Системы управления(кинематика рулевого управления и анализ конструкций рулевых механизмов)
| Определение фактической длины боковой тяги и угла поворота рычага рулевой трапеции вызывает очень большие трудности в случае независимой подвески. Эта длина определяется зависимостью и0 = j/u'2 -f- с2 + d2, однако кроме определяющих ее длин о, с и d для расчета рулевой трапеции необходимо знание углов х и ф0, а также проекций ut и иа. Положение рулевой колонки оказывает известное влияние на положение рулевого механизма с вращательным движением на выходе: если колонка установлена под углом а к горизонтали, то и рулевой механизм повернут под таким же углом к вертикали. Внутренний шарнир Т боковой тяги, сидящий на сошке, при повороте колес перемещается по дуге окружности, положение в пространстве которой зависит от угла а. Внешний шарнир U закреплен на рычаге рулевой трапеции, ось поворота Е—G которого повернута внутрь на угол а0 поперечного наклона шкворневой оси. В большинстве случаев она дополнительно имеет угол продольного наклона т0. Следовательно, этот шарнир перемещается по дуге совершенно другой окружности. Задачей конструктора является найти такой угол поворота рычага рулевой трапеции Я, (а также, возможно, и угол поворота сошки о, чтобы разность поворота колес возможно точнее изменялась в соответствии с требуемым законом этого изменения. Соответствующие кривые, полученные расчетом и измерениями для легковых автомобилей, показывают, что на практике эта разность вначале принимает отрицательные значения (или Аб = 0), затем возрастает до половины требуемого значения при максимальном угле поворота внутреннего колеса (подробнее этот вопрос рассмотрен в). Более сильно нагруженное наружное колесо вначале поворачивается на больший угол по сравнению с внутренним (или на тот же угол). Благодаря этому его шина получает больший угол бокового увода и может передавать более высокие боковые силы. При повороте колес до упора фактическая разность углов их отклонения должна оставаться меньше требуемой, что гарантирует получение меньшего диаметра разворота по габариту. Максимальное сближение этих кривых возможно только для грузовых автомобилей. За очень небольшими исключениями кинематика рулевого управления всех легковых автомобилей, изученных до сих пор, отличается от этого «идеала». Угол поворота наружного колеса 80 зависит от угла поворота внутреннего колеса 8; через их разность Аб = бг — б„ (вертикальная ось). Основное влияние на Д6 оказывают угол поворота рычага рулевой трапеции К, угол наклона боковой тяги на виде сверху, а также угол поворота сошки и маятникового рычага о в случае рулевого механизма с вращательным движением на выходе. Положение боковой тяги определяется местом расположения этого механизма и объема, который можно использовать для рулевого привода. Задача, собственно, состоит в графическом или численном расчете углов к и о. Оба они зависят от большого числа составляющих и податливости опор, которую теоретически не всегда можно оценить точно. И наоборот, в случае реечного рулевого механизма кинематический расчет рулевой трапеции упрощается. Прямолинейное боковое перемещение зубчатой рейки здесь преобразуется в пространственное перемещение рычага рулевой трапеции. Рулевой четырехзвенник и рулевой трехзвенник. При рулевом механизме с вращательным движением на выходе рулевой четырехзвенник может быть расположен перед осью или сзади нее, причем сошка и рычаги рулевой трапеции могут быть направлены в одну сторону или в разные. Кроме того, возможно использование маятникового рычага, который позволяет расположить среднюю тягу перед осью, а боковые тяги — за нею. Рулевой трехзвенник реечного рулевого управления также может быть расположен перед осью или сзади нее. Внутренние шарниры боковых тяг могут закрепляться на концах зубчатой рейки или в ее середине. Шестерня рулевого механизма может быть расположена сверху или снизу этой рейки, чтобы обеспечить поворот рулевого колеса и колес в одну сторону. Повернутые наружу рычаги рулевой трапеции (отрицательный угол А.) позволяют удлинить боковые тяги при необходимости закрепления их шарниров на концах, зубчатой рейки. Влияющие факторы. Величина угла наклона рычага рулевой трапеции к (а также угла о в случае рулевого механизма с вращательным движением на выходе) определяется положением и длиной UT боковой тяги на видах сверху и сзади, которые, в свою очередь, зависят от типа подвески и длин рычагов. Важное значение имеет также высота расположения рулевого механизма на автомобиле. В свою очередь, угол Я, влияет на длину боковых тяг. При расчете рулевого управления, таким образом, необходимо учитывать следующее: положение рулевого четырехзвенника (или трехзвениика) и рулевого механизма относительно оси; высоту рулевого механизма и угол его наклона; длину и положение боковых тяг; тип подвески и длины ее рычагов; наклон осей поворота колес на видах сзади и сбоку, т. е. углы а0 и т0; длину ручагов рулевой трапеции, а также угол их поворота К. Поскольку многие из этих величин неизвестны, возможен только итеративный расчет. Длина и положение боковых тяг. При ходе сжатия и отбоя колес нежелательно изменение их схождения или это схождение должно оставаться в определенных пределах. Выполнение этого требования зависит в первую очередь от правильного выбора длины боковых тяг. Большое значение имеет также податливость рулевого управления и его опор. 6.4.1. Подвеска на двойных поперечных рычагах Положение внутреннего шарнира Г боковой тяги в зависимости от положения внешнего шарнира U можно найти двумя методами: методом шаблонов и методом