Макферсон подвеска устройство: Подвеска МакФерсон — что это такое?

Похожие статьи

Подвеска макферсон: устройство, преимущества, недостатки

19. 08.2015

Подвеска Макферсон остается самым популярным видом подвески автомобиля. Как и любой другой механизм, она имеет свои преимущества и недостатки.

Из чего состоит подвеска Макферсон

Главный конструкционный элемент – амортизационная стойка. Из-за этого подвеска Макферсона также носит название «качающаяся свеча». Ее, обычно, используют для передних колес в переднеприводном автомобилестроении. Строение подвески позволяет разместить коробку передач и двигатель поперечно в подкапотном пространстве.

Конструкция подвески Макферсон состоит из таких элементов:

• поперечный рычаг;
• стабилизатор поперечной устойчивости;
• амортизаторная стойка;
• подрамник;
• поворотный кулак.

Подрамник – это основной элемент подвески. Именно он выступает основой для крепления стабилизатора поперечной устойчивости, рулевого механизма и опор качения. К подрамнику с двух сторон крепятся поперечные рычаги колес. Также к рычагу через шаровую опору присоединяется поворотный кулак. Поворотный кулак обеспечивает поворот колес и крепится к рулевой тяге. Стойка амортизатора состоит из пружины и самого амортизатора. Иногда производители делят ее на две составляющих. Стабилизатор поперечной устойчивости имеет функцию снижения кренов автомобиля набок.

Преимущества подвески Макферсон

1. Она является менее затратной во время производства по сравнению с подвесками на двойных поперечных рычагах.
2. Отличается относительной компактностью.
3. Имеет меньшую неподрессорную массу.
4. Имеет четкие симптомы износа, в связи, с чем диагностика неисправностей упрощается, а на развал схождение цены ниже. 

Недостатки подвески Макферсон

1. Параметры ее кинематики немого хуже, чем у подвески с двумя продольными или поперечными рычагами.
2. Существует необходимость в усилении брызговика крыла.
3. Длительная езда по плохим дорогам и работа «на пробой» может привести к образованию трещин в точках крепления.
4. Амортизационные стойки часто выходят из строя, что влечет за собой дорогостоящий и трудоемкий ремонт.
5. Дорожные шумы передаются на кузов и в салон.
6. Компенсация продольного крена во время торможения значительно меньше.

Как можно было заметить, недостатки во многом ограничивают употребление подвески Макферсона. Несмотря на то, что стоимость изготовления недорогая, такую подвеску не ставят в дорогостоящих и гоночных автомобилях. Причина в ухудшении кинематики. Также ее нельзя использовать в легких грузовых авто, потому как в зоне крепления будут наблюдаться нагрузки. А это приведет к быстрому износу конструкции.

Эти минусы повлекли за собой отказ автомобилей класса «люкс» от использования подвески Макферсона. Проще усовершенствовать подвеску на двух поперечных рычагах. Но это не значит, что подвеску Макферсона не используют в автомобилях. Ее дешевизна и простота конструкции и изготовления сделали ее популярной у производителей бюджетных авто.

Подвеска автомобиля: устройство, классификация

Подвеска автомобиля (ПА) служит для перемещения колёс вверх – вниз без изменения направления движения транспортного средства. 

Назначение

Назначение подвески – сделать езду безопасной, плавной, уберечь авто от крена (наклона) кузова во время разгона, прохождения поворота и при торможении.

Фактически элементы подвески решают несколько задач:

1. Увеличивают комфорт при езде. Это достигается за счёт демпфирования вибрации, толчков, ударов. Устройство «работает» с действующими силами колебания и гашения (трансформирует воздействия в допустимые колебания), обеспечивает упругую связь между кузовом и колёсами. Качественная подвеска позволяет достичь эффективного перераспределения энергии колебаний автомобиля между кузовом транспортного средства и колёсной базой. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова.
2. Оказывают помощь при маневрах, регулируют (стабилизируют) положение кузова во время езды, обеспечивают противостояние дифференту – «кивкам» при торможении. От подвески зависит устойчивость авто и его управляемость. Шины транспортного средства находятся в постоянном контакте с дорожным покрытием.
3. Минимизируют нагрузки на колеса. Благодаря этому вместе с правильно подобранными протекторами улучшают сцепление. 
4. Оптимизируют уровень точности рулевого управления во время езды. Ведь под контролем – геометрия положения и перемещения колёс.

Устройство подвески автомобиля

Конструкция включает следующие элементы:

• Упругие устройства. Принимают на себя нагрузки от дорожного полотна во время движения по кочкам, ухабам, минимизируют динамические нагрузки, вертикальные ускорения, смягчают удары, уберегают от «копирования» дорожных неровностей кузовом, отпружинивают толчки, обеспечивают транспортному средству плавную езду (оптимальный вариант – колебания 1 — 1,3 Гц). Популярные упругие элементы – витые пружины, торсионы.
• Демпфирующие элементы. Представлены всевозможными видами амортизаторов – пневматическими, газомасляными, масляными, магнитными. Поглощают тряску, не дают удару пройти к кузову авто.
• Направляющие. Обеспечивают корректное положение колесной базы при совершении маневров во время движения по прямой траектории и при поворотах. Роль направляющих выполняют рычаги, поперечные тяги.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Предохраняет авто от заваливания набок на поворотах.
• Крепления для амортизаторов, рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости. Упругие вставки гасят вибрации и колебания, передаваемые в самой ПА от одного узла к другому. Если вставка сделана из полиуретана, то это хорошее условие, обеспечивающее профилактику для всей подвески от «выжимания» и нежелательной деформации.
• Шаровые опоры. Связывают рычаг ПА со ступицей (центральной вращающейся частью) колеса. Если в непорядке шаровая опора, то во время движения колеса могут начать выворачиваться наружу, а сама машина начнёт заваливаться на одно из крыльев.
• Сайлентблоки. Втулки из металла с резиновой или полиуретановой вставкой, образующие шарниры.

На упругих элементах, входящие в схему подвески автомобиля, остановимся наиболее подробно.

Витые пружины

Главная задача пружин – поддержка веса транспортного средства, гашение вибраций и ударов от дорожного полотна, сохранение надлежащего дорожного просвета.

Стандартные пружины средней жёсткости ставятся на городские легковые автомобили. 

Усиленные пружины с высокой жесткостью – элементы задней подвески автомобиля. Их активно монтируют на транспортные средства, у которых на заднюю ось приходятся заметные весовые нагрузки. Это грузовики, легковые авто с прицепом. 

На некоторые транспортные средства могут ставиться пружины с переменным сечением прута – с переменной жесткостью. Благодаря ним автомобиль легко  адаптируется  к любой дорожной ситуации.

Большинство пружин изготавливается в печах из прутков из рессорно-пружинной, торсионной стали. При деформации материал способен возвратиться в исходное положение. Пружины делают из прутков круглого сечения. Могут быть бочкообразными, коническими, цилиндрическими.  Для гоночных авто выпускают пружины из углепластика.

Торсионы

Представляют собой металлические упругие стержни круглого сечения. Имеют на концах шлицевое соединение. Отлично работают на скручивание. Обеспечивают упругую связь между колесом и кузовом при перемещении колес.

Чаще всего монтируются на независимых подвесках  у многоосных транспортных средств. Крепятся одним концом к кузову, другим – к рычагу.

Торсионы – распространённые компоненты передней ПА у рамных внедорожников и грузопассажирских фургонов RENAULT KANGOO, Iveco Daily, MERCEDES-BENZ.

Рессоры

Рессоры – упругие элементы ПА из металла. Эффективны для передачи нагрузки от кузова к ходовой (колесам, гусеницам). Могут быть однолистовыми и многолистовыми.

Одни из самых первых типов упругих элементов ПА. Изначально активно присутствовали и на легковом, и на грузовом транспорте. В странах СНГ рессоры в составе подвески хорошо знакомы владельцам машин «Москвич», «Волга».

Сейчас рессоры ставятся на коммерческий транспорт, преимущественно тяжёлые грузовики, строительную спецтехнику с двумя задними мостами.

Отказ от рессор у производителей легковых авто и интерес к ним со стороны производителей тяжёлого транспорта вызван тем, что главный недостаток большинства рессор – невозможность обеспечить плавный ход на хорошем полотне (это связано с высоким трением в самих компонентах устройства данного типа) , при этом это наиболее надёжное решение, когда нужно удержать кузов гружёной машины на заданной высоте, обеспечить тяжёлому грузовому транспорту безопасность движения.

И пока одни производители говорят, что рессоры уходят в прошлое, другие удивляются новыми решениями: рессорами с графитовым покрытием (существенно снижается трение), дробеструйным упрочнением.

Принцип работы подвески

Принцип работы подвески основан на преобразовании энергии удара.

1. Колёса наезжают на неровность.
2. Возникает сам удар.
3. Упругие элементы (пружины, торсионы, рессоры) перемещаются 
4. Освобождается энергия.
5. Боковые, продольные силы и их моменты передают направляющие (рычаги, поперечные тяги). Они же оказывают влияние на характер перемещения колёс.
6. Гашения колебаний осуществляются амортизаторами. Ведь мало просто погасить удар. Важно, чтобы когда машина попадает на неровность, она не раскачивалась. По сути, если у ПА не было бы амортизаторов, то при попадании на колдобину, элементарно бы ухудшалось сцепление и машина бы “улетала”.

Классификация подвески

Существует большое многообразие типов подвесок автомобиля.

Классификационными признаками могут выступать

• Направляющие. В таком “срезе” ПА может быть независимой  (телескопической, рычажной, комбинированной) и зависимой  (с жёсткой балкой, с реактивными штангами).
• Особенности перемещения колеса. В поперечной, продольной плоскостях, в обеих из них.
• Тип гасящего устройства (в амортизаторах, рессоре и шарнирах, рессорах и амортизаторах).
• Тип базового упругого элемента (металлическая – торсионная с витой пружиной, с листовой рессорой,  неметаллическая – гидравлическая, пневматическая, резиновая), комбинированная (рессорно-пружинная).

Виды подвесок автомобиля

Многообразие видов подвесок на рынке связано с тем, что производителям постоянно приходится искать новые решения.

Крайне важно, чтобы ПА не просто справлялась с базовыми функциями, но и была компактной, надёжной, доступной по стоимости, простой в установке и обслуживании. Давно прошли те времена, когда транспортное средство выбирали исключительно по двигателю, кузову и трансмиссии. Свою ПА требуют городские авто,  внедорожники постоянно сталкивающиеся с ямами и ухабинами, грузовики. Также своё решение требуется для передней и задней подвески автомобиля.

Универсальных решений нет и в ближайшее время не предвидятся. Зато для каждого транспортного средства можно подобрать свою идеальную ПА.

