دانلود تحقیق سیستم تعلیق در خودرو

بخش اول:
در کاتالوگ‌ها یا دفترچه راهنمای خودروها، در قسمت نوع سیستم تعلیق با نام‌هایی چون: سیستم تعلیق مستقل، مک فرسون، پیچشی، Multilink و ... مواجه می‌شویم، اما متاسفانه اطلاعات عامه مردم، درباره سیستم تعلیق و انواع و اجزای آن در حد بسیار اندکی می‌باشد؛ در حدی که حتی برخی افراد نمی‌دانند سیستم تعلیق یا Suspension به کدام قسمت یا قسمت‌هایی از خودرو اطلاق می‌شود، بنابراین در این مطلب سعی خواهد شد فلسفه وجود این سیستم، اجزا تشکیل دهنده و انواع مختلف آن همراه با مزایا و معایب هر کدام مورد بررسی قرار گیرد.

فلسفه وجود سیستم تعلیق
یک جاده هر چقدر هم صاف و مسطح باشد، محل مناسبی برای به حرکت در آوردن ۱ یا چند تن فلز با سرعت بالا،‌ نیست. پس به سیستمی نیاز است که توانایی کاهش ضربات، تکان‌ها و لرزش‌های ناشی از شرایط جاده را داشته باشد. علاوه بر این، یک خودرو باید در مقابل تغییر مقدار بار وارده و تغییر نقطه ثقل، انعطاف‌پذیر بوده و توانایی مواجه با آن‌ها را داشته باشد، به طور مثال در شکل زیر تغییر نقطه ثقل یک خودرو را در در نقاط مختلف یک پیچ ملاحظه می‌کنید، که در صورت نبود سیستمی برای تغییر وضعیت تعادل، خودرو در ابتدای پیچ از مسیر منحرف شده و یا واژگون می‌گردد.


موارد بالا را می‌توان فلسفه اصلی وجود سیستم تعلیق دانست، اما سیستم تعلیق علاوه بر دفع ضربات و جلوگیری از انحراف و چپ شدن خودرو توانایی‌های دیگری نظیر: نگهداری میزان تنظیم چرخ‌ها در حالت صحیح، نگهداشتن ارتفاع خودرو در میزان ثابت، پشتیبانی از وزن خودرو و تنظیم نحوه پخش آن، نگهداشتن تایرها در تماس با جاده و ... را نیز دارا است.
یک سیستم تعلیق دارای اجزاء بسیاری می‌باشد، اما اصلی‌ترین اجزای آن فنر و کمک‌فنر می‌باشند؛ به همین خاطر ابتدا به بررسی کارکرد این دو، در سیستم پرداخته و سپس به طور مفصل انواع هر کدام را بررسی خواهیم کرد.
فنر (Spring):
قسمتی از سیستم تعلیق می‌باشد که وزن خودرو را ساپورت کرده، ارتفاع خودرو را در حد استانداردش ثابت نگه داشته و ضربات جاده را نیز دفع می‌نماید.
فنرها که اغلب میله‌ها یا حلقه‌های فولادی انعطاف‌پذیری هستند، به شاسی و اتاق خودرو اجازه می‌دهند تا بدون اخلال در حرکت خودرو، دست‌اندازها را یکی پس از دیگری پشت سر بگذارد.
کمک‌فنر (Shock Absorber یا Damper):
در صورتی که خودرویی تنها مجهز به فنر باشد، زمانی که باری اضافه بر روی فنرها اعمال شود یا وسیله نقلیه با یک دست‌انداز روبه‌رو شود، فنر با جمع شدن آن را جذب می‌نماید، اما زمانی که یک فنر جمع می‌شود، مقداری انرژی در خود ذخیره می‌کند که برای تخلیه این انرژی، فنر باز شده و انرژی وارده را به شکلی غیر قابل کنترل رها می‌سازد و از آن جایی که فیزیک یک فنر با نوسان و ارتعاش آمیخته است پس از باز شدن دوباره جمع شده و سپس دوباره باز می‌شود، و این حرکت تا زمان تخلیه کامل انرژی ادامه می‌یابد، البته هر بار با فرکانسی کمتر از بار قبل. این سیکل باعث جدا شدن چرخ از سطح جاده، خارج کردن کنترل خودرو از دست راننده و از بین بردن نرمی و راحتی سواری و ایجاد حالتی مشابه قایق سواری، می‌گردد.
اما آن چه این مشکل را حل می‌نماید چیزی نیست جز کمک‌فنر؛ کمک‌فنری که در شرایط مناسب قرار داشته باشد به سیستم تعلیق اجازه می‌دهد تا نوسان به وجود آمده را به یک یا دو سیکل تقلیل داده، حرکت بیش از حد را تعدیل نموده و وزن وارد بر چرخ‌ها را در حالت تعادل و چسبیده به جاده قرار دهد. با کنترل فنر و حرکات سیستم تعلیق، اجزاء دیگر سیستم نظیر Tie Rod ها نیز در وضعیت درست خود فعالیت خواهند کرد و همین امر تنظیم چرخ‌ها را نیز به صورت ثابت در حالت صحیح خود، نگه می‌دارد.
کمک‌فنر عموماً شامل یک پیستون با سوراخ‌های ریز می‌باشد که در درون یک استوانه حاوی سیال هیدرولیکی حرکت می‌کند، که عبور تحت فشار سیال از سوراخ‌ها، منجر به حرکت ملایم پیستون در استوانه می‌گردد.
انواع فنرها
۵ نوع عمده فنر در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد.
۱- فنر مارپیچ (Coil Spring):
نوع معمول و شناخته شده فنر می‌باشد، که یک میله پیچیده شده (حلقه شده) فولادی است، قطر و ارتفاع حلقه، قدرت و مقاومت فنر را تعیین می‌نماید. افزایش قطر میله،‌ باعث افزایش قدرت فنر می‌گردد، در حالی که افزایش طول آن باعث افزایش انعطاف‌پذیریش خواهد شد.
مقدار وزنی که برای فشردن یک فنر مارپیچ به میزان ۱ اینچ لازم است را نرخ فنر (Spring Rate) می‌نامند. این مقدار برای اندازه‌گیری قدرت فنر استفاده می‌شود و می‌توان آن را نرخ فشردگی فنر نیز اطلاق کرد. برای مثال اگر ۱۰۰ پاند وزن لازم باشد تا فنری با حلقه‌های مساوی در ارتفاعش ۱ اینچ فشرده شود، برای این که همین فنر ۲ اینچ فشرده شود نیاز به ۲۰۰ پاند وزن می‌باشد اما این فرمول فقط برای فنرهایی صادق است که فشردگی حلقه‌های یکسانی دارند، در فنرهای پیشرفته (Progressive Springs)، یک فنر دارای نرخ‌های مختلف در نقاط مختلفش می‌باشد.‌
این فنرها به دو روش ساخته می‌شوند، در روش اول،‌ فنر در قسمت‌های مختلف از ارتفاعش، دارای ضخامت‌های مختلفی است، و در نوع دوم که نوع متداولتری است فشردگی فنر در قسمت‌های بالاتر بیشتر است. اصولاً فنرهای چند نرخی باعث می‌شوند تا در زمان خالی بودن خودرو، قسمتی که دارای نرخ کمتری است وارد عمل شده و سواری نرم‌تری را فراهم نماید و در هنگام اعمال وزن نیز قسمت با نرخ بالا وارد عمل شده و ساپورت و کنترل بهتری را برای وسیله نقلیه فراهم می‌ساز