FAC. DE INGINERIE MECANICA Cat. de Autovehicule şi Motoare

PROIECTla

Construcţia şi calculul automobilelor – II

Tema: Mecanism de ghidare Brate inegaleDirectie pentru Autocamion

Student: Secţia AR Anul IV, grupa 1163

Îndrumător: prof.dr.ing.

Anul universitar 2009-2010Semestrul I

1

1 CUPRINS

1 Cuprins........................................................................................................................22 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DE GHIDARE A ROŢILOR cu brate inegale.....................................................................................................................3

2.1 Modalitati de amplasare a amortizorului............................................................32.2 Funcţiunile Mecanismului de Ghidare................................................................3

2.2.1 Rolul şi clasificarea sistemelor de direcţie...............................................52.2.2 Geometria Direcţiei şi Posibilităţi de Reglare......................................72.2.3 Verificarea geometriei direcţiei................................................................15

2.3 Tipuri de Mecanisme de Ghidare Studiate.........................................................152.4 Mecanism de actionare a directieicu melc globoidal si rola...............................16

3 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDARE cu brate inegale. 193.1 Posibilităţi de Reglare a Geometriei Direcţiei Roată şi Pivot.............................20

3.1.1 Sisteme şi aparate optice de măsurare......................................................204 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMUL DE DIRECTIE ...........................22

4.1 Alegerea tipului constructiv................................................................................224.2 Mecanismul de acţionare a direcţiei.................................................................264.3 Transmisia direcţiei în cazul punţii articulate..................................................31

5 MODALITĂŢI DE DETERIORARE A MECANISMULUI DE DIRECTIE...........345.1 DEFECTELE ÎN EXPLOATARE ALE SISTEMULUI DE DIRECŢIE.. . .345.2 ÎNTREŢINEREA SISTEMULUI DE DIRECŢIE..........................................36

6 MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA MECANISMULUI DE DIRECTIE396.1 Tipuri de Materiale Utilizabile...........................................................................39

7 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE ALESE ŞI CALCULUL MECANISMULUI DE DIRECTIE ................................................................................40

7.1 Justificarea Soluţiei Constructive.......................................................................407.2 Alegerea Regimurilor de Calcul.........................................................................40

7.2.1 Mecanismul de acţionare al casetei..........................................................407.2.2 Fortele care actioneaza asupra mecanismului..........................................417.2.3 Mecanismul casetei..................................................................................427.2.4 Mecanismul de acţionare a direcţiei.........................................................437.2.5 Mecanismul direcţiei................................................................................447.2.6 Forţele în barele şi articulaţiile mecanismelor din sistemul de direcţie.. .457.2.7 Dimensionarea barelor şi levierelor din mecanismele sistemelor de direcţie

467.2.8 Dimensionarea casetei..............................................................................477.2.9 Dimensionarea angrenajului melcat.........................................................47

8 BIBLIOGRAFIE.........................................................................................................52

2

2 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DE GHIDARE A ROŢILOR CU BRATE INEGALE

2.1 MODALITATI DE AMPLASARE A AMORTIZORULUI

2.2 FUNCŢIUNILE MECANISMULUI DE GHIDARE

3

Are rolul de a realiza o legatura corecta a rotilor cu caroseria. Trebuie sa permita anumite miscari sau sa ingradeasca altele. Trebuie sa mentina unghiuri de cadere apropriate de cele optime

Trebuie sa diminueze variatiile de ecartament Trebuie sa asigure o pozitie ridicata a centrului instantaneu de ruliu al

caroseriei pentru ca efectul acestuia sa fie diminuat Sa fie suficient de rezistent pentru a prelua fortele maxime ce apar in timpul

deplasarii Impreuna cu mecanismul de corelare a directiei trebuie sa asigure geometria

corecta rotii

Mecanismul de ghidare cu brate inegale:

Cu axe de balansare paralele

4

Cu axe de balansare neparalele

2.2.1 Rolul şi clasificarea sistemelor de direcţie

Sistemul de direcţie asigură maniabilitatea automobilului, adică capacitatea

acestuia de a se deplasa în direcţia comandată de către conducător, respectiv de a

executa virajele dorite şi de a menţine mersul rectiliniu, atunci când virajele nu sunt

necesare.

Schimbarea direcţiei (virarea) automobilului se realizează prin poziţionarea

roţilor de direcţie. Operaţia de poziţionare, prin rotire, a roţilor în vederea virării

automobilului se numeşte bracare. Sistemul de direcţie este unul din mecanismele

principale ale automobilului care are un rol hotărâtor asupra siguranţei circulaţiei,

mai ales în condiţiile creşterii continue a parcului de automobile şi a vitezei lor de

deplasare.

Sistemul de direcţie trebuie să satisfacă următoarele condiţii:

- stabilizarea mişcării rectilinii;

- să asigure manevrarea uşoară a direcţiei;

- să permită obţinerea unei raze minime de viraj cât mai reduse;

- să aibă un randament cât mai ridicat;

- să elimine oscilaţiile unghiulare ale roţilor de direcţie în jurul pivoţilor

fuzetelor (fenomen cunoscut sub numele de shimmy şi care produce uzura

5

articulaţiilor şi pneurilor);

- să fie suficient de ireversibil, astfel încât şocurile provenite din

neregularităţile căii să fie transmise cât mai atenuate la volan;

- să permită o manevrare rapidă a direcţiei (unghiurile de rotaţie ale

volanului să fie suficient de mici pentru a realiza o conducere sigură în raport cu

viteza automobilului);

- să necesite acelaşi număr de rotaţii ale volanului (de la poziţia de mers

în linie dreaptă) pentru aceeaşi rază de viraj la stânga sau la dreapta;

- să permită înclinarea roţilor în viraj astfel încât să nu se producă alunecarea

lor;

- să permită reglarea şi întreţinerea uşoare;

- să nu prezinte uzuri excesive care pot duce la jocuri mari şi prin aceasta la

micşorarea

siguranţei conducerii;

Clasificarea sistemelor de direcţie se face după mai multe criterii:

• După locul de dispunere a mecanismului de acţionarea direcţiei, se

deosebesc

sisteme de direcţie pe dreapta şi sisteme de direcţie pe stânga.

• După locul unde sunt plasate roţile de direcţie, sistemele de direcţie se

împart astfel:

- la automobilele cu două punţi, pot fi directoare roţile punţii din faţă (soluţia

clasică), roţile punţii din spate sau rotile ambelor punţi;

- la automobilele cu trei punţi, pot fi directoare roţile punţii din faţă, roţile

punţii din faţă şi ale punţii posterioare sau roţile punţii din faţă şi ale punţii din mijloc;

- la automobilele cu patru punţi, pot fi directoare roţile primelor două

punţi, roţile primei şi ultimei punţi sau roţile tuturor punţilor.

• După tipul mecanismului de acţionare, sistemele de direcţie se

clasifică în funcţie de:

- raportul de transmitere, care poate fi constant sau variabil;

- tipul angrenajului, întâlnindu-se mecanisme cu pinion şi cremalieră (Fig.

3.1), cu melc, cu şurub, cu manivelă şi cu roţi dinţate;

- tipul comenzii, care poate fi mecanică, mecanică cu servomecanism

(hidraulic, pneumatic sau electric) şi hidraulică.

6

Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două grupe, în

funcţie de destinaţia lor.

2.2.2 Geometria Direcţiei şi Posibilităţi de Reglare

Diagnosticarea direcţiei punţilor şi roţilor urmăreşte, în principal, stabilirea

valorilor următorilor parametri geometrici:

a) Convergenta roţilor reprezintă devierea poziţiei roţilor de la poziţia

mersului în linie dreaptă. Convergenţa este diferenţa între distanţa muchiilor

posterioare şi anterioare ale jenţilor roţilor unei punţi (Fig. 3.13). Aceasta se

măsoară pe înălţimea mijlocului roţii la poziţia mersului în linie dreaptă a roţilor, la

sarcină maximă. în accepţiune modernă, datorită adaptării la metodele moderne de

măsurare, mult mai exacte, noile aparate nu mai măsoară convergenţa în milimetri, ci

în grade şi minute.

