Construcția și calculul automobilelor II [631570]

1
` FACULTAEA DE INGINERIE MECANICA
Departamentul de Autovehicule Rutiere

PROIECT
Construcția și calculul automobilelor – II

Tema: Suspensie – Autoturism de teren , MAC 135kW, 4150 rot/min

Student: [anonimizat] , Anul IV, grupa 1 131
Îndrumător: prof.dr.ing. Preda Ion

Anul universitar 20 16-2017
Semestrul I

2
CUPRINS
1. Studiu de nivel privind mecanismele de ghidare a rotilor 3
1.1 Functiunile suspensiei 3
1.2 Functiunile mecanismului de ghidare 5
1.3 Tipuri de mecanisme de ghidare studiate 5
1.4 Geometria directiei 10
1.5 Analiza cinematica a mecanismului de ghidare ales 16
2. Elementele elastice ale suspensiei 20
2.1 Arcurile lamelare 20
2.2 Arcurile elicoidale 21
2.3 Arcurile bara de torsiune 22
3 Elementele de amortizare ale suspensiei 23
3.1 Amortiorul telescopic bitubular 24
3.2 Amortizorul telescopic monotubular 26
4. Suspensia independenta MacPherso n 27
4.1. Avantaje/dezavantaje ale suspensiei MacPherson 28
5. Materiale si tehnologii utilizate 30
5.1 Arcurile elicoidale 30
5.2 Bratul suspensiei 33
5.3 Port -fuzeta 36
5.4 Amortiorul 39
6. Modalitati de de teriorare a suspensiei 40
6.1 Inlocuirea amortizoarelor si arcurilor 40
6.2 Intretinerea suspensiei 43
7.Calculul arcului elicoidal 44
8. Bibliografie 49

3
1 STUDIU DE NIVEL PRIV IND MECANISMELE DE
GHIDARE A ROȚILOR

1.1 FUNCȚIUNILE SUSPENSI EI

Suspensia automobilului are rolul de a asigura con fortabilitatea pasagerilor și de a proteja
încărcătura și organele componente îm potriva șocurilor, trepidațiilor și oscilațiilor dăunătoare,
cauzate de neregularitățile drumului.

Suspensia automobilului realizează legătura elastică între cadru au caro serie și punți, sau
direct cu roțile automobilului.

La deplasarea automobilului, neregularitățile drumului,produc oscilații ale roților care se
transmit punților. Suspensia automo bilului realizează legătura elastică cu amortizoare între punțile
automobilului și cadru sau caroserie, micșorând sarcinile dinamice și amortizând vibrațiile
rezultate în urma acțiunii componentelor verticale ale forțelor de interacțiune dintre roți șidrum . .
Viteza de deplasare a automobilului pe drumuri cu suprafață neregulată este limitată în primul rând
de calitățile suspensiei și în al doilea rând de puterea motorului. Confortabilitatea automobilului
este determinată, în principal, de suspensie. Prin c onfortabilitate se înțelege proprietatea
automobilului de a circula timp îndelungat cu vitezele premise de caracteristicile dinamice fără ca
pasagerii să aibă senzații neplăcute sau să obosească repede și fără ca automobilul sau marfa
transportată să fie s upusă distrugerii.

Prin imprimarea caracterului dorit al oscilațiilor, suspensia, alături de mecanismul de
ghidare al punții, influențează maniabilitatea, manevrabilitatea și stabilitatea automobilului,
elemente care împreună definesc ținuta de drum a automobilului.

Cinematica roților la trecerea peste denivelările căii, și a masei suspendate față de cea
nesuspendată, la variația sarcinilor din plan vertical, sunt determinate de tipul de ghidare al
mecanismului punții. Caracterul acestor mișcări este determinat de suspensia automobilului, prin
elementele sale elastice și de amortizoare.

4

Fig. 1.1 .1 Autovehicul teren
Suspensia unui automobil cuprinde :
 elemente elas tice;
 dispozitive de ghidare;
 amortizoare ;
 stabilizatoare.
Elementele elastice servesc pentru micșorarea sarcinii dinamice rezultate la trecerea roților pent ru
neregularitățile drumului. In același timp elementele elastice fac ca oscilațiile caroseriei să fie
supor tabile de pasageri și să nu dăuneze mărfurilor care se transportă.
Elementele de ghidare transmit componentele longitudinale și transversale ale forțelor de
interacțiune, precum și momentele, acestor forțe, determinând cinematica roților față de cadru sau
caroserie.
Elementele de amortizare împreun ă cu frecarea dintre foile arcurilor amor tizează oscilațiile
caroseriei și ale roților.
Funcțiile celor trei elemente principale ale suspensiei pot fi îndeplinite de unul și același element
sau de elemente diferite.
In unele cazuri, suspensia automobilului mai conține elemente supliment tare – stabilizatoare, care
au rol de a reduce înclinările laterale ale autove hiculelor în viraje.

5
1.2 FUNCȚIUNILE MECANISM ULUI DE GHIDARE

Mecanismul de ghidare al roților asigură poziția corectă a roților față de sol.
Acesta definește, în ansamblul punții, cinematica roții suspendate elastic prin intermediul
suspensiei. Se definesc astfel punți rigide și punți articulate. Fiecare mecanism de ghidare are un
limitator de cursa, un tampon de cauciuc.
Rolurile mecanismului de ghidare:
 Sa mentina unghul de cadere cat mai aproape de valorile optime
 Sa diminueze variatiile ecartamentului
 Sa permita diminuarea miscarilor de tangaj
 Are rolul de a realiza o legatura corecta a rotilor cu caroseria.
 Trebuie sa permita anumite miscari sau sa ingradeasca altele.
 Trebuie sa asigure o pozitie ridicata a centrului instantaneu de ruliu al caroseriei pentru ca
efectul acestuia sa fie diminuat
 Sa fie suficient de rezistent pentru a prelua fortele maxime ce apar in timpu l deplasarii
 Impreuna cu mecanismul de corelare a directiei trebuie sa asigure geometria corecta rotii

1.3 TIPURI DE MECANISME DE GHIDARE STUDIATE

1.3.1 EXEMPLE DE MECANISME DE GHIDARE STUDIATE

Clasificarea mecanismelor de ghidare, se face dupa tipul puntii si dupa caracteristica
elementelor elastice:
 dupa tipul p untii se clasifica in suspensii:
-cu roti dependente (constă în existența legăturii rigide între roțile din
stânga și dreapta prin intermediul punții, caracteristic fiind faptul că deplasarea unei roți pe
verticală se transmite și celeilalte roți)

Fig. 1.3.1 Punte rigida

6
-cu roti independente (fiecare roata este in leg atura cu cadrul sau
caroseria)
In acest caz, roțile autovehiculului p ot oscila pe verticală, nelegat una de alta în raport cu
cadrul sau caroseria autovehiculului.
Suspensiile independente pot fi cu deplasarea roților în:
– plan longitudinal
– plan transversal
– ambele planuri
Suspensiile ind ependente au avantajul că permit micșorarea oscilațiilor de ruliu ale
caroseriei, asigurând o îmbunătățire a maniabilității și stabilității, cât și o greutate mică a părților
nesuspendate.

