Файл: Бухарин Н.А. Автомобили. Конструкции, нагрузочные режимы, рабочие процессы, прочность агрегатов автомобиля учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 162
Скачиваний: 2
продольного R x и поперечного R 2, величин дорожных просветов под отдельными точками ht. На рисунке показан только размер hc под точкой С. Эти данные принимаются с учетом опыта эксплуа тации предшествующих конструкций.
Конфигурация верхней части автомобиля находится исходя из его типа и назначения, заданной грузоподъемности, предельно допустимой высоты и дополнительных требований.
Положение центра тяжести (ц. т) определяется из компоно вочного эскиза по известным весам отдельных агрегатов и пере возимого груза. На рис. 11.15 представлена схема определения ц. т. автомобиля по его длине.
Из уравнения моментов относительно точки О находится расстояние а, определяющее положение ц. т. по длине автомо биля
|
|
|
а _ _ Ш] А + т |
2*2 + • |
• • + т |
П І П |
JQ^ |
|
|
|
|
|
|
tna |
|
|
|
где |
т{, |
т 2, |
. . ., тп— массы |
отдельных |
агрегатов |
автомобиля |
||
и перевозимого груза; Іи |
12, ■■., /„ — соответствующие расстоя |
|||||||
ния |
до |
ц. т. |
отдельных |
агрегатов; |
та = ^ т{ — масса всего |
автомобиля.
Уравнение моментов может быть составлено не только отно сительно точки О, но и относительно любой другой точки.
Размещение агрегатов и груза на автомобиле должно обеспе чить примерно равные нагрузки на колеса правого и левого бортов (в пределах ±2—3%).
По найденным координатам ц. т. производится проверка про дольной и поперечной устойчивости автомобиля.
43
Список литературы к гл. II
1.В е л и к а н о в Д. П. Эксплуатационные качества автомобиля. М., Автотрансиздат, 1963, 440 с.
2.В е л и к а н о в Д. П. Эффективность автомобиля. М., «Транспорт», 1369, 239 с.
3. Г р и н ч е н к о И. В., Р о з о в Р. А., Л а з а р е в В. В. и др. Колес ные автомобили высокой проходимости. М., «Машиностроение», 1967, 240 с.
4. Г о л ь д Б. В., О б о л е и с к и й Е. П., С т е ф а н о в и ч Ю. Г. и др. Основы прочности и долговечности автомобиля. М., «Машиностроение»,
1967, 212 с. |
|
|
|
|
|
|
|
5. |
И п а т о в |
М. И. Технико-экономическая оценка конструкции |
авто |
||||
мобилей при проектировании. М., Машгиз, 1962, 383 с. |
|
|
|||||
6. |
К у г е л ь |
Р. В. Долговечности автомобилей. М., Машгиз-, 1961, 429 с. |
|||||
7. |
Л и т в и н о в |
А. С., Р о т е н б е р г Р. В., Ф р у м к и и |
А. К. Шасси |
||||
автомобиля. М., Машгиз, 1963, 502 с. |
«Машиностроение», |
1971, |
312 с. |
||||
8. |
О с е п ч у г о в |
В. В. Автобусы. М., |
|||||
9. |
О с т р о в ц о в |
|
А. Н. Основы проектирования автомобилей. М., «Маши |
||||
ностроение», 1968, |
204 |
с. |
|
|
|
||
10. |
Р о д и о н о в |
В. Ф., Ф и т т е р м а н |
Б. М. Легковые автомобили. М., |
||||
«Машиностроение», |
1971, |
504 с. |
старения машин. М., Машгиз, |
||||
11. С е л и в а н о в |
|
А. С. Основы теории |
|||||
1964, 404 с. |
|
|
|
|
|
|
|
12. |
Ф а л ь к е в и ч |
|
Б. С. Теория автомобиля. М., Машгиз, 1963, |
236 с. |
|||
13. |
Ч у д а к о в Е. А. Расчет автомобиля. М., Машгиз, 1947, 586 |
с. |
Г Л А В А HI
МАТЕРИАЛЫ ДЕТАЛЕЙ АВТОМОБИЛЕЙ
Для изготовления деталей автомобиля применяются преиму щественно черные металлы: сталь и чугун. Перспективными материалами, область применения которых расширяется, яв ляются пластмассы, резина, а также легкие сплавы на основе алюминия, магния и цинка.
