Курсовая работа: Расчёт на прочность кузова автомобиля ВАЗ 2108
поперечная балка переднего сиденья;
поперечная балка заднего сиденья;
П-образные усилители пола в зоне задних колесных ниш;
поперечная балка заднего моста;
поперечный усилитель задней части кузова.
Рис. 2.1.1. Корпус кузова легковой КМ:
а – общий вид; б – основные сечения
Тоннель для размещения коробки передач и выхлопной системы, который выполнен как выштамповка пола, несколько смещен вправо, что обусловливает несимметричность кузова относительно продольной оси. Топливный бак и глушитель размещены под задним сиденьем, что позволяет решить проблему пожаробезопасности, уменьшить вибрации от элементов выхлопной системы. Форма пола и арок задних колес определяется максимальными перемещениями последних с учетом поперечного сдвига, возможного при одностороннем ходе подвески.
Для улучшения технологического процесса сборки КМ двигатель, переднюю независимую подвеску (обычно типа Макферсон) с упругими элементами, передний мост и коробку передач можно агрегатировать как один сборочный узел, монтируемый на поперечной балке корытообразного вида с помощью специальных упругих опор.
Поперечину силового агрегата болтовым соединением с помощью упругих элементов крепят к передним лонжеронам, заднюю опору - к кронштейну в районе тоннеля, а амортизационную стойку с упругим элементом - к чашкам переднего брызговика. В этом случае нагрузки от подвески на кузов передаются непосредственно через систему "лонжерон - передний брызговик - балка верхнего пояса передней части кузова". Лонжерон коробчатого сечения, имеющий изогнутую форму в продольной плоскости, обладает достаточной жесткостью и является деформируемым элементом, воспринимающим энергию фронтального удара при столкновении. Форма брызговика должна способствовать хорошему омыванию потоком холодного воздуха двигательного отсека и обеспечивать удобный монтаж и демонтаж агрегатов.
Передний щит служит разделительной перегородкой между салоном и отсеком двигателя, а также является важнейшим поперечным элементом каркаса салона, в значительной степени определяющим его жесткость при кручении.
В нижней части, где осуществляется присоединение силового агрегата, щит имеет усиление, а в средней части щита выполнен проем, необходимый для установки системы кондиционирования и отопления. Усиления в виде короба также выполнены в местах крепления элементов рулевого механизма.
Боковины изготавливают из трех отдельных штампованных деталей: наружной, простирающейся от передней стойки до задней части КМ (по всей длине), включая проемы дверей и боковых окон, внутренней и усилителя. При этом размеры детали должны быть очень точными, что позволяет облегчить подгонку и размещение дверей. Крышу с задним оконным проемом изготавливают из одного цельного листа металла, в этом случае проем получается достаточно точным.
Передний щит и задняя панель кузова, крыша, боковины и пол образуют салон КМ, который собирают в главном кондукторе после того, как предварительно подсобраны внутренние панели боковин и внутренняя рама крыши.
Передние крылья в целях упрощения их замены при повреждениях можно выполнять съемными. Задние крылья для получения требуемой жесткости присоединены к кузову с помощью сварки, в результате чего крылья являются частью боковины.
Кузов автомобиля ВАЗ 2108(09) — цельнометаллический, сварной, несущей конструкции (рис. 2.1.1.). Элементы кузова соединены между собой контактной сваркой, а в труднодоступных местах — электросваркой (полуавтоматом в среде инертного газа). Стыки панелей и сварные швы герметизированы мастикой. Съемные детали кузова: двери, крышка багажника на ВАЗ-21099, дверь задка на ВАЗ-2108 и ВАЗ-2109, капот, передние крылья, передний и задний бамперы.
Рис. 2.1.2. Детали каркаса кузова: 1 – панель рамки радиатора; 2 – кронштейн крепления блок-фары; 3 – верхняя поперечина рамки радиатора; 4 правый передний лонжерон; 5 – правый брызговик переднего крыла; 6 – правое переднее крыло; 7 – соединитель рамы ветрового окна и боковины; 8 капот; 9 – правая наружная панель боковины; 10 – рама ветрового окна; 11 – панель крыши; 12 – арка заднего колеса; 13 – внутренняя стойка рамы ветрового окна; 14 – дверь задка; 15 – левая наружная панель боковины; 16 – желобок проема двери задка; 17 – панель задка; 18 – передняя дверь; 19 – задняя дверь; 20 – задний лонжерон пола; 21 задний пол; 22 – средний пол; 23 – нижняя накладка боковины; 24 – усилитель пола под установку домкрата; 25 – передняя поперечина пола; 26 – передний пол; 27 – левое переднее крыло; 28 – левый брызговик переднего крыла; 29 – щиток передка; 30 – левый передний лонжерон; 31 – стойка рамки радиатора; 32 – нижняя поперечина рамки радиатора
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: