Această lucrare conține 7 capitole, informațiile fiind grupate astfel: [303655]

REZUMAT

Lucrarea prezentată are ca scop efectuarea unui stand de susținere pentru sistemul de direcție de la autovehiculul Volkswagen Golf 4 pentru a înțelege rolul funcțional al acestuia.

Structura lucrării este alcătuită dintr-o [anonimizat], [anonimizat] a se putea realiza standul a fost efectuată proiectarea acestuia în programul Nx 11.

După finalizarea proiectării, s-[anonimizat], s-a putut începe construcția standului și montarea sistemului de direcție.

Această lucrare conține 7 capitole, informațiile fiind grupate astfel:

[anonimizat].

În următorul capitol este prezentată evoluția cronologică a [anonimizat] a mecanismelor de direcție cu care sunt echipate autovehiculele.

[anonimizat].

În cadrul capitolului 4 se prezinta programul de proiectare NX11 cu ajutorul căruia se va realiza schița 3D a standului.

În cadrul capitolului 5 [anonimizat].

În continuare în capitolul 6 sunt descrise etapele necesare construirii standului apoi se montează sistemul de direcție pe acesta.

În cadrul ultimului capitol sunt prezentate concluziile finale și contribuțiile proprii aduse la lucrarea de diplomă.

SUMMARY

The paperwork’s main purpose is to provide a support stand for the steering system on a Volkswagen Golf 4 car, for a better understanding of its functional role.

The scientific work also includes a [anonimizat]. As about the stand it has been designed using Nx 11 program.

Once the designing was finished, a series of tests has been conducted in order to measure its resistance. [anonimizat]’s manufacture and the assemble of the steering system began.

[anonimizat]:

The first one talks about the theoretical frame of the paperwork as well as its purpose and its content.

The next chapter presents the evolution of the steering systems and the main manufacturing types of the steering mechanism with which a car can be equipped.

[anonimizat].

In chapter four we have a detailed view on the designing program NXII. The program used for the 3D design of the frame.

Chapter five presents the results of the simulations made on the stand. Simulations used to measure the different forces that act on the stand.

Further, chapter six talks about the steps that are required in order to manufacture the stand. Next, it follows the steering system assembly.

Finally, chapter seven presents the final conclusions of the paperwork and my personnel contribution to this scientific work.