§ 12. СТАЛИ И ЧУГУНЫ
Стали по применению в конструкции автомобиля можно раз делить на следующие группы: сталь для шестерен и валов транс миссии; сталь толстолистовая для штамповки рам; тонколистовая сталь для кузовов; рессорно-пружинная сталь; сталы для отливки кронштейнов, картеров и других силовых деталей.
С т а л и, п р и м е н я е м ы е д л я ш е с т е р е н и в а л о в коробок передач и главных передач, а также крестовин дифференциалов, вилок и крестовин карданных передач, должны обладать высокой статической и усталостной прочностью, хорошо, обрабатываться резанием и обладать прокаливаемостью, соответ ствующей толщине изделия. Они должны иметь малую чувстви тельность к концентраторам напряжений, обладать коррозионной стойкостью и не содержать в значительных количествах дорогих и дефицитных легирующих элементов.
Для малонагруженных шестерен коробок передач, большую часть пробега работающих на прямой передаче, применяют сред неуглеродистые и низколегированные конструкционные стали средней про'каливаемости. К ним относятся:
хромистые стали с молибденом 35ХМА и бором 35ХРА, улуч шаемые объемной закалкой и высокотемпературным отпуском; после упрочнения поверхности до твердости HRC 50—55 предел усталости а_х = 430 —530 МПа (4300—5300 кгс/см2);
хромистые стали 35Х и 40Х, цианируемые в жидких ваннах на глубину 0,2—0,4 мм; предел усталости а_г — 600 —800 МПа (6000—8000 кгс/см2); твердость поверхности HRC 56, сердце вины HRC 30—45.
Более нагруженные шестерни коробок передач и главных передач изготавливают из хромомарганцевых сталей с титаном, бором и молибденом. Эти стали обладают повышенной прокали-
ваемостыо |
и повышенной прочностью. Предел усталости ст_і = |
= 700-900 |
МПа (7000—9000 кгс/см2). |
45
Стали с малым и повышенным содержанием углерода с при садками марганца (Г) и титана (Т) 18ХГТ, 25ХГТ, ЗОХГТ, 20ХГР, 27ХГР, 17ХГМ, 25ХГМ, 25ХГНТР цементируются на глубину 0,7— 1,2 мм в зависимости от толщины зуба с насыщением поверх ностного слоя углеродом до 1,1%. Стали 25ХГТ, 25ХГМ и 27ХГР подвергают также нитроцементации (ЗИЛ и ГАЗ) на глубину
0,5—0,9 мм. |
Твердость поверхности HRC 58—64, сердцевины |
|||||||||||||||
тв,МПа |
|
|
|
|
HRC 25—35. |
|
коробок |
передач в |
||||||||
|
|
|
|
|
Для |
валов |
||||||||||
|
|
|
|
|
основном применяют те же .стали, |
|||||||||||
|
|
|
|
|
а |
также |
стали |
марок |
18ХНВА |
|||||||
|
|
|
|
|
(с вольфрамом |
В), |
40ХНМА, |
45, |
||||||||
|
|
|
|
|
20Х и 15ХА. При содержании |
|||||||||||
|
|
|
|
|
углерода более 0,35% применяется |
|||||||||||
|
|
|
|
|
закалка |
шеек |
токами |
высокой |
||||||||
|
|
|
|
|
частоты |
на |
глубину |
1,5—5 |
мм. |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Планируемые шестерни меньше |
||||||||||
|
|
|
|
|
подвержены |
короблению при тер |
||||||||||
|
|
|
|
|
мообработке, |
но |
хуже |
сопротив |
||||||||
|
|
|
|
|
ляются |
ударным |
нагрузкам. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
Для упрочнения шестерен при |
||||||||||
Рис. III. 1. Остаточные напряжения |
меняют дробеструйную |
обработку |
||||||||||||||
впадин |
зубьев. |
На |
|
графике |
рис. |
|||||||||||
|
в зубьях шестерен: |
III. 1 |
показано |
|
распределение |
|||||||||||
1 — без обработки |
дробью; 2 — после |
|
||||||||||||||
тангенциальных |
остаточных |
на |
||||||||||||||
обработки дробью |
0 0,66 мм; 3 — то |
|||||||||||||||
|
же 0 3,2 |
мм |
|
пряжений т 0 |
по |
глубине |
/і |
до |
||||||||
зубьев |
дробью. |
|
|
обработки |
и |
после |
обработки |
|||||||||
Возникновение |
остаточных сжимающих напря |
|||||||||||||||
жений |
препятствует развитию трещин |
усталости. |
для |
зубьев |
из |
|||||||||||
На |
рис. III.2, а |
показаны |
кривые |
усталости |
||||||||||||
сталей |
12ХНЗА |
и |
40Х при |
пульсирующем |
цикле |
изгибающих |
напряжений. Линия 1 соответствует зубьям из стали 40Х, под вергнутым цианированию, закалке н отпуску. Линия 2 для тех же зубьев, подвергнутых дробеструйной обработке. Как видно из графика, условный предел усталости в результате дробеструй ной обработки увеличивается в 1,5—1,7 раза.
