Диаметр окружности ножки зуба шестерни

10.  Диаметр окружности ножки зуба шестерни

 (20)

11.  Диаметр активной окружности ножки зуба шестерни d_n1 рассчитывается в зависимости от знака В:

d_n1=d_B1 при B£Ф (21)

 при В>Ф (22)

где (23);

h^*_a2 – коэффициент головки зуба рейки

d_n1= 13,155 мм

Высота зуба шестерни

 (24)

12.  Угол a_SK при принятом коэффициенте смещения исходного контура х₁:

 (25)

13.  Пропорциональное перекрытие в торцовом сечении e_a вычисляется в зависимости от А:

 (26)

при А³Ф

(27) при А<Ф

где А=а-r_Na2-0,5d_B1cosa_wt – расстояние между активной линией головки зуба рейки и основной окружностью;

r_Na2 – расстояние от оси рейки до активной линии головки зуба

e_a=1,0909

14.  Осевое перекрытие в торцевом сечении

(28)

где b₂ – средняя ширина зуба рейки

15.  Модуль торцевой

(29)

16.  Радиальный зазор шестерни

С₁=m_nC₁^*=0,475 мм (30)

17.  Основной шаг

P_b=pm_ncosa₀₁=5,609 мм (31)

18.  Коэффициент смещения исходного контура в торцевом сечении

x_f1=x_n1×cosb₁=0,981 (32)

19.  Толщина зуба на основной окружности в торцевом сечении

S_bt1=(2 х₁tga₀+0,5p)cosa_wtm_t+d_B1×inva_wt=4,488210мм (33)

inv a_wt=tga_wt–a_wt/180=0,01659 (34)

20.  Толщина головки зуба шестерни

 (35)

Диаметр контакта шестерни на конце рейки

 (36)

при d_a1-d_y>0 при d_a1-d_y£Ф d_a1=d_y

где r_Na2 – расстояние от оси рейки до активной линии головки зуба

d_y=18,16

21.  Измеряемое число зубьев шестерни

 (37)

округляется в меньшую сторону, где b_B=arcsin(cosa₀×sinb₀₁) - угол наклона зуба по основной окружности;

P_l=pm_ncosa₀₁ – основной шаг

z'=2

22.  Длина общей нормали

W=(z'-1)P_b+S_bt1cosb_B=9,95мм (38)

23.  Минимальная активная ширина шестерни

(39)

1.8 Расчет параметров рейки

1.  Угол наклона зуба рейки

b₀₂=d-b₀₁=-15⁰50' (40)

2.  Коэффициент головки зуба рейки

h^*_a2=h^*_ap01-C^*₂=1,25 (41)

3.  Радиальный зазор рейки

С₂=m_n C^*₂=0,475 (42)

4.  Расстояние от оси рейки до средней линии зуба

r₂=a-0,5d₀₁-m_n x₁=5,65 мм (43)

5.  Расстояние от оси рейки до линии ножки зуба

r_f2= r₂-m_n h^*_ap02=4,09 мм (44)

6.  Расстояние от оси рейки до активной линии головки зуба

r_Na2= r₂+ m_n h^*_ap01-m_n C^*₂=8,025мм (45)

7.  Расстояние от оси рейки до линии головки зуба рейки

r_a2= r_Na2+0,1=8,125  (46)

8.  Средняя ширина зуба рейки

 (47)

9.  Расстояние от оси рейки до активной линии ножки зуба

r_N2=a-0,5d_a1cos(a_SK-a_wt)=5,78 мм (48)

10.  Высота головки зуба рейки

h_a2=r_a2-r₂=2,475 мм (49)

11.  Высота ножки зуба рейки

h_f2=r₂-r_f2=1,558мм (50)

12.  Высота зуба рейки

h₂= h_a2- h_f2=4,033 мм (51)

13.  Торцовый шаг

 (52)

14.  Толщина зуба рейки у ножки

S_fn2=2(r₂- r_f2)tga₀+0,5pm_n=4,119 мм (53)

15.  Ширина впадины у ножки

S_ef2=pm_n- S_fn2=1,85 мм (54)

16.  Толщина головки зуба рейки

S_an2=0,5 pm_n-( r_Na2+0,1- r₂)2tga₀=1,183 мм (55)

17.  Радиус основания ножки зуба рейки

P_f2=0,5 S_ef2×tg(45⁰+0,5d₀)=1,32 мм (56)

18.  Минимальное число зубьев рейки z_2min:

(57)

где l_p – ход рейки

- потеря длины (разница между общим зацеплением и ходом рейки) (58);

