8/13/2019 CCA2.docx

1/54

FAC. DE INGINERIE MECANICDep. de Autovehicule i Transporturi

PROIECT

laConstrucia i calculul automobilelor II

Tema: Rigida 4 brate

Directie autotur ism 4x4

Student: Homos PaulSecia AR

Anul IV, grupa 1192ndrumtor: prof.dr.ing. Ovidiu CMPIAN

Anul universitar 2012-2013Semestrul I

8/13/2019 CCA2.docx

2/54

Cuprins

1 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DE GHIDARE A ROILOR....31.1 Funciunile Mecanismului de Ghidare................................................................71.2 Geometria Direciei i Posibiliti de Reglare....................................................7

1.2.1 Unghiurile roii.........................................................................................71.2.2 Unghiurile pivotului .................................................................................111.2.3 Deportul pneumatic, longitudinal i transversal.......................................13

1.3 Tipuri de Mecanisme de Ghidare Studiate .........................................................141.3.1 Exemple de mecanisme de ghidare studiate .............................................141.3.2 Analiza comparativ: avantaje dezavantaje ..........................................16

1.4 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDARE ALES ........171.4.1 Comportamentul la sltare .......................................................................18

1.4.2 Comportamentul la ruliu ..........................................................................201.4.3 Poziia centrului instantaneu de ruliu (sau tangaj) al punii....................20

1.5 Posibiliti de Reglare a Geometriei Direciei (UNghiurile Roii i Pivotului)..212 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMUL DE DIRECTIE ...........................22

2.1 Alegerea tipului constructiv ................................................................................222.2 Mecanismul de acionare a direciei.................................................................262.3 Transmisia direciei n cazul punii articulate..................................................32

3 MODALITI DE DETERIORARE A MECANISMULUI DE DIRECTIE ...........353.1 DEFECTELE N EXPLOATARE ALE SISTEMULUI DE DIRECIE....353.2 NTREINEREA SISTEMULUI DE DIRECIE..........................................37

4 MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCIA MECANISMULUI DIRECTIE .404.1 Tipuri de Materiale Utilizabile ...........................................................................40

5 JUSTIFICAREA SOLUIEI CONSTRUCTIVE ALESE I CALCULULMECANISMULUI DE DIRECTIE ................................................................................41

5.1 Justificarea Soluiei Constructive.......................................................................415.2 Alegerea Regimurilor de Calcul .........................................................................41

5.2.1 Mecanismul de acionare al casetei..........................................................415.2.2 Fortele care actioneaza asupra mecanismului ..........................................425.2.3 Mecanismul casetei ..................................................................................435.2.4 Mecanismul de acionare a direciei.........................................................445.2.5 Mecanismul direciei................................................................................455.2.6 Forele n barele i articulaiile mecanismelor din sistemul de direcie...465.2.7 Dimensionarea barelor din mecanismele sistemelor de direcie.............475.2.8 Dimensionarea casetei ..............................................................................485.2.9 Dimensionarea angrenajului melcat .........................................................49

6 BIBLIOGRAFIE .........................................................................................................54

8/13/2019 CCA2.docx

3/54

1 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMELE DEGHIDARE A ROILOR

Suspensia automobilului este destinat s atenueze sarcinile dinamice ce se transmit de ladrum s imprime oscilaiilor caracterul dorit i s transmit forele care acioneaz asupra roilori cadrului.

Oscilaiile ce apar la trecerea automobilului peste neregularitile drumului influeneazcalitile tehnice de exploatare ale acestuia, n primul rnd caracterul de mers lin al acestuia,calitile de traciune , stabilitatea ,maniabilitatea i durabilitatea.

Suspensia automobilului este format din elemente elastice dispuse ntre roi i cadrulcaroseriei, avnd rolul de a asigura:

Protecia organelor automobilului fa de aciunea sarcinilor dinamice care se transmit dela sol

Stabilitatea automobilului Confortabilitatea pasagerilor Protecia mrfurilor transportate

La deplasarea automobilului, neregularitile drumului,produc oscilaii ale roilor care setransmit punilor. Suspensia automobilului realizeaz legtura elastic cu amortizoare ntrepunile automobilului i cadru sau caroserie, micornd sarcinile dinamice i amortizndvibraiilerezultate n urma aciuniicomponentelor verticale ale forelorde interaciunedintre roii drum.Viteza de deplasare a automobilului pe drumuri cu suprafaneregulat este limitat n primulrnd de calitile suspensiei i n al doilea rnd de puterea motorului. Confortabilitatea

automobilului este determinat, n principal, de suspensie. Prin confortabilitate se nelegeproprietatea automobilului de a circula timp ndelungat cu vitezele premise de caracteristiciledinamice fr ca pasagerii s aib senzaii neplcute sau s oboseasc repede i fr caautomobilul sau marfa transportatsfie supusdistrugerii.

Prin imprimarea caracterului dorit al oscilaiilor, suspensia, alturi de mecanismul deghidare al punii, influeneaz maniabilitatea, manevrabilitatea i stabilitatea automobilului,elemente care mpreun definesc inuta de drum a automobilului.

Cinematica roilor la trecerea peste denivelrile cii, i a masei suspendate fa de ceanesuspendat, la variaia sarcinilor din plan vertical, sunt determinate de tipul de ghidare almecanismului punii. Caracterul acestor micri este determinat de suspensia automobilului, prinelementele sale elastice i de amortizoare.

Prile componente principale ale suspensiei sunt:

Elementul elastic ( arcurile cu foi, arcurile elicoidale, barele de torsiune) are rolul dea micora sarcinile dinamice dat de forele verticale ce apar ca urmare a treceriiautomobilului peste denivelri

Elementul de amortizare ( amortizorul cu aer, amortizorul cu gaz ) creeaz forele de

8/13/2019 CCA2.docx

4/54

rezisten care amortizeaz oscilaiile caroseriei i roilor

Elementul de ghidare, transmite componetele longitudinale i transversale ale forelordintre roat i drum,precum i momentele acestor fore i determin caracterulmicrii roilor fat de cadru sau caroseria automobilului

Fig. 1.1 Suspensia autovehiculelor

Pentru asigurarea unui confort corespunztor, parametrii suspensiei trebuie s fie aleiinndu-se cont de anumite condiii stabilite la teoria suspensiei, anume:

-amplitudinea masei suspendate se reduce cu att mai mult cu ct raportul dintre masasuspendat i cea nesuspendateste mai mare. Acesta explic avantajul punilor articulate fa de

cele rigide i generalizarea primelor tipuri la automobilele cu confort sporit.-pulsaia oscilaiilor proprii ale sistemului este cu atat mai mic cu ct rigiditateaelementului elastic este mai mic, adicarcul este mai elastic.

-rigiditatea punii din fa s fie mai mic dect cea a punii din spate. n timpul mersului,automobilul abordeaza obstacolele prin roile din fa, iar dupa o ntrziere, data de timpul deparcurgere al ampatamentului, de puntea din spate. n acest caz,cu toat nt rzierea ataculuipunii din spate, roile din spate ajung din urm n micarea vertical roiile din fat, deoareceperioada lor de oscilaie este mai scurt i se anuleaz oscilaiile de galop (oscilaiile n planlongitudinal). La autoturisme, caracterizate de viteze mari de deplasare i ampatamente mici,problema pierde din importana sa.

Clasificarea suspensiilor: se face dupa tipul punii i dup caracteristica elementelor

elastice:-dupa tipul punii se clasific n:-suspensii cu roi dependente ( cu punte rigid )-suspensii cu roi independente

Cea din urm ntlnindu-se n cazul punilor articulate,la care fiecare roata estesuspendatcadru sau caroserie.

Particularitile suspensiei dependenteconst n existena legturii rigide ntre roile dinstnga i dreapta prin intermediul punii, caracteristic fiind faptul c deplasarea unei roi pe

8/13/2019 CCA2.docx

5/54

vertical se transmite i celeilalte roi.

Fig. 1.2 Puntea si suspensia din spate: 1 - arcul din spate; 2 - amortizor. 3 -braul lateral

inferior; 4 - braul central superior; 5 - talerul metalic de aezare a arcului; 6 - barastabilizatoare din spate. 7 - cablul frnei din spate; 8 - pneu. 9 -janta roii; 10 - axul fuzetei din

spate; 12 - tambur frn; 13 - ax spate; 14 -corector de presiune frn spate; 15 - tija de

acionare a corectorului de presiune.

n majoritatea cazurilor, suspensia automobilelor cu puntea rigid folosete arcurile n foi

dispuse longitudinale, datorit construciei simple.Dezavantaje: - apariia unor fenomene giroscopice, oscilaii periculoase ale. roilor de direcie la anumite viteze.

