frecvena denivelrilor cii de rulareValori recomandate

Frecvena proprie=1..1.3 Hz



116/199


(Quarter-car model) Transmisibilitateaacceleraiei

Raportul de amortizare:

Crete cresc acceleraiileverticale la frecvene mici

Scade crete atenuarea

la frecven e mari

13

Frecvena denivelrilor cii de rulare

Valori recomandate

Raportul deamortizare = 0,20,4

Valorile excesiv de mari conducla rigidizarea suspensiei masasuspendat oscileaz pe pneuri

Caracteristic asimetrica amortizorului



117/199


22

2

1,21 42

s p s ps s s

ns s ns s s ns

k k k k k k km m m m m m

Oscilaiile masei

suspendate

14



118/199


22

2

1,21 42

s p s ps s s

ns s ns s s ns

k k k k k k km m m m m m

Oscilaiile masei

nesuspendate

15



119/199

2.3 Oscilaiile de sltare i de tangaj

Se consider masa suspendat

sprijinit pe suspensia fa / spateSe neglijeaz masele nesuspendateSe neglijeaz forele de amortizare

16

0f s f sM z k k z k a k b

2 2 0y f s f sI k a k b z k a k b Sistem de dou ec. dif.de ordinul 2

Caz particular: ;2

f s

la b k k k Suspensie simetric

2 0M z k z 2

02

y

k lI

2 ec.dif.independente

22

;2

s t

y

k k l

M I

sltare tangaj



120/199

2.3 Oscilaiile de sltare i de tangaj

Centrul de oscilaie

; ;f s

f s f s

f s

k k

m m

Suspensie simetric

Centrul de oscilaie coincide cu CG = micridecuplate de sltare i de tangaj

Suspensie nesimetric

f s Centrul de oscilaii de sltare

deplasat n faa punii anterioareCentrul de oscilaie de tangaj

deplasat spre puntea spate

f s Centrul de oscilaii de sltaredeplasat n spatele punii posterioareCentrul de oscilaie de tangaj

deplasat spre puntea anterioar

Situaia cea mai favorabil



121/199


Grade de libertate:

Deplasri verticale ale celor 4mase nesuspendate (roilor) = 4

Sltare (masa suspendat) = 1

Tan a masa sus endat =1

18

Ruliu (masa suspendat) = 1

TOTAL = 7 DOF



122/199

2.5 Elemente de calcul

1. Se stabilete rig suspensiilordin condiia obinerii unei frecvene proprii de11,3 Hz

2. Se verific valoarea sgeii statice

Valori recomandate Autoturisme: 200250 mmAutobuze: 120200 mmAutocamioane: 80140 mm

19

.

3. Se verific raportul rigiditilor fa / spate

Valori recomandate

,

,

0,8...0,9st f

st s

y

y

,

,

1,0...1,2st f

st s

y

y

pentru autoturisme

pentru autocamioane



123/199

2.5 Elemente de calcul

4. Verificarea coeficientului dinamic: raportul dintre fora preluat de arc lasgeata maxim i sarcina static

Valori recomandate

Autovehicule obinuite: 1,71,8Autoveh. care circul pe drumuri cu neregulariti: 23Autov. de teren: 34

20

5. Se verific valoarea sgeii dinamice

Valori recomandate 0,5d sty y pentru autoturisme

pentru autocamioane

pentru autobuze0,75d sty y

1,00d sty y 6. Se adopt coeficientul de amortizare pentru obinerea unui raport de

amortizare de 0,20,4

2c k m


124/199

1133.. CALCULUL

ELEMENTELORSUSPENSIEI

1


1. Calculul arcurilor elicoidale cilindrice


125/199

3

8 F n D

2

4s

G d

Indicele arcului:D

cd

Factorul de corecie a curburii:0,5

1sK

c

Rigiditatea arcului

4

38

G dk

n D

Efortul unitare de forfecare3

8 F D

d

1. Calculul arcurilor elicoidale cilindrice


126/199

Date de intrare

Sgeata static

Sgeata dinamic

Rigiditatea

Diametrul arcului

st

y

dy

k

D

3

Se verific efortul unitar

Rigiditatea arcului

4

38

G dk

n D

8

8 3 3

8 8 dadmisibil

F D F D

d d

Se adoptn= 69 i secalculeazd

Se verific sgeata static

3

4

8 stst

F n D

y G d

2. Calculul arcurilor cu foi


127/199

Arcul preia:

Fora verticalForele orizontaleMomentele reactive

Cazul 1

4

2 d

GZ k Reaciunea vertical a cii pentru frnare / demaraj punte

motoare / nemotoare

dk Coeficient dinamic care depinde de vitez i de gradul de ncrcare

2f d

GX Z k Reaciunea orizontal a cii pentru frnare punte

motoare / nemotoare


Arcul preia:


128/199

Arcul preia:

Fora verticalForele orizontaleMomentele reactive

2

, ,

2Af r f r

G l bR m

l

Reaciunile verticale ale asiuluipentru frnare / demarare

5

Ramura din stnga

1

,2

B f r

G l bR m

l

, 1 ,

1

Af r f r

i

R l X

W b h

, 2Bf r

i

R lW

Ramura din dreapta

2

6

ib h

W

Limea foiiGrosimea foii

Valori recomandate Sgeata static

Sgeata maxim

max 800...900 MPa

max 500...600 MPa



129/199

Arcul preia:

Fora verticalForele orizontale

Momentele reactive suntpreluate de bara longitudinal

Cazul 2

6

2 d


motoare

2f d

GX Z k Reaciunea orizontal a cii pentru frnare puntemotoare / nemotoare

2. Calculul arcurilor cu foiArcul preia:


130/199

Reaciunile verticale ale asiuluipentru frnare / demarare

Arcul preia:

Fora vertical

Momentele reactive i foreleorizontale sunt preluate de baralongitudinal

7

, ,2

Af r f rR ml

Ramura din stnga

1

,2

B f r

G l bR m

l

, 1 ,

1

Af r f r

i

R l X

W b h

, 2Bf r

i

R l

W

Ramura din dreapta



131/199

Arcul preia:

Fora vertical


Cazul 3

8

2 d


motoare

2f d

GX Z k Reaciunea orizontal a cii pentru frnare puntemotoare



132/199

Arcul preia:

Fora vertical


9

, ,2

Af r f rR ml

Ramura din stnga

1

,2

B f r

G lR m

l

, 1Af r

i

R l

W

, 2Bf r

i

R l

W

Ramura din dreapta

3. Calculul arcurilor bar de torsiune


133/199

100s s Unghiul de rsucire n poziia static

0sin sins sz b 0arcsin sin s

s

z

b

3. Calculul arcurilor bar de torsiune


134/199

11

Momentul de rsucire n poziia static 0 coso sM Z b

Lungimea activ a barei de torsiune

4

032

sa

d GL

M

Efortul unitar n poziia static 03

16s

M

d

3. Calculul arcurilor bar de torsiuneUnghiul n poziia superioar maxim


135/199

0 max

Unghiul maxim de rsucire abarei de torsiune

max

max 0arcsin sin

z

b

g p p

12

Efortul unitar n poziia maxim sa

G d

L

Valori recomandate max 700...900MPa

4. Calculul barei stabilizatoare

Dac unghiul de ruliu este mai mare de


136/199

. .1bstab gl susp

a

Yk G h k

G

Rigiditatea barei stabilizatoare

Dac unghiul de ruliu este mai mare de7, se impune utilizarea barelor destabilizare

13

h

- distana de la centrul de greutate al masei suspendatela axa de ruliu;

Y- fora lateral, la limita de aderen

- unghiul de ruliu, exprimat n radiani

. .gl suspk - rigiditatea unghiular global a suspensiei fa ispate n absena barei stabilizatoare

La autoturisme raportul dintre rigiditile unghiulare ale suspensiei dinfa i din spate trebuie fie de1,21,6.

