Для оценки прочности стержней рамы при кручении исполь зуются приближенные зависимости [XVII.3], основанные на до пущении полного запрещения депланации в узлах рамы. Это дает несколько завышенное значение бимомента и составляющей на пряжений стесненного кручения.
При кручении тонкостенных стержней нормальные напряже ния определяются формулой
o = ^ y |
+ ~j-(o = all3r-\.<V |
(XVII. 11) |
0 X |
J СО |
|
Первый член определяет напряжения от изгибающего момента, а второй — стесненного кручения от бимомента В.
Для стержней открытого профиля наибольшие напряжения стесненного кручения
6£а
(XVII. 12)
Т Г ш*
где а — угол закручивания рамы по формуле (XVII.3); / — длина стержня; со — секториальная координата; Ja — секториальный момент инерции сечения стержня.
Приближенное значение бимомента определяется формулой
Для стержней закрытого профиля
|
|
|
В |
|
|
|
х р |
Eja сс. |
|
|
|
|
|
|
|
u G J ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
~ЁТ, |
|
|
где и — коэффициент |
искажения |
сечения; JKp— полярный мо |
|
/ |
|
мент инерции; |
— приведенный секториальный момент инерции. |
Наибольшие нормальные |
напряжения |
|
|
|
|
|
|
|
, , |
|
Е а |
— |
(XVII.13) |
|
|
|
|
|
|
= k |
—j - |
со, |
г |
__ |
. Г |
uGJKP |
|
изгибно-крутильная |
характеристика |
где k' |
= |
V |
Е І ш |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стержня; |
' со — обобщенная |
секториальная |
площадь сечения |
стержня. |
|
|
|
не применим для рам, |
у которых жест |
Изложенный метод |
|
кость |
поперечин больше жесткости |
лонжеронов. |
Вработе Б. В. Проскурякова [XVII.5] дан метод расчета рам
споперечинами, имеющими большую жесткость при кручении. Рама рассматривается как балка, спаренная из двух лонжеронов
инагруженная сосредоточенными внешними моментами через под веску. Внутренние усилия от взаимодействия поперечин с лонже ронами заменяются сосредоточенными бимоментами.
При конструировании рам в ряде случаев возникает необхо димость в местном увеличении сопротивления лонжеронов дей ствию изгибающих моментов путем установки усилителей (вставок). Это приводит к ступенчатому изменению жесткости лонжеронов
иможет явиться причиной их поломок у края усилителя от напря жений, возникающих при скручивании. При установке такого рода усилителей их крепление должно обеспечивать свободу деформа ций полок, при которой устраняется опасность их поломок.
Выбор основных параметров лонжеронных рам в значительной мере основан на приближенных расчетных данных. Жесткость рамы на кручение, а также величины действительных деформаций
инапряжений в наиболее характерных сечениях целесообразно проверять экспериментальным путем на моделях или при натур ных испытаниях опытных образцов. Модель рамы изготавливается
вмасштабе не менее чем 1: 5 .
Для определения напряжений, возникающих в отдельных се чениях рамы при различных режимах нагрузки, используются проволочные тензометры. В каждой точке должно быть наклеено по три тензометра, образующих розетку деформаций. Если тензо метры образуют с осью элемента рамы углы 0°, 60° и 120°, то вели чины главных относительных деформаций ех и е2 могут быть вы числены по формуле
еі2 = "з (ео "Ь ебо + еі2о) ±
± У (в0 — в60)2 + (е0 — е120)2 ~Ь (ево — еі2 о)2 •
Величины главных напряжений о г и о 2 через главные дефор мации выражаются соотношениями:
сті = |
£ |
1_ [ д 2 (еі + це2); |
°2 = |
£ |
1_Ф'2 (е2+ М-ех)> |
где (X— коэффициент Пуассона.
Направление главных напряжений с продольной осью обра зует угол фо
|
tg 2фо = |
V 3 (goo-- e12o) |
|
|
2 E Q |
Sßo Ё120 |
Максимальные |
касательные |
напряжения: т = ± (ег — е2) G. |
Н е с у щ и й |
к у з о в |
представляет собой тонкостенную ко |
робчатую оболочку с оконными и дверными проемами. При дви жении автомобиля кузов воспринимает изгибающие нагрузки от полезного груза и собственного веса, скручивающие нагрузки при боковом крене и перекосах осей, инерционные нагрузки при раз гоне и торможении, испытывает вибрации при собственных коле баниях. Расчет несущего кузова производится методами строи тельной механики с неизбежными упрощениями и допущениями,
Рис. XVII. 10. Схемы усилий, действующих на кузов легкового автомобиля при изгибе (а) и кручении (б):
значительно снижающими достоверность результатов. Поэтому основным методом оценки прочности кузова являются испытания на изгиб и кручение.
На рис. XVII. 10 показаны схемы усилий, действующих на кузов легкового автомобиля при кручении.
На переднюю открытую часть кузова приходится значительная нагрузка от двигателя и его систем. Задняя закрытая часть (кор пус) воспринимает распределенную нагрузку от пассажиров, ба гажа и топливного бака. Жесткость кузова должна быть возможно более равномерной по его длине. Поэтому передняя часть выпол няется из усиленных элементов, тогда как задняя может изготав ливаться из более легких стержней и панелей..
