Расчёт на прочность кузова автомобиля ВАЗ 2108 (стр. 4 из 4)
Рис. 2.1.3 Основные сечения кузова автомобиля ВАЗ 2108
Применяемые материалы. Способы соединения элементов кузова. Чтобы улучшить потребительские свойства КМ (топливную экономичность, коррозионную стойкость, экологичность), необходимо применять помимо традиционных (стали) новые материалы в несущих конструкциях КМ. Требования, предъявляемые к экономическим показателям эксплуатации КМ обусловлены последствиями топливно-экономических кризисов, для их удовлетворения необходимо искать новые подходы в вопросах снижения расхода топлива. Экологические требования связаны с полной переработкой, утилизацией устаревших КМ, поэтому при проектировании КМ необходимо учитывать, чтобы материалы, из которых они изготовлены, впоследствии можно было утилизировать и повторно использовать.
Для многих несущих систем, в частности легковых КМ, которые изготавливают из тонких стальных листов (0,6...1,6 мм), актуальна проблема коррозионной стойкости, особенно в наших климатических условиях.
Материал должен хорошо свариваться, так как точечная сварка является основным способом соединения металлических элементов кузова. Шаг точечной сварки обычно изменяется в пределах 30... 65 мм и зависит от требований, предъявляемых к прочности и герметичности соединения. Минимальный шаг принимают равным трем диаметрам сварной точки. Характеристики сварного соединения представлены в табл. 2.1.1.
Таблица 2.1.1 Характеристики сварных соединений
| Толщина свариваемых стальных панелей, мм | Диаметр сварной точки, мм | Среднее значение сдвигающей силы, Н |
| 0,90 | 4,6 | 6280 |
| 1,22 | 5,6 | 7970 |
| 1,60 | 6,4 | 8770 |
Вообще говоря, способ соединения играет существенную роль во взаимодействии частей и элементов корпусов. Например, крепление обшивки к каркасу с помощью самонарезающих шурупов или завальцовки не гарантирует надежную работу обшивки, так как при этом могут передаваться лишь незначительные нагрузки вследствие ограниченной локальной прочности панели под шурупом и взаимного трения панелей. К способам соединения, обеспечивающим передачу достаточно больших нагрузок, можно отнести сварку, клепку, склейку, соединение болтами (с небольшим шагом). Все части и элементы, соединенные такими способами, составляют несущую конструкцию.
Допускаемое напряжение в элементах конструкции (например, 120 МПа) задают с учетом прочностных свойств выбранного материала, изменения структуры металла листовой стали при штамповке и гибке, действующих на кузов нагрузок, а также исходя из принятых в автомобилестроении подходов.
2.2 Ход построения модели кузова автомобиля ВАЗ 2108(09)
За основу при построении модели используется твёрдое тело. Оно создаётся методом добавления материала между двумя или более профилями, в нашем случае используется девять профилей (эскизов). Получаем внешнюю форму, приближённую к форме кузова, но только при виде сверху (снизу) и спереди (сзади). Вид сбоку достигается вырезом твёрдотельной модели путём вытягивания профиля в одном или нескольких направлениях (от средней поверхности). Размеры полученной фигуры немного больше габаритных размеров модели. Получив внешнюю форму кузова, приступаем к созданию необходимых габаритных деталей модели (лонжеронов, крыльев, усилителей, стоек и т.д.) и вырезов (оконных и дверных проёмов; внутренних объемов: багажника, салона, подкапотное пространство). Для этого применяются методы «вытянутой бобышки», т.е. вытяжка эскиза или контура эскиза для создания твёрдотельного элемента, и «вытянутого выреза». Построение сложных поверхностей выполняется двумя путями:
первый путь заключается в замене сложных криволинейных поверхностей плоскими, при этом кривизна поверхности может быть достигнута скруглениями или гладкой стыковкой граней;
второй путь – это использование «бобышки по сечениям» с последующим «вырезом по сечениям», причём при вырезе, сечения одной плоскости выполняются эквидистантными к сечениям той же плоскости бобышки;
Также можно использовать «вытянутую бобышку» - это вытяжка замкнутого профиля вдоль разомкнутой или сомкнутой траектории для создания твёрдотельного элемента, с последующим «вытянутым вырезом» (аналогично «вырезу по сечениям»).
Так как кузов практически симметричный относительно продольной оси, то для симметричного отображения некоторых элементов модели используем «зеркальное отражение» элементов, граней, тел вокруг грани или плоскости. «Зеркальное отражение» создает копию элемента или (нескольких элементов), которые зеркально отражаются относительно плоскости.
После построения основных элементов модели, начинаем строить более мелкие элементы: фаски, скругления, некоторые усилители кузова, размеры которых не значительны, т.е. не оказывают большое воздействие на прочность кузова. Построение проводится теми же методами, что и основных элементов.
При конструировании не учитываются части кузова, предназначенные для крепления навесного оборудования, панелей, декоративные, либо части, связанные только с аэродинамикой автомобиля, а также крышка багажника, капот и т.д., т.к. влияние этих элементов на прочность конструкции незначительно.
2.3 Ход проверки на прочность кузова автомобиля ВАЗ 2108(09)
Проверка на прочность проводится в программе CosmosWorks. Определяем наиболее нагруженные точки: точки крепления двигателя, приложения силы тяжести пассажиров, водителя, груза. Прикладываем к этим точкам соответствующие нагрузки, увеличивая их на коэффициент динамичности k = 2.5.
Принимаем условия для расчёта:
закрепляем кузов в местах крепления стоек к чашкам;
нагрузка, действующая от массы двигателя – 1500 Н, от массы одного человека – 1750 Н, от массы груза – 1125 Н;
материал кузова – оцинкованная сталь
модуль упругости Е = 2·1011 Н/м,
плотность ρ = 7870 кг/м3,
предел прочности при растяжении σВ = 3,6 · 107 Н/м2,
предел текучести σТ = 2,04 · 107 Н/м2.
Так как конструкция модели сложна, стало невозможным произвести расчёт, используя вычислительную технику, в связи с малой её мощностью.
Литература
1. Проектирование полноприводных колёсных машин: В 2-т. Т.2. Учеб. для вузов Б.А. Афанасьев, Б.Н. Белоусов, Л.Ф. Жеглов и др.; Под общ. ред. А.А. Полунгяна. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. – 640 с.
2. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: анализ конструкции, элементы расчёта: Учебник для студентов вузов по специальности «Автомобили и автомобильное хозяйство». – М.: Машиностроение, 1989. – 340 с.: ил.
3. Ашмаров А.В. Крупный ремонт ВАЗ 2108. Руководство к действию: иллюстрированное издание. – М.: Третий Рим, 2000.