Расчет рулевой трапеции
1. Вычерчиваем схему рулевой трапеции (рис. 6.1.).
Рис. 6.1. Схема рулевой трапеции
2. Определяем расстояние между осями шкворней (рис. 6.1.):
, (6.1)
где 
- колея колёс автомобиля, мм.
- длина цапфы, принимаем из конструктивных решений, принимаем = 150 мм. Расчет рулевого привода заключается в определении основных размеров трапеции ( 
).
= 1065 мм.
3. Определяем угол 
(рис. 6.1.):
, (6.2)
где 
- коэффициент, определяющий точку пересечения продолжения направления поворотных рычагов в их нейтральном положении с продольной осью автомобиля (рис. 6.1.), = 0,7 принимается без учета эластичности шин.
= 0,3138.
Ð = 72,58°.
4. Определяем длину поперечной рулевой тяги
, (6.3)
где 
- соотношение длины поворотного рычага к длине поперечной рулевой тяги = 0,12 ¸ 0,16, принимаем = 0,14.
Тогда
= 982,62 мм.
5. Определяем длину поворотного рычага
, (6.4)
= 0,14×982,62 = 137,57 мм.
6. Проверяем, насколько точно выполняется зависимость при найденных значениях 
геометрических размеров трапеции. Для этого в масштабе не менее 1:10 вычерчивается схема положений рулевой трапеции (рис.6.2.) и график зависимости 
(рис.6.3.), поворачивая одно из колёс на угол 
с интервалом 
.
Рис.6.2. Схема положений рулевой трапеции
Рис.6.3. График зависимости углов поворота управляемых колес
Размеры рулевой трапеции считают приемлемыми, если в пределах углов поворота до 
графическая и теоретическая зависимости совпадают, а затем их расхождение не превышает 
.
Рулевой привод должен обеспечить поворот управляемых колёс автомобиля на различные углы, значения которых (без учёта углов бокового увода шин) находится из зависимости:
, (6.5)
где 
- угол поворота наружного колеса;
|
|
- угол поворота внутреннего колеса;
Схема силового передаточного отношения рулевого управления и поворота автомобиля приведена на рис. 6.4. и 6.5.
Рис.6.4. Схема силового передаточного отношения рулевого управления
Рис. 6.5. Схема поворота автомобиля
Расчет рулевой тяги
1. Определяем момент сопротивлению повороту управляемых колес, по эмпирической формуле:
, (6.6)
где 
- вес, приходящийся на передние колеса, Н;
- коэффициент сцепления колеса с дорогой = 0,6÷0,9, принимаем = 0,8;
- давление воздуха в шине, МПа.
= 348,13 Нм.
2. Определяем силу, 
действующую на продольной рулевой тяги поворотного плеча, от момента сопротивления колес.
(6.7)
- активная длина поворотного плеча, принимаем из конструктивных решений, равным длине цапфы, принимаем = 150 мм.
= 2320,8667 Н ≈ 2321 Н.
3. Определим диаметр шейки на переходе к резьбе (рис. 6.6.):
(6.8)
где 
= 20 ÷ 30 МПа
= 0,0122 м ≈ 12 мм.
Рис.6.6. Расчетная схема рулевой тяги
4. Определим внутренний диаметр трубы тяги
(6.9)
где 
= 25 ÷ 35 МПа;
- отношение внутреннего диаметра, к внешнему диаметру тяги 
= 0,9÷0,92;
= 0,0251 м ≈ 25 мм.
Определим внешний диаметр трубы тяги
= 27,78 мм ≈ 28 мм.
Расчет шаровых пальцев
5. Определим диаметр перехода головки шарового пальца к конусу
(6.10)
где 
= 300 МПа;
= 0,01157 м ≈ 12 мм.
6. Определим диаметр головки шарового пальца
(6.11)
где 
= 10 ÷ 20 МПа;
= 0,0172 м ≈ 17 мм.
Материалы: тяги– сталь 30…40; шаровые пальцы – 12ХН3, 15НМ.