Содержание
Рулевой механизм – назначение, устройство, типы механизмов, работа
Рулевой механизм является основой рулевого управления, где он выполняет следующие функции:
- увеличение усилия, приложенного к рулевому колесу;
- передача усилия рулевому приводу;
- самопроизвольный возврат рулевого колеса в нейтральное положение при снятии нагрузки.
По своей сути рулевой механизм является механической передачей (редуктором), поэтому основным его параметром является передаточное число. В зависимости от типа механической передачи различают следующие типы рулевых механизмов: реечный, червячный, винтовой.
Реечный рулевой механизм
Реечный рулевой механизм является самым распространенным типом механизма, устанавливаемым на легковые автомобили. Реечный рулевой механизм включает шестерню и рулевую рейку. Шестерня устанавливается на валу рулевого колеса и находится в постоянном зацеплении с рулевой (зубчатой) рейкой.
Работа реечного рулевого механизма осуществляется следующим образом.
При вращении рулевого колеса рейка перемещается вправо или влево. При движении рейки перемещаются присоединенные к ней тяги рулевого привода и поворачивают управляемые колеса.
Реечный рулевой механизм отличает простота конструкции, соответственно высокий КПД, а также высокая жесткость. Вместе с тем, данный тип рулевого механизма чувствителен к ударным нагрузкам от дорожных неровностей, склонен к вибрациям.
В силу своих конструктивных особенностей реечный рулевой механизм устанавливается на переднеприводных автомобилях с независимой подвеской управляемых колес.
Червячный рулевой механизм
Червячный рулевой механизм состоит из глобоидного червяка (червяка с переменным диаметром), соединенного с рулевым валом, и ролика. На валу ролика вне корпуса рулевого механизма установлен рычаг (сошка), связанный с тягами рулевого привода.
Вращение рулевого колеса обеспечивает обкатывание ролика по червяку, качание сошки и перемещение тяг рулевого привода, чем достигается поворот управляемых колес.
Червячный рулевой механизм обладает меньшей чувствительностью к ударным нагрузкам, обеспечивает большие углы поворота управляемых колес и соответственно лучшую маневренность автомобиля. С другой стороны червячный механизм сложен в изготовлении, поэтому дорог. Рулевое управление с таким механизмом имеет большое число соединений, поэтому требует периодической регулировки.
Червячный рулевой механизм применяется на легковых автомобилях повышенной проходимости с зависимой подвеской управляемых колес, легких грузовых автомобилях и автобусах. Ранее такой тип рулевого механизма устанавливался на отечественной «классике».
Винтовой рулевой механизм
Винтовой рулевой механизм объединяет следующие конструктивные элементы: винт на валу рулевого колеса; гайку, перемещаемую по винту; зубчатую рейку, нарезанную на гайке; зубчатый сектор, соединенный с рейкой; рулевую сошку, расположенную на валу сектора.
Особенностью винтового рулевого механизма является соединение винта и гайки с помощью шариков, чем достигается меньшее трение и износ пары.
Принципиально работа винтового рулевого механизма схожа с работой червячного механизма. Поворот рулевого колеса сопровождается вращением винта, который перемещает надетую на него гайку. При этом происходит циркуляция шариков. Гайка посредством зубчатой рейки перемещает зубчатый сектор и с ним рулевую сошку.
Винтовой рулевой механизм в сравнении с червячным механизмом имеет больший КПД и реализует большие усилия. Данный тип рулевого механизма устанавливается на отдельных легковых автомобилях представительского класса, тяжелых грузовых автомобилях и автобусах.
Рулевые механизмы
Механизм рулевого управления — понижающая передача, преобразующая вращение вала рулевого колеса в качание вала сошки. Механизм рулевого управления представляет собой редуктор.
Особенность работы механизма рулевого управления заключается в следующем:
• выходное звено механизма рулевого управления — сошка не вращается, а совершает качание в пределах угла 90—100°;
• основной режим работы соответствует прямолинейному движению автомобиля;
• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен иметь небольшую величину.
• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и несколько меньше в обратном;
• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с без зазорным зацеплением.
По конструкции рулевые механизмы рулевого управления делятся на червячные, винтовые и реечные.
• основной режим работы соответствует прямолинейному движению автомобиля;
• зазор, определяющий свободное вращение рулевого колеса, должен иметь небольшую величину.
Требования, предъявляемые к механизмам рулевого управления;
• высокий КПД в прямом направлении движения автомобиля и несколько меньше в обратном;
• нулевой зазор в среднем положении, т. е. механизм с без зазорным зацеплением.
Механизм рулевого управления автомобиля ЗИЛ:
1 — нижняя крышка; 2, 14, 27, 31 и 35 — уплотнительные резиновые кольца; 3 — заглушка; 4 — картер рулевого механизма; 5— поршень-рейка; 6 — разрезное кольцо; 7— винт рулевого механизма; 8— шариковая гайка; 9 желоб; 10 — шарик; 11 — уплотнительное чугунное разрезное кольцо поршня; 12 — промежуточная крышка; 13 — упорный шарикоподшипник; 15 — шариковый клапан; 16— золотник; 17— корпус клапана управления; 18— пружинная шайба; 19 — регулировочная гайка; 20 — верхняя крышка; 21 — игольчатый подшипник; 22 и 41 — упорные кольца уплотнительной манжеты; 23 и 42 — замочные кольца; 24 и 40 — уплотнительные манжеты; 25 — реактивная пружина; 26— реактивный плунжер; 28 — установочный винт; 29 — сектор; 30— боковая крышка; 32 — упорная шайба; 33 — регулировочная шайба; 34 — стопорное кольцо; 36 — регулировочный винт; 37 — вал сошки; 38 — сливная пробка с магнитом; 39 — втулка вала сошки; 43 — сошка.
Механизм рулевого управления: 1 — защитный колпачок; 2 ~ картер; 3 — рейка; 4 — приводное зубчатое колесо; 5 — рулевая тяга; 6 — распорная втулка; 7— болт крепления рулевой тяги; 8 — соединительная пластина; 9 — упорная втулка; 10 — опора; 11— опорная втулка рейки; 12 — защитный чехол; 13 — хомут; 14 — упорное кольцо рейки; 15 — уплотни-тельное 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 зубчатого колеса; 23 — пыльник: 24— шайба.
Рулевой механизм — Типы рулевого механизма
При повороте переднее колесо соответствующей стороны поворачивается на больший угол , чем колесо другой стороны . Во избежание заносов передние колеса должны поворачиваться примерно на тот же Мгновенный центр «I» который лежит на оси заднего моста .
Выводится фундаментальное уравнение механизма рулевого управления, чтобы выяснить, применимо ли 9Механизм 0003 удобен и эффективен в использовании. Основное уравнение:
Уравнение не останется прежним и будет меняться в зависимости от типа рулевого механизма.
Что такое мгновенный центр?
Мгновенный центр определяется как центр , где происходит перемещение и вращение всех механизмов или звеньев . На приведенном выше изображении мы можем наблюдать, что мгновенный центр находится в точке 9.0003 ось заднего моста .
Условием правильного рулевого управления является то, что «все четыре колеса должны вращаться примерно в одном и том же мгновенном центре».
Типы рулевых механизмов:
Существует два различных типа рулевых механизмов в автомобилях. Это
- Рулевой механизм Davis.
- Рулевой механизм Аккермана.
Давайте прочитаем об этих двух типах рулевого управления в автомобиле и их уравнение.
Механизм рулевого управления Дэвиса:
Рулевой механизм Дэвиса — это один из механизмов рулевого управления, который состоит всего из пар скольжения . Это означает, что пары в механизме будут скользить при управлении транспортным средством. Основное уравнение этого механизма выполняется во всех положениях. В этом механизме мгновенная точка или центр достигается в центре колесо база (л). Следовательно, уравнение принимает вид
В рулевом управлении по Дейвису нам нужно приложить на больше усилия , чтобы повернуть автомобиль, поскольку механизм скользящего типа .