Зависимая ПА

Дольше всего существует зависимая ПА. Она базируется на жесткой неразрывной оси, представляющей собой связующую колёс. Фактически такая подвеска была ещё до того, как не было авто. Это был распространенный элемент карет, конных повозок. 

Такое устройство способно решить главную задачу — предупредить смещение колёс относительно друг друга. Если одно колесо попадает в яму или на камень, то другое смещается в эту же сторону.

Исполнение при этом может быть различным. Самые популярные варианты – на продольных рессорах и с направляющими рычагами.

Конструкция с продольными рессорами — это устройство с балкой, которая подвешена на двух рессорах. Соединение выполнено с помощью стремянок.

Концы рессоры монтируются прямо на несущем кузове. Для этого используются кронштейны разных видов. Один из них в виде эластичной опоры снижает вибрации, другой — в виде серьги создаёт благоприятные условия для продольного перемещения.

Один из недостатков конструкции c продольными рессорами – проблемы при противодействии на большой скорости  боковым и продольным силам. В этом случае нет гарантии, что не сместится мост, а в итоге машина и вовсе не потеряет управляемость.

По этой причине автоконцерны уже не ставят ПА с продольными рессорами на легковые автомобили, но не отказались от её использования на коммерческом транспорте, особенно тяжёлой технике.

Впрочем, этот недостаток не встретить у  конструкции с направляющими рычагами. Как правило, четыре из рычагов продольные, а один поперечный – в виде штанги, которая широко известна под названием “тяга Панара”, но у некоторых производителей возможны и другие вариации. Вместо тяги Панара в системе может присутствовать механизм Ватта, представляющий собой вертикальный рычаг,  эффективно решающий проблему колебаний, или механизм Скотта-Рассела. Последний базируется на чередовании рычагов разной длины.  Для того, чтобы обеспечить курсовую устойчивость транспортного средства – именно то, что требуется.

Рычаги присоединены с одной стороны к раме, а с другой стороны к балке моста, лояльны к продольным, боковым, вертикальным усилиям. 

5-ти рычажная зависимая подвеска – популярное решение для многих современных автомобилей марок Volvo, Kia, Fiat, и Hyundai. Особенно хорошо данное решение подходит для внедорожников.  ПА такого типа обеспечивает транспортному средству хорошую проходимость, а сама характеризуется надёжностью и длительным сроком эксплуатации. Единственное, как показывает практика, если с такой ПА что-то случается  в силу сложности конструкции, обслуживание, ремонт – не самые дешёвые.

Но если автомобилист понимает необходимость таких трат на обслуживание, а среди маршрутов – регулярно дороги с плохим покрытием, это то, что нужно. А если есть желание, чтобы была более чёткая езда на ровном асфальте, всегда есть возможность выбрать покрышки с низким профилем.

Подвеска МакФерсон (McPherson) 

Отдельным подвидом независимой ПА является McPherson с поворотным кулаком. Фактически ПА МакФерсон напоминает классическую ПА, базирующуюся на двойных поперечных рычагах, но вместо поперечного рычага как-такового у конструкции есть специальная амортизационная стойка.

Производители переднеприводных легковых авто получают отличные возможности для размещения в подкапотном пространстве коробки передач и ДВС. Можно использовать поперечную схему. Другие ПА не всегда позволяют это сделать. 

Большой ход и простота конструкции – это ещё одни весомые плюсы решения. При этом конструкция неуниверсальная. Есть проблемы с углом наклона в вертикальной плоскости. Для производителей спорткаров, это например, – существенное ограничение.

Полунезависимая подвеска

• Общей осью для колес выступает скручивающая  торсионная балка. Она имеет П-форму.
• Балка способна «играть», гася на поворотах крены транспортного средства.
• Продольные рычаги крепятся одним концом  к кузову либо раме (смотря что перед нами — грузовой транспорт или легковой автомобиль), а другой – к ступице.
• При разгоне и торможении транспортного средства  ПА ощущает силы скручивания,  при этому балка “подтягивает” колёса на место.

Чаще всего такой тип ПА можно встретить у ВАЗ (модели от 2108 до 2115), HОNDA, Renault.

Автомеханики любят такие устройства за легкость монтажа,  автомобилисты — за отличную кинематику колес и возможность получить высокий уровень жесткости в поперечном направлении.

Возникает вопрос: “А почему же такое решение не самое распространённое?” Увы, монтировать устройство можно далеко не на любом транспортном средстве. У решения достаточно специфические требования к геометрии днища.

Подвеска Де-дион (сбалансированная)

Фактически эта ПА гибридного типа. У неё есть признаки и зависимой, и независимой ПА. Основные элементы решения – витая пружина, амортизатор, приводной, задний и поперечный рычаг,  балка, приводной вал, дифференциал, тормозной диск.

Решение обеспечивает отличную возможность сбалансировать неподресоренные массы автомобиля (массы рамы, кузова и другие элементы “верхней части” транспортного средства), добиться идеальной плавности хода. Недостаток решения – риск возникновения дисбаланса в момент торможения и при разгоне. 

Конструкция достаточно сложна. Поэтому у неё высокая себестоимость. Высока и стоимость ремонта такой ПА.

На практике  ПА Де-дион  можно встретить у ряда Alfa Romeo, Mercedes-Benz  Р-класса и Ferrari.

Независимая подвеска

Главная особенность независимой ПА – это то, что каждое колесо способно двигаться самостоятельно. Поэтому решение и называют независимым. Если правое колесо попадает на камень, то левое останется в статичном положении. То есть одно колесо сдвинется вместе с пружинами или другими элементами, а второму будет гарантировано хорошее сцепление с дорожным полотном. Пассажиры при езде на авто с независимой подвеской, напротив, чувствуют наибольший комфорт.

Но при этом – в “сцепке” с ПА находятся развал-схождение, ширина колеи. Для водителя это создаёт определённые трудности. Но на фоне легкой управляемости на больших скоростях с этим недостатком чаще на практике готовы смириться.

Исполнение

Исполнение независимых ПА бывает очень разным:

• На двойных поперечных рычагах. Верхний рычаг короче, нижний – длинней. Конструкция на двойных поперечных рычагах может иметь абсолютно разные упругие элементы. У автомобилей Fiat, например, распространены торсионные ПА на поперечных рычагах, у Jaguar – пружинные (пружины могут монтироваться с упором на брызговик или в зоне, находящейся между поперечными рычагами).
• На двойных продольных рычагах. Как правило, в качестве упругих элементов выступают торсионы. Решение хорошо подходит для тех ситуаций, когда производитель авто хочет обеспечить максимальный комфорт водителю и пассажиру, который находится рядом с ним. Неплохой вариант для городских автомобилей, предназначенных для езды, преимущественно, двух пассажиров. Правда, важно понимать, что такая конструкция требует увеличенных рычагов. А для того же городского автомобиля, требующего компактности, это уже проблема.
• На поперечных и продольных рычагах (одновременно). Гибридное решение минимизирует влияние сил на крепления подвески к кузову транспортного средства, но с показателями кинематики у конструкции – явные проблемы. В частности, при больших ходах ПА – изменение угла развала очень существенное.
• На косых рычагах. Оси качания – под косым углом. Производители таких ПА добились минимизации крена транспортного средства на повороте, но не всех устраивает изменения развал-схождения колёс. Такие подвески можно нередко встретить на машинах Opel, Fiat.
• С качающимися полуосями. Упругими элементами могут быть пружины и рессоры. Качающиеся полуоси создают идеальные условия для того, чтобы при наезде на камень или другое препятствие, колесо могло уберечь относительно полуоси перпендикулярное размещение. Но при езде со скоростью выше 60 км/час сразу же начинаются проблемы с развалом. Поэтому решение нельзя назвать практичным. При установке на легковые автомобили от него давно отказались. Хотя ранее такое решение можно было встретить у Chevrolet, Ford, Mercedes-Benz.

Пневматическая подвеска

ПА базируется на баллонах  со сжатым воздухом. На характеристики ПА можно влиять именно при помощи изменения величины давления. Решение позволяет получить максимальную  плавность хода, а также взять под полный контроль регулировку клиренса автомобиля.

Чаще всего решение можно встретить на коммерческом транспорте. Особенно на автобусах и большегрузных автомобилях, тягачах.

На легковой транспорт пневматические системы ставят реже. В основном, только на машины премиум-класса.

Массовый автопром прибегал к решению разве что только при выпуске отдельных моделей Citroen.

Гидравлическая подвеска

Альтернатива классическим амортизаторам и у решения – гидростойки и гидроподъемники со значительным рабочим ходом.

Гидравлическая подвеска автомобиля (с резервуаром с гидравлической жидкостью). Хорошо подходит для эффективного решения двух задач:

• контроля за жёсткостью,
• регулировкой высоты клиренса.

Лучше всего показывает себя на транспортных средствах с управляющей электроникой, подстраиваясь под особенности дорожного покрытия, скорость передвижения.

При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески гидравлическая ПА самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Электромагнитная подвеска

Работает за счёт преобразователей с мощными магнитами.

Особенности решения:

• От блока управления на магниты подается электричество,
• Автоматически изменяется жёсткость амортизаторов, клиренс.
• Автомобиль получает идеальную управляемость.
• Система отлично гасит  мельчайшие неровности, даже те, которые проявляют себя на уровне вибрации.

Некоторые электромагнитные ПА, как, например, подвеска Bose (названа так по фамилии разработчика), дополнительно способны эффективно справляться с функцией электрогенератора. Колебания из-за неровностей дороги превращаются в электрическую энергию и накапливаются в аккумуляторах. 

Многорычажная подвеска

Многорычажная ПА или Multilink – одна из наиболее активно устанавливаемых конструкций на заднюю ось.  Включает в себя комплекс рычагов – поперечных и продольных, опору, пружину, амортизатор, подрамник,  стабилизатор.

Для крепления ступицы колеса используется не менее 4-х рычагов. Это важно для того, чтобы обеспечить корректную регулировку колеса. 

Плюсы Multilink:

• высокая плавность хода машины,
• хорошая управляемость,
• малошумность,
• независимая поперечная и продольная регулировка колес.

Двухрычажные push-rod и pull-rod

Для спорткаров очень важно, чтобы ПА мало весила, была жёсткой, обеспечивала согласованность кинематических параметров при высоких нагрузках.

Этим характеристикам соответствуют двухрычажные конструкции push-rod и pull-rod.

У обеих конструкций между монококом и колесом находится наклонная тяга – штанга. Она может быть тянущей (pull-rod) или толкающей (push-rod). Каждое колесо взаимосвязано с одной штангой. Толкающие штанги более популярны. Их проще установить в поднятую носовую часть авто. А ведь большинство гоночных авто в силу аэродинамических особенностей именно такие. 

Независимая подвеска автомобиля.

Независимые подвески

Независимые подвески (рис. 1 и 2) получили широкое распространение в передних управляемых колесах легковых автомобилей, поскольку при их использовании существенно улучшается возможность компоновки моторного отсека или багажника и снижается возможность возникновения автоколебания колес.

В качестве упругого элемента в независимой подвеске обычно применяют пружины, несколько реже – торсионы и другие элементы. При этом расширяется возможность применения пневматических упругих элементов. Упругий элемент, за исключением рессоры, практически не влияет на функции направляющего устройства.
Для независимых подвесок существует множество схем направляющих устройств, которые классифицируются по числу рычагов и расположению плоскости качания рычагов.

В независимой передней подвеске рычажного типа автомобилей «Волга» ступица колеса установлена двумя радиально-упорными коническими роликоподшипниками на цапфе поворотного кулака, который шкворнем соединен со стойкой. Между стойкой и поворотным кулаком установлен упорный шарикоподшипник.
Стойка резьбовыми втулками шарнирно соединена с верхним и нижним вильчатыми рычагами, которые, в свою очередь, связаны с осями, закрепленными на поперечинах рамы с помощью резиновых втулок. Упругим элементом подвески служит пружина, упирающаяся верхним концом через виброизолирующую прокладку в штампованную головку поперечины, а нижним – в опорную чашку, прикрепленную болтами к нижним рычагам. Вертикальные перемещения колес ограничены упором резиновых буферов в балку.
Телескопический гидравлический амортизатор двустороннего действия установлен внутри пружины и соединен верхним концом с поперечной рамой через резиновые подушки, а нижним концом – с нижними рычагами.

В последнее время широкое распространение получила подвеска типа «качающаяся свеча» — подвеска Мак-Ферсон (или Макферсон, англ. MacPherson suspension). Она состоит из одного рычага и телескопической стойки, с одной стороны жестко связанной с поворотным кулаком, а с другой – закрепленной в пяте. Пята представляет собой упорный подшипник, установленный в податливом резиновом блоке, закрепленном на кузове.
Стойка имеет возможность покачиваться за счет деформации резинового блока и поворачиваться вокруг оси, проходящей через упорный подшипник наружный шарнир рычага.

К преимуществам данной подвески можно отнести небольшое число деталей, меньшую массу и пространство в в моторном отсеке или багажнике. Обычно стойка подвески объединяется с амортизатором, а упругий элемент (пружина, пневмоэлемент) устанавливается на стойке.

К недостаткам подвески Мак-Ферсон следует отнести повышенный износ направляющих элементов стойки при больших ходах подвески, ограниченные возможности варьирования кинематических схем и больший уровень шума (по сравнению с подвеской на двух поперечных рычагах..

***

Подвеска MacPherson suspension названа по имени американского инженера из фирмы «Форд» Эрла Стили Макферсона, который разработал её во второй половине сороковых годов прошлого века.
Впрочем, считается, что аналоги подвески Макферсона использовались на автомобилях и ранее.

Массовое распространение эта подвеска получила в семидесятые годы, когда появились технологии, позволяющие серийно выпускать надежные и долговечные амортизаторные стойки. Несмотря на ряд недостатков, вскоре подвески Макферсон нашли широкое применение в легковом автомобилестроении благодаря технологичности и дешевизне.

По замыслу Э. Макферсона его «качающаяся свеча» должна была устанавливаться и на передние, и на задние колеса автомобилей, однако на первых серийных моделях такая подвеска применялась только для передних колес, а заднюю выполняли зависимой из соображений простоты и дешевизны.

И лишь в 1957 году инженер фирмы «Лотус» Колин Чепмен применил подвеску аналогичной конструкции для задних колёс автомобиля модели «Лотус Элит», поэтому её часто называют «подвеской Чепмена».

***

Устройство и работа подвески Макферсон подробно описана ниже, на примере передней независимой подвески переднеприводных автомобилей ВАЗ (ВАЗ-2108, -2109 и т. д.).

Подвеска с качающейся амортизаторной стойкой имеет кованый рычаг, к которому через резиновые подушки присоединено плечо стабилизатора. Поперечная часть стабилизатора резиновыми подушками и стальными скобами крепится к поперечине кузова.
Таким образом, диагональное плечо стабилизатора передает на кузов продольные усилия со стороны колеса и, следовательно, составляет часть интегрированного рычага направляющего устройства подвески.
Резиновые подушки позволяют компенсировать перекосы, возникающие при качании такого составного рычага, а также гасят продольные вибрации, передаваемые от колеса на кузов.

Шток телескопической стойки закреплен на нижнем основании резинового блока верхней пяты и не поворачивается вместе со стойкой и установленной на ней пружиной. В таком случае при любых поворотах управляемых колес стойка также поворачивается относительно штока, снимая трение покоя между штоком и цилиндром, что улучшает реагирование подвески на малые дорожные неровности.

Пружина устанавливается не соосно стойке, а наклонена в сторону колеса для того, чтобы уменьшить поперечные нагрузки на штоке, его направляющей и поршне, возникающие под воздействием вертикального усилия на колесе.

Особенностью подвески управляемых колес является то, что она должна позволять колесу совершать повороты независимо от прогиба упругого элемента. Это обеспечивается с помощью так называемого шкворневого узла.
Подвески могут быть шкворневыми и бесшкворневыми.

При шкворневой подвеске поворотный кулак закреплен на шкворне, который установлен с некоторым наклоном к вертикали на стойке подвески. Для уменьшения момента трения в этом шарнире могут применяться игольчатые, радиальные и упорные шариковые подшипники качения. Наружные концы рычагов подвески связаны со стойкой цилиндрическими шарнирами, обычно выполненными в виде смазываемых подшипников скольжения.

Основным недостатком шкворневой подвески является большое число шарниров. При качании рычагов направляющего устройства в поперечной плоскости невозможно достичь «антиклевкового эффекта» из-за наличия центра продольного крена подвески, так как оси качания рычагов должны быть строго параллельны.

Гораздо большее распространение получили бесшкворневые независимые подвески, где цилиндрические шарниры стойки заменены сферическими. В конструкцию данного шарнира входит палец с полусферической головкой, на него надет металлокерамический опорный вкладыш, работающий по сферической поверхности корпуса шарнира.
Палец опирается на вкладыш из специальной резины с нейлоновым покрытием, установленный в специальной обойме. Корпус шарнира крепится к рычагу подвески. При повороте колеса палец поворачивается вокруг своей оси во вкладышах.

При прогибах подвески палец совместно с вкладышем качается относительно центра сферы – для этого в корпусе имеется овальное отверстие. Этот шарнир является несущим, так как через него передаются вертикальные силы от колеса к упругому элементу, пружине, опирающейся на нижний рычаг подвески.
Рычаги подвески крепятся к кузову либо посредством цилиндрических подшипников скольжения, либо с помощью резинометаллических шарниров, работающих за счет деформации сдвига резиновых втулок. Последние требуют смазывания и обладают виброизолирующим свойством.

***

Независимая подвеска автомобиля ВАЗ-2105

На рис. 2 представлена независимая подвеска передних колес заднеприводного автомобиля ВАЗ-2105.
Упругим элементом подвески являются витые цилиндрические пружины 38, гасящим – гидравлические телескопические амортизаторы 40, направляющим устройством – верхние 13 и нижние 36 рычаги, а штанга 33 стабилизатора – упругий П-образный стержень.

Подвеска смонтирована на поперечине 30, которая закреплена на кузове автомобиля.

К переднему бурту нижнего рычага 36 приварен кронштейн крепления штанги стабилизатора 33.
В проушины рычагов 13 и 36 запрессованы шарниры на втулках 25, изготовленных из высокоэластичной резины.

С обоих концов шарниры зажаты упорными шайбами 26, которые стягиваются самоконтрящимися гайками, навернутыми на оси 35 и 22. Резиновые шарниры в эксплуатации не требуют регулировки и смазывания.

Ось верхнего рычага установлена в усилителе кузова. Ось нижнего рычага привернута болтами 37 к нижней части поперечины. Между осью и поперечиной установлены дистанционная шайба 28 и регулировочные шайбы 27 для регулировки углов установки передних колес.

Поворотная цапфа 5 поворачивается и качается на шаровых шарнирах.
Нижний шарнир состоит из стального шарового пальца 49 с полусферической закаленной головкой и полусферического металлического вкладыша–подшипника 48, надетого на палец. Головка пальца и вкладыш размещены в штампованном корпусе.
Для устранения зазоров в корпус с натягом вставлен резинопластмассовый вкладыш 47, прижимающийся своей пластмассовой облицовкой к шаровой головке пальца.

Верхний шарнир имеет сферическую закаленную головку, установленную в полимерный подшипник 12 скольжения. Нижний конический конец пальца гайкой 9 фиксируется в верхнем рычаге поворотного кулака 10. Головки верхнего и нижнего шарниров защищены от пыли гофрированными резиновыми чехлами 11.
Ход переднего колеса вверх ограничивается упором верхнего рычага подвески в резиновый буфер 13.

Пружина 38 подвески своим нижним концом опирается через опорную чашку 44 на нижний рычаг 36 подвески. Верхним концом через опорную чашку 21 и резиновую прокладку 20 – на силовой элемент передней части кузова.
Резиновая прокладка и резиновые втулки 25 изолируют кузов от передачи шума и вибрации через пружину подвески. Прямой металлический контакт между подвеской и кузовом отсутствует.

Амортизатор 40 своим верхним концом крепится к опорному стакану 17 через две резиновые подушки 18. Нижняя проушина амортизатора крепится через болт 41 и резиновые втулки к нижнему рычагу 36 подвески.

Стабилизатор поперечной устойчивости установлен в подушках-опорах 32, которые вставлены в кронштейны 31, привернутые к продольным балкам кузова. Загнутые концы стабилизатора с помощью подушек-опор 32 и обойм 39 прикреплены к нижним рычагам подвески.

***

Передняя независимая подвеска автомобиля ВАЗ-2109

Передняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ – независимая телескопическая с амортизаторными стойками типа Макферсон изображена на рис. 2.

Амортизаторная телескопическая стойка 8 нижним концом соединена с поворотным кулаком 12 с помощью штампованного кронштейна 11 и двух болтов. Верхний болт 10 с эксцентриковой шайбой 9 является регулировочным. С его помощью регулируется развал переднего колеса, так как при повороте болта изменяется положение поворотного кулака относительно амортизаторной стойки.

Верхний конец стойки 8 через резиновую опору 1 связан с кузовом. Шариковый подшипник 30, вмонтированный в опору, обеспечивает вращение стойки при повороте управляемых колес. Резиновая опора обеспечивает качание стойки при перемещении колеса и гашение высокочастотных вибраций.

