1. Кермове керування
1.1. Задачі, які розв’язують під час проектування кермового керування.
Під час проектування кермового керування автомобіля необхідно:
1.1.1. Сформулювати вимоги до кермових керувань, навести їх класифікацію та критичний аналіз існуючих конструкцій, обґрунтувати вибрану конструкцію.
1.1.2. Визначити основні оцінні параметри кермового керування та його складових частин.
1.1.3. Здійснити кінематичний аналіз при декількох варіантах розмірів кермової трапеції і на його основі визначити основні геометричні параметри кермового приводу.
1.1.4. Встановити найбільші навантаження на вузли кермового керування.
1.1.5. Встановити необхідність використання підсилювача кермового керування.
1.1.6. Розрахувати на міцність або стійкість деталі кермового механізму та приводу.
1.1.7. Визначити в разі застосування кермового підсилювача його основні параметри.
1.1.8. Виконати складальне креслення кермового механізму або кермового приводу на аркуші формату А2 і робочі креслення розрахованих та основних деталей із складального креслення (на аркушах формату А3-А4).
1.2. Призначення, вимоги до конструкції та основна класифікація
Кермове керування призначене для забезпечення необхідного напрямку руху автомобіля.
До кермового керування висувають такі вимоги:
забезпечення високої маневровості автомобіля, тобто, його здатності швидко і круто повертатися на обмеженій площі;
легкість керування, що оцінюється величиною необхідного для повороту зусилля на кермі;
правильна кінематика повороту керованих коліс, при якій забезпечується рух всіх коліс по концентричних колах без бокового проковзування або з мінімальним кроком;
забезпечення силової та кінематичної слідкуючої дії, тобто, пропорційності між моментом опору повороту керованих коліс і зусиллям на кермі, а також між кутом повороту керма і середнім кутом повороту керованих коліс;
максимальне поглинання поштовхів, що спричиняються ударами керованих коліс об нерівності дороги і передаються на кермо;
кінематичне узгодженння коливань підвіски з переміщеннями елементів кермового приводу для усунення автоколивань керованих коліс;
сумарний вільний хід (люфт) керма не повинен перевищувати
.
Кермове керування є системою, що забезпечує активну безпеку автомобіля, тому до нього висуваються підвищені вимоги щодо надійності, враховуючи ті наслідки, які може спричинити вихід його із ладу.
Кермове керування складається із кермового механізму з кермовим валом і кермом, кермового приводу і, за необхідності, підсилювача.
В сучасних конструкціях автомобілів найчастіше використовуються три типи кермових механізмів: черв’ячно-роликові, гвинторейкові та шестернево-рейкові. Перші використовуються на автомобілях, в яких осьове навантаження на керований міст не перевищує 25 кН за відсутності підсилювача, або 40 кН за наявності підсилювача, другі – при більшому навантаженні. Третій тип кермового механізму використовується дуже часто на легкових автомобілях особливо малого класу, рідше на легкових автомобілях середнього та великого класів.
Кермові приводи класифікуються за конструкцією кермової трапеції (з суцільною та розрізною поперечною тягою) та за її розміщенням щодо керованого моста (із заднім та переднім розміщенням).
а б
в
Рис. 1.2.1. Схеми кермового керування: а – у разі залежної підвіски керованих коліс; б – у разі незалежної підвіски; в – із кермовим механізмом шестеренчасто-рейкового типу; 1 – сошка; 2 і 4 – тяги відповідно поздовжня і поперечна; 3, 5, 6, 8 – важелі відповідно поворотної цапфи, кермової трапеції, підвіски і маятниковий; 7 – бічна тяга; 9 і 10 – шарніри; 11 – кермовий механізм; 12 – кермовий вал; 13 – кермо; 14 – шестерня; 15 – рейка
Кермова трапеція із суцільною тягою використовується на автомобілях із залежною підвіскою, а кермова трапеція із розрізною тягою – на автомобілях із незалежною підвіскою керованого моста. Схеми кермового керування різних типів зображені на рис. 1.2.1.
Кермовий підсилювач обов’язково повинен встановлюватись тоді, коли необхідне для повороту автомобіля максимальне зусилля на кермі перевищує нормативне значення: 120...200 Н для легкових і 400 Н для вантажних автомобілів. З метою полегшення керування автомобілем, підвищення його маневреності та збільшення безпеки руху на великих швидкостях кермовий підсилювач можна використовувати також у випадку, коли необхідне максимальне зусилля на кермі менше від нормативного значення. Використовуються на автомобілях пневматичні та гідравлічні кермові підсилювачі.