Fig. 1.3.2Suspensia independenta

 in functie de tipul caracteris ticii elastice suspens iile se clasifica in suspensii:
-cu caracteristica elastica liniara
-cu caracteristica elastica neliniara.
– Caracteristica lineara a unei suspensii reprezinta variatia deformatiei a elementului elastic
in functie de sarcina care produce aceasta sageata.
 in functie de modul in care se comporta , suspensiile pot fi clasificate astfel:

-Suspensie pasiva
Sub aceasta denumire putem include toate sistemele de suspensie conventionale /
traditionale. Principala caracteristica a acestora este aceea ca odata instalate pe masina parametrii
suspensiei (duritate, garda la sol) nu pot fi controlati din exterior. Toate arcurile si amortizoarele
traditionale sunt conside rate elemente de suspensie pasiva.

7

Fig. 1.3.3 Suspensia pasiva

-Suspensii reactive
Toate sistemele de suspensie traditionale sunt de asemenea reactive. Cand o roata trece peste
o denivelare, schimbarea de pozitie a acesteia determina suspensia sa se comprime sau sa se
extinda, ca raspuns Intr -un mod asemantor, virarea, franarea sau acceleratia determina miscari
ale suspensiei, permitand caroseriei sa se incline lateral sau fata/spate. In acest grup putem
include sisteme de suspensie ce sunt capabile sa controleze garda la sol in functie de schimbarile
in greutate sau in fortele aero dinamice. Acest sistem este de asemenea capabil sa reactioneze la
incarcari interne,precum balansul lateral, si sa contracareze efectele. Un exemplu de sistem
pasiv -reactiv este Kinetic RSF de la Tenneco. Acesta are o interconexiune pasiva ce faciliteaza
impartirea egala a incarcaturii intre roti si simplifica astfel multi parametri de design si solutii
constructive, cum ar fi modificarea tariei suspensiei pe o singura roata pentru a controla balansul
lateral.

8

Fig. 1.3.4 Sistem de suspensie pasiv -reactiv

-Suspensia semi -activa
Principala caracteristica a sistemului semiactiv o reprezinta capcitatea suspensiei de a -si
schimba continuu coeficientul de amortizare, facand amortizorul mai dur sau mai moale, in
functie de starea drumului. Acest lucru se realizeaza prin conect area la o unitate electronica de
control a 4 amortizoare cu coeficient de amortizare reglabil. Uneori, in afara de solutia
tandemului cu un arc traditional, aceste amortizoare pot fi combinate/imperecheate cu diferite
solutii de reglare automata a garzii l a sol, precum si cu sisteme tip Hydropneumatic, Hydrolastic,
sau Hydragas.

9

Fig. 1.3. 5 Suspensia Kinetic H2 echipata cu
sistem semi -activ Continuously Controlled Electronic Suspension

Principalele avantaje ale suspensiei semiactive sunt:
– Garda la sol reglabila, optimizata pentru comfort si manevrabilitate.
– Posibilitatea de a regla taria suspensiei.
– Suspensia se va regla automat in functie de conditiile de drum
– Dimensiuni similare cu sistemele de suspensie

10
– Suspensia activa
Sistemul de suspensie activa are capacitatea de a -si ajusta parametrii de functionare in
mod continuu in functie de conditiile de drum. Sistemul monitorizeaza constant diferiti parametri
si ii regleaza singur. Sistemul de suspensie activ are un comp uter care comanda catre fiecare
roata cand, in ce directie, ce distanta si cat de repede sa se miste. Computerul ia aceste decizii
prin intermediul unei retele de senzori care masoara spre exemplu, viteza masinii, accelerarile
laterale si longitudinale si fortele de accelerare pe fiecare roata. Dupa aceasta computerul trimite
comanda la roata pentru a obtine directia ideala in situatia existenta.

1.4 GEOMETRIA DIRECȚIEI

1.4.1 UNGHIURILE ROTII

La puntea din fata se deosebesc urmatoarele unghiuri:
-unghiul de cadere al rotii
-unghiul de convergenta si divergenta al rotii
-unghiul de inclinare longitudinala a pivotului
-unghiul de inclinare transversala a pivotului

1.4.2 UNGHIUL DE CADERE AL ROTII

Unghiul de cadere al rotii are efectul de a impiedica oscilarea rulmentului din butuc in
limita jocului.
Reprezinta inclinarea rotii fata de planul vertical. Acest unghi contribuie la stabilizarea
directiei,impiedicand tendinta rotilor de a oscila datorita jocului rulmentilor.

11

Fig. 1.4.2.1 Unghi de cadere

Dacă partea superioară a rotii este aplecata către exterirorul vehicului, unghiul de cădere
este pozitiv.
Dacă partea superioară a rotii este aplecata către interiorul vehiculului, unghiul de cădere
este negative.

1.4.3 UNGHIUL DE CONVERGENTA

Unghiul de convergenta este unghiul de inclinare in plan orizontal a rotii fata de planul
longitudinal al automobilului si este cuprinsa intre 0°10'și 0°30'.
Unghiul de convergenta reprezinta distanțele dintre anvelopele sau jantele celor
doua roți. masurate în fața sau în spatele roților, la nivelul fuzetelor sau la cel indicat în
cartea tehnica.

12

Fig. 1.4.3.1 Convergenta rotilor

Convergenta rotilor este necesara pentru a compensa tendinta de rulare divergenta a lor,
cauzata de unghiul de cadere.