Нижний поперечный рычаг 21 соединен с поворотным кулаком 12 шаровым шарниром 20. А с кронштейном 28 кузова – резинометаллическим шарниром. Растяжка 27 нижнего рычага связана с ним и кронштейном на кузове автомобиля через резинометаллические втулки.
Шайбы 22 служат для регулировки продольного наклона оси поворота управляемых колес.

Стержень стабилизатора 24 поперечной устойчивости крепится к кузову автомобиля через резиновые опоры 25, а к нижним рычагам подвески – через стойки 23 с резинометаллическими шарнирами.
Концы стержня стабилизатора одновременно выполняют функции дополнительных растяжек нижних рычагов подвески, которые, как и растяжка 27, воспринимает продольные силы и их моменты, передаваемые от передних ведущих колес на кузов.

Телескопическая стойка 8 является одновременно гидравлическим амортизатором. На ней установлена витая цилиндрическая пружина 5 между опорными чашками 2 и 6, а также буфер сжатия 3, ограничивающий ход колеса вверх. При ходе колеса вверх буфер упирается в опору 2, находящуюся в верхней части стойки. Буфер сжатия находится на защитном кожухе 29, который предохраняет шток амортизаторной стойки от загрязнений и механических повреждений.
Рулевой привод воздействует на стойку через поворотный рычаг 7. Внутри амортизаторной стойки находится гидравлический буфер отдачи, который ограничивает ход колеса вниз.

***

Колеса и шины автомобилей

Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

МакФерсон — что это такое и как работает подвеска

При движении по дороге машина преодолевает различные неровности, а в некоторых местах их можно сравнить с американскими горками. Чтобы машина не развалилась и все находящиеся в салоне не испытывали дискомфорта, в транспортном средстве установлена ​​подвеска.

О типах системы мы говорили чуть раньше … А пока остановимся на одной разновидности — стойке Макферсона.

Что такое подвеска MacPherson

Большинство современных автомобилей бюджетного и среднего класса оснащены данной системой амортизации.В более дорогих моделях может использоваться пневмоподвеска или другого типа.

В основном струны MacPherson применяются на передних колесах, хотя в независимых системах их также можно найти на задней оси. Особенность обсуждаемой системы в том, что она относится к разновидности самостоятельного типа. То есть каждое колесо имеет свой подпружиненный элемент, который обеспечивает плавное преодоление препятствий и его быстрый возврат для сцепки с гусеницей.

История создания

Перед инженерами 40-х годов прошлого века встал вопрос: как обеспечить более устойчивое положение кузова автомобиля, но при этом, чтобы все неровности на дороге гасили по составу шасси автомобиля .

К тому времени уже существовала система на основе двойных поперечных рычагов. Стойка была разработана инженером американского автопроизводителя Ford Эрлом Макферсоном. Для упрощения конструкции двухрычажной подвески разработчик применил опорную стойку с амортизатором (о конструкции амортизаторов читайте здесь ).

Решение использовать пружину и амортизатор в одном модуле позволило убрать верхний рычаг из конструкции. Впервые серийный автомобиль, в подвеске которого появилась такая стойка, сошел с конвейера в 1948 году.Это был «Форд Ведетт».

В дальнейшем стенд был улучшен. Многие модификации использовались другими производителями (уже в начале 70-х годов). Несмотря на большое разнообразие моделей, основная конструкция и схема работы остаются прежними.

Принцип подвески

McPherson работает по следующему принципу. Стойка закреплена на верхнем подшипнике (о том, зачем она нужна и какие неисправности есть в опоре амортизатора , рассказывается в отдельном обзоре ).

Внизу модуль устанавливается либо на поворотный кулак, либо на рычаг. В первом случае амортизатор будет иметь специальную опору, в устройство которой входит подшипник, так как стойка будет вращаться вместе с колесом.

Когда автомобиль наезжает на неровность, амортизатор смягчает удар. Поскольку большинство амортизаторов сконструировано без возвратной пружины, шток остается на месте. Если оставить его в этом положении, колесо потеряет сцепление с дорогой, и автомобиль провиснет.

В подвеске используется пружина для восстановления контакта колес с дорогой. Быстро возвращает амортизатор в исходное положение — шток полностью выходит из корпуса амортизатора.

Использование только пружин также смягчит удар при движении по неровностям. Но у такой подвески есть огромный недостаток — кузов машины так сильно раскачивается, что все, кто находится в салоне, после долгой поездки заболеют морской болезнью.

Так работают все элементы подвески:

Устройство подвески МакФерсон

Конструкция модуля МакФерсон состоит из следующих элементов:

• Амортизатор — действует как демпфер при движении;
• Пружина, внутри которой находится сама демпферная рейка;
• Механизм поворотного колеса;
• Нижний рычаг, предотвращающий продольное перемещение конструкции.

Шаровые опоры, помимо основных узлов, имеют резиновые втулки. Они необходимы для смягчения небольших вибраций, возникающих при работе подвески.

Компоненты подвески

Каждый элемент подвески выполняет важную функцию, делая управление автомобилем максимально комфортным.

Амортизатор

Этот блок состоит из амортизатора, между опорными чашками которого зажата пружина. Для разборки узла необходимо использовать специальный съемник, который сжимает резьбу, благодаря чему можно безопасно откручивать крепежные болты.

Верхняя опора закреплена в стекле корпуса и часто имеет подшипник в своем устройстве. Благодаря наличию этой детали возможна установка модуля на поворотный кулак. Это позволяет колесу вращаться, не повреждая кузов автомобиля.

Для обеспечения устойчивости станка на поворотах стеллаж устанавливается с небольшим наклоном. Нижняя часть имеет небольшое расширение наружу. Этот угол зависит от характеристик всей подвески и не регулируется.

Нижний поперечный рычаг

Поперечный поперечный рычаг используется для предотвращения продольного перемещения стойки при наезде на препятствие, например, на бордюр. Чтобы рычаг не двигался, он закреплен на подрамнике в двух местах.

Иногда встречаются рычаги с одной точкой крепления. В этом случае его поворот также невозможен, так как он все равно будет фиксироваться тягой, которая также будет упираться в подрамник.

Рычаг представляет собой своего рода направляющую для вертикального перемещения колеса независимо от угла поворота.Со стороны колеса к нему крепится шаровая опора (его конструкция и принцип замены описаны отдельно ).

Стабилизатор поперечной устойчивости

Этот элемент представлен в виде изогнутого звена, соединяющего оба рычага (по краям) и подрамник (закрепленный в центре). Некоторые модификации имеют свою стойку (зачем она нужна и как работает, здесь описано ).

Задача, которую выполняет поперечный стабилизатор, — исключить крен автомобиля при прохождении поворотов.Помимо повышенного комфорта, деталь обеспечивает безопасность на поворотах. Дело в том, что при входе автомобиля в поворот на большой скорости центр тяжести кузова смещается в сторону.

Из-за этого колеса с одной стороны нагружены больше, а с другой наоборот разгружаются, что приводит к снижению их сцепления с дорогой. Боковой стабилизатор удерживает легкие колеса на земле для лучшего контакта с дорожным покрытием.

Все современные автомобили по умолчанию оснащены передним стабилизатором.Однако у многих моделей есть и задний элемент. Особенно часто такое устройство можно встретить на полноприводных автомобилях, участвующих в раллийных гонках.

Преимущества и недостатки системы MacPherson

Любая модификация стандартной системы автомобиля имеет как преимущества, так и недостатки. Кратко о них — в следующей таблице.

Стоит отметить, что стойка McPherson постоянно модернизируется, поэтому каждая новая модель обеспечивает лучшую устойчивость машины. , и срок его службы увеличивается.

В заключение предлагаем посмотреть подробное видео о разнице между несколькими типами подвесок:

Чем отличается подвеска МакФерсон от многорычажной и какие бывают автомобильные подвески

ПОДОБНЫЕ СТАТЬИ

Интернет-курсов PDH.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей роте

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно с учетом того, что я думал, что уже знаком с вами

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя

студент для отзыва по курсу

материала до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемые темы »

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании какой-то непонятной секции

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

организация. «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает напечатанная викторина во время

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случая «

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании оборудования «очень полезен.Модель

тест действительно потребовал исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов

в транспортной инженерии, которая мне нужна

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для профессионалов

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правила. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительных

аттестация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материал был кратким и

в хорошем состоянии «

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

корпус курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, П.Е.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на номер

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное. »

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили этот курс

поможет по телефону

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Никакой путаницы при прохождении теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

конечно.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобный а на моем

собственный график «

Майкл Гладд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

. Спасибо за изготовление

процесс простой ».

Fred Schaejbe, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и прошел

часовой PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея для оплаты

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об EE для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, требующий

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

свидетельство. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

многие различные технические зоны за пределами

своя специализация без

надо путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Патент США на устройство для замены Патента на стойки Макферсон (Патент № 4,736,505, выданный 12 апреля 1988 г.)

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для ремонта транспортного средства, такого как автомобиль, который поднимается с земли для обслуживания. Особое внимание уделяется способу и устройству для ремонта и замены частей систем подвески с использованием стоек Макферсона.

Когда на транспортном средстве необходимо выполнить определенную работу, например, заменить амортизаторы или пружины, обычной практикой является использование гидравлического подъемника, чтобы поднять автомобиль на высоту выше головы механика. Широко используемый домкрат или подъемник — это подъемник, который имеет большую центральную шахту с гидравлическим приводом, которая выдвигается от уровня пола до высоты шести или семи футов или более. Регулируемые рычаги шарнирно прикреплены к гидравлическому подъемнику, так что после того, как автомобиль проехал по гидравлическому валу, рычаг можно выдвинуть наружу, чтобы они находились под рамой автомобиля.Затем приводится в действие гидравлическое средство, и автомобиль поднимается на желаемую высоту.

