2Расчет основных параметров рулевого управления Введение

Расчет рулевого управления разделяется на три этапа:

• Кинематический расчет рулевого управления;

• Расчет рулевого усилителя и механизма;

• Прочностные расчеты деталей рулевого управления.

Рассмотрим определение основных параметров на примере расчёта рулевого механизма автомобиля с гидравлическим усилителем рулевого управления.

2.1Кинематический расчет рулевого управления

Кинематический расчет заключается в определении углов поворота управляемых колес, нахождении передаточных чисел рулевого механизма, привода и управления в целом, выборе параметров рулевой трапеции, а также в согласовании кинематики рулевого управления и подвески. На Рис. 2 .7 представлена схема кинематики поворота многоосной колесной машины с жесткими колесами.

Рис. 2.7. Кинематика поворота жестких колес

Назначают наименьший диаметр поворота автомобиля по оси наружного колеса или внутренний угол поворота колес передней оси из компоновочной схемы автомобиля β₁.

Наружный и внутренний углы поворота передней оси связаны зависимостью:

,

где L₁ – база автомобиля до передней оси (Рис. 2 .7), м;B₁ – расстояние между точками пересечения осей шкворней с опорной поверхностью, м;

Из этой формулы выражаем наружный угол поворота колес передней оси:

, град

Углы поворота передней и средней оси связаны зависимостью:

,

где L₂ – база автомобиля до средней оси, м.

Из этой формулы выражаем наружный угол поворота средней оси:

, град

Наружный и внутренний углы поворота средней оси связаны зависимостью:

,

Из этой формулы выражаем внутренний угол поворота колес средней оси:

, град.

Радиус поворота автомобиля находим из формулы:

,

где r_f – радиус обкатки колеса вокруг шкворня,r_f ≈ 0,06...0,08 м.

Рис. 2.8. Схема рулевой трапеции

Отношение длины бокового рычага к длине поперечной тяги выбираем с диапазона m/n = 0,12…0,16, принимаем m/n = 0,16 (Рис. 2 .8). Длину mпринимаемвозможно большей для уменьшения усилия для поворота управляемых колес и отдаления рулевой трапеции от картера моста.

Угол Ф выбирается в зависимости от отношения m/n и В₁/L₁по графику (Рис. 2 .9).

Рис. 2.9. График для выбора размеров рулевой трапеции

Тогда:

;

.

Общее кинематическое передаточное число рулевого управления:

,

где α_max- полный угол поворота рулевого колеса.

Для грузовых автомобилей в соответствии с ГОСТ Р 52302-2004 суммарное число оборотов рулевого колеса при повороте управляемых колес на 40° (±20° от нейтрального положения) не должно превышать 3,5 (α_max= 3,5·360⁰ = 1260⁰) без учета угла свободного поворота рулевого колеса, что соответствует u_р.у≤ 31,5.

2.2Проектирование рулевого механизма с усилителем

Проектирование рулевого механизма грузового автомобиля с гидроусилителем начинаем с расчёта усилителя рулевого управления.

Расчёт усилителя рулевого управления преследует две основные цели:

• определить основные параметры (диаметр, ход) исполнительного силового цилиндра,

• необходимую производительность насоса и основные размеры распределителя и трубопроводов.

В соответствии с этими задачами расчёт усилителя можно разделить на статический и гидравлический.

Статический расчет усилителя нужно начинать с определения величины момента сопротивления колес повороту у проектируемого автомобиля.

Как следует из исследовательской практики, момент, необходимый для поворота колес, достигает наибольших значений на месте на сухом асфальтобетонном покрытии.

Мощный усилитель, позволяющий повернуть полностью управляемые колеса на месте, значительно облегчает управление автомобилем на всех режимах, но вызывает повышенный износ передних шин. Несмотря на это, усилители проектируют в основном так, чтобы управляемые колеса можно было легко повернуть на месте, не прилагая значительных усилий к рулевому колесу.

Итак, размеры усилителей грузовых автомобилей должны выбираться таким образом, чтобы развиваемый усилителем на поворотных кулаках момент обеспечивал поворот управляемых колес на месте на сухом асфальте при приложении к рулевому колесу усилия, не затрудняющего водителя.

Согласно требованиям ГОСТ Р 52302-2004 "АВТОТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА. УПРАВЛЯЕМОСТЬ И УСТОЙЧИВОСТЬ. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ" усилие на рулевом колесе не должно превышать значений,указанных ниже в таблице:

Категория АТС	Усилие на рулевом колесе, Н (не более)
	Неподвижный автомобиль		Движущийся автомобиль
	без рулевогоусилителя	с рулевымусилителем	с исправнымрулевымуправлением	при отказеусилителя
М1	200	60	150	300
М2	250
М3	350	250	200	450
N1	300	180		300
N2	350		250	400
N3		250	200	450*
* Для грузовых автомобилей с двумя или большим числом мостов (осей) с управляемыми колесами допускается 500 Н.