Разработка адаптивной подвески для ВАЗ 2107

                                                                1.Введение

 Подвеска автомобиля - система  механизмов и деталей соединения  опорных элементов (колёс, катков, лыж) с корпусом машины, предназначенная  для снижения динамических нагрузок  и обеспечения равномерного распределения  их на опорные элементы при  движении, служащая также для  повышения тяговых качеств машины. Подвеска – это механизм, который  связывает колеса с автомобилем  и позволяет им перемещаться  в заданных направлениях, поворачивать, повторять профиль дороги. От  подвески зависит множество аспектов  поведения машины: устойчивость, управляемость,  комфорт и даже тормозной путь.

                                                       2.Виды подвесок

1. Двухрычажная

Двухрычажная подвеска с коротким верхним и длинным нижним рычагами обеспечивает минимальные поперечные перемещения колеса (вредные для боковой устойчивости автомобиля и вызывающие быстрый износ шин), а также незначительные угловые перемещения при ходе вверх и вниз.

Конфигурация поперечного рычага позволяет каждому колесу независимо воспринимать неровности и оставаться более вертикальным на поверхности дороги. А это означает лучшее сцепление с дорогой.

2. McPherson

Подвеска МакФерсона, названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз.

Кинематическия схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах: что при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться, и тем больше, чем больше ход подвески. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном автомобилестроении.

3. Многорычажная

Многорычажная подвеска несколько  напоминают двухрычажную подвеску и имеют все ее положительные качества.

Эти подвески более сложны и боле дороги, но обеспечивают большую плавность  хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов - сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес.

Применение многорычажной независимой  подвески, которая главным образом  используется на автомобилях представительского класса, придает подвеске стабильный контакт колес с любым покрытием  на дороге и четкий контроль автомобиля при изменениях направления движения.

Главные преимущества многорычажной  подвески:

-Независимость колес друг от  друга

-Низкая неподрессоренная масса

-Независимая продольная и поперечная  регулировки

-Хорошая недостаточная поворачиваемость

- Хороший вариант для использования  в схеме 4x4

Главный недостаток современной схемы - сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли  только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф-класса.

 

Задняя зависимая подвеска

1. Типичным представителем такой конструкции может служить задняя подвеска с цилиндрическими винтовыми пружинами в качестве упругих элементов. Как пример можно привести конструкцию задних подвесок классических "Жигулей". В этом случае балка заднего моста "подвешивается" на двух винтовых пружинах и дополнительно крепится к кузову при помощи четырех продольных рычагов. Кроме этого, для улучшения управляемости, уменьшения крена кузова в поворотах и улучшения плавности хода устанавливается поперечная реактивная штанга.

 
Основным недостатком этого типа подвески является значительная масса  балки заднего моста. Этот показатель особенно возрастает, когда мост выполняется  ведущим: приходится "нагружать" балку весом картера главной  передачи, редуктора и т.п. А приводит все это к возрастанию так  называемых неподрессоренных масс, из-за чего значительно ухудшается плавность хода и появляются вибрации.

2. Подвеска типа "ДеДион"

Стремясь как можно больше "облегчить" задний мост, инженеры многих автомобильных  компаний начали применять подвеску типа "Де Дион", названную по имени своего изобретателя, француза Альберта Де Диона. Главное ее отличие - картер главной передачи теперь отделен от балки моста и прикреплен непосредственно к кузову. Теперь крутящий момент передается от двигателя автомобиля к ведущим колесам через полуоси, качающиеся на шарнирах равных угловых скоростей. Этот тип подвески может быть как зависимым, так и независимым. Нечто похожее применяется на внедорожных автомобилях, в конструкции передней подвески независимого типа.

 
 

Но несмотря на совершенствование конструкции, все зависимые подвески обладают одним и весьма существенным минусом: проявляется несбалансированное поведение автомобиля при старте и торможении. Машина начинает "приседать" при интенсивном разгоне и "клевать носом" во время торможения. Для устранения этого эффекта стали применять дополнительные направляющие элементы.

3. Полунезависимая задняя подвеска

Конструктивно она выполняется  в виде двух продольных рычагов, которые  соединены посередине поперечиной. Этот тип подвески применяется только сзади, но практически на всех переднеприводных автомобилях. Среди плюсов этой конструкции можно выделить легкость монтажа, компактность и небольшой вес, как следствие - уменьшение "неподрессоренных масс", и самое ее весомое достоинство - наиболее оптимальная кинематика колеса. Недостаток можно выделить всего один: такую подвеску можно применять только на неведущем заднем мосту.

                                  3.Адаптивная (активная) подвеска

Адаптивная подвеска (другое наименование полуактивная подвеска) – разновидность активной подвески, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс. В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов:

• с помощью электромагнитных клапанов;
• с помощью магнитно-реологической жидкости.

