Рабочие процессы рулевого привода автомобиля ГАЗ–3308

РЯЗАНСКОЕ ВЫСШЕЕ ВОЗДУШНО-ДЕСАНТНОЕ КОМАНДНОЕ УЧИЛИЩЕ (ВОЕННЫЙ ИНСТИТУТ)

ИМЕНИ ГЕНЕРАЛА АРМИИ В.Ф.МАРГЕЛОВА

Факультет коммуникаций и автомобильного транспорта

Кафедра автомобили и автомобильное хозяйство

Курсовой проект

по дисциплине «АВТОМОБИЛИ»

Тема: "Рабочие процессы рулевого привода автомобиля ГАЗ-3308»

2013 г.

Содержание

Введение

1. Требования, предъявляемые к конструкции агрегата

.1 Назначение и условия работы

.2 Предъявляемые требования

. Анализ соответствия механизма предъявляемым требованиям

.1 Характеристика и описание конструкции

.2 Анализ соответствия предъявляемым требованиям

. Расчёт деталей, определяющих работоспособность механизма

.1 Определение сил и моментов

.2 Определение наиболее нагруженного узла

. Техобслуживание рулевого привода

. Неисправности рулевого привода и их причины

Заключение

Список используемой литературы

Введение

ГАЗ- 3308 «Садко» (рисунок 1) - российский грузовой бортовой полноприводный автомобиль 2,5-тонного класса капотной компоновки. В конце 80-х годов, ввиду замены ГАЗ-66, были попытки очередной унификации производства уже имеющейся машины. Первый прототип нового полноприводного грузовика был создан Горьковским автомобильным заводом в 1995 году под индексом ГАЗ-3309П. Серийное производство модели, получившей отраслевой индекс ГАЗ-3308 и собственное название «Садко» началось с декабря 1997 года. В Российской Армии 2,3-тонный грузовик ГАЗ-3308 пришёл на смену модели ГАЗ-66-40 с кабиной над двигателем. На ГАЗ-3308 применяется модифицированная кабина от ГАЗ-3309 и ведущие мосты и трансмиссия аналогичные использовавшимся на ГАЗ-66-40.

С 2003 года «Садко» преимущественно оснащается турбодизелем ММЗ Д-245.7 (с 2005 года экологического класса Евро-2, с 2013-го - Д-245.7Е4 экологического класса Евро-4).

С полной нагрузкой «Садко» преодолевает подъем крутизной 31 градус, брод метровой глубины, стена высотой до 40 см и ров шириной до 50 см. При этом ГАЗ-3308 обладает хорошими динамическими характеристиками и развивает максимальную скорость до 100 км/ч. Для повышения проходимости, автомобили оборудованы системой регулирования давления воздуха в шинах, а для повышения плавности хода изменена подвеска автомобиля - применены рессоры большей длины и с меньшим количеством листов. "Садко" можно эксплуатировать на всех видах дорог и бездорожье.

Автомобили "Садко" оборудуются бензиновыми и дизельными двигателями, 5-ступенчатой синхронизированной коробкой передач, 2-ступенчатой раздаточной коробкой, коробкой отбора мощности. Рулевое управление с гидроусилителем и двухконтурная тормозная система с гидровакуумным усилителем и регулятором тормозных сил значительно упрощают работу водителя, и тем самым снижают его утомляемость в пути.

"Армейский" вариант ГАЗ-3308 отличается от стандартной комплектации системой регулирования давления в шинах, пневмовыводом на тормозную систему прицепа и лебедки. Кроме того, на автомобиле "армейской" модификации устанавливаются шины большей размерности - 12R20 (на "коммерческом" варианте - 12,00R18). Проходимость машины при этом еще более возрастает за счет того, что увеличиваются клиренс, радиус продольной проходимости, а также углы съезда и въезда. Возросшая допустимая нагрузка на шину позволяет повысить и грузоподъемность автомобиля.