Когда это происходит, очевидно, что колеса не поддерживаются непосредственно гидравлическим валом или рычагами, а поддерживаются системой подвески. Шины свисают из своего нормального положения по отношению к верхней части автомобиля и удерживаются там только системой подвески, которая находится под напряжением, а не при сжатии, что является нормальным состоянием. Система подвески включает в себя амортизаторы, пружины и, в последнее время, в большинстве производимых автомобилей, стойки MacPherson.В стойке Макферсон стойка в сборе устанавливается между поворотным кулаком колеса и опорной пластиной стойки, опирающейся на раму или кузов автомобиля. Узел стойки амортизатора имеет установленную на ней пластину стойки. Винтовая пружина установлена ​​вокруг узла стойки и находится под сжатием между пластиной стойки внизу и опорной пластиной стойки вверху. Узел стойки амортизатора можно рассматривать как модифицированный амортизатор, и именно этот узел стойки необходимо заменять чаще всего.Резиновая опора является частью опорной плиты стойки. Резиновую опору и спиральную пружину заменять редко. Однако узел стойки требует частой замены. В соответствии с существующими способами, когда необходимо заменить амортизатор или узел стойки, вся стойка Макферсона, включая узел стойки и цилиндрическую пружину, включая опорную пластину стойки и резиновую опору, снимается с автомобиля с пружиной, все еще находящейся в сжатом состоянии. Сжатие пружины происходит между двумя заменяемыми частями стойки стойки.В таком случае необходимо проявлять особую осторожность и осторожность при замене узла стойки, чтобы избежать травм механика. Обычно на замену одной стойки Макферсона обычным способом и с помощью обычного устройства уходит от одного до двух часов, в зависимости от типа обслуживаемого автомобиля.

Это изобретение показывает способ и устройство для оказания помощи механику в выполнении работ по ремонту или замене транспортного средства, имеющего верхнюю часть, включая раму или кузов, поддерживаемые системой подвески, такой как пружины, амортизаторы и т.п., из нижней части, такой как колеса и ось.Одной из наиболее широко используемых систем подвески является стойка Макферсон. В этой системе узел стойки, который в основном представляет собой амортизатор с подкосной пластиной между концами амортизатора, поддерживается между поворотным кулаком колеса и рамой автомобиля. Винтовая пружина устанавливается вокруг узла стойки между опорной пластиной и верхней опорной пластиной пружины или опорной пластиной, которая обычно удерживается на резиновом опоре силой пружины. Когда желательно или необходимо заменить узел стойки стойки Макферсона, я сжимаю цилиндрическую пружину вверх к опорной пластине пружины до тех пор, пока нижний конец цилиндрической пружины не освободится от контакта с пластиной стойки, и удерживаю ее в этом сжатом состоянии. .Затем я снимаю гайку с вала крепления стойки на верхнем конце стойки стойки и снимаю болты крепления стойки с поворотного кулака на нижнем конце стойки стойки. Затем снимается изношенная стойка стойки. Затем к поворотному кулаку прикрепляют работоспособную стойку в сборе, а гайку надевают на опорный вал стойки. Я ослабляю сжатие пружины до тех пор, пока она не соприкоснется с опорной пластиной. Таким образом, я могу снять узел стойки и заменить его, не снимая винтовой пружины.

Для выполнения только что упомянутого метода замены амортизатора стойки Макферсон я использую специальный новый инструмент для сборки или подъемный домкрат. Домкрат имеет вертикальный цилиндрический корпус с основанием для опоры на пол гаража. Цилиндрический корпус поддерживает воздушный цилиндр, имеющий внутри поршень и шток поршня, выступающий из верхней части воздушного цилиндра. Верхняя часть штока поршня снабжена устройством снятия стойки, которое включает в себя головную пластину и выступающие наружу рычаги с опорами для зацепления с нижней стороной витка винтовой пружины.Пара цепей соединена около верхнего конца опорного корпуса и имеет крючки на внешнем конце для крепления к раме или кузову транспортного средства. Эти цепи прикреплены таким образом, чтобы они были по существу туго натянутыми, а затем, когда к поршню прикладывается мощность, вал или шток поршня выдвигается вверх и сжимает цилиндрическую пружину стойки Макферсона вверх к пластине подшипника пружины, которая удерживается вверх. движение цепями, соединенными с рамой. Затем я могу заменить стойку Макферсона, как описано выше.

Я могу снять головную пластину узла снятия стойки с верхнего конца штока поршня и заменить ее головками другого типа, что делает ее универсальным инструментом, полезным для других функций. Например, у меня есть люлька, на которую я могу заменить головки для снятия стойки, и она, например, получит задний мост. Я также могу использовать плоскую пластину вместо люльки для подъема трансмиссии. Этот инструмент очень универсален.

Важной целью моего изобретения является создание устройства и способа, с помощью которых узел стойки может быть заменен без снятия пружины и соответствующей части стойки Макферсона с автомобиля.

РИС. 1 показан мой стабилизирующий домкрат со съемной головкой для принадлежностей в полный рост.

РИС. 2 аналогичен фиг. 1, за исключением того, что домкрат повернут на девяносто градусов, и его часть показана в разрезе.

РИС. 3 — домкрат по фиг. 1 с головкой для снятия стойки, установленной на ее верхнем конце, и показывает ее положение для ремонта стойки Макферсон.

РИС. 4 — вид сверху головки узла снятия стойки.

РИС. 5 — вид сбоку головки узла снятия стойки, показанного на фиг. 4.

РИС. 6 — вид с торца головки узла снятия стойки.

РИС. 7 аналогичен фиг. 3, за исключением того, что на нем показан узел стойки стойки Макферсон, снятой.

РИС. 8 показан узел рамы для установки на верхнем конце штока поршня устройства, показанного на фиг. 1 и 2.

РИС. 9 показан еще один узел для использования с верхней частью штока поршня инструмента, показанного на фиг.1 и 2.

РИС. 10 показано основание стабилизирующего домкрата, установленного на рычагах с прикрепленными колесиками или роликами.

Сначала внимание обращено на фиг. 1 и 2, где показан мой домкрат. На нем показан нижний опорный цилиндр 10 основания, опирающийся на основание 12. Ручка 14 предусмотрена для опорного цилиндра 10 рядом с его верхним концом. Пара креплений 16 цепной опоры установлена ​​на опорном цилиндре 10 и имеет длину 180 °.степень. отдельно. Эти крепежные элементы 16 опоры цепи содержат крестообразное отверстие 18 для закрепления в нем участка цепи. Пневматический цилиндр 20 установлен на верхнем конце опорного цилиндра 10 и включает в себя базовую заглушку 22 и верхнюю заглушку 24. Поршень 26, имеющий шток 28, установлен внутри воздушного цилиндра 20. Шток 28 поршня проходит вверх через верхнюю заглушку 24. Воздушный цилиндр 20 показан как имеющий гильзу 30, окружающую внутреннюю стенку 32 пневматического цилиндра. Опорные винты 34 фиксируют гильзу 30, опорный цилиндр 10 и базовую пробку 22 вместе.Втулка 30 вполне может быть частью стенки 32 пневмоцилиндра 20. Трубопровод 36 для подачи воздуха используется для подачи воздуха внутрь воздушного цилиндра под поршнем 26. Воздух подается из не показанного источника. управляется клапаном (не показан), так что давление воздуха может быть впрыснуто или сброшено из пространства 38 под поршнем 26.

Удлинитель 40 предусмотрен на верхнем конце поршневого штока 28, который является полым. Удлинитель 40 снабжен множеством позиционных отверстий 42.Опорный штифт 44 проходит через одно из позиционных отверстий 42 для получения желаемой высоты. Удлинитель 40 является полым, и в нем размещен узел 50 головки, имеющий головку 46 и шток 48.

Узел 50 головки может быть заменен узлом 52 головки, который подробно проиллюстрирован на фиг. 4, 5 и 6, а также проиллюстрировано на фиг. 3 и 7. Узел головки, показанный на фиг. 4, 5 и 6 предназначены в первую очередь для использования при ремонте или замене стоек МакФерсон. Я опишу эту сборочную головку перед описанием ее использования, как показано на фиг.3 и 7. Этот узел 52 головки включает в себя пластину 54 узла головки для снятия стойки, имеющую шток 80, первый рычаг 56 и второй рычаг 58, который опирается на пластину 54 узла головки поворотными болтами 60 и 62. Поворотный болт 62 установлен в отверстие в секции 66 каждого рычага и закреплено там гайкой 78, установленной на шайбе 64. Поворотный болт 60 также снабжен шайбой 68 и гайкой 70. Рычаги 56 и 58 могут свободно поворачиваться вокруг поворотных болтов 60 и 62. Поскольку ясно показано на фиг. 5, рычаг 58 имеет плоскую секцию 72, которая опирается на пластину 54.Как показано на фиг. 4, рычаг 56 имеет плоскую секцию 73, аналогичную секции 72. Концы рычагов 56 и 58 снабжены опорами 74 и 76 соответственно для приема части спирали винтовой пружины 78 стойки Макферсона, как показано на фиг. 3. Как показано на фиг. 5 внешние концы рычагов выше, чем плоская секция 72. Эта высота или разница в возвышении проиллюстрирована как подъем на фиг. 5 и обычно может составлять от трех до четырех дюймов. Цель будет яснее видна при рассмотрении фиг.3. Как показано на фиг. 4, рычаги 56 и 58 выгнуты наружу на своем внешнем конце или опоре, чтобы вмещать винтовые пружины 78 разных размеров. Рычаги 56 и 58 также могут поворачиваться вокруг оси 60 и 62, что дает дополнительную гибкость для размещения винтовых пружин 78 разных размеров. Что касается фиг. 4 люльки 74 и 76 находятся на расстоянии «D» друг от друга, на котором «D» равно ширине пружины. Вращая рычаги вокруг шарнирных болтов 60 и 62, можно изменять «D», чтобы приспособиться к многим цилиндрическим пружинам разных размеров.Если бы рычаги 56 и 58 были прикреплены к пластине 54, буква «D» была бы зафиксирована, и аксессуар вмещал бы только один диаметр пружины.

Далее внимание обращается на фиг. 6, на котором показаны опоры 76 и 74 витков пружины на разных высотах по отношению к пластине 54 головки. Разница обозначена буквой «h». Это сделано для того, чтобы компенсировать разницу в высоте двух точек вдоль витка винтовой пружины 78. Это важно, поскольку предотвращает «взведение» пружины вбок при подъеме пружины.

Далее внимание обращается на фиг. 3, на котором показан инструмент по моему изобретению, используемый для ремонта стойки Макферсона. На ней показано основание 12, покоящееся на 108 этаже гаража. Цепи 82 имеют крюк 110 на верхнем конце, где он прикреплен к раме 112 автомобиля. Также предусмотрена вторая цепь 83, которая также имеет крючок, не показанный на ее внешнем конце. Нижний конец цепей пропускают через поперечное отверстие 18 крепежной детали 16 опоры цепи до тех пор, пока он не станет достаточно туго натянутым.И тогда он там закреплен. Также показано на фиг. 3 представляет собой колесо 104 с нижним шаровым шарниром 106 и нижним рычагом 102 управления и поворотным кулаком 100. Колесо поддерживается на раме стойкой Макферсона, которая хорошо известна и используется почти на всех новых автомобилях, которые производятся на этом заводе. время. Стойка Макферсон включает в себя нижний соединительный узел 94, имеющий болты 96 и 98, которые соединяют его с поворотным кулаком 100. Узел стойки 84 имеет подкос 86. Узел стойки 84 в основном представляет собой модифицированный амортизатор и проходит вверх через опорную пластину подкоса. 90 и удерживается на месте гайкой 92, установленной на валу крепления стойки.Верхний конец пружины 78 удерживается в положении вокруг узла стойки с помощью опорной пластины 88 пружины, а ее нижний конец с помощью пластины стойки 86, которая прикреплена к узлу стойки 84. Также предусмотрена резиновая опора 114. Я только что описал основные компоненты стойки Макферсон.

