3 Выбор и обоснование расчетной схемы червячного рулевого механизма
Рулевым управлением называется совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля. Рулевое управление служит для изменения и поддержания направления движения автомобиля. Оно в значительной степени обеспечивает безопасность движения автомобиля.
Рулевое управление автомобиля состоит из двух частей — рулевого механизма и рулевого привода.
Рулевое управление оказывает существенное влияние на управляемость, маневренность, устойчивость и безопасность движения автомобиля. Поэтому, кроме общих требований к конструкции автомобиля, к нему предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми рулевое управление должно обеспечивать:
• минимальный радиус поворота для высокой маневренности автомобиля;
• легкость управления автомобилем;
• пропорциональность между усилием на рулевом колесе и сопротивлением повороту управляемых колес (силовое следящее действие);
• соответствие между углами поворота рулевого колеса и управляемых колес (кинематическое следящее действие);
• минимальную передачу толчков и ударов на рулевое колесо от дорожных неровностей;
• предотвращение автоколебаний (самовозбуждающихся) управляемых колес вокруг осей поворота;
• минимальное влияние на стабилизацию управляемых колес;
• травмобезопасность, исключающую травмирование водителя при любых столкновениях автомобиля.
В данном курсовом проекте производится расчет червячного рулевого механизма.
Червячный рулевой механизм представляет собой червячную пару (передачу), состоящую из червяка и ролика. Они находятся в постоянном зацеплении и расположены в картере. Существуют следующие разновидности зацепления:
цилиндрический червяк – центральный сектор;
цилиндрический червяк – боковой сектор;
глобоидный червяк – одно- двух- и трехгребневый ролик.
Наибольшее применение получил рулевой механизм, выполненный в виде пары — глобоидальный червяк и ролик на подшипниках качения. Такой рулевой механизм состоит из стального глобоидального (т. е. с вогнутой поверхностью) червяка 1, в зацепление с которым входит одно-двух-трехгребневый ролик 3.
Рисунок 3.1 – Червячный рулевой механизм
Червяк 1 закреплен на рулевом валу 2 и установлен на подшипниках в картере рулевого механизма. Ролик 3 установлен на шариковом или игольчатом подшипнике на оси , закрепленной в головке вала 4 . Вал лежит на подшипниках в приливе картера. На наружном конце вала закреплена сошка .
При повороте червяка ролик перемещается по его винтовой нарезке, поворачивая вал с сошкой. При вогнутой поверхности червяка получается правильное зацепление червяка с роликом при различных его положениях. В такой паре трение и износ значительно уменьшаются, так как при работе ролик не скользит, а катится по червяку.
Вогнутая поверхность червяка и дуга, по которой поворачивается ролик, описаны разными радиусами R1 и R2 из разных центров так, что дуги сближаются в средней плоскости и расходятся по краям, что обеспечивает малый зазор между роликом и червяком в среднем положении и увеличенные зазоры в крайних положениях ролика. Это повышает чувствительность рулевого управления при среднем положении колес, облегчает вывод рулевого колеса из крайних положений и способствует более равномерному износу червяка.
Рулевой механизм расположен в картере , который крепится на раме и заполнен маслом.
Для поддержания правильного зацепления пары и устранения повышенных зазоров в рулевом механизме, что может вызвать большой свободный ход рулевого колеса, применяют регулировочные устройства. При этом регулируют осевой зазор червяка в подшипниках (с помощью прокладок , установленных под верхней или нижней крышкой картера, или с помощью торцовой гайки, завернутой в картер), осевой зазор вала сошки и зацепление пары (осевым перемещением вала 6 сошки с помощью регулировочного винта ).
Достоинством червячных передач является плавность и относительная бесшумность, а недостатком – низкий КПД.
Значение модуля (m) червяка, коэффициента диаметра червяка (q), числа витков червяка (z1), межосевое расстояние (аw), задаются пользователем путем выбора из нормативов;
Число оборотов рулевого колеса для грузового автомобиля составляет не более 3,5 от упора до упора, радиус рулевого колеса для грузового автомобиля – 0,22…0,28 м.
Передаточное отношение рулевого механизма принимаем равным Uм =20.