Армейский" вариант ГАЗ-3308 "Садко" может служить не только как автомобиль для перевозки грузов и людей, но и как мощный тягач для транспортировки армейского снаряжения и вооружения.

Полноприводный автомобиль на базе ГАЗ 33081 (рисунок 2) с двигателем Д-245.7 предназначен для использования в сельском хозяйстве и, в отличие от базового полноприводного варианта, имеет двускатную ошиновку на задней оси в сочетании с обычными колесными дисками на обоих ведущих мостах. При этом системой регулирования давления воздуха в шинах автомобиль не комплектуется. Грузоподъемность машины - 4000 кг.

Автомобиль повышенной проходимости на шасси ГАЗ 3308 "Садко" предназначен для лесного патрулирования, предотвращения и тушения низовых лесных пожаров, а также для защиты сельских поселений. Машина укомплектована надстройкой американской компании American LaFrance. Отличительные особенности надстройки - малый вес (за счет использования легкосплавных материалов) и повышенная эргономичность. Емкость для воды выполнена из армированного пластика и имеет пожизненную гарантию от коррозии. Помимо обычного насоса имеется насос высокого давления, обеспечивающий экономный расход воды и длительное время работы без дозаправки цистерны. Боевой расчет машины - 5 человек, объем емкости для воды - 1000 л.

Подъемник АПТ-14 с электроизолированной люлькой смонтирован на шасси ГАЗ 3308 "Садко" или ГАЗ 3308 "Егерь" и предназначен для проведения строительно-монтажных и эксплуатационных работ в различных сферах производства, требующих подъема людей с материалами и инструментами на высоту до 14 м. Наличие изолированной люльки позволяет выполнять обслуживание электрических установок напряжением до 1000 В без его отключения. Подъемник снабжен двумя пультами управления навесным оборудованием: выносным и расположенным в люльке. Автогидроподъемник работает при температуре окружающей среды от -40 °С до +40 °С.

Цель выполняемой работы - оценка работоспособности и надёжности рулевого привода автомобиля ГАЗ-3308 «Садко», определение наиболее нагруженных деталей и выполнение расчёта на безопасность.

агрегат деталь механизм рулевой

1. Требования, предъявляемые к конструкции рулевого привода

.1 Назначение и условия работы

Рулевой привод совместно с рулевым механизмом передает управляющее усилие от водителя непосредственно к колесам и обеспечивает этим поворот управляемых колес на задаваемый угол. Рулевой привод обеспечивает не только возможность поворота управляемых колес, но и допускает колебания колес при наезде ими на неровности дороги. При этом детали привода получают относительные перемещения в вертикальной и горизонтальной плоскостях, и на повороте передают усилия, поворачивающие колеса.

На автомобилях обычно применяется механический рулевой привод, состоящий из системы рычагов и тяг с шарнирами, осуществляющих с механизмом рулевого управления поворот управляемых колес. Рулевой привод имеет рулевую трапецию, которая позволяет поворачивать управляемые колеса на разные углы, чем достигается их качение без бокового проскальзывания.

Водитель изменяет направление движения автомобиля, поворачивая колеса, которые принято называть управляемыми. Управляемыми могут быть передние и задние колеса, или те и другие вместе. Если все колеса управляемые, то радиус поворота получается минимальным, что особенно важно при ограниченных углах поворота колес.

Тяжелые условия эксплуатации, агрессивный стиль вождения, некачественное обслуживание и ремонт значительно сокращают срок службы рулевого привода.

1.2 Предъявляемые требования

Конструкция рулевого привода (совместно с рулевым механизмом) должна обеспечивать:

.        легкость управления;

.        качение управляемых колес с минимальным боковым уводом и скольжением при повороте автомобиля;

.        стабилизацию повернутых управляемых колес, обеспечивающую их возвращение в положение, соответствующее прямолинейному движению, при отпущенном рулевом колесе;

.        предотвращение передачи ударов на рулевое колесо при наезде управляемых колес на препятствия;

.        минимальные зазоры в соединениях;

.        отсутствие автоколебаний управляемых колес при работе автомобиля при любых условиях и на любых режимах движения.

