Ходовая часть АТС. Расчет рычагов подвески

 
 
 
 
 
В. Е. Ролле, А. А. Красильников 
 
 
 
 
ХОДОВАЯ ЧАСТЬ АТС 
РАСЧЕТ РЫЧАГОВ ПОДВЕСКИ 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
1 

УДК 629.113 
ББК 39.33 
Р67 
 
 
 
Рецензент: 
д. т. н., профессор Высшей школы транспорта СПбПУ  
Р. Ю. Добрецов 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ролле, В. Е. 
Р67  
Ходовая часть АТС. Расчет рычагов подвески : учебное пособие / 
В. Е. Ролле, А. А. Красильников. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 
2024. – 104 с. : ил., табл. 
ISBN 978-5-9729-1770-9 
 
Показана последовательность расчета деталей направляющего аппарата подвески автомобиля, рассмотрены расчетные схемы, приведен порядок определения значения расчетных нагрузок и действующих напряжений в соответствии с программой 
дисциплин: «Конструирование и расчет НТТМ», «Ходовая часть НТТМ». Приведены 
примеры конструкций направляющего аппарата подвески транспортных средств. 
Для студентов, а также преподавателей, ведущих практические занятия по курсу 
«Расчет и конструирование автомобилей и тракторов», раздел «Ходовая часть». 
 
УДК 629.113 
ББК 39.33 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1770-9 
” Ролле В. Е., Красильников А. А., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
2 

СОДЕРЖАНИЕ 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................ 5 
1. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ПЕРЕДНЕЙ  
ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ......................................................... 7 
1.1. Расчетная схема передней подвески .......................................................... 10 
1.2. Расчет нагрузок на колесо машины в режиме торможения 
..................... 16 
1.3. Расчет нагрузок на детали подвески в режиме торможения ................... 16 
1.4. Расчет нагрузок на колесо автомобиля в режиме заноса 
......................... 19 
1.5. Расчет нагрузок на детали подвески в режиме заноса ............................. 20 
1.6. Расчет нагрузок на колесо машины при динамическом нагружении 
..... 24 
1.7. Расчет на прочность рычага подвески ....................................................... 26 
1.8. Расчет верхней опоры амортизаторной стойки ........................................ 37 
1.9. Поверочный расчет рычага подвески автомобиля ................................... 38 
2. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА ЗАДНЕЙ  
ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ....................................................... 55 
2.1. Расчетная схема направляющего аппарата задней подвески .................. 56 
2.2. Расчет балки задней подвески в режиме торможения ............................. 58 
2.3. Расчет балки задней подвески в режиме заноса ....................................... 60 
2.4. Расчет балки задней подвески при динамическом нагружении 
.............. 65 
2.5. Расчет шарниров крепления балки подвески к кузову машины ............. 67 
3. РАСЧЕТ РЕАКТИВНЫХ ШТАНГ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА  
ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ....................................................... 69 
3.1. Исходные данные для расчета .................................................................... 70 
3.2. Расчет нагрузок, действующих на детали задней подвески .................... 72 
3.3. Расчет на прочность верхних реактивных штанг подвески 
..................... 75 
3.4. Расчет на прочность нижних реактивных штанг подвески ..................... 76 
3.5. Расчет поперечной тяги Панара 
.................................................................. 76 
3.6. Оценка работоспособности резинометаллических шарниров ................ 77 
3 

4. РАСЧЕТ РЕАКТИВНЫХ ШТАНГ КРЕПЛЕНИЯ ВЕДУЩЕГО МОСТА  
ГРУЗОВОГО АВТОМОБИЛЯ ............................................................................... 82 
4.1. Расчет нагрузок на реактивные штанги подвески в режиме 
разгона автомобиля ............................................................................................. 84 
4.2. Расчет нагрузок на реактивные штанги подвески в режиме 
торможения .......................................................................................................... 87 
4.3. Расчет реактивных штанг задней подвески 
............................................... 88 
4.4. Расчет шарниров реактивных штанг задней подвески 
............................. 89 
5. РАСЧЕТ ОПОРНОГО УЗЛА ЛИСТОВОЙ РЕССОРЫ .................................. 93 
5.1. Расчетная схема ............................................................................................ 93 
5.2. Режим разгона 
............................................................................................... 95 
5.3. Режим заноса ................................................................................................ 97 
5.4. Оценка работоспособности резинометаллического шарнира  
рессоры ................................................................................................................. 99 
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 
..................................................................................... 101 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Целью раздела курса «Расчет и конструирование автомобилей и тракторов» является приобретение навыков проведения поверочных и проектировочных расчетов ходовой части автомобиля и ее элементов.  
В данном учебном пособии рассматривается порядок расчета прочности 
и жесткости элементов направляющих устройств подвески автомобилей. Даны 
расчетные схемы и последовательность расчетов.  
Рычаги и шарниры в подвесках транспортных машин являются основными элементами направляющего аппарата подвески. Они определяют траекторию перемещения колеса относительно кузова машины и передают на упругий элемент, амортизатор и непосредственно на кузов усилия, действующие со 
стороны дороги (опорной поверхности) на колесо. 
Конструкция рычагов должна быть прочной, жесткой и по возможности 
небольшой массы. 
При разработке узла подвески форму и размеры рычагов определяют 
конструктивно в зависимости от общей компоновки подвески, схемы (типа) 
направляющего аппарата, а также от формы и размеров сопряженных с рычагами деталей. На форму рычагов влияет их длины, размеры ступицы колеса, удаление последнего от кузова машины и т. д. 
В процессе разработки детальной конструкции рычагов подвески проводят расчет напряженно-деформированного состояния разрабатываемой детали. 
Для этого составляют расчетную схему с указанием необходимых размеров и 
проводят расчеты по определению напряжений, запасов прочности в опасных 
сечениях, а также перемещений точек рычага (для оценки его жесткости).  
После анализа полученных расчетных данных, при необходимости, корректируют размеры и форму рычагов. 
Для проведения расчетов прочности и жесткости рычагов подвески на 
первом этапе решения задачи определяют расчетную схему направляющего аппарата рассматриваемой подвески. В расчетной схеме должно быть отражено 
взаимное положение рычагов подвески с учетом их основных габаритных разме5 

