Статика закрытых корпусов легковых автомобилей при проектировании кузова — Часть 1 из 2

Наиболее распространенной конструкцией для легковых автомобилей являются закрытые корпуса. Схема такого корпуса (рис. 1) представляет собой замкнутый параллелепипед, образованный ЭКП. Способ передачи сил от подвески на закрытый корпус идентичен рассмотренному выше способу для корпусов легковых автомобилей.

Закрытые корпуса могут незначительно отличаться выполнением боковой стенки. Она может представлять собой раму с более или менее равномерными сечениями стоек (рис. 1, a) или раму с пониженной жесткостью стойки ветрового окна, скомпенсированной увеличением жесткости стойки заднего окна до жесткости несущей панели и повышением жесткости остальных сечений (рис. 1, b). Принципиально, однако, обе конструкции боковых стенок рассматриваются как ЭКП.

Рис. 1. Схемы закрытого корпуса легкового автомобиля: a — боковая рама равномерной жесткости; b — боковая рама с несущей панелью I—D—E—J.

Граничные силы, возникающие во время изгиба закрытого корпуса, нагружают все ЭКП (рис. 2), так как крыша C—D—D’—C’ шириной b_w работает совместно с балкой C—D, а оконные стойки B—C и D—E являются общими для ЭКП ветрового и заднего окон, а также боковой стенки. Граничные силы в заданном корпусе:

Рис. 2. Граничные силы между ЭКП работающего на изгиб закрытого корпуса легкового автомобиля.

Основным элементом, воспринимающим изгиб закрытого корпуса легкового автомобиля, является рама A—B—C—D—E—F. Данная ЭКП всегда является n-раз статически неопределимой в зависимости от типа и конструкции кузова.

Рама боковой стенки двухдверного кузова типа седан или купе со средней стойкой малой жесткости в верхней части является трехкратно статически неопределимой системой, так как ЭКП представляет собой одноконтурную раму (рис. 3, a). Однако чаще всего это шестикратно статически неопределимая система, соответствующая двухконтурной раме четырехдверного кузова седан (рис. 3, b).

Рис. 3. Внутренние силы ЭКП боковой стенки: a — единичные силы плоской одноконтурной рамы; b — то же, для двухконтурной рамы; c — действительное нагружение для алгоритма ЭКП; d — распределение изгибающих моментов.

Различные методы упрощенного решения этих систем, как, например, методы заменяющих стержней, образующих фермы, распределения напряжений пропорционально жесткости верхнего и нижнего поясов, слишком неточны, в значительной мере связаны с определенным типом конструкции, а потому их применение не всегда правильно. Поэтому для определения статически неопределимых величин чаще всего применяются уравнения Максвелла—Мора:

Решив указанные выше уравнения известными методами, представим алгоритм ЭКП двухконтурной плоской рамы с размерами и нагрузкой данного автомобиля (рис. 3, c) в следующем виде:

Имея алгоритмы, находим нагрузки, вызывающие внутренние силы (рис. 3, d). Слабым элементом ЭКП чаще всего является передняя стойка в оконной части, так как она подвергается сложному нагружению — изгибу, сжатию и сдвигу, а жесткость соседних частей (проемов двери и ветрового окна) недостаточна.

Все части: 1 | 2