Temos:
- Rato valdymo laisvės laipsniai
- Vyriai rato kreipiklyje
- Kreiptuvai rato kreiptuve
- Apskaičiuokite laisvės laipsnius
Rato valdymo laisvės laipsniai:
Automobilio pakaboje yra daugybė vyrių (įskaitant ant svirčių ir amortizatoriaus), kurie suteikia laisvės laipsnius visoje pakaboje. Ratų valdymas užtikrina, kad galimi rato judesių laisvės laipsniai būtų apriboti tik vienu ar dviem. Jei ratas nebus laikomas „fiksuotas“, jis galės laisvai suktis, pakreipti (x ir y kryptimis), suktis, judėti aukštyn ir žemyn. Tada ratas iš principo yra „atlaisvintas“ nuo pakabos. Jis gali judėti bet kuria kryptimi be „vadovų“. Kiekvienas ką tik paminėtas judesys yra vienas laisvės laipsnis.
Ratų pakaba, t. y. rato kreipimasis, užtikrina, kad judėjimo laisvė būtų apribota iki 1 laisvės laipsnio. Tai reiškia, kad ratas gali judėti „laisvai“ tik 1 kryptimi, be vairuotojo įtakos. Tas laisvas judėjimas yra suspaudimo ir atšokimo judėjimas aukštyn ir žemyn. Ratas gali netrukdomas atsimušti ir išlipti ant nelygios kelio dangos.
Automobilio ratų pakaba yra sukonstruota iš daugybės linijinių vyrių, rutulinių jungčių ir sukamaisiais slankiojančiais vyriais. Visi šie vyriai veikia vienas kitą. Per daug vyrių sukuria per daug laisvės laipsnių (todėl ratas gali netyčia pajudėti skirtingomis kryptimis) arba 0 laisvės laipsnių (ratas negali judėti, todėl negali susispausti ir suspausti).
Rato kreiptuvo vyriai:
Linijos vyriai:
Šis linijos vyris gali judėti 1 kryptimi; į viršų ir žemyn. Tai suteikia 1 laisvės laipsnį.
Šarnyras:
Su šiuo lankstu atitinkamos dalys gali atlikti 3 judesius viena kitos atžvilgiu; linktelėjimas, riedėjimas ir sukimasis. Šis vyris turi 3 laisvės laipsnius, nes kai vyris yra „laisvas“, gali atlikti 3 laisvus judesius (žr. rodykles).
Pasukamas slankusis vyris:
Šis vyris gali atlikti 2 judesius; sukasi ir stumdomas į ir išorinis judesys. Iš esmės tai yra amortizatoriaus pavyzdys (iš McPherson statramsčio). Šie 2 judesiai užtikrina, kad besisukantis slankiojantis vyris turėtų 2 laisvės laipsnius.
Vadovai rato kreiptuvuose:
Norint sukurti ratų pakabą iš įvairių tipų vyrių, vyriai kartais turi būti sujungti ant 1 objekto, pvz., skersinės svirties. Tada šią atraminę ranką vadiname kreiptuvu. Žemiau pateikiami keli šių laidininkų pavyzdžiai:
Linijinis vyris su rutuliniu jungtimi:
Tai tipiškas skersinės svirties pavyzdys, kuris yra prijungtas prie korpuso (arba rėmo) linijos vyrių pusėje ir prijungtas prie vairo jungties rutulinės jungties pusėje. Kai visas šis vyris yra laisvas, jis gali judėti tiek linijinio vyrio judėjimo kryptimi (1 kryptimi), tiek 3 rutulinio jungties kryptimis. Galų gale, linijos vyris turi 1 laisvės laipsnį, o rutulinė jungtis - 3. Kadangi ši dalis matoma kaip 1 laidininkas, laisvės laipsnius galima sudėti. Tada 1 ir 3 sudaro 4 laisvės laipsnius.
Dviguba rutulinė jungtis:
Kreipiklio su dviguba rutuline jungtimi pavyzdys yra trauklės strypas su vidiniu ir išoriniu skersinio strypo rutuliais. Kiekviena rutulinė jungtis turi 3 laisvės laipsnius, todėl, kadangi tai yra 1 laidininkas, juos reikia sudėti. Tačiau jie turi tą patį savaiminį sukimąsi, nes jei vienas rutulinis šarnyras daro sukamąjį judesį, tai kitas taip pat. Taigi 1 savaiminio sukimosi laisvės laipsnis nesiskaito (žr. raudonas rodykles). Iš viso šio laidininko laisvės laipsniai yra 1, tačiau tolesniame skaičiavime įveskite skaičių 6 skiltyje „savaiminiai apsisukimai r“. Tada šis 1 atimamas skaičiuojant.
Pasukamas slydimas su rutuliniu šarnyru:
Kaip minėta anksčiau, amortizatorius yra besisukantis slankiojantis vyris. Tačiau kiekvienas McPherson statramstis taip pat turi rutulinį šarnyrą, nors iš pradžių taip ir nepagalvotumėte. Amortizatoriaus viršuje yra dar viena guma. Ši guma suteikia tam tikrą amortizatoriaus judėjimo laisvę, todėl turi ir rutulinio jungties savybes. Todėl amortizatorius turi ir 2 sukamojo slankiojančio vyrio laisvės laipsnius ir 3 rutulinio šarnyro laisvės laipsnius, kurie kartu sudaro 5. Čia taip pat yra natūralus sukimasis, nes sukamojo slankiojančio vyrio sukamasis judėjimas yra toks pat, kaip ir rutulinio šarnyro sukamasis judėjimas. Taigi prie savęs sukimosi „r“ reikės pridėti 1.
Apskaičiuokite laisvės laipsnius:
Laisvės laipsnių skaičių galima apskaičiuoti pagal pakabos duomenis. Norint tinkamai užpildyti formulę, vyriai ir kreiptuvai turi būti suskirstyti į kategorijas:
- L laidininkų skaičiui
- g jungčių ir vyrių skaičiui
- r natūralių apsisukimų skaičiui (kaip naudojant dvigubą rutulinę jungtį 1 kreiptuve)
Be to, raidės:
- k ratų laikiklių skaičiui (daugeliu atvejų 1, nes tai yra vairo svirtis)
- εfi – viso jungčių ir vyrių skaičiaus laisvės laipsnių skaičiui sudėjus.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
Pavyzdys:
Rato pakabą sudaro: k 1 rato laikiklis (knypas), L 2 kreiptuvai, g 5 šarnyrai, r 2 savaiminiai apsisukimai, εfi 15 bendrų laisvės laipsnių
Formulės formoje tai yra:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = 1 m
Taigi dabar yra 1 laisvės laipsnis, todėl tai gerai. Ratas gali atlikti gryną judėjimą aukštyn ir žemyn.
Norėdami tai paaiškinti, pateikiame pavyzdį su ratų pakabos paveikslėliu:
Toliau pateiktame paveikslėlyje pavaizduotas McPherson statramstis su atitinkama legenda. Raidės A, B ir C žymi kreipiklius, o skaičiai nuo 1 iki 6 žymi vyrius / jungtis.
εfi – sudėjus vyrių laisvės laipsnius; taigi 3 laisvės laipsniai vienam rutuliniam šarnyrui (taigi 4 x 3), 1 linijos vyrio laisvės laipsnis ir 2 sukamojo slydimo vyrio laisvės laipsniai.
Formulę galima užbaigti taip:
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 laisvės laipsnis