După poziţionarea roţilor din faţă, convergenţa roţilor poate fi:

• unghi de convergenţă pozitiv, când roţile din faţă sunt poziţionate spre

interior (Fig3.14 a);

• unghi de convergenţă negativ, când roţile din faţă sunt poziţionate spre

exterior (Fig3.14, b);

• convergenţă 0 (zero), când roţile din faţă sunt amplasate în poziţie paralelă.

Fig. 3.13 Fig. 3.14

Se face deosebirea dintre convergenţă individuală şi convergenţă totală.

7

Prin convergenţa individuală dintre roţi se înţelege unghiul pe care îl formează

planul median al roţii cu axa de referinţă. La roţile din faţă axa de referinţă este axa

geometrică de mişcare, iar la roţile din spate axa longitudinală de simetrie.

Convergenţa totală dintre roţi se referă la poziţia roţilor unei axe, una faţă de

cealaltă, pentru poziţia de mers rectiliniu a direcţiei, mai exact este suma

convergenţelor individuale a ambelor roţi ale aceleiaşi punţi.

b) Unghiul de cădere a reprezintă înclinarea transversală a roţii în raport cu verticala la sol.

Tehnic, unghiul de cădere este unghiul pe care îl formează planul median al roţii cu planul longitudinal al autovehiculului

După partea în care se înclină roata, unghiul de cădere poate fi:

• Unghi cădere pozitiv dacă roata se înclină cu partea de sus spre exterior;

• Unghi de cădere negativ, dacă roata este înclinată spre interior cu partea de

sus

• Unghi de cădere zero, dacă planul median al roţii este paralel cu planul

longitudinal alautovehiculului

8

Căderea pozitivă are drept consecinţă faptul că roata tinde să se apropie

de autovehicul. Astfel lagărul interior al fuzetei, mai puternic, preia sarcina

principală, în timp ce lagărul exterior sarcina redusă, astfel se echilibrează şi jocul din

lagărul roţii se reduce.

Căderea roţii influenţează de asemenea mărimea braţului de rulare, care

printre altele este răspunzător pentru efortul depus la comanda direcţiei.

Prin căderea pozitivă a roţii, mărimea braţului de rulare se reduce, adică

cercul de rotaţie pe care se desfăşoară roata la bracare se reduce, şi prin aceasta

direcţia este uşor de manevrat.

Un unghi de cădere pozitiv mare are ca urmare o scădere a puterii de ghidare laterală

în viraje. Acest fenomen este important în mod deosebit la vehiculele cu suspensie

independentă a roţilor, deoarece unghiul de cădere pozitiv creşte la roţile

exterioare ale curbei datorită înclinării caroseriei (depinde de construcţia punţii),

iar puterea de ghidare laterală scade. La suspensia independentă a roţilor se prevăd

prin construcţie unele măsuri pentru ca roţile să formeze un unghi de cădere

negativ la comprimarea suspensiei, ceea ce îmbunătăţeşte ghidarea laterală

Unghiul de cădere negativ amplifică forţele laterale şi prin aceasta

îmbunătăţeşte stabilitatea în viraje. De aceea roţile din spate formează deseori un

unghi de cădere negativ, iar la maşinile sport şi la roţile din faţă. Un dezavantaj îl

constituie uzura mai accentuată a anvelopelor la partea din interior a benzii de

rulare cât şi creşterea efortului la volan în cazul unghiului de cădere negativ la roţile

din faţă. Valoarea unghiului de cădere negativ nu trebuie să fie prea mare.

Dacă unghiul de cădere al roţii este incorect reglat se produce o

uzură mai accentuată a anvelopelor, mai ales pe partea exterioară a benzii de rulare

Acest fenomen este valabil atît pentru unghiul de cădere pozitiv cât şi negativ şi

atinge în mod deosebit extremitatea benzii de rulare la anvelopele late. O mare

importanţă trebuie acordată unghiului de cădere la ambele roţi ale unei punţi,

mai ales la roţile din faţă. Numai cu această premisă (presupunând de asemenea o

convergenţă corectă) rotile rulează în linie dreaptă. Dacă unghiul de convergenţă a

roţilor de tracţiune din faţă este inegal, autovehiculul va avea tendinţa să tragă spre

partea cu valoare mai mare a unghiului de cădere. Dacă o roată are un unghi de

cădere pozitiv şi cealaltă negativ vehiculul trage spre partea cu unghi de cădere

pozitiv. De aceea eventualele diferenţe nu trebuie să depăşească 20°.

9

Unghiul de cădere la roţile din faţă este reglabil la majoritatea

autovehiculelor, dar nu la toate. în schimb la rotile din spate unghiul de cădere al

roţilor trebuie reglat mai rar şi de regulă numai la autovehiculele cu suspensie

independentă. Valorile de măsurare şi reglare date de producători sunt în general:

• la rotile din faţă:

- unghiuri de cădere pozitive cuprinse între +0°20' şi +l°30'

- unghiuri de cădere negative până la maximum -1°.

• la roţile din spate:

- unghiuri de cădere pozitive până la max. +0°20'

unghiuri de cădere negative cuprinse între -0°30' şi -2°

Ca toleranţă se admite ± 20', mai rar ± 30'.

Deasemeni unghiul de cădere al roţii se poate măsura şi regla numai după

reglarea convergenţei - dacă este necesar. Măsurarea unghiului de cădere este

dependentă de procedeul de măsurare şi de tehnica de măsurare folosită. Pentru

măsurarea unghiului de cădere se reglează roata corespunzătoare la valoarea zero a

valorii convergenţei. Abia în această poziţie poate fi măsurat unghiul de cădere al

roţii. Desigur, aceasta este valabil pentru fiecare roată.

c) Unghiul de înclinare transversală a pivotului fuzetei B reprezintă unghiul

pe care îl face verticala la sol cu proiecţia axei pivotului fuzetei într-un plan transversal

al vehiculului.Prin înclinarea pivotului se înţelege înclinarea axei de rotaţie oscilante, oblic la axa longitudinală de simetrie a vehiculului (sus spre interior) faţă de perpendiculara la calea de rulare .

înclinarea pivotului se referă exclusiv la roţile directoare ale punţii

anterioare. Se verifică la fel ca în cazul unghiului de cădere a, în grade şi este mereu

pozitiv.

Linia de înclinare a pivotului şi linia unghiului de cădere formează împreună un

unghi (a+P), a cărui mărime nu se schimbă .

Schimbarea poziţiei acestui unghi faţă de verticala la şosea, schimbă unghiurile individuale ale căderii roţii şi înclinării pivotului, dar nu cel pe care îl formează în comun.

10

Unghiul de cădere al roţii şi înclinarea axei pivotului roţilor anterioare sunt

optimizate între, astfel încât la fiecare roată să se formeze un braţ de rulare

(pozitiv sau negativ), răspunzător şi el pentru uşurinţa manevrării direcţiei. La

bracarea direcţiei, roţile tind să intre în carosabil în josul braţului de rulare.

înclinarea transversală a pivotului are ca efect o mică ridicare a acestora,

proporţională cu bracarea. Concomitent se conferă roţilor o forţă de restabilire,

care tinde automat către poziţia de mers în linie dreaptă şi stabilizarea roţilor în

direcţia de mers, după virare, la eliberarea volanului.

Mărimea unghiului de înclinare transversală a pivotului este limitată,

deoarece o înclinare prea mare duce la creşterea forţei necesară pentru manevrarea

volanului şi are deasemenea o influenţă negativă asupra frânării, ceea ce în nici

un caz nu trebuie să se întâmple. Pe de altă parte dacă momentul de readucere

lipseşte pentru direcţie, s-ar minimaliza consumul de energie pentru comandă, dar

roţile ar trebui readuse de către conducător la poziţia de mers rectiliniu, după

fiecare curbă. Consecinţa ar fi un comportament nesigur la condus, mai ales în viraje

şi la trecerea de la curbă la aliniament. îndeosebi autovehiculele cu tracţiunea pe

spate au nevoie de un moment de readucere mai mare pentru mersul în linie

dreaptă, iar comportamentul lor la mers este mai instabil decât la cele cu tracţiune în

faţă.