Самая распространенная проблема со стойкой Макферсон — это необходимость замены амортизатора или стойки 84 в сборе. Теперь я объясню, как мое устройство можно использовать в процессе снятия узла стойки 84.Я помещаю свой домкрат в положение, показанное на РИС. 3. Затем я размещаю удлинитель 40 так, чтобы опоры 74 и 76 рычагов 56 и 58 могли быть размещены для приема двух частей витка пружины 78. Эти положения составляют приблизительно 180 °. отдельно. Каждый рычаг 56 и 58 изгибается вверх, так что опора 74 и 76 пружины находится выше пластины 54. Это позволяет рычагам поднимать и сжимать пружину 78 до того, как пластина 54 ударится о раму 112. В это время я соединяю цепи 82 и 83 с кадр 112.Затем я натягиваю эти цепи, протягивая их через поперечное отверстие 18 крепежа 16 опоры цепи, пока они не будут достаточно туго натянуты. Затем я активирую воздушный цилиндр 20, подавая воздух под давлением через трубопровод 36. Это заставляет шток 28 поршня выдвигаться и вынуждает поднимать пластину 54 и рычаги 56 и 58. Удерживая раму 112 автомобиля, одновременно толкают рычаги 56 и 58. Я сжимаю пружину 58. Это продолжается до тех пор, пока она не окажется примерно в положении, показанном на фиг. 3. В это время будет ясно видно, что нижний конец винтовой пружины 78 не соприкасается с опорной пластиной 86, на которую она обычно опирается.В это время узел стойки 84 полностью свободен от пружины 78. Затем я удерживаю пружину в этом сжатом положении. Затем я снимаю гайку вала крепления стойки 92 с верхней части узла и снимаю болты стойки 96 и 98 с поворотного кулака 100. Затем я снимаю узел стойки 84. РИС. 7 иллюстрирует этап операции, на котором узел 84 стойки был полностью удален, а пружина 78 удерживается на месте с помощью моего инструмента. Затем я заменяю изношенную стойку в сборе на новую.Затем я заменяю гайку 92 на верхней части узла, заменяю болты крепления стойки 96, 98 и закрепляю их. В это время я могу сбросить давление в пневмоцилиндре, и тогда пружина 78 расширится до того места, где ее нижний конец соприкасается с опорной пластиной 86. Я снимаю рычаги 56 и 58 и завершаю ремонт стойки Макферсона, не снимая цилиндрическую пружину. и сопутствующие детали от автомобиля. Я могу сделать это примерно за 15 минут, тогда как предыдущий метод без моего изобретения требует от одного до двух часов, как это делается сейчас в гаражах в Соединенных Штатах и ​​во всем мире.Мой метод и устройство также намного безопаснее, поскольку пружина 78 остается на месте с автомобилем, и ее не нужно обрабатывать при сжатии, когда она находится далеко от автомобиля, чтобы менять стойки, как это делается сейчас.

Хотя, как я только что сказал, наиболее распространенным недугом является отказ амортизатора, и я только что объяснил, как это исправить. Однако иногда резиновые опоры могут изнашиваться или может потребоваться замена пружины. Я также могу сделать это с помощью своего устройства здесь.Если пластина подшипника или другие части MacPherson нуждаются в замене, я сбрасываю давление в пневмоцилиндре, чтобы пружина 78 могла расширяться до тех пор, пока она не перестанет испытывать сжатие. Когда пружина больше не находится в состоянии сжатия, вынуть ее очень легко и безопасно. Затем я вставил новую опорную пластину или резиновые опоры, если необходимо, вместе с пружиной. Затем я использую свой подъемный домкрат и принадлежности, чтобы сжать пружину и установить новую стойку в сборе, как описано выше. Затем соедините три болта 96, 98 и 92 вверху.Затем я снимаю верхнюю часть пружины 78 до тех пор, пока пружина не сядет на опорную пластину 86. Затем я снимаю подъемный инструмент, и стойка Макферсона полностью отремонтирована, если это может потребоваться.

РИС. 8 и 9 показаны две вспомогательные головки дополнительного типа для использования с моим домкратом. На фиг. 8 представляет собой вспомогательную головку, которая имеет опору 120 и шток 122, который может быть установлен в удлинителе 40. Эта опора 120 может использоваться, например, для подъема заднего конечного положения задней оси или под гармоническим балансиром блока цилиндров.ИНЖИР. 9 представляет собой еще одну модификацию вспомогательной головки и включает в себя плоскую пластину 124 и шток 126. Плоская пластина имеет отверстие 128 для цепи и паз или паз 130 для выемки для фиксации цепи. Этот аксессуар можно использовать с моим подъемным домкратом для размещения на нем трансмиссии с цепью (не показана), используя отверстие 28 и фиксирующую выемку 130.

РИС. 10 показывает модификацию основного инструмента, позволяющую перекатывать его с одного положения на другое. На ней показано основание 132, которое устанавливается в опорную раму 134 и может удерживаться там, вставляя болты через отверстия 136 в опорной пластине 132 и отверстия 138 в опорной раме 134.Базовая рама 134 поддерживается опорными рычагами 140 и 142, которые имеют колесики 144 и 146 на концах. Обычно размер базовой рамы составляет 12 дюймов на 12 дюймов, а ролики обычно находятся на расстоянии около 3 футов друг от друга.

Хотя изобретение было описано с определенной степенью детализации, очевидно, что многие изменения могут быть внесены в детали конструкции без отклонения от сущности и объема этого изобретения. Понятно, что это изобретение не ограничивается вариантами осуществления, изложенными в данном документе в целях иллюстрации, но ограничивается только объемом такой формулы или формулы изобретения, включая полный диапазон эквивалентности, на которую имеет право каждый его элемент.

Поворотная телескопическая стойка (например, стойка Макферсона) Патенты и заявки на патенты (класс 280 / 124.146)

Номер патента: 6676145

Реферат: Для автомобиля предусмотрен узел подвески, включая раму. Нижний рычаг управления, имеющий первую и вторую противоположные части, шарнирно соединен с рамой на первой части.Поворотный кулак поддерживается на второй части нижнего рычага подвески, а колесо поддерживается на поворотном кулаке. Стойка, имеющая нижний конец, соединена с поворотным кулаком, а верхний конец стойки соединен с рамой через верхнее соединение. Верхнее соединение обычно ограничивает вертикальное перемещение верхнего конца стойки, в то же время позволяя ограниченное боковое перемещение верхнего конца относительно рамы. В одном варианте осуществления рычажный механизм, включающий в себя первую тягу, функционально соединен между нижним рычагом управления и рамой.Второй рычаг соединяет верхний конец стойки и первую часть рычага для перемещения верхнего конца в боковом направлении в верхнем соединении в ответ на вертикальное перемещение нижнего рычага управления.

Тип: Грант

Подано: 3 января 2002 г.

Дата патента: 13 января 2004 г.

Цессионарий: Meritor Light Vehicle Technology, ООО

Изобретателей: Роберт П.Карлштедт, Марк С. Смит, Стивен М. Фостер, Дэниел Юджин Уитни, Эрик Стивен Гейб, Ричард М. Клиш, Шан Ши, Хуан Дж. Маркос Муньос

семинар Вайбхав [PDF] | Совместное использование документов в сообществе

* В предварительном просмотре отображаются только некоторые случайные страницы руководств. Вы можете скачать полный контент через форму ниже.

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

ABSTRACT Подвеска является необходимой частью автомобильного транспортного средства.Система подвески обеспечивает пассажирам комфорт при езде. Подвеска поглощает ненужную вибрацию, возникающую при движении вверх от неровностей дороги. Здесь, в этой статье, мы найдем отклонение существующего автомобиля с существующей системой подвески и перейдем к модифицированной системе подвески, а также найдем отклонение для измененной конструкции. Также мы собираемся сравнить прогиб для существующей и измененной конструкции. Большинство автомобилей в наши дни используют две системы подвески, а именно: подвеску на двойных поперечных рычагах и подвеску McPherson из-за их хороших динамических характеристик и более высокого комфорта для пассажиров.Стойка Макферсона до сих пор используется на высокопроизводительных автомобилях, таких как Porsche 911, несколько моделей Mercedes-Benz и более низкие модели BMW из-за ее легкого веса, простоты конструкции и низкой стоимости производства. В данной статье предлагается систематическое и всестороннее развитие двумерной математической модели подвески Макферсона. Модель учитывает не только вертикальное движение шасси (подрессоренная масса), но также вращение и поступательное движение неподрессоренной массы (колесо в сборе). Кроме того, эта модель включает массу колеса и его момент инерции относительно продольной оси.В статье предлагается реализация модели с использованием Matlab-Simulink, динамика которой проверена на реалистичной двумерной модели, разработанной с помощью программного обеспечения Ansys.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

1

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

1. ВВЕДЕНИЕ Некоторые распространенные типы независимых подвесок: качающаяся ось, скользящая пара, стойка McPherson, верхний и нижний поперечный рычаг Многорычажная подвеска, Подвеска на полу-продольных рычагах, Поворотный рычаг, Листовые рессоры.Стойка McPherson — это тип системы подвески автомобиля, в которой ось телескопического амортизатора используется в качестве верхней оси поворота. Он широко используется в современных автомобилях и назван в честь Эрли С. Макферсона, разработавшего эту конструкцию. Стойки Макферсон состоят из поперечного рычага или прочного компрессионного звена, стабилизированного вторичным звеном, которое обеспечивает нижнюю точку крепления ступицы или оси колеса. Эта система нижнего рычага обеспечивает как поперечное, так и продольное расположение колеса. Верхняя часть ступицы жестко прикреплена к внутренней части собственно стойки, внешняя часть которой проходит вверх прямо до крепления в корпусе кузова транспортного средства.

