Упражнение 6 Кинематический расчет рулевого привода атс задача 6. 1

Построить схему рулевого привода грузового автомобиля

- колесная формула автомобиля 6х4;

- L = 3,85 м – база автомобиля (расстояние от оси передних колес до середины балансирной тележки);

- L_т =1,32 м – расстояние между мостами балансирной тележки;

- В_а = 1,314 м – колея передних колес автомобиля;

- В_т = 1,845 м – колея задних колес;

- шины 260-508Р.

Радиус колеса r_к = 0,475 мм; ширина шины В_ш = 255 мм;

- R_min = 8,5 м - минимальный радиус поворота (по центру наружного колеса);

- b =0,11 м – расстояние от вертикальной оси колеса до оси шкворня;

Целью кинематического расчета рулевого привода является определение необходимых углов поворота управляемых колес (для обеспечения заданного минимального радиуса поворота автомобиля), размеров рычагов рулевой трапеции, углов их наклона по отношению к продольной оси автомобиля и передаточного числа привода. Расчет проводят в два этапа. На первом этапе непосредственно определяют размеры рулевой трапеции, а на втором этапе проводят проверку возможного бокового скольжения колес автомобиля при повороте.

Расчетная схема рулевого привода трехосного грузового автомобиля показана на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схема для определения углов поворота управляемых колес и построения рулевой трапеции

Решение

Выбор размеров рулевой трапеции

- Принимаем значение  отношения расстояния от оси передних колес до точки пересечения продолжения боковых рычагов рулевой трапеции на продольной оси автомобиля к его базе , см. рис.6.1.

- Угол наклона рычагов рулевой трапеции

.

Здесь М – расстояние между шкворнями, м.

- Расстояние между шарнирами рычагов рулевой трапеции (длина поперечной тяги)

м,

где отношение длины боковых рычагов рулевой трапеции к длине ее поперечной тяги в выполненных конструкциях составляет m/n = 0,12...0,16. Принимаем m/n = 0,16.

- Длина боковых рычагов рулевой трапеции

m = 0,16 · n = 0,16 · 1,655 = 0,265 м.

- Максимальный угол поворота наружного колеса, см. рис. 6.1

- Максимальный угол поворота внутреннего колеса находим из выражения .

Откуда .

- Определяем расстояние от вертикальной оси колеса до шарнира соединяющего продольную тягу рулевого управления с сошкой рулевого механизма b_т, см. рис. 6.2:

м,

где м;

м;

м.

- Задаем длину поворотного рычага м. Перемещение рычага в продольной плоскости 0,23 м.

- Длина продольной тяги м.

Здесь длину передней рессоры задаем как м, где L = 3,85 м – колесная база автомобиля.

Рис. 6.2. Схема возможного расположения продольной тяги

По полученным данным строим кинематическую схему рулевого привода. Уточняем размеры трапеции, для чего графически определяем фактическую зависимость изменения углов поворота управляемых колес (последовательность построения показана на рисунке 6.3) и сравниваем ее с теоретической.

Рис. 6.3. Схема графического определения зависимости углов поворота управляемых колес, и угла поворота сошки α_с

Расчет теоретической зависимости проводим в табличной форме, см. таблицу 6.1. Зависимость изменения углов поворота внутреннего и наружного колес, представлены на рис. 6.4.

Таблица 6.1

Теоретическая зависимость изменения углов поворота управляемых колес

					(т)	(гр)
0,0	0,0			90	0,0	0,0
5,0	0,087	11,436	11,91	85,20	4,80
10,0	0,176	5,674	6,114	80,71	9,29	9
15,0	0,268	3,734	4,208	76,63	13,37
20,0	0,364	2,749	3,229	72,79	17,21	19
25,0	0.466	2,146	2,620	69,11	20,89
30,0	0,577	1,733	2,207	65,62	24,37	24
35,0	0,700	1,429	1,903	62,28	27,72	28

Здесь ;

ctg Q_вн  = 1/tg Q_вн ;

  Q'_н  = arctg(M/L+ ctg Q_вн);

  Q_н = 90 - Q'_вн .

Рис. 6.4. Зависимость углов поворота управляемых колес:

—— - теоретическая; ● – графическая

При другом способе оценки выбора параметров рулевой трапеции проверяют отклонение положения центра поворота от оси задних  колес двухосного автомобиля или от середины тележки задних мостов, трехосного. Продольная координата центра поворота автомобиля 

L_о = (R_т - b) · sin Q_н ,  

где  R_т  - теоретический радиус поворота автомобиля соответствующий углу поворота наружного колеса  Q_н. При равенстве L_о = L центр поворота совпадает с осью задних колес и, следовательно, поворот автомобиля будет проходить без их скольжения. Обычно такую оценку проводят по отношению λ = L_о /L.  Чем ближе значение λ к единице,  тем ближе радиус поворота к теоретическому радиусу, меньше скольжение задних колес и их износ. Выражение λ через углы поворота управляемых колес  Q_н  и Q_вн  имеет следующий вид  .

Расчет значения λ в зависимости от изменения углов поворота управляемых колес  Q_н и Q_вн  приведен в таблице 6.2.

 Таблица 6.2

Относительный показатель смещения центра поворота автомобиля

0	0	0	0	0	0
10	0,174	9,0	0,156	1,0	0,017	,76
20	0,342	19,0	0,325	1,0	0,017	3,1
30	0,500	24,0	0,407	6,0	0,1045	1,95
35	0,574	28,0	0,469	7,0	0,122	1,05

Значение λ у серийных автомобилей изменяется в пределах от 0,9 до 1,1.   В нашем примере при Q_вн = 20 ^o    λ = 3,1.

Определяем длину и угол поворота сошки. В выполненных конструкциях рулевого управления грузовых автомобилей передаточное отношение рулевого управления составляет . При этом передаточное отношение рулевого механизма , а передаточное отношение привода .

Угол поворота сошки < 90 ^o.

Длина сошки м.

- Передаточное отношение рулевого управления

U _р.у = U _р.п · U _р.м = 1,3 · 20 = 26.

- Максимальный угол поворота рулевого колеса  (α _max =  ± 2,5 оборота).