Рулевые управления грузовых автомобилей

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Автотракторный  факультет

Кафедра “Автомобили”

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине:“ Автомобили ”

тема: «Рулевой механизм грузового автомобиля»

 

 

 

Руководитель                                               В.Я. Бабук

 

Выполнил                                        В.Л. Вонелик

Группа                301418/527

 

 

 

                                  2012

 

 

Содержание

 

Введение (Назначение проектируемого узла)…………………   4

1. Краткий обзор конструкций рулевых механизмов грузовых автомобилей……………………………………………………  5
2. Порядок сборки проектируемого узла………………………. 12
3. Описание работы проектируемого узла……………………... 15
4. Описание регулировок проектируемого узла……………….. 17
5. Заключение ……………………………………………………. 19
6. Приложение …………………………………………………… 20

Список использованных источников

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение (Назначение проектируемого узла)

Рулевой механизм служит для передачи усилий от рулевого колеса с валом на сошку. 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 управление автомобилем. Однако при этом значительно возрастает время, затрачиваемое на поворот управляемых колес, что недопустимо при современных скоростях движения автомобилей. Например, для поворота управляемых колес на 30° при передаточном числе рулевого механизма 50 требуется свыше четырех оборотов рулевого колеса и, следовательно, соответствующее время. Поэтому передаточное число рулевых механизмов ограничивают определенными пределами, указанными выше.

Чтобы существенно уменьшить  обратные удары на рулевом колесе от наезда на неровности дороги, что  особенно важно при движении по прямой или при малых углах поворота рулевого колеса, иногда применяют рулевые механизмы, передаточное число которых не постоянно, а увеличивается в среднем положении механизма. Важным средством снижения обратных ударов на рулевом колесе являются уменьшение плеча обкатки.

В процессе работы рулевого механизма изнашиваются трущиеся поверхности, особенно те их части, которые работают в положении, соответствующем прямолинейному движению автомобиля, и при небольших углах поворота. При износе рулевого механизма увеличивается свободный ход рулевого колеса, что снижает безопасность движения. Поэтому одним из важных требований к рулевым механизмам является возможность восстановления зазора и допустимого свободного хода рулевого колеса путем регулирования.

 

1.Краткий обзор конструкций рулевых механизмов грузовых автомобилей

Все конструкции рулевых  механизмов классифицируются по двум признакам: по передаточному числу  и по принципу, заложенному в конструкцию  передачи.

В соответствии с этим классификация рулевых механизмов может быть представлена в следующем виде.

По передаточному числу рулевые механизмы подразделяются на две группы: с постоянным и переменным передаточными числами.

По конструктивным признакам рулевые механизмы делятся на пять основных групп:

1. С шестеренчатой передачей: цилиндрическими шестернями; коническими шестернями; реечной парой.
2. С кулачной парой: улитками; кулаком специальной формы.
3. С винтовой передачей: вильчатым рычагом; кривошипом; качающимся рулевым валом; шатунно-кривошипной парой; поворачивающейся гайкой; зубчатой парой; двуплечим рычагом.
4. С кривошипной передачей: одним скользящим пальцем; одним скользящим поворачивающимся пальцем; двумя скользящими пальцами; одним вращающимся пальцем; двумя вращающимися пальцами.
5. С червячной передачей и винтовой нарезкой: на цилиндре (зубья на торце сектора); на внутренней поверхности шара; на глобоиде.

Рулевые механизмы  с червячной передачей (рис.1)

В отдельных конструкциях цилиндрический червяк зацепляется  с зубьями на торцовой стороне  сектора. В этой передаче зубья сектора спиральные и витки червяка соприкасаются с каждым из зацепляющихся с ними зубьев сектора в одной точке по длине. При одной и той же трапециевидной форме профилей витков червяка и зубьев сектора их контакт получается по линии, которая при повороте червяка перемещается по длине зуба сектора. Т.о. в этой конструкции вся длина зубьев сектора становится рабочей, вследствие чего их износ получается меньше, чем у сектора с другим расположением зубьев. Чтобы получить равномерное распределение усилия, действующего между витками червяка и зубьями сектора, необходимо, чтобы расстояние между осями червяка и вала сектора в процессе эксплуатации было постоянным. Для этого вал сектора опирается на игольчатые подшипники вместо обычных бронзовых втулок. Применение в этих опорах подшипников качения становится тем более необходимым, что действующие на опоры силы при коротком расстоянии между ними имеют более высокие значения, чем при большом расстоянии.

