Статья восстановлена с моего первого блога на блоггере, где я писал про автомобилестроение и инженерные расчёты автомобилей. Это моя специальность по кандидатской диссертации, да и вообще увлечение детства. Публикуется почти без редактирования. Была опубликована в феврале 2015.
Периодически ко мне обращаются люди с просьбой помочь им рассчитать подвеску автомобиля.
На днях обратился товарищ с Украины. Строит багги. Ему нужно было рассчитать переднюю подвеску автомобиля. Посмотрим как проходит весь процесс.
Для начала я умею пользоваться специфическим, но полезным софтом по моделированию кинематики и динамики автомобилей. Имя ему ФРУНД. Разрабатывался на кафедре в университете, где я работал.
Станислав предоставил мне начальные данные. Поворотный кулак будет варить самостоятельно. Написал какого размера планирует использовать передние колёса, какая колея и какие ограничения на размеры рамы. От этого и отталкивался.
Для начала построил всю кинематику и посмотрел что там и как. Моделировал максимальный ход колеса. Взял за основу 20 сантиметров. Это много. На этом ходе нужно добиться минимального изменения угла схождения и развала.
Так выглядит кинематика подвески во фрунде. Неказисто, зато можно посчитать всё, что нужно.
Слева и справа разная кинематика подвесок, чтобы можно было сравнивать результаты.
Сначала подобрал геометрию рычагов. Тут нужно было учитывать клиренс, кастор и плечо обкатки. Кастор получился пару градусов. Плечо обкатки положительное. Управление должно быть хорошее.
Затем, настал черёд рулевого управления. Тут важна как точка крепления на поворотном кулаке, так и на рулевой рейке. Через три десятка разных вариантов расчёта удалось найти оптимальные параметры. Угол развала на всём ходе колеса изменяется всего на 0,8 градусов. Причём удалось добиться отрицательного развала как в крайнем нижнем положении, так и в крайнем верхнем. Но там углы небольшие и автомобиль для грунта, так что эффект будет минимален.
Длина рулевых тяг получилась 460 мм, длина рулевой рейки 610 мм это если измерять по шарнирам крепления рулевых тяг. Причём разброс на 10 мм влево или вправо увеличивает изменение угла развала в 2 раза. Это к вопросу о точности изготовления в гаражных условиях.
Затем нужно предоставить результаты заказчику, чтобы он сам мог повертеть посмотреть с разных сторон. Я выбрал программку SketchUp так как она бесплатная и любой её может освоить за 15 минут.
Левая передняя подвеска с размерами в скетчапе
Передняя подвеска багги. Часть 1. Подготовка
Первое приближение
Для нашего багги мы решили делать независимую рычажную подвеску. Что понадобится сделать (алгоритм, план):
1. Изготовить нижний рычаг (фото ниже)
2. Изготовить верхний рычаг
3. Вставить амортизатор
и подвеска готова. Ага, сто раз. Если все так просто как 1-2-3, почему ж все те, кто хотел, уже давно не построили себе свои шайтан-машинки?
Нижний рычаг: 
Верхний рычаг: 
Забегая вперед, сообщу, что статья про переднюю подвеску будет разбита на несколько частей. Это связано с большим количеством тем, по которым найти информацию не так-то просто. И без практики к таким вещам трудно придти сразу. Мы решили восполнить этот пробел и рассказать о процессе постройки подвески на свой манер.
Возвращаемся к алгоритму и смотрим чего не хватает.
Во-первых, в этом хитром плане отсутсвует нулевой пункт — чертеж. В тех чертежах, которые мы нашли и выложили, нет подвески! Поэтому нам пришлось изготавливать ее, что называется, «по месту». И все страхи и риски проявились во всей красе. Об этом чуть позже.
Во-вторых, есть куча мелких сопутствующих деталей, которые нужно изготавливать, а прежде отыскать нужные материалы, инструменты и расходники. Что, естественно, требует времени, денег и усилий.
Само собой, трубы и металлические пластинки тоже нужно закупать.
В-третьих, есть детали, которые нужно приобрести: болты, гайки, шайбы и прочие. Подробнее о том, какие гайки, запчасти приобретать чуть ниже. А вот как их соединять между собой — в следующих частях.
Теперь, когда поиск оправданий завершен, попытаемся создать более конкретный план.
План постройки передней подвески
Часть 1. Подготовка
Подбор труб
Сайлентблоки
Пластины для нижнего рычага и для ушек
Запасные части
Часть 2. Проектирование
Нижний рычаг
Верхний рычаг
Расчет подвески: развал, клиренс
Какие еще варианты подвески существуют?
