Рулевая трапеция является основной частью рулевого привода. Рулевой называется трапеция, образованная поперечными рулевыми тягами, рычагами поворотных цапф и осью управляемых колес. Основанием трапеции является ось колес, вершиной – поперечные тяги, а боковыми сторонами — рычаги поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы. Внутреннее колесо (по отношению к центру поворота автомобиля) поворачивается на больший угол, чем наружное колесо. Это необходимо, чтобы при повороте автомобиля колеса катились без бокового скольжения и с наименьшим сопротивлением. В противном случае ухудшится управляемость автомобиля, возрастут расход топлива и изнашивание шин. Рулевая трапеция может быть передней или задней.
Передней называется рулевая трапеция, которая располагается перед осью передних управляемых колес. Задней называется рулевая трапеция, которая располагается за осью передних управляемых колес. Применение на автомобилях рулевого привода с передней или задней рулевой трапецией зависит от компоновки автомобиля и его рулевого управления. При этом рулевой привод может быть с неразрезной или разрезной рулевой трапецией. Использование рулевого привода с неразрезнои или разрезной трапецией зависит от подвески передних управляемых колес автомобиля. Неразрезной называется рулевая трапеция, имеющая сплошную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса. Неразрезная рулевая трапеция применяется при зависимой подвеске передних управляемых колес на грузовых автомобилях и автобусах. Разрезной называется рулевая трапеция, которая имеет многозвенную поперечную рулевую тягу, соединяющую управляемые колеса. Разрезная рулевая трапеция используется при независимой подвеске управляемых колес на легковых автомобилях.
Рулевым называется механизм, преобразующий вращение рулевого колеса в поступательное перемещение рулевого привода, вызывающее поворот управляемых колес автомобиля. Рулевой механизм служит для увеличения усилия водителя, прилагаемого к рулевому колесу, и передачи его к рулевому приводу. Увеличивать усилие водителя необходимо для облегчения управления автомобилем. Увеличение усилия, прилагаемого к рулевому колесу, происходит за счет передаточного числа рулевого механизма. Передаточное число рулевого механизма зависит от типа автомобиля и составляет для различных автомобилей 15...25. Такие передаточные числа за один-два полных оборота рулевого колеса обеспечивают поворот управляемых колес автомобиля на максимальные углы, равные 35...45°.
К рулевым механизмам, кроме общих требований к конструкции автомобиля, предъявляется ряд дополнительных требований:
• высокий КПД при передаче усилия от рулевого колеса к управляемым колесам для легкости управления автомобилем и несколько меньший КПД в обратном направлении для уменьшения толчков и ударов на рулевом колесе от дорожных неровностей;
• обратимость механизма, исключающую снижение стабилизации управляемых колес автомобиля;
• минимальный зазор в зацеплении механизма при нейтральном положении управляемых колес и возможность регулирования этого зазора в процессе эксплуатации;
• заданный характер изменения передаточного числа механизма. На современных автомобилях имеют применение различные типы рулевых механизмов.
На автомобилях применяются различные типы рулевых механизмов:
| рулевой механизм | ||
| червячный | винтовой | зубчатый |
| черв-роликовый | винторычажный | шестеренный |
| черв-секторный | винтореечный | Реечный |
Червячные рулевые механизмы применяются на легковых, грузовых автомобилях и автобусах. Наибольшее распространение получили червячно-роликовые рулевые механизмы, рулевая передача которых состоит из червяка и ролика. Червяк имеет форму глобоида — его диаметр в средней части меньше, чем по концам. Такая форма обеспечивает надежное зацепление червяка с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы. Ролики могут быть двухгребневыми или трехгреб-невыми. Двухгребневые ролики применяются в рулевых механизмах легковых автомобилей, а трехгребневые — в рулевых механизмах грузовых автомобилей и автобусов.