 

При регулировании с помощью электромагнитного регулировочного клапана изменяется его проходное сечение в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска). С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор и может располагаться внутри или снаружи амортизатора. Амортизаторы с электромагнитными регулировочными клапанами используются в конструкции следующих адаптивных подвесок:

• Adaptive Chassis Control, DCC от Volkswagen;
• Adaptive Damping System, ADS от Mersedes-Benz (в составепневматической подвески Airmatic Dual Control);
• Adaptive Variable Suspension, AVS от Toyota;
• Continuous Damping Control, CDS от Opel;
• Electronic Damper Control, EDC от BMW (в составе активной подвески Adaptive Drive).

Магнитно-реологическая жидкость включает металлические частицы, которые  при воздействии магнитного поля выстраиваются вдоль его линий. В амортизаторе, заполненном магнитно-реологической  жидкостью, отсутствуют традиционные клапаны. Вместо них в поршне имеются  каналы, через которые свободно проходит жидкость. В поршень также встроены электромагнитные катушки. При подаче на катушки напряжения частицы магнитно-реологической  жидкости выстраиваются по линиям магнитного поля и создают сопротивление  движению жидкости по каналам, чем достигается  увеличение степени демпфирования (жесткости подвески). Магнитно-реологическая  жидкость используется в конструкции  адаптивной подвески значительно реже:

MagneRide от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);

Magnetic Ride от Audi.

Регулирование степени демпфирования  амортизаторов обеспечивает электронная  система управления, которая включает входные устройства, блок управления и исполнительные устройства.

 

В работе системы управления адаптивной подвески используются следующие входные  устройства:

 

переключатель режимов работы;

датчики дорожного просвета;

датчики ускорения кузова.

С помощью переключателя режимов  работы производится настройка степени  демпфирования адаптивной подвески. Датчик дорожного просвета фиксирует  величину хода подвески на сжатие и на отбой. Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной плоскости. Количество и номенклатура датчиков различается в зависимости от конструкции адаптивной подвески. Например, в подвеске DCC от Volkswagen устанавливается два датчика дорожного просвета и два датчика ускорения кузова впереди автомобиля и по одному - сзади.

Сигналы от датчиков поступают в  электронный блок управления, где  в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих сигналов на исполнительные устройства – регулировочные электромагнитные клапаны или электромагнитные катушки. В работе блок управления адаптивной подвески взаимодействует (использует информацию) с электронными блоками  различны систем автомобиля: усилителя  рулевого управления, системы управления двигателем, автоматической коробки  передач, систем ABS, ESP, ACC.

В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы:

нормальный;

спортивный;

комфортный.

Режимы выбираются водителем в  зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования  амортизаторов в пределах установленной  параметрической характеристики.

 

Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного  покрытия. Чем больше неровностей  на дороге, тем активнее раскачивается  кузов автомобиля. В соответствии с этим система управления настраивает  степень демпфирования амортизаторов.

 

Датчики дорожного просвета отслеживают  текущую ситуацию при движении автомобиля: торможение, ускорение, поворот. При  торможении передняя часть автомобиля опускается ниже задней, при ускорении – наоборот. Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних и задних амортизаторов будет различаться. При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.

 

Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует  управляющие сигналы для каждого  амортизатора в отдельности, что  позволяет обеспечить максимальную комфортность и безопасность для  каждого из выбранных режимов.

                                                    4.Проект 

Суть проекта состоит в том, чтобы  с помощью пневмоподвески, блока управления и датчиков получить аналог адаптивной подвески для отечественного автомобиля (ориентировочно ВАЗ 2107). Первым шагом соответственно нужно установить компоненты пневмоподвески на автомобиль, после этого устанавливать блок управления и датчики, последний шаг будет заключаться в том, что нужно будет прописать программы для блока управления.

                                                   

 

                                                          5.Вывод

В данной работе я постарался показать основные виды подвесок и их принципы работы, также указал дальнейший фронт  своей деятельности. Подвеска автомобиля весьма обширная тема как для теоретического изучения, так и для работы. Задача, которая стоит передо мной это реализация проекта к концу обучения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное АВТОНОМНОЕ образовательное  учреждение

высшего профессионального  образования 

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ»

ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ г.Таганрога

(ТТИ Южного федерального  университета)

 

Факультет Естественно-научного и гуманитарного образования

Кафедра электротехники и мехатроники

Группа Н-83

 

 

 

 

                       Реферат на тему: “Разработка адаптивной подвески для ВАЗ 2107 ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Погожев Станислав Витальевич

 

Проверил: Береснев Алексей Леонидович 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г.Таганрог 2014

 

 

 

 

                                                      Содержание

1.Введение 

2.Виды подвесок

3.Адаптивная (активная) подвеска

4.Проект

5.Вывод