Pentru că unghiul de cădere a roţii şi unghiul de înclinare transversală a axei

pivotului formează împreună un unghi care nu se schimbă ca mărime, nu există nici

un motiv ca după măsurarea şi reglarea unghiului de cădere să se facă o verificare a

înclinării pivotului. Dacă unghiul de cădere este bine reglat, atunci eorespunde şi

înclinarea pivotului, dacă unghiul de cădere este incorect, este influenţată şi

înclinarea pivotului. în plus nu există în general nici o posibilitate pentru reglarea

separată a înclinării transversale a pivtoului, căci aceasta având ca urmare în mod

automat o modificare a unghiului de cădere.

Valorile nominale date de producători pentru înclinaţia transversală a pivotului

sunt în general:

- la vehicule cu tracţiune în spate între 5° şi 8°;

- la vehicule cu tracţiune în faţă între 8° şi 10°.

11

d) Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului fiizetei (unghiul de fugă)

Reprezintă unghiul format în planul longitudina al autovehiculului de verticala locului cu proiecţia axei pivotului fuzetei (Fig. 3.20).

Fig. 3.20

e) Unghiurile de bracare ale roţilor sunt unghiurile maxime cu care se rotesc roţile directoare pornind de la poziţia neutră (de mers rectiliniu). Grafic, unghiurile de bracare sunt reprezentate ca unghiuri realizate între intersecţia prelungirii axei punţii posterioare cu prelungirea axelor perpendiculare pe roţile anterioare, care se intersectează în centrul de virare(Fig. 3.21).

Fig. 3.21La deplasarea în curbă toate roţile unui autovehicul se rotesc, deci şi

roţile de din faţă, în jurul centrului de virare, care se află pe prelungirea axei punţii posterioare. Numai atunci pot rula normal toate roţile, fără să patineze

sau să derapeze Pentru a se realiza acest lucru, fiecare roată directoare trebuie să bracheze cu unghiuri diferite, dependent de unghiul razei traiectoriei corespunzătoare

(Fig. 3.22).

12

Fig. 3.22

Pentru a se realiza acest lucru, fiecare roată directoare trebuie să bracheze cu

unghiuri diferite, dependent de unghiul razei traiectoriei corespunzătoare.

Caracteristic pentru mecanismul de direcţie cu fuzete este faptul că, distanţa dintre

puntea anterioară şi posterioară nu se schimbă nici în curbă; astfel că roata din

exteriorul curbei trebuie să bracheze mai puţin decât cea din interiorul curbei,

respectiv unghiul de convergenţă al roţii din exteriorul curbei trebuie să fie mai mic

decât cel al roţii din interior (fig. 3.23). Diferenţa a este unghiul diferenţial de

bracare

Unghiul diferenţial al

bracării este pe de o parte un

indiciu pentru starea şi reglarea

mecanismului de direcţie şi pe de

altă parte un parametru important

pentru fiabilitatea anvelopelor.

Unghiul diferenţial al bracării

trebuie să fie egal pe ambele părţi

(viraj stânga sau dreapta). Pentru

confirmarea unui control bun, a

unei reglări corespunzătoare a

convergenţei, trebuie ca

unghiul diferenţial al bracării să

fie egal pentru bracarea maximă

în ambele părţi Fig. 3.23

In general unghiurile diferenţiale sunt reglabile, ca şi convergenţa, la

toate autoturismele. Pentru că se naşte o legătură între convergenţă şi unghiul de

bracare, acesta din urmă are ca bază aceeaşi ajustare ca şi convergenţa la roţile din

faţă, adică unghiul de bracare poate fi măsurat doar după reglarea convergenţei.

Măsurarea efectivă a unghiului bracării porneşte de la poziţia zero a roţilor, adică

13

după reglarea axei de referinţă, roata din interiorul curbei se reglează la valoarea zero

a convergenţei. Abia după aceea urmează bracarea de 20° şi măsurarea unghiului

bracării. Pentru partea opusă se procedează în acelaşi mod.

f) Braţul de rulare r Braţul de rulare se referă la roţile viratoare din faţă. Prin aceasta se înţelege distanţa între punctul de reazem al roţii (fig. 3.24) şi punctul în care prelungirea axei pivotului (= axul de oscilaţie) intersectează planul carosabilului, măsurată în mm.

Fig. 3.24

Braţul de rulare poate fi:

• Braţ de rulare pozitiv (Fig. 3.25, a), în următoarele situaţii:

- dacă se află în interiorul ecartamentului roţilor frontale;

dacă punctul de intersecţie al axei de înclinare transversală a pivotului cu

planul median prelungit al roţii este sub calea de rulare;

- dacă se abate plecând de la punctul de reazem al roţii la vehicul.

• Braţ de rulare negativ în următoarele situaţii:

14

- dacă se află în afara ecartamentului roţilor frontale;

- dacă punctul de intersecţie al axei pivotului cu planul median al roţii se află

deasupra ecartamentului;

dacă, plecând de la punctul de reazem al roţii se abate spre exteriorul

vehiculului.

• Braţ de rulare zero (Fig. 3.25, c), în următoarele situaţii:

- dacă se află în punctul final corespunzător al ecartamentului roţilor frontale;

- dacă punctul de intersecţie a prelungirii axului pivotului cu planul median al

roţii se află pe ecartament;

- dacă se află în pata de contact.2.2.3 Verificarea geometriei direcţiei

In general, acum verificarea geometriei de aşezarea roţilor se face în stare

neîncărcată, deci la greutate proprie. Fiind o problemă statică, dispusă la erori în

măsurare, la interpretare greşită şi totodată la reglări greşite, ar trebui efectuate

înainte de măsurare, unele operaţii ca:

- balansarea vehiculului;

- bracarea totală a roţilor;

- răsucirea totală, în ambele sensuri, a direcţiei.

Aceaste manevre sunt necesare pentru a adapta autovehiculul la starea

dinamică de parcurs. Pentru acurateţea rezultatelor măsurătorilor mai sunt

importante şi au influenţă următoarele:

-toate articulaţiile sistemului de rulare să fie bune;

-să nu prezinte deformări ale componentelor levierelor sau bara de direcţie;

-jocul lagărelor de roată să se încadreze în limite;

-suspensia autovehiculului să fie corespunzătoare;

- mărimea jenţilor şi ale cauciucurilor ca şi presiunea aerului în pneuri

să fie corespunzătoare;

- bătaia laterală a jenţilor la autoturisme să nu depăşească 1,5 mm.

15

2.3 TIPURI DE MECANISME DE GHIDARE STUDIATE

Mecanismul de acţionare sau comandă a direcţiei, care serveşte la transmiterea mişcării de la volan la levierul de direcţie.

Cerinţele impuse sistemului de direcţie sunt satisfăcute în mare măsură de

construcţia mecanismului de acţionare, care trebuie să îndeplinească următoarele

condiţii:

- să fie reversibil pentru a permite revenirea roţilor de direcţie în

poziţia corespunzătoare mersului în linie dreaptă după încetarea efortului aplicat la

volan;

- să aibă un randament direct (de la volan la levierul de direcţie) să fie cât mai

mare în scopul uşurării Conducerii, în timt) $e Randamentul ittV^rs (de la levierul de

direcţie spre volan) să fie mai mic, pentru ca şocurile provocate roţilor de

neregularităţile căii să fie absorbite în mare măsură prin frecarea din mecanism şi să

se transmită cât mai atenuate la volan;

- să aibă un număr redus de puncte de reglare, cu posibilitatea de reglare a

jocului dintre elementul conducător şi condus al mecanismului;

- să asigure caracterul şi valorile necesare ale raportului de transmitere;

- construcţia să fie simplă şi să prezinte o durabilitate mare.

