4.2 Рулевое управление автомобиля

а) Назначение.

Обеспечение поворота управляемых колес при управляющем воздействии водителя на рулевое колесо.

б) Требования, предъявляемые к рулевому управлению.

Общие требования к рулевому управлению:

• обеспечение легкости управления;

• рулевое управление должно обеспечить качение управляемых колес с минимальным скольжением и боковым уводом колеса;

• стабилизация управляемых колес, обеспечивающая возврат управляемых колес в начальное положение при отпускании водителем рулевого колеса;

• рулевое управление должно обеспечить гашение ударов на рулевом колесе при наезде управляемых колес на препятствие;

• конструкция рулевого управления должна обеспечивать минимальные зазоры в шарнирах и соединениях;

• силовое и кинематическое следящее действие, т. е. пропорциональность между усилием на рулевом колесе и моментом сопротивления повороту управляемых ко­лес и заданное соответствие между углом поворота рулевого колеса и углом пово­рота управляемых колес;

• оптимальная упругая характеристика рулевого управления, определяющая его чувствительность и исключающая воз­можность возникновения автоколебаний управляемых колес;

• кинематическая согласованность эле­ментов рулевого управления с подвеской для исключения самопроизвольного по­ворота управляемых колес при деформа­ции упругих элементов;

• повышенная надежность, так как выход из строя рулевого управления приводит к аварии.

в) Классификация заданной конструкции.

Рулевое управление травмобезопасное, с реечным рулевым механизмом, электроусилителем, рулевой колонкой, регулируемой по высоте (углу наклона), и демпфирующим элементом на рулевом колесе.

Рисунок 30 - Рулевое управление

1 – внутренние наконечники рулевых тяг; 2 – скоба крепления рулевого механизма; 3 – гайка шарнира рулевой тяги; 4 – наружный наконечник рулевой тяги; 5 – регулировочная тяга; 6 – опора рулевого механизма; 7 – рулевой механизм; 8 – кронштейн крепления рулевого механизма; 9 – стяжной болт; 10 –карданный вал с шарниром; 11 – электромеханический усилитель рулевого управления; 12 – электронный блок управления электромеханическим усилителем; 13 – гайка крепления рулевой колонки; 14 – замок зажигания; 15 – верхний облицовочный кожух вала руля; 16 – соединитель; 17 – рычаг регулировки рулевой колонки; 18 – гайка крепления рулевого колеса; 19 – подушка безопасности; 20 – рулевое колесо; 21 – вкладыш нижнего кожуха; 22 – уплотнительное кольцо; 23 – винт крепления; 24 – нижний кожух вала руля; 25 – элемент крепления моторного щита; 26 – прокладка; 27 – упорная пластина; 28 – уплотнитель; 29 – пружинное кольцо; 30 – защитный чехол; 31 – уплотнительное кольцо.

Рулевой механизм в сборе с рулевыми тягами прикреплен в моторном отсеке к щиту передка кузова на двух кронштейнах с помощью скоб 2 (рис. 30). Механизм закреплен гайками на приварных болтах через резиновые опоры 6.

В картере 26 (рис. 31) рулевого механизма на шариковом и роликовом подшипниках установлена приводная шестерня 8, которая находится в зацеплении с рейкой 9. Шариковый подшипник шестерни и сепаратор 7 поджаты крышкой 5 в сборе с сальником 4 и закрыты пыльником 1.

На картере рулевого механизма и на пыльнике выполнены метки для правильной сборки рулевого механизма.

Рейка 9 поджата к зубьям приводной шестерни пружиной 15 через металлокерамический упор 18, уплотненный в картере резиновым кольцом 17. Пружина поджата гайкой 14 со стопорным кольцом 16, создающим сопротивление отворачиванию гайки.

На картер рулевого механизма с левой стороны надет защитный колпачок, а с правой стороны напрессована труба с продольным пазом, на трубу с правой стороны также надет защитный колпачок. Через паз трубы и отверстия в защитном чехле проходят распорные втулки резинометаллических шарниров внутренних наконечников рулевых тяг 1 (см. рис. 30). Тяги рулевого привода прикреплены к рейке болтами 20 (см. рис. 31), которые проходят через соединительные пластины 22 и распорные втулки резинометаллических шарниров. Фиксируются болты стопорной пластиной 21.

Рулевой привод состоит из двух составных рулевых тяг и поворотных рычагов телескопических стоек передней подвески. Длину каждой рулевой тяги регулируют тягой 5 (см. рис. 30), которую ввертывают во внутренний 1 и наружный 4 наконечники.

Рисунок 31 - Рулевой механизм

1 – пыльник; 2, 20 – болты; 3 – шайба; 4 – сальник; 5 – крышка картера; 6, 17 – уплотнительные кольца; 7 – сепаратор в сборе; 8 – приводная шестерня с подшипником в сборе; 9 – рейка рулевого механизма; 10 – левый защитный колпачок; 11 – опора тяг; 12 – скоба; 13 – заглушка; 14 – гайка упора; 15 – пружина упора; 16 – стопорное кольцо; 18 – упор рейки; 19 – вкладыш упора; 21 – стопорная пластина; 22 – пластина чехла; 23 – хомут; 24 – защитный чехол; 25 – правый защитный колпачок; 26 – картер рулевого механизма.

г) Расчет сошки рулевого привода.

Напряжение кру­чения вала сошки при наличии усилителя

, (78)

где d — диаметр вала сошки.

Материал вала сошки — сталь 30, 18ХГТ, 20ХНЗА.; [т] = 300...350 МПа.

Рулевая сошка

Рисунок 32 - Расчетная схема рулевой сошки

Изгиб и кру­чение - основные виды напряжения. Рас­чет ведут на сложное сопротивление; шлицы рассчитывают на срез.

Усилие на шаровом пальце сошки, вызы­вающее изгиб и кручение (при наличии встроенного усилителя):

. (79)

Напряжение изгиба в опасном сече­нии А—А:

. (80)

Напряжение кручения:

, (81)

где и — соответственно осевой и полярный моменты сопротивления опас­ного сечения.

Эквивалентное напряжение рассчиты­вается по одной из теорий прочности. [τ] = 300...400 МПа.