Высоконагруженные шестерни коробок и главных передач, полуоси, шестерни и крестовины дифференциалов изготавливают из никелевых и безникелевых сталей хорошей прокаливаемости с высокими механическими свойствами (а_і = 850-4-1100 МПа).
Хромоникелевые стали 20ХНМ, 12Х2Н4А, 15ХГНТА, 20ХГНТА, 12ХНЗА, 20ХГНТР, 20Х2Н4А цементируются на глубину 0,7— 1,6 мм, твердость поверхности после закалки HRC 56—65.
Высококачественные безникелевые стали типа 20ХГРА и 18ХГТА, выплавляемые в специальных условиях (в вакууме, электрошлаковым переплавом, в атмосфере инертных газов), цементируются на глубину 0,9— 1,6 мм.
46
На том же-рис. III.2, а показаны кривые усталости зубьев шестерен из стали 12ХНЗА (линия 3), шлифованных после цемен тации и закалки. Линия 4 соответствует зубьям, которые допол нительно подвергались электрохимическому полированию после шлифования. В результате шлифования предел усталости уве личивается на 18%.
т)б,МПа
Рис. III.2. Кривые усталости сталей: а — хромистые:
/ — 40Х |
после цианирования, |
закалки |
и отпуска; 2 — та |
же после обработки дробью; |
3 — I2XH3A после цементации, закалки и шлифования; ^ - |
та же после электрохимиче |
|||
|
|
ского |
полирования; |
|
|
б —• марганцовистые и титановые: |
|||
/ |
— МГ2; 2 — ЗОТ; 3 |
— те же при наличии концентратора напряжении |
Механические свойства легированных сталей, применяемых
для изготовления шестерен, приведены |
в табл. II 1.1. |
|
С т а л ь |
т о л с т о л и с т о в а я |
применяется для штам |
повки лонжеронов, поперечин, косынок рам и других деталей. Материал должен обладать высокой пластичностью, необходимой для деформирования в холодном состоянии, коррозионной стой костью и хорошей свариваемостью.
47
Этим требованиям отвечают качественные конструкционные углеродистые стали 08кп, 20кп, 25.
Более высокими механическими свойствами обладают низко легированные стали (табл. II 1.2). Однако они имеют меньшую пластичность и хуже штампуются.
Т а б л и ц а 111. 1
Механические свойства термообработанных легированных сталей
|
Предел проч |
Предел |
теку |
|
Предел |
выносли |
|
|
|
вости |
при сим |
||||
|
ности <J D |
чести ат |
Удлине |
||||
Марка |
метричном изгибе |
||||||
|
|
|
|
ние б6, |
|
(Т_1 |
|
|
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
кгс/см2 |
МПа |
кгс/см2 |
|
МПа |
кгс/см2 |
35Х |
950 |
9 500 |
750 |
7 500 |
1 1 |
460 |
4600 |
35ХРА |
950 |
9 500 |
800 |
8 000 |
12 |
450 |
4500 |
40X |
1100 |
11 000 |
800 |
8 000 |
10 |
500 . |
5000 |
18ХГТ |
1100 |
11 000 |
850 |
8 500 |
9 |
550 |
5500 |
20ХГР |
1000 |
10 000 |
800 |
8 000 |
9 |
500 |
5000 |
ЗОХГТ |
1500 |
15 000 |
1300 |
13 000 |
9 |
650 |
6500 |
35ХМ |
1050 |
10 500 |
750 |
7 500 |
11 |
450 |
4500 |
12Х2Н4А |
1150 |
11 500 |
950 |
9 500 |
10 |
500 |
5000 |
І5ХГНТ |
950 |
9 500 |
700 |
7 000 |
10 |
450 |
4500 |
20ХГНР |
1300 |
13 000 |
1200 |
12 000 |
10 |
600 |
6000 |
18Х2Н4ВА |
1150 |
11 500 |
850 |
8 500 |
12 |
500 |
5000 |
25Х2Н4ВА |
1100 |
11 000 |
950 |
9 500 |
11 |
500 |
5000 |
Т а б л и ц а II 1.2
Механические свойства толстолистовой стали
|
Предел |
прочно |
Предел текуче |
|
Предел выносли |
||