CUPRINS

CAPITOLUL 1. CONSIDERAȚII INTRODUCTIVE ……………………………………………..5

1.1 Importanța dezvoltării studiilor și cercetărilor de ordin tehnic…………………………………..5

1.2 Necesitatea studierii sistemului de direcție………………………………………………………………5

1.3 Scopul principal al lucrării de față………………………………………………………………………….6

1.4 Conținutul și structura proiectului …………………………………………………………………………6

CAPITOLUL 2. STADIUL ACTUAL ……………………………………………………………………..8

2.1 Evoluția cronologică a sistemelor de direcție ………………………………………………………….10

2.2 Clasificarea sistemelor de direcție…………………………………………………………………………12

2.3 Diagnosticarea servomecanismelor de direcție………………………………………………………..29

2.4 Materiale și tehnologii utilizate la construcția direcției…………………………………………….37

2.5 Construcția și funcționarea sistemului de pe autovehiculul ales…………………………………37

2.6 Analiza unor variante similare de la autovehicule din aceeași gamă…………………………..40

2.7 Posibilități de optimizare și limitele constructiv funcționale ale sistemului studiat……….42

2.8 Concluzii și observații capitolul 2………………………………………………………………………….51

CAPITOLUL 3. ANALIZA METODOLOGICĂ A PROIECTULUI DE DIPLOMĂ..53

3.1 Importanța metodologiei ……………………………………………………………………………………..53

3.2 Metodologia cercetării prin simulare și modelare a standului de direcție……………………54

3.3 Concluzii……………………………………………………………………………………………………………56

CAPITOLUL 4. ANALIZA POSIBILITĂȚILOR DE PROIECTARE A STANDULUI

PENTRU SISTEMUL DE DIRECTIE …………………………………………………………………. 57

4.1 Stabilirea programului de proiectare………………………………………………………………………57

4.2 Proiectarea standului de direcție in NX………………………………………………………………….58

4.3 Concluzii …………………………………………………………………………………………………………. 64

CAPITOLUL 5. SIMULAREA PROCESULUI DE ÎNCERCARE LA FORȚE ALE STANDULUI………………………………………………………………………………………………………….65

5.1 Etapele de rezolvare a unei probleme cu ajutorul metodei elementelor finite……………….65

5.2 Analiza cu elemente finite a stărilor de tensiuni și deformații ale standului…………………66

5.3 Concluzie……………………………………………………………………………………………………………76

CAPITOLUL 6. CONSTRUCȚIA STANDULUI PENTRU SISTEMUL DE DIRECȚIE……………………………………………………………………………………………………………..77

6.1 Alegerea materialului necesar realizării standului……………………………………………………77

6.2 Etapele asamblării standului…………………………………………………………………………………77

6.3 Concluzii……………………………………………………………………………………………………………85

CAPITOLUL 7. CONCLUZII FINALE ȘI CONTRIBUȚII PROPRII ……………………86

7.1 Concluzii finale ………………………………………………………………………………………………….86

7.2 Contribuții proprii ………………………………………………………………………………………………87

BIBLIOGRAFIE ……………………………………………………………………………………………………88

Capitolul 1. Considerații introductive

1.1 Importanța dezvoltării studiilor și cercetărilor de ordin tehnic.

Tendința continuă în industria constructoare de mașini și nu numai, este de a obține cele mai bune performanțe și de a îmbunătăți sistemele cu care sunt echipate autovehiculele.

Dezvoltarea este imposibilă fără studierea și cercetarea detaliată a sistemelor care echipează autovehiculele, dorința fiind de a îmbunătăți pe cât posibil, în limitele constructive și funcționale, parametrii funcționali și felul cum se comportă autovehiculul și fiecare sistem în parte.

Odată cu creșterea cerințelor performanțelor motorului, au crescut și cerințele pentru sistemele de direcție, deoarece în timpul deplasării indiferent de viteza de deplasare sau traiectoria drumului, se dorește sporirea confortului și reducerea perturbațiilor resimțite de conducătorul și pasagerii autovehiculului.

Confortul și siguranța pe care îl are un conducător la volanul automobilului, depinde in foarte mare măsură de performanța sistemului de direcție.

Performanța sistemului de direcție este definită de ușurința în acționare, rigurozitatea raportului de transmitere a mișcării de la volan la roți, raport ce trebuie să se păstreze mereu constant.

1.2 Necesitatea studierii sistemului de direcție

Pentru conducerea autovehiculului, firește că este necesară pricepere în ale conducerii, însă mai este necesară și cunoașterea sistemului de direcție care echipează autovehiculul respectiv, pentru a-l exploata corespunzător, în condiții specifice, atât de conducători, dar mai ales de mecanici.

Un mare dezavantaj în funcționarea autovehiculelor este că, odată cu creșterea orelor de funcționare și kilometrii parcurși, se reduc semnificativ performanțele vehiculului, datorită uzurii pieselor și a subansamblelor aflate în mișcare relativă.

Starea sistemului de directie are un efect direct în uzura anvelopelor, astfel un sistem de direcție care nu funcționează în condițiile normale de exploatare va produce o uzură mai pronunțată și mai rapidă asupra anvelopelor datorită jocurilor dintre elementele sistemului de direcție, de aici rezultă pe de o parte necesitatea studierii sistemului cu scopul de a îmbunătăți performanțele.

1.3 Scopul principal al lucrării de față.

Scopul lucrării este de a proiecta și realiza un stand metalic de susținere a sistemului de direcție al autovehiculelor cu rolul didactic, pentru înțelegerea principiului de funcționare de către studenți, pentru a identifica fiecare componentă a mecanismului de direcție dar și pentru a putea evalua jocurile si uzurile componentelor mecanismului de direcție ce necesită înlocuirea lor.

De asemenea, simplifică și munca profesorului la predarea capitolului, sistemul de direcție, prezentând standul fizic studenților.

1.4 Conținutul și structura proiectului

Lucrarea de față conține 7 capitole, inclusiv capitolul de introducere, unde sunt prezentate considerații generale asupra lucrării, scopul lucrării și conținutul ei.

În capitolul 2 este prezentată evoluția sistemelor de direcție de-a lungul anilor, principalele tipuri de construcție a mecanismelor de direcție cu care sunt echipate autovehiculele fiind tratate individual, prin evidențierea diferențelor de funcționare și construcție dintre acestea.

