Кут повороту керованих коліс

Кут повороту колеса, град	Внутрішнього, aв
Зовні-нього aз	Теоретичний
Графічний

Рис. 31

Обрані розміри рульової трапеції вважають задовільними, якщо при кутах повороту внутрішнього колеса до 20° графічна та теоретична залежності співпадають, а при наближенні до 40°, їх розбіжність не перевищує 2 ... 3°.

При виконанні даного розділу курсового проекту необхідно описати спосіб регулювання кута сходження керованих коліс, конструкцію шарнірних з’єднань та способи їх мащення, а при отриманні завдання на конструкторську розробку привода – провести розрахунки на міцність основних деталей: повздовжньої і поперечної тяг, елементів шарнірних з’єднань та ін.

Рульовий механізм

В сучасних автомобілях використовуються шестеренні, черв’ячні, гвинтові та кривошипні рульові механізми. До їх конструкції пред’являються спеціальні вимоги: високий ККД в прямому напрямку (від рульового колеса до керованих коліс) для полегшення керування автомобілем і знижений ККД в зворотному напрямку для зменшення сили поштовхів, які виникають при переїзді через нерівності; зворотність рульової пари для забезпечення елементів рульової пари в нейтральному положенні керованих коліс при забезпеченні можливості його регулювання в процесі експлуатації; заданий характер зміни передаточного числа рульового механізму; травмобезпечність рульового механізму; та деякі загальні вимоги відносно матеріалоємності, технологічності виготовлення, вартості, простоти обслуговування та ремонтопридатності.

При виконанні курсового проекту, керуючись особливостями конструкції, компоновки і умов експлуатації автомобіля, необхідно обрати і обгрунтувати конструкцію рульового механізму і накреслити його кінематичну схему.

Міцнісний розрахунок деталей рульового механізму проводиться з урахуванням того, що найбільші навантаження в ньому виникають при повороті на місці керованих коліс на сухій асфальтобетонній опорній поверхні. Момент опору повороту коліс при цьому:

, H×м (121)

де S М_пі – сумарний момент опору повороту коліс;

S М_ті – момент тертя в рульовому приводі.

Момент опору повороту керованих коліс нерухомого автомобіля:

H×м (122)

де G_KK – частина ваги автомобіля, яка припадає на керовані колеса;

f_c – коефіцієнт опору коченню (для автомобілів загального призначення, які експлуатуються на дорогах з твердим покриттям f_c = 0,02 ... 0,04);

j = 0,7 ... 0,85 – коефіцієнт зчеплення коліс з опорною поверхнею;

r_ковз = (0,10 ... 0,16) r_к – радіус ковзання, м.

Необхідність використання підсилювача рульового керування виникає в тому випадку, коли зусилля, яке необхідно прикласти водію до рульового колеса для повороту керованих коліс, перевищує 400 Н. Це зусилля визначається за виразом:

H×м (123)

де R_рк – радіус рульового колеса, м; R_рк = (380 ... 550) мм;

u_м – кінематичне передаточне число рульового механізму;

u_рп – кінематичне передаточне число рульового приводу;

h_м, h_рп – відповідно ККД рульового механізму і рульового приводу (h_м = 0,75 ... 0,92; h_рп = 0,85 ... 0,95).

При виконанні опису конструкції рульового механізму необхідно вказати спосіб забезпечення і проведення регулювань.

При включенні рульового механізму в спеціальне завдання курсового проекту слід визначити його геометричні параметри і провести розрахунки елементів на міцність.

Рульовий механізм з глобоїдним черв’яком і роликом (рис. 32).

Зачеплення такого типу забезпечується зубцям високу міцність на згинання. З цієї причини особлива увага в розрахунках приділяється зносостійкості та контактній міцності. Оцінка здійснюється за величиною напруг стискування, які з достатньою точністю можуть бути визначені за виразом:

(124)

де ;

і – кількість гребенів ролика, які передають зусилля;

r_1з і r_2з – зовнішні радіуси черв’яка і ролика;

j₁ і j₂ – центральні кути контактної площини;

[s_cт] = 100 … 300 МПа – для тригребеневих роликів.

Рульовий механізм типу “гвинт-гайка-рейка-сектор”

(рис.33).

Для рульового механізму типу “гвинт-гайка-рейка-сектор” в ланці “гвинт-кулькова гайка” визначають умовне навантаження на одну кульку:

(125)

де Q₁ – осьове зусилля, яке сприймається гайкою;

m_в – кількість робочих витків;

і – кількість кульок, які знаходяться одночасно на одному витку за умови повного заповнювання канавки;

s_кон – кут контакту кульок з канавками (s_кон = 45 ... 60°).

Контактна напруга, яка визначає напругу в парі кулька-поверхня канавки:

(126)

де m – коефіцієнт, який залежить від кривизни поверхонь, що дотикаються (для існуючих конструкцій m = 0,6 ... 0,8);

Е = 200 ГПа – модуль пружності першого роду (для сталей);

d – діаметр кульки;

d_к – діаметр канавки гвинта (гайки);

– кут нахилу канавок гвинта (рейки).

Значення Q₁ знаходиться за виразом:

(127)

де P_{м max} = (0,1 ... 1,5) кН – зусилля на рульовому колесі;

R_м – радіус рульового колеса;

r₁ – відстань від осі гвинта до центру кульки.

Рульові механізми типу “гвинт-гайка-рейка-сектор” використовуються з підсилювачами рульового керування.

Рульовий механізм рейкового типу (рис. 34 а, б)

При проведенні розрахунків рейкового рульового механізму кількість зубців приводної шестерні приймають z₁ = 6 ... 10. Нормальний крок зубів рейки та їх кількість:

(128)

(129)

де m = 3,0 ... 3,5 мм – модуль приводної шестерні;

L – довжина нарізаної частини рейки.

Довжина нарізаної частини рейки (рис. 34 б):

(130)

де a _max – максимальний кут повороту керованих коліс;

ОА_к – відстань від осі повороту колеса до шарніра рульової трапеції, встановленого на продовженні рейки.

Висота та товщина зубів рейки рульового механізму:

- висота зуба: (131)

- товщина зуба: (132)

де = 1,0 – коефіцієнт висоти головки;

с^’ = 0,25 – коефіцієнт радіального зазору.

Довжина рейки після уточнення:

(133)

Відстань від базової поверхні до ролика при висоті рейки Н = 20 ... 30 мм, куті головного профілю a = 20°:

мм (133)

При проведенні розрахунку зубів рейки на міцність необхідно обчислити ширину зубчастої частини рейки.

Додаток 1

Додаток 1