При вращении червяка, закрепленного на рулевом валу, момент от червяка передается ролику, который установлен на подшипнике на оси, размещенной в пазу вала рулевой сошки. При этом благодаря глобоидной форме червяка обеспечивается надежное зацепление его с роликом при повороте рулевого колеса на большие углы. Червячно-роликовые рулевые механизмы имеют небольшие габаритные размеры, надежны в работе и просты в обслуживании. Червячно-секторные (червячно-спироидные) рулевые механизмы получили меньшее распространение и применяются только на грузовых автомобилях. Рулевая передача этих механизмов состоит из цилиндрического червяка и бокового сектора со спиральными зубьями, который выполнен совместно с валом рулевой сошки. Механизмы имеют небольшое давление на зубья при передаче больших усилий и небольшое изнашивание.
Винтовые рулевые механизмы используют на тяжелых грузовых автомобилях. Наибольшее применение получили винтореечные механизмы. Винтореечная рулевая передача включает в себя винт, шариковую гайку-рейку и сектор, изготовленный вместе с валом рулевой сошки. Вращение винта преобразуется в поступательное перемещение гайки, на которой нарезана рейка, находящаяся в зацеплении с зубчатым сектором вала рулевой сошки. Для уменьшения трения и повышения износостойкости соединение винта с гайкой осуществляется через шарики. Винторычажные рулевые механизмы в настоящее время применяются редко, так как имеют низкий КПД и значительное изнашивание, которое невозможно компенсировать регулировкой.
Зубчатые рулевые механизмы применяются в основном на легковых автомобилях малого и среднего классов. Шестеренные рулевые механизмы, имеющие цилиндрические или конические шестерни, используются редко. Наибольшее применение получили реечные рулевые механизмы. Реечная рулевая передача состоит из шестерни и рейки. Вращение шестерни, закрепленной на рулевом валу, вызывает перемещение рейки, которая выполняет роль поперечной рулевой тяги. Реечные рулевые механизмы просты по конструкции, компактны и имеют наименьшую стоимость по сравнению с рулевыми механизмами других типов. Из-за большого значения обратного КПД реечные рулевые механизмы без усилителя устанавливают на легковых автомобилях особо малого и малого классов, так как только в этом случае они способны поглощать толчки и удары, которые передаются от дорожных неровностей на рулевое колесо. На легковых автомобилях более высокого класса с реечным рулевым механизмом применяют гидроусилитель руля, поглощающий толчки и удары со стороны дороги.
Бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Омской области
«Седельниковский агропромышленный техникум»
ТЕСТ
«Рулевое управление»
МДК.01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»
ПМ. 01 Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
по профессии 23.01.03 Автомеханик
Составил: Баранов Владимир Ильич мастер производственного обучения
Седельниково, Омская область, 2017
Целью настоящих тестов является закрепление студентами знаний, полученных при изучении теоретического материала по теме «Рулевое управление», входящей в состав МДК 01. 02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта» профессии 23.01.03 «Автомеханик».
Тесты составлены в соответствии с требованиями программы профессионального модуля ПМ.01 «Техническое обслуживание и ремонт автомобильного транспорта», по профессии 23.01.03 «Автомеханик», 1 курс.
Тест №12 «Рулевое управление»
1. Каково назначение рулевой трапеции?
а) обеспечивается меньший радиус поворота
б) достигается устойчивость автомобиля при движении
в) обеспечивается поворот внутреннего переднего управляемого колеса на больший угол нежели наружного
г) обеспечивается меньший износ резины
2. Каковы наиболее вероятные причины неравномерного усилия на рулевом колесе при повороте?
а) увеличенные зазоры в зацеплении червяка и ролика
б) люфт в шарнирах рулевых тяг
в) повышенный дисбаланс колес
г) отсутствие зазоров в зацеплении червяка и ролика
д) повреждение рабочих поверхностей червяка и ролика
3. Какого типа рулевые механизмы в основном применяются на грузовых автомобилях?
а) червяк-ролик
б) шестерня-рейка
в) винт-гайка-рейка-сектор
4. Каковы наиболее вероятные причины отсутствия самовозврата рулевого колеса при выходе автомобиля из поворота?
