تبلیغات
وبسایت مهندسین مكانیك ایران - سیستم تعلیق خودرو

وبسایت مهندسین مكانیك ایران
 
IRANIAN WEBSITE OF MECHANICAL ENGINEERS‏

سیستم های تعلیق تاریخی

در قرن شانزدهم تلاشی در حل مشکل انتقال بد همه نیرو از دست انداز به گاری و واگن ها انجام گردید. آنها توسط چهار کیسه چرمی پر از باد که به چهار ستون شاسی متصل بودند، بدنه گاری را (که شبیه به یک میز وارونه بود) معلق نمودند، و چون بدنه گاری از شاسی معلق بود، سیستم، به عنوان یک "سیستم تعلیق" شناخته شد اصطلاحی که امروزه نیز به انواع راه حل ها اطلاق می شود. سیستم "بدنه معلق"، یک نظام فنری کامل نبود، ولی چرخ ها و بدنه را قادر می ساخت تا به صورت آزاد حرکت کنند.

فنرهای نیمه بیضوی، که با نام "فنرهای گاری" نیز شناخته می شوند، به سرعت جایگزین تعلیق کیسه های چرمی شدند. فنرهای نیمه بیضوی به صورت عمومی در انواع واگن ها، گاری ها و ... استفاده می شدند. اغلب، هم بر روی اکسل عقب و هم بر روی اکسل جلو به کار می رفتند. هرچند، این سیستم باعث به وجود آمدن موج رو به جلو و عقب می شد و مرکز ثقل بسیار بالایی داشت.

با ورود و ازدیاد خودروهای موتوری، سیستم های فنری متفاوت و موثرتری گسترش یافتند که سواری را بر سرنشینان راحت تر می کردند

 

 

سیستم تعلیق ،مجموعه فنرها،كمك فنرها و تمام سازوكارهایی است كه برای ایجاد راحتی سفر و فرمانپذیری خودرو به كار میروند.

 

  هر سیستم تعلیق دو هدف كلی دارد:

۱-راحتی سرنشینان

۲-فرمانپذیری و كنترل خودرو

 

  هدف اول به واسطه جدا كردن سرنشینان از ناهمواریهای جاده فراهم میشود. كه این وظیفه به وسیله اجزای انعطاف پذیر مانند فنر و عضو میرا كننده (كمك فنر)انجام میپذیرد.در واقع اكثر كار سیستم را فنرها انجام میدهند،از كمك فنرها نیز همان طور كه اشاره شد برای میرا كردن نوسان فنرها بعد از برخورد با ناهمواریها در جاده استفاده میشود.به طوری كه اگر كمك فنر استفاده نشود ،اتومبیل بعد از برخورد با ناهمواریها به دفعات و با دامنه نسبتا زیاد نوسان میكند و این برای سرنشینان ناخوشایند است.

 

    هدف دوم نیز به وسیله جلوگیری از غلط خوردن و پرتاب شدن خودرو و حفظ تماس چرخها با جاده میسر میشود.این ظیفه با استفاده از بازوهای مكانیكی كه اتصال اكسل یا چرخها به بدنه یا شاسی را ممكن میسازد،انجام میشود.

   خواص یك سیستم تعلیق كه برای دینامیك خودرو اهمیت زیاد دارد در رفتار حركتی و پاسخ ان به نیروها و ممنتوم های است كه از تایرها به شاسی انتقال میابد.

   در واقع سیستم تعلیق یكی از اجزای واحد شاسی در هر خودرو سبك و سنگین است كه در ناحیه ای بین محور عرضی انتقال قدرت چرخها و قسمت بدنه خودرو قرار میگیرد.

 

 

 

اصلی ترین  اجزای سیستم تعلیق عبارت است از:

۱-فنرها spring

2-كمك فنرها shock absorber

۳-ستونهای نگهدارنده(struts

۴-تایرtire 

  این اجزا ودیگر جزییات تشكیل دهنده سیستم تعلیق به منظور ایفای شش نقش زیر طراحی میشوند.