- greutatea maselor nesuspendate este mare, n cazul roilor motoare- modificarea unghiului de nclinare a roilor de direcie, erori n

cinematica sistemului de direcieSuspensia independent este caracterizat de faptul c roile pot oscila pe vertical,

nelegat una de alta n raport cu cadrul sau caroseria autovehiculului.Suspensiile independente pot fi cu deplasarea roilor n:

- plan longitudinal- plan transversal- ambele planuri

Suspensiile independente au avantajul c permit micorarea oscilaiilor de ruliu alecaroseriei, asigurnd o mbuntire a maniabilitii i stabilitii, ct i o greutate mic a prilornesuspendate.

Construcia suspensiei unui autovehicul este format din elemente elastice dispuse ntreroi saupuni i cadrul sau caroserie,avnd scopul de a asigura:

-protecia organelor transmisiei fa de aciunea sarcinilor dinamice, care setransmit de la sol,

8/13/2019 CCA2.docx

6/54

-stabilitatea autovehiculului,-confortabilitatea pasagerilor i protecia mrfurilor transportate.

Prile componente ale suspensiei automobilului sunt:- elementele elastice;- dispozitivele de ghidare;

- amortizoarele;- stabilizatoarele.Elementele elastice contribuie la micorarea sarcinilor, dinamice verticale, provocnd

oscilaiile caroseriei de amplitudine i frecvene ct mai suportabile pentru pasageri i care s nuduneze ncrcturii care se transport.

Elementele elastice ntlnite la automobile sunt arcurile n foi, arcurile elicoidale, brilede torsiune, elementelepneumatice i hidropneumatice.

Pentru o amortizare rapid a oscilaiilor, n suspensia automobilelor se monteazamortizoare hidraulice. Cele mai frecvente defeciuni ale amortizorului sunt deteriorareasupapelor sau a arcurilor acestora.

Dispozitivele de ghidare transmit componentele orizontale ale forelor dintre roi i drum,

i momentele acestor fore la caroserie, determinnd i caracterul deplasrii roilor n raport cucaroseria automobilului i n raport cu drumul.Elementul de amortizare mpreun cu frecarea din elementul elastic al suspensiei, creaz

forele de rezisten care amortizeaz oscilaiile caroseriei i roilor.Contactul dintre roat i drum este important pentru sigurana deplasrii autovehiculelor.Denivelrile, fie ele sub form de gropi sau proeminene, induc n structura

autovehiculelor ocuri ce au o influen nefavorabil asupra confortului pasagerilor i aintegritii mrfii transportate ct i asupra fiabilitii autovehiculului, dar pot duce i la pierdereacontactului roat-drum cu influene negative asupra siguranei deplasrii. Pentru eliminarea saureducerea acestor fenomene nedorite se folosesc sisteme de amortizare complexe, formate dinarcuri , amortizoare i pneuri.

Suspensia autovehiculelor trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:-caracteristica elastic corespunztoare,-micri de ruliu mici,-confortabilitate ridicat,-cinematic corespunztoare a sistemului de direcie,-amortizare efectiv a oscilaiilor caroseriei i roilor,-posibilitatea montrii raionale a elementelor suspensiei,-durabilitate corespunztoare a elementelor suspensiei,-greutate minim.

Pentru puntea din fa (directoare) mecanismul de suspensie este legat de mecanismul dedirecie prin portfuzet, formnd mpreun mecanismul de ghidareal roii.

Pentru puntea din spate, macanismul de suspensie se constituie singur n mecanism deghidare a roii/punii.

n funcie de deplasarea roii (pneului) la trecerea peste denivelrile cii de rulare se potdelimita 5 tipuri depuni articulate:

- cu deplasarea roilor liniar numai n plan verical- cu deplasarea pe o traiectorie circular prin prghie de suspensie - cu deplasarea pe o traiectorie curbilinie prin partulater de suspensie- cu deplasarea de translaieparalel prin paralelogram de suspensie

8/13/2019 CCA2.docx

7/54

- cu deplasarea pe traiectorie curbilinie prin mecanism cu nculisMecanisme de suspensie la puntea din spate:n majoritatea cazurilor, suspensia automobilelor cu puntea rigid folosete arcurile n foi

dispuse longitudinal, datorit construciei simple.Suspensia cu arcuri n foi semieliptice dispuse longitudinal au carateristic neliniar.

Suspensia cu arcuri n foi cu caracteristic neliniar se utilizeaz mai ales la puntea din spate aautocamioanelor. O suspensie corespunztoare pentru cazul cnd autocamionul este ncrcat va fiprea rigid pentru autocamionul gol. Pentru a realiza o suspensie care s corespund n ambelecazuri, se folosete suspensia cu arc suplimentar.

Puntea nedirectoare articulat are roile articulate independent la caroserie cu un singurbra

Suspensiile cu patrulater sau cu culis sunt de genul celor de la roile din fa, fr a aveans articulaiile sferice.

Punile rigide spate- ntreaga punte cu roi este articulat cu bare la asiu.

1.1 FUNCIUNILE MECANISMULUI DE GHIDAREMecanismul de ghidare al roilor asigur poziia corect a roilor fa de sol.

Se poate face:- Ghidnd corect o punte rigid la care roile din partea stng sunt

conectate la roile din partea dreapt.- Pentru punile articulate fiecare roat este ghidat independent fa de cea

opus a aceleiai puni.Mecanismul de ghidare definete, n ansamblul punii, cinematica roii suspendate elastic

prin intermediul suspensiei. Se definesc astfel puni rigide i puni articulate.Dispozitivele de ghidare ale suspensiilor de autovehicule trebuie s ndeplineasc

urmtoarele sarcini:

-

La suspensiile independente s aibe un grad de libertate, care s asigure odeplasare vertical sau aproape vertical a roii.- La suspensiile dependente s aibe dou grade de libertate care s asigure

deplasarea vertical sau aproape vertical a grinzii punii, la care axaacesteia s rmn perpendicular pe axa longitudinal de simetrie aautovehiculului i rsucirea grinzii punii n planul perpendicular pe axalongitudinal de simetrie a autovehiculului

S izoleze caroseria de zgomote i vibraii determinate de neregularitile drumului i derularea roilor.

1.2 GEOMETRIA DIRECIEI I POSIBILITI DE REGLARE1.2.1

Unghiurile roii

Unghiurile direciei: Unghiuri ale roilor directoare i ale axei pivoilor fcute n raport cuplanul longitudinal al autovehiculului sau cu verticala, unghiuri specifice mersului n liniedreapta pentru o anumit sarcin, reglate i controlate cu ajutorul mecanismului de direcie.Rolul lor este acela de a mbunti manevrabilitatea i stabilitatea autovehiculului ct i acela dea atenua uzura prematur a pneurilor. Termenul unghiurile direciei este sinonim cu geometriadireciei, termen considerat a fi mai corect din punct de vedere semantic deoarece permite odefinire mai completa cinematicii mecanismului de direcie, att ca unghiuri ct i ca lungimi.

8/13/2019 CCA2.docx

8/54

Unghi de alunecare a pneului: Unghiul dintre planul median al unei roi directoaresupuse la efort transversal (cazul intrrii n viraj sau al rafalelor de vnt lateral) i direc ia realade deplasare a vehiculului; termen consacrat de SAE, sinonim cu termenul ISO unghi de derivapneului.

Unghi de alunecare: Diferena unghiular dintre direcia n care se nvrte un pneu i

planul roii. Unghiul de alunecare este cauzat de ndoirea pere ilor interiori ai pneului i aisuprafeei de rulare. O relaie liniara ntre unghiurile de alunecare i forele de virare indic unpneu uor de controlat.

Unghi de bracaj: Unghiul pe care il face planul median al roii cu planul longitudinalmedian al autovehiculului, atunci cnd volanul este rotit la maxim, stnga sau dreapta. Prinextinderea nelesului, se poate vorbi i de un unghi de bracaj la volan, msurat n rotaii alevolanului, stnga sau dreapta, fa de poziia neutr a acestuia, corespunz toare mersului n liniedreaptal autovehiculului. Pentru realizarea condiiei de virare neutr, unghiul de bracaj al roiiinterioare virajului este ntotdeauna mai mare decat cel al roii exterioare.