5. Calculul elementelor pneumatice

F l t d l t l l ti ti


137/199

p

n

0 0

n

a e a en

p V

F p p S p S V

- presiunea sub efectul foreiF;

- exponentul politropic

Fora preluata de elementul elastic pneumatic

0p - presiunea iniial;

ap - presiunea atmosferic;

14

0,V V - Volumul curent, respectiv iniial

eS - suprafaa elementului pneumatic, consideratconstant

eV S f

f- sgeata sub aciunea foreiF

0 0

n

a en n

e

p VF p S

S f


dFkD fi i i i idi ii


138/199

p

dk

fDefiniia rigiditii

0 0d

d

n

a en n

e

p Vk p Sf S f

1

20 0 0 0 0 0

2 1 1 1

n n n n

e en n n n n

e e

p V n f n p V n p Vk S S

S f S f V

15

Cazul utilizrii unui sistem de reglare automat a sgeii statice

2 20 0 0

1

0 0

n

e en

n p V n pk S S

V V


Se verific presiunea de lucru :


139/199

Se verific presiunea de lucru :

2

ns

a

e a

Z Z Lp p

S L L

Z - Sarcina pe osie n stare nencrcat

nsZ - Greutatea masei nesuspendate a punii

Starea nencrcat:

16

2

u ns

u a

e a

Z Z Lp p

S L L

uZ - Sarcina pe osie n stare ncrcat

nsZ - Greutatea masei nesuspendate a punii

Starea ncrcat:

Valori recomandate 0,6MPaup

6. Calculul amortizorului hidraulic

li


140/199

1

li

l

cosa R

iF F

Rv

av

1l

cosa Rv v

i

2

a R

ic c

17

1i

RF a

F

Rv

av

RF

a

l

1

cosa RF F

cosa Rv v

2

1

cosa Rc c


Rigiditatea suspensiei 2k k i Raportul de braelor roat/arc fa de


141/199

R p

g

R p

k kk

k k

1

2

Rs

s

k

M

g pcalculat la axul roii R s arc

k k i Raportul de braelor roat/arc fa dearticulaia braului

Rigiditatea global pneu

Pulsaia proprie a masei suspendate

18

12cr s pc k k m

Pulsaia proprie a maseinesuspendate

1

2

S p

ns

ns

k k

M

Coeficientul critic de amortizare

Amortizare

subcritic


Raportul de c


142/199

amortizarecrc

Coeficientul de amortizare la comprimare la viteze reduse (low speed)

cLS cr LS c c

Calculul caracteristicii de amortizare la viteze reduse

Coeficientul de amortizare la destindere la viteze reduse (low speed)

19

Fora de amortizare la comprimare pentru viteza de tranziie

Viteza de tranziie de la viteze mici

la viteze maricLS cLS T F c v

50mm/sTv

3

LSdLS cr c c

Fora de amortizare la destindere pentru viteza de tranziie

dLS cLS T F c v


Calculul caracteristicii de amortizare la viteze ridicate


143/199

Coeficientul de amortizare la comprimare la viteze ridicate (high speed)

cLS cr HS c c


Coeficientul de amortizare la destindere la viteze ridicate (high speed)

3

LSdLS cr c c

20

250mm/sHSv Fora de amortizare la comprimare pentru viteze ridicate

cHS cHS HS F c v

Fora de amortizare la destindere pentru viteza de tranziie

dHS cHS HS F c v




144/199

Calculele se execut:


Valori recomandate

Pentru puntea fa / spatePentru situaia ncrcat / descrcat

Pentru autoturisme

PUNTEAValorile raportului de amortizare

21

Vitez mic 0,3 0,35

Vitez ridicat 0,25 0,25

Raportul destindere/comprimare 3 (25) 3 (25)

Pentru toate categ. Gh. Frail, Calculul i construcia automobilelor, pag.575

HS

LS

d c


145/199

1155.. CONSTRUCIASISTEMULUI DE

DIRECIE


1. Rol, cerine,clasificri


146/199

Prin rotirea punii n jurul unuiPrin rotirea punii n jurul unui

punct situat pe axa puniipunct situat pe axa punii

2

Prin bracarea roilor de laPrin bracarea roilor de laaceeai punteaceeai punte



147/199

Prin rotirea unei poriuni dinPrin rotirea unei poriuni din

asiu (cu asiu articulat)asiu (cu asiu articulat)