полюсов. Рассмотрим одну сторону передней подвески на виде сзади. Найдем длину проекции и' боковой тяги и угол х. Эта тяга должна лежать на линии, соединяющей ее внешний шарнир U с полюсом Р. Полюс Р необходим также для определения центра крена. Оси качания рычагов могут быть наклонены на виде сбоку, чтобы противодействовать продольному наклону кузова при торможении. В таких случаях точки, необходимые для нахождения полюса, определяются опусканием вертикалей на оси качания рычагов Сх—С2 и Dx—Г>2 из центров направляющего и несущего шарниров Е и G на виде сбоку. Точки пересечения этих вертикалей с осями обозначены С и D. Вначале положение внешнего шарнира U на виде сзади неизвестно. Для его приближенного определения необходимо знать высоту рулевого механизма. Кроме того, нужно задать угол к, который при известной длине рычага рулевой трапеции г позволяет рассчитать расстояние k = r sin %. Шаблоны, с помощью которых точку Т можно найти графически. Все поясняющие этот метод рисунки содержат точку U н траекторию ее движения. Дополнительно необходимо только определение точки Т на линии, соединяющей точку U с полюсом Р. Точка Т представляет собой центр окружности, дуга которой наиболее близка к траектории перемещения точки U. Проще и даже точнее графическое определение точки Т с помощью полюсов. Вначале, необходимо найти полюс Р (на этом рисунке обозначенный Pt) и затем соединить его с точкой U. Продолжение отрезков EG и DC дает дополнительный полюс Рш, который следует соединить линией с Рг. Если отрезок UPt лежит над GD, то над линией РгР2 нужно построить угол а, равный углу между UPX и GD. Если же иРг расположен ниже GD, то этот угол нужно отложить вниз от ^W Луч, идущий от Рг под углом ос, пересекается с продолжением линии, соединяющей UE, в полюсе Ра боковой тяги. Для нахождения искомой точки Т, т. е. центра внутреннего шарнира боковой тяги, Ра соединяем с С и продолжаем до линии этой тяги. Отрезок k (расстояние точки U до оси поворота колеса EG) определяет положение полюса Ра в боковом направлении. Случай положения точки U слева от оси EG, возможный только при расположении рулевого механизма перед осью. Полюс Р3 смещается вправо, что благоприятно сказывается иа увеличении расстояния внутреннего шарнира Т от середины автомобиля, если этот шарнир должен быть закреплен на конце зубчатой рейки. Расположение боковой тяги над верхним рычагом вызывает увеличение угла а и, кроме того, смещение полюса Рэ далеко вправо. При параллельных рычагах полюс Рх лежит в бесконечности. В таком случае через точку 0 проводим линию, параллельную GD, и на расстоянии, равном расстоянию между этой линией и GD, от Р2 наносим еще одну линию, параллельную этим двум. Точка пересечения ее с продолжением линии UE дает полюс Р8, который для нахождения точки Т необходимо соединить с С. Подвеска Макферсон Благодаря перемещениям рычагов при ходах сжатия и отбоя колеса определение точки Т при подвеске Макферсон более трудно. Для нахождения полюса Р, из точки Е крепления штока проводим перпендикуляр к оси амортизационной стойки до пересечения его с линией, продолжающей рычаг GD. Соединяя полюс Pj с точкой U, находим положение боковой тяги. Через точку G проводим линию, параллельную ЕР1г точка пересечения которой с продолжением ED дает второй полюс Рг. От линии, соединяющей Рг и Ра, вниз откладываем угол а, равный углу между отрезками ЕРХ и UPX. Пересечение полученной стороны угла а с продолжением отрезка дает полюс Р3. И наконец, продолжение линии, соединяющей Ра и D, до линии UPX определяет положение внутреннего шарнира Т боковой тяги. Если при Я = 0° точка U лежит на оси поворота колеса EG то полюс Ра расположен на продолжении этой оси. Положение Pt определяется направлением перемещения штока амортизационной стойки. Поэтому перпендикуляр должен строиться к оси этой стойки (а не к оси EG). Низкое расположение боковой тяги обусловливает смещение полюса Ра вправо, т. е. ее укорочение. Это оказывает положительный эффект, если внутренние шарниры боковых тяг должны быть закреплены на концах зубчатой рейки. Как видно из рисунков, чем выше расположена точка V, тем длиннее должны быть боковые тяги. В случае реечного рулевого управления это вызывает необходимость в креплении боковых тяг к середине зубчатой рейки. Подвеска на продольных и поперечных рычагах В этой подвеске верхняя точка Е перемещается по прямой, перпендикулярной к оси качания рычага CF, нижняя точка G — по дуге окружности с центром в точке D. Поэтому, чтобы найти полюс Рх, необходимо через точку Е провести линию, параллельную CF, до пересечения ее с продолжением линии рычага GD. Линия, параллельная к ЕРи проведенная через точку D, при пересечении ее с прямой EG дает полюс Р2. Вниз от линии Р^ строим угол а, равный углу между ЕРг и UPX. Сторона, образующая этот угол, пересекаясь с продолжением линии UG, определяет полюс Р3. Соединяя Ps с D находим положение внутреннего шарнира Т боковой тяги. Влияние боковой тяги на угол поворота рычага рулевой трапеции Боковое смещение внешнего шарнира U боковой тяги лишь незначительно изменяет расстояние UT. Но это смещение необходимо, если при заданной длине г этой тяги угол Я должен быть уменьшен или увеличен. Вследствие этого проецированная длина и' боковой тяги на виде сзади изменяется в результате изменяется и ее общая длина. Последняя определяет взаимосвязь между углами поворота внутреннего 8г и наружного 6а колес. Поэтому целесообразна проверка с более длинными и более короткими боковыми тягами. |
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 525; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!