Unghiul dintre planul circumferinei unei roi i o linie vertical, msurat n grade iminute. Partea de sus a roii se nclin spre interiorul mainii atunci cnd ung hiul are o valoarea

negativ i spre exterior atunci cnd unghiul este pozitiv.Unghi de convergen: Unghiul ascuit dintre planul median al roii i axa longitudinala vehiculului. Acesta este considerat pozitiv atunci cnd roile aceleiai puni sunt direcionatespre interior, n raport cu mersul nainte al vehiculului, i negativ, cnd roile sunt direcionatespre exterior. Unghiul de convergen pozitiv se mai numete, simplu, i convergenta, iar unghiulde convergen negativ se ma numete i divergenta.

Unghi de deriva a pneului: Unghiul dintre planul median al unei roi directoare supusela efort transversal (cazul intrrii n viraj sau al rafalelor de vnt lateral) i direcia reala dedeplasare a vehiculului; termen consacrat de ISO, sinonim cu termenul SAE unghi de alunecare apneului.

Unghi de fug: Unghiul ascuit dintre vertical i axa pivotului, msurat n planlongitudinal i privind vehiculul din lateral. Se mai numete i unghi de nclinare longitudinalapivotului. Axa pivotului este o linie imaginara care trece prin centrul rotulei superioare i cel alrotulei inferioare a roii directoare aferente. Unghiul de fugeste considerat pozitiv atunci cndaxa pivotului este nclinatspre spate (centrul rotulei superioare este decalat spre spate fadecentrul rotulei inferioare) i negativ, cnd nclinarea acesteia este spre fa asurat n grade iminute.Convergena roilor de direcie se msoar ntr-un plan paralel cu suprafaa drumului la niveluldiametrului exterior al jantelor i este dat de diferena dintre distaneleA iB dintre partea dinspate, respectiv din fa a jantei roii din stnga i a jantei roii din dreapta (figura 1.3). Valorileuzuale ale convergenei roilor sunt cuprinse ntre 05 mm = A-B, roile fiind nchise n parteadin fa. Unele roi de direcie au convergen negativ, ceea ce nseamn c roile sunt deschisen partea din fa.

8/13/2019 CCA2.docx

9/54

Fig. 1.3 Unghiurile de asezare ale rotilor directoare

Fig. 14 Convergena roilor de direcie

Convergena asigur rularea roilor pe traiectorii paralele.

n funcie de forele care acioneaz asupra roilor directoare (roi motoare saunemotoare) i a existenei deportului, se dezvolt momente care tind s deschid sau s nchidroile. Aceste tendine sunt atenuateprin existena convergenei, respectiv a divergenei roilordirectoare. Valorile mari ale convergenei sau divergenei roilor directoare genereaz frecrimari ntre roi i drum, determinnd uzuri suplimentare ale pneurilor, creterea rezistenelor larulare, iar ca o consecin a acestora va crete consumul de combustibil al autovehiculului.

8/13/2019 CCA2.docx

10/54

Fig. 1.5 Unghiurile rotii si deportul

Deportul transversal al roilor de direciex reprezint distana dintre urma axuluipivotului pe drum i planulvertical de simetrie al roii (figura 1.5).

Unghiul de cdere este unghiul format de planul de simetrie al roii i un plan verticalperpendicular pe suprafaa drumului (figura 1.5).

Acest unghi:asigur stabilitatea micrii roilor de direcie prin micorarea tendinei de oscilare a acestoran limita permis de jocurile din rulmenii butucului;genereaz componenta axial a reaciunii drumului asupra roii ZR sin , care prin mpingereabutucului spre interior anuleaz jocul din rulmeni i descarc piulia de fixare i reglare din

captul fuzetei;micoreaz deportul transversal al roiix i prin aceasta se micoreaz momentul necesarbracrii roilor;mrete uzura prii exterioare a benzii de rulare a pneurilor.

Pentru cele mai multe tipuri constructive de autovehicule valorile uzuale ale acestui unghisunt pozitive (roile sunt nclinate spre exterior): 0,52, dar exist i construcii cu valorinegative (roile sunt nclinate spre interior): 00,5. Valorile unghiului de cdere i convergeneisunt corelate pentru a asigura paralelismul planurilor de rotaie ale roilor directoare.

8/13/2019 CCA2.docx

11/54

1.2.2 Unghiurile pivotului

Fig. 1.6 Unghiurile pivotului

Unghiurile de aezare ale roilor de direcie i ale pivoilorPivoii prezint dou nclinri :-o nclinare longitudinala cu unghiul i o nclinare transversal cu unghiul

deasemenea roiile de direcie prezint dou nclinri :-o nclinare cu unghiul de cdere sau stabilitate i o nclinare cu unghiul deconvergen.Unghiul de nclinare transversal a pivotului este unghiul format de axul pivotului i

un plan vertical perpendicular pe suprafaa drumului (figura 1.6).Existena acestui unghi:

asigur revenirea roilor la deplasarea n linie dreapt dup ce acestea au fost bracate pentru aefectua un viraj, prin generarea unui moment stabilizator;mbuntete stabilitatea roilor de direcie prin asigurarea revenirii acestora la poziia derulare n linie dreapt;mrete efortul la volan n momentul virrii, prin aceasta micornd manevrabilitateaautovehiculului.

n funcie de tipul autovehiculului unghiul de nclinare transversal a pivotului are valoride: 310, valorile mai mici fiind pentru autovehiculele grele.

Unghiul de nclinare longitudinal a pivotului (unghiul de fug) este unghiul format deaxul pivotului i un plan vertical ce trece prin axul roii (figura 1.6).

Acest unghi:asigur stabilitatea roilor de direcie prin dezvoltarea unui moment stabilizator;asigur revenirea roilor la deplasarea n linie dreapt dup ce acestea au fost bracate pentru aefectua un viraj;micoreaz manevrabilitatea autovehiculului prin mrirea efortului la volan n momentulvirrii.

Pentru majoritatea construciilor valorile acestui unghi sunt cuprinse ntre: 05.Unghiul de nclinare longitudinal a pivotului este unghiul format n planlongitudinal de verticalla sol cu axa pivotului.Existena unghiului face ca manevrarea automobilului s fie ngreunat deoarece pentrunclinarea roilor trebuie nvins momentul stabilizator.

Unghiul de nclinare transversal a pivotului este unghiul lateral format de axapivotului fuzetei cu verticalla sol.

Unghiul de cdere este unghiul format de planul roii cu vertical. El contribuie la

8/13/2019 CCA2.docx

12/54

stabilizarea direciei.Unghiul de convergent se definete ca fiind diferena dintre distana inferioar,

respectiv superioar ale roiilor msurate la nivelul axelor roii.

Valorile de reglaj ale unghiurilor puni fa:

Unghiul de cdere: 0 13 Unghiul de fug: -0 25-1 15 Unghiul de nclinare al pivotului: 5 35 Paralelismul roii:14 mm Roi independente La puntea rigid pivotul este un ax montat fix Intr-un 1caal grinzii punii, iar portfuzeta

este realizatsub formde furc, montatpe buce sau rulmeni la capetelepivoilor (fig. 2.7).

Fig. 1.7 Puntea rigida

8/13/2019 CCA2.docx

13/54

1.2.3 Deportul pneumatic, longitudinal i transversalDeportul transversal al roilor de direcie x reprezint distana dintre urma axului pivotului

pe drum i planul vertical de simetrie al roii.Unghiul de cdere este unghiul format de planul de simetrie al roii i un plan vertical

perpendicular pe suprafaa drumului (figura 1.6).Acest unghi:

asigur stabilitatea micrii roilor de direcie prin micorarea tendinei de oscilare a acestoran limita permis de jocurile din rulmenii butucului;genereaz componenta axial a reaciunii drumului asupra roii ZR sin , care prin mpingereabutucului spre interior anuleaz jocul din rulmeni i descarc piulia de fixare i reglare dincaptul fuzetei;micoreaz deportul transversal al roiix i prin aceasta se micoreaz momentul necesarbracrii roilor;mrete uzura prii exterioare a benzii de rulare a pneurilor.

Pentru cele mai multe tipuri constructive de autovehicule valorile uzuale ale acestui unghisunt pozitive (roile sunt nclinate spre exterior): 0,52, dar exist i construcii cu valorinegative (roile sunt nclinate spre interior): 00,5. Valorile unghiului de cdere i convergeneisunt corelate pentru a asigura paralelismul planurilor de rotaie ale roilor directoare.