Рис.1. Система подвески Macpherson

RSCOE, MECHANICAL ENGG

2

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Чтобы быть действительно успешной, стойка MacPherson потребовала введения цельной конструкции (или монолога) по вертикали, поскольку она требует значительного вертикального пространства. прочное верхнее крепление, которое могут обеспечить цельнометаллические конструкции, а также распределять нагрузки. Стойка обычно несет как винтовую пружину, на которой подвешен корпус, так и амортизатор, который обычно имеет форму картриджа, установленного внутри стойки.Стойка также обычно имеет рулевой рычаг, встроенный в нижнюю внутреннюю часть. Вся сборка очень проста и может быть предварительно собрана в единое целое; Кроме того, исключая верхний рычаг управления, он позволяет увеличить ширину моторного отсека, что полезно для автомобилей меньшего размера, особенно с поперечно расположенными двигателями, такими как у большинства автомобилей с передним приводом. При необходимости его можно еще упростить, заменив радиусный рычаг стабилизатором поперечной устойчивости (торсион). По этим причинам он стал почти повсеместным среди недорогих производителей.Кроме того, он предлагает простой метод настройки геометрии подвески. Подвеска McPherson широко используется в транспортных средствах малого и среднего размера благодаря малому весу, компактным размерам и невысокой стоимости. На рис. 1.1 показана система подвески McPherson, которая состоит из рычага подвески или рычага управления плюс пружинно-демпферный узел (стойка), прочно прикрепленный к колесному узлу. Крупные и систематические изменения кинематических параметров, таких как угол развала колес и ширина колеи, являются серьезной проблемой при моделировании и управлении этим типом подвески.Линейная модель четверти вагона обычно используется для анализа динамического поведения подвески. Однако в этой модели нет

RSCOE, MECHANICAL ENGG

3

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

2. СИСТЕМА ПОДВЕСКИ Подвеска — это термин, обозначающий систему пружин, амортизаторов и рычагов, соединяющих автомобиль. его колеса. Системы подвески служат двойному назначению, способствуя удержанию автомобиля на дороге / управляемости и торможению для обеспечения хорошей активной безопасности и удовольствия от вождения, а также обеспечения комфорта пассажиров автомобиля и достаточной изоляции от дорожного шума, ударов, вибраций и т. Д.Эти цели, как правило, расходятся, поэтому настройка подвесок предполагает поиск правильного компромисса. Для подвески важно поддерживать контакт опорного колеса с поверхностью дороги в максимально возможной степени, потому что все силы, действующие на транспортное средство, действуют через пятна контакта шин. Подвеска также защищает сам автомобиль и любой груз или багаж от повреждений и износа. Конструкция передней и задней подвески автомобиля может быть разной. 2.1 Типы подвески: 

Поворотный мост



Сдвижная стойка



Стойка Макферсон / стойка Чепмена



Верхний и нижний поперечный рычаг (на двойных поперечных рычагах)

RSCOE, MECHANICAL ENGG

4

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

3.СИСТЕМА ПОДВЕСКИ МАКФЕРСОНА: Подвеска Macpherson была впервые произведена в Ford Motor Company Эрлом С. Макферсоном в 1949 году. Этот тип подвески (рис. 1) широко используется во многих современных транспортных средствах из-за своего легкого веса, компактных размеров и простая конструкция. Хотя его можно использовать как для передней, так и для задней подвески, обычно он находится в передней части автомобиля. Основные функции систем подвески заключаются в том, чтобы адекватно выдерживать вес автомобиля, обеспечивать эффективную изоляцию шасси от дорожных волнений, поддерживать колеса в надлежащем положении на поверхности дороги и поддерживать контакт шин с землей.Следовательно, характеристики подвески колес важны для улучшения управляемости и качества езды автомобиля, для минимизации усилий, передаваемых на кузов, а также для снижения шума. Традиционно конструкторы подвески сталкиваются с противоречивыми требованиями к устойчивости на дороге и комфорту пассажиров. В то время как в основных подвесках транспортных средств геометрические и динамические свойства конструкции подвески будут выбираться путем компромисса с некоторыми из этих критериев, в современные конструкции подвески встроено полностью активное или полуактивное устройство для удовлетворения этих противоречивых требований.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

5

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

.

Рис. 2. Компонент подвески Macpherson Стойки MacPherson состоят из поперечного рычага или существенного компрессионного звена, стабилизированного вторичным звеном, которое обеспечивает нижнюю точку крепления ступицы или оси колеса. Эта система нижнего рычага обеспечивает как поперечное, так и продольное расположение колеса. Верхняя часть ступицы жестко прикреплена к внутренней части собственно стойки, внешняя часть которой проходит вверх прямо до крепления в корпусе кузова автомобиля. Стойка Макферсона потребовала введения цельной (или монококовой) конструкции, потому что для этого требуется значительное вертикальное пространство и прочное верхнее крепление, которое могут обеспечить цельные корпуса, а также распределять нагрузки.Стойка обычно несет как винтовую пружину, на которой подвешен корпус, так и амортизатор, который обычно имеет форму картриджа, установленного внутри стойки. Стойка также обычно имеет рулевой рычаг, встроенный в нижнюю внутреннюю часть. Вся сборка очень проста и может быть предварительно собрана в единое целое; Кроме того, исключая верхний рычаг управления, он позволяет увеличить ширину моторного отсека, что полезно для небольших автомобилей, особенно с поперечно расположенными двигателями, такими как у большинства автомобилей с передним приводом.При необходимости его можно упростить, заменив стабилизатор поперечной устойчивости (торсион) на радиус

RSCOE, MECHANICAL ENGG

6

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

рычаг. По этим причинам он стал почти повсеместным среди недорогих производителей. Кроме того, он предлагает простой метод настройки геометрии подвески.

Рис.3. Модифицированная подвеска Macpherson 3.1 Почему системы подвески Macpherson? •

Большинство экономичных автомобилей имеют систему подвески на стойках Макферсон.

•

Большое количество проблем возникает в подвеске.

•

Это базовая система подвески независимого типа.

•

Легко построить

и

рабочее

просто.

Систему

можно легко оптимизировать

.

•

4.ЧАСТИ

MCPHERSO

N SUSPENSI

ON SYSTEM

В подвеске

McPherson System

Помимо

от рычажных механизмов, амортизаторы

. RSCOE, MECHANICAL ENGG

7

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

стабилизатор, также называемый стабилизатором поперечной устойчивости.Для неподрессоренных масс, таких как кулаки и рычаги управления, небольшой вес дает дополнительные преимущества. Таким образом, уменьшение веса неподрессоренных масс также останется наиболее важным явлением для будущих разработок системы подвески. Когда автомобиль маневрирует по местности, например по неровностям, передняя подвеска позволяет колесу и шине двигаться вверх и вниз по отношению к раме грузовика. Конкретное направление этого движения контролируется геометрией точек крепления верхнего рычага подвески, нижнего рычага подвески и поперечной рулевой тяги.

Рис.4 Геометрия подвески Макферсона

5. ЧТО ТАКОЕ СТЕПКА МАКФЕРСОНА? Термин «стойка Макферсона» может относиться как к типу стойки, так и к системам подвески, в которых они используются. В системе подвески этого типа используется один компонент (одноименная стойка Макферсона), который заменяет два компонента, которые присутствовали в более ранних системах: опору подвески для колеса и шарнир для рулевого управления. В более ранних системах обычно использовались пружина, амортизатор или другой компонент для требований подвески, а также такой компонент, как шкворень, который служил поворотной осью.Это упрощение приводит к тому, что системы стоек Макферсона дешевле в производстве, чем другие системы, хотя есть и некоторые недостатки.

5.1 История стойки Макферсона

RSCOE, MECHANICAL ENGG

8

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

История стойки Макферсона восходит к более ранней системе, которая использовалась Fiat. Эта система, которая датируется 1920-ми годами, и другая аналогичная конструкция на основе листовой рессоры, которая использовалась французским автопроизводителем Cottin-Desgouttes, являются ранними примерами конструкции, объединяющей шарнир рулевого управления и подвеску в один компонент.Основываясь на этих более ранних идеях, Эрл Макферсон впервые начал разрабатывать свою собственную систему, в которой использовалась унифицированная цилиндрическая пружина и амортизатор в сборе в 1940-х годах. Его первая работа над этим новым типом подвески была сделана, когда он работал в General Motors, где он был главным инженером их проекта «легкий автомобиль». Идея заключалась в том, чтобы спроектировать автомобиль, который был бы легче, маневреннее и дешевле, чем что-либо на рынке, и система подвески Macpherson сыграла важную роль в этой конструкции.Однако General Motors в конечном итоге закрыла проект до того, как он реализовался. После того, как General Motors прекратила свой проект по производству легких автомобилей, Макферсон покинул компанию и перешел на работу с Ford. Он взял свои идеи с собой, и в 1949 году Форд получил патент (изобретателем которого был Макферсон) на дизайн Макферсона. В этом патенте указано, что стабилизатор поперечной устойчивости выполняет функцию натяжного стержня. Эта система впервые появилась на Ford Vedette в 1949 модельном году, и другие Ford (в Англии и Франции) также использовали ее в 1950-х и 1960-х годах.Однако ряд факторов помешали немедленному широкому распространению этой технологии. Когда в 1960-х годах конструкция unibody стала набирать популярность, автопроизводители еще раз взглянули на амортизационную стойку MacPherson. Из-за способа установки амортизационных стоек MacPherson они лучше подходят для монологичных конструкций, которые представляют собой модифицированную форму unibody. Это связано с тем, что верхняя точка крепления каждой стойки должна располагаться значительно выше, чем рама в конструкции «кузов-на-рама».Поскольку весь кузов автомобиля обеспечивает структурную опору в конструкции монокока, широкое распространение несущего кузова также привело к широкому распространению систем подвески со стойками MacPherson.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

9

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Хотя современные стойки Макферсона до сих пор носят имя Эрла Макферсона, большинство из них не подпадают под действие его патента. Это связано с тем, что автопроизводители обычно используют А-образный рычаг для нижнего рычага управления, что эффективно устраняет необходимость в стабилизаторе поперечной устойчивости / натяжной штанге.

5.2 Как работает подвеска стойки Макферсон?

В системах подвески стоек MacPherson обычно используется поворотный кулак или держатель ступицы, который имеет две точки крепления, которые прикрепляют его к кузову автомобиля. Нижняя точка крепления прикрепляется к поперечному рычагу гусеницы или нижнему поперечному рычагу, и именно это соединение определяет как продольную, так и поперечную ориентацию колеса в сборе. В свою очередь, верхняя точка крепления поворотного кулака или ступицы каким-то образом прикреплена к узлу, содержащему винтовую пружину и амортизатор.Именно эта комбинация корпуса, пружины и демпфера называется стойкой или, точнее, стойкой Макферсона. Обычно он проходит вверх в цельную оболочку и прикручивается к месту, которое называется опорой стойки.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

10

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Рис.5. Принцип системы подвески Macpherson.