а) увеличенные зазоры в зацеплении червяка и ролика
б) люфт в шарнирах рулевых тяг
в) повышенный дисбаланс колес
г) отсутствие зазоров в зацеплении червяка и ролика
д) повреждение рабочих поверхностей червяка и ролика
5. Чем обусловлена необходимость использования усилителей в рулевых управлениях?
а) стремлением увеличить прочность деталей рулевого механизма
б) величиной усилий, требующихся для поворота цапф передних колес
в) необходимостью уменьшить усилие прикладываемые к рулевому колесу
г) недостаточной жесткостью тяг и других деталей рулевого привода
6. Что достигается особой установкой шкворня?
а) создаются усилия, которые способствуют возврату колес в исходное положение после их поворота
б) улучшается маневренность и устойчивость автомобиля
в) удлиняется пробег и увеличивается срок службы шин
г) достигаются все перечисленные результаты
7. Что достигается благодаря развалу управляемых колёс?
а) уменьшается усилие, затрачиваемое на поворот колес
б) снижается нагрузка на наружный подшипник ступицы переднего колеса
в) ослабляются толчки, передаваемые на детали рулевого управления при движении автомобиля по неровностям
г) достигаются все перечисленные результаты
8. Для чего применяют схождение управляемых колёс?
а) улучшения управляемости на высоких скоростях
б) улучшения управляемости на низких скоростях
в) уменьшения износа покрышек
9. Каким образом регулируется схождение колёс?
а) изменением развала колес
б) изменением длины поперечной рулевой тяги
в) изменением углов наклона шкворня
г) изменением всех перечисленных параметров
10. Какими преимуществами обладает электроусилитель рулевого управления?
а) простота конструкции
б) высокая чувствительность управления
в) возможность установки на любые типы рулевых механизмов
11. Для какого рулевого механизма проще всего применить гидроусилитель?
а) червяк-ролик
б) шестерня-рейка
в) винт-гайка-рейка-сектор
Эталон ответов:
| Вопрос | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Ответ | в | д | в | а , в | в | а |
| Вопрос | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | |
| Ответ | а | в | б | а | в |
Критерии оценок тестирования:
Оценка «отлично» 10 -11 правильных ответов или из 11 предложенных вопросов;
Оценка «хорошо» 8 - 9 правильных ответов или из 11 предложенных вопросов;
Оценка «удовлетворительно» 6 - 7 правильных ответов из 11 предложенных вопросов;
Оценка неудовлетворительно» 0 - 5 правильных ответов из 11 предложенных вопросов.
Список литературы
Кузнецов А.С. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: в 2 ч. – учебник для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. - М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Кузнецов А.С. Слесарь по ремонту автомобилей (моторист): учеб. пособие для нач. проф. образования / А.С. Кузнецов. – 8-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2013.
Автомеханик / сост. А.А. Ханников. – 2-е изд. – Минск: Современная школа, 2010.
Виноградов В.М. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей: Основные и вспомогательные технологические процессы: Лабораторный практикум: учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования / В.М. Виноградов, О.В. Храмцова. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012.
Петросов В.В. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.В. Петросов. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Карагодин В.И. Ремонт автомобилей и двигателей: Учебник для студ. Учреждений сред. Проф. Образования / В.И. Карагодин, Н.Н. Митрохин. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2005.
Коробейчик А.В. к-68 Ремонт автомобилей / Серия «Библиотека автомобилиста». Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Коробейчик А.В. К-66 Ремонт автомобилей. Практический курс / Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов н/Д: «Феникс», 2004.
Чумаченко Ю.Т., Рассанов Б.Б. Автомобильный практикум: Учебное пособие к выполнению лабораторно-практических работ. Изд. 2-е, доп. – Ростов н/Д: Феникс, 2003.
Слон Ю.М. С-48 Автомеханик / Серия «Учебники, учебные пособия». – Ростов н/Д: «Феникс», 2003.
Жолобов Л.А., Конаков А.М. Ж-79 Устройство и техническое обслуживание автомобилей категорий «В» и «С» на примере ВАЗ-2110, ЗИЛ-5301 «Бычок». Серия «Библиотека автомобилиста». – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2002.
