ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 132
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ВВЕДЕНИЕ
При конструировании узлов и деталей автомобиля необходимо учитывать различные требования по надежности, топливной экономичности, ремонтопригодности, требованиям безопасности, а также обеспечение максимальной технологичности каждого узла и детали автомобиля. Анализ аварийных ситуаций становится все более важным, если учесть, что за последние 20 лет количество транспортных средств увеличилось в 6 раз, и требования к их безопасности постоянно возрастают.
Исследования показали, что основная причина получения тяжелых и смертельных травм - удары о передний щиток и рулевую колонку. Таким образом рулевая колонка является основным источником травм водителя при лобовых столкновениях.
Для уменьшения количества несчастных случаев на автомобильных дорогах необходимо дальнейшее совершенствование активных и пассивных средств, повышение безопасности как автомобиля, так и дорожного движения.
К средствам пассивной безопасности относятся те элементы конструкции автомобиля и дорог, которые снижают тяжесть последствий дорожно-транспортных происшествий без активных действий со стороны участников движения. К такому средству относится травмобезопасная рулевая колонка, которая при столкновении автомобиля, поглощает кинетическую энергию удара. В качестве энергопоглощающих устройств в рулевых колонках применяют металлические, резиновые, пластмассовые деформирующиеся, разрушающиеся или смещающиеся детали. Используются энергопоглощающие устройства с жидкостью и газом.
-
ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Рулевое управление. Назначение
Рулевое
управление создано для изменения и поддержания направления движения автомобиля, включает в себя все части элементы от рулевого колеса до рычага рулевой тяги.
Рулевое управление есть совокупность узлов и деталей, осуществляющих поворачивание управляемых колес автомобиля. В классическом случае управление состоит из трех основных частей:
-
рулевого механизма; -
рулевого привода; -
усилителя.
За последнее время инженеры-автомобилестроители внесли значительные усовершенствования в конструкцию автомобиля, стало появляться большее число совершенно новых конструктивных решений.
На автомобилях изменяется направление движения осуществлением поворота передних колес различными типами рулевых управлений.
В зависимости от принятого в стране направления движения автомобилей различают левое (Россия, США и др.) или правое (Япония, Великобритания) рулевое управление.
Для облегчения управления все чаще применяют различные усилители рулевого управления.
Рулевые механизмы без усилителя обычно устанавливаются на самых малых классов и грузовых малой грузоподъемности. Однако, в последнее время, в целях повышения комфорта на такие автомобили устанавливаются усилители рулевого управления. При этом ощутимо облегчается их управление, улучшаются показатели маневренности и повышается безопасность — при разрыве шины автомобиль можно постараться удержать на нужной траектории движения.
Главной задачей рулевого управления есть вероятно более однозначное преобразование угла при поворот рулевого колеса в угол при поворот колес и обратная
передача водителю через рулевое колесо информацию о направлении движения автомобиля.
1.2. Требования, предъявляемые к рулевому управлению
Между поворотами рулевого колеса и желаемым изменением направления движения автомобиля прямая функциональная связь не существует, так как цепь «поворот руля — изменение угла передних колес — происхождение боковых сил — изменение направления движения» не постоянна, в следствие ограниченной жесткости частей рулевого управления. Поэтому, во время езды связь между углом поворота руля, и вызванной им сменой направления движения при случае меняется. В результате водитель должен перерабатывать огромный объем информации, которая далеко выходит за рамки визуальной (сход автомобиля с нужной траектории). Сюда можно также отнести, к примеру, вынужденный наклон водителя под действием поперечного ускорения автомобиля и стабилизирующий момент на рулевом колесе, ощутимый водителем.