Tot în acest capitol este prezentat, în detalii, sistemul de pe autovehiculul ales, în paralel cu construcțiile similare din aceeași gamă de autovehicule.

În cadrul lucrării a fost realizat un stand de susținere a sistemului de direcție care echipează autovehiculul Volkswagen Golf 4, dar pentru finalizarea lui am urmat toți pașii necesari precum: proiectarea, simularea și construcția standului propriu-zis.

În capitolul 3 se prezintă metodologia folosită în proiectare și în simulare precum și structura acesteia. Aceasta are o importanță mare pentru pregătirea schiței standului, dar și în elaborarea simulării.

În cadrul capitolului 4 se alege programul de proiectare cu ajutorul căruia se va realiza schița 3D a standului. Programul ales pentru realizarea proiectării este NX11, acesta dând posibilitatea proiectantului să vizualizeze și să optimizeze modelul 3D al standului, într-un mediu virtual, înainte de a fi conceput fizic.

În cadrul capitolului 5 sunt efectuate simulările pentru solicitările de forțe care acționează cadrul, urmând apoi să fie interpretate rezultatele.

În continuare în capitolul 6 sunt descrise etapele necesare construirii standului apoi se montează sistemul de direcție pe acesta.

În cadrul ultimului capitol sunt prezentate concluziile finale și contribuțiile proprii aduse la lucrarea de diplomă.

De asemenea fiecare capitol are la sfârșit un subcapitol, în cadrul căruia sunt formulate concluzii specifice tematicii abordate.

Capitolul 2. Stadiul actual

Industria automobilelor este în continuă dezvoltare, iar tendințele sunt de a crește performanțele și de a reduce uzura sistemelor componente ale autovehiculelor.

Performanțele autovehiculelor sunt delimitate în linii mari în urmatorul fel:

-viteza de deplasare;

-consumul de combustibil;

-uzura în timp a pieselor și sistemelor;

-siguranța în timpul deplasării;

-confortul pasagerilor.

Toate aceste criterii sunt influențate în mare parte pe lângă performanța directă a motorului, de performanța sistemului de direcție cu care este echipat autovehiculul.

Pentru a ne face o idee în ce masură sistemul de direcție influențează performanțele autovehiculelor, vom analiza fenomenele și forțele ce iau naștere în timpul rulării.

Sistemul de direcție asigură maniabilitatea automobilului, adică capacitatea acestuia de a se deplasa în direcția comandată de către conducător, respectiv de a executa virajele dorite și de a menține mersul rectiliniu, atunci când virajele nu sunt necesare [4].

Schimbarea direcției (virarea) automobilului se realizează prin poziționarea roților de direcție. Operația de poziționare, prin rotire, a roților în vederea virării automobilului se numește bracarea.

Schimbarea direcției de mers se mai poate realiza și prin alte procedee precum:

– punte pivotantă

– antrenarea roților cu viteze unghiulare diferite

– viraj cu șasiu articulat

Sistemul de direcție este unul din mecanismele principale ale automobilului care are un rol hotărâtor asupra siguranței circulației, mai ales in condițiile creșterii continue a parcului de automobile și a vitezei lor de deplasare.

Sistemul de direcție trebuie să satisfacă următoarele condiții:

-Stabilizarea mișcarii rectilinii (roțile de direcție după ce virajul s-a efectuat sa aibă tendința de a reveni în poziția corespunzătoare mersului in linie dreaptă);

-Să asigure manevrarea ușoară a direcției (efortul necesar pentru manevrarea direcției să fie cât mai redus);

-Unghiurile de așezare a roților să se modifice cât mai puțin în timpul virării;

-Să permită obținerea unei raze minime de viraj cât mai reduse;

-Să aibă un randament cât mai ridicat;

-Să elimine oscilațiile unghiulare ale roților de direcție în jurul pivoților fuzetelor (fenomen cunoscut sub denumirea de shimmy și care produce uzarea articulațiilor si pneurilor, precum si instabilitatea direcției);

-Să fie suficient de ireversibil, astfel încat șocurile provenite din neregularitățile căii de rulare să fie transmise cât mai atenuate la volan;

-Să permită o manevrare rapidă a direcției (unghiurile de rotație ale volanului să fie suficient de mici pentru a realiza o conducere sigură în raport cu viteza automobilului);