Fig. 1.4. 3.2 Divergenta rotilor

13

1.4.4 UNGHIUL DE FUGA

Unghiul de fuga reprezinta inclinarea longitudinala a pivotului .Acesta este unghiul,
măsurat în grade, format între axa pivotului și perpendiculară pe sol, privind vehiculul din lateral.
Prin convenție s -a stabilit că, dacă extensia axei pivotului cade în fata punctului de contact al roții
cu suprafața de rulare, unghiul de fuga este definit ca POZITIV, și dacă aceasta cade în spatele
punctului de contact al roții cu suprafața de rulare unghiul de fuga este definit ca fiind NEGATIV

Fig. 1.4.4.1 Unghiul de inclinare longitudinala al pivotului

Unghiul de inclin are longitudinala a pivotului faca ca dupa bracarea rotilor sa aiba tendinta
de revenire la pozitia de mers in linie.

14

1.4.5 UNGHIUL DE INCLINARE TRANSVERSALA A L
PIVOTULUI

Înclinația pivotului este unghiul, măsurat în grade, format intre linia mediană a
pivotului și perpendiculară pe sol, privind vehiculul din fata .

Fig. 1.4.5.1 Unghiul de inclinare transversala al pivotului

Unghiul de inclinare transversala da nastere la un moment stabilizator care
actioneaza asupra rotilor virate.Sub actiunea greutatii preluate de puntea din fata,rotile tind
sa revina la pozitia corespunzatoare mersului in liniedreapta,care corespunde energi ei
potentiale minime dand nastere la un moment de stabilizare.
La automobilele actuale,unghiul de inclinare transversala a pivotului are valori de 4
-10°.

15

1.4.6 DEPORTUL PNEUMATIC LONGITUDINAL SI
TRANSVERSAL

Deportul transversal al roților de direcție B reprezintă distanța dintre urma axului pivotului pe
drum și planul vertical de simetrie al roții.

Fig. 1.4.6.1 Deportul rotii

Deportul transversal nu e bine s ă fie zero că nu simțim drumul.
Dacă deportul este pozitiv, adică axele pivoților se întâlnesc între cele două roți, atunci
șoferul simte bine drumul.
În cazul deportului pozitiv la frânarea pe drumuri cu aderență diferită stânga -dreapta,
vehiculul va avea forțe longitudinale mai mari pe partea cu aderență mai bună și v a tinde să se
rotească spre acea parte. În plus roata de pe zona cu aderență tinde să se rotească în jurul pivotului
în acelaș sens. La viteze medii și mari șoferul este surprins putând astfel să se producă accident.
În cazul deportului negativ, la f rânarea pe drumuri cu aderență diferită stânga -dreapta
tendința de rotire a roților spre partea cu aderență este compensată de bracarea roții în sens opus,
deportul negativ fiind foarte bun în acest sens, dar la trecerea peste denivelari roțile tind să se
bracheze spre direcția greșită. Acest lucru determină un comportament periculos al mașinii.

16
1.5 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE
GHIDARE ALES

1.5.1 CINEMATICA MEC ANISMULUI DE GHIDARE

Suspensia, alaturi de mecanismul de ghidare al puntii, influenteaza maniabilitatea,
manevrabilitatea, si stabilitatea automobilului, elemente care impreuna definesc tinuta de drum a
automobilului.
Cinematica rotilor la trecerea peste denivelarile caii, si a masei suspendate fata de cea
nesuspendata, la variat ia sarcinilor din plan vertical, sunt determinate de tipul de ghidare al
mecanismului puntii.

Fig. 1.5.1 Schema cinematica mecanism MacPherson

– In timpul mersului, automobilul abordeaza obstacolele prin rotile din fata, iar
dupa o intarziere, data de timpul de parcurgere al ampatamentului, de puntea din spate. In acest
caz,cu toata intarzierea atacului puntii din spate, rotile d in spate ajung din urma in miscarea
verticala rotile din fata, deoarece perioada lor de oscilatie este mai scurta si se anuleaza oscilatiile
de galop (oscilatiile in plan longitudinal).

17

Fig. 1. 5.2 Schema cinematica suspensie M acPherson (punte spate pe ntru autovehicul de teren)

1.5.2 COMPORTAMENTUL LA SA LTARE

Suspensiile defecte în prezența unor creșteri a solicitărilor dinamice, accelerează uzura roților,
rulmenților, a direcției și caroseriei. Se manifestă totodată înrăutățirea stabilității la ru lare.
Pricipalele elemente ale suspensiei care influențează și mecanismul de ghidare la deplasarea
autovehiculului în special peste denivelări sunt arcurile și amortizoarele.
La obstacole arcul amortizează la apăsare iar amortizorul la săltare.
Oscilațiile sunt mai mici cu cât rigiditatea elementului elastic este mai mică, adică arcul este
mai elastic.
La o încărcătură mai mare a autovehiculului oscilațiile se reduc.

18

Fig. 1.5.2.1 Comportamentul la saltare al mecanismului de ghidare MacPherson

Reducerea șocurilor și oscilațiilor automobilului, în scopul îmbunătățirii confortabilității, este
o problemă complexă și necesită o analiză a cauzelor care le -a produs. Pentru aceasta este necesară
clasificarea vibrațiilor care apar în regimul de mers al automobilului:
 vibrații de translație:
• de svâcnire
• de derapare
• de săltare
 vibrații de rotație:
• de leganare (ruliu)
• de tangaj
• de răsucire (girație).

1.5.3 COMPORTAMENTUL LA RU LIU

Miscarea de ruliu a caroseriei în jurul unei axe aproximativ longitudinale este o
componenta imortanta a dinamicii si confortului automobilului. Aceasta miscare este definita în
mare parte de caracteristicile geometrice si elastice ale suspensiei.
Alegerea tipului mecanismul ui de ghidare al roților poate să influențeze mărimea și valorile
relative ale unghiurilor de deviere later ală și să determine gradul de nesusceptibilitate la autovirare
(stabilitatea autovehiculului la mersul rectiliniu).

19

1.5.4 POZITIA CENTRULUI INSTANTANEU DE RULIU (SAU
TANGAJ)

La trecerea roților peste denivelări are loc o modificare a ecartamentului si a unghiului de
cadere. Dacă această modificare este mai mare decât rezistența pneului la înclinare, poate avea
loc o alunecare a roții, ceea ce provoacă o instabilitate a autovehiculului și o uzură mai mare a
pneului.

