Определение верхних значений сил длительного действия

При расчете долговечности следует исходить из допустимой нагрузки на мост. Ниже приведены допустимые нагрузки, силы и веса деталей, а также плечи действия сил и углы:

Нагрузка на передний мост                                  G_V = 5770 Н

Нагрузка на колеса                                               N_V = 2885 Н

Половина веса неподрессоренных частей            U_V /2 = 343,35 Н

Сила тяги на третьей передаче                             L_А1 = 352,8 Н

Плечо обкатки                           R_o = – 7 мм; R_{o ст} = – 5 мм

Угол наклона оси поворота в поперечной плоскости δ_о = 15°

Угол продольного наклона оси поворота колеса ε = 3°

Схождение и развал колес                                    γ_о = 0°

Расстояние между точками А и В в направлении оси с+о= 612 мм=0,612 м

Высота точки над поверхностью дороги             d = 203мм, d_о = 180 мм

Угол наклона рычага β                                         β = 3°35′

Шины:

наружный диаметр                             D=588мм (544 c нагруз.)

статический радиус                                      r_ст = 272 мм

диаметрический радиус                      r_д = 282 мм

Так как рассматриваемый автомобиль имеет продольный угол наклона колеса и является переднеприводным, в направляющем устройстве передней подвески возникают дополнительные силы, действующие в продольном направлении.

Действующую в пятне катящегося колеса силу тяги L_A1, следует вначале перенести в центр колеса, обозначив ее L′_A1, а затем как L′′_A1 перенести ее на ось поворота под прямым углом к последней. Это необходимо для расчета составляющих сил в направлении оси Z в точках А и В. Таким образом, сила тяги обозначаемая L_A1, оказывается смещенной от центра колеса вниз на величину а_L (рис. 5.1.).

 

а_L = R_o sin δ_o + r_д sin (δ_o + γ _o) sin δ_o.

 

При динамическом радиусе колеса r_д = 282 мм плечо обкатки R_o уменьшается до R_o = – 7 мм.

 

а_L = – 0,007 · 0,2588 +0,282 · 0,2588² = =0,01701 м.

 

Дополнительно следует перенести боковую силу S₁, которую следует рассматривать действующей на ось поворота колеса над дорогой на высоте:

 

n_s = r_д sin² ε = 0,282 · 0,0523² = 0,00077 м.

 

Вертикальные направляющие сил, которые необходимы для определения, можно получить, используя приведенный на рисунке вид сзади, по зависимости В_хо = В_уо сtg β и с помощью уравнения моментов относительно точки А:

 

 

где N_V ′_О = К₁ N_V - U_V /2 = 1,6 · 2885 – 288,5 =4327,5 Н≈4,33 кН.

 

 Рис. 5.1. Виды подвески сбоку (а) и сзади (б).

 

 

В_хо =В_уо∙ctgβ=179,78 · 15,97 =2871,09 Н.

 

Направление действия силы А_zо, приведенной на виде сбоку, не очевидно. Поэтому, составляя уравнение моментов относительно точки А, вначале определяем:

 

 

где t = (с + о) cos δ_o tg ε = 0,612∙0,9659∙0,0524 = 0,031;

 е = [(c + o) cos δ_o + d – r_д] tg ε = [0,612∙0,9659+0,203–0,282]∙0,0524 = 0,0268.

 

 

B_zo=521,43 Н.

В точке А действуют взаимно перпендикулярные силы:

 

- А_хо + В_хо - S₁ = 0;            А_уо = В_уо + N_V ′_O;    А_zо = В_zо - L_A1

А_хо = В_хо - S_1;                          А_уо = 179,78+4327,5; А_zо = 521,43–352,8

А_хо = 2871,09 –981= 1890,09 Н А_уо = 4507,28 Н А_zо =168,63 Н.

Эти силы раскладываем в направлении оси амортизатора и перпендикулярно ей аналогично статическому положению.

 

А_уu = A_yo · sin υ = 4507,28 · 0,1484 = 668,88 Н.

A_yv = A_yo · cos υ = 4507,28 · 0,9889 = 4457,25 Н.

A_xs = A_xo · sin æ = 1890,09 · 0,937 = 1771,01 Н.

A_xt = A_xo · cos æ = 1890,09 · 0,3494 = 660,4 Н.

A_zs = A_zo · cos æ = 168,63 · 0,3494 = 58,92 Н.

A_zt = A_zo · sin æ = 168,63 · 0,937 = 158,01 Н.

A_s = A_zs + A_xs = 58,92 + 1771,01 = 1829,93 Н.

A_tв = A_xt – A_zt = 660,4 – 158,01 = 502,39 Н.

A_su = A_s · cos υ = 1829,93 · 0,9889 = 1809,62 Н.

A_sv = A_s · sin υ = 1829,93 · 0,1484 = 271,56 Н.

F₁ = A_yv + A_sv = 4457,25 + 271,56 = 4727,81 Н.

A_uв = A_su – A_yu = 1809,62 – 668,88 = 1140,74 Н.

A_quer = √A_u² + A_t² = √1140,74² + 502,39² = 1246,47 Н.

Осуществляем проверку разложения сил на составляющие:

√А_хо² + А_уо² + А_zo² = √A_u² + A_t² + F₁²;

√1890,09² + 4507,28² + 168,63² = √1140,74² + 502,39² + 4727,81²;

4890,44 ≈ 4889,36

Следует дополнительно произвести расчет с использованием нижних значений нагрузки (знакопеременный или знакопостоянный), а также создание предпосылок для сложения всех сил, действующих в одной точке.