Clasificarea mecanismelor de acţionare a direcţiei se face în funcţie de

tipul elementului conducător şi condus prin care se transmite momentul de la

volan la axul levierului de direcţie. Ca element conducător se utilizează melcul

cilindric, melcul globoidal, şurubul sau roata dinţată, iar ca element condus

sectorul dinţat, sectorul elicoidal, rola, manivela, piuliţa sau cremaliera.

2.4 MECANISM DE ACTIONARE A DIRECTIEICU MELC GLOBOIDAL SI ROLA

In figura 4.3. e reprezentată construcţia mecanismului de acţionare cu melc globoidal

şi rolă.

16

Fig. 4.3. Mecanism de acţionare a direcţiei cu melc globoidal şi rolă

La acest mecanism, sectorul dinţat este înlocuit cu o rolă, iar frecarea cu

alunecare se înlocuieşte prin frecarea cu rostogolire, ceea ce conduce la o creştere

destul de importantă a randamentului (nd=0,65 iar rji=0,50).

Melcul globoidal 4 este montat prin presare la capătul arborelui volanului 3 şi se

sprijină în casetă prin intermediul a doi rulmenţi cu role conice 9 şi 12. Arborele

volanului este divizat în trei părţi, iar articulaţia elastică 1 face legătura între partea

inferioară şi partea din mijloc. Etanşarea arborelui volanului la intrarea în casetă

este asigurată de inelul de etanşare 13. Reglarea jocului angrenajului dintre melcul

globoidal şi rolă, care sunt montate excentric (cu excentricitatea e), se face prin

bulonul de reglare 18 care deplasează axial rola împreună cu axul 7. Ştiftul 16

serveşte la fixarea piuliţei 17 după reglare. Lubrifiantul se introduce în caseta de

direcţie prin orificiul 21.

Construcţia transmisiei direcţiei este determinată de tipul constructiv al

punţii din faţă şi de locul unde sunt plasate roţile de direcţie.Elementele componente ale sistemului de direcţie folosit în cazul punţii rigide (roţi cu suspensie dependentă) sunt reprezentate în fig. 3.10. Pentru bracarea roţilor de direcţie, conducătorul auto va acţiona, prin intermediul volanului 1 şi al arborelui său 2, melcul globoidal 3, care se află în angrenare cu sectorul dinţat 4. Pe axul sectorului dinţat 5 se găseşte montat levierul de direcţie (comandă) 5' articulat cu bara longitudinală de direcţie 6. Prin rotirea volanului într-un sens sau altul se obţine o mişcare de oscilaţie a levierului de direcţie, care va imprima barei longitudinale de direcţie o mişcare axială, al cărei sens depinde de sensul de rotaţie al volanului. Bara longitudinală de direcţie fiind articulată de braţul 11 al fuzetei 9 va imprima acesteia o rotire în jurul pivotului 10. Legătura care există între fuzeta 9 şi fuzeta 13, prin intermediul levierelor 8 şi 14 şi a barei transversale de direcţie 7, va produceFig. 3.10. Sistemul de direcţie în cazul punţii rigide

şi

17

rotirea fuzetei 13. Patrulaterul format din osia propriu-zisă 12, levierele fuzetelor 8 şi

14 şi bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei. în cazul

automobilelor prevăzute cu suspensie independentă pentru roţile punţii din faţă,

bara transversală de direcţie este fracţionată în două sau mai multe părţi. La soluţia

din figura 3.11., bara transversală este compusă din bara centrală 6 (bara de

conexiune) şi părţile laterale 8 (barele de comandă). în acest caz mişcarea de la

volanul 2 se transmite, prin intermediul arborelui 3, la mecanismul de acţionare

(caseta de direcţie) 4 cu levierul de 4 .

18

3 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDARE CU BRATE INEGALE

19

3.1 POSIBILITĂŢI DE REGLARE A GEOMETRIEI DIRECŢIEI ROATĂ ŞI PIVOT

3.1.1 Sisteme şi aparate optice de măsurare

Sistemele de măsurare optice au apărut pentru a compensa neajunsurile

sistemelor mecanice şi de aceea de multe ori şunf folosite împreună cu acestea.

Aparatele optice de măsurare se împart în mai multe categorii, în funcţie de

principiul de funcţionare: aparate cu fascicul luminos, cu sisteme de măsurare pe roată

şi cu reflexie (cu oglindă pe roată).

Aparatele cu fascicul luminos funcţionează pe principiul măsurării

unghiurilor folosind spotul luminos produs de un proiector montat pe roată.

Poziţia de bază pentru măsurarea în ansamblu a punţii este reglarea roţilor

pentru mers rectiliniu. Aceasta se poate realiza dacă fasciculul luminos, provenit de

la proiectorul celor două roţi din faţă este orientat către rigla gradată plasată la roţile

din spate, iar roţile din faţă sunt bracate cu volanul astfel încât la rigla gradată să fie

indicată imediat aceeaşi valoare (Fig. 3.28).

Cu această comparaţie a poziţiilor punţilor autovehiculului şi cu reglarea

corespunzătoare a roţilor la mers rectiliniu, ambele proiectoare, respectiv suporţii

lor, sunt aşezate uniform la axa de simetrie.

Proiector Proiecto

20

Riglă spate

Fig. 3.28

Măsurarea convergenţei totale ca şi a celei individuale cu dispozitivul cu

fascicul luminos se face astfel:

- se montează proiectoarele la rotile anterioare şi posterioare care urmează a fi măsurate;

- se plasează riglele gradate 2 în faţa şi în spatele punţilor de măsurat, în

unghi drept la axa de simetrie.

Pentru măsurarea convergenţei totale fasciculul de lumină al proiectorului

unei roţi se orientează pe panoul gradat, poziţionat pentru el şi se citeşte

valoarea. Se poziţionează proiectorul cu fasciculul de lumină îndreaptat pe rigla

gradată aflată în faţa lui. Rigla gradată din spate se deplasează oblic la axa de

simetrie, astfel că pe riglă se indică aceeaşi valoare ca pe cea din faţă. Fasciculul

proiectorului de pe partea cealaltă a punţii de măsurat se orientează către rigla

gradată poziţionată în faţa ei şi se citesc valorile. Se poziţionează proiectorul, se

orientează spotul de lumină pe rigla gradată poziţionată în spatele ei şi se citesc

valorile, se calculează diferenţa între valorile indicate în faţă şi în spate.

Dispozitivele moderne de măsurare cu fascicul luminos sunt prevăzute cu ecrane gradate ataşate la proiector. La aceste dispozitive se plasează în faţa vehiculului un reflector cu oglindă în locul riglei gradate, aşezat în unghi drept la

21

4 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMUL DE DIRECTIE

Soluţia constructivă adoptată pentru sistemul de direcţie trebuie să asigure eliminarea oscilaţiilor unghiulare ale roţilor directoare în jurul axei Oz, care produce uzura articulaţiilor şi pneurilor precum şi instabilitatea direcţiei.

Un sistem de direcţie este stabil dacă în timpul virajului apar momente în lungul axei Oz care caută să aducă roţile directoare la mersul în linie dreaptă chiar în cazul în care volanul nu este acţionat. Mecanismul din care este format sistemul de direcţie trebuie să fie suficient de ireversibil astfel încât şocurile primite de roţile directoare la deplasarea lor pe drum să ajungă mult atenuate la volan, dar în acelaşi timp să poată fi îndeplinită şi condiţia de manevrare uşoară şi rapidă a direcţiei.

Sistemul de direcţie trebuie să aibă un randament ridicat, adică pierderile prin frecare în casetă şi articulaţii să fie cât mai mici, deci energia consumată pentru virarea roţilor să fie redusă.

În sfârşit, sistemul de direcţie trebuie să aibă o bună fiabilitate obţinută prin eliminarea cauzelor de defectare bruscă în exploatare, uzură redusă în timp şi operaţii de întreţinere puţine.