Datorită deplasării laterale a roții avem o variație a unghiului de cădere și astfel avem o
oscilație permanentă a roților față de pivoți, o oscilați e sinusoidală (shimmy).
Poziția axei de rotație a părții suspendate depinde de poziția centrelor de ruliu ale punții din
față, respectiv spate.

În afara modificării înclinării roților, momentul de rotire al părții suspendate are ca efect și o
modificare a reacțiunilor normale în plan transversal, la roțile din stânga și dreapta automobilului,
diminuând stabilitatea transversală a acestuia, deoarece se modifică poziția relativă a centrului de
greutate atât vertical cât și orizontal, față de centrul instanta neu de rotație.

Fig. 1.5.4.1 Pozitia centrului de ruliu pentru mecanismul MacPherson

20
2. ELEMENTELE ELASTICE ALE SUSPENSIEI

Elementele elastice servesc pentru micsorarea sarcinii dinamice rezultate la trecerea rotilor
peste neregularitatile drumului .
In acelasi timp,elementele elastice fac ca oscilatiile caroseriei sa fie suportabile de pasageri si sa
nu dauneze marfuril or care se transporta
In suspensia automobilului se introduc uneori elemente elastice suplimentare,cum ar fi
stabilizatoarele,care au rolul de a micsoara sau anihila inclinarile laterale in timpul virajelor.

2.1. ARCURILE LAMELARE

Foaia principală a arcului are capetele îndoite în formă de ochiuri in care se introduc bucse
din bronz sau inele din cauciuc,prin intermediul carora se fixeaza de partea suspendata a
automobilului.Celelalte foi se numesc foi secundare si sunt stranse cu bulonul central de f oaia
primara.

Fig. 2.1.1 Arcuri in foi

Bridele nu dau posibilitatea foilor de arc sa se deplaseze lateral una fata de alta.Se intalnesc
si arcuri cu doua foi principale,la care ochiul primei foi principale este dublat de a doua foaie
principala.
Pentru micsorarea tensiunii ce apar E in foaia principala, foile arcului sunt executate cu raze
de curba diferite,din ce in ce mai mici,iar la strangerea lor,cu butonul central,apare o pretensionare
a foii principale,care isi va micsora raza de cu rbura.
Un avantaj al suspensiei cu arcuri in foi in constituie faptul ca pe langa fortele verticale poate
prelua si forte laterale.

21
2.2 ARCURI ELICOIDALE

Arcurile elicoidale se executa din brate se otel infasurate dupa o elice.
La acest tip de arcuri nu apare frecarea,ca urmare, suspensia cu astfel de arcuri necesita folosirea
unor amortizoare mai puternice.De asemenea, aceste arcuri preiau numai sarcini ce lucreaza in
lungul axei lor si din aceasta cauza la o suspensie cu astfel de arcuri se prevad dispozitive de
ghidare.

Fig. 2.2.1 Arcuri elicoidale

Arcul elicoidal este de circa 2,5 ori mai usor si mai putin voluminos decat arcul in foi. Aceste
arcuri se utilizeaza in special la suspensiile independente .

22
2.3 ARCURILE – BARA DE TORSIUNE

Suspensiile ce folosesc ca element elastic barele de to rsiune au inceput sa se utilizeze la un
numar din ce in ce mai mare de au toturisme si la unele autobuze.
Arcul bara de torsiune este format dintr -o bara de sectiune circulara sau dr eptunghiulara , mai
multe bare cu secti une circulara sau din lamele suprapuse.
Barele de torsiune sunt fixate la un capat de brate iar cu celalalt de caroserie.Ele sunt dispuse
transversal,dar pot fi dispuse si longitudinal.
Avantajele bratelor de torsiune sunt: consum redus de metal si posibilitatea de reglare a pozitiei
suspensiei.
Un dezavantaj al suspensiei cu bare de torsiune il constituie faptul ca prezinta conditii
tehnologice mai grele pentru fabricatie.

Fig. 2. 3.1 Arcuri -bara de torsiune

23
3. ELEMENTELE DE AMORTIZARE ALE SU SPENSIEI

Elementele de amortizare au rolul de a reduce oscilatiile caroseriei si ale rotilor, eliminand
aparitia fenomenului de rezonanta. Componenta care realizeaza acest lucru se numeste amortizor
si prezinta diverse solutii constructive in functie de destinatia autovehiculului.
Pentru amortizarea rapida a oscilatiilor, in suspensia automobilelor moderne se monteaza
amortizoare hidraulice .
Amortizoarele pot fi folosite la ambele punti ale automobilului sau numai la puntea din fata, solutie
intalnita mai ales la autocamioane.
Principiul de functionare al amortizorului hidraulic se bazeaza pe transformarea energiei
mecanice a oscilati ilor in energie termica, la trecerea fortata a unu i lichid special, dintr -o camera
a amortizorului in alta, printr -un orificiu calibrat.
Majoritatea amortizoarelor sunt cu dubla actiune,lucrand in ambele sensuri si anume: la apropierea
rotilor de caroserie opun rezistenta mica iar la departatea rotii de caroserie opun rezistenta mai
mare.
Amortizoarele cele mai
raspandite la automobile sunt cele
sub forma telescopica, clasificate in
monotubulare si bitubulare, si care,
la randul lor pot fi de mai m ulte
tipuri. Cele mai folosite sun t
amortizoarele bitubulare, care in
comparatie cu cele monotubulare, au
o lungime mai redusa si o durata de
functionare mai mare.

1. Capul inferior; 2. Corpul
pistonului de comprimare; 3.
Discurile pistonului de
comprima re; 4. Discul superior al
pistonului de comprimare; 5. Arcul
pistonului de comprimare; 6.
Semisfera pistonului de
comprimare; 7. Discul rigid al
pistonului de comprimare; 8.
Piulita supapei de destindere; 9.
Arcul supapei de destindere; 1 0.
Pistonul amortizatorului; 11. Discul
de fixare a supapei de destindere;
12. Discurile pistonului de
destindere; 13. Segmentii
pistonului; 14. Saiba piulitei pistonului de destindere; 15. Discul superior al pistonului de
destindere; 16. Discul supapei de comunicare; 17. Arcul supapei de comunicare; 18. Discul

24
limitator; 19. Rezervor; 20. Tija; 21. Cilindru; 22. Tub rezervor; 23. Bucsa de ghidare a tijei;
24. Inel de etansare a rezervorului; 25. Discul sistemului de etansare; 26. Element de etansare;
27. Garnitura inelului de siguranta; 28. Inel de siguranta; 29. Piulita rezervorului; 30. Capul
superior; 31. Piulita de fixare a capului superior; 32. Grover; 33. Discul pernei de fixare a
amortizatorului; 34. Perna (tampon); 35. Bucsa; 36. Tub; 37. Element de amortizare a tijei; 38.
Bucsa de fixare a capului inferior cu cauciuc
Fig. 3.1 Sectiune amortizor

3.1 AMORTIZORUL TELESCOPIC BITUBULAR

Capul superior de care este fixata tija cu pistonul es te prins de partea superioara a
automobilului, iar capul inferior, solidar cu tubul rezervor de partea nesuspendata. Tubul interior
(cilindrul de lucru) este umplut cu lichid special pentru amortizare.