۱-ثابت نگه داشتن ارتفاع خودرو در حال حركت

۲-كاهش اثرات نیروهای حاصل از ضربه  

۳-حفظ مسیر صحیح چرخها

۴-تحمل وزن خودرو

۵-حفظ تماس چرخها با جاده

۶-كنترل مسیر حركت خودرو

 

 

نقش فنرها در سیستم تعلیق:

 

 فنرها اجزای انعطاف پذیری هستند كه وزن بدنه و چارچوب و همچنین بار اضافی انومبیل را تحمل میكند و ارتفاع ان را در حین حركت ثابت نگه میدارد.همچنین با نوسان كردن از انتقال ارتعاشات شدید حاصل از برخورد با موانع به بدنه و چارچوب به طور نسبی جلوگیری میكند.

 

 بهترین فنرها به سرعت ارتعاشات به وجود امده توسط جاده را جذب میكنند و به ارامی به حالت نرمال برمیگردند.فنرهایی كه خیلی نرم و انعطاف پذیر هستند نوسانات بیشتری را برای قسمت فوقانی اتومبیل باعث میشوند،در صورتی كه فنرهای سخت اجازه ارتعاش زیاد را به اجزای اتومبیل نمیدهند.در واقع فنرها اتصال انعطاف پذیر بین چرخها و بدنه ایجاد میكنند.

 

در ضمن برای درك بهتر سازوكار فنرها در سیستم تعلیق خودرو اشنایی با در مفهوم زیر ضروری به نظر میرسد.

 

 

sprung weight

:قسمتهایی از خودرو كه وزن انها به وسیله فنرها ساپورت میشود.مثل:بدنه،گیربكس،موتور،...

 

unsprung weight

:قسمتهایی از خودرو كه وزن ان به وسیله ی فنرها ساپورت نمیشود.مثل:تایرها،مجموعه ترمز،اكسل،...

 

یكی از متداول ترین فنرها میباشد.امروزه تقریبا تمامی ماشینهای سواری ازcoil spring استفاده میكنند.تعداد زیادی از ماشینهای باركش نیز از این نوع فنر استفاده میكنند،البته به دلیل بارگذاری زیاد در این نوع ماشینها  فنرهای تخت (leaf spring) را در سیستم تعلیق قسمت عقب به  كار میبرند.

 

 

سرعت جهش فنرspring rate:

 كه به ان deflection rate هم گفته میشود و معیاری برای اندازه گیری سختی فنر است.سرعت جهش فنر مقدار نیرویی است كه باید وارد شود تا فنر ۱ اینچ تغییر شكل دهد(منبسط یا متراكم شود)،به فرض اگر برای فشرده شدن فنر به اندازه ۱ اینچ،۱۰۰ پوند نیرو لازم باشد میتوان نتیجه گرفت كه برای متراكم شدن ان به اندازه ۳ اینچ باید۳۰۰ پوند نیرو اعمال كرد.

 

   spring rate به عوامل زیر بستگی دارد:

تعداد حلقه های فنر،قطر حلقه ها،قطر سیمی كه فنر از ان ساخته شده است.

به طوری كه سختی فنر با قطر سیم نسبت مستقیم و با تعداد حلقه ها نسبت عكس دارد.

   همچنین میتوان این نوع فنرها را طوری ساخت كه سختی متغیر داشته باشند،این سختی متغیر عمدتا از طریق تغییر در پارامترهایی همچون،ضخامت در طول سیم،فواصل بین حلقه ها،و قطر حلقه ها ایجاد میشود.این نوع فنرها در شرایط بدون بار یا كم بار سختی كمتری از خود نشان میدهند و در نتیجه حركت نرم و هموار را برای اتومبیل ایجاد میكنند.اما تحت شرایط بارگذاری شده سختی انها بیشتر است كه نتیجه ان توانایی در تحمل بار و كنترل خودرو در شرایط متغیر جاده است.

 

 

با توجه به گفته های بالا میتوان نتیجه گرفت كه طراحی فنر در كنترل و فرمانپذیری خودرو نقش بسزایی دارد،به بیان دیگر هر چه فنر انرژی بیشتری جذب كند راحتی سفر خودرو بیشتر است.

فنر تخت (leaf spring):

    این نوع فنرها بیشتر در ماشینهای سنگین مورد استفاده قرار میگیرد و به دو صورت طراحی میشود:

۱-چند لایه (multi-leaf spring) كه اغلب از استیل ساخته میشود.

۲-یك لایه (mono-leaf spring) كه اغلب از الیاژ ساخته میشود.

نوع اول متشكل از چندین لایه با طول متفاوت است كه در بین لایه ها از پلاستیك یا نوعی لاستیك برای سهولت انعطاف استفاده میشود.هنگام برخورد با ناهمواریها لایه های فلزی با خم شدن و سر خوردن بر روی یكدیگر ارتعاشات را جذب میكنند.

   نوع دوم این فنرها تنها از یك لایه تشكیل شده است كه در وسط نسبت به دو انتها ضخامت بیشتری دارد.

   دو انتهای این نوع فنرها (leaf spring)به شكل حلقه خم شده تا بتوان از این طریق ان را به چارچوب اتصال داد،كه البته یكی از این اتصال ها ازاد است تا فنر بتواند به راحتی خم شود.

 

 

 

سیستم تعلیق یک خودرو، با تمام قطعات مختلفش، زمینه تمامی این راه حل ها را فراهم می آورد. بگذارید به قسمت هایی از یک سیستم تعلیق استاندارد نگاهی بیندازیم. کار را از شاسی شروع کرده و به ترتیب پایین می رویم و به اجزای مشخصی که سیستم تعلیق را تشکیل می دهند، می پردازیم.

 شاسی:

سیستم تعلیق یک خودرو در حقیقت بخشی از شاسی است که شامل تمام سیستم های مهمی که در زیر بدنه قرار دارند، می شود.

 

 

 این سیستم ها شامل بخش های زیر می شوند:

 

●   شاسی(فریم)- قطعه ساختاری و حامل بار که بدنه موتوردار خودرو را حمل می کند، پس در نتیجه توسط سیستم تعلیق پشتیبانی می شود.

 

●   سیستم تعلیق تشکیلاتی که وزن را تحمل می کند، شوک و فشار را جذب کرده و کاهش می دهد و تماس لاستیک را ;کنترل می کند.

 

●   سیستم هدایت مکانیزمی که راننده را قادر می سازد تا وسیله را هدایت کرده و جهت بدهد.

●  چرخ ها و لاستیک ها اجزایی که حرکت خودرو را، با درگیری (اصطکاک) با سطح جاده، میسر می سازند. 

 

 

انواع سیستم های تعلیق

تا به اینجا، مبحث ما بر سر این بود که فنرها و کمک ها چگونه بر روی چرخ ها عمل می کنند. ولی چهار چرخ خودرو با یکدیگر در دو نظام مستقل کار می کنند دو چرخ متصل به اکسل جلویی و دو چرخ متصل به اکسل عقب. این بدان معناست که یک خودرو می تواند دو نوع متفاوت از سیستم تعلیق در جلو و عقب داشته باشد و معمولاً بدین گونه است. بیشتر بدین بستگی دارد که دو چرخ توسط اکسلی یک تکه متصل گردیده اند، یا به صورت مستقل در حرکت اند. حالت اولی به نام سیستم یکپارچه شناخته شده، و دومی را نیز با نام سیستم جداگانه می شناسند.

سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، دارای یک اکسل جلو است که دو چرخ را به هم متصل می کند. اساساً همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلویی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود. و سال هاست که در عمده خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود.

در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلویی اجازه حرکت به صورت مستقل دارند. ستون-پایه مک فِرسُن (MacPherson) که توسط شخص وی، از شرکت جنرال موتورز در سال 1947 گسترش پیدا کرد، پر کاربرد ترین سیستم تعلیق جلویی می باشد، به خصوص در خودروهای منطقه ی اروپا.

