Рулевое управление и тормозная система автомобиля

КРАСНОДАРСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ

РЕФЕРАТ

на тему:

«Рулевое управление и тормозная система автомобиля»

Разработал Гончаров С.А

2002 г.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНСТРУКЦИЯ РУЛЕВЫХ УПРАВЛЕНИЙ БЕЗ УСИЛИТЕЛЕЙ

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ДЕЙСТВИЕ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Рулевое управление служит для изменения направления движения авто-мобиля. При не¬подвижной передней оси изменение направле¬ния движения ав-томобиля осуществляется пово¬ротом передних управляемых колес.

Для того чтобы при движении автомобиля на повороте колеса его имели качение без бокового скольжения, они должны катиться по окружностям, опи-санным из одного центра, который называется центром поворота. В этом цен-тре О (рис. 1) должны пересекаться про¬должения осей всех колес. Для соблю-дения данного условия внутреннее к центру поворота управляемое колесо должно поворачиваться круче, т. е. на больший угол, чем наружное колесо. Для одновременного поворота колес на необходимые различные углы служит руле¬вая трапеция.

В трапецию входят (рис. 2, а) передняя ось 5, рулевые рычаги 3 и 6, со-единенные с поворотными кулаками 1 и 7, и поперечная рулевая тяга 4. Пово-ротные кулаки шарнирно соединены с осью шкворнями 2.

При повороте одного колеса через рычаги 3 и 6 и тягу 4 поворачивается и другое колесо. При этом вследствие изменения положения поперечной тяги 4 относительно передней оси внутреннее к центру поворота колесо поворачи¬вается на угол а (рис. 2, б), больший, чем угол Р поворота наружного колеса.

Правильность соотношения угла а и Р пово¬рота колес обеспечивается со-ответствующим подбором угла наклона рулевых рычагов к про¬дольной оси ав-томобиля и длины рулевых рычагов и поперечной тяги.

Кроме трапеции в рулевое управление входят (рис. 3) рулевое колесо / с валом 3, устано¬вленным в рулевой колонке 2, и рулевой механизм 4, заключен-ный в картер, а также рулевая сошка 5, продольная рулевая тяга 6, рулевой ры-чаг 7 продольной тяги.

При повороте рулевого колеса / в ту или другую сторону вместе с ним вращается вал 3, приводя в действие рулевой механизм 4, пово¬рачивающий сошку 5. Нижний конец сошки перемещается вперед или назад, поворачивая через тягу 6 рулевой рычаг 7 с поворотным кулаком, соединенным шарнирно с осью 10. Через рулевые рычаги 8 и поперечную тягу 9 на соответствующий угол поворачивается и другой кулак 11 с установленным на его цапфе колесом.

Рулевую нерасчлененную трапецию такого устройства применяют на гру-зовых автомо¬билях, у которых управляемые колеса устано¬влены на общей оси, подвешенной на рессорах к раме.

При независимой подвеске колес у легковых автомобилей рулевую тра-пецию делают расчле¬ненной с несколько измененным расположением тяг и ры-чагов. Расчлененная рулевая трапеция с передним (рис. 2, в) или задним (рис. 2, г) расположением обычно включает рулевую сошку 8, конец которой переме-щается в по¬перечном направлении, и маятниковый ры¬чаг 10, соединенные средней поперечной тя¬гой 9. . •

Маятниковый рычаг 10 установлен шарнирно на оси в кронштейне, за-крепленном на раме основания кузова. Концы сошки 8 и маятнико¬вого рычага 10 или средней тяги соединены шарнирно двумя промежуточными боковыми тягами 11 с рычагами 12 поворотных кулаков 13 или поворотных стоек колес. Такая схема с расчлененной рулевой трапецией обеспечивает правильный по-ворот управляемых колес при качании их на независимой подвеске.

Рис. 1. Схема поворота автомобиля

Рис. 2. Схемы рулевых трапеций

У легковых автомобилей получает примене¬ние энергопоглощающее руле-вое управление, повышающее безопасность водителя при аварии автомобиля. Такое рулевое управление имеет составной телескопический рулевой вал и ко¬лонку с фрикционными элементами или вклю¬чает другие упругие элементы. В случае удара автомобиля о препятствие и смятия его перед¬ней части энергия удара поглощается в фрик¬ционных или упругих элементах рулевого упра¬вления, а удар и перемещения не передаются на верхнюю часть его вала с руле-вым колесом, предохраняя водителя от травм.

РУЛЕВОЙ МЕХАНИЗМ

Рулевой механизм 4 (см. рис. 3) служит для передачи усилий от рулевого колеса 1 с ва¬лом 3 на сошку 5. Рулевой механизм имеет передаточное число, доходящее обычно до 15— 20, вследствие чего усилие, развиваемое на сошке, получается значительно больше, чем усилие, приложенное к рулевому колесу, что облегчает поворот рулевого колеса и управле¬ние автомобилем.

Наибольшее применение получил рулевой механизм, выполненный в виде пары — гло¬боидальный червяк и ролик на подшипниках качения.