In cursa de destindere, lichidul din partea superioara a pistonului este comp rimat si trimis prin
supapa de destindere in partea inferioara.Volumul generat de piston la partea inferioara este mai
mare decat volumul lichidului impins in jos, cu volumul tijei care iese din tub.
Diferenta se completeaza cu lichid din camera de compens are care patrunde prin supapa de admisie
datorita depresiunii create sub piston si a pernei de aer comprimat din partea superioara a camerei
de compensare.

In cursa de comprimare, lichidul de sub piston trece usor prin supapa de comunicare, in
partea superioara a tubului interior.O parte din lichid trece prin fantele din rondela oburatoare a
supapei de comprimare, in camera de compensare, realizand forta de rezistenta la comprimare a
amortizorului, la viteze mai reduse decat viteza critica. Daca viteza o scilatiilor creste, presiunea
lichidului se mareste depasind forta de precomprimare a arcului stelat al supapei de comprimare si
rondelele supape lor se deplaseaza in jos, realizand o sectiune de trecere mai mare.

25

Fig. 3.1.1 Amortizor bitubular

Supapa de destindere este formata din rondela obturatoare cu fante frezate,care sunt
presate pe bosajul inelar al pistonului de catre arcul fixat pe piul ita prin intermediul unei bucse.
Supapa de comunicare este formata dintr -o rondela care acopera orific iile exterioare ale
pistonului fiind apasata de un arc stelat plat.
Supapa d comprimare este construita din rondela obturatoare di sin rodela de inchidere a
supapei de comprimare,apasate pe scaunul din corpul supapelor de un arc stelat.
Supapa de admisie este identica cu supapa de comunicare.

26

3.2 AMORTIZORUL TELESCOPIC MONOTUBULAR

Fig. 3. 2.1 Amortizor monotubular

In comparatie cu cel bitubular are, la diametre exterioare egale, un diametru al
pistonului mai mare,fiind mai usor si avand o racire mai buna
Dupa presiunea gazului din camera de compenasr e amano rtizoarele monotubul are pot fi:
-cu presiune joasa
-cu presiune inalta(hidropneumatice)
In ca mera de compensare se introduce azot sub presiune de circa 2,5N/mm2. Perna de aer
este separata de lichidul de amortizare prin intermediul pistonului flotant. Compensarea
volumului, datorita micsorarii lui la cursa de comprimare, se obtine prin comprimarea pernei de
gaz si deplasarea pistonului in sus.
La cursa de destindere, volumul generat este ocupat de gazul care se destinde, deplasand
pistonul flotant in jos. Datorita elastiitatii camerei de compensare, amortizorul indeplinest e si
rolul de element elastioc suplimentar

27

4. SUSPENSIA INDEPENDENTA MacPHERSON

Sistemul McPherson (numit astfel dupa proiectantul sau, Earle S. McPherson) este un
sistem de suspensie independenta utilizata cu succes inca de la inventarea sa (1955) fiind
utilizata pe majoritatea autovehiculelor mici si medii.
Acest sistem de suspensie foloseste un ansamblu amortizor -arc ca punct de sprijin superior (pe
caroserie) , in partea inferioara avand ca sprijin o articulatie sferica atasata unui brat articulat de
caroserie.

Versiunea originala a avut un brat sectional in forma de cruce si bara stabilizatoare bazata
pe un brat longitudinal. In versiunile aparute mai tarziu stabilizatorul e inlocuit de un alt brat, sau
ambele brate cu un triunghi. In rotile care nu sunt motorizate, sunt versiuni ale suspensiei
McPherson cu doua brate sectionale in forma de cruce si unul oblic sau longitudinal.

Fig 4.1 Suspensia MacPherson

Similara suspensiei MacPherson este sistemul Pseudo -MacPherson caz in care b ratul
inferior este inlocuit de un sistem bifurcat de brate. De asemenea, daca suspensia include o bara
anti-ruliu, aceasta este atasata amortizorului arcului. In acest caz exista posibilitatea lipsei
elementului anti -ruliu fapt ce determina un sistem de s uspensie simplu, eficient, ieftin si cu
dimensiuni reduse.

28

Fig 4.2 Suspensia Pseudo -MacPherson

4.1 AVANTAJE/DEZAVANTAJE SUSPENSIE MacPHERSON
Principalele avantaje ale acetui tip de suspensie sunt legate de simplitatea constructiei si
costul redus de fabricare. Suspensia MacPherson necesita mai putine componente (eliminarea
bratului superior) ceea ce inseamna un pret redus de fabricatie comparativ cu alte sisteme
independente. Mai mult decat atat, dimensiunile de gabarit sunt mai mici oferind mai mult spatiu
in compartimetul motor.
Simplitatea sistemului aduce, de altfel, numeroase dezavantaje. Chiar daca permite o
usoara setare a geometriei suspensiei (precum si un proces de mentenanta si reparatie simplu) ,
acesta nu permite miscarea verticala sau l aterala a rotii fara modificarea unghiului de cadere.
Lucru ce se traduce prin o slaba stabilitate si maniabilitate a vehiculului.
Un alt dezavantaj este ca tinde sa transmita zgomot si vibratie de la drum direct in sasiu,
generand nivele ridicate de zgomo t si o senzatie dura, fiind deci necesare mecanisme extra de
reducere a zgomotului.
In ciuda dezavantajelor, sitemul MacPherson este in continuare folosit pe masinile performante
precum BMW sau Porsche.