4.1 ALEGEREA TIPULUI

CONSTRUCTIV

Sistemul de direcţie asigură maniabilitatea automobilului adică capacitatea acestuia de a se deplasa în direcţie comandată de către conducător, respectiv de a executa virajele dorite şi de a menţine mersul rectiliniu, când virajele nu sunt necesare.

Schimbarea direcţiei (virarea) automobilului se realizează prin poziţionarea roţilor de direcţie. Operaţia de poziţionare, prin rotire, a roţilor în vederea virării automobilului se numeşte bracare.

Sistemul de direcţie trebuie să satisfacă următoarele condiţii: -stabilizarea mişcării rectilinii (roţile de direcţie după ce virajul s-a efectuat să aibă tendinţa de a reveni în linie dreaptă); -să asigure manevrarea uşoară a direcţiei (efortul necesar pentru manevrarea direcţiei să fie cât mai redus); -unghiurile de aşezare a roţilor să se modifice cât mai puţin în timpul virării; -să permită obţinerea unei raze minime de viraj; -să aibă un randament cât mai ridicat; -să elimine oscilaţiile unghiulare ale roţilor de direcţie în jurul pivoţilor fuzetelor; -să permită o manevrare rapidă a direcţiei (unghiurile de rotaţie ale volanului să

22

fie suficient de mici pentru a realiza o conducere sigură în raport cu viteza automobilului); -să permite înclinarea roţilor în viraj, astfel încât să nu se producă alunecarea lor.

S-a adoptat construcţia mecanismului casetei de direcţie de tip melc globoidal cu rola tripla.

La angrenajul melc – sector dinţat, între aceste două componente apare frecare de translaţie. Puterea pierdută în acest mod este importantă, iar randamentul direct este redus. Prin înlocuirea sectorului dinţat cu o rolă, frecarea de translaţie melc-rolă este diminuată substanţial şi apare în schimb frecare de rotaţie între rolă şi axul său. Deoarece puterea pierdută prin frecarea de rotaţie este mult mai mică decât cea pierdută prin frecarea de translaţie, randamentul direct este mult mai mare.

Prin unghiul de înfăşurare al spiralei melcului se poate controla randamentul invers al casetei. Apoi, cu unghiul acesta fixat, se poate controla raportul de transmitere prin modificarea distanţei dintre axele angrenajului (cele ale arborilor de intrare şi de ieşire)

Părţile componente şi clasificarea sistemelor de direcţie. Pentru a

schimba direcţia acţionează asupra volanului l (fig automobilului,

conducătorul .6) , care transmite mişcarea prin intermediului axului 2, la

melcul 3, se angrenează cu sectorul dinţat 4. Pe axul sectorului dinţat se află

levierul de direcţie (comandă)5, care este în legătură cu bara longitudinală de

23

direcţie (comanda) 6 . Prin rotirea sectorului dinţat, deci şi a levierului de

direcţie, bara logitudinală de direcţie va a vea o mişcare axială care depinde

de sensul de rotaţie a sectorului dinţat.

Fig. 6. Părţile componente ale sistemului de direcţie.

Prin deplasarea axială a barei longitudinale de direcţie, braţul fuzetei 1 l va

roti fuzeta 9 în jurul pivotului 10 şi o dată cu ea şi roata din stânga.Legătura

care există între fuzeta 9 şi fuzeta 13, prin intermediul levierelor 8 şi 14 şi bara

transversală de direcţie 7, va produce rotirea 13.

Patrulaterul format din puntea propriu – zisă 12,levierele fuzetelor 8 şi14

şi bara transversală de direcţie 7 se numeşte trapezul direcţiei.

Volanul de direcţie este realizat, în general, din material plastic cu armătură

metalică, având forma circulară cu 1-3 spiţe. Axul volanului este format

dintr-o bucată sau din două bucăţi , legate între ele printr-o articulaţie

cardanică elastică de cauciuc. Soluţia din două bucăţi se foloseşte atunci

când caseta de direcţie nu se află pe direcţia axului volanului .

24

Din motive de securitate, începe să se răspândească la autoturisme

soluţia cu coloana volanului deformabilă, sub acţiunea unui şoc piternic. În

general s-a răspândit soluţia coloanei telescopice, compusă din două tuburi,

care devin telescopice la o anumită forţă axială.

Launele automobile poziţia volanului poate fi reglată ( prin deplasarea în

durecţie axială şi înclinare cu un anumit unghi).

Elementele componente ale sistemului de direcţie se împart în două

grupe, în funcţie de destinaţia lor, şi anume :

- mecanismul de acţionare sau comandă a direcţiei, ce serveşte la

transmiterea mişcării de la volan la levierul de direcţie;

- transmisia direcţiei , cu ajutorul căreia mişcarea este transmisă de la

levierul de direcţie la fuzetele roţilor.

Sistemele de direcţie se clasifică după mai multe criterii şi anume : locul

de dispunere a mecanismului de acţionare, tipul mecanismului de acţionar,

particularităţile transmisiei, locul unde sunt plasate roţile de direcţie.

După locul de dispunere a mecanismului de acţionare a direcţiei, se

deosebesc sisteme de direcţie pe dreapta şi sisteme de direcţie pe stânga.

După tipul mecanismului de acţionare, sistemele de direcţie se clasifică în

funcţie de :

- raportul de transmitere, care poate fi constantin sau variabil ;

25

- tipul angrenajului, întâlnindu-se mecanismele cu melc, cu şurub, cu manivelă şi cu roţi dinţate ;

- tipul comenzii, care poate fi : mecanică, mecanică cu servomecanism (hidraulic, pneumatic sau electric) şi hidraulică;

După particularităţile transmisiei direcţiei,clasificarea se face în

funcţie de :

- poziţia trapezului de poziţie în raport cu puntea din faţă, care poate fi anterior sau posterior ;

- construcţia trapezului de direcţie, care poate fi cu bară transversală de direcţie la puntea din faţă, la puntea din spate sau la ambele punţi.

4.2 MECANISMUL DE ACŢIONARE A DIRECŢIEI

Condiţiile impuse sistemului de direcţie sunt satisfăcute în mare măsură de

construcţia mecanismului de acţionare, care trebuie să îndeplinească

următoarele condiţii:

- să fie reversibil pentru a permite revenirea roţilor de direcţia în poziţia

corespunzătoare mersului în linie dreaptă după încetarea efortului aplicat

volanului ;

- - să aibă un randament ridicat – pierderile prin frecare în mecanismul de direcţie să fie cât mai mici – în scopul uşurării conducerii.Este indicat să aibă un randament mai mare la transmitere a mişcării de la volan la levierul de direcţie şi un randament mai redus de la levier la volan pentru ca şocurile provocate roţilor de neregularităţile căii să fie absorbite în mare măsură în mecanism şi să se transmită cât mai atenuate la volan ;

- să asigure caracterul şi valorile necesare ale raportului de transmitere ;

- să aibe un număr minim de puncte de reglare, cu posibilitatea

obligatorie de reglare a jocului dintre elementul conducător şi condus al

mecanismului .

26

Mecanismele de acţionare a direcţiei se clasifică în funcţie de tipul

elementului conducător şi condus prin care se transmite momentul de la

volan la axul levierului de direcţie. Ca element conducător se utilizează

melcul cilindric , melcul globoidal, şurubul sau roata dinţată, iar ca element

condus poate fi utilizat sectorul dinţat sectorul elicoidal, rola, manivela,

piuliţa sau cremaliera.

În prezent cele mai răspândite sunt mecanismele de acţionare cu melc

globoidal şi rolă şi cu pinion şi cremalieră .

Mecanismul de acţionare cu melc globoidal şi rolă se compune dintr-o

rolă simplă, dublă sau triplă( în funcţie de efortul ce trebuie transmis) şi un

melc globoidal.

Datorită faptului că între melc şi rolă există o frecare de rostogolire ,

mecanismul are un randament ridicat.

Melcul globoidal 4 (fig.7) este montat la capătul axului volanului 3 şi se

sprijină în caseta 8, prin intermediul a doi rulmenţi 9 şi 12 .Rola 6 este

montată pe bolţul 5 între braţele furcii 14, prin intermediul a doi

rulmenţi.Furca 14 este executată dintr-o bucată cu axul 7 al levierului de

direcţie 23, fixat pe piuliţa 24 .Axul levierului de direcţie este montat în

caseta de direcţie având un capăt sprijint pe rulmentul 19. Garnitura de

etanşare 22 şi simeringul 15 împiedică intrarea impurităţilor în interiorul

casetei.

27

Fig. 7. Mecanismul de acţionare a direcţiei

Capacul 10 fixat cu şuruburi acţionează asupra bucşei 11 ce conţine

inelul exterior al rulmentului 9. Garniturile de reglaj 2, de sub capac, servesc

la reglarea jocului axial al melcului. În capacul lateral al casetei 20 se

găsesc şurubul 18 , care este legat de axul levierului de direcţie.Reglarea

jocului angrenajului dintre melcul globoidal şi rolă, care sunt montate

excentric, se face prin şurubul de reglare 18(protejat de piuliţa 17), care

deplasează axial rola împreună cu axul 7. Fixarea piuliţei după reglare se

face cu ştiftul 16.Buşonul 21 serveşte pentru introducerea lubrefiantului în

casetă.Cuplajul elastic din cauciuc 1 face legătura între partea inferioară a

28

axului volanului 3 şi partea centrală

( axul volanului este divizat în trei părţi).Garnitura 13 asigură etanşarea axului

volanului la intrarea în casetă.

Fig.9.Mecanismul de acţionare cu melc globoidal

şi rolă de la autocamioanele roman.

Fig. 12. Transmisia direcţiei în

29

cazul punţii rigide.

1. levier de direcţie(comandă), 2- bară longidudinală de direcţie;

3- bară transversală de direcţie; 4- levierele fuzetelor ;

5- fuzete; 6- braţul fuzetei; 7- mecanism de acţionare;

Tijele şi pârghiile care formează transmisia direcţiei sunt legate între ele

prin articularităţi sferice, care mai au şi rolul de a elimina jocurile datorate

uzării de a se amortiza şocurile transmise roţilor de direcţie de la cale.

Articularităţile sferice se clasifică în funcţie de forma bialnţului şi de

sistemul de reglare a jocului.

Bolţul poate avea capul sub formă sferică (fig.13.a.c.)sau semisferică

şi tronconică (fig.13.b).

Fig.13. Tipuri constructive de articulaţii sferice

1- bolţ; 2-pastile; 3- arcuri de compensare;

30

După sistemul de reglare a jocului articulaţiile sferice pot fi: elastice şi tip

pană.

În cazul articulaţiilor elastice, jocurile datorate uzării sunt compensate

automat cu ajutorul unui arc, care poate acţiona axial ( fig.13.b.) sau radial

(fig.13.a).

Intensitatea şocurilor ce se transmit mecanismului de acţionare a direcţiei şi

volanului depinde de tipul constructiv al acestor articulaţii sferice.

Articulaţiile sferice trebuie unse periodic, pentru aceasta trebuie

prevăzându-se cu gresor .În ultima vreme, pentru simplificarea întreţinerii,

se folosesc pe scară tot mai largă articulaţiile sferice capsulate (fig.13.c) .

La aceste articulaţii partea sferică a bolţului şi pastilele au aplicate pe ele

un strat din material plastic de cca.2,5 mm , impregnat cu bisulfură de

molibden pentru reducerea frecării.Articulaţia este umplută la motare cu o

unsoare pe bază de calciu şi capsulată.

4.3 TRANSMISIA DIRECŢIEI ÎN CAZUL PUNŢII ARTICULATE

La autoturismele cu suspensie independentă a roţilor din faţă este caracteristic

faptul că bara transversală de direcţie este fracţionată în două sau mai multe

părţi, pentru a permite separat fiecărei roţi oscilaţii pe verticală.

În figura 14.a este reprezentată transmisia direcţiei , la care mecanismul de

31

acţionare 1 imprimă levierului de direxcţie 2 o mişcare de rotaţie ce se

transmite pârghiei unghiulare 3, care este articulată de bara transversală de

direcţie, compusă din două părţi 4 şi 5.

Fig. 14. Transmisia direcţiei la automobilele cu

Suspensie independentă a roţilor

La soluţia din fig.14.b bara transversală de direcţie se compune dintr-o

parte centrală 1 şi două părţi laterale 4, legate la braţele fuzetelor 5 .

Transmisia direcţiei mai cuprinde levierul de direcţie 2 (elementul

conducător ), care primeşte mişcarea de la caseta 3 şi pârghia pendulară 6.

32

Bara transversală de direcţie din fig.14.c este compusă din două părţi 2 şi 5,

legate cu capetele interioare de levierul central 3, iar cu cele exterioare de

braţele fuzetelor 1 şi 6. Elementul conducător îl constituie levierul de

direcţie 7, prin care, prin intermediul barei 4, transmite mişcarea pârghiei

centrale 3.

În fig.14.d este reprezentată transmisia direcţiei la mecanismul de acţionare cu

pinion şi cremalieră, care este o variantă a transmisiei cu levier central. La

această soluţie levierul central, având o mişcare de rotaţie, a fost înlocuit cu

cremaliera 1 având o mişcare de translaţie.De la cremalieră mişcarea este

transmisă barelor laterale 2 ce sunt articulate de braţele fuzetelor..

33

5 MODALITĂŢI DE DETERIORARE A MECANISMULUI DE DIRECTIE

5.1 DEFECTELE ÎN EXPLOATARE ALE SISTEMULUI DE DIRECŢIE.

Defecţiunile sistemului de direcţie se pot manifesta sub forma :

- manevrarea volanului necesită un efort mare ;- roţile de direcţie oscilează la viteze reduse ;- roţile de direcţie oscilează la viteze mari;- direcţia trage într-o parte ;- direcţia transmite volanului şocurile de la roţi;- zgomote anormale ale direcţiei;

- Manevrarea volanului necesită un efort mare . Defectul se datoreşte următoarele cauze

: frecărilor mari în articulaţii; frecărilor anormale în caseta de direcţie şi la pivoţii

fuzetelor, deformării axului volanului precum şi unor defecţiuni ale pneurilor.

Frecările mari în articulaţii se produc ca urmare a unui montaj sau reglaj incorect, a

gresajului nesatisfăcător sau a pătrunderii prefului între elementele articulaţiei.

Defecţiunile se remediază în atelierul de reparaţii , prin demontarea organelor respective,

prin curăţarea şi ungerea lor.

Frecările anormale în caseta de direcţie se produc datorită gresajului insuficient,

uzării sau deteriorării şurubului melc, rulmenţilor uzaţi sau incorect montaţi , jocului

insuficient între elementele casetei sau fixării incorecte a casetei de direcţie pe cadrul

automobilului.

Defecţiunile cu excepţia grasajului insuficient, nu se pot remedia decât la atelier.

Frecările anormale la pivoţi fuzetelor se datorează gresajului nesatisfăcător, jocului

insuficient între pivoţi şi rulmenţi sau bucşe, gripării pivoţilor.

34

Remedierea constă în curăţarea şi gresarea pivoţilor, oprgabnele deteriorate se

schimbă la atelier.

Defecţiunile pneurilor care îngreunează manevrarea volanului pot fi: presiune insificientă

sau inegală , uzura neuniformă de dimensiuni diferite.

-Roţile de direcţie oscilează la viteze reduse. Oscilaţia roţilor de direcţie , la viteze mai

mici de 60 km/h , se datorează cauzelor : presiunii incorecte în pneuri , pneuri de

dimensiuni diferite, roţi neechilibrate, organele sistemului de direcţie sunt uzate, rulmenţii

roţilor au şoc mare, osia din faţă deplasată, suspensia defectă ( arcuri desfăcute sau

rupte, amortizoare defecte), cadrul deformat, geometria roţilor incorect.

