Презентация на тему: "Системы управления автомобилем"

Системы управления автомобилем

Подготовил: мастер производственного обучения

МАОУ ДО МУК «Эврика»

Акмалов Мадияр Мунирович

• Под системой управления автомобилем понимается совокупность устройств и (или) механизмов, предназначенных для изменения скорости авто и изменения направления движения.

Системы управления автомобилем

• Система изменения скорости движения, попросту тормозная система, является главным узлом безопасности водителя и пассажиров. Служит так же для экстренного торможения в случае необходимости.
• Знаете, какая тормозная система была на самом первом автомобиле? Никакой! Водитель просто заливал необходимое количество топлива, что бы доехать до определенной точки, после чего двигатель глох и автомобиль останавливался.

• В настоящее время тормозные системы «шагнули» так далеко, что появились полуавтоматические тормоза, но об этом позже. Самые, конечно, распространенные тормозные системы, это гидравлические барабанные или дисковые тормоза.

Тормозная система автомобиля

• Итак, тормозная система предназначена для изменения скорости движения автомобиля, по команде водителя, или электронной системы управления. Второе назначение тормозной системы - удержание автомобиля в неподвижном состоянии относительно дорожного покрытия, на время стоянки.
• Различают три вида тормозных систем:

• рабочая
• стояночная, в народе именуемая ручник.
• запасная, или система экстренного торможения.

Тормозная система автомобиля

• Рабочая система , это основной узел управления и безопасности в автомобиле, от надежности которого, зависят жизни пассажиров.

• Ручник, или стояночный тормоз приводится в действие, при длительной стоянке автомобиля, для исключения самопроизвольного движения, особенно на участках дороги имеющих уклон. Может использоваться и как система экстренного торможения. А у любителей драйва, устройством блокировки задних колес (для переднего привода) для выполнения резкого разворота, так называемый «полицейский разворот».

• Запасная система торможения стала применяться сравнительно недавно и служит для экстренного торможения во время отказа рабочей системы. Устанавливается, как правило, на автомобилях с электрическим ручником. Так как ручник во время движения не сможет включиться, то простым движением рычага экстренного торможения блокируются колеса и автомобиль остановится. Запасная система может быть реализована как отдельный узел, или как часть рабочей системы.

Тормозная система автомобиля

• Тормозная система автомобиля основана на физическом явлении - трении. Именно из-за трения между неподвижной деталью и вращающейся, достигается эффект торможения, а вот как это происходит, поговорим ниже.

• Во время торможения, трение возникает между фрикционными накладками тормозных колодок из мягкого материала и вращающимся тормозным диском или тормозным барабаном. Из-за этой особенности тормоза подразделяются на дисковые и барабанные. Но в современном автомобиле, как правило, применяется их симбиоз – передние тормоза дисковые, задние барабанные, но возможны варианты, все зависит от конструкторов.

Тормозная система автомобиля

• По способу привода в действие, тормозные системы подразделяются на:
• Гидравлические
• Пневматические
• Механические
• Электромеха-нические
• Электропневма-тические

Схема тормозной системы

• Рассмотрим работу гидравлической рабочей тормозной системы, которая состоит из:

• Педали привода тормозной системы
• Главного гидравлического цилиндра
• Рабочих цилиндров (для каждого колеса)
• Трубок, шлангов высокого давления
• Тормозных колодок
• Бачка
• Тормозной жидкости

• При нажатии на педаль тормоза приводится в действие шток главного цилиндра. Шток толкает поршенек, который нагнетает давление рабочей жидкости в трубках системы, далее в рабочем цилиндре. Поршни рабочих цилиндров нажимают на тормозные колодки (вариант дисковых тормозов). В барабанных тормозах в рабочем цилиндре находятся два поршенька, которые заставляют колодки разойтись по сторонам и прижаться к внутренней стенке барабана.

Тормозная система автомобиля

• Надо отметить, что давление в системе тормозом достигает 20 атмосфер, поэтому для уменьшения усилия водителя при нажатии на педаль тормоза, в систему вводится  вакуумный усилитель тормозов , работу которого рассмотрим отдельно.
• Для улучшения характеристик тормозной системы, а так же ее надежности применяются еще несколько усовершенствований. Это:
• ABS (антиблокировочная система)
• ASR (антипробуксовочная система)
• ESP (система курсовой устойчивости)
• BAS (усилитель экстренного торможения)
• EBD (система распределения тормоза)
• EDS (блокировка дифференциала)

Тормозная система автомобиля

• Механическая тормозная система  применяется в работе стояночного тормоза и экстренного торможения. Обычно ручник совмещается с гидравлической системой, но если на задних колесах применяются дисковые тормоза, то стояночный тормоз реализован отдельно. В некоторых автомобилях стояночный тормоз блокирует не колеса, а барабан тормозной, который находится на приводе трансмиссии.
• Принцип работы очень прост, приводя в действие рычаг ручника, натягивается трос, который соединен с тормозными колодками. Колодки расходятся и блокируют барабан или диск изнутри.
•  
• Пневматические тормоза  схожи с гидравлическими, но вместо тормозной жидкости в системе сжатый воздух. Для этого в систему введены ресиверы для его накопления.
• В  электромеханических тормозах  трос приводит в действие электродвигатель.

Тормозная система автомобиля

• Система изменения направления движения (рулевое управление) применяется для «адекватного» управления авто. Почему адекватного? Все очень просто, можно было бы установить и автопилот для управления, но ни одна, даже очень «умная» автоматическая система управления не сможет оценить дорожную ситуацию и среагировать правильно.

• Рулевое управление первых автомобилей не отличалось оригинальностью, это была простая рычажная система, которая при вращении руля или движения рычагов поворачивала колеса в ту или другую сторону.

• Современная рулевая система управления представляет собой сложнейший узел, где применяются «помощники» водителя – гидроусилители, антипробуксовочные системы, и др. Ну а рулевые рычаги? Конечно, остались, но претерпели очень серьёзные изменения.

Рулевое управление автомобиля

• Система рулевого управления служит для управления автомобилем и обеспечения его движения в заданном направлении по команде водителя. Система включает в себя рулевой механизм и ру­левой привод. Что бы представить себе работу рулевых механизмов разных поколений, мы разделим объяснение на три части, именно столько их насчитывается в автомобилестроении.

Рулевое управление автомобиля

Червячный рулевой механизм

Свое название получил из-за системы привода рулевой колонки, а именно червячной шестерни

• В состав рулевой системы входят:
• Руль
• рулевой вал с крестовиной , представляет собой металлический стержень, у которого с одной стороны расположены шлицы для фиксации руля, а с другой внутренние шлицы для крепления к рулевой колонке. Полная фиксация производится стяжной муфтой, которая обжимает место стыка вала и «червяка» привода колонки. В месте изгиба вала устанавливается кардан, при помощи которого передается боковое усилие вращения.
• рулевая колонка , устройство, собранное в одном литом корпусе, в состав которой входят червячная ведущая шестерня и ведомая. Ведомая шестерня соединена жестко с рулевой сошкой.
• рулевые тяги , наконечники и «маятник», совокупность этих деталей соединённых между собой при помощи шаровых и резьбовых соединений.

Рулевое управление автомобиля

• Работа рулевого механизма выглядит следующим образом: при вращении рулевого колеса, усилие вращения передается на червячный механизм колонки, «червяк» вращает ведомую шестерню, которая в свою очередь приводит в действие рулевую сошку. Сошка соединена со средней рулевой тягой, второй конец тяги крепится к маятниковому рычагу. Рычаг устанавливается на опоре и жестко крепится к кузову автомобиля. От сошки и «маятника» отходят боковые тяги, которые при помощи обжимных муфт соединены с рулевыми наконечниками. Наконечники соединяются со ступицей. Рулевая сошка, поворачиваясь, передает усилие одновременно на боковую тягу и на средний рычаг. Средний рычаг приводит в действие вторую боковую тягу и ступицы поворачиваются, соответственно колеса тоже.
• Такая система была распространена на старых моделях «Жигулей» и «BMW».

Рулевое управление автомобиля

Реечный рулевой механизм

• Самая распространенная система в настоящее время. Основные узлы это:
• рулевое колесо  (руль)
• рулевой вал  (то же что и в червячном механизме)
• рулевая рейка  – это узел, состоящий из зубчатой рейки, в движение которую приводит рулевая шестерня. Собранная в одном корпусе, чаще из легкого сплава, крепится непосредственно к кузову авто. На концах зубчатой рейки изготовлены резьбовые отверстия для крепления рулевых тяг.
• рулевые тяги  представляют собой металлический стержень, с одного конца у которого резьба, а со второй, шарнирное шаровое устройство с резьбой.
• рулевой наконечник , это корпус с шаровым шарниром и внутренней резьбой, для вкручивания рулевой тяги.

Рулевое управление автомобиля

• При вращении рулевого колеса, усилие передается на шестерню, которая приводит в действие рулевую рейку. Рейка «выезжает» из корпуса влево или вправо. Усилие передается на рулевой рычаг с наконечником. Наконечник вставлен в ступицу, которую и поворачивает в дальнейшем.
• Для уменьшения усилия водителя при вращении рулевого колеса, в реечное рулевое устройство были введены усилители руля , на них остановимся более подробно

Рулевое управление автомобиля

• Усилитель руля является вспомогательным устройством для вращения рулевого колеса. Различают несколько типов усилителей руля. Это  гидроусилитель, гидроэлектроусилитель, электроусилитель и пневмоусилитель .
• Гидроусилитель  состоит из гидравлического насоса, в действие который приводит  двигатель , системы шлангов высокого давления, и бачка для жидкости. Корпус рейки выполнен герметически, так как в нем находится жидкость гидроусилителя.  Принцип действия гидроусилителя следующий: насос нагнетает давление в системе, но если руль стоит на месте, то насос просто создает циркуляцию жидкости. Стоит только водителю начать поворачивать руль, как перекрывается циркуляция, и жидкость начинает давить на рейку, «помогая» водителю. Давление направлено в ту сторону, в которую вращается «баранка».
• В  гидроэлектроусилителе  система точно такая же, только насос вращает электромотор.
• В  электроусилителе  применяется так же электромотор, но соединяется он непосредственно с рейкой или с рулевым валом. Управляется электронным блоком управления. Электроусилитель еще называют адаптивным усилителем из-за возможности прикладывания разного усилия к вращению рулевого колеса, в зависимости от скорости движения. Известная система Servotronic.
• Пневмоусилитель  это близкая «родня» гидроусилителя, только жидкость заменена на сжатый воздух.

Рулевое управление автомобиля

Активная рулевая система

• Самая «продвинутая» система управления в настоящее время, в состав входит:
• рулевая рейка  с планетарным механизмом и электродвигателем
• блок электронного управления
• рулевые тяги, наконечники
• рулевое колесо  

Рулевое управление автомобиля

• Принцип работы рулевой системы  чем-то напоминает работу АКПП. При вращении рулевого колеса, вращается планетарный механизм, который и приводит в действие рейку, но вот только передаточное число всегда разное, в зависимости от скорости движения автомобиля. Дело в том, что солнечную шестерню снаружи вращает электродвигатель, поэтому в зависимости от скорости вращения изменяется передаточное число. На небольшой скорости коэффициент передачи составляет единицу. Но при большем разгоне, когда малейшее движение руля может привести к негативным последствиям, включается электромотор, вращает солнечную шестерню, соответственно необходимо руль довернуть больше при повороте. На маленькой скорости автомобиля электродвигатель вращается в обратную сторону, создавая более комфортное управление.
• Весь остальной процесс выглядит, как и у простой реечной системы.
• Ничего не забыли? Забыли, конечно! Забыли еще одну систему –  винтовую . Правда, эта система больше похожа на червячный механизм. Итак – на валу проточена винтовая резьба, по которой «ползает» своеобразная гайка, представляет собой зубчатую рейку с резьбой внутри. Зубья рейки приводят в действие рулевой сектор, в свою очередь он предает движение сошке, ну а дальше как в червячной системе. Для уменьшения трения, внутри «гайки» расположены шарики, которые «циркулируют» во время вращения.

Рулевое управление автомобиля

Бортовой компьютер

• Есть еще одна система управления на современных автомобилях – бортовой компьютер, который берет на себя функцию контроля и управления за узлами, механизмами, на основании полученных данных от внешних датчиков.

• Презентация подготовлена по материалам сайта http://autoustroistvo.ru/