29

Fig 4.1.1 Suspensia MacPherson Porsche

30
5 MATERIALE SI TEHNOLOGII UTILIZATE

5.1 ARCURILE ELICOIDALE

Arcurile sunt organe de masini care realizeaza o legatura elastica intre anumite piese sau
subansamble ale unei masini. Prin forma lor si prin caracteristicile mecanice deosebite ale
materialelor din care se confectioneaza, arcurile au capacitatea de a se deforma sub actiunea unei
forte exterioare, preluand lucrul mecanic al acesteia si inmagazinandu -l sub forma de energie de
deformatie. La disparitia sarcinii exterioare, energia inmagazinata este restituita sistemului
mecanic din care face parte arcul.

Fig. 5.1.1 Arcuri elicoidale

Materialele utilizate în constructia arcurilor se aleg astfel încât sa îndeplineasca o serie de
conditii generale, cum sunt: rezistenta ridicata la rupere, limita ridicata de elasticitate, rezistenta
mare la oboseala (uneori si rezistenta la temperaturi înalte, rezistenta la coroziune, lipsa
proprietatilor magnetice, dilatatie termica redusa, comportare elastica independenta de
temperatura etc.).
Material ele feroase dedicate constructiei arcurilor sunt otelurile. Acestea pot fi oteluri carbon
de calitate (OLC 55A, OLC 65A, OLC 75A, OLC 85A) sau oteluri aliate (cu Si, pentru rezistenta
si tenacitate; cu Mn sau Cr, pentru calibilitate si rezistenta la rupere ; cu V, pentru rezistenta la
oboseala; cu Ni, pentru termorezistenta). Otelurilor pentru arcuri li se aplica un tratament termic
de calire si revenire medie, obtinându -se în acest mod o elasticitate marita în toata masa
materialului. Marcile de oteluri pen tru arcuri sunt standardizate.

31

Tabel. 5.1 Oteluri si proprietatile lor

5.1.1 TEHNOLOGIA DE OBTINERE A ARCURILOR
Tehnologia de obtinere a arcurilor depinde, cu precadere, de forma constructiva a
acestora. Semifabricatele pentru arcuri elicoidale se prezinta sub forma de sârme, bare, benzi etc..
Forma elicoidala se obtine prin înfasurare la rece (la arcuri cu sectiune mica) sau prin înfasurare
la cald (la arcuri cu sectiune mai mare). Tratamentul termic se efectueaza, în general, dupa
înfasurare. La a rcuri înfasurate la rece, putin solicitate, tratamentul termic se poate face înainte de
înfasurare, urmând ca dupa înfasurare sa se efectueze doar operatii de revenire.
Calitatea suprafetei arcurilor este determinanta pentru rezistenta acestora la oboseala . În
scopul cresterii durabilitatii arcurilor supuse la solicitari variabile, masurile care se iau sunt:
rectificarea suprafetei arcului (dupa tratamentul termic), durificarea stratului superficial (daca nu

32
este posibila rectificarea), acoperirea suprafete i (pentru protectie împotriva coroziunii), evitarea
decarburarii suprafetelor în timpul tratamentului termic etc.
Rezistența la oboseală a arcurilor este foarte puternic influențată de starea materialului folosit.
Din acest motiv se acordată o atenție deos ebită stării suprafeței semifabricantului. Aceasta trebuie
să fie fără fisuri, netedă și nedecarburată. Arcurile elicoidale se execută din sârmă, prin înfășurare.
Înfășurarea se poate executa la rece pentru dimensiuni ale semifabricatului până la 8 -10 mm, sau
la cald pentru dimensiuni mai mari. Tratamentul termic conferă arcurilor proprietăți elastice și
rezistența necesară în funcționare.
În cazul arcurilor cu diametrul sârmei sau grosimea materialului mai mare de 8 [mm]
înfășurarea se face la cald. Barel e sunt încălzite la 850 -920°C în cuptoare cu atmosferă neutră
pentru evitarea decarburării. După înfășurarea pe dorn, arcului i se aplică un tratament termic de
călire urmată de revenire. În tabelul urmator sunt date temperaturile pentru tratamente termice ale
oțelurilor pentru arcuri. După tratamentul termic arcurile de compresiune sunt rectificate frontal
pentru obținerea unor suprafețe de reazem plane. Supratensionarea este operația prin care arcul
este supus la o sarcină alternantă sau este menținut tim p îndelungat (2…24 ore) la o sarcină ce
depășește cu 10…20% sarcina maximă de lucru. În urma 228 Organe de mașini – Partea I acestei
operații arcul dobândește o deformare plastică, iar materialul se ecruisează mărindu -și domeniul
de elasticitate. Prote cția anticorosivă se face prin acoperire galvanică sau vopsire. Controlul
arcurilor presupune verificarea aspectului exterior, verificarea geometriei și a caracteristicilor
mecanice.

Tabel. 5.2 Tratamente aplicate otelurilor

33
5.2 BRATUL SUSPENSIEI
Bratele suspensiei au o importanta deosebita cand vine vorba de siguranta, acestea
asigurand controlul rotilor (axial si la translatie verticala) la deplasarea autovehiculului. Din aces
motiv materialul folosit adesea pentru confectionarea lor este otelul. Recent, producatorii auto au
optat pentru un alt tip de material, si anume aliajele de aluminiu. Acestea ofera o rezistenta
apropiata de cea a otelului la o greutate redusa de pana la 50%. O astfel de reducere in greutate
pentru masa nesuspendata a autove hiculului aduce numeroase avantaje.

Fig. 5.2.1 Brat al suspensiei din otel(stanga) si aluminiu (dreapta)

5.2.1 TEHNOLOGIA DE OBTINERE A BRATELOR SUSPENSIEI

Tehnologia de obtinere a bratelor suspensiei are la baza procesul de forjare. Cu toate
acestea exista producatori ce prefera alte procedee precum: turnarea sau sudarea unor componente
extrudate.
In functie de procedeul ales, se utilizeaza diferite aliaje de aluminiu care confera rezistenta
mecanica si totodata favorizeaza obtinerea produsului finit prin metoda aleasa. In cazul forjarii
unui semifabricat se folosesc aliajele : AW-6082 T6 sau, mai rar EN-AW 6066 – T6.

34

Fig. 5.2.2 Brat al suspensiei obtinut prin forjare
Turnarea, prin diferite procedee (“thixo -casting”, in forme permanente sau in matrite de
nisip, la presiune sau prin forta gravitatiei – fara suprapresiune ) se realizeaza utilizand aliaje
precum: A356, AlSi7Mg sau Calypso 67N – T6.

