РАЗДЕЛ 4. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Вданном разделе студент должен:

изучить следующие темы: 4.1. Рулевое управление. 4.2. Тормозное управление.

ответить на вопросы для самопроверки;

ответить на вопросы тренировочного и контрольного тестов;

использовать материал раздела при выполнении контрольной работы №1

и№2;

использовать материал раздела при выполнении практических занятий №3 и №4;

использовать материал раздела при выполнении лабораторных работ №2.

4.1.Рулевое управление

В данной теме рассматриваются классификация и расчетные схемы элементов рулевого управления, требования к ним и их расчет.

Для изучения темы необходимо воспользоваться учебной литературой

[1], c. 430...466; [2], c. 143...166; [3], с. 98...112.

Рулевое управление – это совокупность устройств, осуществляющих поворот управляемых колес автомобиля. Служит для изменения и поддержания направления движения и обеспечивает его безопасность. Состоит из двух частей – рулевого механизма и рулевого привода.

Классификация рулевого управления

Классификация рулевого управления представлена на рис.27.

Рис. 27. Классификация рулевого управления

58

Требования к рулевому управлению

К рулевому управлению предъявляются следующие требования, которые должны обеспечивать:

1.Минимальный радиус поворота.

2.Угловое передаточное число рулевого управления.

3.Наименьший КПД.

4.Смягчать толчки и удары на рулевом колесе.

Рулевой механизм

Преобразует вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода. Служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу.

Классификация рулевого механизма

Классификация рулевого механизма представлена на рис. 28.

Рис. 28. Классификация рулевого механизма

Требования к рулевому механизму

Рулевые механизмы должны обеспечивать:

1.Высокий прямой КПД и низкий обратный КПД.

2.Минимальный зазор в механизме.

3.Заданный характер изменения передаточного числа механизма.

Рулевой привод

Система тяг и рычагов, осуществляющая связь управляемых колес с рулевым механизмом. Служит для передачи усилия от рулевого механизма к управляемым колесам, обеспечивает правильный их поворот.

Классификация рулевого привода

Классификация рулевого привода по рулевой трапеции представлена на рис. 29.

59

Рис. 29. Классификация рулевого привода

Требования к рулевому приводу

Рулевой привод должен обеспечивать:

1.Правильное соотношение углов поворота колес.

2.Отсутствие автоколебаний.

3.Отсутствие самопроизвольного поворота управляемых колес при колебаниях автомобиля на неровностях.

Рулевые усилители

Требования к рулевым усилителям

Рулевые усилители должны обеспечивать:

1.Соответствие между углами поворота рулевого колеса и управляемых колес.

2.Пропорциональность между усилием на рулевом колесе и силами сопротивления повороту управляемых колес.

3.Возможность управлять автомобилем при выходе усилителя из строя.

4.Действие только в тех случаях, когда усилие на рулевом колесе превышает

25...100 МПа.

5.Минимальное время срабатывания.

6.Минимальное влияние на стабилизацию управляемых колес автомобиля.

7.Смягчение и поглощение толчков и ударов.

Параметры усилителя

Рабочая характеристика – зависимость между усилием на рулевом колесе Рр.к и моментом сопротивления Мс повороту управляемых колес.

Коэффициент эффективности – отношение усилия на рулевом колесе без усилителя к усилию на рулевом колесе при работающем усилителе

Показатели чувствительности:

Усилие на рулевом колесе – Рв.ус=20...50 Н.

Угол поворота необходимый для включения – αв.ус=10...15º.

Показатель реактивного действия

где Мс – момент сопротивления повороту управляемых колес.

60

Показатель обратного включения

где Рц.п – усилие центрирующих пружин золотника; Рт.р.м – силы трения в рулевом механизме, приведенные к шаровому пальцу рулевой сошки при передаче усилия от рулевой сошки к рулевому колесу.

Показатель маневренности

где tус, tб.ус – время поворота с усилителем и без усилителя соответственно.

Расчет рулевого управления

Рулевое колесо

Момент сопротивления повороту

где φу=0,9...1,0 – коэффициент сцепления при повороте управляемого колеса на месте; Gк – нагрузка на колесо; ρш – давление воздуха в шине.

Усилие на рулевом колесе

где dн, dв – соответственно наружный и внутренний диаметр вала.

61

Червячно-роликовая рулевая передача

Контактные напряжения в зацеплении червяка и ролика при сжатии

где Q – осевая сила, действующая на червяк; Fк – площадь контакта одного гребня ролика, равная сумме площадей двух сегментов; n – число гребней ролика (рис. 30).

Осевая сила

где φ – угол зацепления соответственно ролика и червяка; r – радиус зацепления соответственно ролика и червяка.

Винтореечная рулевая передача

Винт – шариковая гайка

Сжатие с учетом радиальной нагрузки на один шарик

где zв – число рабочих витков; nш – число шариков на одном витке; δкон – угол контакта шариков с канавками.

Прочность шарика определяют по контактным напряжениям

где kкр= 0,6...0,8 – коэффициент кривизны соприкасающихся поверхностей; Е – модуль упругости первого рода; d – диаметр соответственно шарика и канавки.

Сектор – рейка

Окружное усилие на зубьях сектора при отсутствии усилителя

где r0 – радиус начальной окружности сектора.

Окружное усилие на зубьях сектора при наличии усилителя

62

где ρж= 6...8 МПа – давление жидкости в гидроусилителе; Dгц – диаметр гидроцилиндра.

Рулевой привод

Вал рулевой сошки

где dс – диаметр вала рулевой сошки.

Рулевая сошка

Максимальная сила, действующая на шаровой палец от продольной рулевой тяги без усилителя

Напряжения смятия

63

где е – плечо изгиба пальца; dп – диаметр пальца в опасном сечении; dг – диаметр шаровой головки пальца (рис. 31).

Продольная рулевая тяга

где E – модуль упругости первого рода; – момент инерции среднего трубчатого сечения; lт – длина тяги по центрам шаровых пальцев.

Поперечная тяга

где lп.р, lр – активная длина соответственно поворотного рычага и рычага поворотного кулака (рис. 32).

Рис. 32. Схема для расчета деталей рулевого привода:

1 – рычаг поворотного кулака; 2 – поворотный рычаг; 3 – поперечная тяга; 4 – продольная тяга.

Поворотный рычаг

Напряжения изгиба

. (155)

Напряжения кручения

где - скручивающий момент; - изгибающий момент; Wкр, Wизг – моменты сопротивления кручению и изгибу соответственно.

64