Устройство автомобилей

Плавность хода автомобиля

Общие сведения о плавности хода

Автомобиль является сухопутным транспортным средством, поэтому перемещается по дорогам с различным покрытием и разного качества. При этом поездка по неровной дороге на одном автомобиле не вызывает неприятных ощущений, а даже непродолжительная езда на другом автомобиле по той же дороге вызывает неприятные ощущения, приводит к быстрой утомляемости и даже расстройствам здоровья.
В данном случае можно сказать, что первый автомобиль обладает плавным ходом, а второй, обладая жестким ходом, передает все неровности дороги от колес и подвески непосредственно кузову, водителю и пассажирам.

Под плавностью хода понимают совокупность свойств, обеспечивающих ограничение в пределах установленных норм вибронагруженности водителя, пассажиров, груза и автомобиля.

Нормы вибронагруженности устанавливаются так, чтобы на дорогах, для которых предназначен данный автомобиль, вибрации не вызывали у водителя и пассажиров неприятных ощущений, а вибрации грузов и автомобиля – их повреждений.

Выступы и впадины, имеющие длины волн от 100 м до 10 см называют микропрофилем дороги . Он является основным источником сил, вызывающих колебания автомобиля на подвеске.
Мелкие неровности дорожной поверхности с длиной волн менее 10 см называют шероховатостью дороги . Они могут стать причиной высокочастотной вибрации и связанного с ней шума высокого уровня при движении транспортного средства.

Плавность хода зависит от характера и величины возмущающих сил, вызывающих колебания, общей компоновки автомобиля и отдельных его конструктивных особенностей, главным образом от системы подрессоривания, а также от мастерства водителя.

Возмущающие силы могут возникать под действием внутренних и внешних причин. К внутренним причинам относятся неуравновешенность деталей и неравномерность их вращения. Внутренние возмущающие факторы может вызывать дисбаланс работающего двигателя, узлов и деталей трансмиссии, ходовой части, в т. ч. колес. Из внешних причин наибольшее значение имеют неровности пути.

Под влиянием внутренних причин возникают главным образом высокочастотные колебания – вибрации, влияние которых на пассажиров не столь значительно. Конечно, сильный дисбаланс колес или, например, гнутый карданный вал, могут вызвать ощутимую тряску при движении, но эти случаи связаны с явной неисправностью элементов конструкции автомобиля. Поэтому плавность хода рассматривается с точки зрения воздействия, оказываемого неровностями пути.

Основными устройствами, защищающими автомобиль, водителя, пассажиров и груз от большой вибронагруженности со стороны дороги является подвеска и шины, а для пассажиров и водителя также упругие сидения.

На человека негативно влияет амплитуда, частота и ускорение колебательного движения. Колебания кузова автомобиля складываются из вынужденных колебаний, имеющих случайно меняющиеся частоты, и свободных колебаний, имеющих постоянную частоту (собственная частота колебаний кузова).
Свободные колебания преобладают над вынужденными, поэтому снижение интенсивности колебаний с собственной частотой приводит к улучшению плавности хода автомобиля на любой дороге.

Влияние колебаний и вибраций на человека

При движении автомобиля его кузов испытывает колебания и вибрации, которые организм человека переносит по-разному. Колебания с низкой частотой (до 900…1100 колебаний в минуту) воспринимаются человеком как отдельные циклы изменения нагрузки или положения. Колебания более высоких частот воспринимаются слитно и называются вибрациями.

Частота колебаний кузова на рессорах лежит в пределах от 80 до 150 колебаний в минуту, частота колебаний осей между рессорами и землей (шинами) равна 360. 900 колебаний в минуту. Вибрации двигателя, трансмиссии и кузова происходят с частотой 1000. 4200 колебаний в минуту.

Организм человека воспринимает вибрации или через их звуковые проявления или непосредственно как силовые воздействия. В автомобиле пассажиры и водитель изолированы от непосредственного силового воздействия вибрации подушками сидений. Только ноги на полу могут воспринимать эти вибрации, силовые воздействия которых почти полностью устраняются применением упругих ковриков.
Наибольшее влияние на организм человека оказывают колебания кузова.
Колебательный процесс характеризуется частотами, амплитудами, скоростью колебания, ускорениями и скоростью изменения ускорений.

Для повышения комфортабельности автомобиля необходимо по возможности уменьшить амплитуду колебаний. При амплитудах колебаний меньших 35…40 мм, амортизационная способность человеческого организма полностью устраняет колебания головы. Большие амплитуды вызывают колебания головы, что приводит к неприятным ощущениям и быстрой усталости.