ров. При наличии в составе подвески нескольких рычагов, шарнирно соединенных друг с другом и кузовом машины, рассматривают каждый рычаг отдельно.  
Расчетная схема включает в себя план внешних сил, действующих на 
детали подвески со стороны опорной поверхности. Данная схема позволяет 
определить направление и точки приложения сил и, следовательно, плечо приложения сил к рассматриваемой детали и создаваемые силами моменты. Для 
колесного автомобиля внешняя сила прикладывается в пятне контакта колеса с 
дорогой. В общем случае эту силу можно рассматривать, как векторную сумму 
вертикальной, продольной и боковой сил, действующих на колесо машины. 
Примеры расчетной схемы подвески приведены далее. 
Значения внешних сил, их точки приложения, направления действия зависят от рассматриваемого «расчетного режима», характерного для работы 
направляющего аппарата подвески в процессе эксплуатации транспортного 
средства. В общем случае, для каждого расчетного режима работы подвески 
может создаваться своя расчетная схема. 
При анализе прочности деталей подвески колесного автомобиля целесообразно рассматривать следующие расчетные режимы: режим торможения 
(разгона), режим заноса, режим динамического нагружения. 
Порядок выполнения расчета рычагов подвески рассматривается на 
примере поверочного расчета рычагов подвески передней и задней осей легкового автомобиля. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 

1. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ НАПРАВЛЯЮЩЕГО АППАРАТА  
ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ 
 
Передней подвеской рассматриваемого в данном случае автомобиля является пружинная подвеска типа МакФерсон. 
Общий вид рассматриваемой подвески показан на рисунке 1.1.  
 
 
Рис. 1.1. Передняя подвеска легкового автомобиля 
 
7 

Исходными данными для расчета деталей направляющего аппарата подвески являются кинематическая схема, показывающая взаимное расположение 
всех элементов подвески, и основные характерные размеры деталей.  
Кинематическая схема данной подвески приведена на рисунках 1.2 и 1.3. 
 
 
 
Рис. 1.2. Кинематическая схема подвески передней оси легкового автомобиля: 
а) – вид спереди; б) – вид сверху; в) – силовые треугольники подвески 
8 

 
 
Рис. 1.3. Кинематическая схема подвески передней оси легкового автомобиля – 
вид сбоку 
 
В данном случае на рисунках 1.2 и 1.3 обозначены следующие основные 
размеры элементов передней оси автомобиля: 
rк = 0,252 м – радиус колеса; 
ао = 0,068 м – расстояние от вертикальной оси колеса до оси стойки; 
lo = 0,09 м – расстояние от оси вращения колеса до наружного шарнира 
нижнего рычага вдоль стойки; 
ijо = 103 град – угол наклона стойки; 
rн = 0,31 м – длина нижнего рычага; 
Zн.ст = 0,203 м – расстояние по вертикали от опорной поверхности до внутреннего шарнира нижнего рычага (для проектной нагрузки); 
Z = 0,568 м – расстояние по вертикали от внутреннего шарнира нижнего 
рычага до верхней опоры; 
9 

Y = 0,568 м – расстояние по горизонтали от внутреннего шарнира нижнего рычага до верхней опоры; 
Ср = 0,0 м – расстояние от оси амортизатора до оси пружины в ее нижней 
опоре (в поперечной плоскости). 
Для рассматриваемого в данном примере автомобиля статическая нагрузка на переднюю ось при полной нагрузке Pа.g = 5,77 кН.  
Статическая жесткость подвески передней оси Са = 18,25 кН/м.  
Колея передней оси автомобиля Ва = 1,314 м. 
 
1.1. Расчетная схема передней подвески 
 
Для анализа нагруженности элементов подвески автомобиля определяются 
расчетные режимы работы подвески, характерные для основных случаев и условий эксплуатации данного типа транспортного средства. Для выбранных расчетных режимов составляется расчетная схема подвески, включающая схему сил, 
действующих на детали подвески в каждом из рассматриваемых режимов.  
Для подвески легкового автомобиля может быть рассмотрена нагруженность деталей направляющего аппарата подвески в трех характерных режимах 
эксплуатации машины: в режиме торможения, режиме заноса, режиме динамического нагружения. 
Расчетная схема направляющего аппарата рассматриваемой подвески 
легкового автомобиля показана на рис. 1.4.  
Ряд характерных размеров в данной расчетной схеме вычисляются по 
формулам (с учетом введенных обозначений): 
 = 
 
 ; 
 ; 
 ; 
10