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; 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:

, Н· м

де - сумарний момент опору повороту коліс;

- момент тертя в рульовому приводі.

Момент опору повороту керованих коліс нерухомого автомобіля:

; Н· м

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

- коефіцієнт опору коченню (для автомобілів загального призначення, які експлуатуються на дорогах з твердим покриттям ;

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

=(0,10…0,16)- радіус ковзання, м.

 

Необхідність виконання 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:

; Н· м

де Rрк – радіус рульового колеса, м; Rрк=(380…550) мм;

- кінематичне передаточне число рульового механізму;

- кінематичне передаточне число рульового приводу;

- відповідно ККД рульового механізму і рульового приводу (.

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.

Зачеплення такого типу забезпечує 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:

де ;

і – кількість гребенів ролика, які передають зусилля;

r і r – зовнішні радіуси черв’яка і ролика;

і - центральні кути контактної площини;

=100…300 МПа – для три гребеневих роликів.

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

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

де Q1 – осьове зусилля, яке сприймається гайкою;

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

- кут контакту кульок з канавками (=45…600).

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

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

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

d – діаметр кульки;

dк – діаметр канавки гвинта (гайки);

- кут нахилу канавок гвинта (рейки).

Значення Q1 знаходиться за виразом:

де =(0,1…1,5)кн. – зусилля на рульовому колесі;

Rм – радіус рульового колеса;

- відстань від осі гвинта до центру кульки.

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