3

Prin rotirea punii n jurul unuiPrin rotirea punii n jurul unuipunct situat pe axapunct situat pe axa

autovehicululuiautovehiculului



148/199

PrinPrinantrenareaantrenarearoilor curoilor cu

vitezeviteze

4

diferitediferite



149/199

s asigure stabilizarea micrii rectilinii (dup efectuarea virajuluiroile de direcie s revin n poziia corespunztoare mersului n liniedreapt);

s permita obtinerea unei raze minime de viraj ct mai reduse;s elimine oscilaiile unghiulare ale roilor de direcie n jurul pivoilor

(fenomenul se numete shimmyi produce uzura articulaiilor, a

5

s permit o manevrare rapid a direciei, adic unghiurile de rotireale volanului s fie suficient de mici pentru a realiza o conducere sigurin raport cu viteza automobilului;

unghiurile de aezare ale roilor s se modifice ct mai puin n timpulvirrii;

s transmit la volan, ntr-o mic msur, ocurile roilor de direciedatorate de neregularitile cii de rulare (feed-back);

s fie simetric, adic numrul de rotaii ale volanului la stnga i ladreapta s fie egale;



150/199

efortul necesar manevrrii volanului s fie ct mai redus;s aib un randament ct mai ridicat;s permit nclinarea roilor n viraj, astfel nct s nu se produc

alunecarea lor;s fie compatibil cu mecanismul de ghidare al punii sau al roilor,

adic deplasrile i oscilaiile roilor s nu produc oscilaii ale volanului;

6

consecin la reducerea siguranei circulaiei;s fie prevzut cu elemente de reglaj, iar reglarea i ntreinerea s fie

uoare;construcia s fie sigur, simpl, s nu produc blocri i s aib o

fiabilitate ct mai mare.



151/199

Volanul

Coloana de direcie (arborele, transmisia)

Mecanismul de acionare

(posibil cu sistem de servoasistare)

7

Transmisia

(posibil cu sistem de servoasistare)



152/199

A. Dup locul de dispunere al volanului

volan i post de conducere pe stnga;volan i post de conducere pe dreapta;

B. Dup loculamplasrii punilor directoare

la autovehiculele cu dou puni

Punte directoare faPunte directoare spate

Ambele puni directoare

8

la autovehiculele cu trei puni

la autovehiculele cu patru puni

Numai puntea 1 (fa)Punile 1 i 2Punile 1 i 3

Numai punile 1 i 2 (fa)Punile 1 i 2 i 4Punile 1 i 3



153/199

B. Dup loculamplasrii punilor directoare

9



154/199

C. Dup tipul si angrenajul mecanismului de acionare

dup tipul angrenajului;

dup valoarea raportului de transmitere; Raport de transmitere constant

Raport de transmitere variabil

Melc globoidal + rolurub + piuliurub + piuli cu bile recirculantePinion + cremalier

10

D. Dup tipul de acionare a mecanismului de direcie

mecanic (fr servoasistare)

cu servoasistare hidraulic

la servoasistare electric

Pompa antrenat de m.a.i.Pompa antrenat de motor electric



155/199

E. Dupa dispunerea mecanismului de acionare fa de transmisia direciei

mecanism de acionare integrat in trapezul de direciemecanism de acionare separat de trapezul de direcie;

F. Dup construcia punii directoare

sistem de direcie pentru punte directoare rigid;sistem de direcie pentru punte directoare fracionat.