Частота колебаний более существенно влияет на организм человека. Установлено, что снижение числа колебаний менее 50 колебаний в минуту часто вызывает у пассажиров явление «морской болезни», а превышение 130 колебаний в минуту приводит к ощущению резких толчков.
На ощущения человека при колебаниях – его энергетические затраты и нервные нагрузки – могут оказывать существенное влияния разные параметры колебательного процесса, в зависимости от частоты колебаний.

При частотах до 4..6 колебаний в минуту, в пределы которых полностью укладывается весь низкочастотный диапазон колебаний автомобиля, ощущения в первую очередь пропорциональны ускорениям при колебаниях. Поэтому для оценки плавности хода автомобилей наиболее распространенным измерителем являются вертикальные ускорения, определяемые в характерных точках колебательной системы. По величине вертикальных ускорений кузова автомобиля можно также судить о сохранности перевозимого груза.

Если ускорения кузова больше ускорения свободного падения g = 9,81 м/с 2 , то незакрепленный груз отрывается от пола и затем падает обратно, поскольку некоторое время находится в состоянии невесомости.

При оценке плавности хода по ускорениям необходимо, кроме величины ускорений, учитывать их повторяемость. Совокупный учет этих факторов соответствует взглядам физиологов на утомление, как на явление, связанное с интенсивность и частотой внешних раздражителей.
Следует отметить также, что при частотах колебаний кузова до 5…6 колебаний в минуту на ощущения человека оказывает заметное влияние скорость ускорений, т.е. третья производная перемещений по времени. Так, например, скорости изменения ускорений до 25 м/с 2 вызывают беспокоящие ощущения, а при 40 м/с 2 – неприятные ощущения.

Показатели плавности хода

Колебания кузова автомобиля характеризуются следующими показателями:

• период колебаний t – время, в течение которого кузов совершает полное колебательное движение;
• угловая частота Ω – величина, численно равная произведению частоты колебаний на 2 π : Ω = 2 πυ = 2 π/t .

Угловая частота соответствует фазе колебаний без начальной фазы в момент времени t = 1 сек.

Частота колебаний n – число колебаний в минуту:

n = 60 /t = 60 Ω/ 2 π = 30/π √( с/m ),

где m – масса тела;
с – жесткость упругого элемента подвески.

Деформация f₀ упругого элемента подвески при ее статическом положении зависит от его жесткости и силы тяжести подрессоренной массы автомобиля:

где G_г – вес подрессоренной массы автомобиля.

Тогда можно записать:

Анализируя эту формулу можно сделать вывод, что чем больше статический прогиб подвески, тем меньше частота собственных колебаний. Используя мягкие подвески, уменьшают частоту собственных колебаний кузова, повышая комфортабельность автомобиля.

Тест 14. Подвеска

1) повышает безопасность движения;

2) обеспечивает упругую связь колес с рамой;

3) повышает комфортабельность труда водителя;

4) передает крутящий момент на ведущие колеса;

5) разделяет массы автомобиля на подрессоренные и неподрессоренные.

2. ПОДРЕССОРЕННЫЕ МАССЫ:

6) коробка передач;

7) рулевой механизм;

8) тормозные механизмы.

3. СОСТАВ ПОДЕСКИ:

1) гасящий элемент;

2) упругий элемент;

3) фиксирующий элемент;

4) запирающее устройство;

5) направляющее устройство;

6) стабилизирующее устройство.

4. ЭЛЕМЕНТЫ ПОДВЕСКИ УЗЛЫ, ДЕТАЛИ:

F. Торсионные валы.

G. Реактивные штанги.

5. СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ:

1) уменьшает боковой крен;

2) определяет характер перемещения колес;

3) уменьшает продольные колебания кузова;

4) препятствует поперечным колебаниям кузова;

5) создает на поворотах пассивное подруливание задних колес.

6. НАПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО:

1) уменьшает боковой крен;

2) определяет характер перемещения колес;

3) уменьшает поперечные колебания кузова;

4) уменьшает продольные колебания кузова;

5) передает усилия между колесами и кузовом.

7. ГАЗОНАПОЛНЕННЫЙ АМОРТИЗАТОР ПОВЫШАЕТ:

1) мягкость подвески;

2) жесткость подвески;

3) безопасность при высокой скорости;

4) комфортабельность при езде по неровностям.

8. БАЛАНСИРНАЯ ПОДВЕСКА (РИС. 14.1):

1) образует тележку, качающуюся на оси 6;

2) повышает проходимость автомобиля;

3) повышает боковую устойчивость автомобиля;

4) обеспечивает каждому мосту независимое перемещение.

9. НАПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.1:

1) ступица 7; 5) ось балансира 6;

2) рессоры 5; 6) балки мостов 4 и 8;

3) отсутствует; 7) реактивные штанги 7 и 2.

Рис. 14.1. Балансирная подвеска

10. УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.1:

1) ступица 7; 5) ось балансира 5;

2) рессоры 5; 6) балки мостов 4 и 8;

3) отсутствует; 7) реактивные штанги 7 и 2.

11. НЕЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА (РИС. 14.2) ОБЕСПЕЧИВАЕТ:

1) лучшую плавность хода;

2) лучшую проходимость;

3) меньший расход топлива;

4) лучшую устойчивость автомобиля.

Рис. 14.2. Независимая подвеска

12. НАПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.2

1) пружина 7; 25) амортизатор 8;

2) ось рычага 6; 6) стабилизатор 4;

3) рычаги 1 и 5; 7) шаровые опоры 2 и 9;

4) отсутствует; 8) регулировочные шайбы 3.

13. ГАСЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ НА РИС. 14.2:

1) пружина 7; 5) амортизатор 8;

2) ось рычага 6 ; 6) стабилизатор 4;

3) рычаги 1и 5; 7) шаровые опоры 2 и 9;

4) отсутствует; 8) регулировочные шайбы 3.

14. СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ 4 (РИС. 14.2):

1) стабилизирует дорожный просвет;

2) препятствует крену кузова на поворотах;

3) прижимает колеса к дорожному полотну;

4) является дополнительным упругим элементом;

5) возвращает управляемые колеса в нейтральное положение.

15. ТОРСИОННАЯ ПОДВЕСКА НА РИС. 14.3:

1) дороже рессорной;

2) наиболее компактна;

3) долговечнее пружинной;

4) лучше защищена от механических повреждений.

Рис. 14.3. Торсионная подвеска

16. УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ (РИС. 14.3):

2) амортизатор 4;

3) продольный рычаг 3;

4) поперечный рычаг 5;

5) торсионные валы 7 и 2.

НАПРАВЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ:

7) амортизатор 4\

8) продольный рычаг 3\

9) поперечный рычаг 5;
10) торсионные валы 7 и 2.

ГАСЯЩИЙ ЭЛЕМЕНТ ПОДВЕСКИ:

12) амортизатор 4\

13) продольный рычаг J;

14) поперечный рычаг 5;

15) торсионные валы 7 и 2.

17. ДВУХТРУБНЫЙ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИЙ АМОРТИЗАТОР (РИС. 14.4):

1) нагревается при работе;

2) гасит вертикальные колебания кузова;

3) является направляющим элементом подвески;

4) создает большие усилия при растяжении, чем при сжатии;

5) создает большие усилия при сжатии, чем при растяжении.

18. ИСПРАВНОСТЬ АМОРТИЗАТОРА (РИС. 14.4) ЗАВИСИТ ОТ:

1) состояния уплотнения 7;

2) исходного положения поршня 6\

3) чистоты его внешней поверхности;

4) чистоты амортизаторной жидкости;

5) строго дозированного количества жидкости в его полостях.

Рис. 14.4. Гидравлический амортизатор

19. ПРИ ХОДЕ ОТДАЧИ ЖИДКОСТЬ В АМОРТИЗАТОРЕ (РИС. 14.4) ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ:

1) в межтрубную полость через клапан 5;

2) в надпоршневую полость через клапан 2;

3) в подпоршневую полость через клапан 5;

4) в подпоршневую полость через клапан 4.

20. ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА:

2) сохраняет дорожный просвет;

3) позволяет менять дорожный просвет;

4) сохраняет постоянство ходов подвески;

5) изменяет жесткость при различных нагрузках кузова.

Тест 13. Передний управляемый мост

Выберите номера всех правильных ответов

1. ДЕТАЛЬ, ВОКРУГ КОТОРОЙ ПОВОРАЧИВАЮТСЯ УПРАВЛЯЕМЫЕ КОЛЕСА:

1) палец; 4) петля;

2) плунжер; 5) шкворень;

3) шаровая опора; 6) подшипник.

2. ДЕТАЛЬ 7 НА РИС. 13.1:

1) балка; 5) рычаг;

2) стопор; 6) барабан;

3) ступица; 7) суппорт;

4) шкворень; 8) поворотный кулак.