Главная Advanced Materials Research Advanced Materials Research Vol. 647 Конструкция рулевого трапециевидного механизма для FSC...
Обзор статьи
Конструкция рулевого трапециевидного механизма является одним из важных аспектов системы рулевого управления автомобиля. Каждый параметр трапециевидного рулевого управления оказывает существенное влияние на характеристики рулевого управления, устойчивость и срок службы шин автомобиля. На основе анализа взаимосвязи внутреннего и внешнего угла колеса с помощью аналитического метода программное обеспечение Matlab можно использовать для проектирования трапецеидального рулевого управления FSC. механизм. Учитывая условия автомобильной гонки, соответствующий параметр трапеции рулевого управления предназначен для того, чтобы сделать отношение угла наклона колеса близким к соотношению геометрии Аккермана, что снижает износ шин, обеспечивая хорошую управляемость и хорошее сцепление с дорогой.
Доступ через ваше учреждение
Вас также могут заинтересовать эти электронные книги
Предварительный просмотр
использованная литература
[1] Формула SAE Китая [EB/OL]. http: /www. формуластудент. ком. Сп/Цзяньцзе. HTML.
[2] Ван Юй Ван. Автомобильный дизайн (Версия 4) [M]. Пекин: China Machine Press, 2004. 8.
[3] Чжунсю Ши. Курсовое упражнение по механическому принципу [M]. Пекин: China Machine Press, (2003).
[4] Хуафей Луо. Заметки по изучению дизайна MATLAB GUI (версия 2) [M]. Пекин: издательство Пекинского университета аэронавтики и астронавтики, 2011 г. 2.
[5] ФэнШи, Хуэй Ван. MATLAB Интеллектуальный алгоритм 30 анализ случаев [M]. Пекин: издательство Пекинского университета аэронавтики и астронавтики, 2011 г. 7.
Цитируется
Геометрия рулевого управления — это один из многих инструментов, находящихся в распоряжении конструктора гоночных автомобилей, чтобы гарантировать максимальную производительность автомобиля от всех четырех шин. В этой статье с техническими пояснениями мы расскажем о происхождении и назначении того, что известно как геометрия рулевого управления Аккермана, и о том, как ее вариации могут повлиять на характеристики шин во всем диапазоне эксплуатации автомобиля.
Определение рулевого управления Аккермана
Рассмотрим маневр в повороте на низкой скорости, когда все шины находятся в чистом состоянии качения, а транспортное средство не скользит. По мере движения автомобиля по криволинейной траектории все четыре шины следуют уникальным траекториям вокруг общего центра поворота, обозначенного синими дугами на рис. 1.
Для заданного радиуса поворота R, колесной базы L и ширины колеи T инженеры рассчитывают требуемые углы поворота передних колес (δ_(f,in) и δ_(f,out)) по следующим выражениям:
Разница передних колес -угол поворота колеса как функция входного угла поворота известен как динамическое схождение. Если размеры транспортного средства известны, можно построить кривую желаемого изменения схождения для всего диапазона ожидаемых радиусов поворота, как в примере на рис. 2.0002 Чем меньше желаемый радиус поворота автомобиля, тем больше требуется разница в углах поворота. Геометрия рулевого управления Ackermann — это практическая мера, позволяющая избежать скольжения шин на пит-лейн или при парковке на улице. Картина становится намного сложнее, когда автомобиль набирает скорость.
Включая углы увода
Транспортному средству, движущемуся по криволинейной траектории на высокой скорости, требуется центростремительная сила, обеспечиваемая боковой силой шин, чтобы сохранить траекторию. Центростремительная сила возникает, когда шина принимает угол увода, о котором вы можете прочитать подробнее в этом предыдущем Техническое объяснение Статья .
Последующая разница между направлением шины и ориентацией пятна контакта смещает центр поворота автомобиля вперед, как показано на рис. 3.
