6.4. Продольная тяга

Исходные данные: наружный и внутренний диаметры трубы тяги, d_H = 24 мм и d_B = 12 мм; модуль упругости первого рода, Е= 2,1 • 10⁵ МПа; кинема­тическая длина тяги, L_T= 550 мм.

Расчётная нагрузка - максимальная реакция max Р₄₃=Р_пр сжатой про­дольной тяги. Растяжение всех тяг считают малоопасным.

Порядок расчёта:

1. Находят площадь и момент инерции опасного сечения тяги

F=Tc(d²_H- d²_B)/4 = 3,14 * (576 - 144) / 4 = 339 мм²

J=π(d⁴_Н- d⁴_B)/64 = 3,14 * (24⁴ * 12⁴) / 64 = 15260 мм⁴

2. Вычисляем напряжение сжатия

σ_сж=Р_пр/F = 714 / 339 = 2,1 МПа

3. Определяем критическое напряжение продольного изгиба, при ко­тором тяга теряет устойчивость,

σ_кр=π²EJ/(L²_TF) = 3,14² * 2,1 * 10⁵ * 15260 / (302500 * 339) = 308 МПа

4. Рассчитываем коэффициент запаса устойчивости (жёсткости)

δ=аσ_кр/σ_сж = 308 /2,1 = 147

Материал продольной тяги - Сталь 20, допускаемый коэффициент за­паса устойчивости [δ]≥1,5.

6.5. Поворотный рычаг

Исходные данные: кинематическая длина рычага, I₁ = 250 мм; момент сопротивления изгибу опасного сечения, W = 8167 мм³; полярный момент сопротивления, W_ρ = 1790 мм³; плечо кручения, I_к1 = 140 мм.

Расчётная нагрузка - максимальная реакция max Р₄₃ = Р_пр продольной тяги.

Порядок расчёта:

1. Вычисляют нормальное напряжение изгиба

σ_u=P_прI₁/W = 714 * 250 / 8167 = 22 МПа

2. Крутящий момент

Т=Р_прI_к1 = 714 * 140 = 99960 Н*мм

3. Касательное напряжение

τ=T/W_ρ = 99960 /1790 = 60 МПа

4. Эквивалентное напряжение

σ_э=[σ²_u + 4τ²]^1/2 = (22² + 4 * 60²)^1/2 = 114 МПа

Материал поворотных рычагов - Сталь 30, допускаемое напряжение [σ_э]=400 МПа.

Условие прочности выполняется.

6.6. Шаровые пальцы

Исходные данные: сила, приложенная к шаровой поверхности пальца, P_i = 714 Н; расстояние от центра опорной поверхности до плоскости задел­ки, l_i = 60 мм; момент сопротивления сечения пальца в плоскости заделки, W_i =170 мм³; площадь смятия - площадь проекции опорной поверхности шаровой головки пальца на диаметральную плоскость, F_смi = 314 мм²; пло­щадь среза пальца в плоскости заделки, F_cpi = 113 мм².

W_i = πd³/32=3.14 * 12³ / 32 = 170 мм³

F_cpi = πd²/4=3.14 * 12² / 4 = 113 мм²

F_смi = πd²/4=3.14 * 20² / 4 = 314 мм²

Порядок расчёта:

1. Определяют напряжение изгиба

σ_u=P_iI_i/W_i = 714 * 60 /170 = 252 МПа

2. Находят напряжение смятия, обеспечивающее сохранность масля­ной плёнки,

σ_см=P_i/F_смi = 714 / 314 = 2,7 МПа

3. Рассчитывают касательное напряжение

τ=P_i/F_cpi = 714 /113 = 6,32 МПа

Материал шаровых пальцев - Сталь 15ХН, допускаемые напряжения: [σ_u]=400 МПа, [σ_см]=35 МПа, [τ]=35 МПа.

Условия прочности выполняются.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ (Выводы и рекомендации)

Проверочный расчёт рулевого управления показал, что при увеличении массы автомобиля в 1,2 раза, есть детали, не удовлетворяющие условиям прочности.

Условие прочности по изгибу в спицах рулевого колеса не выполняются. В курсовом проекте было предложено изменить конструктивные размеры деталей, а именно: увеличить диаметр спиц на рулевом колесе с 10 до 14 мм. При данных изменениях условия прочности выполняются.

Условие прочности по углу закрутки рулевого вала выполняется.

В передаче рейка - зубчатый сектор условие прочности по нормальным напряжениям так же выполняются.

Условие прочности по напряжению сжатия в рулевой тяге выполняются.

В поворотном рычаге условие прочности по напряжению изгиба выполняется.

Условия прочности по напряжению изгиба, касательному напряжению и напряжению смятия, обеспечивающему сохранность масляной плёнки, в шаровом пальце выполняется.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методические указания. Расчет рулевого управления.

2. Н. Н. Вишняков, В. К. Вахламов, А. Н. Нарбут и др. Автомобиль: Основы конструкции: Учебник для вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". 2-е издание, перераб. и доп. М.: Машинострое­ние, 1986. 304 с.

3. С. К. Шестопалов, К. С. Шестопалов. Легковые автомобили. М.: Транспорт, 1995. 240 с.

4. Г. Н. Попова, С. Ю. Алексеев. Машиностроительное черчение: Справочник. Л.: Машиностроение, 1986. 447 с.

5. А. П. Игнатов, К. В. Новокшонов, К.Б. Пятков и др. Руководство по ремонту автомобиля ВАЗ-2108. Тольятти: Волжское объединение по произ­водству легковых автомобилей , 1990.194 с.