Unghiul de nclinare transversal a pivotului este unghiul format de axul pivotului iun plan vertical perpendicular pe suprafaa drumului (figura 1.6).

Existena acestui unghi:asigur revenirea roilor la deplasarea n linie dreapt dup ce acestea au fost bracate pentru aefectua un viraj, prin generarea unui moment stabilizator;mbuntete stabilitatea roilor de direcie prin asigurarea revenirii acestora la poziia derulare n linie dreapt;

mrete efortul la volan n momentul virrii, prin aceasta micornd manevrabilitateaautovehiculului.n funcie de tipul autovehiculului unghiul de nclinare transversal a pivotului are valori de:310, valorile mai mici fiind pentru autovehiculele grele.

Unghiul de nclinare longitudinal a pivotului (unghiul de fug) este unghiul format deaxul pivotului i un plan vertical ce trece prin axul roii (figura 2.6).

Acest unghi:asigur stabilitatea roilor de direcie prin dezvoltarea unui moment stabilizator;asigur revenirea roilor la deplasarea n linie dreapt dup ce acestea au fost bracate pentru aefectua un viraj;micoreaz manevrabilitatea autovehiculului prin mrirea efortului la volan n momentulvirrii.

Pentru majoritatea construciilor valorile acestui unghi sunt cuprinse ntre: 05.Deportul transversal nu e bine s fie zero c nu simim drumul.Dac deportul este pozitiv, adic axele pivoilor se ntlnesc ntre cele dou roi, atunci

oferul simte bine drumul.n cazul deportului pozitiv la frnarea pe drumuri cu aderen diferit stnga-dreapta,

vehiculul va avea fore longitudinale mai mari pe partea cu aderen mai bun i va tinde s seroteasc spre acea parte. n plus roata de pe zona cu aderen tinde s se roteasc n jurul

8/13/2019 CCA2.docx

14/54

pivotului n acela sens. La viteze medii i mari oferul este surprins putnd astfel s se producaccident.

n cazul deportului negativ, la frnarea pe drumuri cu aderen diferit stnga-dreapta tendina de rotire a roilor spre partea cu adereneste compensat de bracarea roii nsens opus, deportul negativ fiind foarte bun n acest sens, dar la trecerea peste denivelari ro ile

tind s se bracheze spre direcia greit. Acest lucru determin un comportament periculos almainii.

1.3 TIPURI DE MECANISME DE GHIDARE STUDIATE1.3.1 Exemple de mecanisme de ghidare studiate

Mecanisme de ghidare pentru roi dependente- Puni rigide ghidate cu 3 sau 4 brae i cu bar PanhardSuspensia cu roi dependente se ntlnete n cazul punilor rigide i este caracterizat

printr-o legtur rigid ntre roile din dreapta i din stnga , iar ridicarea sau coborrea unei roi ,

produs de denivelrile cii , provoac schimbarea poziiei i pentru cealalt roat. Arcurilelamelare sunt prinse de extremitile punii. Este un sistem simplu, fiabil i ieftin. Are avantajulc pstreaz constant ecartamentul i unghiul de cdere la ruliu. Se ntlnete de obicei lamainile cu traciune spate.

8/13/2019 CCA2.docx

15/54

Fig. 1.8 Tipuri de punti rigide

Fig. 1.9 Schema cinematica a puntii rigide

Puntea rigid nu se utilizeaz ca punte directoare pentru autovehiculele de vitez dincauza efectului giroscopic (efect de erpuire al roilor de direcie efect shimming).

Aceasta nseamn c orice denivelare a drumului va produce punii rigide tendina debracare necomandat a roilor, efect amplificat dac sistemul de direcie are jocuri.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Solid_Axle.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Solid_Axle.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Solid_Axle.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Solid_Axle.jpg

8/13/2019 CCA2.docx

16/54

1.3.2 Analiza comparativ: avantaje dezavantajePuntea rigid

Avantaje: Simplitate Fiabilitate Costuri reduse Variaia de ecartament este neglilabil Variaia de unghi de cdere la trecerea peste obstacole este neglilabil Se comport foarte bine n viraje Uor de ntreinut nlocuirea se face mai uor Uzur uniform la pneuri Nu necesit reglaje de direcie (pe spate)

Dezavantaje:

Din cauza efectului giroscopic nu se utilizeaz ca punte directoare Comportamentul peste denivelri La viteze mari i la denivelri devine instabil Prinderile suspensiei de caroserie se deterioreaz mai repede.

Autovehicule cu puni rigide:Maini cu puni rigide pe ambele axe:

- Jeep Cherokee- Wrangler- Land Rover defender- Aro IMS- Toyota Land Cruiser

- Nissan Patrol- Mercedes G-Klass

Maini care au punte rigid doar pe spate (pe fa au independent):- Nissan Terrano- Isuzu Trooper- Lada Niva- Mitsubishi Pajero- Aro- etc. (majoritatea mainilor de teren au punte rigid pe spate i independent pe

fa)

8/13/2019 CCA2.docx

17/54

1.4 ANALIZA CINEMATICA A MECANISMULUI DE GHIDAREALES

La punile rigide, la trecerea unei roi peste o denivelare are loc nclinarea ntregii puni,deci indiferent de obstacol, poziia roilor rmne neschimbat ntre ele.

Fig. 1.10 Punte rigida cu patru brate

Fig. 1.11 Scheme cinematice punti rigide 4 brate

8/13/2019 CCA2.docx

18/54

1.4.1 Comportamentul la sltare-Caracterul acestor miscari este determinat de suspensia automobilului, prin

elementele sale elastice si de amortizoare.-Pentru asigurarea unui confort corespunzator, parametrii suspensiei trebuie sa

fie alesi tinandu-se cont de anumite conditii stabilite la teoria suspensiei,si anume:

-amplitudinea masei suspendate se reduce cu atat mai mult cu catraportul dintre masa suspendata si cea nesuspendata este mai mare. Acesta explica avantajulpuntilor articulate fata de cele rigide si generalizarea primelor tipuri la automobilele cu confortsporit.

-pulsatia oscilatiilor proprii ale sistemului este cu atat mai mica cu catrigiditatea elementului elastic este mai mica, adica arcul este mai elastic.

-rigiditatea puntii din fata sa fie mai mica decat cea a puntii din spate.- In timpul mersului, automobilul abordeaza obstacolele prin rotile din fata, iar

dupa o intarziere, data de timpul de parcurgere al ampatamentului, de puntea din spate. In acestcaz,cu toata intarzierea atacului puntii din spate, rotile din spate ajung din urma in miscareaverticala rotile din fata, deoarece perioada lor de oscilatie este mai scurta si se anuleaza

oscilatiile de galop (oscilatiile in plan longitudinal).Rotile unei punti pot fi conectate la caroseri in doua moduri de baza:

ca roti independente - folosesc punti articulate; ca roti dependente - folosesc punti rigide

Un corp in spatiu are sase grade de libertate: trei de translatii si trei de rotatii Miscarileunui autovehicol sunt considerate fata de un sistem de referinta standardizat I.S.O.

axa x paralela cu drumul si pe directia inainte; axa z perpendiculara pe drum si in sus; axa y paralela cu drumul spre stanga.

Miscarea pe axa lui z se numeste miscare de saltare. In cazul unei roti independentemecanismul de ghidare trebuie sa asigure doar miscarea de saltare, aceasta miscare sus jos va fifolosita pentru comprimarea arcului, celelalte grade vor fi anulate. Anulam doua translatii, treirotatii, permitem translatie pe axa x. Anularea gradelor de libertate nedorite se face prinutilizarea unor mecanisme cu bare cat mai rigide.

8/13/2019 CCA2.docx

19/54

Fig. 1.12 Comportamentul puntii rigide la trecerea peste obstacol si la trecerea prin groapa

(vedere din spate)

In cazul in care folosim o punte rigida trebuie sa se asigure un grad de libertate toate pentrufiecare roata pentru punte aceasta inseamna ca trebuie sa-i permita saltarea pe axa z si rotatiedupa axa x. Comportamentul la saltare practic este influentat de nivelul de uzuta a telescopului.

Fig. 1.13 Comportamentul puntii rigide la trecerea peste obstacol si la trecerea prin groapa(vedere din lateral)

8/13/2019 CCA2.docx

20/54

1.4.2 Comportamentul la ruliuLa puntea rigid roile se nclin n aceeai parte ca i caroseria, nsa aceast nclinare este

nensemnat i se datorete numai deformarii elastice a pneurilor.Pentru micsorarea oscilailor de ruliu i la marirea stabilitatii autovehiculului n viraje se

folosesc stabilizatoarele care au rolul de a opune rezisten nclinarii transversale a

autovehicululuAlegerea tipului mecanismului de ghidare al roilor poate s influeneze mrimea i

valorile relative ale unghiurilor de deviere lateral i s determine gradul de nenesusceptibilitatela autovirare (stabilitatea autovehiculului la mersul rectiliniu).

Unghiul de nclinare al prii suspendate depinde de rigiditatea suspensiei i de valoareamomentului forei laterale aplicate n centrul de greutate.

1.4.3 Poziia centrului instantaneu de ruliu(sau tangaj) al punii

La trecerea roilor peste denivelri n cazul punilor rigide are loc o modificare aecartamentului. Dac aceast modificare este mai mare dect rezistena pneului la nclinare,poate avea loc oalunecare a roii, ceea ce provoac o instabilitate a autovehiculului i o uzur maimare a pneului.

Datorit deplasrii laterale a roii avem o variaie a unghiului de cdere i astfel avem ooscilaie permanent a roilor fa de pivoi, o oscilaie sinusoidal (shimmy).

Poziia centrelor instantanee de rotae depinde de tipul mecanismului de ghidare al punii. Poziia axei de rotaie a prii suspendate depindede poziia centrelor de ruliu ale punii din

fa, respectiv spate.n afara modificrii nclinrii roilor, momentul de rotire al prii suspendate are ca efect i o

modificare a reaciunilornormale n plan transversal, la roile din stnga i dreapta automobilului,

diminund stabilitatea transversal a acestuia, deoarece se modific poziia relativ a centrului degreutate att vertical ct i orizontal, fa de centrul instantaneu de rotaie.

8/13/2019 CCA2.docx

21/54

1.5 POSIBILITI DE REGLARE A GEOMETRIEI DIRECIEI(UNGHIURILE ROII IPIVOTULUI)

Reglajele de direcie au rolul de amenine distana egal ntre roile autovehiculului lasolicitrile la care este supus datorit denivelrilor drumului, a ncrcturii transportate i altor

solicitri.Pentru puntea rigid fa reglarea unghiului de direcie se face prin reglarea pivoilor.La camion pe puntea spate reglarea se face din prinderea amortizorului pe fuzet.

Fig. 1.14 Punte rigida cu 4 brate

8/13/2019 CCA2.docx

22/54

2 STUDIU DE NIVEL PRIVIND MECANISMUL DEDIRECTIE

Soluia constructiv adoptat pentru sistemul de direcie trebuie s asigureeliminarea oscilaiilor unghiulare ale roilor directoare n jurul axei Oz, care

produce uzura articulaiilor i pneurilor precum i instabilitatea direciei.Un sistem de direcie este stabil dac n timpul virajului apar momente n

lungul axei Ozcare caut s aduc roile directoare la mersul n linie dreapt chiarn cazul n care volanul nu este acionat. Mecanismul din care este format sistemulde direcie trebuie s fie suficient de ireversibil astfel nct ocurile primite deroile directoare la deplasarea lor pe drum s ajung mult atenuate la volan, dar nacelai timp s poat fi ndeplinit i condiia de manevrare uoar i rapid adireciei.

Sistemul de direcie trebuie s aib un randament ridicat, adic pierderileprin frecare n caset i articulaii s fie ct mai mici, deci energia consumatpentru virarea roilor s fie redus.

n sfrit, sistemul de direcie trebuie s aib o bun fiabilitate obinut prineliminarea cauzelor de defectare brusc n exploatare, uzur redus n timp ioperaii de ntreinere puine.

2.1 ALEGEREA TIPULUI CONSTRUCTIVSistemul de direcie asigur maniabilitatea automobilului adic capacitatea

acestuia de a se deplasa n direcie comandat de ctre conductor, respectiv de aexecuta virajele dorite i de a menine mersul rectiliniu, cnd virajele nu suntnecesare.

Schimbarea direciei (virarea) automobilului se realizeaz prin poziionarearoilor de direcie. Operaia de poziionare, prin rotire, a roilor n vederea virriiautomobilului se numete bracare.

Sistemul de direcie trebuie s satisfac urmtoarele condiii:

-stabilizarea micrii rectilinii (roile de direcie dup ce virajul s-a efectuat s aibtendina de a reveni n linie dreapt);-s asigure manevrarea uoar a direciei (efortul necesar pentru manevrarea

direciei s fie ct mai redus);-unghiurile de aezare a roilor s se modifice ct mai puin n timpul virrii;-s permit obinerea unei raze minime de viraj;-s aib un randament ct mai ridicat;

8/13/2019 CCA2.docx

23/54

-s elimine oscilaiile unghiulare ale roilor de direcie n jurul pivoilor fuzetelor;-s permit o manevrare rapid a direciei (unghiurile de rotaie ale volanului s

fie suficient de mici pentru a realiza o conducere sigur n raport cu vitezaautomobilului);-s permite nclinarea roilor n viraj, astfel nct s nu se produc alunecarea lor.

S-a adoptat construcia mecanismului casetei de direciede tip melc globoidal cu rola tripla.

La angrenajul melc sector dinat, ntre aceste dou componente aparefrecare de translaie.Puterea pierdut n acest mod este important, iar randamentuldirect este redus. Prin nlocuirea sectorului dinat cu o rol, frecarea de translaiemelc-rol este diminuat substanial i apare nschimb frecare de rotaie ntre roli axul su. Deoarece puterea pierdut prin frecarea de rotaieeste mult mai mic

dect cea pierdut prin frecarea de translaie, randamentul direct este mult maimare.

Prin unghiul de nfurare al spiralei melcului se poate controla randamentul

invers al casetei. Apoi, cu unghiul acesta fixat, se poate controla raportul detransmitere prin modificarea distanei dintre axele angrenajului (cele ale arborilorde intrare i de ieire)

Prile componente i clasificarea sistemelor de direcie. Pentru a

schimba direcia acioneaz asupra volanului l (fig automobilului,

8/13/2019 CCA2.docx

24/54

conductorul .6) , care transmite micarea prin intermediului axului 2, la

melcul 3, se angreneazcu sectorul dinat 4. Pe axul sectorului dinat se afl

levierul de direcie (comand)5, care este n legtur cu bara longitudinal de

direcie (comanda) 6 . Prin rotirea sectorului dinat, deci i a levierului de

direcie, bara logitudinal de direcie va a vea o micare axial care depinde

de sensul de rotaie a sectorului dinat.

Fig. 6. Prile componente ale sistemului de direcie.

Prin deplasarea axial a barei longitudinale de direcie, braul fuzetei 1 l va

roti fuzeta 9 n jurul pivotului 10i o dat cu ea i roata din stnga.Legtura

care exist ntre fuzeta 9 i fuzeta 13,prin intermediul levierelor 8 i 14 i bara

transversal de direcie 7,va produce rotirea 13.

Patrulaterul format din puntea propriuzis 12,levierele fuzetelor 8i14

i bara transversal de direcie 7se numete trapezul direciei.

8/13/2019 CCA2.docx

25/54

8/13/2019 CCA2.docx

26/54

particularitile transmisiei,locul unde sunt plasate roile de direcie.

Dup locul de dispunere a mecanismului de acionare a direciei, se

deosebesc sisteme de direcie pe dreapta i sisteme de direcie pe stnga.

Dup tipul mecanismului de acionare, sistemele de direcie se clasific n

funcie de :

- raportul de transmitere, care poate fi constantin sau variabil ;- tipul angrenajului, ntlnindu-se mecanismele cu melc, cu urub, cu

manivel i cu roi dinate ;

- tipul comenzii, care poate fi : mecanic, mecanic cu servomecanism(hidraulic, pneumatic sau electric) i hidraulic;

Dup particularitile transmisiei direciei,clasificarea se face n

funcie de :

- poziia trapezului de poziie n raport cu puntea din fa, care poate fianterior sau posterior ;

- construcia trapezului de direcie, care poate fi cu bar transversal dedirecie la puntea din fa, la puntea din spate sau la ambele puni.

2.2 MECANISMUL DE ACIONARE A DIRECIEICondiiile impuse sistemului de direcie sunt satisfcute n mare msur de

construcia mecanismului de acionare, care trebuie s ndeplineasc

urmtoarele condiii:

- s fie reversibil pentru a permite revenirea roilor de direcia n poziiacorespunztoare mersului n linie dreapt dup ncetarea efortului aplicat

volanului ;

8/13/2019 CCA2.docx

27/54

- - s aib un randament ridicat pierderile prin frecare n mecanismul dedirecie s fie ct mai mici n scopul uurrii conducerii.Este indicat s aib unrandament mai mare la transmitere a micrii de la volan la levierul de direcie iun randament mai redus de la levier la volan pentru ca ocurile provocate roilorde neregularitile cii s fie absorbite n mare msur n mecanism i s setransmit ct mai atenuate la volan ;

- s asigure caracterul i valorile necesare ale raportului de transmitere ;

- s aibe un numr minim de puncte de reglare, cu posibilitatea

obligatorie de reglare a jocului dintre elementul conductor i condus al

mecanismului .

Mecanismele de acionare a direciei se clasific n funcie de tipul

elementului conductor i condus prin care se transmite momentul de la

volan la axul levierului de direcie. Ca element conductor se utilizeaz

melcul cilindric , melcul globoidal, urubul sau roata dinat, iar ca element

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

piulia sau cremaliera.

n prezent cele mai rspndite sunt mecanismele de acionare cu melc

globoidal i rol i cu pinion i cremalier .

Mecanismul de acionare cu melc globoidal i rol se compune dintr-o

rol simpl, dubl sau tripl( n funcie de efortul ce trebuie transmis) i un

melc globoidal.

Datorit faptului c ntre melc i rol exist o frecare de rostogolire ,

8/13/2019 CCA2.docx

28/54

mecanismul are un randament ridicat.

Melcul globoidal 4(fig.7) este montat la captul axului volanului 3i se

sprijin n caseta 8, prin intermediul a doi rulmeni 9 i 12 .Rola 6 este

montat pe bolul 5 ntre braele furcii 14, prin intermediul a doi

rulmeni.Furca 14 este executat dintr-o bucat cu axul 7 al levierului de

direcie 23, fixat pe piulia 24 .Axul levierului de direcie este montat n

caseta de direcie avnd un capt sprijint pe rulmentul 19. Garnitura de

etanare 22 i simeringul 15 mpiedic intrarea impuritilor n interiorul

casetei.

8/13/2019 CCA2.docx

29/54

F ig. 7. Mecanismul de acionare a direciei

Capacul 10 fixat cu uruburi acioneaz asupra bucei 11ce conine inelul

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

reglarea jocului axial al melcului. n capacul lateral al casetei 20 se gsesc

urubul 18 , care este legat de axul levierului de direcie.Reglarea jocului

angrenajului dintre melcul globoidal i rol, care sunt montate excentric, se

face prin urubul de reglare 18(protejat de piulia 17), care deplaseaz axial

rola mpreun cu axul 7. Fixarea piuliei dup reglare se face cu tiftul

16.Buonul 21servete pentru introducerea lubrefiantului n caset.Cuplajul

elastic din cauciuc 1 face legtura ntre partea inferioar a axului volanului 3

i partea central

( axul volanului este divizat n trei pri).Garnitura 13asigur etanarea axului

volanului la intrarea n caset.

8/13/2019 CCA2.docx

30/54

Fig.9.Mecanismul de acionare cu melc globoidal

i rol de la autocamioanele roman.

Fig. 12. Transmisia direciei n

cazul punii rigide.

1. levier de direcie(comand), 2-bar longidudinal de direcie;

3-bar transversal de direcie; 4- levierele fuzetelor ;

8/13/2019 CCA2.docx

31/54

5- fuzete; 6-braul fuzetei; 7- mecanism de acionare;

Tijele i prghiile care formeaz transmisia direciei sunt legate ntre ele

prin articulariti sferice, care mai au i rolul de a elimina jocurile datorate

uzrii de a se amortiza ocurile transmise roilor de direcie de la cale.

Articularitile sferice se clasific n funcie de forma bialnului i de

sistemul de reglare a jocului.

Bolul poate avea capul sub form sferic (fig.13.a.c.)sau semisferic

i tronconic (fig.13.b).

Fig.13. Tipuri constructive de articulaii sferice

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

Dup sistemul de reglare a jocului articulaiile sferice pot fi: elastice i tip

8/13/2019 CCA2.docx

32/54

pan.

n cazul articulaiilor elastice, jocurile datorate uzrii sunt compensate

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

(fig.13.a).

Intensitatea ocurilor ce se transmit mecanismului de acionare a direciei i

volanului depinde de tipul constructiv al acestor articulaii sferice.

Articulaiile sferice trebuie unse periodic, pentru aceasta trebuie

prevzndu-se cu gresor .n ultima vreme, pentru simplificarea ntreinerii,

se folosesc pe scar tot mai larg articulaiile sferice capsulate (fig.13.c) . La

aceste articulaii partea sferic a bolului i pastilele au aplicate pe ele un

strat din material plastic de cca.2,5 mm , impregnat cu bisulfur de molibden

pentru reducerea frecrii.Articulaia este umplut la motare cu o unsoare pe

baz de calciu i capsulat.

2.3 TRANSMISIA DIRECIEI N CAZUL PUNII ARTICULATELa autoturismele cu suspensie independent a roilor din fa este caracteristic

faptul c bara transversal de direcie este fracionat n dou sau mai multe

pri, pentru a permite separat fiecrei roi oscilaii pe vertical.

n figura 14.a este reprezentat transmisia direciei , la care mecanismul de

acionare 1 imprim levierului de direxcie 2 o micare de rotaie ce se

transmite prghiei unghiulare 3, care este articulat de bara transversal de

8/13/2019 CCA2.docx

33/54

direcie, compus din dou pri 4i 5.

Fig. 14. Transmisia direciei la automobilele cu

Suspensie independent a roilor

La soluia din fig.14.b bara transversal de direcie se compune dintr-o

parte central 1 i dou pri laterale 4, legate la braele fuzetelor 5 .Transmisia direciei mai cuprinde levierul de direcie 2 (elementul

conductor ), care primete micarea de la caseta 3i prghia pendular 6.

Bara transversal de direcie din fig.14.c este compus din dou pri 2 i 5,

8/13/2019 CCA2.docx

34/54

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

braele fuzetelor 1 i 6. Elementul conductor l constituie levierul de

direcie 7, prin care, prin intermediul barei 4, transmite micarea prghiei

centrale 3.

n fig.14.d este reprezentat transmisia direciei la mecanismul de acionare cu

pinion i cremalier, care este o variant a transmisiei cu levier central. La

aceast soluie levierul central, avnd o micare de rotaie, a fost nlocuit cu

cremaliera 1 avnd o micare de translaie.De la cremalier micarea este

transmis barelor laterale 2ce sunt articulate de braele fuzetelor..

8/13/2019 CCA2.docx

35/54

3 MODALITI DE DETERIORARE AMECANISMULUI DE DIRECTIE

3.1 DEFECTELE N EXPLOATARE ALE SISTEMULUI DEDIRECIE.

Defeciunile sistemului de direcie se pot manifesta sub forma :

- manevrarea volanului necesit un efort mare ;- roile de direcie oscileaz la viteze reduse ;- roile de direcie oscileaz la viteze mari;- direcia trage ntr-o parte ;- direcia transmite volanului ocurile de la roi;- zgomote anormale ale direciei;

-Manevrarea volanului necesit un efort mare . Defectul se datorete urmtoarele cauze

: frecrilor mari n articulaii; frecrilor anormale n caseta de direcie i la pivoii

fuzetelor, deformrii axului volanului precum i unor defeciuni ale pneurilor.

Frecrile mari n articulaii se produc ca urmare a unui montaj sau reglaj incorect, a

gresajului nesatisfctor sau a ptrunderii prefului ntre elementele articulaiei.

Defeciunile se remediaz n atelierul de reparaii , prin demontarea organelor respective,

prin curarea i ungerea lor.

Frecrile anormale n caseta de direcie se produc datorit gresajului insuficient,

uzrii sau deteriorrii urubului melc, rulmenilor uzai sau incorect montai , jocului

insuficient ntre elementele casetei sau fixrii incorecte a casetei de direcie pe cadrul

automobilului.

Defeciunile cu excepia grasajului insuficient, nu se pot remedia dect la atelier.

8/13/2019 CCA2.docx

36/54

Frecrile anormale la pivoi fuzetelor se datoreaz gresajului nesatisfctor, jocului

insuficient ntre pivoi i rulmeni sau buce, griprii pivoilor.