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1 Рулевой механизм с червячной передачей и торцовыми зубьями на секторе

 

В глобоидальной передаче червяк образуется вращением дуги окружности радиуса, равного радиусу зацепления, около некоторой оси червяка, лежащей в плоскости дуги. В  связи с этим зацепляющаяся с  этим червяком деталь находится на одном и том же расстоянии от оси поворота этой детали. Такая особенность глобоидального червяка позволяет применять в передаче наименьшее число зубьев вплоть до одного, например, может зацепляться с одногребневым роликом или пальцем (рис.2, 3).

 

Рис. 2 Рулевой механизм с глобоидальным червяком и пальцем

 

 

Рис. 3 Рулевой механизм с глобоидальным червяком и одногребневым  роликом

 

В рулевых механизмах может также применяться передача с глобоидальным червяком и двух- или трехзубым сектором. Основным недостатком таких передач является чрезмерно большой износ его зубьев. Большое трение, возникающее между трущимися поверхностями зубьев сектора и витков червяка, их износ и связанные с ним отрицательные явления привели к тому, что рулевой механизм такого типа перестал применяться на автомобилях.

В современных рулевых  механизмах, имеющих глобоидальную  передачу, с витком червяка зацепляется вращающийся на пальце ролик. Ролик применяется одногребневый (клинообразный), двухгребневый и трехгребневый (рис.4). В рулевых механизмах с вращающимся роликом указанных выше недостатков нет.

 

Рис. 4 Рулевые механизмы  с глобоидальной передачей трехгребневым  и двухгребневым роликами автомобилей  ЗИЛ-150 и ЗИЛ-110

 

Рулевые механизмы с  кривошипной передачей (рис. 5)

 

Рис. 5 Рулевые механизмы с кривошипной передачей и скользящими пальцами

Эти передачи осуществляются при помощи цилиндрического червяка  и кривошипа, палец которого заходит  в глубокую канавку червяка и  выполняется как с постоянным, так и с переменным передаточным числом.

В этих конструкциях червяк, имеющий крупную и глубокую нарезку, установлен в картере на двух радиально-упорных шарикоподшипниках, а вал сошки – на подшипниках скольжения. Конический палец кривошипа, выполненного на валу сошки, входит в канавку червяка. При повороте червяка его виток увлекает палец кривошипа, который, перемещаясь по дуге окружности, поворачивает вал сошки. При этом палец кривошипа поворачивается относительно витка и соприкасается с ним разными точками. Поэтому палец кривошипа делают круглого сечения. Основным недостатком передачи с одним скользящим пальцем является большой износ трущихся поверхностей пальца. Во избежание этого была разработана передача с пальцем, имеющим две плоскости.

Для получения минимального износа, легкости управления и обратимости трение в передаче должно быть минимальным. В рулевом механизме с кривошипной передачей это достигается путем применения вращающегося пальца (одного или двух). Каждый палец установлен в головке кривошипа на двух подшипниках: конических роликовых или цилиндрических и шариковых, воспринимающих осевые и радиальные усилия.

Рулевые механизмы  с винтовой парой (рис.6)

Рулевые механизмы в  связи с развитием винтовых пар  с циркулирующими шариками получили широкое распространение. Они применяются  и на легковых, и на грузовых автомобилях, поэтому по конструкции и по принципу действия они значительно различаются.

Винтовые пары с кривошипом

 

Рис. 6 Рулевые  механизмы с винтовой передачей и кривошипом или рычагом

 

Винт 2, имеющий канавку  с полукруглым профилем, установлен на двух радиально-упорных шарикоподшипниках в картере рулевого механизма. Вдоль винта по направляющим 1 картера перемещается подушка 4 с цилиндрической выемкой, сделанной по размеру наружного диаметра винта. В качестве нарезки в подушке служат два шарика 3, заложенные в гнезда подушки таким образом, что половина шарика находится в гнезде, а другая – в канавке винта. С другой стороны подушки имеется прямоугольный паз в направлении, перпендикулярном к оси винта. Вдоль паза перемещается ролик 5, установленный на пальце 6. Палец укреплен в головке кривошипа 7, выполненным как одно целое с валом 8 сошки. Вал установлен в картере на игольчатых подшипниках. При повороте винта подушка перемещается по направляющим 1 вдоль его оси. Т.к. палец кривошипа перемещается по дуге, то ролик при повороте червяка перемещается по пазу подушки. Радиус кривошипа в этой конструкции остается постоянным.