Рис. 13.1. Передний мост

3. ДЕТАЛЬ 3 НА РИС. 13.1:

1) балка; 5) рычаг;

2) стопор; 6) барабан;

3) ступица; 7) суппорт;

4) шкворень; 8) поворотный кулак.

4. ДЕТАЛЬ 8 НА РИС 13.1:

1) балка; 5) рычаг;

2) стопор; 6) барабан;

3) ступица; 7) суппорт;

4) шкворень; 8) поворотный кулак.

5. УГОЛ а НА РИС. 13.2, а:

2) развал колеса;

3) схождение колес;

4) поперечный наклон шкворня;

5) продольный наклон шкворня.

Рис. 13.2. Углы установки и стабилизации колес

6. УГОЛ в НА РИС. 3.2, а:

1) завал колеса; 4) поперечный наклон шкворня;

2) развал колеса; 5) продольный наклон шкворня.

3) схождение колес;

7. УГОЛ у НА РИС. 13.2, б:

1) завал колеса; 4) поперечный наклон шкворня;

2) развал колеса; 5) продольный наклон шкворня.

3) схождение колес;

8. УМЕНЬШЕНИЕ ПЛЕЧА ОБКАТА А НА РИС. 13.2, а:

1) продлевает срок службы шин;

2) облегчает рулевое управление;

3) затрудняет вращение рулевого колеса;

4) улучшает тормозные свойства автомобиля.

9. СХОЖДЕНИЕ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС (РИС. 13.2, в) — ЭТО:

1) сумма расстояний Г и В;

2) разность расстояний Г и В;

3) произведение расстояний Г и В.

ОНО ИЗМЕРЯЕТСЯ НА УРОВНЕ:

4) на любом уровне;

5) дорожного полотна;

6) оси вращения колес.

10. СТАБИЛИЗАЦИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ КОЛЕС:

1) повышает сцепление колес с дорогой;

2) свойство сохранять их нейтральное положение;

3) свойство поддерживать нормальное давление в шинах;

4) повышает устойчивость автомобиля против опрокидывания;

5) свойство автоматически возвращаться в нейтральное положение.

11. СТАБИЛИЗАЦИЯ ДОСТИГАЕТСЯ:

1) упругостью шин;

2) продольным наклоном шкворня;

3) поперечным наклоном шкворня;

4) наличием трения в рулевом механизме;

5) использованием роликовых подшипников в ступице колеса.

ОНА ЗАВИСИТ ОТ ПОДДЕРЖАНИЯ В ПРЕДЕЛАХ НОРМЫ:

6) схождения колес;

7) угла развала колес;

8) давления воздуха в шинах;

9) технической исправности шин;

10) уровня масла в главной передаче;

11) давления воздуха в тормозной системе.

12. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МОМЕНТ ОТ ПРОДОЛЬНОГО НАКЛОНА ШКВОРНЯ НАЗЫВАЕТСЯ:

ТАК КАК ЯВЛЯЕТСЯ РЕЗУЛЬТАТОМ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ:

4) сопротивления качению колесам;

5) веса передней части автомобиля;

6) центробежной из центра поворота.

13. СТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ МОМЕНТ ОТ ПОПЕРЕЧНОГО НАКЛОНА ШКВОРНЯ НАЗЫВАЕТСЯ:

ТАК КАК ЯВЛЯЕТСЯ РЕЗУЛЬТАТОМ ДЕЙСТВИЯ СИЛЫ:

4) сопротивления качению колесам;

5) веса передней части автомобиля;

6) центробежной из центра поворота.

14. ПОЗИЦИЯ ШАРОВОЙ ОПОРЫ НА РИС. 13.3:

15. ПОЗИЦИЯ ШКВОРНЯ НА РИС. 13.3:

1) шаровой опоре;

2) поворотной цапфе;

3) поворотному рычагу.

16. ШКВОРЕНЬ НА РИС. 13.3:

3) простоты конструкции;

4) размещения карданного шарнира;

Рис. 13.3. Комбинированный мост Урал-4320

17. ПОВОРОТНАЯ ЦАПФА НА РИС. 13.3:

2) частью карданного шарнира;

3) опорой подшипников ступицы;

4) продолжением поворотного кулака.

18. СТУПИЦА 13 (РИС. 13.3):

1) колесе; 3) полуоси 7;

2) цапфе 2; 4) тормозном барабане.

ПРИВОДИТСЯ ВО ВРАЩЕНИЕ:

7) тормозным барабаном.

19. ПОВОРОТ КОЛЕСА ВОКРУГ ШКВОРНЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ (РИС. 13.3):