-Să necesite același număr de rotații ale volanului ( de la poziția roților de mers în linie dreaptă) pentru aceeași rază de viraj la stânga sau la dreapta;

-Să permită înclinarea roților în viraj, astfel încât să nu se producă alunecarea lor;

-Să asigure compatibilitatea direcției cu suspensia (oscilațiile suspensiei să nu provoace oscilațiile roților de direcție);

-Să permită reglarea și întreținerea ușoare;

-Să nu prezinte uzuri excesive care pot duce la jocuri mari și prin aceasta la micșorarea siguranței conducerii;

-Construcția să fie simplă, să nu producă blocări și să prezinte o durabilitate cât mai mare.

Elementele componente ale sistemului de direcție sunt:

-mecanismul de comandă a direcției;

-transmisia direcției.

Volanul este montat pe coloana de direcție, care transmite mișcarea la caseta de direcție. În caseta de direcție, cremaliera corespunzătoare sensului de roțatie a volanului(spre dreapta sau spre stânga). La extremitățile cremalierei sunt montate bieletele de direcție, care transmit mișcarea de bracare la roți prin intermediul fuzetelor. [17]

Coloana de direcție este o componentă a sistemului de direcție și se compune din:

-ax volan: elementele de legatură dintre volan și caseta de direcție, articulat cu una sau cu două cruci cardanice;

-sistem prindere: elementul ce permite fixarea fermă a axului volanului pe caroserie, păstrând libertatea de rotație a axului prin intermediul a doi rulmenți.

-caseta de direcție: este componenta principală a sistemului de direcție, ce transformă mișcarea de rotație a axului volanului, in mișcare de translație stânga-dreapta. Această mișcare este transmisă mecanic prin intermediul unei cremaliere dințate.

-Bieletele de direcție sunt elementele de legatură și au rolul de a transmite mișcarea de la caseta de direcție la elementele de direcționare a roților.

Fig. 2.1 Elementele sistemului de direcție [17]

2.1 Evoluția cronologică a sistemelor de direcție

Celebrul Motorwagen patentat de Karl Benz în 1885 a fost primul automobil dotat cu motor cu ardere internă și realizat în producție de serie.

Acesta beneficia de un motor în patru timpi, cu un singur cilindru și o capacitate de 954cc, ce dezvolta o putere uimitoare de 0,75 CP la turația de 400 rpm, fiind suficient de ușor astfel încât acesta putea atinge o viteză de 16 km/h.  Privind aceste cifre putem trage și concluzia pentru care acesta era dirijat de o cârmă.

Mulți dintre noi s-ar fi gândit că volanul a apărut odată cu mașina sau că ar fi fost cumva deja în mintea inventatorului ca fiind instrumentul perfect pentru acest lucru. Trebuie avut în vedere că la sfârșitul secolului XIX , atunci când ideea de automobil a răsărit în mintea omului, singura mașinărie inspirațională, din punct de vedere al direcției, de la acea vreme nu a fost altceva decât barca [6].

Fig. 2.2 Motorwagen – primul automobil dotat cu motor cu ardere internă dirijat de o cârmă

Abia în anul 1894, în timpul cursei Paris-Rouen a fost momentul marcat în istorie ca fiind prima apariție a ideei de volan convențional așa cum îl știm noi astăzi.

Acesta era montat pe un model Panhard, condus de către Alfred Vacheron. După acest eveniment,  principiul de dirijare al roților directoare cu ajutorul volanului a prins repede la toți producătorii de automobile de la acea vreme, astfel că până la începutul sec. XX a devenit o componentă importantă a mașinii.

După cum v-ați fi imaginat, să rotești volanul pe atunci nu era tocmai simplu, dat fiind faptul că toată operațiunea era pur mecanică, șoferul fiind nevoit să depună mult efort pentru a roti volanul, mai ales când mașina staționa.

Au fost multe încercări de introducere a unui sistem de direcție asistată (bazat pe principiul reductorului în anii 1880, vacuumatic 1904, hidraulic 1902), dar niciunul nu a ajuns în producția de serie. Abia pe la 1920 când Francis W. Davis, inginer de la Arrow Motor Car Company, încercând să facă viața mai ușoară șoferilor de camioane, a reușit să inventeze primul sistem de servodirecție montat pe un automobil.

Invenția sa a fost recunoscută de către General Motors care a încheiat un contract cu Davis între 1931 și 1943, pentru a monta sistemul de servodirecție pe viitoarele modele de Cadillac, contract ce s-a stins în 1934 datorită crizei economice.

În 1936 lucrarea lui Davis a intrat în vizorul celor de la Bendix Corporation care au încheiat o înțelegere cu acesta pentru a produce și promova sistemul. Până în 1939 zece modele dotate cu sistemul de servodirecție al lui Davis au fost produse, dintre care doar două au fost vândute, coincidență sau nu, chiar celor de la General Motors care le-au montat pe unele modele de Buick experimentale [6].

Abia după declanșarea celui de-al II-lea Război Mondial, sistemul de servodirecție al celor de la Bendix împreună cu Davis a avut un moment important, după ce a fost montat pe un Chevrolet blindat al celor din armata britanică, ce doreau evident ca mașinăriile lor de război să poată fi manevrate cu ușurință pe câmpul de luptă. Astfel că până la sfârșitul războiului erau dotate cu sistem de servodirectie peste 10.000 de vehicule.

După război, Chrysler a început dezvoltarea propriului sistem de servodirecție bazat pe modelele patentate ale lui Davis. Sistemul a fost montat pe Chrysler Imperial sub numele de Hydraguide.

Acesta a fost momentul care a declanșat competiția dintre marii constructori de automobile, astfel că la începutul anilor 1960 una din patru mașini avea sistem de servodirecție.

În prezent majoritatea automobilelor sunt dotate standard cu sistem de direcție asistat, fie că acesta este hidraulic, hibrid sau electric astfel încât conducem autovehicule care ne oferă siguranță și care se comportă foarte bine în timpul virajelor.[6]

2.2 Clasificarea sistemelor de direcție

Există mai multe criterii de clasificare a sistemelor de direcție din care enumerăm:

A .După locul de dispunere al volanului respectiv al postului de conducere:

– volan și post de conducere pe stânga pentru circulația pe partea dreaptă

– volan și post de conducere pe dreapta pentru circulația pe partea stângă

B. După locul amplasării punților directoare:

-la autovehiculele cu două punți – Punte directoare față

-Punte directoare spate

-Ambele punți directoare

-la autovehiculele cu trei punți -Numai puntea 1 (față)

-Punțile 1 și 2

-Punțile 1 și 3

-la autovehiculele cu patru punți- Numai punțile 1 și 2 (față)

-Punțile 1, 2 și 4

-Punțile 1 și 3

C.După tipul punții, se deosebesc:

– sisteme de direcție pentru punți rigide;

– sisteme de direcție pentru punți cu roți independente.

D.În funcție de raportul de transmitere, se deosebesc:

– sisteme de direcție cu raport de transmitere constant;

-sisteme de direcție cu raport de transmitere variabil,

E.În funcție de tipul angrenajului, se deosebesc:

-sisteme de direcție cu Melc globoidal+ rolă

-sisteme de direcție cu Șurub + piuliță

-sisteme de direcție cu Șurub + piuliță cu bile recirculante

-sisteme de direcție cu Pinion + cremalieră

F. După existența funcției de servoasistare:

– fără servodirecție

– cu servodirecție hidraulică și acționare a pompei de către MAI sau cu motor electric

– cu servoasistare electrică;

G.După dispunerea mecanismului de acționare față de transmisia direcției:

-mecanism de acționare integrat în trapezul de direcție

-mecanism de acționare separat de trapezul de direcție;

Transmisia direcției

Construcția transmisiei direcției este determinată de tipul constructiv al punții directoare și de locul unde sunt plasate roțile de direcție. [4]

Transmisia direcției în cazul punții rigide

Puntea din fața rigidă este cunoscută și sub denumirea de osia din fața rigidă și este montată la autovehiculele cu suspensia dependentă a roților. Puntea din față rigidă se compune dintr-o grindă, la capetele căreia sunt montate articulat, cu ajutorul pivoților, două fuzete [16].

1.Braț de comandă a fuzetei (folosit atunci când fuzeta se află montată pe partea volnului); 2.Rulment axial cu bile; 3.Tambur; 4.suportul portsaboți; 5. garnitura de etanșare ;6. Rulment interior; 7. butucul roții; 8. Rulment exterior; 9. Fuzeta; 10. pivoți; 11. buce de bronz; 12. Bolț; 13. Grindă (osia propriu-zisă); 14. Suprafața de sprijin.