Fig. 5.2.3 Brat al suspensiei obtinut prin turnare sub presiune
Un alt procedeu utilizat pentru obtinerea bratelor de suspensie este extrudarea
componentelor din aliajul AlMg3.5Mn ce formeaza produsul finit imbinate definitiv prin sudura.
Exista posibilitatea obtinerii unor astfel de componente si din foi de aluminiu AlMg3Mn deformate
pe o forma dori ta.

35

Fig. 5.2.4 Brat al suspensiei obtinut din foaie de aluminiu

Fig. 5.2.5 Brat al suspensiei obtinut sudare MIG

Tabel 5.3 Propietatile mecanice ale componentelor bratului suspensiei

36
5.3 PORT -FUZETA

Portfuzeta este unul dintre cele mai complicate și precise componente auto. La prelucrarea
sa sunt necesare scule precise pentru a realiza operațiile într -un timp cât mai scurt, menținând în
același timp un cost cât mai redus al operației. Portfuzetele au fost produse mai întâi din fontă și
oțel. Tendința actuală este ca aceste materiale să fie înlocuite cu aliaje de aluminiu. Aceasta face
parte cu siguranță din planul de optimizare al automobilelor, care include scăderea considerabilă
a greutății acestora și deci producerea unor modele di n ce în ce mai economice. În plus, costurile
de prelucrare ale portfuzetelor din aluminiu sunt sensibil mai reduse. Sigur că această opțiune nu
este întotdeauna aplicabilă din considerente de proiectare .

Fig. 5.3.1 Portfuzeta otel (stanga) si aluminiu (dreapta)

37
5.3.1 TEHNOLOGIA DE OBTINERE A PORT -FUZETELOR
Geometria complexa afuzetelor implica obtinerea lor prin diverse metode de turnare , fiind
apoi prelucrate pana la forma finala .
Turnarea in forme permanente asigura o forma a piesei foarte aproape de forma finala ceea
ce determina un procedeu de prelucrare mai simplu diminuand astfel costurile de productie.
Materialul folosit in acest caz este AlSi7Mg – T6.

Fig. 5.3.2 Portfuzeta obtinuta prin turnare in forme permanente fara suprapresiune
Operatiile de fabricare ( in acest caz) includ turnarea, forjarea , tratament ul termic si
prelucrare a prin aschiere. Pentru golurile interioare se folosesc miezuri (din nisip) care confera
forma interioara a piesei. Acest tip de turnare asigura o rezistenta satisfacatoare a materialului si o
deformare redusa, proprietati cu rol crucial pentru componentele de siguranta ale suspensiei.
O alta metoda de obtinere a portfuzetelor implica prelucrarea pr in aschiere unor
semifabricate extrudate din aliaje de aluminiu, precum EN AW -6082. Acest tip de producere a
pieselor este mai putin utilizat din pricina costurilor ridicate datorate prelucrarilor elaborate.

38

Fig. 5.3.3 Portfuzeta obtinuta din semifabrica t (extrudat) prelucrat prin aschiere

5.4 AMORTIZORUL

Amortizorul are rolul de a diminua energia stocata in arcurile suspensiei care influenteaza
negativ stabilitatea autovehiculului. In cazul suspensiei MacPherson amortizorul formeaza corp
comun cu arcul, ansamblul fiind fixat prin tija superioara a amortior ului de caroserie si prin
corpul amortizorului ( partea inferioara a tubului) de portfuzata. Din acest motiv e necesar ca
amortizorul sa fie rigid si robust. Astfel ca materialele utilizate trebuie sa asigure aceste
proprietati. Otelul a fost si este utili zat inca de la inceput indeplinind cu succes cerintele, insa, la
fel ca si in cazul celorlalte componente ale suspensiei, aliajele de aluminiu ( AlMg3Mn ) incep a
fi folosite cu succes. Acestea ofera performante din punct de vedere al rezistentei asemanato are
cu ale otelului, la greutate redusa ( 20% -30% reducere in masa amortizorului).

39

Fig. 5.4.1 Solutii constructive ale amotizorului (aliaj de aluminiu)

6. MODALITATI DE DETERIORARE A SUSPENSIEI

Defectiunile produse la organele suspensiei influenteaza, confortabilitatea, obosind
conducatorul auto si pe calatori, sau deterioreaza materialele transportate.

Defectiunile produse la suspensie se pot concretiza in urmatoarele manifestari :
– suspensia este dura
– aparitia zgomotului si a vibrati ei la trecerea peste denivelari ale caii de rulare
– stabilitate precara a autovehiculului ( balans necontrolat )

Cauzele defectiunilor sunt, de obicei, urmatoarele:
– ruperea, slabirea sau folosirea unor arcuri elicoidale necorespunzatoare
– incarcarea peste capacitatea nominala a autovehiculului;
– distrugerea bucselor elastice ale articulatiei suspensiei;
– defectarea (sau folosirea unor amortizoare nepotrivite) prin:

40
– scurgerea lichidului prin fisurile sau prin sparturile corpului acestora;
– deteriorarea garniturilor de cauciuc sau a celor metalice;
– infundarea canalelor de legatura;
– deteriorarea supapelor sau a arcurilor acestora.

Cauza principala a distrugerii componentelor suspensiei este deplasarea peste denivelarile caii
de rulare cu viteza avand greutatea incarcaturii neuniform distribuita.

In cazul aparitiei manifestarilor prezentate mai sus, componentele suspensiei necesita
inlocuire. Cel mai des se inlocuiesc bucse le elastice ale articulatiei suspensiei, fiind urmate apo i
de amortizoare si arcuri.