Remedierea const n curarea i gresarea pivoilor, oprgabnele deteriorate se

schimb la atelier.

Defeciunile pneurilor care ngreuneaz manevrarea volanului pot fi: presiune insificient

sau inegal , uzura neuniform de dimensiuni diferite.

-Roile de direcie oscileaz la viteze reduse. Oscilaia roilor de direcie , la viteze mai

mici de 60 km/h , se datoreaz cauzelor : presiunii incorecte n pneuri , pneuri de

dimensiuni diferite, roi neechilibrate, organele sistemului de direcie sunt uzate, rulmenii

roilor au oc mare, osia din fa deplasat, suspensia defect ( arcuri desfcute sau

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

Pe parcurs se remediaz defeciunile referitoare la refacerea presiunii n pneuri, strngeri

i motri corecte de piese. Restul defeciunilor se remediaz la atelier.

-Roile de direcie oscileaz la viteze mari .Cauzele sunt similare cu cele care produc

oscilaii la circulaia cu viteze reduse, n plus mai intervin: jocuri insuficiente la frnele

din fa, dezechilibrarea sau deformarea roilor din spate, suporilor motorului slbii sau

defeci.

La viteze mari oscilaia roilor de direcie este un defect periculos mai ales cnd aceste

oscilaii intr n rezonan cu oscilaiile cadrului sau cu cele ale altor organe ale

sistemului de direcie sau suspensie .

- Direcia trage ntr-o parte . Cauzele pot fi : pneurile roilor din fa nu au aceeai

presiune sau nu sunt identice ca mrime, frnele sunt reglate incorect, cadrul este

8/13/2019 CCA2.docx

37/54

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

Pe parcurs se corecteaz presiunea pneuri i se regleaz frnele. Restul defeciunii se

remediaz la atelier.

- ocurile provenite din interaciunea roilor cu drumul se transmit volanului.

Fenomenul apare n special la deplasarea pe drumuri cu denivelri datorit : presiunii

prea mari n pneuri , dezechilibrrii roilor, amortizoarelor defecte , uzrii sau reglrii

incorecte a organelopr sistemului de direcie .

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

anormale pot fi : jocuri excesive n articulaiile transmisiei direciei., slbirea volanului

i a suportului acestuia sau a casetei de direcie, deteriorarea rulmenilor sau montarea

lor greit, frecrii anormale datorit gresrii nesatisfctoare.

Pe parcurs se remediaz numai acele defeciuni care nu necesit demontarea organelor

sistemului de direcie.

n tabelul de mai jos se prezint sintetic simptomele i defeciunile posibile ale

sistemului de direcie prevzut cu servomecanism ( servodirecie).

3.2 NTREINEREA SISTEMULUI DE DIRECIE

ntreinerea sistemului de direcie const n : msurareajucului volanului,verificarea jocului

din articulaii,reglarea mecanismului de acionare,verificarea i reglarea unghiurilor de

poziie ale roilor de direcie i pivoilor (geometria direciei),strngerea uruburilor de

8/13/2019 CCA2.docx

38/54

fixare a casetei de direcie,strngerea articulaiilor sferice i ungerea conform schemei de

ungere.

Verificarea jocului la volanse face n modul urmtor:

- se aduce automobilul pentru poziia de mers n linie dreapt;- se rotete volanul spre dreapta i apoi spre stnga pn la pozi iile maxime n care

acestea se manevreaz uor fr s roteasc roile.Jocul la volan nu trebuie s depeasc 15 grade, deoarece n aceast situaie

manevrarea direciei devine nesigur.

Cauzele jocului mare la volan pot fi uzura articulaiilor mecanismului de direcie sau a

pieselor mecanismului de comand.

Reglarea mecanismului de acionare a direciei. Modul de reglare al mecanismului de

acionare a direciei difer n funcie de tipul constructiv al acestuia. n toate cazurile ns

operaia de reglare se va executa numai dup nlturarea jocurilor din articulaiile

mecanismului.

Reglarea mecanismelor de acionare cu melc globoidal i rol comport reglarea

jocului axial al volanului (melcului) i a jocului din angrenaj. nainte de reglare se

decupleaz levierul de direcie de bara de direcie. Reglaraea jocului axial al melcului se

face prin demontarea capacului din faa garniturilor 2 i scoaterea a una sau dou

garnituri , dup care capacul se monteaz la loc.

Reglarea jocului angrenajului rolei cu urub melc se efectueaz cu ajutorul

urubului , prin deplasarea axial a rolei cu axul , reducnd jocul dintre melc i rol care

sunt monatte excentric. Dup reglare, se verific jocul la volan.

Controlul geometriei roilor de direcie . Aparatele de msurat i control al

8/13/2019 CCA2.docx

39/54

geometriei roilor de direcie pot fi mecanice sau optice . Aparatele mecanice sunt

relativ simple i mai ieftine dect cele optice, avnd ns o precizie mai redus.

Fiecare aparat are ntocmite instruciuni de folosire de ctre ntreprinderea

productoare .

Unghiurile de aezare ale roilor i pivoilor trebuie s se ncadreze n limitele

prevzute n cartea tehnic a automobilului respectiv.

Ungerea sistemului de direcie. Piesele mecanismului de direcie, care necesit ungere

sunt: caseta de direcie , articulaiile sferice i pivoii .

Ungerea casetei de direcie se face, de regul, cu ulei de transmisie , respectnd

periodicitatea prescris de fabric. Periodic, se controleaz nivelul i, la nevoie, se

completeaz pierderile cu acelai tip de ulei. Dac pierderile de ulei devin prea mari

trebuie depistat i nlturat cauza care le genereaz, pentru a evita avariile.

8/13/2019 CCA2.docx

40/54

4 MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCIAMECANISMULUI DE DIRECTIE

4.1 TIPURI DE MATERIALE UTILIZABILEMATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCIA SISTEMULUI DE DIRECIE

Arborele levierului de comand a direciei precum i levierul de comand se executdin oelurialiate cu Cr i Ni sau OLC.Levierele i barele mecanismului de direcie sunt executate din OLC.Melcul globoidal este executat din oel special aliat cu Cr i Ni,care se cianureaz sau secementeaz.Rola se execut tot din oel aliat cu Cr i Ni i se cementeaz, iar arborele volanului din OLC 45.

8/13/2019 CCA2.docx

41/54

5 JUSTIFICAREA SOLUIEI CONSTRUCTIVE ALESEI CALCULULMECANISMULUI DE DIRECTIE

5.1 JUSTIFICAREA SOLUIEI CONSTRUCTIVEAm 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.

5.2 ALEGEREA REGIMURILOR DE CALCUL5.2.1 Mecanismul de acionare al casetei

Mecanismul de acionare al casetei are rolul de a transmite micarea derotaie de la volan la caseta de direcie

Fig 1. Schema cinematic a mecanismului de acionare al casetei

Dac acionarea se face printr-un mecanism format dintr-o singur articulaiecardanic, raportul de transmitere este variabil, avnd valoarea medie i=1.

Valoarea se va calcula cu relaia:

1

3cos

v

tgtg

Prin derivarea relaiei, se obine raportul vitezelor unghiulare ale elementelorconductor i condus, adic raportul de transmitere.

8/13/2019 CCA2.docx

42/54

vv

vi

2

1

22

1

3

31sincoscos

cos

Numrul de rotaii ale volanului ntre poziiile extreme trebuie s fie de

maxim 3 - 4. Se adopt numr de rotaii: 3,5.5.2.2 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 angrenajPpasul spirei melculuiblatimea dinteluis- unghiul inclinarii spirei melcului

hinaltimea dinteluiForta Fa se determina cu relatia:

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

8/13/2019 CCA2.docx

43/54

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

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

5.2.3 Mecanismul caseteiMecanismul casetei de direcie realizeaz multiplicarea forei de la volan (n

vederea bracrii roilor), amortizarea vibraiilor din sistem, reversibilitatea micriisi diminuarea ocurilor n sistemul de direcie.