К рулевому приводу предъявляют следующие требования:

•        правильное соотношение углов поворота управляемых колес, исключающее боковое скольжение колес автомобиля;

•        отсутствие автоколебаний (самовозбуждающихся) управляемых колес вокруг шкворней (осей поворота);

•        отсутствие самопроизвольного поворота управляемых колес при колебаниях автомобиля на упругих устройствах подвески.

Кроме того, к рулевому приводу, как и ко всем механизмам автомобиля, предъявляют такие общие требования: обеспечение минимальных размеров и массы, простота установки и обслуживания, технологичность, ремонтопригодность, надежность.

1.     

2. Анализ соответствия механизма предъявляемым требованиям

.1 Характеристика и описание конструкции

ГАЗ-3308 - полноприводный автомобиль с зависимой подвеской колес и задней рулевой трапецией.

Рулевой привод включает в себя (рисунок 5): рулевую трапецию, рычаги и тяги, связывающие рулевой механизм с рулевой трапецией, рулевой усилитель.

Рисунок 1. Рулевой привод: 2 - поворотные рычаги; 3 - поперечная тяга; 5 - рычаг поворотной цапфы - 4; 6 - продольная тяга; 7 - сошка

Рулевая трапеция обеспечивает требуемую зависимость между углами поворота управляемых колес. Она состоит из поперечной тяги-3, рычагов-2 поворотных цапф и оси управляемых колес (рисунок 5). Основанием трапеции является ось колес, вершиной - поперечные тяги, а боковыми сторонами - рычаги поворотных цапф. Рулевая трапеция служит для поворота управляемых колес на разные углы. Поперечная тяга выполнена цельной.

Поперечная рулевая тяга (рисунок 6). Для ее изготовления обычно применяют бесшовную трубу, на резьбовые концы которой навертывают наконечники с шаровыми пальцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как она определяет схождение колес. При зависимой подвеске, когда применяется неразрезная трапеция, регулирование выполняют поворотом поперечной тяги относительно наконечников (при освобождении стопорных гаек). Так как резьба, нарезанная на концах тяги, имеет разное направление, то поворот тяги вызывает изменение расстояния между шарнирами поперечной тяги. Часто шаг резьбы на разных концах тяги делают неодинаковым для более точной регулировки.

Рисунок 2. Поперечная рулевая тяга: 1 - тяга; 2 - наконечник тяги; 3 - вкладыш головки; 4 - защитная накладка; 5 - рычаг поворотного кулака; 6 - шаровый палец; 7 - крышка накладки; 8 - болт; 9 - буфер нижнего вкладыша; 10 - крышка головки; 11 - вкладыш головки нижний.

Продольная рулевая тяга связывает сошку с поворотным рычагом. Кинематически перемещения продольной тяги и подвески должны быть согласованы, чтобы исключить самопроизвольный поворот управляемых колес при деформации упругого элемента подвески.

Рисунок 3. Продольная рулевая тяг: 1 и 8 - защитные муфты; 2 - сошка; 3 и 13 - болты; 4 - клапан гидроусилителя руля; 5 - наконечник тяги; 6, 11 и 14 - гайки; 7 - тяга; 9 - палец; 10 - пробка; 12 - поворотный рычаг; 15 - гайка; 16 - болт; 17 - гайка стакана; 18 - штифт; 19 - ограничитель; 20 - пружина; 21 - сухарь; 22 - стакан наконечника; 23 - наконечник шарнира.

Продольная рулевая тяга регулируется по длине и преднатягу в шарнирах. В передней части тяги крепится клапан управления гидроусилителя рулевого привода.