Fig.2.3. Transmisia direcției în cazul punții rigide [16]

Grinda sau osia propriu- zisă are o secțiune de forma de profil I sau mai rar circulara.

Capetele grinzii, de care se articulează fuzetele, sunt in formă de pumn sau în forma de furcă. Fixarea arcurilor suspensiei de grindă se face pe două suprafețe de sprijin 14 de pe talpa superioară.

Pentru a reduce înalțimea centrului de greutate al autovehiculului, grinda are partea centrală curbată in jos in scopul de a coborî cat mai mult motorul. Când grinda are o secțiune circulară, capetele ei se realizează separat prin forjare în matriță, fixarea în corpul tubular realizându-se prin presare și sudare [16].

Fuzetele sunt articulate prin intermediul pivoților de grindă și servesc drept osii pentru roțile de direcție. Se deosebesc două forme constructive de fuzete și anume:

Fuzeta pumn și fuzeta furcă:

a) Fuzeta pumn b) Fuzeta furcă

1-fuzeta; 2- butuc roată; 3- pivot; 4- grindă punte;

5-suprafață de sprijin arc; 6-bolț pentru fixare pivot;

7-gresor

Fig. 2.4 Tipuri constructive de fuzete [16]

Cea mai utilizată este fuzeta furcă, cea sub formă de pumn fiind pe cale de dispariție, deoarec realizarea furcii din grindă se obține mai greu, iar înlocuirea bucșelor bolțurilor se face mai dificil.

Montarea butucilor roților de direcție pe fuzetă se realizează prin intermediul rulmenților cu role conice pentru autocamioane.

Fuzeta care se găsește pe partea volanului este prevăzută cu un braț de comandă al fuzetei, articulat la bara longitudinală de direcție și cu un levier articulat de bara transversală de direcție care comandă cealaltă fuzetă, prin intermediul unui levier fixat de ea.

Pivoții servesc la articularea fuzetelor de grinda punții [16].

Transmisia direcției în cazul punții articulate

Construcția sistemului de direcție pentru o punte fracționată, cu mecanismul de acționare integrat în transmisia direcției(levierul de comandă cu arborele său formează latura din stânga a patrulaterului central) și cu transmisia direcției cu patrulater central.

În cazul automobilelor cu puntea din față fracționată cu suspensie independentă, bara transversală este fracționată în două sau chiar trei părți, iar rolul trapezului de direcție este preluat de două sau chiar trei mecanisme cu bare dispuse transversal între roți.[5]

Fig. 2.5 Transmisia direcției în cazul punții rigide

Dispunerea patrulaterului central în fața sau în spatele axei roților depinde de soluția de organizare adoptată pentru zona din față a automobilului.

Fig. 2.6 Sistem de direcție cu mecanism integrat și levier central (autobuz Ivco Turbocity- U)

Integrarea mecanismului de acționare, astfel încât levierul de comandă este chiar levierul central simplifică transmisia de forță a direcției. Se complică construcția transmisiei de comandă, dar se crează posibilitatea dispunerii mecanismelor care permite reglarea poziției volanului după două direcții.

Pentru punțile din față fracționate ale autoturismelor și ale autoutilitarelor ușoare, folosirea mecanismului de acționare pinion-cremalieră este avantajoasă deoarece se simplifică construcția sistemului de direcție, prin integrarea mecanismului în transmisia direcției (tija cremalieră are rolul barei de conexiune). Este necesar însă un spațiu transversal pentru montarea mecanismului de acționare.

Fig. 2.7 Schema constructivă a sistemului de direcție cu mecanism de

acționare pinion-cremalieră

Montarea mecanismului de acționare pinion-cremalieră depinde de dispunerea legaturilor mecanismului cu elementele conjugate.

Fig. 2.8 Tipuri constructive de mecanisme cu pinion și cremalieră

Montarea mecanismului pinion-cremalieră depinde de amplasarea grupului motor-transmisie, de construcția punții din față, de traseul posibil pentru arborele volanului.

În plan vertical, cremaliera poate fi montată sub axa roților, în planul axei roților, sau deasupra axei roților.

În plan orizontal, cremaliera poate fi montată în spatele axei roților și levierele fuzetelor dispuse spre față, în fața axei roților și levierele fuzetelor dispuse spre spate, sau puțin în fața axei roților și levierele fuzetelor dispuse spre față.

