2.3 Прочностной расчет рулевого механизма и рулевого привода.

Контактное напряжение в зацеплении червяка и ролика определяется по формуле:

, (2.6)

где осевое усилие на червяке,Н;

площадь контакта одного гребня ролика с червяком,мм²;

n – число гребней ролика.

Осевое усилие на червяке определяется по формуле:

, (2.7)

где – начальный радиус винтовой линии червяка по наименьшему сечению,мм;

угол наклона винтовой линии,град.

Площадь контакта одного гребня ролика с червяком определяется по формуле:

, (2.8)

где радиус вершин червяка,мм;

радиус вершин ролика,мм.

;

;

.

Схема для определения контактной площадки в червячном рулевом механизме представлена на рисунке 2.3

Рисунок 2.3 – Схема зацепления червяк – ролик.

Расчет деталей рулевого управления на прочность поводится, исходя из условного расчетного усилия, прикладываемого к рулевому колесу:

Р_рк = 400 (Н).

Рулевой вал нагружается моментом:

Мрк=0,2·400=80 (Нм).

Напряжение кручения полого рулевого вала:

(МПа), (2.9)

где d_н и d_в – наружный и внутренний диаметры вала;

(МПа),

d_н = 22 (мм) d_в =18 (мм)

Расчет на жесткость. Угол закручивания вала:

(2.10)

где G – модуль сдвига, G = 85 (ГПа),

l =0,4 (м) – длина вала.

<[5..8].

Таким образом, рулевой вал удовлетворяет требованиям на напряжение кручения и на угол закручивания.

Вал рулевой сошки рассчитывается на кручение по формуле:

, (2.11)

где диаметр вала сошки в опасном сечении,м.

.<350МПа

Усилие на шаровом пальце Рс определяется по формуле:

(2.12)

Эквивалентное напряжение растяжения определяется по формуле:

, (2.13)

где усилие на шаровом пальце сошки,Н.

Расчетная схема рулевой сошки приведена рисунке 2.4

Рисунок 2.4 – Расчетная схема рулевой сошки.

;

;

.

Напряжение кручения в точке «а» определяется по формуле:

. (2.14 )

.

Шаровой палец сошки рассчитывается на смятие и на изгиб по формулам:

; (2.15)

, (2.16)

где диаметр шаровой головки пальца,м;

диаметр шарового пальца в опасном сечении,м.

В итоге получается:

;

.

Напряжение среза определяется по формуле:

, (2.17)

где сечение шарового пальца,.

.

Поперечная тяга проверяется на сжатие по формуле:

, (2.18)

где поперечное сечение трубы поперечной тяги,.

.

Критическое напряжение при продольном изгибе определяется по формуле:

, (2.19)

где модуль упругости первого рода,Па;

экваториальный момент инерции сечения тяги,м;

длина тяги,м.

Экваториальный момент инерции сечения тяги определяется по формуле:

. (2.20)

В итоге получается:

; .

Коэффициент запаса устойчивости