Регулировкой длины тяги обеспечивается установка рулевого механизма в среднее положение при прямолинейном положении управляемых колёс. При движении автомобиля по неровной дороге на детали рулевого привода (сошку, продольную и поперечную рулевые тяги, рулевые рычаги) действуют большие нагрузки. Поэтому в рулевой привод вводят пружины для смягчения толчков и для автоматического устранения зазоров, возникающих при изнашивании деталей.

Рулевые тяги снабжены шаровыми шарнирами, размещенными по концам тяги и поджимаемыми жесткими пружинами.

Шарниры рулевого привода (рисунок 4). Шаровые шарниры обеспечивают возможность относительного перемещения деталей рулевого привода в горизонтальной и вертикальной плоскостях при одновременной надежной передаче усилий между ними. Шарниры размещаются в наконечниках рулевых тяг. Основные требования, предъявляемые к шарнирам рулевого привода, заключаются в беззазорности и износостойкости. Они могут быть классифицированы по трём признакам: по форме шарового пальца (полносферный); по кинематике его элементов (простой - палец поворачивается в наконечнике за счет скольжения сферы пальца относительно поверхностей сухарей); по способу устранения зазоров (с периодической регулировкой).

Рисунок 4. Шарнир рулевого привода

В шарнирном соединении шарового пальца с продольной рулевой тягой один из сухарей (вкладыш) представляет собой жесткую опору, а другой опирается на пружину. Внешний сухарь прижат к шаровому шарниру резьбовой пробкой. Во всех соединениях сухари постоянно прижимаются к головке шарового пальца под действием пружин. Использование высококачественных конструкционных материалов для сухарей, современных смазочных материалов и надежных уплотнений позволяет в настоящее время применять шарниры, не требующие замены смазочного материала в течение всего их срока службы.

2.2 Анализ соответствия предъявляемым требованиям

Конкретные конструкционные мероприятия, направленные на выполнение предъявляемых требований:

•        правильное соотношение углов поворота колес достигается параметрами рулевой трапеции (рисунок 9).

Рисунок 5. Схема рулевой трапеции

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 ухудшается управляемость автомобиля, возрастает расход топлива и изнашивание шин.

•        Автоколебания управляемых колес (рисунок 10) являются самовозбуждающимися. Причиной их возникновения является гироскопическая связь управляемых колес. При наездах одного из колес на дорожные неровности происходит перекос переднего моста. Управляемые колеса наклоняются и изменяется положение оси их вращения. Это приводит к возникновению гироскопического момента М_гх, который действует в горизонтальной плоскости и поворачивает управляемые колеса вокруг шкворней. Поворот колес вокруг шкворней вызывает возникновение другого гироскопического момента M_TV который действует в вертикальной плоскости и стремится увеличить перекос моста и наклон колес. Таким образом, перекос моста вызывает колебания управляемых колес вокруг шкворней, а они в свою очередь увеличивают перекос моста, т.е. обе колебательные системы связаны между собой и влияют друг на друга. Возникающие в этом случае колебания управляемых колес вокруг шкворней непрерывно повторяются, являются устойчивыми и наиболее опасными. Полностью устранить колебания управляемых колес вокруг шкворней невозможно - их только можно уменьшить. Это достигается применением балансировки колес, чем устраняется их неуравновешенность.

Рисунок 6. Схема возникновения автоколебаний

Уменьшение автоколебаний достигается наибольшей жёсткостью рулевого привода. При недостаточной жёсткости рычажная система рулевого привода будет обращаться в колебательный контур, отрицательно влияя на устойчивость движения автомобиля. Кроме того, будет нарушаться сходимость колёс, что приведёт к форсированному износу шин и повышенному расходу топлива.

•        отсутствие самопроизвольного поворота колес при колебаниях автомобиля на подвеске достигаются согласованным перемещением продольной тяги и подвески.

