Torsion mit einem Exzenter. Zeichnung, Beschreibung

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Torsion mit einem Exzenter. Persönlicher Transport

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Das vorgestellte Design kann in selbstgebauten Fahrzeugen (zum Beispiel in Autos oder Velomobilen) als Drehstabfederung von Rädern verwendet werden. Es basiert auf einer inländischen Erfindung nach A.S. Nr. 184564, Baureihe 47a, 17 „Torsionsfeder“.

Das wichtigste Konstruktionsdetail ist ein elastisches Element in Form einer kugelgelagerten Welle mit zwei exzentrisch zueinander angeordneten Stützzapfen. Exzentrizität e, Länge l und Schaftdurchmesser d bestimmen vollständig seine Steifigkeits- und Festigkeitseigenschaften.

Wie funktioniert die Federung?

Das Rad dreht sich frei um seine im Hebel befestigte Achse parallel zur Längsachse der Exzenterwelle. Wenn wir davon ausgehen, dass sich der Hebel und die Längsachse in derselben horizontalen Ebene befinden, wird die Belastung der Aufhängung in Form einer vertikalen (senkrecht zur Bildebene) Kraft Q vom Rad und eines Drehmoments ausgedrückt Mcr ist gleich dem Produkt aus dem Wert dieser Kraft und dem Hebelarm R. Die Kraft Q selbst, die etwa einem Viertel des Fahrzeuggewichts entspricht (wenn es vierrädrig ist), wird von den Lagern wahrgenommen Die Exzenterwelle erzeugt ein Drehmoment von Mcr.

Torsion mit Exzenter
Drehmomentfeder (Exzenterwelle) als elastisches Element der Torsionsradaufhängung: 1 - Rad; 2 - Achse; 3 - Hebel; 4 - Exzenterwelle; 5 - Lagerstützen

Torsion mit Exzenter
Steifigkeitskennzeichen der Exzenterwelle

Infolgedessen gibt es, wie im Rahmen experimenteller Untersuchungen festgestellt wurde, neben den üblichen Torsionsverformungen auch Biegeverformungen, die die ersten deutlich übertreffen, was zu einer Drehung der Welle um einen bestimmten Winkel und zum Ausgleich führt die Wirkung des Drehmoments.

Richtig ausgewählte geometrische Parameter der Exzenterwelle ermöglichen es, aufgrund der Nichtlinearität (Sinusförmigkeit) der Steifigkeitscharakteristik des elastischen Elements eine hohe Elastizität der Aufhängung in einem weiten Bereich von Drehmomentänderungen sicherzustellen.

Aus der Grafik geht hervor, dass der flache Abschnitt der Kennlinie, der zwischen den Grenzwinkelverformungen der Exzenterwelle a und a2 nahe 90 ° eingeschlossen ist, einer geringfügigen Änderung der Größe der wirkenden Last – Drehmoment – entspricht.

Dies ist einer der Vorteile der beschriebenen Aufhängung gegenüber einem herkömmlichen Torsionsstab, dessen Steifigkeitscharakteristik einfach ist und keine flachen Abschnitte aufweist.

Die Berechnung der Steifigkeit eines Torsionsstabes mit Exzenterwelle kann nach folgender Formel erfolgen:

wo a - der größte Winkel der elastischen Drehung der Exzenterwelle, Grad; Q ist die auf das Rad wirkende Kraft, kg; R – Arm dieser Kraft (Hebellänge), cm; I – geschätzte Schaftlänge, cm; E ist der Längselastizitätsmodul, kg/cm2; d - Durchmesser des Biegeteils der Welle, cm; e - Wellenexzentrizität, siehe

Diese Formel gibt eine sinusförmige Abhängigkeit des Wellendrehwinkels von der wirkenden Kraft Q an.

Die Berechnung der Wellenfestigkeit kann nach folgender Formel erfolgen:

wobei au – Biegespannungen der Welle, kg/cm2; [si] – zulässige Biegespannungen, kg/cm2.

Nach Auswahl der notwendigen geometrischen Parameter der Welle und der Größe der zulässigen elastischen Verformungen ist es notwendig, konstruktiv sicherzustellen, dass der Torsionsstab innerhalb der berechneten Grenzen arbeitet, beispielsweise durch die Festlegung von Anschlägen aus Gummi oder Kunststoff für den Hebel.

Autor: A.Egishyants

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