11

2. Construcia sistemului de direcie


156/199

Antrenare levier solidarcu fuzeta

12

Antrenare leviercentral

ecan sm e p rapez

Mecanism de tipparalelogram



157/199

Servoacionare electricpe coloana de direcie

Caseta de direcie cupinion i cremalier

13

Mecanism de direcie integratn trapezul de direcie



158/199

Servoacionare electricpe caseta de direcie

Caseta de direcie cupinion i cremalier

14

Mecanism de direcie integratn trapezul de direcie

3. Construcia mecanismului de acionare


159/199

Coloana de direcie

Melc globoidal

Rol

15

Prghie decomand


Asigurarea


160/199

Particulariti constructive etanrii

Rulmeni radial-axiali pentru sprijinulmelcului globoidal

Reglajul poziieiaxiale a rolei

Angrenare pedou flancuri

16

Buc sprijin axieire caset de

direcie Prghia de comand montat pecaneluri i asigurat cu piuli

Reglajul poziieiaxiale a melcului



161/199

Coloana de direcie

Prghie decomand

17

urub

Piuli



162/199

Particulariti constructive

Raport detransmitere variabil

Rulmeni radial-axialipentru sprijinul

urubului.

18

Rulmeni sprijin ax ieirecaset de direcie

Reglajul poziiei axiale aurubului

Fixarea cu brar

elastic a prghiei decomand



163/199

Rulmeni radial-axialipentru sprijinul

urubului.

19

,0,7

i



164/199

Ulei sub presiune ridicat

Ulei presiune redus -

evacuare

20

Distribuitor hidraulic rotativ

De la sursa de presiune

Ctre rezervor



165/199

pinion

cremalier

21


A t j


166/199

De la sursa depresiune

Ctre rezervor

Avantaje- randament direct ridicat;- bracari mari ale rotilor la rotiri mici ale volanului;- este integrat in transmisia direciei

Dezavantaje- randamentul invers ridicat, deci socuri resimtite la volan;- necesita un spatiu transversal intre roti pentru montare

Distribuitor hidraulic rotativ

Ulei sub presiuneridicat

Ulei presiune redus -evacuare

22


M i i i li


167/199

Mecanism pinion - cremalier

1 - urub2 Curea transmisie cudantur interioar3 Roat dinat montatpe axul motorului electri4 Fulie transmisie5- Piuli6 Bile retur7 Bile piuli

23

alturat



168/199

Motorul electric dispus

coaxial (Honda S2000)

urub

24

Rotorul motorului electricsolidar cu piulia

Pinion

r cu a e s er c

Manon de protecie



169/199

Arc ajustare joc

an renare

Rulment sprijin pinion

Inel de etanare

Buc sprijin pinion

Inel de etanare

Cuplaj elastic

25

Piuli fixarepinion

Opel Astra i Vectra

Articulaii cilindrice, montajcentral bare longitudinale

Cremalier

4. Servomecanisme

ii il d di i t b i d ii d t


170/199

poziia roilor de direcie trebuie s corespund comenzii date

de ofer, att la deplasarea rectilinie, ct i la deplasarea n viraj;dup ce au parcurs o curb, lsnd liber volanul, roile de

direcie trebuie s revin automat la poziia de mers n liniedreapta;

servodirecia trebuie s asigure oferului un bun contact cu

26

interventia forei suplimentare nu trebuie s fie perceputa lavolan;

conducerea automobilului trebuie s fie posibil i in cazurile ncare servodirecia nu funcioneaz;

s prezinte siguran contra vibraiilor chiar i pe drumuri foarterele (s nu apar autooscilaii ale roilor de direcie sau alevolanului) .

4. Servomecanisme


171/199

B. Dup amplasarea servom ecanismu lui

A. Dup tipu l energiei ut i l izate

Hidraulice impun existena pompei, rezervorului cu ulei i conductelorElectrice

Pe coloana de direcie

Inte rate n caseta de direc ie

27

Integrate n mecanismul de transmisie

4. ServomecanismeServoasistare electric montat pe coloana de direcie(ZF)


172/199

Articulaii

Servomotorelectric

Avantaj major poate fi utilizatpentru orice tip de caset dedirecie

28

Mecanism melc-roatmelcat

4. Servomecanisme


173/199

29

Servoasistare hidraulic cu 2cilindri care acioneaz asupraprghiilor montate pe fuzete

Servoasistare hidraulic cu uncilindru cu dubl aciune careacioneaz asupra prghiilormontate pe fuzete