Cinematic, la rotirea volanului cu unghiul

zv

2

unde:- z : numrul de dini ai pinionului

mpS - m : modulul danturii

8/13/2019 CCA2.docx

44/54

Caracteristica principal a mecanismului casetei de direcie este raportul de

transmitere ia ,definit ca raportul vitezelor unghiulare ale arborelui casetei ilevierului:

20

420

D

vv

l

v

aD

D

d

di

Adopt: ia=21

5.2.4 Mecanismul de acionare a direciein general mecanismul de acionare a direciei este un patrulater spaial

Fig.2. Schema cinematic a mecanismului de acionarea mecanismului direciei

La construciile obinuite, pentru variaia unghiului de bracare cu400,raportul de transmitere al mecanismului de acionare ia variaz de la valoareaia=1 n poziia neutr, la ia=1,5 n poziiile maxime de verificare

Simplificat, se poate admite pentru raportul de transmitere al acestuimecanism, relaia:

1

3

l

l

ia

(5)Un levier scurt realizeaz o conducere mai uoar (efort la volan mai mic),

dar i unghiuri de oscilaie mai mari , ceea ce duce la schimbri mari de poziie abarei de conexiune

Se noteaz cu :l1;l2;l3;l4: -lungimile levierului de direcie 1, barei deconexiune 2, levierul fuzetei 3 i distanei dintre articulaiile O1;O2;

Z

E3

O2O

1

Y

2

4

Z

8/13/2019 CCA2.docx

45/54

-i : unghiurile de rotaie ale levierului 1 i 3.-u1;u2;u3;u4: versorii elementelor.

Pentru determinarea raportului de transmitere se scrie ecuaia vectorial aconturului nchis al mecanismului

044332211

ulululul

Derivnd relaia de mai sus n raport cu unghiul , apoi nmulind cuversorul u2rezult relaia:

0233211

d

dueluel

Scriind versorii, n sistemul de coordonate xyz se obine raportul detransmitere ntre prghiile 1 i 3.

221

223

cossincoscos

cossincoscos

l

l

d

dia

5.2.5 Mecanismul direcieiMecanismul de direcie propriu-zis poziioneaz roile directoare astfel nct

condiia virrii corecte s fie ct mai bine satisfcut.La acest mecanism intereseaz n primul rnd poziionarea reciproc a

balansierelor (levierele de fuzet) legate de roile directoare.

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

-0 : unghiurile de poziie ale levierelor fuzetelor.-I,e: unghiurile de bracare interior , exterior.

-d=400 mm: lungimea casetei de direcie-B=1680 mm : ecartamentul roilor.

b=B-24tg0=1050 mm : distana dintre pivoii roilor .h=80 mm : distana de la pivot la axa roilor.e=8

0:unghiul de nclinare transversal.a=220 mm : lungimea braelor direciei.

8/13/2019 CCA2.docx

46/54

e=170 mm distana axa roilor-axa casetei.Presupunem:0=30

0; e0=230; I=if=28

0.De aici rezult:

10e

20+i583=5 : unghiul dintre bieletele direciei i axa casetei.Raportul de transmitere unghiular poate fi exprimat i n funcie de

rapoartele de transmitere ale mecanismelor ce compun sistemul de direcie curelaia:

i=iait

Raportul de transmitere al forelor if reprezint raportul ntre suma forelorce acioneaz asupra celor dou roi de direcie F r ,n punctele de contact cusuprafaa drumului ,la distana egal cu deportul roii i fora Fvnecesar la volan

pentru virare:

iF=Fr/Fv

iF=(150-300)Se adopt:

iF=170.

5.2.6 Forele n barele i articulaiile mecanismelor din sistemulde direcie

Calculul forelor n barele mecanismelor de direcie se face considerndreaciunile la fuzet Rei Riaplicate n braul e de articulaiile Ao, respectiv Bo(fig. 3).

ntr-o prim simplificare, aceste reaciuni se pot considera egale cu

componentele longitudinale X=f*Gr.

8/13/2019 CCA2.docx

47/54

Fig. 3Reaciunile din mecanismul de direcie

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

N08.41

2330cos

32

220

170

cos

Ri

a

eR

N91.242330cos

32

220

170

cos

Re

a

eR

'

3i0

D

3e0

C

-unde:a, 0, e,i sunt adoptate

3= 3 = 0

5.2.7 Dimensionarea barelor i levierelor din mecanismelesistemelor de direcie

Sub aciunea forelor RCi RD, conform relaiilor levierele de fuzet 1 i 2sunt solicitate la ncovoiere, seciunea periculoas fiind la o distan a (fig 4).

Fig 4. Levierul de fuzet

F

Fs

F F

XR

e

RR

R

V

R

R

8/13/2019 CCA2.docx

48/54

2

ai

2

22

Ci N/mm350N/mm23.4

2015

691.24170

6

gf

Ra'

2

ai

2

22

Di N/mm350N/mm98.6

2015

608.41170

6

gf

Ra'

Fora fiind aplicat la braul c fa de ax, apare i un efort unitar detorsiune.

2

at

2C

t N/mm60N/mm923.0157,5

91.2450

Wp

Rc'

unde:

Wp = Ktf2g = 0,03515220 = 157,5c = 50 mm

Barele de direcie sunt solicitate de fora RC,Dla compresiune.

ac

3,3'

DC,

C A

R

2

ac

2

3

C

C N/mm40N/mm066,02515

24.91

A

R

2

ac

2

3'

DC N/mm40N/mm10,0

2515

41.08

A

R

5.2.8 Dimensionarea caseteiArborele volanului este solicitat la torsiune, sub aciunea forei FV

aplicat la raza RV(FVmax = 40 daN).

at2

4444

VVmaxt N/mm401.61

3516

28353,14

200400

16D

dD

RF

8/13/2019 CCA2.docx

49/54

unde:RV=200 mmraza volanului

D = 35 mmdiametrul exterior al arboreluid = 28 mm - diametrul interior al arborelui

5.2.9 Dimensionareaangrenajuluimelcat

Numarul de dinti al melcului z1:

se adopta z1= 2

Raportul de transmitere ia: 15

Numarul de dinti al rotii melcate z2:

z2= 30

Modulul axial al melcului mx:

4

Coeficientul diametral q:

se adopta q = 10

x

m

8/13/2019 CCA2.docx

50/54

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*=0.2

5

Coeficientul axial al deplasarii profilului melcului xx

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

0.197 rad

xx mp

xw mxzqa )2(5.0 2

xmzqa )(5.0 2

)arctan( 1

q

z

8/13/2019 CCA2.docx

51/54

4

Unghiul de panta al elicei de divizare amelcului w

0.8766 rad

Unghiul de presiune axial de referinta almelcului x

1.1577 rad

20

Diametrul de referinta al melcului d1

40 mm

Diametrul de rostogolire dw1

42mm

Inaltimea capului de referinta ha1

4mm

Inaltimea piciorului de referinta hf1

1mm

)2

arctan( 1

xq

z

)costanarctan(

nx

n

xmqd1

)2(1 xqmd xw

xaa mhh *

1

xaf mchh )( **

1

8/13/2019 CCA2.docx

52/54

Diametrul cercurilor de cap da1

48mm

Diametrul cercurilor de picior df1

30mm

Pasul axial al danturii melcului px

12.5 mm

Pasul elicei melcului pz

25.1 mm

Lungimea melcului L

51.2mm

Gradul de acoperire al anrenajului e

3.58

Diametrul de divizare d2

120 mm

xaaa mhqhdd )2(2 *111

xp

af mchdd *)(2 *

11

xx mp

xz pzp 1

xmzL *)06.011( 2

cos2

sin

2sincos

*

2

22

2

2

2

x

ax

a

m

hmddd

xmzd 22

8/13/2019 CCA2.docx

53/54

Diametrul cercurilor de cap da2

[ 132mm

Diametrul cercurilor de picior df1

114mm

Raza curburii de cap a coroanei dintate a rotii melcate rp

16mm

Latimea rotii melcate b2

36 mm

xaa

mxhzd )22( *22

)222( **22 xchzmd axf

115.0 ap hdr

12 75.0 adb

8/13/2019 CCA2.docx

54/54

6 BIBLIOGRAFIE1 Untaru,M..a. Calculul i construcia automobilelor. E.D.P., Bucureti, 1982.2 Automobile.Cmpian V. Vulpe V. Ciolan Gh. Enache V. Preda I. Cmpian O. Universitatea dinBraov, 1989 Cota IV27983 Construcia i calculul autovehiculelor. Untaru M. Cmpian V. Seitz N. Pere Gh. Vulpe V.

Ciolan Gh. Enache V. Todor I. Filip N. Cmpian O. Universitatea din Braov 1989

4 ***, http://auto.unitbv.ro/moodleCalculul i construcia autovehiculelor 2012-2013