Расчет рулевого управления автомобиля ЗИЛ-4333

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Ижевский государственный технический университет

Чайковский технологический институт (филиал) ИжГТУ

Кафедра АТ

Курсовая работа

по дисциплине: «Автомобили», III часть

по теме: «Расчёт рулевого управления автомобиля ЗИЛ-4333»

Вариант 22

Выполнил: ст. группы АиАХ-07

Порсев П. А.

Проверил: ст. преподаватель

Деревнин А. В.

2011



Содержание

1. Исходные данные для проектирования

2. Момент сопротивления повороту управляемых колес

3. Усилие на рулевом колесе для поворота на месте

4. Гидроусилитель рулевого механизма

5. Силовое передаточное число рулевого управления

6. Рулевой вал

7. Рулевой механизм

8. Вал рулевой сошки

9. Рулевая сошка

10. Поперечная тяга

11. Шаровый палец рулевого наконечника

12. Крестовина карданного шарнира неравных угловых скоростей

13. Литература



1. Исходные данные

Таблица 1.1 - Исходные данные

Марка автомобиля (прототип)	ЗИЛ-4333
Рулевой механизм	С гидроусилителем; Рабочая пара - винт с гайкой на циркулирующих шариках и рейка, зацепляющая с зубчатым сектором
Разрешенная максимальная масса автомобиля, кг	11200
Размерность шин	260R508
Давление воздуха в шинах, Па	3,9х10 5
База, мм.	3800
Допустимый суммарный люфт рулевого колеса, 0	15
Допустимое усилие на рулевом колесе, Н	700
Минимальный радиус поворота автомобиля, м	6,9
Диаметр рулевого колеса, мм	450
Передаточное число рулевого механизма	20
КПД рулевого механизма	0,97
Распределение нагрузки передних колес на дорогу от снаряженной массы через шины, Н	21750
Наибольший угол поворота передних колёс (вправо и влево), 0	34 и 36
Коэффициент сцепления, при повороте колеса на месте	0,85



Рис. 1 - Кинематическая схема рулевого управления (с неразрезной трапецией и объединённым гидроусилителем) ЗИЛ-4333

2 Момент сопротивления повороту рулевого колеса [7]

где - коэффициент сцепления с дорогой, при повороте колеса на месте;

p_ш = 3,9х10 ⁵- давление воздуха в шине, МПа;

G_K = 21750 Н - нагрузка на переднюю ось;

3. Усилие на рулевом колесе для поворота на месте [7]

где - передаточное число рулевого механизма;

- КПД рулевого механизма;

- радиус рулевого колеса:

Вычисленное значение усилия на рулевом колесе превышает допустимое [] = 700 H , значит требуется установка рулевого усилителя..

4. Гидроусилитель руля

Гидроусилитель рулевого управления уменьшает усилие, которое необходимо приложить к рулевому колесу для поворота передних колёс, смягчает удары, возникающие из-за неровностей дороги, и повышает безопасность движения, позволяя сохранить контроль за направлением движения автомобиля в случае разрыва шины переднего колеса.

Схема гидроусилителя рулевого управления изображена в приложении, на листе 1.

Момент на рулевом колесе, при котором включается гидроусилитель, зависит от силы центрирующих пружин и составляет около 5 Н, что соответствует усилию 23 Н на ободе рулевого колеса. Этот же момент при максимальном расчетном моменте сопротивления повороту колес приблизительно равен 19 Н (усилие на ободе 86 Н). В действительности указанные величины несколько больше расчетных, вследствие наличия указанных выше предварительных натягов в рулевом механизме. Несмотря на это максимальное усилие па ободе рулевого колеса автомобиля ЗИЛ-130 значительно ниже не только усилия большинства грузовых автомобилей, но и многих легковых машин. «Чувство дороги» для данного гидроусилителя может характеризоваться коэффициентом [5]:

где -- момент на рулевом колесе при максимальном расчетном моменте сопротивления повороту колес;

-- момент на рулевом колесе, соответствующий включению гидроусилителя. Для автомобиля ЗИЛ-130 коэффициент К = 3,8, что характеризует хорошее «чувство дороги».

Максимальное рабочее давление в полости цилиндра гидроусилителя при повороте автомобиля на месте равно 5,885 МПа.

Удельная работоспособность гидроусилителя [5]:

где -- рабочий объем гидроусилителя;

-- максимальное давление, развиваемое насосом.

Для автомобиля ЗИЛ-4333 при = 5,885 МПа удельная работоспособность гидроусилителя:

При достаточной подаче насоса гидроусилителя частота вращения рулевого колеса такова, что насос успевает заполнить рабочую полость цилиндра гидроусилителя. У автомобиля ЗИЛ- эта частота вращения равна не менее 1,31 об/с одну сторону и 1,68 об/с в другую при минимальной частоте вращения холостого хода двигателя.



5. Силовое передаточное число рулевого управления [7]

где - момент сопротивления повороту рулевого колеса, Нм;

= 86 Н - момент, приложенный к рулевому колесу [5].

Условие ограничений минимального (60 Н) и максимального (80 Н) усилий на рулевом колесе [7] после установки гидроусилителя рулевого механизма выполняется.