Марка |
сти ств |
|
сти от |
Удлинение |
вости <7^ |
||
|
|
|
кгс/см2 |
6*. % |
МПа |
кгс/см2 |
|
|
МПа |
кгс/см2 |
МПа |
|
|||
08кп |
300 |
3000 |
180 |
1800 |
35 |
160 |
1600 |
25пс |
460 |
4600 |
280 |
2800 |
24 |
210 |
2100 |
12TG |
510 |
5100 |
360 |
3600 |
18 |
— |
— |
14Г2 |
520 |
5200 |
370 |
3700 |
18 |
230 |
2300 |
14Г2С |
560 |
5600 |
390 |
3900 |
24 |
260 |
2600 |
ЗОТ |
500 |
5000. |
360 |
3600 |
18 |
190 |
1900 |
19ФГС |
630 |
6300 |
430 |
4300 |
17 |
— |
— |
ІОХСНД |
540 |
5400 |
400 |
4000 |
20 |
— |
— |
48
Листы, поставляемые по ГОСТ 4041—48, по штампуемостп разделяются на категории для нормальной н для глубокой вы тяжек.
Низколегированные стали более чувствительны к концен траторам напряжений по сравнению с малоуглеродистыми. Кон структивная усталостная прочность значительно меньше уста лостной прочности лабораторных образцов. На рис. II 1.2, б представлена кривая усталости при симметричном цикле для образцов стали 14Г2 (линия 1) н ЗОТ (линия 2). Линия 3 для тех же сталей при наличии концентраторов напряжений в виде отверстий. Отверстия уменьшают предел усталости стали ЗОТ в 1,3 и стали 14Г2 в 1,6 раза.
Некоторые фирмы при конструировании рам автомобилей большой грузоподъемности применяют марганцовистые термооб работанные стали с пределом текучести до 770 МПа (7700 кгс/см2).
Т о н к о л и с т о в а я |
с т а л ь |
для |
холодной |
штамповки |
деталей автомобильных кузовов, кабин, оперения, |
топливных |
|||
баков изготавливается толщиной от |
0,8 |
до 1,5 мм по ГОСТ |
9045—59. Способностью к глубокой вытяжке обладает сталь с со держанием углерода 0,05—0,15%.
По качественным характеристикам листы делятся на две кате гории. Материал для штамповки деталей с особо сложной вытяж
кой (крыша, |
крылья, передняя панель и т. д.) должен отвечать |
|||
требованиям: |
0,66, б10^ 4 4 % |
и твердость |
HRB ==£. 45, |
|
а для деталей со сложной вытяжкой — требованиям: |
~ |
0,7, |
||
610 5» 42% и |
твердость HRB ^ 48. |
|
в |
|
В отечественной промышленности используются стали марок |
||||
08кп, 08Фкп, 08Ю. Величина зерна |
в пределах баллов № |
7, 8 |
по ГОСТ 5639—65. Вытяжка металла с крупнозернистым строе нием дает шероховатую поверхность, которая недопустима для деталей, требующих высокого качества отделки. Присадка бора (до 0,005%) повышает технологические свойства.
Р е с с о р н о - п р у ж и н н ы е стали имеют высокий пре дел текучести (табл. Ш.З). Отношение предела текучести к пре
делу прочности — = 0 ,8 ч-0,9.
Для листовых рессор и пружин подвесок применяют кремни стые и марганцовистые стали 50ХГ, 50Г2, 65Г, 55С2 и др. Для торсионных валов используются стали 45ХНМФА, 60С2А, 70СЗА.
К стали предъявляются высокие требования в части отсут ствия механических и металлургических дефектов (риски, воло совины и неметаллические включения). Эти дефекты сильно сни жают усталостную прочность. При термообработке должно быть предотвращено образование обезуглероженного слоя, которое также ведет к снижению предела усталости.
Для повышения усталостной прочности деталей, работающих при высоких колебательных нагрузках, необходимо обеспечить
49