Рулевое управление легкового автомобиля

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Января 2014 в 20:02, курсовая работа

Краткое описание

Рулевое управление – это совокупность устройств, обеспечивающих поворот управляемых колес автомобиля при воздействии водителя на рулевое колесо. Рулевое управление состоит из рулевого механизма и рулевого привода. Для облегчения поворота колес в рулевой механизм или привод может встраиваться усилитель. Рулевой механизм предназначен для передачи усилия от водителя к рулевому приводу и для увеличения крутящего момента, приложенного к рулевому колесу. Рулевым механизмом называют механизм, который позволяет осуществить поворот колес с необходимым передаточным числом.

Содержание

2.Введение
3. Обзор схем и конструкций рулевых управлений легковых автомобилей
4. Описание работы, регулировок и технических характеристик проектируемого узла
5. Кинематический расчет рулевого управления
6. Силовой расчет рулевого управления
7. Гидравлический расчет рулевого управления
8. Прочностной расчет рулевого управления
Заключения
Список используемой литературы

Скачать полностью (1.76 Мб) Сколько стоит заказать работу?

Прикрепленные файлы: 1 файл

rulevoe_mazda_6.docx

— 1.81 Мб (Скачать документ)

6. Силовой расчёт рулевого управления

В силовом расчете определяются усилия: необходимое для поворота управляемых колёс на месте; развиваемое цилиндром усилителя (если он имеется); на рулевом колесе при работающем и неработающем усилителе; на рулевом колесе со стороны реактивных элементов распределителя; на колёсах при торможении; на отдельных деталях рулевого управления.

Сила F_р, необходимая для поворота управляемых колёс стоящего на горизонтальной поверхности автомобиля, находится исходя из суммарного момента на цапфах управляемых колёс:

Где -момент сопротивления перекатывания управляемых колёс при их повороте вокруг шкворней,

-момент сопротивления деформации шин и трения в контактах с опорной поверхностью вследствие проскальзывания шины,

,-моменты, обусловленные поперечными и продольными наклонами шкворней;

Рисунок 6.1 – Схема для расчета момента сопротивления повороту колес

где -осевая нагшрузка, передаваемая управляемыми колёсами;

-коэффициент сопротивления перекатыванию колеса: ;

-расчётный радиус колеса;

-радиус обкатки колеса вокруг оси шкворня:

_плечо силы трения скольжения относительно центра отпечатка шин;

Если принять, что давление по полощади отпечатка распределяется равномерно,

где -свободный радиус колеса;

где -посадочный диаметр обода: ;

-ширина профиля шины: ;

гдеуглы наклона шкворней в боковых направлениях и назад:

-средний угол поворота колеса

;

Усилие на ободе рулевого колеса:

где -радиус рулевого колеса;-КПД рулевого управления:

Определяем размеры силового цилиндра. Момент на управляемых колёсах от воздействия водителя с усилием

Усилие на рулевом колесе

где R_рк – радиус рулевого колеса

h_ру – КПД рулевого управления (приближенно h_ру = 0,8)

Это меньше допустимого значения 250 Н, следовательно необходимости в усилителе рулевого привода нет. Но в целях удобства управления автомобилем ставится усилитель.

7. Гидравлический расчёт рулевого управления

В гидравлическом расчете определяется диаметр и ход поршня силового цилиндра, подача насоса, размеры распределителя, диаметры трубопроводов.

Диаметр силового цилиндра:

где -максимальное давление в гидросистеме ;

-диаметр винта

Принимаем

Определяем производительность насоса. Подача насоса Q_Н должна обеспечивать поворот управляемых колес с большей скоростью, чем это сможет сделать водитель. Расчетную подачу определяют при давлении жидкости равном 0,5 р_max и частоте вращения на холостом ходу не более чем на 25%. При меньшей подаче насоса жидкость не будет успевать заполнять освобождающийся объем рабочей полости цилиндра, что приведет к резкому увеличению усилия на рулевом колесе.

Кроме того, водителю придется затрачивать энергию для перекачивания жидкости из одной полости цилиндра в другую.

где n_р – расчетная частота вращения рулевого колеса (80 рад/мин)

u_рц – передаточное число части привода, расположенной между рулевым колесом и поршнем цилиндра

D – утечка жидкости в гидросистеме (D = 0,15)

h_Н – объемный КПД насоса при давлении 0,5 р_max (для лопастных насосов h_Н = 0,9)

-активная площадь силового цилиндра

;

Диаметр золотника находим по потерям давления Dр в распределителе, которые должны составлять (0,04 …0,08 МПа)

где Q_Н = 0,698 мин^-¹ = 11,6×10^-⁶м³/с

s₃ – зазор между кромками золотника и его обоймы (0,4 мм)

e - коэффициент местного сопротивления (e = 5)

r = 900 кг/м³ – плотность рабочей жидкости

Принимаем d₃ =25 мм.

Определяем диаметр трубопроводов по формуле

;

где λ – коэффициент сопротивления трению;

Δр_λ – потери напора по длине трубопроводов (кгс/см²), принимаются 2…5;

L – длина трубопроводов, в м;

Принимаем диаметр трубопроводов d=3мм.

Скорость течения жидкости в трубопроводе:

где - номинальная производительность насоса;

d – диаметр трубопровода.

8. Прочностные расчёты элементов рулевого управления

Одним из основных требований к усилителю является требование возможности управления автомобилем в случае выхода из строя системы усиления. В этом случае, если расчетное усилие меньше 70 кг, то расчет надо вести по расчетному усилию P_р.к . Если расчетное усилие больше 70 кг, то расчет ведут на силу P_р=70 кг(максимальное усилие, которое кратковременно может приложить водитель к рулевому колесу, согласно экспериментальным данным).

