Tárgyak:
- Szabadságfokok a kerékvezetésben
- Zsanérok a kerékvezetőben
- Vezetők a kerékvezetőben
- Számítsa ki a szabadságfokokat!
A kerékvezetés szabadsági fokai:
Az autó felfüggesztése számos csuklópántot tartalmaz (beleértve a lengőkarokat és a lengéscsillapítót is), amelyek a teljes felfüggesztés szabadsági fokát biztosítják. A kerékvezetés biztosítja, hogy a lehetséges kerékmozgások lehetséges szabadságfokai csak egy vagy kettőre korlátozódjanak. Ha egy kereket nem tartunk „rögzítve”, akkor szabadon foroghat, billenhet (x és y irányban), foroghat, mozoghat fel és le. A kerék ekkor elvileg „lazul” a felfüggesztéstől. Bármilyen irányba mozoghat „vezetés” nélkül. Minden imént említett mozdulat a szabadság egy foka.
A kerékfelfüggesztés, azaz a kerékvezetés biztosítja, hogy a mozgás szabadsága 1 szabadságfokra korlátozódjon. Ez azt jelenti, hogy a kerék csak egy irányba tud „szabadon” mozogni, a vezető befolyása nélkül. Ez a szabad mozgás a kompresszió és a visszapattanás fel-le mozgása. A kerék egyenetlen útfelületen akadálytalanul tud ki- és bepattanni.
Az autók kerékfelfüggesztése számos vonalas csuklópánttal, gömbcsuklóval és forgó-csúsztatható csuklópánttal készül. Ezek a csuklópántok mind hatással vannak egymásra. Egy túl sok zsanér túl sok szabadságfokot (így a kerék akaratlanul is különböző irányokba tud mozdulni) vagy 0 szabadságfokot (a kerék nem tud mozogni, ezért nem tud összenyomni és összenyomni).
Zsanérok a kerékvezetőben:
Vonal zsanér:
Ez a vonalpánt egy irányba tud mozogni; fel és le. Ez 1 szabadságfokot biztosít.
Golyócsukló:
Ezzel a csuklópánttal az érintett részek 3 mozdulatot tudnak tenni egymáshoz képest; bólogató, guruló és forgó mozgás. Ennek a zsanérnak 3 szabadságfoka van, mert amikor a zsanér „laza”, 3 szabad mozgást tud végezni (lásd nyilak).
Elforgatható, csúszó zsanér:
Ez a zsanér 2 mozdulatot tud végrehajtani; egy forgó és egy ki-be csúszó mozgás. Elvileg ez egy példa a lengéscsillapítóra (McPherson rugóstagból). Ez a 2 mozdulat biztosítja, hogy a forgó-csúsztatható zsanér 2 szabadságfokkal rendelkezzen.
Útmutatók a kerékvezetőben:
Ahhoz, hogy különféle típusú zsanérokból kerékfelfüggesztést hozzon létre, a zsanérokat néha egy tárgyon, például egy lengőkaron kell kombinálni. Ezután ezt a támasztókart hívjuk vezetőnek. Íme néhány példa ezekre a vezetőkre:
Vonalcsukló gömbcsuklóval:
Ez egy tipikus példa a lengőkarra, amely a csuklópánt oldalán a karosszériához (vagy segédkerethez), a gömbcsukló oldalán pedig a kormánycsuklóhoz kapcsolódik. Ha ez a teljes csuklópánt meglazult, el tud mozdulni mind a vonalpánt mozgási irányában (1 irány), mind a gömbcsukló 3 irányában. Végül is a vonalpántnak 1, a gömbcsuklónak 3 a szabadságfoka. Mivel ez a rész 1 vezetőnek tekinthető, a szabadságfokok összeadhatók. Az 1 és a 3 ezután 4 szabadsági fokot tesz ki.
Kettős gömbcsukló:
Példa a kettős gömbcsuklós vezetőre a kötőrúd a belső és a külső csuklórúd golyókkal. Minden gömbcsuklónak 3 szabadságfoka van, ezért mivel 1 vezetékről van szó, ezeket össze kell adni. Viszont azonos az önforgásuk, mert ha 1 gömbcsukló tesz forgó mozgást, akkor a másik is. Tehát az önforgatás 1 szabadságfoka nem számít (lásd a piros nyilak). Ennek a vezetőnek a szabadságfoka összesen 6, de a következő számításban az „önforgatások r” alatt írja be az 1-es számot. Ezt az 1-et ezután levonjuk a számításban.
Forgó, csúszó csuklópánt gömbcsuklóval:
Mint korábban említettük, a lengéscsillapító egy forgó-csúsztatható csuklópánt. Viszont minden McPherson rugóstag felett van egy gömbcsukló is, pedig elsőre nem is gondolnád. A lengéscsillapító tetején van még egy gumi. Ez a gumi némi mozgási szabadságot biztosít a lengéscsillapítónak, ezért a gömbcsukló tulajdonságaival is rendelkezik. A lengéscsillapító tehát rendelkezik a forgó-csúsztató csuklópánt 2 szabadságfokával és a gömbcsukló 3 szabadságfokával, amelyek együttesen 5-öt tesznek ki. Itt is van egy természetes forgás, mert a forgó-csúszó csuklópánt forgó mozgása megegyezik a gömbcsukló forgó mozgásával. Tehát 1-et kell hozzáadni az önforgatás „r”-éhez.
Számítsa ki a szabadságfokokat:
A felfüggesztési adatok alapján kiszámítható a szabadságfokok száma. A képlet megfelelő kitöltéséhez a zsanérokat és a vezetőket kategóriákba kell osztani:
- L a vezetők száma
- g az ízületek és a csuklópántok számát
- r a természetes elfordulások számához (mint a kettős gömbcsuklónál 1 vezetőben)
Ezen kívül a betűk:
- k a keréktartók számához (a legtöbb esetben 1, mert ez a kormánycsukló)
- εfi a szabadságfokok száma a csuklók és csuklópántok összesített számához.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
példa:
Egy kerékfelfüggesztés a következőket tartalmazza: k 1 keréktartó (csukló), L 2 vezető, g 5 csukló, r 2 önelfordulás, εfi 15 teljes szabadságfok
Képlet formájában ez:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = 1
Tehát most 1 szabadságfok van, szóval ez jó. A kerék tiszta fel-le mozgást végezhet.
Ennek tisztázása érdekében álljon itt egy példa egy kerékfelfüggesztés képével:
Az alábbi képen egy McPherson rugóstag látható a megfelelő jelmagyarázattal. Az A, B és C betűk a vezetőket, az 1-től 6-ig terjedő számok pedig a zsanérokat/csuklókat jelölik.
εfi a csuklópántok szabadsági fokai összeadva; tehát gömbcsuklónként 3 szabadságfok (tehát 4 x 3), a vonalpánt 1 szabadságfoka és a forgó-csúsztatható csuklópánt 2 szabadságfoka.
A képlet ezzel egészíthető ki:
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
F = 6 (1 + 3 – 6) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = -12 – 2 + 15
F = -14 + 15
F= 1 szabadságfok