6.1 INLOCUIREA AMORTIZOARELOR SI ARCURILOR

1. Demontarea ansamblului arc -amortizor de pe sistemul de suspensie:
– desfacerea suruburilor de prindere a flansei superioare a amortizorului pe caroserie, flansa ce
cuprinde rulmentul care permite rotirea ansamblului in cazul virarii rotilor directoare

Fig 6.1 .1 Desfacerea suruburilor flansei ansamblului arc -amortizor

41
– desfacerea suruburilor de prindere ale amortizorului de bratul portfuzetei

Fig 6. 1.2 Demontarea ansamblului arc -amortizor de portfuzeta

– in cazul in care furtunul circuitului de franare are ca punct de prindere amortizorul, se desface
surubul de prindere, eliberand cunducta de component suspensiei

Fig 6. 1.3 Deconectarea conductei sistemului de fr anare de ansamblul arc -amortizor

42
2. Separarea ansamblului arc -amortizor
– in urma comprimarii arcului (cu ajutorul unei prese speciale), se desface piulita de prindere a
flansei superioare

Fig 6. 1.4 Comprimarea arcului si desfacerea surubului flansei superioare a acestuia

– astfel se elibereaza arcul ce trebuie inlocuit, la fel si amortizorul (daca este cazul)

Fig 6. 1.5 Separarea arcului de amortizor

43
Pentru montaj se procedeaza in in sens invers demontarii, respectand totodata cuplul de
strangere al suruburilor.

6.2 INTRETINEREA SUSPENSIEI
Intretinerea suspensiei de tip MacPherson consta in:
– verificarea vizuala a starii tehnice a arcurilor
– strangerea articulatiilor arcurilor
– controlul fixarii amortizorului
– controlul etanseitatii amortizoarelor
– lucrari de gresare

7. CALCULUL SUSPENSIEI
– CALCULUI ARCULUI ELICOIDAL –

7.1 ALEGEREA MATERIALULUI
Se alege oțel carbon de calitate OLC 85 A cu conținut ridicat de C (otel de arcuri).
Infasurarea se realizeaza la rece urmand un tratament termic de detensionare (revezire).

98002 MPa

1130r Mpa

44
7.2 ALEGEREA ARCULUI
Se alege arc elicoidal cilindric de compresiune cu forma secțiunii spirei rotundă

d – diametrul spirei
Di – diametrul interior de înfășurare
Dm – diametrul mediu de înfășurare
D – diametrul exterior de înfășurare
Ho – lungimea arcului în stare liberă
t – pasul spirei
αo – unghiul de înclinare al spirei în stare liberă

Fig 7.2.1 Dimensiunile arcului elicoidal

7.3 CALCULUL ARCULUI

Fig 7. 3.1 Modelul de calcul de rezistență: a – încărcarea arcului; b– eforturi în spira arcului

45
 Calculul forței active ce acționează asupra arcului

10dk

57002102.1 950
22dkmGF [N]
9502G
[kg] (greutatea ce revine punții spate )
2.1m
(Rk- pentru suspensia de tip MacPherson)

7.4 DIMENSIONAREA ARCULUI

185D [mm]

167mD [mm]

650at Mpa pentru OLC 85 A și d > 8 mm

7.1k

27.918167dDmi

5.1865014.37.1 167 57008 83 3 
adDmFkd [mm]
Se alege din STAS 892, d = 18 [mm]

46
7.5 CALCULUL LA TORSIUNE

288.4151814.327.9 57008 8
2 2diF
t [Mpa] ;

99.6431814.327.9 570087.18
2 2 max diFkt [Mpa]

at tmax ;
650at [Mpa]

7.6 CALCULUL LA DEFORMATII

Fig 7. 6.1 Modelul de calcul de rezistență: a – deformarea arcului; b – modelul simplificat

 Săgeata maximă a arcului

4105.8G ; G – modul de elasticitate tranversală a materialului arcului
Se adopta 5 spire active ale arcului

119185 167 57008 8
43
43
max G dGn DmF [mm]

47
 Rigiditate arcului

89.471195700
maxFc
[N/m]

7.7 ELEMEN TELE GEOMETRICE ALE ARCULUI

 Numărul total de spi re

725r t nn n
spire
nt – numărul total de spire
n – numărul de spire active
nr – numarul de spire de sprijin

 Lungimea arcului blocat

9.333 1827 2  d n Ht b
[mm]

 Pasul arcului în stare liberă

d 1.0

8.1
[mm]
6.4351198.118maxndt
[mm]
 Lungimea arcului în stare liberă

48

462 186.435 3340  dtn H Hb
[mm]
 Lungimea arcului la sarcina maximă

215 119 334max 0  H Hm
[mm] ;

 Unghiul de înclinare a spirei în stare liberă

5

 Lungimea sârmei pentru arc

55. 36865cos7 16714.3
cost
sn Dml
[mm]

 Săgeata de blocare

2098.15 119max  nb [mm]

 Forța de blocare

92. 100101192095700
maxb
bF F
[N]

 Săgeata arcului

11918167 570058 843
43
G dGDmFn f

49
8. BIBLIOGRAFIE
1 Untaru,M.ș.a. Calculul și construcția automobilelor . E.D.P., București, 1982.
2 Câmpian,V. Vulpe,V. Ciolan, Gh. Enache,V. Preda,I. Câmpian, O. Automobile .
Universitatea din Brașov, 1989 Cota IV2798
3 Untaru,M. Câmpian, V. Seit z,N. Pereș,Gh. Vulpe,V. Ciolan,Gh. Enache,V. Todor,I.
Filip,N. Câmpian, O. Construcția și calculul autovehiculelor . Universitatea din Brașov
1989
4. http://auto.unitbv.ro/moodle – Calculul și construcția autovehiculelor
5. Ianus, G. Organe de masini . Ed. Politehnium, Iasi, 2010
6. https://wrcrallypress.com/2015/08/20/suspensia -macpherson -descriere/
7. https://autoexcello.wordpress.com/tag/macpherson/
8. Untaru,M. Poțincu,Gh. Stoicescu,A. Pereș,Gh. Tabacu,I. Dinamica autovehiculelor pe roți .
Editura
Didactică și Pedagogică, București, 1981
9. Fratila,Gh ș.a. Automobile.Cunoastere, intretinere si exploatare. Editura didactica si
pedagogica, Bucuresti 2001
10. http://www.scritub.com/tehnica -mecanica/ASAMBLARI -ELASTICE -ARCURI24747.php
11 http://www.monroe.com/en -uk
12. http://www.elephantracing.com/
13. http://auto.unitbv.ro/moodle
14. Milliken, W.F., Milliken, D.L., Race Car Vehicle Dynamics, Society of Automotive
Engineers,
1995.
15. Boni, Fabio. Introduction to professional wheel alignment, Fasep, Italy 2011
16. https://www.howacarworks.com/suspension/renewing -macpherson -strut-inserts
17. http://mg.rrv.ro/SIOM -ver.2/ARC/Cap -Arcuri -II.htm#ARC -P.1.4.3