6. Рулевой вал

Рулевой вал (полый) нагружается моментом:

Напряжение кручения полого вала:

где - наружный диаметр вала ,м;

- внутренний диаметр вала, м.

Вычисленное значение напряжения кручения рулевого вала не превышает допустимое [] = 100 МПа , значит в изменении параметров рулевого вала нет необходимости.



7. Рулевой механизм

Для винтореечного механизма в звене: винт -- шариковая гайка определяют условную радиальную нагрузку Р_ш на один шарик [7]:

где - осевая сила, Н;

- число рабочих витков;

- число шариков на одном витке, находят из условия полного заполнения канавки;

- угол контакта шариков с канавками.

Контактное напряжение, определяющее прочность шарика [7]:

сопротивление рулевой автомобиль управление

где Е - модуль упругости первого рода (Е = 200 ГПа);

d_ш - диаметр шарика;

d_к - диаметр канавки;

k_кр - коэффициент, зависящий от кривизны контактирующих поверхностей (k_кр = 0,6...0,8);

[] = 2500...3500 МПа в зависимости от диаметра шарика.

По ГОСТ 3722-81 может быть определена разрушающая нагрузка, действующая на один шарик.

Следует учитывать, что наибольшие нагрузки в винтовой паре имеют место при неработающем усилителе.

Зубья сектора и рейки рассчитывают на изгиб и контактное напряжение по ГОСТ 21354-87, при этом конусностью зубьев сектора пренебрегают.

Окружное усилие на зубьях сектора [7]:

где радиус начальной окружности сектора;

максимальное давление жидкости в усилителе;

диаметр гидроцилиндра усилителя.

Второе слагаемое применяется в том случае, если усилитель нагружает рейку и сектор, т. е. когда рулевой механизм объединен с гидроцилиндром.

Материал сектора - сталь 18ХГТ, ЗОХ, 40Х, 20ХНЗА; [ у_и ] = 300...400 МПа; [ у_cж ] = 1500 МПа.

8. Вал рулевой сошки

Напряжение кручения вала сошки при наличии усилителя [7]:

где d - диаметр вала сошки.

Материал вала сошки - сталь 30, 18ХГТ, 20ХНЗА.; [ ф ] = 300...350 МПа.

9. Рулевая сошка

Рулевая сошка (рис. 2). Изгиб и кручение -- основные виды напряжения.



Рис. 2 - Расчетная схема рулевой сошки

Расчет ведут на сложное сопротивление. Шлицы рассчитывают на срез. Усилие на шаровом пальце сошки, вызывающее изгиб и кручение (при наличии встроенного усилителя) [7]:

Напряжение изгиба в опасном сечении А-А [7]:

Напряжение кручения [7]:

где W_И и W_К - соответственно осевой и полярный моменты сопротивления опасного сечения.

Эквивалентное напряжение рассчитывается по одной из теорий прочности. Материал сошки: сталь 30, 18ХГТ; [W_Э ] = 300...400 МПа.

10. Поперечная тяга

Усилие, передаваемое шестерней на рейку Р_х , вызывает напряжение сжатия и продольный изгиб тяги [7]:

где F - площадь поперечного сечения:

где d - диаметр сечения тяги;

Критическое напряжение при продольном изгибе

где L - длина тяги, м;

E - продольный модуль упругости, МПа;

J - момент инерции сечения тяги.

L = 0,3м

Запас устойчивости

Запас устойчивости , что удовлетворяет условию

11. Шаровый палец рулевого наконечника

Напряжение среза при площади сечения шарового пальца у основания:

где - площадь сечения шарового пальца у основания:

где - диаметр шарового пальца



12. Крестовина карданного шарнира неравных угловых скоростей

Шипы крестовины испытывают на напряжения изгиба и смятия, а крестовина - напряжение разрыва. Расчеты ведут по формулам [3]:

Рис. 3 - Расчетная схема карданного шарнира неравных угловых скоростей

Напряжение изгиба шипа крестовины:

- условие напряжения изгиба крестовины выполняется.

Напряжение среза шипа крестовины:

- условие напряжения среза крестовины выполняется.

Напряжение крестовины на разрыв в прямоугольном сечении А-А площадью F:

b = 10,0005 мм; h = 20 мм.

- условие напряжения на разрыв крестовины выполняется.



Литература

1. Вахламов В. К. Техника автомобильного транспорта: Подвижной состав и эксплуатационные свойства: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. - М.: «Академия», 2004. - 528 с.

2. Дунаев П. Ф., Леликов О. П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для машиностроительных специальных вузов. - М.: Высшая школа, 1985 - 416 с., ил

3. Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя в 3-х т. Т.3. - 5 изд., переработанное и дополненное. - М. Машиностроение, 1980. - 559 с, ил.

4. Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчета. - М: Машиностроение, 1979. - 557 с.

5. Кригер А. М. Шасси автомобиля ЗИЛ-130. - М: Машиностроение, 1973. - 400 с.

6. Оформление пояснительной записки и графической части курсовых и дипломных проектов. Методические указания. В. М. Пономарёв, О. И. Горбунова, г. Чайковский. ЧТИ (филиал) ИжГТУ, 2003. - 99с.

7. В. Ф. Яркеев. Методические указания к курсовому проектированию для студентов специальности 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» по дисциплине «Автомобили» Часть 2.

Размещено на Allbest.ru