Рулевой механизм Ackermann:
Рулевой механизм Ackermann это еще один тип механизма, который имеет вращающихся пары и без скользящих пар , как рулевое управление Дэвиса; из-за этих поворотных пар для рулевого управления Аккермана требуется меньше усилий по сравнению с механизмом Дэвиса.
В этом типе механизма основное уравнение может быть удовлетворено только в 3 положениях автомобиля. Три позиции следующие;
- При движении автомобиля по прямому пути .
- Во время поворота автомобиля влево под правильным углом.
- При повороте автомобиля под правым правильным углом.
Математическое уравнение этого механизма дано как
Преимущества типов рулевого управления:
Преимущества рулевого механизма Дэвиса:
Уравнения. на все позиции и витков вместо залипания на несколько витков.
Преимущества рулевого механизма Ackermann:
Преимущества рулевого механизма Ackermann:
- Благодаря поворотным парам требуется на меньше усилий для работы.
- Ackermann приобретает меньше износа и разрыва проблем.
Вывод:
Механизмы – это основные важные элементы, отвечающие за большинство движений в машинах и автомобилях. Он играет важную роль в автомобилях, особенно когда речь идет о рулевом управлении. Все современные типы рулевого управления основаны на рулевом управлении Дэвиса и Аккермана.
Технологии продвинуты, и даже типы рулевого управления тоже. В настоящее время усилитель руля (мы обсудим в следующих статьях) используется в автомобилях и обеспечивает эффективное и легкое рулевое управление.
Типы автомобильных рулевых механизмов
Кузов/шасси и компоненты
2 августа 2017 г.
Автомобильные технологии
Автомобильное рулевое управление составляет основу управления движением любого транспортного средства. Он включает в себя все компоненты, шарниры и соединения, необходимые для передачи мощности от двигателя к колесам.
Рулевое управление также контролирует углы наклона колес по двум осям для обеспечения направленности.
Два традиционных механизма, которые используются до настоящего времени, — это зубчатая рейка и рулевое управление с рециркуляцией шариков.
1. Реечный механизм
Реечный механизм рулевого управления является наиболее распространенным механизмом управления движением в легковых автомобилях, небольших грузовиках и внедорожниках.
Конструкция
- Зубчатая рейка заключена в металлическую трубу, каждый конец которой направлен наружу из трубы.
- Стержень — стяжка или осевой стержень — соединяется с каждым концом стойки.
- Шестерня крепится к рулевому валу.
Механизм
При повороте руля шестерня будет крутиться, двигая рейку. Рулевая тяга соединяется с рулевым рычагом, который прикреплен к шпинделю.
Реечная передача предназначена для преобразования кругового движения рулевого колеса в линейное движение.
Это позволяет уменьшить передачу, облегчая поворот колес.
Два типа реечных рулевых систем:
- Концевой отвод
- Центральный взлет
Рулевое управление с переменным передаточным числом
Подтипом реечного рулевого управления является рулевое управление с переменным передаточным отношением.
Эта система рулевого управления имеет разный шаг зубьев в центре и на концах.
Это делает рулевое управление менее чувствительным, когда рулевое колесо находится близко к центральному положению.
А при повороте в сторону блокировки колеса становятся более чувствительными к круговым движениям руля.
2. Рециркуляционный шар/рулевой механизм
Рулевое управление с рециркуляцией шариков является наиболее часто используемой системой рулевого управления в тяжелых автомобилях.
Работает на параллелограммной системе, в которой:
- Вилка и натяжной рычаг остаются параллельными
- Механизм поглощает большие ударные нагрузки и вибрации
Конструкция
- Рулевое колесо крепится к рулевому валу, на конце которого имеется резьбовой стержень.
