Subiecte:
- Grade de libertate în ghidarea roții
- Balamale în ghidajul roții
- Ghidajele din ghidajul roții
- Calculați grade de libertate
Grade de libertate în ghidarea roții:
Suspensia unei mașini conține o serie de balamale (inclusiv pe brațe și amortizor) care asigură gradele de libertate în întreaga suspensie. Ghidarea roții asigură că posibilele grade de libertate ale posibilelor mișcări ale roților sunt limitate la doar unul sau două. Dacă o roată nu este ținută „fixă”, aceasta va putea să se rotească liber, să se încline (în direcțiile x și y), să se rotească, să se miște în sus și în jos. Roata este atunci în principiu „slăbită” de suspensie. Se poate mișca în orice direcție fără „îndrumare”. Fiecare mișcare tocmai menționată reprezintă un grad de libertate.
Suspensia roții, adică ghidarea roții, asigură că libertatea de mișcare este limitată la 1 grad de libertate. Aceasta înseamnă că roata se poate mișca „liber” într-o singură direcție, fără influența șoferului. Acea mișcare liberă este mișcarea în sus și în jos a compresiei și rebound. Roata poate sări înăuntru și ieșit nestingherită pe o suprafață neuniformă a drumului.
Suspensia de roată a unei mașini este construită cu o serie de balamale de linie, articulații sferice și balamale glisante rotative. Toate aceste balamale se influențează reciproc. Prea multe balamale creează prea multe grade de libertate (deci roata se poate mișca neintenționat în direcții diferite) sau 0 grade de libertate (roata nu se poate mișca și, prin urmare, nu se poate comprima și comprima).
Balamale din ghidajul roții:
Balama linie:
Această balama linie se poate mișca într-o direcție; sus si jos. Aceasta oferă 1 grad de libertate.
Articulație sferică:
Cu această balama piesele relevante pot face 3 mișcări una față de alta; o mișcare de înclinare din cap, de rostogolire și de întoarcere. Această balama are 3 grade de libertate, deoarece atunci când balamaua este „slăbită”, poate face 3 mișcări libere (vezi săgeți).
Balamală pivotantă-culisantă:
Această balama poate face 2 mișcări; o mișcare de rotație și o mișcare de alunecare înăuntru și în afară. În principiu, acesta este un exemplu de amortizor (de la o bară McPherson). Aceste 2 miscari asigura ca balamaua rotativa-culisanta are 2 grade de libertate.
Ghidajele din ghidajul roții:
Pentru a crea o suspensie de roată din diferite tipuri de balamale, balamalele trebuie uneori combinate pe un singur obiect, de exemplu un braț. Numim apoi acest braț de sprijin un ghid. Mai jos sunt câteva exemple de acești conductori:
Linie de balama cu articulație sferică:
Acesta este un exemplu tipic de braț, care este conectat la caroserie (sau subcadru) pe partea balamalei și conectat la articulația de direcție pe partea articulației sferice. Când toată balamaua este slăbită, se poate deplasa atât în direcția de mișcare a balamalei de linie (1 direcție), cât și în cele 3 direcții ale articulației sferice. La urma urmei, balamaua de linie are 1 grad de libertate, iar articulația sferică are 3. Deoarece această parte este văzută ca un conductor, gradele de libertate pot fi adunate. 1 și 1 fac apoi 3 grade de libertate.
Rotul dublu:
Un exemplu de ghidaj cu articulație dublă sferică este tirantul cu bile interioare și exterioare ale tirantului. Fiecare articulație sferică are 3 grade de libertate, așa că, deoarece este 1 conductor, acestea trebuie adunate. Cu toate acestea, au aceeași auto-rotație, deoarece dacă o articulație sferică face o mișcare de rotație, atunci o face și cealaltă. Deci 1 grad de libertate al auto-rotației nu contează (vezi săgețile roșii). Gradele de libertate pentru acest conductor sunt 1 în total, dar în calculul care urmează, introduceți numărul 6 sub „auto-rotații r”. Acest 1 este apoi scăzut în calcul.
Balama pivotanta culisanta cu articulatie sferica:
După cum am menționat mai devreme, un amortizor de șoc este o balama glisantă rotativă. Cu toate acestea, fiecare bară McPherson are, de asemenea, o articulație sferică deasupra ei, chiar dacă nu ați crede așa la început. Există un alt cauciuc în partea de sus a amortizorului. Acest cauciuc oferă o oarecare libertate de mișcare pentru amortizor și, prin urmare, are și proprietățile unei articulații sferice. Un amortizor are așadar atât cele 2 grade de libertate ale balamalei glisante rotative, cât și cele 3 grade de libertate ale articulației sferice, care împreună fac 5. Și aici există o rotație naturală, deoarece mișcarea de rotație a balamalei rotative-culisante este aceeași mișcare cu mișcarea de rotație a articulației sferice. Deci 1 va trebui adăugat la „r” de auto-rotație.
Calculați grade de libertate:
Numărul de grade de libertate poate fi calculat pe baza datelor suspensiei. Pentru a completa corect formula, balamalele și ghidajele trebuie împărțite în categorii:
- L pentru numărul de conductori
- g pentru numărul de îmbinări și balamale
- r pentru numărul de rotații naturale (ca și cu articulația dublă sferică într-un ghidaj)
În plus, literele:
- k pentru numărul de suporturi de roată (în majoritatea cazurilor 1, deoarece acesta este articulația de direcție)
- εfi pentru numărul de grade de libertate pentru numărul total de îmbinări și balamale adunate.
F = 6 (k + L – g) -r + εfi
exemplu:
O suspensie de roată conține: k 1 suport de roată (articulație), L 2 ghidaje, g 5 articulații, r 2 autorotări, εfi 15 grade totale de libertate
Sub formă de formulă, aceasta este:
F = 6 (1 + 2 – 5) – 2 + 15
F = 6 x (-2) – 2 + 15
F = 1
Deci acum există 1 grad de libertate, deci este bine. Roata poate face o mișcare pură în sus și în jos.
Pentru a clarifica acest lucru, iată un exemplu cu o imagine a unei suspensii de roată:
Imaginea de mai jos este a unui strut McPherson cu legenda corespunzătoare. Literele A, B și C reprezintă ghidajele, iar cifrele de la 1 la 6 reprezintă balamalele / îmbinările.
εfi sunt gradele de libertate ale balamalelor adunate; deci 3 grade de libertate per articulație sferică (deci 4 x 3), 1 grad de libertate a balamalei de linie și 2 grade de libertate a balamalei rotative-culisante.
Formula poate fi completată cu aceasta:
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 grad de libertate
