Технический проект

3. Технический проект

3.1 Конструкция разрабатываемого узла и принцип его работы

Рулевое управление – совокупность механизмов автомобиля, обеспечивающих его движение в заданном направлении. Рулевое управление состоит из рулевого колеса, соединённого валом с рулевым механизмом, и рулевого привода. Иногда в рулевое управление включён усилитель.

Рулевым механизмом называют замедляющую передачу, преобразовывающую вращение вала рулевого колеса во вращательное вала сошки. Крутящий момент передаётся от рулевого колеса к валу червяка, далее через зацепление червяк-ролик к ролику (двух, трёх гребневый…), который в свою очередь передаёт вращение на вал сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу. Можно также сказать, что механизм является одноступенчатым редуктором (на входе получаем более низкий крутящий момент с более высокой угловой скорость вращения рулевого колеса, по сравнению с более высоким крутящим моментом, но более медленной угловой скоростью на сошке).

Рулевой механизм представляет собой или червячную, или винтовую, или кривошипную, или зубчатую передачи, или комбинацию таких передач. Большое распространение получили рулевой механизм в виде червячной передачи с червяком глобоидальной формы. К этому типу относят рулевые механизмы легковых автомобилей и многих грузовых автомобилей семейства ГАЗ.

Устройство и конструкция узла представлена в графической части работы и в спецификации к разрабатываемому узлу.

3.2 Литературный и патентный поиск по узловой разработке

Аналог №1

 Известен рулевой механизм транспортного средства (SU 1676905), содержащий глобоидальный червяк 1, установленный на подшипниках в картере 2, ролик 3, закреплённый на валу сошки 4 и крышки 5 картера 2. В крышке 5 и картере 2 расположены опоры 6 вала сошки 4. В осевом отверстии вала сошки 4 установлены шарик 7 и регулировочный винт 8, закреплённый одним концом на валу сошки 4 с помощью резьбовой втулки 9, которая зафиксирована от проворачивания с помощью гайки 10. Вторым концом регулировочный винт закреплён в крышке 5 и зафиксирован от проворачивания гайкой 11. Выборка зазора между валом сошки 4, шариком 7 и головкой регулировочного винта 8 осуществляется вворачиванием втулки 9 с последующей её фиксацией. Цель изобретения – повышение надёжности рулевого механизма. Устройство работает следующим образом. Выборка зазора между валом сошки 4, шариком 7 и головкой регулировочного винта 8 осуществляется путём вворачивания втулки 9 с последующей фиксацией её на валу сошки 4 гайкой 10. Указанная регулировка производится перед сборкой рулевого механизма. А регулировка бокового зазора между глобоидальным червяком 1 и роликом 3 (изменение размера е) производится после сборки рулевого механизма путём вворачивания винта 8 с последующим стопорением его в крышке 5 гайкой 11.

Аналог №2

Также известен рулевой механизм (SU 850474), содержащий глобоидальный червяк 1, установленный на подшипниках в картере 2, ролик 3, закреплённый на валу 4 сошки и крыши 5 картера. В крышке 5 картера имеется опора для хвостовика 6 головки вала 4 сошки, в осевое отверстие которого ввернёт регулировочный винт 7, имеющий бурт 8, зажимаемый между крышкой 5 картера и прижимной пластиной 9 с помощью винта 10 крепления крышки 5 к картеру 2 и винта 11. Регулировочный винт 7 в сопровождении с крышкой 5 картера имеет гарантированный радиальный зазор, компенсирующий несоосность крышки 5, картера 2, вала 4 сошки. Для предотвращения течи смазки через регулировочное устройство рулевого механизма в специальном гнезде крышки 5 картера имеется кольцевой сальник 12, прилегающий к бурту 8 регулировочного винта.

Цель изобретения – повышение долговечности и технологичности рулевого механизма.

Недостаток данного рулевого механизма является то, что в результате использования в качестве опорной поверхности (несущей значительные радиальные нагрузки) резьбовой поверхности втулки и вала сошки последние оказываются наиболее подверженные износу.

Кроме того, данная конструкция требует высокой точности соблюдения соосности сопрягаемых поверхностей картера, крышки, резьбовой втулки и вала сошки.