При движении автомобиля на колеса действуют внешние силы, стремящиеся повернуть их вокруг вертикальной и горизонтальной осей, и при наличии зазоров в сочленениях рулевого управления колеса могут занять отличное от заданного рулевым колесом положение. Во избежание этого колеса устанавливаются с некоторым наклоном. Поэтому под действием возникающих на колесах сил они сами возвращаются в исходное положение. Это называется стабилизацией управляемых колес. А углы наклона к вертикали и горизонтали, направленной вдоль оси автомобиля, а также углы отклонения осей поворота от вертикали носят название углов стабилизации управляемых колес автомобиля.

Для обеспечения минимальной передачи толчков и ударов на рулевое колесо применяют амортизирующие устройства в рулевом приводе; уменьшают плечо обкатки управляемых колес; применяют гидравлические усилители в рулевом приводе, воспринимающие и поглощающие толчки и удары, которые передаются от управляемых колес.

Рулевым усилителем называется механизм, создающий под давлением жидкости или сжатого воздуха дополнительное усилие на рулевой привод, необходимое для поворота управляемых колес автомобиля.

Усилитель служит для облегчения управления автомобилем, повышения его маневренности и безопасности движения. Усилитель значительно облегчает работу водителя.

Рисунок 7. Силовой цилиндр гидроусилителя руля ГАЗ-3308: 1 - гайка; 2- уплотнительные кольца; 3 - болт-штуцер; 4 - соединительная муфта; 5 - цилиндр; 6 - кольца поршня; 7 - шток с поршнем; 8 - головка цилиндра; 9 - манжета штока; 10 - сальник штока.

Работа силового цилиндра рулевого управления происходит следующим образом. Шток 7 (рисунок 7) силового цилиндра закреплен к кронштейну поперечной рулевой тяги, палец шарового шарнира - к кронштейну переднего моста. Шток силового цилиндра перемещает поперечную рулевую тягу, при этом осуществляется поворот передних колёс.

Надежность обеспечивается за счет следующих конструктивных решений: детали рулевого привода изготавливают из углеродистой качественной конструкционной и легированной сталей:

•          тяги привода - из сталей марок 20, 30, 35;

•          для пальцев шарниров применяют легированные стали 12ХН3А, 18ХГТ и 15ХН с цементацией шаровой головки и конического хвостовика на глубину 1.5…3 мм и последующей закалкой до твердости 56…63 HRC_э. Галтели пальцев упрочняют накаткой для исключения образования трещин. Напыление поверхности пальцев и сухарей различными способами способствует повышению износостойкости поверхностей трения в 2…3 раза;

•          наконечники тяг, рычаги и сошка отковываются из сталей 35, 40, 45, 30Х, 35Х, 40Х, 38ХГМ, 40ХНМА.

3. Расчёт деталей, определяющих работоспособность механизма

.1 Определение сил и моментов

Исходные данные для расчета:

–          разрешенную максимальную массу автомобиля (полная масса)=5950 кг;

–          нагрузка на переднюю ось 2465 кг, на заднюю - 3485 кг

–          размерность шин 12R18

Исходя из маркировки шины: r_своб=505 мм = 0,50 м

Статический радиус - 0,489 м

–          база автомобиля L=3770 мм;

–          наружный радиус поворота автомобиля 11 м;

–          передаточное число рулевого механизма U_рм=23,09

Исходя из компоновки автомобиля, принимаем следующие размеры:

–          радиус обкатки, r_у - 0,068 м;

–          радиус вращения сошки, l₀ - 0,18 м;

–          радиус вращения поворотного рычага, 0,22 м;

Для определения геометрических параметров рулевой трапеции используем графический метод. В нашей конструкции пересечение продолжения осей боковых тяг трапеции имеет место приблизительно на расстоянии 0,7L от передней оси. Считается, что оптимальное отношение длины m бокового рычага трапеции к длине n поперечной тяги m/n =0,12...0,16. Численные значения n и m можно найти из подобия треугольников (рис. 7):

ln =M(l - m),

где М - межшкворневое расстояние.