На это усилие ведут прочностной расчет всех деталей рулевого управления, расположенных до усилителя. Детали рулевого управления, нагруженные гидроусилителем, рассчитываются на полное усилие, развиваемое на штоке силового цилиндра, с учетом передаточных чисел, плеч и КПД отдельных узлов передачи.

Вал рулевого колеса

Напряжение кручения

Где М_кр – крутящий момент на рулевом колесе;

W_р – полярный момент сопротивления;

R_р.к– радиус рулевого колеса.

Для сплошного сечения вала рулевого колеса полярный момент сопротивления:

_{При
максимальном моменте
напряжения не должны
превышать [τ]=25…75 Мпа.
Запас прочности n=[τ]/
τ по пределу текучести 2,5-3,5.}

_Тогда:

Принимаем диаметр вала рулевого колеса d_H=20мм.

2.Рулевой механизм

Рисунок 8.1 - Силы в рулевом механизме

Определим осевую силу в зацеплении, предварительно определив касательную силу (рисунок 8.1):

Осевая сила в зацеплении:

γ- угол наклона лини зуба шестерни.

Расчитываем зуб на изгиб следующим образом:

h-полная высота зуба;

φ- наклон зуба рейки;

Материал: Сталь 20,

Получаем запас прочности:

3.Прочностной расчет боковой рулевой тяги

Принимаем материал боковой рулевой тяги сталь 20.

Боковая тяга рассчитывается на сжатие и продольный изгиб от силы, подводимой от шарового пальца рейки-поршня . Растяжение тяг является малоопасным.

Рисунок 3.6 - Схема к расчету боковой тяги.

Определим напряжения сжатия боковой рулевой тяги по формуле:

где =11 мм - наружный диаметр боковой рулевой тяги соответственно;

- допускаемые напряжения сжатия.

Определим напряжения, возникающие в боковой рулевой тяге при изгибе по формуле:

где =340 мм - длина боковой рулевой тяги;

- экваториальный момент инерции сечения боковой рулевой тяги.

Экваториальный момент инерции сечения боковой рулевой тяги определяется по формуле:

Напряжения изгиба в продольной рулевой тяге:

10. Выводы

На основании расчетов и уже существующих конструкций было спроектировано рулевое управление для легкового автомобиля. Определены типы, параметры и размеры агрегатов и узлов входящих в состав рулевого управления. Определена его конструкция. Выполнены расчеты на прочность деталей рулевого привода и рулевого механизма. Проведен анализ кинематики рулевого привода по условиям недопущения заклинивания рулевой трапеции и обеспечению заданных углов поворота управляемых колес. Осуществлены статический и гидравлический расчеты гидроусилителя рулевого управления. Разработка велась на основании рулевого управления применяемого на легковом автомобиле Мазда 6.

11. Литература

Детали машин и основы конструирования: учебник / А.Т.Скойбеда, А.В.^К^у^з^ь^м^и^н^, ^Н^.^Н^. ^М^а^к^е^й^ч^и^к^; ^п^о^д ^о^б^щ^. ^р^е^д^. А.Т.Скойбеды. – 2-е изд., перераб. - ^М^н^.: ^В^ы^ш^. ^ш^к^{., 2006.} ^– ⁵⁶⁰^с^.^: ^и^л^.
^А^в^т^о^м^о^б^и^л^и^: ^К^о^н^с^т^р^у^к^ц^и^я^, ^к^о^н^с^т^р^у^и^р^о^в^а^н^и^е ^и ^р^а^с^ч^е^т. ^С^и^с^т^е^м^ы ^у^п^р^а^в^л^е^н^и^я ^и ^х^о^д^о^в^а^я ^ч^а^с^т^ь^: ^У^ч^е^б^. ^п^о^с^о^б^и^е ^д^л^я ^в^у^з^о^в^/ ^А^.^И^. ^Г^р^и^ш^к^е^в^и^ч^, ^Д^.^М^. ^Л^о^м^а^к^о^,
^В.^П^. ^А^в^т^у^ш^к^о ^и ^д^р^.; ^П^о^д ^р^е^д^. ^А.^И^. ^Г^р^и^ш^к^е^в^и^ч^а^. ^–^М^н.: ^В^ы^ш^. ^ш^к^{., 1987.} ^–²⁰⁰ ^с^.^: ^и^л^.
^Р^а^й^м^п^е^л^ь ^Й^. ^Ш^а^с^с^и ^а^в^т^о^м^о^б^и^л^я^: ^Р^у^л^е^в^о^е ^у^п^р^а^в^л^е^н^и^е^/ ^П^е^р^. ^с ^н^е^м^. ^В.^Н^. ^П^а^л^ь^я^н^о^в^а^; ^П^о^д ^р^е^д^. ^А.^А^. ^Г^а^л^ь^б^р^е^й^х^а^. ^–^М^.: ^М^а^ш^и^н^о^с^т^р^о^е^н^и^е^{, 1987.} ^–²³² ^с^.^: ^и^л^.
^К^о^н^с^п^е^к^т ^л^е^к^ц^и^й ^п^о ^д^и^с^ц^и^п^л^и^н^е ^“^П^р^о^е^к^т^и^р^о^в^а^н^и^е ^с^и^с^т^е^м ^у^п^р^а^в^л^е^н^и^я ^а^в^т^о^м^о^б^и^л^е^й^”.

Белорусский национальный технический университет

Автотракторный факультет

Кафедра: “Большегрузные автомобили”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине “Автомобили”

Тема

«Рулевое управление легкового автомобиля»

Выполнил: Забавнюк Е.А.

студент гр. 301419

Руководитель: Альгин В.Б.

Минск-2013

Информация о работе Рулевое управление легкового автомобиля