Также задачей рулевого управления имеется ввиду возможно более прямое преобразование угла поворота руля в угол поворота колес и передача водителю через руль информации о положении движения автомобиля. Для обеспечения данной важной функции к рулевому управлению предъявляются требования: обеспечение большой маневренности автомобилей, при которой осуществляются быстрые и крутые повороты на сравнительно ограниченны;
-
легкость управления автомобилем, оцениваемая величиной усилия, прикладываемого к рулевому колесу; -
огромная степень надежности воздействия, поскольку в отличие от многих других узлов агрегатов и механизмов автомобиля выдох рулевого управления из стром в большем количестве случаев оканчивается аварией или катастрофой; -
также правильная кинематика поворот, с которой все колеса автомобиля катятся по ком центра чески м окружностям (не выполнение данного условия приводит к скольжению шин или заносу автомобиля по дороге, быстрому их износу, наибольшему нарастанию оборотов двигателя и расходу топлива); -
хорошее ощущение толчков и воздействий от дороги на рулевом колесе при проезде по плохим дорогам (при ощущениях на руле толчков водитель быстрее утомляется и снижается безопасность и безаварийность движения); -
точность отслеживающего действия, а главное кинематическое, в котором любому заданному положению руля будет соответствовать всегда определенная ранее рассчитанная крутость поворота; -
отсутствие в самом рулевом управлении недопустимых люфтов, приводящих к ухудшению связи автомобиля с дорогой, к его вихлянию, в том числе при движении на больших скоростях или даже при движении по ухабистым дорогам;
экономические требования:
-
сокращение числа деталей рулевого управления без уменьшения безопасности использования, -
унификация производимых деталей, -
упрощение технологии его изготовления без ущерба надежности, -
уменьшение габаритов, -
исключение необходимости в частой регулировке во время эксплуатации и в уходе за всеми подвижными деталями.
1.3 Конструкция рулевого управления. Классификация
Рулевое колесо через карданный вал передает на рулевой механизм вращающий момент, осуществляемый руками водителя, и переводит его в силы растяжения, и силы сжатия соответственно, которые через боковые тяги воздействуют на поворотные рычаги рулевой трапеции автомобиля. Рычаги закреплены на поворотных цапфах и поворачивают их на определенный угол.
Рулевые механизмы делятся на механизмы с вращательным и возвратно поступательным движениями в итоге. Обычно устанавливаются рулевые механизмы трех типов: "червяк 2 гребневый ролик", "винт гайка с циркулирующими шариками" – с вращательным движением в итоге, и "шестерня-рейка" – с вращательно поступательным.
Но, в свою очередь, является очень дорогим из всех типов рулевых механизмов. В винтовой паре всех этих механизмов действует не трение скольжения, а трение качения. Гайка, являясь одновременно и рейкой, находиться в зацеплении с зубчатым сектором винта. Ввиду маленького угла поворота сектора, у этого механизма достаточно легко реализовать переменное передаточное число, с повышением оного по мере увеличения
угла поворота руля, за счет установки сектора в положении эксцентриситета, либо применением переменного шага зубчатого зацепления. Высокий КПД, надежность, стабильность характеристик во время больших нагрузок, высокая износостойкость, возможность получения без зазорного соединения, обусловили также практическое исключительное использование этих механизмов на почти всех автомобилях большего и высшего классов, и части среднего класса.
На легковых автомобилях малых и особо малых классов устанавливаются рулевые механизмы вида "червяк ролик" и "шестерня рейка". При зависимой подвеске передних колес, которая в настоящее время почти не применяется или применяется только для высокой проходимости, необходим к установке рулевой механизм только с вращательным движением на выходе. "Червяк ролик" хуже механизма "шестерня рейка" и по причине удобства компоновки узлов на переднеприводных автомобилях последние механизмы получили крайне широкое применение.
Реечный рулевой механизм есть самый распространенный тип механизма, применяемым на легковых автомобилях. Реечный рулевой механизм включает в свою конструкцию шестерню и рулевую рейку. Шестерня соединяется с помощью карданов с валом рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.
Работа реечного рулевого механизма осуществляется по следующему алгоритму. При вращении рулевого колеса рейка перемещается в стороны. При движении рейки перемещаются соединенные с ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.
Реечный рулевой механизм простой по своей конструкции, соответственно имеет