Рисунок 3: Влияние угла скольжения шины на центр поворота автомобиля (источник: www.racing-car -technology.com.au) Если шина имеет угол увода, присутствующая составляющая скорости бокового скольжения больше нуля.
По этой причине цель состоит в том, чтобы точно настроить условия скольжения каждой шины, чтобы оптимизировать общую производительность, а не пытаться полностью избежать проскальзывания шины.
Ключом к раскрытию этих характеристик является понимание взаимосвязи между вертикальной нагрузкой и допустимой поперечной нагрузкой в шинах.
На рис. 4 показано соотношение поперечной силы и угла скольжения для шины Indy Lights в диапазоне вертикальных нагрузок.
Рисунок 4: Кривые поперечной силы в зависимости от угла скольжения для Cooper Tyres Indy Lights 2017 Передняя шинаЧем выше вертикальная нагрузка на шину, тем большую пиковую боковую силу она может создавать. При более высоких вертикальных нагрузках пиковая боковая сила возникает при более высоком угле скольжения. Эта тенденция ожидаема, но не обязательно присутствует во всех шинах и может зависеть от состава или конструкции.
Связь между вертикальной нагрузкой и пиковым углом скольжения известна как линия пиков. Характеристика линии пиков имеет важное значение из-за начала передачи поперечной нагрузки во время маневра в повороте, когда вертикальная нагрузка передается от внутренних шин к внешним шинам.
Крайне важно убедиться, что обе шины работают с максимальным углом увода одновременно, чтобы максимизировать производительность. В случае шины Indy Lights это означает, что более нагруженная внешняя шина должна иметь больший угол скольжения, чем внутренняя шина. Этого можно добиться, управляя внешней шиной больше, чем внутренней, при заданном усилии рулевого колеса.
Результат полностью противоположен Акермановскому рулевому управлению и известен как обратный Акерману или антиаккермановский. Многие гоночные автомобили, оснащенные системой Anti-Ackermann, работают в пиковых условиях эксплуатации отдельных шин.
Designing for Ackermann
Уровень Аккермана в геометрии рулевого управления автомобиля представлен в процентах, где 100% Аккермана означает, что разница в угле поворота между внутренней и внешней шиной соответствует геометрическому центру поворота на низкой скорости.
Большинство гоночных автомобилей не работают на 100% по Акерману или на 100% по Анти-Акерману. Вместо этого они настраивают свое решение где-то посередине, чтобы соответствовать их конкретным целям проектирования и ожидаемым условиям эксплуатации.
При выборе геометрии рулевого управления для гоночного автомобиля конструктор должен учитывать несколько важных моментов. Конструкторы должны понимать профиль скорости и характеристики трассы, по которой машина будет участвовать в гонках.
Чем медленнее и теснее трасса, тем важнее становится нанять Аккермана для помощи в прохождении шпилек и других крутых поворотов, где геометрия доминирует над всем остальным. В то время как автомобиль Формулы-1, проходящий поворот радиусом 200 м, может значительно выиграть от Anti-Ackermann, аналогичная установка серьезно помешает автомобилю Formula Student пройти поворот радиусом 5 м. шпилька.
Пример использования Anti-Ackermann на автомобиле Red Bull F1 показан на рисунке 5.
Дизайнеры должны использовать автомобиль и характеристики гусеницы для прогнозирования вертикальных нагрузок на все четыре шины на протяжении круга. Фундаментальные факторы могут включать вес, высоту дорожного просвета, распределение поперечной нагрузки и уровни прижимной силы, а сложность анализа может зависеть от доступной информации.
Точная аппроксимация вертикальных нагрузок на всех поворотах может быть объединена с информацией о линии пиков, извлеченной из анализа данных шин, чтобы понять пиковые углы скольжения для обеих передних шин на каждом повороте. Конструкторы могут использовать эту информацию для построения целевой кривой динамического схождения, как показано на рис. 2.
Во многих случаях компоновочные и кинематические ограничения могут сделать невозможным создание геометрии рулевого управления, которая может соответствовать этой целевой кривой для всех углов гусеницы.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