Pe parcurs se remediază defecţiunile referitoare la refacerea presiunii în pneuri,

strângeri şi motări corecte de piese. Restul defecţiunilor se remediază la atelier.

- Roţile de direcţie oscilează la viteze mari .Cauzele sunt similare cu cele care produc

oscilaţii la circulaţia cu viteze reduse, în plus mai intervin: jocuri insuficiente la frânele

din faţă, dezechilibrarea sau deformarea roţilor din spate, suporţilor motorului slăbiţi sau

defecţi.

La viteze mari oscilaţia roţilor de direcţie este un defect periculos mai ales când aceste

oscilaţii intră în rezonanţă cu oscilaţiile cadrului sau cu cele ale altor organe ale

sistemului de direcţie sau suspensie .

- Direcţia trage într-o parte . Cauzele pot fi : pneurile roţilor din faţă nu au aceeaşi

presiune sau nu sunt identice ca mărime, frânele sunt reglate incorect, cadrul este

deformat , unul din arcurile suspensiei din faţă are ochiul foii principale rupt.

Pe parcurs se corectează presiunea pneuri şi se reglează frânele. Restul defecţiunii se

remediază la atelier.

- Şocurile provenite din interacţiunea roţilor cu drumul se transmit volanului.

35

Fenomenul apare în special la deplasarea pe drumuri cu denivelări datorită : presiunii

prea mari în pneuri , dezechilibrării roţilor, amortizoarelor defecte , uzării sau reglării

incorecte a organelopr sistemului de direcţie .

- Zgomote anormale ale organelor sistemului de direcţie. Cauzele ce conduc la zgomote

anormale pot fi : jocuri excesive în articulaţiile transmisiei direcţiei., slăbirea volanului

şi a suportului acestuia sau a casetei de direcţie, deteriorarea rulmenţilor sau montarea

lor greşită, frecării anormale datorită gresării nesatisfăcătoare.

Pe parcurs se remediază numai acele defecţiuni care nu necesită demontarea organelor

sistemului de direcţie.

În tabelul de mai jos se prezintă sintetic simptomele şi defecţiunile posibile ale

sistemului de direcţie prevăzut cu servomecanism ( servodirecţie).

5.2 ÎNTREŢINEREA SISTEMULUI DE DIRECŢIE

Întreţinerea sistemului de direcţie constă în : măsurarea jucului volanului,verificarea jocului

din articulaţii,reglarea mecanismului de acţionare,verificarea şi reglarea unghiurilor de

poziţie ale roţilor de direcţie şi pivoţilor (geometria direcţiei),strîngerea şuruburilor de

fixare a casetei de direcţie,strîngerea articulaţiilor sferice şi ungerea conform schemei de

ungere.

Verificarea jocului la volan se face în modul următor:

- se aduce automobilul pentru poziţia de mers în linie dreaptă;- se roteşte volanul spre dreapta şi apoi spre stînga pînă la poziţiile maxime în care

acestea se manevrează uşor fără să rotească roţile.Jocul la volan nu trebuie să depăşească 15 grade, deoarece în această situaţie

36

manevrarea direcţiei devine nesigură.

Cauzele jocului mare la volan pot fi uzura articulaţiilor mecanismului de direcţie sau a

pieselor mecanismului de comandă.

Reglarea mecanismului de acţionare a direcţiei. Modul de reglare al mecanismului de

acţionare a direcţiei diferă în funcţie de tipul constructiv al acestuia. În toate cazurile însă

operaţia de reglare se va executa numai după înlăturarea jocurilor din articulaţiile

mecanismului.

Reglarea mecanismelor de acţionare cu melc globoidal şi rolă comportă reglarea

jocului axial al volanului (melcului) şi a jocului din angrenaj. Înainte de reglare se

decuplează levierul de direcţie de bara de direcţie. Reglaraea jocului axial al melcului se

face prin demontarea capacului din faţa garniturilor 2 şi scoaterea a una sau două

garnituri , după care capacul se montează la loc.

Reglarea jocului angrenajului rolei cu şurub – melc se efectuează cu ajutorul

şurubului , prin deplasarea axială a rolei cu axul , reducând jocul dintre melc şi rolă care

sunt monatte excentric. După reglare, se verifică jocul la volan.

Controlul geometriei roţilor de direcţie . Aparatele de măsurat şi control al

geometriei roţilor de direcţie pot fi mecanice sau optice . Aparatele mecanice sunt

relativ simple şi mai ieftine decât cele optice, având însă o precizie mai redusă.

Fiecare aparat are întocmite instrucţiuni de folosire de către întreprinderea

producătoare .

Unghiurile de aşezare ale roţilor şi pivoţilor trebuie să se încadreze în limitele

prevăzute în cartea tehnică a automobilului respectiv.

Ungerea sistemului de direcţie. Piesele mecanismului de direcţie, care necesită ungere

sunt: caseta de direcţie , articulaţiile sferice şi pivoţii .

37

Ungerea casetei de direcţie se face, de regulă, cu ulei de transmisie , respectând

periodicitatea prescrisă de fabrică. Periodic, se controlează nivelul şi, la nevoie, se

completează pierderile cu acelaşi tip de ulei. Dacă pierderile de ulei devin prea mari

trebuie depistată şi înlăturată cauza care le generează, pentru a evita avariile.

38

6 MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA MECANISMULUI DE DIRECTIE

6.1 TIPURI DE MATERIALE UTILIZABILE

MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA SISTEMULUI DE DIRECŢIE

Arborele levierului de comandă a direcţiei precum şi levierul de comandă se execută din

oţeluri aliate cu Cr şi Ni sau OLC.

Levierele şi barele mecanismului de direcţie sunt executate din OLC.

Melcul globoidal este executat din oţel special aliat cu Cr şi Ni,care se cianurează sau se

cementează.

Rola se execută tot din oţel aliat cu Cr şi Ni şi se cementează, iar arborele volanului din OLC

45.

39

7 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE ALESE ŞI CALCULUL MECANISMULUI DE DIRECTIE

7.1 JUSTIFICAREA SOLUŢIEI CONSTRUCTIVE

Am ales sa proiectez caseta de directie cu melc globoidal si rola tripla pentru autocamionul de 7.9 tone datorita randamentului mai ridicat decat a celei cu melc cloboidal si sector dintat.

7.2 ALEGEREA REGIMURILOR DE CALCUL

7.2.1 Mecanismul de acţionare al casetei

Mecanismul de acţionare al casetei are rolul de a transmite mişcarea de rotaţie de la volan la caseta de direcţie

Fig 1. Schema cinematică a mecanismului de acţionare al casetei

Dacă acţionarea se face printr-un mecanism format dintr-o singură articulaţie cardanică, raportul de transmitere este variabil, având valoarea medie i=1.

Valoarea se va calcula cu relaţia:

Prin derivarea relaţiei, se obţine raportul vitezelor unghiulare ale elementelor conducător şi condus, adică raportul de transmitere.

40

Numărul de rotaţii ale volanului între poziţiile extreme trebuie să fie de maxim 3 - 4. Se adoptă număr de rotaţii: 3,5.

7.2.2 Fortele care actioneaza asupra mecanismului

Mecanismul de actionare cu melc globoidal si sector melcat. Dintii sectorului sunt solicitati la inconvoiere, iar efortul unitarse calculeaza cu relatia:

Unde: Fa -este forta axiala din angrenaj P – pasul spirei melcului b – latimea dintelui βs- unghiul inclinarii spirei melcului

h – inaltimea dinteluiForta Fa se determina cu relatia:

Mecanismul de actionare cu melc globoidal si rola.Elementele sunt supuse la strivire, iar efortul unitar corespunzator este dat de relatia:

Unde At este aria sectiunii totale de contact pentru doi dinti in angrenare.At se determina cu relatia:

41

Boltul este solicitat la inconvoiere de forta:

Presiunea de contact dintre bolt si melc se determina cu relatia:

Unde h1 este inaltimea activa a boltului

Schema pentru calculul mecanismului de actionare a directiei cu melc globoidal si rola

7.2.3 Mecanismul casetei

Mecanismul casetei de direcţie realizează multiplicarea forţei de la volan (în vederea bracării roţilor), amortizarea vibraţiilor din sistem, reversibilitatea mişcării si diminuarea şocurilor în sistemul de direcţie.