Напряжения, возникающие в деталях кузова при кручении в 2—3 раза больше, чем при изгибе. Оптимальной считается жест кость, при которой угол закручивания на метр длины не более 15'.
В производстве кузовов-фургонов широко применяются арми рованные трехслойные панели, которые получаются путем склеи вания двух листов обшивки с промежуточным слоем армирован ного ячеистого материала (сотопласт или поропласт). В качестве обшивки применяют алюминиевые листы, стеклотекстолит и дру гие конструкционные материалы.
При замене стали пластмассами для получения той же проч ности и жесткости конструкции необходимо соответствующим обра зом увеличивать моменты инерции поперечных сечений деталей. Так, например, при замене стали стеклотекстолитом высота (тол щина) прямоугольного сечения из условий равной жесткости должна быть увеличена по соотношению
hn = hcy ^ - ~ ( l , 8 - 2 , 5 ) h c>
где hn — высота сечения пластмассового элемента; hc — высота сечения стального элемента; Ес — модуль упругости стали; Еп — модуль упругости пластмассы.
Так как удельный вес стеклопластиков в 4 раза меньше, чем у стали, то при таком увеличении размера поперечного сечения будет обеспечено значительное уменьшение веса детали.
Список литературы к гл. X V I I
1. |
Б о ч а р о в |
Н. Ф. Расчет автомобильных рам на прочность. ЕГсб. МВТУ, |
«Автомобиль», 1955, |
вып. |
61. |
2. |
В л а с о в |
В. |
3. |
Тонкостенные, упругие стержни. М., Физматиздат, |
1959. |
250 с. |
Д. Б. и О ш н о к о в В. А. Рамы грузовых автомобилей. |
3. |
Г е л ь ф а т |
М., Машгиз, 1959. 232 с. |
|
4. |
Д о л м а т о в с к и й Ю. А. Основы конструирования автомобильных |
кузовов. М., Машгиз, |
1962. 319 с. |
5.П р о с к у р я к о в Б. В. Динамика и прочность рам и корпусов. Л., «Машиностроение», 1972. 250 с.
6.У м а н.с к и й А. А. Кручение и изгиб тонкостенных авиаконструкций. М., Оборонгиз, 1939. 300 с.
О ГЛ АВЛ ЕН И Е |
|
П реди слови е.................................................................................................................... |
3 |
Г л а в а I. Типы автомобилей и требования, предъявляемые к ним |
5 |
§1. Автомобили, предназначенные в основном для движения по
|
|
дорогам с |
твердым покрытием |
................................................. |
— |
§ |
2. |
Требования, |
предъявляемые к |
автомобилям........................ |
6 |
§ |
3. |
Автомобили повышенной и высокой проходимости . . . . |
10 |
§ |
4. |
Требования |
к «безопасному» |
автомобилю............................. |
14 |
Г л а в а |
II. Основныепараметры автомобилей ................................................ |
20 |
§ |
5. |
Габаритные размеры и геометрические параметры проходи |
— |
|
|
мости (ГПП) |
...................................................................................... |
|
|
|
§ |
6. |
Масса и |
сила тяжести (в ес)...................................................... |
|
22 |
§ |
7. |
Тяговые св о й ств а ............................................................................ |
|
|
25 |
§ |
8. |
Надежность автомобилей............................................................... |
|
27 |
§ |
9. |
Срок с л у ж б ы .................................................................................... |
|
данные. |
О бзор |
32 |
§ 10. |
Антропометрические |
35 |
§ 11. |
Компоновка автомобиля............................................................... |
|
38 |
Г л а в а |
III. |
Материалы деталей автомобилей.............................................. |
— |
§ |
12. |
Стали и чугуны |
............................................................................ |
|
|
45 |
§ |
13. |
Цветные металлы и сплавы ...................................................... |
|
51 |
§ |
14. |
Резина и |
пластмассы |
................................................................... |
|
53 |
§ 15. |
Фрикционные материалы............................................................... |
|
56 |
Г л а в а |
IV. |
Нагрузочные и расчетные режимы. Методы расчета . . . |
59 |
§ 16. |
Виды нагрузок, действующих на детали автомобиля . . . |
— |
§ 17. |
Расчетные режимы и методы |
.................................................. |
66 |
§ |
18. |
Основы расчета |
на усталость |
.................................................. |
84 |
Г л а в а |
у . Сцепление............................................................................................ |
|
|
|
|
93 |
§ 19. |
Требования |
к |
сцеплению. Классификация........................ |
•— |
§ 20. |
Конструкции сцеплений и их анализ..................................... |
94 |
§ 21. |
Приводы управления |
сцеплением ......................................... |
105 |
§ 22. |
Определение момента дискового сцепления и расчет его |
112 |
|
|
деталей |
.............................................................................................. |
|
|
|
|
§ 23. |
Износостойкость и тепловой режим сцепления................ |
117 |
Г л а в а |
VI. |
Ступенчатые |
коробки |
передач . • ......................................... |
126 |
§ 24. |
Требования |
к |
конструкции. |
Классификация.................... |
— |
§ 25. |
Коробки передач с неподвижными осями валов................ |
128 |
§ 26. |
Планетарные коробки |
п ер ед а ч .................................................. |
135 |