Учитывая, что т=(0,12...0,16)п, примем т=0,15п

,

где М - расстояние между осями шкворней;

- колея

l =

ln =M(l - 0,15n)  

т=0,15п=231 мм

Рис. 8. Схема расчёта трапеции

Для определения усилия на рулевом колесе по максимальному сопротивлению повороту управляемых колес на месте необходимо рассчитать момент сопротивления повороту.

Расчетный момент сопротивления повороту на поворотных кулаках (цапфах) управляемых колес при повороте «на месте» может быть определен по формуле:

где - момент сопротивления качению; - момент сопротивления скольжению;  моменты, обусловленные продольным и поперечным наклонами шкворней.

Момент сопротивления качению

где f -коэффициент сопротивления качению, f=0,018

Момент сопротивления скольжению

где ϕ - коэффициент сцепления колес с дорожным покрытием, ϕ ≈ 0,8

r_ϕ -плечо силы трения скольжения (верчения), r_ϕ≈0,14· r_c;

r_c -радиус свободного колеса

Исходя из маркировки шины: 12.00R18 r_своб=505 мм = 0,50 м

Плечо силы трения скольжения относительно центра отпечатка шины:

r_ϕ =0,14·0,50=0,07 м, тогда

Рисунок 9. Схема расчёта углов

Минимальный радиус поворота двухосного автомобилей с жесткими передними управляемыми колесами

R_Hmin = L/sinи_{н maх},

где и_{н maх} - максимальный угол поворота наружного колеса.

Минимальный радиус поворота (в метрах) ГАЗ-3308 (ГАЗ-66, ГАЗ-3302, ГАЗ-3309, ГАЗ-3307): 5,5м [5]

Моменты, обусловленные поперечным и продольным наклоном шкворней

Момент сопротивления подъему управляемых колес

средний угол поворота колеса

Углы в и г - поперечный и продольный углы шкворней (по ТТХ)

Тогда расчетный момент

Момент сопротивления повороту можно также рассчитать по полуэмперической формуле:

где м - коэффициент трения шины о дорогу(м = 0,7…0,9);

 - нагрузка на управляемое колесо;

р_ш - давление воздуха в шине; р_ш =340кПа

Нагрузка на переднюю ось 2465кг, на заднюю - 3485кг

На переднее колесо: ,

Расчетное усилие на рулевом колесе для грузовых автомобилей Р_р.к. = 700 Н.

Усилие на рулевом колесе для поворота на месте

Общий КПД рулевого управления определяется произведением КПД рулевого механизма и рулевого привода: з _ру = з _рм з _рп. [1]

От КПД рулевого механизма в значительной степени зависит легкость управления. КПД рулевого механизма при передаче усилия от рулевого колеса к сошке - прямой КПД: з ↓_рм = 0,6…0,95.

Обратный КПД характеризует передачу усилия от сошки к рулевому колесу: з ↑_рм = 0,55…0,85.

Как прямой, так и обратный КПД зависят от конструкции рулевого механизма. Пониженный обратный КПД, хотя и способствует поглощению толчков на рулевое колесо, но в тоже время затрудняет стабилизацию управляемых колес. При оценке рулевого привода необходимо учитывать потери на трение во всех шарнирных соединениях. По имеющимся данным, КПД рулевого привода находится в пределах: з _рп = 0,92…0,95. Принимаем з_рп=0,94

Принимаем з ↓_рм = 0,79, с учётом этого: з _ру =0,94·0,79=0,74

Общее передаточное число рулевого управления определяется как произведение передаточного числа рулевого механизма на передаточное число рулевого привода:

.

Передаточное число рулевого привода U_рп - отношение плеч рычагов привода. Поскольку положение рычагов в процессе поворота рулевого колеса изменяется, то передаточное число рулевого привода переменно: U_рп = 0,85…2,0.