другой

основной

определяющий

коэффициент

стойка Макферсона

подвеска

, что ось стойки сама

служит в качестве верхней оси рулевого управления ( шарнир — это точка крепления между поворотным кулаком и рычагом управления или гусеницы.) Эта верхняя точка поворота прикреплена к концу рулевой тяги, которая, в свою очередь, прикреплена к рулевому механизму.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

11

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

6. ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПОДВЕСКИ МАКФЕРСОНА. относительная простота этих систем. Поскольку верхний рычаг управления полностью ограничен, подвески стойки MacPherson требуют меньше компонентов, а это означает, что их производство дешевле, чем другие типы систем подвески.Эта простота также означает, что они занимают меньше места, что является огромным преимуществом для небольших транспортных средств. Поскольку с обеих сторон моторного отсека занимает меньше места, остается больше места для двигателя и других компонентов. Конечно, общая простота амортизационных стоек МакФерсон также имеет ряд недостатков. Хотя это упрощает настройку геометрии подвески при выполнении ремонта (то есть, если ничего не погнуто, и вы все прикручиваете болтами, то и кастер, и развал будут правильными), та же простота означает, что угол развала обязательно изменяется, когда Вертикальное положение колеса изменяется как имеющее худшие характеристики управляемости по сравнению с другими системами подвески (т.е. на двойных поперечных рычагах и т. д.) Другая основная проблема со стойками Макферсон связана со способом крепления к кузову автомобилей. Поскольку верх стойки обычно монтируется высоко в стойке стойки, а ее ось проходит прямо вниз к колесу, вибрации колеса передаются непосредственно на кузов транспортного средства. Это может привести к чрезмерному дорожному шуму и вибрации, которые несколько смягчаются втулками и другими компонентами и механизмами.

RSCOE, МЕХАНИЧЕСКИЙ ENGG

12

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

7.РАБОТА И КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ MCPHERSON Самая уникальная особенность амортизационной стойки MacPherson заключается в том, что все компоненты собраны в едином узле. Основанный на треугольной конструкции, типичный узел стойки Макферсон включает в себя цилиндрическую пружину, верхний фиксатор подвески и амортизатор и устанавливается между верхним рычагом поворотного кулака и внутренней панелью крыла. Когда пружина не находится на самой стойке, а вместо этого расположена между нижним рычагом подвески и рамой, это называется стойкой Чепмена и модифицированной подвеской Макферсон; Преимущество заключается в том, что незначительные дорожные колебания поглощаются шасси, а не передаются водителю через систему рулевого управления.Ниже приводится более подробный обзор компонентов стойки MacPherson.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

13

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Рис.6.

Стойки: Стойка — это сердце системы подвески MacPherson. Стойки не только выглядят как обычные амортизаторы, но и выполняют ту же функцию амортизации. Они также уменьшают требования к подвесному пространству и весу; За счет установки узла стойки на поворотный кулак отпадает необходимость в верхнем рычаге подвески и шаровом шарнире.Верхнее крепление является несущим элементом подвесок MacPherson. Распорки бывают двух типов: исправные и герметичные. Подходящие к обслуживанию стойки имеют резьбовую гайку корпуса, что позволяет заменять амортизирующий патрон. С другой стороны, герметичные распорки надежно удерживают картридж с помощью колпачка. Поскольку нет возможности заменить картридж на герметичной стойке, необходимо заменить весь блок стойки. Большинство отечественных стоек оригинального оборудования герметизированы.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

14

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Винтовые пружины: Винтовые пружины присутствуют на всех стойках подвески MacPherson. Монтажная пластина, приваренная к стойке, действует как нижнее седло пружины, а верхнее седло прикреплено болтами к штоку поршня стойки. Винтовая пружина и стойка поворачиваются вместе с рулевым колесом с помощью подшипника или резиновой втулки в верхней опоре. Как упоминалось ранее, модифицированная подвеска MacPherson не имеет винтовой пружины, установленной на стойке.Хотя эта функция действительно обеспечивает более плавную езду в нормальных условиях вождения, обычная подвеска MacPherson (в которой пружина расположена на стойке) обеспечивает более плавную и отзывчивую поездку в широком диапазоне условий движения. Более высокое и широкое расположение пружины также обеспечивает превосходное сопротивление качению. Нижние компоненты подвески: Как и в обычных подвесках, нижним монтажным положением является рама. Нижний рычаг и шаровая опора остаются на подвесках MacPherson, как и стабилизатор поперечной устойчивости.Нижний шаровой шарнир стабилизирует рулевое управление и помогает предотвратить вибрацию. Единственное исключение составляют модифицированные подвески MacPherson, где шаровая опора является несущей нагрузкой, а верхнее крепление отвечает за рулевое управление. В современных автомобилях с унифицированным кузовом вес автомобиля воспринимается винтовой пружиной, расположенной между внутренней юбкой крыла и верхним рычагом подвески. Верхний шаровой шарнир также входит в состав универсальных конструкций. Это шаровой шарнир компрессионного типа, что означает, что когда вес автомобиля приходится на шаровой шарнир, он становится тугим; когда груз снимается с шарового шарнира, он ослабляется.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

15

SPPU

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ MCPHERSON

Рис.7. Детали системы подвески Macpherson.

8. ПРОЦЕДУРА РАЗРАБОТКИ ПРУЖИНЫ ПОДВЕСКИ Для расчета прогиба и силы пружины нам необходимо измерить данные существующей системы подвески McPherson. Мы провели измерения свободной длины, среднего диаметра витка, отклонения шага пружины, количества витков калиброванным прибором на имеющейся машине. В таблице 1 приведены данные существующего автомобиля.Снаряженная масса существующего автомобиля

RSCOE, MECHANICAL ENGG

16

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

составляет 825 кг. Выполнен расчет прогиба пружины с учетом имеющейся снаряженной массы автомобиля, а также с добавлением веса людей. Детали Количество витков Активные витки Средний диаметр витка Отклонение шага пружины Свободная длина пружины Сплошная длина пружины Снаряженная масса

Измеренные данные 8 витков 6 витков 95 мм 70 мм 39 мм 244 мм 80 мм 825 кг

№ таблицы.1.

9. МОДИФИЦИРОВАННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПОДВЕСКИ В существующей конструкции доступная фактическая длина пятиместного автомобиля составляет 20,56 мм, что очень мало для поглощения ударов и сил, действующих вверх. Итак, мы изменим нашу существующую систему для уменьшения ударов, когда неровностей дороги станет больше. Мы постараемся сделать конструкцию, которая будет поглощать больше сил, чтобы уменьшить удар, действующий прямо на легковой автомобиль вверх, что доставляет неудобства при езде. Параллельная система подвески — это одна из модифицированных систем подвески, где мы поставили параллельно 2 пружины одинаковой жесткости.Здесь мы предполагаем, что жесткость пружины 1 равна 12, а жесткость пружины 2 равна 12. Результирующая жесткость равна 24, что больше, чем существующая жесткость пружины, где поведение параллельных пружин отличается от существующей пружины. Для параллельной пружины мы предполагаем, что K1 = 12N / мм и K2 = 12N / мм, где K = K1 + K2 RSCOE, MECHANICAL ENGG

17

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

Где

комбинированная жесткость

пружин K

=

24

Н / мм Для пружины 1

Для пружины 2

W

808.5N

808,5N

K

12 Н / мм

12

D

85 мм

85 мм

D

10 мм

10 мм

000 P 120003

000

000

000

000 20 мм

20 мм

Lf

244 мм

244 мм

Ls

120 мм

120 мм

Таблица № 2 Модифицированная система подвески

Рис. Системы подвески, используемые в современных автомобилях, встречаются во всем, от Proton Savvy до самого грозного Porsche 911 Turbo.В этой обновленной версии RSCOE, MECHANICAL ENGG

18

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

и обновленной версии Ate Up With Motor мы рассмотрим происхождение и принцип работы стойки Макферсона, включая современные варианты, такие как Toyota Super Strut, GM HiPer Strut и Ford RevoKnuckle.

10. ВЫВОДЫ В этой статье система подвески McPherson была смоделирована после изучения динамических уравнений для изучения характеристик вибрации подрессоренной массы автомобильной системы с учетом различных конструктивных параметров, таких как жесткость, демпфирование, массы, момент инерции и т. Д. .Программное обеспечение для коммерческого моделирования Simulink используется для реализации динамических уравнений для получения ускорения и смещения шасси автомобиля в течение периода, в течение которого автомобиль проходит через различные дорожные условия. Из-за сложности математических выражений и их выполнения в программном обеспечении Simulink модель была упрощена за счет двумерного подхода. Программа ANSYS используется для реализации упрощенной двумерной практической модели подвески McPherson.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

19

SPPU

MCPHERSON SUSPENSION SYSTEM

Результаты, полученные с помощью модели Ansys, сравниваются с математической моделью, реализованной в Simulink. Замечено, что смещение и ускорение шасси автомобиля, полученные в Ansys, ближе к значениям математической модели. С помощью этих разработанных моделей можно изучить влияние параметров системы подвески на уровень комфорта пассажиров.

11. ССЫЛКИ

1. Международный журнал современных инженерных исследований (IJMER) Том 3, Выпуск 3, май-июнь. 2013 pp-1377-1381 ISSN: 2249-6645 2. Международный журнал передовых технологий в технике и науке, том № 02, выпуск № 08, август 2014 г.

RSCOE, MECHANICAL ENGG

20

Оптимизация подвески с двойным поперечным рычагом Система, использующая многоцелевой генетический алгоритм

• Адитья Арикере
• Гурунатан Саравана Кумар
• Сандипан Бандиопадхьяй

Доклад конференции

• 3 Цитаты
• 2.5к Загрузки

Реферат

В данной статье представлено применение многоцелевой оптимизации для проектирования важного компонента автомобиля, а именно системы подвески. В частности, мы уделяем особое внимание подвеске с двойным поперечным рычагом , которая является одной из самых популярных подвесок, используемых сегодня, и обычно встречается в автомобилях среднего и высокого класса.Проектирование таких механических систем довольно сложно из-за большого количества задействованных проектных переменных, сложной кинематической модели и, что наиболее важно, множественности целей проектирования, которые довольно часто конфликтуют.

Вышеупомянутая характеристика проблемы проектирования делает ее идеально подходящей для исследования по оптимизации с использованием неклассических методов многокритериальной оптимизации. В этой статье мы используем + NSGA-II + [5] для поиска оптимального решения проблемы проектирования.Мы сосредотачиваемся на двух важных параметрах производительности, а именно развала и схождение , и предлагаем целевые функции, которые пытаются минимизировать их изменение, когда колесо перемещается в отскоке и отскок . Оптимальный фронт по Парето между этими двумя целями получается с использованием нескольких составов, и их результаты сравниваются.

Ключевые слова