Cinematic, la rotirea volanului cu unghiul

unde: - z : numărul de dinţi ai pinionului

- m : modulul danturii

Caracteristica principală a mecanismului casetei de direcţie este raportul de transmitere ia ,definit ca raportul vitezelor unghiulare ale arborelui casetei şi levierului:

42

Adopt: ia=21

7.2.4 Mecanismul de acţionare a direcţiei

În general mecanismul de acţionare a direcţiei este un patrulater spaţial

Fig.2. Schema cinematică a mecanismului de acţionare a mecanismului direcţiei

La construcţiile obişnuite, pentru variaţia unghiului de bracare cu 400,raportul de transmitere al mecanismului de acţionare ia variază de la valoarea ia=1 în poziţia neutră, la ia=1,5 în poziţiile maxime de verificare

Simplificat, se poate admite pentru raportul de transmitere al acestui mecanism, relaţia:

(5)

Un levier scurt realizează o conducere mai uşoară (efort la volan mai mic), dar şi unghiuri de oscilaţie mai mari , ceea ce duce la schimbări mari de poziţie a barei de conexiune

Se notează cu :l1;l2;l3;l4: -lungimile levierului de direcţie 1, barei de conexiune 2, levierul fuzetei 3 şi distanţei dintre articulaţiile O1;O2; - şi : unghiurile de rotaţie ale levierului 1 şi 3. -u1;u2;u3;u4: versorii elementelor.

Pentru determinarea raportului de transmitere se scrie ecuaţia vectorială a conturului închis al mecanismului

Derivând relaţia de mai sus în raport cu unghiul , apoi înmulţind cu

43

Z

E3

O2

O1

1

Y

2

4

Z

versorul u2 rezultă relaţia:

Scriind versorii, în sistemul de coordonate xyz se obţine raportul de transmitere între pârghiile 1 şi 3.

7.2.5 Mecanismul direcţiei

Mecanismul de direcţie propriu-zis poziţionează roţile directoare astfel încât condiţia virării corecte să fie cât mai bine satisfăcută.

La acest mecanism interesează în primul rând poziţionarea reciprocă a balansierelor (levierele de fuzetă) legate de roţile directoare.

ctge-ctgI=OD/AD-OC/BC=b/2

-0 : unghiurile de poziţie ale levierelor fuzetelor. -I,e : unghiurile de bracare interior , exterior. -d=400 mm: lungimea casetei de direcţie -B=1680 mm : ecartamentul roţilor.b=B-24tg0=1050 mm : distanţa dintre pivoţii roţilor .h=80 mm : distanţa de la pivot la axa roţilor.e=80 :unghiul de înclinare transversal.a=220 mm : lungimea braţelor direcţiei.e=170 mm distanţa axa roţilor-axa casetei.Presupunem:0=300; e0=230; I=if=280.

De aici rezultă:10e

20+i58 3=5 : unghiul dintre bieletele direcţiei şi axa casetei.

Raportul de transmitere unghiular poate fi exprimat şi în funcţie de rapoartele de transmitere ale mecanismelor ce compun sistemul de direcţie cu

44

relaţia:

i=iait

Raportul de transmitere al forţelor if reprezintă raportul între suma forţelor ce acţionează asupra celor două roţi de direcţie Fr ,în punctele de contact cu suprafaţa drumului ,la distanţa egală cu deportul roţii şi forţa Fv necesară la volan pentru virare:

iF=Fr/Fv

iF=(150-300)Se adoptă:

iF=170.

7.2.6 Forţele în barele şi articulaţiile mecanismelor din sistemul de direcţie

Calculul forţelor în barele mecanismelor de direcţie se face considerând reacţiunile la fuzetă Re şi Ri aplicate în braţul ‘e’ de articulaţiile Ao, respectiv Bo (fig. 3).

Într-o primă simplificare, aceste reacţiuni se pot considera egale cu componentele longitudinale X=f*Gr.

Fig. 3 Reacţiunile din mecanismul de direcţie

Re = Ri = f*Gr =0.0162000=32 N

45

F Fs

FF FE

3

3

XR

e

RRReV R R

2

-unde:a, 0, e ,i sunt adoptate 3 = 3’ = 0

7.2.7 Dimensionarea barelor şi levierelor din mecanismele sistemelor de direcţie

Sub acţiunea forţelor RC şi RD, conform relaţiilor levierele de fuzetă 1 şi 2 sunt solicitate la încovoiere, secţiunea periculoasă fiind la o distanţă ‘’a’’ (fig 4).

Fig 4. Levierul de fuzetă

Forţa fiind aplicată la braţul c’ faţă de axă, apare şi un efort unitar de torsiune.

unde:

46

Wp = Kt f2g = 0,03515220 = 157,5 c’ = 50 mm

Barele de direcţie sunt solicitate de forţa RC,D la compresiune.

7.2.8 Dimensionarea casetei

Arborele volanului – este solicitat la torsiune, sub acţiunea forţei FV

aplicată la raza RV (FVmax = 40 daN).

unde: RV =200 mm – raza volanuluiD = 35 mm – diametrul exterior al arboreluid = 28 mm - diametrul interior al arborelui

7.2.9 Dimensionarea angrenajului melcat

Numarul de dinti al melcului z1:

se adopta z1= 2

Raportul de transmitere ia: 15

47

Numarul de dinti al rotii melcate z2:

z2= 30

Modulul axial al melcului mx:

4

Coeficientul diametral q:

se adopta q = 10

Pasul axial al elicei melcului px:

12.5664

Coeficientul inaltimii capului dintelui de referinta h*a

h*a= 1

Coeficientul jocului de referinta la cap c*

c*= 0.25

Coeficientul axial al deplasarii profilului melcului xx

48

xm

xx mp

xx= 0

Coeficientul deplasarii de profil x

x= 0.5

Distanta intre axe aw

82

Distanta intre axele de referinta a

80

Unghiul de panta al elicei de referinta γ

0.1974 rad

Unghiul de panta al elicei de divizare a melcului γw

0.8766 rad

Unghiul de presiune axial de referinta al melcului αx

1.1577 rad

20

Diametrul de referinta al melcului d1

40 mm

Diametrul de rostogolire dw1

49

xw mxzqa )2(5.0 2

xmzqa )(5.0 2

)arctan( 1

q

z

)2

arctan( 1

xq

z

)cos

tanarctan(

n

x

n

xmqd1

)2(1 xqmd xw

42 mm

Inaltimea capului de referinta ha1

4 mm

Inaltimea piciorului de referinta hf1

1 mm

Diametrul cercurilor de cap da1

48 mm

Diametrul cercurilor de picior df1

30 mm

Pasul axial al danturii melcului px

12.5 mm

Pasul elicei melcului pz

25.1 mm

Lungimea melcului L

51.2 mm

Gradul de acoperire al anrenajului eα

3.58

50

xaa mhh *1

xaf mchh )( **1

xaaa mhqhdd )2(2 *111

xp

af mchdd *)(2 *11

xx mp

xz pzp 1

xmzL *)06.011( 2

cos2sin

2sincos

*

222

222

x

axa

m

hmddd

Diametrul de divizare d2

120 mm

Diametrul cercurilor de cap da2

[ 132 mm

Diametrul cercurilor de picior df1

114 mm

Raza curburii de cap a coroanei dintate a rotii melcate rp

16 mm

Latimea rotii melcate b2

36 mm

51

xmzd 22

xaa mxhzd )22( *22

)222( **22 xchzmd axf

115.0 ap hdr

8 BIBLIOGRAFIE

1. Untaru,M.ş.a. Calculul şi construcţia automobilelor. E.D.P., Bucureşti, 1982.

2. Jula.a Organe de masini 1989

52