 (59)

l₁=a-r_a2  (60)

 (61)

(62)

(63)

z_2min=25,35

19.  Диаметр измерительного ролика теоретический

 (64);

округляем до существующего d₁=4,5 мм

20.  Измеряемый размер от края рейки

(65)

21.  Измеряемый диаметр от оси рейки

 (66)

22.  Измеряемый диаметр до головки зуба

 (67)

23.  Измеряемый диаметр до ножки зуба

(68)

2. Описание конструкции, представленной в графической части, и ее

анализ

Параметры шасси зависят от типа кузова, расположения двигателя и коробки передач, распределения масс автомобиля и его наружных размеров. В свою очередь, схема и конструкция рулевого управления зависят как от параметров автомобиля в целом, так и от принятых решений по схеме и конструкции других элементов шасси и привода. Схема и конструкция рулевого управления определяются на ранних этапах проектирования автомобиля.

Основой для выбора способа управления и компоновки схемы рулевого управления служат принятые на этапе эскизного проектирования характеристики и конструктивные решения: максимальная скорость, размер базы, колесная формула, распределение нагрузки по осям, минимальный радиус поворота автомобиля и т.д.

Рис.8.

Рулевое управление автомобиля ВАЗ-2110 состоит из рулевого механизма реечного типа и рулевого привода. Конструкцией, представленной в графической части данного дипломного проекта, является реечный рулевой механизм с тягами в сборе, а также рабочие чертежи его деталей.

Реечные рулевые механизмы более распространены, так как обладают малой массой, высоким КПД и повышенной жесткостью, хорошо компонуются с гидравлическими усилителями, что обусловило их использование на легковых автомобилях с передним расположением двигателя, например, на ВАЗ-2110 применяют рулевое управление из-за того, что у данной модели автомобиля максимальная нагрузка на управляемую ось до 24 кН.

Схема рулевого управления автомобиля ВАЗ-2110 представлена на рис.8. На этом рисунке:

1 -  головка наконечника тяги;

2 -  шаровой шарнир;

3 -  поворотные рычаги;

4 -  гайки;

5 -  трубчатая тяга;

6 -  горизонтальные тяги;

7 -  болты;

8 -  крепящая тяга;

12 -  соединительная пластина;

13 -  стопорная пластина;

14 -  резинометаллический шарнир;

15 -  уплотнительные кольца;

16 -  втулка;

17 -  рейка;

18 -  картер;

19 -  хомут;

20 -  эластичная муфта;

21 -  рулевые тяги;

22 -  демпфирующий элемент;

23 -  рулевое колесо;

24 -  шариковый радиальный подшипник;

25 -  вал;

26 -  рулевая колонка;

27 -  кронштейн;

28 -  защитный колпачок;

29 -  роликовый подшипник;

30 -  приводная шестерня;

31 -  шариковый подшипник;

32 -  стопорное кольцо;

33 -  защитная шайба;

34 -  уплотнительные кольца;

35 -  гайка;

36 -  пыльник;

37 -  резиновое кольцо;

38 -  стопорное кольцо;

39 -  металлокерамический упор;

40 -  пружина;

44 - гайка.

На рис.9 изображен рулевой механизм реечного типа с тягами в сборе.

Рис. 9.

Данная конструкция включает в себя:

1 -  защитный колпачок;

2 -  картер рулевого механизма;

3 -  рейка рулевого механизма;

4 -  приводная шестерня;

5 -  рулевая тяга;

6 -  распорная втулка, ограничивающая ход рейки;

7 -  болт крепления рулевой тяги, затягивают с моментами 7,8±0,8 кгс×м и законтривают их отгибанием краев стопорной пластины на грани болтов;

8 -  соединительная пластина;

9 -  упорная втулка;

10 -  опора рулевого механизма, плотно прилегающая к чехлу;

11 -  опорная втулка рейки;

12 -  защитный чехол, установленный так, чтобы его правый торец находился на расстоянии 28,5_-0,5 мм от торца трубы, и закрепленный хомутами;

13 -  хомут;

14 -  упорное кольцо рейки, ограничивающее ход рейки;

15 -  уплотнительное кольцо упора рейки;

16 -  гайка;

17 -  упор рейки;

18 -  роликовый подшипник;

19 -  шариковый подшипник;

20 -  стопорное кольцо;

21 -  уплотнительное кольцо гайки;

22 -  гайка крепления подшипника шестерни;

23 -  пыльник;

24 -  шайба;

3. Проверочный расчёт на прочность зубчатого зацепления

Статическая нагрузка от рулевого колеса . Тяги, блокируемые в расчётном положении.

3.1 Расчёт сил сцепления

   

	Индекс 1 относится к шестерне, 2 – к рейке.  - угол зацепления  - угол наклона зуба (прямозубая рейка)

Рис.19

d_o1 = 13,3 мм – делительный диаметр шестерни,

F_u – изгибная сила,

F_r – радиальная сила,

F_t – тангенциальная сила,

F_n – нормальная сила.

 (91);

 т. к. угол  .

  3.2 Нагрузка на рейку

Рис.20 Нагружение рейки

1  

2  

Схема распределения сил и моментов

Напряжение изгиба рейки

 (92)

Коэффициент запаса прочности .

3.3 Радиальная нагрузка на подшипник опоры шестерни

 (93)

 (94)

F_RV – радиальная нагрузка роликового подшипника;

F_RR- радиальная нагрузка шарикового подшипника.

3.4 Максимальные силы, действующие на подшипник и проявляющиеся при нагрузке

Радиальный шарикоподшипник		Односторонний закрытый игольчатый подшипник без внутреннего кольца, FRN, Н
Fa , H	FRR , H
0	13510	15820

Эвольвентная статическая нагрузка радиального шарикоподшипника.

 (95) где

Коэффициенты работоспособности

С – при динамической нагрузке;

С_о – при статической нагрузке;

С_в – разрушающая нагрузка, С_в = 10 С_о .

Для радиального шарикоподшипника:

С = 4650 Н, С_о = 2800 Н, С_в = 28000 Н.

  Коэффициент запаса прочности от износа

 (96)

Втулка игольчатая (односторонний закрепленный игольчатый подшипник без внутреннего кольца)

С = 6191 Н, С_о = 4365 Н, С_в = 43650 Н.

Запас прочности от разлома

 

3.5 Нагрузка установочного винта

Установочный винт получает нагрузку при воздействии радиальной силы F_r= 985 H и F_L1 = 1817,6 H.

Резьба М32 х 1,5

Материал:

·  установочный винт GD – Z и Al 4

·  втулка CD Al 98 Cu 3

Несущая длина резьбы 5 мм.

Контактное напряжение

 (97)

Материал для всех, передающих усилие деталей, таких, как рычаги рулевой трапеции, поворотные рычаги, поперечная тяга, шаровые шарниры и т. д., должны обладать достаточно большим относительным удлинением. При перегрузке эти детали должны пластически деформироваться, но не разрушаться. Детали из материала с малым относительным удлинением, например, из чугуна или алюминия, должны быть соответственно толще. При блокировке рулевого управления, при разрушении или ослаблении какой – либо из его деталей автомобиль становится неуправляемым, а авария – практически неизбежна. Вот почему надежность всех деталей играет важную роль.

Заключение

В данном курсовом проекте на тему "Рулевое управление легкового автомобиля 2-го класса" была рассмотрена конструкция рулевого механизма реечного типа. Приведен расчет параметров зацепления "шестерня – рейка", тяговый расчет автомобиля, в котором определяется внешняя скоростная характеристика, мощностной баланс, время и путь разгона, топливная экономичность.

Список литературы

1.  Автомобили. Теория и конструкция. Минск: Высшая школа,1978

2.  Документация по техпроцессам ОМО МСП ОАО "АвтоВАЗ"

3.  Булавина Н.Ф. Методические указания к лабораторной работе по дисциплине "Экономика отрасли". Тольятти, ТПИ, 1994

4.  Гурин Ф.В., Киеников В.Д., Рейн В.В. "Технология автотракторостроения". М.: Машиностроение, 1981

5.  Гришкевич А.И., Ломенко Ю.Н. Автомобиль. М.: Высшая школа,1987

6.  Иларионов В.А., Морин Н.М., Сергеев Н.М. Теория и конструкция автомобиля. М.: Машиностроение, 1972

7.  Логинов М.И. Рулевое управление автомобилей. М.: Машиностроение, 1972

8.  Лукин П.П., Гапарянц Г.А., Родионов В.Ф. Конструирование и расчет автомобиля. М.: Машиностроение, 1984

9.  Охрана труда в машиностроении. М.:машиностроение, 1983

10.  Охрана труда на предпрятиях автомобильного транспорта. М.: Транспорт, 1985

11.  Раймпель Й. Шасси автомобиля. М.: Машиностроение, 1987

12.  Чайковский И.П., Соломатин П.А. Рулевые управления автомобилей. М. Машиностроение, 1987