5. Нагрузка в элементах рулевых систем

Расчет выполняют с целью определения вида деформации и значе­ний силовых факторов в тягах и рычагах при различных расчетных режи­мах.

Допущение: момент сопротивления повороту каждого управляемого колеса составляет половину от общего момента сопротивления повороту управляемых колёс.

5.1. Поворот управляемых колес влево

Рис. 7. Схема при повороте управляемых колёс влево.

Тяга 3 сжата, тяга 2 растянута.

Р₃₄ = (0,5 * М_с) / I = (0.5 * 236) / 0,26 = 454 Н

5.2. Поворот управляемых колес направо

Тяга 2 сжата, тяга 3 растянута. По величине реакции равны реакциям сжатых тяг при повороте управляемых колес влево.

5.3. Торможение управляемых колес

Рис. 8. Схема к определению нагрузок в рулевом приводе при тормо­жении обоих управляемых колес.

Тяга 2 и тяга 3 сжаты.

Р₂₁ = Р₃₄ = (Р_τ * r_обк) / I = (3094 * 0,06) / 0,26 = 714 Н

Рис. 9. Схема к определению нагрузок в рулевом приводе при торможении левого управляемого колеса.

Р_τП=0, Р_τЛ≠0.

Тяга 2 сжата.

Рис. 10. Схема к определению нагрузок в рулевом приводе при тор­можении правого управляемого колеса.

Р_τЛ=0, Р_τП≠0.

Тяга 3 сжата.

6. Расчет на прочность элементов рулевой системы

Цель расчета - проверить условия прочности по нормальным и каса­тельным напряжениям.

σ≤[σ];

τ≤[τ];

где σ, τ - фактические соответственно нормальное и касательное на­пряжения, МПа;

[σ], [τ] допускаемые соответственно нормальное и касательное на­пряжения, МПа.

Расчёт выполняют по наибольшему вычисленному усилию.

6.1. Рулевое колесо

Обод рулевого колеса не рассчитывают. Прочность обода проверяют экспериментальным путём при соударении с грудью манекена. Обод не должен разрушаться при замедлениях до 10g.

Расчёту подлежат спицы рулевого колеса (рис.11).

Допущения:

1. Спицы рулевого колеса нагружены равномерно.

2. Пластмассовая оболочка спиц не влияет на прочность.

Исходные данные: усилие на рулевом колесе Р_рк = 105 Н; расстояние

до опасного сечения х-х спиц I = 140 мм; число спиц z_сп = 2; диаметр спицы в опасном круглом сечении d = 10 мм.

Рис. 11. Расчетная схема рулевого колеса

Порядок расчета:

1. Вычисляют момент сопротивления опасного сечения спицы:

W=πd³/32 = (3,14 * 10³) / 32 = 98 мм³

2. Находят нормальные напряжения изгиба в опасном сечении спицы:

σ_u=P_pкl/(Wz_cп) = (105 * 140) / (98 * 2) = 75 МПа

3. Проверяют выполнение условия прочности.

Материал спиц - сталь 20, допускаемое напряжение [σ_u] = 30 МПа.

Условие прочности не выполняется.

Увеличим диаметр спицы до 14 мм.

W=πd³/32 = (3,14 * 14³) / 32 = 250 мм³

σ_u=P_pкl/(Wz_cп) = (105 * 140) / (250 * 2) = 29,4Мпа < 30 МПа.