Fig. 2.9 Montarea mecanismului pinion-cremalieră în diferite planuri

Mecanismele de acționare a direcției se clasifică în funcție de tipul elementului conducător și condus prin care se transmite momentul de la volan la axul levierului de direcție. Ca element conducător se utilizează melcul cilindric, melcul globoidal, șurubul sau roata dințată, iar ca element condus poate fi utilizat sectorul dințat, sectorul elicoidal, rolă, manivelă, piuliță sau cremalieră [5].

În prezent cele mai răspândite sunt mecanismele de acționare cu melc globoidal și rolă și cu pinion și cremalieră.

Mecanismul de acționare cu melc globoidal și rolă se compune dintr-o rolă simplă, dublă sau triplă(în funcție de efortul ce trebuie transmis) și un melc globoidal.

Datorită faptului că între melc și rolă există o frecare de rostogolire, mecanismul are un randament ridicat.

Melcul globoidal 4 (fig.2.10) este montat la capătul axului volanului 3 și se sprijină în caseta 8, prin intermediul a doi rulmenți 9 și 12 .Rola 6 este montată pe bolțul 5 între brațele furcii 14, prin intermediul a doi rulmenți. Furca 14 este executată dintr-o bucată cu axul 7 al levierului de direcție 23, fixat pe piulița 24 .Axul levierului de direcție este montat în caseta de direcție având un capăt sprijinit pe rulmentul 19. Garnitura de etanșare 22 și simeringul 15 împiedică intrarea impurităților în interiorul casetei.

Capacul 10 fixat cu șuruburi acționează asupra bucșei 11 ce conține 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 șurubul 18 , care este legat de axul levierului de direcție. Reglarea jocului angrenajului dintre melcul globoidal și rolă, care sunt montate excentric, se face prin șurubul de reglare 18(protejat de piulița 17), care deplasează axial rola împreună cu axul 7. Fixarea piuliței după reglare se face cu știftul 16.

Bușonul 21 servește pentru introducerea lubrifiantului în casetă. Cuplajul elastic din cauciuc 1 face legătura între partea inferioară a axului volanului 3 și partea centrală (axul volanului este divizat în trei părți). Garnitura 13 asigură etanșarea axului volanului la intrarea în casetă [5].

Fig. 2.10 Mecanismul de acționare a direcției

utilizat la autoturismul ARO

Fig. 2.11. Sistemul de direcție de la automobilele Roman

Mecanismul de la autocamioanele Roman se compune din caseta de direcție propriu-zisă 4 ( fig.2.11), caseta 13 cu angrenajul în unghi și trompa 14 în interiorul căreia se află axul de transmisie dintre angrenajul de direcție. Caseta de direcție propriu-zisă are angrenajul format dintr-un melc globoidal și o rolă triplă. Melcul globoidal 8 (fig.2.12) este montat în casetă pe doi rulmenți cu rolele 7 și 9. Prin capacul 4 trece țeava 5 pentru menținerea nivelului uleiului din casetă. Între capac și casetă se montează garnitura 6, care servește la reglarea jocului axial al melcului globoidal. În angrenare cu melcul globoidal se află rola 13, montată pe bolțul 19, între brațele furcii 20, prin intermediul a doi rulmenți cu ace. Axul 12 face corp comun cu furca și este fixat la un capăt în capacul 16, pe rulmentul cu ace 15, iar la celălalt capăt în casetă pe bucșele 2 și 3. În zona cu caneluri a axului 12, se montează levierul de direcție, fixat cu piulița 1. Jocul între melc și rolă se reglează cu ajutorul șurubului de reglaj 14, montat în capacul 16.

În fig. 2.12 este reprezentată o secțiune prin această casetă.

Fig. 2.12 Mecanismul de acționare cu melc globoidal și rolă de la autocamioanele Roman.

Mecanismul de acționare cu pinion și cremalieră.

Acest tip de mecanism (fig.2.13) se utilizează destul de des la autoturismele cu suspensie independentă a roților și bară transversală de direcție. În felul acesta, numărul articulațiilor transmisiei direcției se reduce la patru față de alte soluții care necesită cel puțin șase articulații.