4. Servomecanisme


174/199

30

Servoasistare hidraulic cu un cilindru cu dubl aciune care

acioneaz asupra barei transversale de direcie

4. Servomecanisme


175/199

31

4. Servomecanisme1 Fora de acionare a volanului

2 Senzorul de cuplu msoar

Aciunea direct


176/199

2 Senzorul de cuplu msoarmomentul de torsiune dezvoltatde ofer

3 Senzorul de deplasaremsoar: unghiul de rotire; vitezaunghiular; sensul de rotire

32

o u u e con ro e erm n :fora de asistare; sensul deaplicare a forei

5 Motorul electric antreneazcremaliera: cu fora necesar; n

sensul necesar

6 Fora total aplicatcremalierei este dat de sumaforelor de la volan i de lamotorul electric

4. Servomecanisme1 Reducerea forei de acionarea volanului

Aciunea de revenire


177/199

2 Senzorul de cuplu msoarmomentul de torsiune dezvoltatde ofer

3 Senzorul de cuplu msoarforele de revenire ale roilor

33

o u u e con ro e erm n :fora de asistare; sensul deaplicare a forei

5 Motorul electric antreneazcremaliera: cu fora necesar; n

sensul necesar

5. Sistem de acionare electric

Acionarea roilor se realizeazexclusiv pe cale electric


178/199

1 comanda electric includesenzori de unghi i de moment,precum i actuator2 ambreiaj cu rol de redundan3 controler4 motoare electrice de execuie

34

6. Coloana de direcie

Rol funcional- transmite comanda virrii de la organul de comand (volanul) la mecanismul de

i


179/199

acionare;

- permite reglarea poziiei volanului;- are rol esenial n sigurana pasiv prin: dispunerea airbagului ofer n butuculvolanului, deformarea unor elemente constructive pentru a evita impactul cu corpuloferului;- asigur blocarea manevrarii volanului n timpul staionarii automobilului;- contribuie la estetica i ergononia postului de conducere

35

Compunere

1 sistem blocare2,3 lagre de sprijin4,5 articulaii cardanice6 arbore intermediar7 burduf de protecie


Coloana telescop icArbore superior


180/199

Arbore inferior

Arbore

interior

36

Arbore telescopic

tifturi

nylon

Reea deformabil

Arboreexterior


Coloana deform abi l

Coloan telescopic i deplasabil Volvo S40


181/199

Coloan telescopic i deplasabil Volvo S40

37

1- Ansamblu suport2 Coloan de direcie3 Element deformabil4 Cuplaj elastic5 Caseta de direcie


Coloana deform abi l


182/199

Transmisie a volanului cu arbore secundardeformabil i volan basculabil (Mercedes)

38

7. Bare de direcie i articulaii

1 Bare de direcie; pot fi:Cu lungime fix: ex.

COMPONENTE1


183/199

1. Bare de direcie; pot fi:Cu lungime variabil: ex. 2

2. Articulaii; pot fi:Cilindrice: ex.

Sferice: ex.

3

4

Fixare pe con i asigurare cupiuli

3. Prghii; pot fi:Cu poziie fix, fixate cu uruburi; ex.

5

39

1

23

4

u poz e reg a , pe cane ur ; ex.

5 6

7. Bare de direcie i articulaii

7.2 Construcie

Arc compensare


184/199

Arc compensarejocuri

Corp

40

Con de fixare

Manon de protecie

Articulaiasferic

Arc compensarejocuri


185/199

16.16. ELEMENTE deCALCULUL SISTEMULUI

de DIREC IE


1. Cinematicavirajului prin

bracarea roilor

L

iraj

pl

AD


186/199

Virajul idealAxele tuturor roilor seintersecteaz n punctul unic O

OD OC

Bbe

R

beR

Bandadev

iraj

b

eR

BC

AD BC

AD=BC; OD-OC B

2 1ctg ctg const.