Аналог №3

Червячный рулевой механизм (SU 545502), содержащий картер 1, в котором размещены глобоидальный червяк 2 и вал сошки 3. Червяк вращается в роликовых конических подшипниках 4, один из которых выполнен регулируемым. Вал сошки вращается в бронзовой втулке 5 горловины картера 1 и в роликовом цилиндрическом подшипнике 6 верхней крышки 7 картера 1. В щёчка вала сошки закреплен двухгребневый ролик 8, вращающийся на оси 9 и взаимодействующий с витками червяка 2. Щёчки выполнены параллельными оси вала сошки 3. Центр ролика 8 смещён относительно средней плоскости червяка 2 для обеспечения запаса на осевое регулировочное перемещение вала сошки 3. Регулировочное перемещение вала сошки происходит с помощью винта 10.

Ось О₁ вала сошки 3 расположена в плане под углом к направлению оси О₂, перпендикулярному оси О₃ червяка 2. В результате центр ролика при вращении вала сошки 3 перемещается в плоскости, наклонённой к оси О₃ червяка 2 на угол, ограниченный углами подъёма винтовой линии крайнего и среднего витков червяка.

Цель изобретения – упростить изготовление рулевого механизма и повысить его надёжность. Это достигается тем, что ось вала сошки в плоскости, параллельной соси червяка, выполнена отклонённой от перпендикулярного к оси червяка положения на угол, ограниченный углами подъёма винтовой линии крайнего и среднего витков червяка.

При таком расположении осей вала сошки и червяка нет необходимости располагать ролик наклонно к оси вала сошки (для правильной ориентации ролика относительно витка червяка), поскольку ролик, оставаясь параллельным оси вала сошки, в предлагаемом механизме правильно ориентируется относительно червяка в результате поворота оси самого вала сошки. Такая конструкция исключает также осевые перемещения вала сошки при работе рулевого механизма и позволяет отказаться от подвижного резьбового соединения в качестве опоры конца вала сошки.

Аналог №4

Рулевой механизм (SU 288569) содержит глобоидальный червяк 1, установленный на подшипниках в картере 2, ролик 3, закреплённый с помощью оси 4 в пазу вала 5 сошки и крышки 6 картера, в резьбовое отверстие которой ввёрнута втулка 7 с внутренней и наружной резьбами, которые могут быть различного направления или одного направления, но с различным шагом. На хвостовике 8 головки вала сошки выполнена наружная резьба, и этот хвостовик ввернут в резьбовую втулку 7, являющуюся также его опорой. Втулка 7 законтрена гайкой 9. Для смазки механизма в качестве маслоналивного канала используется закрываемое пробкой 10 резьбовое отверстие втулки 7 и центральное сквозное отверстие в резьбовом хвостовике головки вала сошки, выходящее в паз головки вала сошки. Осевое перемещение вала сошки при его вращении может быть осуществлено также с помощью закреплённого в резьбовом отверстии крышки винта, ввернутого в резьбовое отверстие хвостовика 8 головки вала сошки. Резьбовое соединение вала сошки с картером может быть осуществлено хвостовиком 11 с резьбой, ввернутым в горловину картера.

В этом случае для возможности регулирования бокового зазора в зацеплении горловина картер должна быть выполнена отъёмной.

Цель изобретения – упростить изготовление и повысить долговечность пары глобоидальный червяк – ролик. Для этого на валу сошки выполнена резьба, взаимодействующая с резьбовым элементом кратера. В таком рулевом механизме резьба вала сошки может быть выполнена на наружной поверхности его хвостовика, а со стороны крышки картера резьбовой элемент может быть выполнен в виде втулки с внутренней и наружной резьбами, причём наружной резьбой втулка ввёрнута в крышку картера.

Заключение

Темой и задачей проектирования моей курсовой работы является проект легкового автомобиля, грузоподъемностью 4 человека; колесной формулой 4х2; максимальной скоростью 35 м/с, класс автомобиля – это микрохэтчбэк. А также индивидуальное задание на проектирование узла – вариант №41 (рулевое управление типа червяк - ролик).

Курсовая работа, представленная мною состоит из пояснительной записки и графической части. Пояснительная записка включает все тягово- и технико эксплуатационные свойства автомобиля, а графическая часть включает в себя графики подтверждающие расчёты, которые позволяют сделать заключения и выводы о практичности, более высоком уровне технико – экономических свойств автомобиля.

В пояснительной записке представлены разделы и соответствующие расчёты к ним, а именно:

1.- выбор и основание исходных данных для проектирования

2.- тяговый расчёт автомобиля, который включает в себя построение графика внешней скоростной характеристики, расчёт и корректировка передаточных чисел трансмиссии.

3.- тягово – эксплуатационные свойства автомобиля, а это и тяговая и скоростная характеристика автомобиля, и динамический паспорт, и тормозные свойства, и устойчивость автомобиля, и управляемость, плавность хода, проходимость, топливная экономичность.

