2. Рульове керування

Конструкція вибраного типу рульового керування повинна відповідати вимогам, які ставляться до неї для найбільш поширених умов експлуатації.

Для рульового керування визначають кінематичне u_ω та силове u_p передавальні числа:

; , (1)

де α_р.к, α_к.к – кути повороту відповідно рульового й керованого коліс,

α_р.к = 540...1080°, α_к.к = 35. ..40°;

u_ωм і u_ωп ,u_р.м. і u_р.п – кінематичне і силове передавальні числа відповідно рульового механізму і рульового привода;

– сумарний момент опору повороту керованих коліс;

G– вага, що припадає на керовані колеса, Н;

f – коефіцієнт опору коченню;

φ = 0,6...0,8 – коефіцієнт зчеплення шини з полотном дороги;

r_ковз = (0,12...0,15) r_к – радіус ковзання шини, м;

r_к – радіус кочення колеса, м (r_к ≈ r_ст ≈ r_д);

R = 0,2...0,25 м – радіус рульового колеса, м;

M_р,_к = Р_{р к} ·R – момент, який прикладається до рульового колеса, Нм;

Ρ_Р.к – зусилля, яке водій прикладає до рульового колеса, Η (Р_р.к ≤ 400 Н).

С – радіус повороту (радіус обкочування) керованого колеса, (довжина перепендикуляра, опущеного з центра п’ятна контакту шини з полотном дороги на подовження осі шворня).

В існуючих автомобілів u_р = 100...300.

1. Рульовий механізм

У проекті необхідно вибрати та обґрунтувати конструкцію рульового механізму і накреслити його кінематичну схему.

Кінематичне передавальне число рульового механізму становить:

, (2)

де u_м – кінематичне передавальне число рульового керування, вираз (1);

u_ωп – кінематичне передавальне число рульового привода.

Необхідне зусилля на рульовому колесі

, (3)

де η_р.м – 0,6...0,7 – ККД рульового механізму (прямий);

η_р.п = 0,85...0,95 – ККД рульового привіда.

Якщо Р_р.к > 400 Н, то потрібен підсилювач. За конструкцією рульового механізму необхідно описати види регулювань механізму і вказати, чим вони забезпечуються, та описати особливості мащення деталей рульового механізму.

2. Рульовий привід

Значення кутів повороту керованих коліс автомобіля (без урахування кутів бокового уводу шин) знаходяться із залежності:

, (4)

де α_з, α_вн – кути повороту відповідно зовнішнього і внутрішнього коліс;

Μ – відстань між осями повороту керованих коліс (між осями шворнів);

L – база автомобіля.

Основні розміри рульової трапеції M, m, n визначаються за схемою на рисунку 15.

Рисунок 15 – Схема до визначення геометричних розмірів трапеції

Для визначення величини М задаються довжиною поворотної цапфи (із конструктивних міркувань). При тороїдних шинах орієнтовно можна прийняти l_ц = В_ш , де В_ш – ширина профілю шини.

Кут θ знаходять за виразом:

(5)

за умови, що m/n = 0,12...0,16.

Без урахування еластичності шин можна прийняти x = 0,7. Тоді

. (6)

Далі перевіряють точність виконання залежності (4) за знайденими значеннями геометричних розмірів трапеції. Для цього в масштабі не менше ніж 1: 10 креслять схему рульової трапеції (рис.16). Потім, повертаючи одне з коліс (графічно) через 5° у межах можливого кута повороту, визначають кут повороту іншого колеса. Одержані дані заносять у таблиці 1.

Рисунок 16 – Схема для визначення залежності між кутами повороту керованих

коліс

Таблиця 1 – Кути повороту керованих коліс

Кути повороту колеса	Внутрішній αвн		5	10	15	20	25	30	35	40
	Зовнішній αз	теоретичний
		графічний

Теоретичні значення α_з обчислюють за виразом (4). Далі за даними таблиці 14 будують графіки залежності α_з = f(α_вн) (рис. 17).

Рисунок 17– Залежність між кутами повороту керованих коліс автомобіля

Геометричні параметри рульової трапеції вважають задовільними, якщо при повороті коліс на кут до 20° графічна та теоретична залежності збігаються, а потім відхилення не перевищує 2 ... 3°.

У проекті необхідно описати регулювання сходження керованих коліс, конструкцію шарнірних з'єднань і способи їх мащення.

Визначення геометричних параметрів рейкового рульового механізму.

Кількість зубців зубчастого колеса приймають із інтервалу z = 6...10.

Нормальний крок зубців рейки, мм:

, (7)

де m – модуль зубчастого колеса, мм.

Число зубців рейки

, (8)

де L – довжина нарізаної частини рейки, мм.

Довжина нарізаної частини рейки визначається зі схеми на рисунку 18 за залежністю

, (9)

де α_max – максимальний кут повороту керованих коліс, град;

ОА₃ = m – розмір рульової трапеції із рисунка 16.

Потім уточнюють довжину нарізаної частини, мм:

. (10)

Висота h та товщина S_у зуба становить, мм:

; , (11)

де = 1,0 – коефіцієнт висоти головки;

С^* = 0,25 – коефіцієнт радіального проміжку.

Рисунок 18 – Схема для визначення довжини нарізаної частини рейки

Відстань від базової поверхні до ролика

, (12)

де Н = 20...30 мм – висота рейки;

α = 20° – кут головного профілю.

Зубчасте колесо розраховують згідно з ГОСТ 16532–70.