U_ру - 20…25 у грузовых и автобусов.

Передаточное число рулевого управления ГАЗ-3308 - 23,09

Диаметр рулевого колеса нормирован. Для ГАЗ-3308 R_рк=425 мм

 Н

На основании вычисленного усилия на рулевом колесе могут быть последовательно определены нагрузки во всех деталях рулевого управления. Так как усилитель расположен в конечном звене рулевого привода, многие элементы (сошка, продольная тяга) нагружены только усилием водителя.

Сошку и рычаги рулевого привода рассчитывают на изгиб и кручение в опасных сечениях обычным методом.

.2 Определение наиболее нагруженного узла

Расчет сошки (рисунок 10).Под действием приложенной к шаровому пальцу силы, она работает на изгиб и кручение. Опасным является сечение А- А у основания рычага.

Расчётная сила на шаровом пальце сошки:

где l₀ - расстояние между осями вала сошки и шарового пальца, l₀ =180 мм;

Рисунок 10. Схема к расчету сошки.

Это усилие изгибает сошку в плече l=154 мм (от шарового пальца до опасного сечения А-А) и одновременно скручивает сошку в плече е =78 мм, c=24 мм.

Максимальное напряжение изгиба будет в точке "а", а максимальное напряжение кручения - в точке "b".

Эквивалентное напряжение растяжения в опасном сечении:

Где W и W_р - момент сопротивления изгибу и кручению расчётного сечения;

Материал сошки: сталь 30, 18ХГТ; [у]=300…400М Па - допустимое напряжение. Моменты сопротивления изгибу и кручению овального сечения определяем согласно курсу механики материалов:

м³

 м³

Расчёт шарового пальца сошки выполняют на изгиб и смятие под действием силы F_с:

где W - момент сопротивления изгибу сечения пальца;

А - площадь смятия;

D - диаметр шаровой головки пальца;

d - диаметр пальца в сечении на плече с приложения нагрузки

[у]_и=250…300 МПа - допускаемое напряжение изгиба;

[у_см]=50…60 МПа - допускаемое напряжение смятия.

Пальцы с шаровыми головками шарниров следует выпускать для новых автомобилей в соответствии с требованиями отраслевой нормали ОСТ 37.001.233-80, НАМИ рекомендует для нагрузки на управляемые колёса G₁=24кН использовать пальцы с диаметрами сферы D=35мм.

.

Расчет продольной тяги(рисунок 15).

Расчет продольной тяги на сжатие. Напряжение сжатия:

,

где А - поперечное сечение трубы, м²

D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры тяги, D=30 мм d=25 мм;

l - расстояние между шаровыми пальцами, l =320 мм.

Запас устойчивости должен быть не менее 1,5…2,5.

Сила  вызывает напряжения сжатия-растяжения и продольного изгиба тяги.

Рисунок 11. Схема к расчету продольной тяги

Критическое напряжение при продольном изгибе

,

где I - экваториальный момент инерции сечения тяги;

Е - модуль упругости, для стали Е=2,1·10⁵МПа

l - длина продольной тяги (по центрам шарниров), l=320 мм

Запас устойчивости

.

Материал тяги: сталь 20, сталь 35; [] = 1,5...2,5.

Расчет поперечной рулевой тяги (рисунок 12).

Рисунок 12. Схема для определения усилия нагружения поперечной тяги.

Расчет поперечной тяги на сжатие

где А - поперечное сечение трубы, м² l - расстояние между шаровыми пальцами, l =1540 мм. D и d - соответственно наружный и внутренний диаметры тяги; D=35 мм d=25 мм

Сила, вызывает напряжения сжатия-растяжения и продольного изгиба тяги.

где G₁-статическая нагрузка, действующая на передний мост; _c - коэффициент перераспределения при торможении (m_c =1,4);

ϕ - коэффициент сцепления (ϕ =0,8).