Такой рулевой механизм со¬стоит из стального глобоидаль¬ного (т. е. с во-гнутой поверх¬ностью) червяка 2 (рис. 4), в зацепление с которым входит двух- или трехгребневой ро¬лик 5.

Червяк 2 закреплен на ру¬левом валу 1 и установлен на подшипниках 11 в картере 10 рулевого механизма. Ролик N5 установлен на шариковом 9 или игольчатом 4 подшипнике на оси 3, закрепленной в головке вала 6. Бал лежит на подшипниках в приливе картера. На наружном конце вала закреплена сошка 7.

При повороте червяка ролик перемещается по его винтовой нарезке, по-ворачивая вал с сошкой. При вогнутой поверхности червяка получается пра-вильное зацепление червяка с роликом при различных его положениях. В такой паре трение и износ значительно уменьшаются, так как при работе ролик не скользит, а катится по червяку.

Вогнутая поверхность червяка и дуга, по которой поворачивается ролик, описаны раз¬ными радиусами R1 и R2 из разных центров так, что дуги сближа-ются в средней плоскости и расходятся по краям. Вследствие этого обес¬печиваются малый зазор между роликом и червяком в' среднем положении и увеличенные зазоры в крайних положениях ролика. Это повышает чувстви-тельность рулевого управле¬ния при среднем положении колес, облегчает вывод рулевого колеса из крайних положений и способствует более равномерному из-носу червяка.

Рулевой механизм расположен в картере 10, который крепится на раме и заполнен маслом.

Рис. 3. Схема устройства рулевого управления

Рис. 4. Рулевой механизм

Для поддержания правильного зацепления пары и устранения повышен-ных зазоров в ру¬левом механизме, что может вызвать боль¬шой свободный ход рулевого колеса, приме¬няют регулировочные устройства. При этом регулируют осевой зазор червяка в подшип¬никах, осевой зазор вала сошки и зацепление па-ры. Регулировку осевого зазора червяка 2 и его подшипников 11 осуществляют обычно с помощью прокладок 12, установленных под верхней или нижней крышкой 8 картера, или с помощью торцовой гайки, завернутой в кар¬тер. Регу-лировка глубины зацепления ролика 5 с червяком 2 осуществляется чаще всего осевым перемещением вала 6 сошки с помощью регули¬ровочного винта 13, так как средняя диаметральная плоскость ролика не¬сколько смещена относительно средней плоскости червяка на величину с.

Кроме рассмотренного рулевого механизма применяют ру¬левые меха-низмы других типов: винт-сектор, винт-гайка и др. В рулевом механизме, вы-пол¬ненном в виде пары винт—гайка, для уменьшения трения между ними в не-которых конструк¬циях рулевых управлений вво¬дят непрерывную цепь цирку¬лирующих стальных шариков. При этом трение скольжения в паре заменяется трением ка¬чения, что облегчает поворот рулевого колеса.

ДЕТАЛИ РУЛЕВОГО ПРИВОДА

Рулевой привод служит для передачи усилия от рулевого ме¬ханизма к ко-лесам. К деталям рулевого привода с установкой колес на общей оси относятся (см. рис. 3): рулевая сошка 5, продольная тяга 6, рычаг 7 продольной тяги, ру-левые рычаги 5 поворотных кулаков 11 и поперечная тяга 9.

Рулевая сошка одним концом закреплена на наружном конце вала руле-вого механизма. Крепление производится на конусных шлицах с помощью гай-ки. Для правильной установки сошки при сборке на валу делают специальные метки или сдвоенный шлиц, обеспечивающий возможность установки сошки на валу только в одном положении.

У грузовых автомобилей нижний конец сошки 5 соединен при помощи продольной тяги с руле¬вым рычагом, закрепленным в поворотном кулаке. Тяга 1 (рис. 5, а) обычно имеет трубчатое сечение и снабжена наконечниками, в ко-торых установлены сухари 3 и 5, охватывающие шаровые пальцы 4 сошки

Рис. 5. Шарнирные соединения рулевых тяг

или рулевого рычага. Сухари сжимаются пружиной 6 и закрепляются пробкой 8, ввернутой в конец тяги. При помощи пробки можно регулировать затяжку пружин. Предельное сжатие ее огра¬ничивается ограничителем 7. Пробку в ус-тано¬вленном положении шплинтуют. Отверстия в наконечниках тяг для прохо-да шаровых пальцев закрывают уплотняющими крышками 9. Внутрь наконеч-ников подается смазка через масленку 2. Наконечники тяги с амортизирую¬щими пружинами смягчают толчки, передавае¬мые от колес на сошку, предо-храняя рулевой механизм от повышенного износа и поломки.

Рулевые рычаги закреплены в отверстиях вилок поворотных кулаков на шпонках гайками со шплинтами. Шаровые пальцы рычагов обычно делают вставными и крепят в рычагах при помощи гаек со шплинтами.

Поперечная тяга 10 (рис. 5, б), соединяю¬щая рычаги цапф, имеет по кон-цам наконеч¬ники 12, навернутые на резьбе и закрепленные стяжными болтами 11. Вращением тяги в