B

L

R

2

1

0

iR

1. Cinematica virajului prin bracarea roilor


187/199

Cunoscut sub denumirea degeometrie de viraj Ackerman

Inventat de Georg Lankensperger,Munchen n 1817

Brevetat de Rudolf Ackerman n1818 n Anglia

Presupune existena unui centru unic de viraj, roile

executnd rotirea n jurul acestuia


452[ ]


188/199

20

25

30

35

40

45

0

5

10

0 5 10 15 20 25 30

1 [ ]

2 1

Variaia unghiurilor de bracare a roilor

1. Cinematica virajului prin bracarea roilorA

3v


189/199

B

A

1v

vv R 3 4;

2 2v v

B Bv R v R

3 4 22 2

v v

B Bv v R R R

Centrudeviraj

B

1

2

R

2v

4v

v

1 2

1 2

2 2;cos cos

v v

B BR R

v v

1 2

1 2

2 2 2cos cos cos

v v

B BR RR

v v


2 2

B BR R

R


190/199

18

1

2

cos[%]

cos

1 2

1 2

2 2 2

cos cos cosv v

Rv v

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30

1[ ]

Variaia erorii de aproximare a cosinusurilor unghiurilor de bracare

/ 0,6B L


Concluzii


191/199

Concluzii

1. Vitezele roilor respect relaii de forma:

1 2 02v v v

Se asigur: Pentru puntea fa motoare diferenialul inter-roi

Pentru puntea fa nemotoare pot avea orice vitez

2. Sistemele actuale de direcie nu asigur cu exactitate respectarearelaiei Ackerman rezult alunecri relative pneu cale, n specialla raze mici de viraj (unghiuri mari de bracare)

2. Parametrii funcionali ai sistemului de direcie

2.1 Raportul de transmitere

U hi l d ti l l i (1 5 3 0) 360


192/199

v

m

i

Unghiul de rotire a volanului = (1,53,0) x 360

Unghiul de bracare a roilor


193/199

p

Poate fi: ConstantVariabil

1 Constant satisfacecerinele pentru mareamajoritate a autovehiculelor

cel mai rspndit

2 Descresctor- manevrare uoar a volanului pentru unghiuri obinuite, rotireavolanului cu unghiuri mici produce unghiuri foarte mici de bracare (direcia nu este

sensibil), iar rularea la viteze mari cnd influena momentelor stabilizatoare estemaimare, devine mai uoar. n schimb, virajele cu raze mici (unghiurile mari debracare) necesit fore mari la manevrarea volanului, dar frecvena acestora esteredusa.

Aceasta varianta este convenabil pentru autovehicule cu sarcin util mare.



Raportul de transmitere al mecanismului de acionare


194/199

3 Cresctor satisfacecerinele pentru deplasareacu viteze mari se aplic laautoturisme

4 Descresctor accentueaz uurina manevrrii la raze mariAceasta varianta este convenabil pentru autovehicule grele.

Raportul de transmitere se calculeaz cu relaii specifice fiecrui tipde mecanism de acionare



Raportul de transmitere al transmisiei


195/199

Raportul de transmitere se calculeaz cu relaii specifice fiecrui tip

de mecanism de transmisie corelat cu mecanismul de acionare

Mecanism de ac. cu ieire arborecu micare de rotaie

Mecanism de ac. cu cremalier

2.2 Randamentul sistemului de direcie



196/199

1

1 1

1 1 2 2 1 2

1

1 1

f f

d

f f f a f

P P P

P P

M M M i M

Aciunea direct

1 1 1 a Aciunea invers

2

2 2

1 1 2 2 1 2

2 2 2

1

1 1

f f

i

f f f a f

P P P

P P

M M M i M

M M

Un calcul riguros presupune utilizarea unor programe bazate pe metoda multi-corp


2.3 Calculul solicitrilor


197/199

Un calcul riguros presupune utilizarea unor programe bazate pe metodamulti-corp


2.3 Calculul solicitrilor


198/199

multi corp

Valori recomandate pentru efortul la volan

4050 N la autoturisme,



199/199

,

100160 N la autocamioane i autobuze,250 N la autocamioane.

Pentru valori mai mari de 200 N se impune utilizarea servomecanismelor.

Pentru sporirea confortului, se utilizeaz servomecanisme i la autoturisme.

Examen Final SFDS

Documents

Transcript of Examen Final SFDS