Сила, действующая на поперечную тягу:

Напряжение сжатия

,

Критическое напряжение при продольном изгибе

,

где I - экваториальный момент инерции сечения тяги;

,

Запас устойчивости

.

В расчете были определены основные параметры рулевого привода ГАЗ - 3308. Полученные результаты удовлетворяют всем нормам и допущениям. Указанные элементы рулевого привода выдерживают рассчитанную нагрузку с коэффициентом запаса не менее 1.

Наиболее нагруженная деталь - сошка.

4. Техобслуживание рулевого привода

Внешний контроль технического состояния деталей рулевого привода проводят путем осмотра и опробования. Осмотр проводят над осмотровой ямой, если доступ к деталям сверху невозможен.

Состояние рулевого привода и надежность крепления соединений проверяют путем приложения знакопеременной нагрузки непосредственно к деталям привода.

Работу ограничителей поворота оценивают визуально при поворотах управляемых колес до упора в каждую сторону.

Состояние шарниров рулевых тяг оценивается визуально при приложении усилия к рулевому колесу. Люфт в шарнирах будет проявляться взаимным относительным перемещением соединенных деталей.

При ежедневном техническом обслуживании проверяют свободный ход рулевого колеса, состояние ограничителей максимальных углов поворота управляемых колес и крепление сошки.

Периодичность и объемы работ по техническому обслуживанию ГАЗ-3308:

Первое техобслуживание (ТО-1) - через 5000 км пробега

Второе техобслуживание (ТО-2) - через 20 000 км пробега

Сезонное техобслуживание (СО) - сезонное обслуживание один раз в год (совместно с проведением очередных работ по ТО-1 или ТО-2)

«+»   - работа выполняется

«-»    - работа не выполняется

«++»          - работа выполняется через каждые 10 000 км пробега

Таблица 1

5. Неисправности рулевого привода и их причины

Таблица 2. Внешние признаки и соответствующие им неисправности

Заключение

В работе определено назначение рулевого привода - как механизма входящего в рулевое управление автомобиля. На примере автомобиля ГАЗ - 3308 приведено описание устройства и работы рулевого привода.

В результате выполнения курсового проекта были произведены расчёты сил и моментов, действующих на детали рулевого привода. Также были рассчитаны элементы рулевого привода на прочность. Все элементы рулевого привода выдерживают рассчитанную нагрузку с коэффициентом запаса не менее 1. Наиболее нагруженной деталью оказалась сошка.

Так же в работе приведены основные сведения по техническому обслуживанию и ремонту рулевого привода, а также причины возникновения и способы устранения неисправностей.

Список использованной литературы

1.      Гришкевич А.И. Автомобили: Конструкция, конструирование и расчёт. Системы управления и ходовая часть: Учеб. пособие для вузов. - Мн.: Выш. шк., 1987 г., 200 с.

2.      Лукин П.П. Конструирование и расчёт автомобиля. - М.: «Машиностроение»., 1984 г., 376 стр.

.        Армейские автомобили: Конструирование и расчёт. Часть II. - Воениздат, 1970 г., 480 стр.

.        Пузаков А.Г. Автомобили: Конструкция, теория и расчёт: Учеб. для студ. - М.: «Академия»., 2007 г., 544 с.

.        Лысов М.И. Рулевое управление автомобилей. - М.: «Машиностроение»., 2004, 344 стр.

.        И. Рампель Шасси автомобиля. Рулевое управление. Под ред. А.А. Гальбериха. М.: Машиностроение, 1987 г., с.228.

.        Стуканов В.А., Леонтьев К.Н. Устройство автомобилей: М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2006, - 496 с.

.        ГАЗ-3308, 33081 «Руководство по эксплуатации, техобслуживание и ремонту» - М.: изд. дом «Третий рим», 2006 г., 200 стр.

Приложение 1