4.- основные технико – эксплуатационные показатели автомобиля.

5.- а также литературный и патентный поиск и обзор по теме индивидуального задания.

Графическая часть содержит графики, подтверждающие расчёты, содержащиеся в пояснительной записке:

1.- график скоростной характеристики автомобиля

2.- график корректировки передаточных чисел трансмиссии

3.1.- график тяговой характеристика автомобиля

3.2.- график динамической характеристики автомобиля

3.3.- график характеристики ускорения автомобиля

4.- динамический паспорт автомобиля

5.- график характеристики разгона автомобиля

6.- график зависимости критических скоростей движения автомобиля от радиуса поворота.

7.- график зависимости критических скоростей автомобиля по условиям управляемости от угла поворота управляемых колёс.

8.- график зависимости резонансных скоростей автомобиля от длины неровностей.

9.- и 4 графика по топливной экономичности которые характеризуют расход топлива в литрах на 100 км при разных условиях движения автомобиля, а именно в зависимости от:

а) фактора обтекаемости

б) загруженности автомобиля

в) коэффициента сопротивления качению колеса автомобиля

г) график расхода топлива при разгоне на каждой передаче

Темой моего индивидуального задания является рулевое управление типа червяк – ролик. Чтобы изучить устройство и принцип работы узла необходимо произвести патентный и литературный поиск по уже существующим конструкциям, аналогам. В своей работе я привёл 4 патента как примеры, которые являются аналогичными по принципу работы и устройству узлу, разрабатываемому мною. Каждый патент(пример) содержит устройство и цель изобретения. Необходимо изучить цель модернизированных изобретений. Конструкция узлов является аналогичной друг другу, но модернизация некоторых составных частей приводит к увеличению долговечности узла, к снижению себестоимости, увеличению производительности. Основным механизмом данного узла является – механическая передача: глобоидальный червяк – ролик. Весь механизм установлен в картере рулевого механизма. Как правило, червяк установлен на конических подшипниках, один из которых выполнен регулируемым. Вал ролика на конце имеет сошку, которая в свою очередь и воспринимает крутящий момент который далее передаётся рулевую тягу и далее рулевой рычаг, далее управляемые колёса. Крутящий момент передаётся от рулевого колеса к валу червяка, далее через зацепление червяк-ролик к ролику (двух, трёх гребневый…), который в свою очередь передаёт вращение на вал сошки. Этот механизм увеличивает прикладываемое к рулевому колесу усилие водителя и облегчает его работу. Можно также сказать, что механизм является одноступенчатым редуктором (на входе получаем более низкий крутящий момент с более высокой угловой скорость вращения рулевого колеса, по сравнению с более высоким крутящим моментом, но более медленной угловой скоростью на сошке).

Заключительной часть курсовой работы является представление в графическом виде компоновки автомобиля в двух проекциях.

В заключении можно отметить что спроектированный мною автомобиль является более совершенным в технико- и тягово-эксплутационном направлении чем автомобиль прототип. За прототип был взят автомобиль марки ЗАЗ, модели 968 «Запорожец»: это и размещение силовой установки в передней части кузова, снабжение рулевого управления усилителем, снижен расход топлива, улучшены показатели скоростной характеристики двигателя, увеличена комфортабельность автомобиля, дизайн внешний так и внутренний, разгонные характеристики.

Литература:

1.  Литвинов А.С., Фаробин Я.Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных

свойств. М.: Машиностроение, 1989. -237с.

2.  Гришкевич А.И. Автомобили. Теория. Минск.: Выщеэйшая школа, 1986.

-207с.

3.  Поросятковский В.А., Куку Д.Г., Чобруцкая Р.В. Тягово-динамический расчёт автомобиля. Методические указания к курсовому проекту (курсовой работе) по дисциплине «Автомобиль». Кишинёв.: КПИ,1991 -39с.

4.  D. Cucu, V. Poroseatcovschi. “Teoria automobilului”.

5.  E. Ionescu. V. Cîmpian, S. Popescu, Gh. Pereş. Tractoare şi automobile. Dinamica şi economicitatea tractoarelor şi automobilelor. 1979

6.  А.Н. Понизовкин, В.С. Шуркина. Краткий автомобильный справочник. Гос. НИИавтомоб. трансп. 8-е изд., перераб и доп. – М. Транспорт, 1979-

464с.

7.  В. И. Анохин. Отечественные автомобили. Издательство

«Машиностроение», Москва 1964