9 Лабораторная работа №8 «определение оценочных параметров рулевого механизма автомобиля»

Цель работы: закрепить знания студентов по конструкции рулевых механизмов и принципу их работы;

• ознакомиться с конструкцией стенда и методами определения оце­ночных параметров рулевого механизма;

• определить экспериментальные оценочные параметры рулевого меха­низма;

• определить техническое состояние рулевого механизма, сравнив полученные результаты с данными, приведенными в технической и справочной литературе.

Основные положения

В соответствии с ГОСТ 18657-73 (Автомобили. Основные агрегаты и механизмы. Термины и определения) рулевым механизмом назы­вается часть рулевого управления автомобиля, осуществляющая пе­редачу усилий от водителя к рулевому приводу.

К рулевым механизмам предъявляются следующие требования:

• высокий коэффициент полезного действия в прямом направлении (при передаче усилия от рулевого колеса) для облегчения управле­ния автомобилем и несколько пониженный коэффициент полезного действия в обратном направлении для снижения ударов, передавае­мых на рулевое колесо от управляемых колес при наезде на неров­ности дороги;

• хорошая обратимость, чтобы не препятствовать стабилизации управляемых колес;

• минимальный люфт в нейтральном положении управляемых колес (беззазорное зацепление) при обязательной возможности регулировки зазора в процессе эксплуатации, если он может возникнуть; мини­мальное число мест регулировки;

• обеспечение заданного характера изменения передаточного числа;

• травмобезопасность;

• общие требования: надежность, низкая стоимость, технологич­ность, малые габариты, малая масса и др.

Классификация и конструкция рулевых механизмов приведены в литературе [1].

Оценочными параметрами рулевого механизма являются:

• кинематическое передаточное число:

• силовое передаточное число;

• коэффициент полезного действия в прямом направлении (прямой КПД);

• коэффициент полезного действия в обратном направлении (обрат­ный КПД);

• жесткость;

• зазор в передаче.

Кинематическое передаточное число рулевого механизма пред­ставляет собой отношение угла поворота, рулевого колеса к углу поворота вала сошки, т.е.

. (9.1)

Силовое передаточное число механизма определяется отноше­нием моментов на валу сошки к моменту на рулевом колесе, т.е.

. (9.2)

Коэффициент полезного действия рулевого механизма в прямом направлении определяется отношением работы на валу сошки к рабо­те на рулевом валу, т.е.

. (9.3)

Коэффициент полезного действия в прямом направлении опреде­ляется тогда, когда возмущающий сигнал передается от рулевого колеса. КПД в прямом направлении определяется легкостью управле­ния и существенно зависит от конструкции рулевых механизмов. Наиболее высокий КПД в прямом направлении имеют шестеренчатые рулевые механизмы ( ). У остальных современных рулевых механизмов прямой КПД составляет 0,8-0,85.

Коэффициент полезного действия рулевого механизма в обратном направлении определяется отношением работы на рулевом валу к ра­боте на валу сошки, т.е.

. (9.4)

Коэффициент полезного действия в обратном направлении опре­деляется тогда, когда возмущающий сигнал передается от управляе­мых колес. Высокий КПД в обратном направлении способствует ста­билизации управляемых колес, т.е. возвращению колес в нейтраль­ное положение, однако при этом ухудшается поглощение толчков передаваемых на рулевое колесо при наезде управляемых колес на неровности.

Наиболее высокий КПД в обратном направлении имеют шестерен­чатые рулевые механизмы ( ), наиболее низкий - чер­вячные ( ). При КПД в обратном направление, равном 0,5 и ниже, рулевые механизмы становятся необратимыми и стабилизация управляемых колес отсутствует.

Жесткость рулевого механизма определяется отношением момента, прикладываемого к рулевому валу, к его углу поворота при неподвиж­ном вале сошки т.е.

. (9.5)

Зазор в передаче определяется величиной люфта рулевого вала при неподвижном вале сошки. В зависимости от типа и технического состояния рулевого механизма зазоры в передаче могут быть посто­янными или переменными при различном угле поворота вала сошки. Изменение зазора в зацеплении обеспечивается за счет разной вели­чины радиуса дуги образующей червяка (в червячном рулевом меха­низме) и радиуса траектории ролика или за счет конструктивных размеров сопрягаемых поверхностей.