Силы, действующие на автомобиль. Радиусы эластичного колеса. Коэффициент общего дорожного сопротивления. Коэффициент сцепления. Тяговая характеристика авто. Анализ конструкции и расчет главной передачи, страница 13

Вопрос 27: Расчет рулевого управления. Величины нагрузок на детали рулевого управления находятся по двум расчетным режимам — максимальному моменту, приложенному к управляемым колесам при повороте, и максимальной тормозной силе, действующей на одно или оба колеса. Наряду с расчетом деталей рулевого управления на прочность проводятся расчеты на жесткость и износ.   Спицы рулевого колеса рассчитывают на изгиб исходя  из предположения, что усилие, прикладываемое к рулевому колесу, распределяется между спицами поровну: , где — усилие, прикладываемое водителем, равное 40кГ; — расчетная длина спицы; — число спиц; - момент сопротивления изгибу сечения спицы. Вал рулевого колеса работает на кручение: , где — радиус рулевого колеса; —момент сопротивления вала кручению. Для трубчатого вала , где — наружный диаметр вала;  — внутренний диаметр вала. Для длинных валов необходимо провести расчеты на жесткость (угол закручивания) по формуле где — длина вала; G— модуль упругости второго рода. Максимальный угол закручивания не должен превышать 5—7,5° на 1 м.В рулевом механизме глобоидальный червяк и ролик рассчитывают на износостойкость и контактную прочность. Оценка дается по величине напряжения смятия , где  — осевое усилие на червяке; —площадь соприкосновения червяка с роликом (рис. а), которая может быть представлена в виде суммы площадей сегментов  и .

Рис. Расчетные схемы деталей рулевого механизма: а—ролика; б—сошки.  

Рулевую сошку рассчитывают на изгиб и кручение от максимальной силы , действующей по продольной рулевой тяге (рис. б). Ее величина может быть выражена через силу , приложенную к рулевому колесу на радиусе :  , где  - передаточное число рулевого механизма; -расстояние от центра шарового пальца до оси  сошки.

Напряжение изгиба в сечении 2—2: где —расстояние от центра шарового пальца до расчетного сечения 2—2.    Сила  скручивает сошку моментом на плече , равном длине шарового пальца сошки: . Напряжение кручения:  

Палец сошки в сечении 1-1 испытывает напряжение изгиба                                              . Кроме того, шаровой палец сошки сжимается сухарем продольной рулевой тяги, и напряжение смятия на его поверхности . Рулевые тяги рассчитывают на сжатие и продольный  изгиб от силы Р, передаваемой тяге от рулевого колеса.  Напряжение сжатия   , где  — площадь поперечного сечения тяги. Критическое напряжение продольного изгиба   , где Е — модуль упругости первого рода; J — момент инерции среднего сечения тяги; — длина тяги. Запас устойчивости  рекомендуется выбирать в пределах 1,25—2,5.            Расчет шарниров, рулевого привода ведется на давлении  между головкой пальца и сухарями из условий не выдавливания смазки. Ножка пальца проверяется на срез и изгиб в месте заделки пальца в рычагах и тягах. Давление для стальных пар не должно превышать 250—350кГ/см2. При изготовлении деталей рулевого управления автомобиля применяют следующие материалы: для рулевых тяг и рулевых валов — бесшовные трубы из сталей 30, 35 и 40; рычаги поворотных цапф и сошки — из сталей 40, 40Х и 40ХН; шаровые пальцы — из цементуемых сталей 15НМ, 12ХНЗ; червяки и ролики — из сталей 30ХНЗА, 20Х и цементуемых сталей 12ХНЗА.

Вопрос 29: Анализ конструкции и расчет карданных передач. В карданной передаче рассчитывают карданный вал, вилки и шины крестовины. Расчет деталей ведут на максимальный крутящий момент, подводимый к карданному валу от двигателя при включении первой передачи в коробке передач. Расчет карданного вала производят на кручение, растяжениеили сжатие и изгиб (при поперечных колебаниях вала). Максимальное напряжение кручения:  или , где —передаточнье число коробки передач; —наружный диаметр вала; —внутренний диаметр вала. Допускаемое напряжение кручения составляет 1000—3000 кГ/см². Величина осевой силы, действующей на карданный вал при колебаниях автомобиля, , где —диаметры шлицев по "выступам и впадинам; —коэффициент трения, зависящий, от качества смазки шлицевого соединения, равен0.04-0,45. Величина угла закручивания трубчатого вала , где- длина вала; G—модуль упругости при кручении, равен 850000 кГ/см² . Величина угла закручивания составляет 3—9°  на 1 м длины (в зависимости от сечения вала). Число оборотов, -при котором может произойти поломка вала, называется критическим. Критическое число оборотов вала определяется по формулам: для вала:  ,