 

 

در حالی که پیکربندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.

حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.اگر یک اکسل یک تکه، چرخ های عقب خودرو را به هم متصل نماید، آنگاه به طور معمول، خودرو دارای سیستم تعلیق بسیار ساده ای می باشد بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت مستقیماً به اکسل فرمان می چسبند. دو سر فنرهای تخت به صورت مستقیم به شاسی اتصال پیدا می کند، و کمک، به اتصالی که فنر را به بدنه نگاه می دارد، وصل می گردد. سالیان متمادی، تولید کنندگان خودروهای آمریکایی، استفاده از این طرح را به خاطر سادگی اش ترجیح می دادند.

همان طرح پایه با جایگزینی فنرهای پیچشی به جای تختی نیز به دست می آید. در این حالت، فنر و کمک می توانند به صورت یکپارچه و یا جدا از هم به کار گرفته شوند. هنگامی که جدا از هم باشند، می توان از فنرهای کوچکتری استفاده نمود تا سیستم تعلیق، فضای کمتری را اشغال نماید.

اگر هر دو سیستم عقب و جلو، جداگانه باشند آنگاه تمامی چرخ ها به صورت جداگانه به بدنه اتصال و جهش می یابند. و در نتیجه آگهی های بازرگانی خودرو، آن را "سیستم تعلیق چهار چرخ مستقل" می نامند. هر سیستم تعلیقی که بتوان در جلو به کار گرفت، و همینطور مدل های سیستم جداگانه جلویی که در قبل بدانها اشاره گردید، در عقب نیز به کار گرفته می شود. البته در عقب خودرو نظام هدایت (سیستمی که شامل چرخ دنده جناغی بوده و چرخ ها را قادر می سازد تا از جهتی به جهت دیگر گردش یابند) غایب است

 

 

 

از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.

حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.

اگر یک اکسل یک تکه، چرخ های عقب خودرو را به هم متصل نماید، آنگاه به طور معمول، خودرو دارای سیستم تعلیق بسیار ساده ای می باشد بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت مستقیماً به اکسل فرمان می چسبند. دو سر فنرهای تخت به صورت مستقیم به شاسی اتصال پیدا می کند، و کمک، به اتصالی که فنر را به بدنه نگاه می دارد، وصل می گردد. سالیان متمادی، تولید کنندگان خودروهای آمریکایی، استفاده از این طرح را به خاطر سادگی اش ترجیح می دادند.

همان طرح پایه با جایگزینی فنرهای پیچشی به جای تختی نیز به دست می آید. در این حالت، فنر و کمک می توانند به صورت یکپارچه و یا جدا از هم به کار گرفته شوند. هنگامی که جدا از هم باشند، می توان از فنرهای کوچکتری استفاده نمود تا سیستم تعلیق، فضای کمتری را اشغال نماید.

اگر هر دو سیستم عقب و جلو، جداگانه باشند آنگاه تمامی چرخ ها به صورت جداگانه به بدنه اتصال و جهش می یابند. و در نتیجه آگهی های بازرگانی خودرو، آن را "سیستم تعلیق چهار چرخ مستقل" می نامند. هر سیستم تعلیقی که بتوان در جلو به کار گرفت، و همینطور مدل های سیستم جداگانه جلویی که در قبل بدانها اشاره گردیدA، در عقب نیز به کار گرفته می شود. البته در عقب خودرو نظام هدایت (سیستمی که شامل چرخ دنده جناغی بوده و چرخ ها را قادر می سازد تا از جهتی به جهت دیگر گردش یابند) غایب است





طبقه بندی: خودرو، 
برچسب ها: سیستم تعلیق خودرو،  
نوشته شده در تاریخ پنجشنبه 5 اسفند 1389 توسط محمد محمل زاده
تمامی حقوق این سایت محفوظ است
قالب وبلاگ