Часть 3. Изготовление
Ушки
Кольца для сайлентблоков
Рычаги
Пластина для нижнего рычага
Часть 4. Разборка и сборка
Прессование сайлентблоков
Снятие амортизаторов с ВАЗ 2109
Сжатие пружины амортизатора
Доработка амортизатора
Часть 5. Тестирование
Совпадает ли теория с практикой?
Перейдем к делу и посмотрим, что будет получаться.
Подбор труб
Для сбора рычагов понадобится достать трубы. Соответственно, надо знать за какими трубами охотиться. На ближайшей металлобазе находим два подходящих варианта:
1. Диаметр — 27 мм по наружке, шовная, стенка — 3 мм
2. Диаметр — 32 мм по наружке, шовная, стенка — 2 мм
Здесь диапазон диаметров и толщины стен оставляем на Ваше усмотрение под Ваши потребности. Чтобы хоть как-то сориентировать — предлагаем смотреть трубы от 25 мм диаметром. Чем больше и толще — тем крепче (спасибо, кэп!).
Если Вы эксперт по трубам, маркам металла, сплавам и знаете какие диапазоны диаметров, толщин использовать в разных случаях для багги — просьба поделиться с читателями в комментариях. А если Вы счастливый владелец собранного или купленного багги — также предлагаем не оставаться в стороне и смелее делиться своим счастьем с другими!
А мы же приобрели 10 метров трубы диаметром 27 мм. Пилим по 2.5 метра и погружаем в легковую машину. Выражаем благодарность продавцам магазина за предоставленную упаковочную бумагу. Если не хотите в автомобиле сцену «Салон. Ржавчина. Повсюду» — запаситесь перед поездкой оберткой из бумаги или полиэтилена.
Вот фронтальная фотография привезенной трубы: 
Сайлентблоки
Для крепления рычагов передней подвески к раме багги понадобится закупить минимум 8 сайлентблоков семейства ВАЗ 2108. Для левой и правой стороны: 2 для нижнего рычага, 2 для верхнего (4+4).
Также сайлентблоки могут понадобиться для амортизаторов (в зависимости от его комплектации и типа). Может получиться так, что на каждом вашем амортизаторе уже будут стоять по паре подходящих сайлентблоков.
В нашем случае мы использовали амортизатор от ВАЗ 2109, где снизу был свой сайлентблок, а для верха его пришлось докупить. То есть нам понадобилось 10 сайлентблоков (на самом деле 11 — один мы испортили).
Размеры сайлентблока ВАЗ 2108: 
Пластины для нижнего рычага и для ушек
Для нашего случая исходные размеры каждой пластины нижнего рычага:
толщина — 6 мм
ширина — 120 мм
длина — 90 мм
Таких пластин для передней подвески нужно две.
Размеры ушек для нашего случая:
толщина — 4 мм
ширина — 110 мм
длина — 70 мм
Минимальное количество ушек для передней подвески — 20. Еще 4 ушка будут особой конструкции — для амортизаторов.
Дополнительно нужны сверла по металлу — 12.5 мм для ушек, 8 мм — для нижней пластины. А также нарезные и шлифовальные диски к болгарке.
Соответственно, из инструментов понадобятся: дрель, маленькая болгарка.
Запасные части
На каждую сторону понадобятся:
Шаровая опора нижняя ВАЗ 2101 и 3 болта с гайками и стопорной шайбой для крепления шаровой 
Поворотный кулак ВАЗ 2101 
Наконечник рулевой тяги короткий ВАЗ 2101 + хомут рулевой тяги ВАЗ (наконечник вкручивается в резьбу хомута) 
4 болта крепления задней стойки амортизатора ВАЗ 2108 + контргайки — для фиксирования рычагов к ушкам 
Амортизатор с пружиной от ВАЗ 2109 
Корончатая гайка наконечника рулевой тяги + шпилька
5 втулок заднего амортизатора ВАЗ 2108 (сайлентблоки)
Что дальше?
После того, как запчасти, материалы и расходники найдены и доставлены, переходим к
Части 2: проектирование передней подвески. Вы будете правы, если обозначите, что нужно делать сначала проектирование, а затем заниматься поставкой деталей.
Просто в нашем случае мы знали какие детали точно пригодятся в любом варианте проектируемой подвески. Поэтому не толпимся у входа, господа, и смело переходим ко второй части!
Сборка передней подвески для прогулочной багги с поворотным кулаком ВАЗ1111(Ока)
Состав: 3D Сборка 
Софт: SolidWorks 14
Сайт: www
Автор: Dimast
Дата: 2015-09-11
Просмотры: 6 363
208 
Добавить в избранное
