Рулевое управление грузового автомобиля

Обзор схем и конструкций рулевых управлений автомобилей. Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла. Кинематический, гидравлический и силовой расчет рулевого управления. Прочностные расчеты элементов рулевого управления.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

23

Размещено на

Министерство Образования Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

Кафедра: "Автомобили"

Курсовая работа

по дисциплине: "Проектирование систем управления автомобилей"

На тему: "Рулевое управление грузового автомобиля"

Минск 2010

Содержание

рулевое управление автобус

Введение

1. Обзор схем и конструкций рулевых управлений автобусов

1.1 Рулевые механизмы

1.2 Рулевые приводы

1.3 Усилители рулевого управления

2. Описание работы, регулировок и технических

характеристик проектируемого узла

3. Кинематический расчет рулевого управления

4. Силовой расчет рулевого управления

5. Гидравлический расчет рулевого управления

6. Прочностные расчеты элементов рулевого управления

7. Заключение

8. Список использованной литературы

Введение

Рулевое управление - это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на управляемое колесо. Оно состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения поворота управляемых колес в рулевой механизм или привод может встраиваться усилитель. Рулевой механизм предназначен для передачи усилия от водителя к рулевому приводу и для увеличения крутящего момента, приложенного к рулевому колесу. Он состоит из рулевого колеса, вала и редуктора. Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам автомобиля и для обеспечения необходимого соотношения между углами их поворота.

На автомобилях обычно применяется механический рулевой привод, состоящий из системы рычагов и тяг с шарнирами: сошки, продольной тяги, рычага поворотной цапфы, поперечной тяги и поперечных рычагов.

Водитель изменяет направление движения автомобиля, поворачивая колеса, которые принято называть управляемыми. Управляемыми могут быть передние и задние колеса, или те и другие вместе. Основным недостатком автомобиля с задними управляемыми колесами по сравнению с автомобилем, имеющим передние управляемые колеса, при прочих равных условиях поворота является то, что отъехать от борта тротуара или стены он может только задним ходом или при очень большом радиусе поворота; кроме того, передняя часть автомобиля при повороте медленнее отклоняется от первоначального направления, чем в случае передних управляемых колес. Если все колеса управляемые, то радиус поворота получается минимальным, что особенно важно при ограниченных углах поворота колес. Однако автомобилю со всеми управляемыми колесами свойственны недостатки автомобиля с задними управляемыми колесами, но в несколько меньшей степени, поскольку управляемыми являются также и передние колеса.

Одним из важнейших элементов устойчивости автомобиля является его управляемость, т. е. качество, обеспечивающее движение в направлении, заданном водителем. Управляемые колеса, повернутые из нейтрального положения, соответствующего прямолинейному движению автомобиля на угол И будут катиться в плоскости своего вращения, а не скользить вбок или буксовать пока боковая реакция на каждом из них не будет меньше соответствующего значения.

Водитель как легкового, так и грузового автомобиля должен выбрать угол поворота рулевого колеса так, чтобы отклонения автомобиля от заданного направления движения было или оставалось минимальным. Однако между выполняемым при этом поворотом рулевого колеса и требуемым изменением направления движения однозначная функциональная взаимосвязь отсутствует, так как цепочка «поворот рулевого колеса - изменение угла поворота управляемых колес - формирование боковых сил - изменение направления движения» нелинейно вследствие ограниченной жесткости элементов рулевого управления. Поэтому во время езды взаимосвязь между углом поворота рулевого колеса и вызванным им изменением направления движения постоянно изменяется. В результате водитель должен перерабатывать большой объем информации, которая выходит за рамки что визуальной. Сюда следует также отнести, например, вынужденный наклон водителя под воздействием поперечного ускорения и стабилизирующий момент на рулевом колесе, ощущаемый водителем.

Задачей рулевого управления является более однозначное преобразование угла поворота рулевого колеса в угол поворота колес и передача водителю через рулевое колесо информации о состоянии движения автомобиля.