 

Винтовая передача с поворачивающейся гайкой

 

Рис.7 Рулевые механизмы  с винтовой передачей и поворачивающейся гайкой

На винт, установленный в картере на двух опорах, может быть навернута круглая гайка 1(рис. 7 а). Вместо круглой гайки к винту может прижиматься полугайка 7 (рис.7 г). В конструкции, изображенной на рис.7 а, с одной стороны гайки имеется гнездо, в которое входит шаровой палец кривошипа 2, прижимаемый к гнезду пружиной 3. В отдельных конструкциях такой передачи цилиндрическая гайка 1 имеет скользящую посадку в картере, заменяющим т.о. две опоры винта (рис. 7 б и в), в которое запрессована стальная втулка 4. В отверстие втулки вставлен шаровой палец 5, запрессованный в головку кривошипа 6, изготовленного как одно целое с валом сошки. Шаровой палец может быть закреплен и на гайке (рис.7 б). При повороте рулевого колеса гайка перемещается вдоль винта, увлекая за собой палец кривошипа, и тем самым поворачивает вал сошки. Так как шаровой палец кривошипа перемещается по дуге около оси вала сошки, то гайка, кроме поступательного перемещения вдоль винта, совершает вращательное движение вокруг его оси.

Винтовая передача с зубчатой парой (рис.8)

На винт, установленный  в картер на подшипниках, навертывают  гайку. На одной стороне гайки  сделаны два ряда зубьев рейки, с  которыми зацепляются две цилиндрические шестерни, насаженные на вал сошки  с обеих ее сторон. Гайка –  разрезная и стягивается двумя болтами для устранения зазоров, появляющихся между гайкой и винтом вследствие их износа. На винт рулевого вала 4, установленного на двух подшипниках в картере РМ, навернута гайка 2. С одной ее стороны имеются зубья, с которыми зацепляются зубья сектора 3 вала рулевой сошки. В целях повышения долговечности и получения полной обратимости РМ между нарезками винта и гайки заложены шарики в виде двух замкнутых ручьев. Входные и выходные концы нарезки гайки замыкаются трубками, заполненными такими же шариками, как и в нарезке винта с гайкой. При повороте винта гайка перемещается вдоль ее оси, а шарики, перекатываясь по нарезке, выходят в один конец трубок, перемещаются по ним, выходят из другого их конца и поступают с другой стороны гайки в нарезку. При перемещении гайка, зацепляясь с зубьями сектора, увлекает их, поворачивая вал рулевой сошки.

 

Рис.8 Рулевой механизм с винтовой передачей и зубчатой парой.

2. Порядок сборки проектируемого узла

 

Сборка рулевого механизма. Последовательность сборки следующая:

• отрегулируйте натяг в подшипниках 13 (см. рис. 10) с помощью регулировочных прокладок 14. Момент, необходимый для проворачивания входного вала 18 в крышке должен находиться в пределах не более 0,58 Н-м;
• отрегулируйте натяг в подшипниках 4 и 11 с помощью гайки 3. Момент для проворачивания втулки 12 в подшипниках должен быть в пределах 0,02—0,04 Н-м.

При этом корпус 6 с золотником должны под собственным весом перемещаться относительно втулки 12 в радиальном направлении на величину зазора между втулкой 12 и золотником.

После регулировки заверните буртик гайки 3 в паз втулки:

• соедините втулку 12 по резьбе с входным валом 18 по меткам, нанесенным при разборке. Шлицы на втулке должны совпадать с внутренними шлицами входного вала 18;
• установите винт 2 (см. рис. 9) с гайкой-рейкой и подшипниками в корпус 3. С помощью регулировочных прокладок 9 отрегулируйте натяг в подшипниках. Момент, необходимый для проворачивания винта 2 до упора гайки-рейки в корпус 3, должен находиться в пределах 0,9—1,5 Н-м. Операцию определения момента повторите несколько раз с предварительным поворотом винта в гайке-рейке (в диапазоне одного оборота);
• установите гайку-рейку вращением винта в среднее положение;
• установите сектор с упорными кольцами 18 в корпус 3 так, чтобы средний зуб сектора попал в среднюю впадину гайки-рейки;
• установите на вал сектора с обеих сторон вкладыши 12. Риски на торцах втулок должны находиться со стороны, противоположной гайке-рейке;
• отрегулируйте зацепление гайки-рейки с сектором (см. подраздел «Регулировка рулевого механизма») так, чтобы момент, необходимый для проворачивания винта (без распределителя) в среднем положении, находился в пределах 2,9—3,9 Н-м;