Прочностной расчет рулевого механизма и рулевого привода

2.3 Прочностной расчет рулевого механизма и рулевого привода

Прочностной расчет рулевого механизма.

В автомобиле Москвич 2140 в качестве рулевого механизма применяют глобоидную пару «червяк-ролик».

Осевое усилие на винте определяется по формуле:

;(2.8)

где:  - начальный радиус винтовой линии червяка по наименьшему сечению;

 - угол наклона винтовой линии;

 - усилие, прикладываемое водителем на рулевом колесе;

 - радиус рулевого колеса.

Принимаем: =0,03м

=400Н

=0,2м

Подставив данные в формулу (2.8) получим:

Н

Контактная площадь определяется по формуле:

(2.9)

Принимаем: =1,099рад

=0,994рад

=0,0727 м

=0,02м

Рисунок 4 - Схема зацепления червяк-ролик.

Подставив данные значения в формулу (2.9) получим:

Контактное напряжение в зацеплении червяк-ролик определяется по формуле:

;(2.10)

где: n – число гребней ролика

Принимаем n=2.

Подставив значения в формулу (2.10) получим:

;

Прочностной расчет рулевого привода.

Расчет вала рулевой сошки рассчитывается на кручение по формуле:

(2.11)

где:  - передаточное отношение рулевого механизма;

 - диаметр вала сошки в опасном сечении.

Принимаем: =16.12

=0,0267м

Подставив данные в формулу (2.11) получим

МПа

Рисунок 5 - Схемы к расчету рулевого привода

Усилие на шаровом пальце сошки определяется по формуле:

; (2.12)

где: С – плечо поворота управляемых колес.

М_РМ – момент на выходе рулевого механизма

Принимаем: С=152мм=0,152м

Значение М_РМ определим по формуле:

 

;(2.13)

Принимаем: 0,85

Подставив значения в уравнения (2.12) и (2.13) получим:

;

;

На рисунке 5 изображена схема к расчету рулевого привода. Максимальное напряжение изгиба будет в точке «а», а максимальное напряжение кручения – в точке «b».

Эквивалентное напряжение растяжения в точке «а» определяется по формуле:

 (2.14)

где:

Принимаем: q=0.12м;

p=0.04м;

Подставив данные значения в формулу (2.14) получим:

Напряжение кручения определяется по формуле:

(2.15)

Подставив значения получим:

Расчет шарового пальца на смятие и изгиб производим по формулам:

(2.16)

(2.17)

где:  - диаметр шаровой головки пальца;

 - диаметр шарового пальца в опасном сечении.

Принимаем: ;

Подставив значения в формулы (2.16) и (2.17) получим:

;

;

Поперечная тяга проверяется на сжатие и продольную устойчивость. Напряжение сжатия определяется по формуле:

;(2.18)

где: F - сечение поперечной тяги.

Принимаем:

Подставив значения в уравнение (2.19) получим:

;

Критическое напряжение при продольном изгибе определяется по формуле:

; (2.19)

где: L - длина тяги по центрам шарниров;

E – модуль упругости первого рода

 - экваториальный момент инерции сечения тяги.

Принимаем: L=498,5мм;E= 200 ГПа.

Значение эквивалентного момента инерции определяется по формуле:

; (2.20)

Принимаем: м;м.

Подставив значения, получим:

;

Подставив значения в формулу (2.20) получим:

;

Запас устойчивости определяется по формуле:

(2.21)

где .

Подставив значения, получим:

.