Конструкция рулевого управления должна обеспечивать:

1) Легкость управления, уценивая усилием на рулевом колесе. Для легковых автомобилей без усилителя при движении это усилие составляет 50…10 Н, а с усилителем - 10…20 Н. Для грузовых автомобилей усилие на рулевом колесе регламентируется соответствующими стандартами и при переходе от прямолинейного движения к движению по окружности радиусом 12 м при скорости 10км/ч на горизонтальном участке с сухим твердым покрытием не должно превышать: 250 Н - для рулевого управления без усилителя на пути не более 17 м; 120 Н - для рулевого управления с усилителем на пути не более 11 м; 500 Н - в случае прекращения действия усилителя на пути не более 17 м;

2) качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля. Несоблюдение этого требования приводит к ускоренному изнашиванию шин и снижению устойчивости автомобиля при движении;

3) стабилизацию повернутых управляемых колес, обеспечивающую их возвращение в положение, соответствующее прямолинейному движению, при отпущенном рулевом колесе;

4) предотвращение передачи ударов на рулевое колесо при наезде управляемых колес на препятствия;

5) минимальные зазоры в соединениях. Оцениваются углом свободного поворота рулевого колеса автомобиля, стоящего на сухой, твердой и ровной поверхности в положении, соответствующем прямолинейному движению. По ГОСТ 21398--75 этот зазор не должен превышать 15⁰ при наличии усилителя и 5⁰ - без усилителя рулевого управления;

6) отсутствие автоколебаний управляемых колес при работе автомобиля при любых условиях и на любых режимах движения.

2. Обзор схем и конструкций рулевых управлений автобусов

2.1 Рулевые механизмы

Все конструкции рулевых механизмов классифицируются по двум признакам: по передаточному числу и по принципу, заложенному в конструкцию передачи.

В соответствии с этим классификация рулевых механизмов может быть представлена в следующем виде.

По передаточному числу рулевые механизмы подразделяются на две группы: с постоянным и переменным передаточными числами.

По конструктивным признакам рулевые механизмы делятся на пять основных групп:

1) С шестеренчатой передачей: цилиндрическими шестернями; коническими шестернями; реечной парой.

2) С кулачной парой: улитками; кулаком специальной формы.

3) С винтовой передачей: вильчатым рычагом; кривошипом; качающимся рулевым валом; шатунно-кривошипной парой; поворачивающейся гайкой; зубчатой парой; двуплечим рычагом.

4) С кривошипной передачей: одним скользящим пальцем; одним скользящим поворачивающимся пальцем; двумя скользящими пальцами; одним вращающимся пальцем; двумя вращающимися пальцами.

5) С червячной передачей и винтовой нарезкой: на цилиндре (зубья на торце сектора); на внутренней поверхности шара; на глобоиде.

Рулевые механизмы с червячной передачей (рис.1)

В отдельных конструкциях цилиндрический червяк зацепляется с зубьями на торцовой стороне сектора. В этой передаче зубья сектора спиральные и витки червяка соприкасаются с каждым из зацепляющихся с ними зубьев сектора в одной точке по длине. При одной и той же трапециевидной форме профилей витков червяка и зубьев сектора их контакт получается по линии, которая при повороте червяка перемещается по длине зуба сектора. Т.о. в этой конструкции вся длина зубьев сектора становится рабочей, вследствие чего их износ получается меньше, чем у сектора с другим расположением зубьев. Чтобы получить равномерное распределение усилия, действующего между витками червяка и зубьями сектора, необходимо, чтобы расстояние между осями червяка и вала сектора в процессе эксплуатации было постоянным. Для этого вал сектора опирается на игольчатые подшипники вместо обычных бронзовых втулок. Применение в этих опорах подшипников качения становится тем более необходимым, что действующие на опоры силы при коротком расстоянии между ними имеют более высокие значения, чем при большом расстоянии.

Рис.1 Рулевой механизм с червячной передачей и торцовыми зубьями на секторе

В глобоидальной передаче червяк образуется вращением дуги окружности радиуса, равного радиусу зацепления, около некоторой оси червяка, лежащей в плоскости дуги. В связи с этим зацепляющаяся с этим червяком деталь находится на одном и том же расстоянии от оси поворота этой детали. Такая особенность глобоидального червяка позволяет применять в передаче наименьшее число зубьев вплоть до одного, например, может зацепляться с одногребневым роликом или пальцем (рис.2, 3).

Рис. 2 Рулевой механизм с глобоидальным червяком и пальцем