Pinionul cu dinți înclinați 8 al axului volanului 5 este montat pe doi rulmenți radiali axiali 7, al căror joc se reglează cu garnituri montate sub capacul inferior al casetei de direcție. Cremaliera 9 este realizată pe o bară de secțiune circulară, care este introdusă în țeava de oțel 6. Angrenarea corectă între pinion și cremalieră este asigurată de dispozitivul 3. Jocul angrenajului se stabilește cu ajutorul garniturilor 2. În orificiul din centrul suportului se montează plunjerul de bronz 4, care este apăsat de arcul 10, pe cremalieră.

Fig. 2.13 Mecanismul de acționare a direcției cu pinion și cremalieră

Mecanismul de acționare cu șurub, piuliță și sector dințat(cu bile recirculante). Axul volanului 5 (fig.2.14) este prevăzut la partea inferioară cu o porțiune filetată 1, care se sprijină în caseta de direcție 9, prin intermediul a doi rulmenți cu role conice 4. Piulița 3 și partea filetată a axului volanului sunt prevăzute cu un filet special cu profil semicircular. Prin suprapunerea canalelor piuliței și ale șurubului se formează un canal elicoidal, care, împreună cu tubul de ghidaj 2, se umple cu bile, asigurându-se astfel circulația neîntreruptă a acestora. Piulița are tăiat la exterior o cremalieră 6, care angrenează cu sectorul dințat 7, solidar cu axul 8 al levierului de direcție [5].

Fig. 2.14 Mecanismul de acționare a direcției

Cu șurub, piuliță și sector dințat.

Jocul axial al volanului se reglează cu piulița 10, iar jocul dintre piuliță și sector(montate excentric) prin deplasarea sectorului dințat 7 (împreună cu axul 8 în raport cu cremaliera piuliței). Jocul dintre șurub și piuliță nu se reglează.

Mecanism cu șurub oscilant si piuliță

La acest mecanism nu se face nici un reglaj în exploatare (fig.2.15). Acest mecanism are raport de transmitere variabil, cu mici diferențe la rotirea volanului spre dreapta sau spre stânga, care se pot compensa prin montarea nesimetrică a levierului de comandă.

Dezavantajele principale al angrenajului șurub-piuliță sunt randamentul scăzut și uzura mare pentru șurub și piuliță, care nu se poate compensa prin reglare ci numai prin schimbarea celor două piese.

Aceste dezavantaje sunt anulate prin înlocuirea frecării de alunecare dintre spirele șurubului și ale piuliței cu frecare de rostogolire, rezultând mecanismul cu șurub-piuliță și bile recirculante [5].

Fig. 2.15 Mecanism cu șurub oscilant si piuliță

Sisteme de direcție asistate

Pentru ușurarea efortului la volan s-au introdus câteva tipuri de sisteme de asistare ale direcției:

–       asistarea hidraulică;

–       asistarea electro-hidraulică;

–       asistarea electrică;

Asistarea hidraulică

Sistemul de acționare a mecanismului de direcție are următoarea componență:

–       rezervor de ulei;

–       pompă de ulei;

–       supapă de siguranță (limitează creșterea presiunii în instalație);

–       distribuitor rotativ acționat de coloana volanului;

–       cilindru hidraulic cu piston;

–       casetă de direcție cu pinion și cremalieră.

Fig. 2.16 Casetă de direcție asistată hidraulic

În figura 2.16 sunt reprezentate câteva elemente ale unui sistem de direcție asistat hidraulic.

Funcționare:

Atunci când volanul este manevrat, coloana volanului transmite mișcarea la pinion și acesta antrenează cremaliera. În același timp coloana volanului acționează și distribuitorul rotativ care deschide circuitul  spre cilindrul hidraulic cu piston. Trebuie menționat că pistonul este solidar cu cremaliera. În funcție de sensul de rotire a volanului, lichidul sub presiune ajunge în cilindrul hidraulic în dreapta sau stânga pistonului. Astfel peste forța de acționare a șoferului se suprapune forța dată de presiunea uleiului și acționarea direcției se face mult mai ușor. Dacă volanul nu se mișcă distribuitorul hidraulic revine la poziția inițială și întrerupe curgerea uleiului spre cilindrul hidraulic. Practic, distribuitorul hidraulic se deschide numai când volanul se învârte.

Un neajuns al acestui sistem de asistare se manifestă la viteze mari. În această situație motorul are turația ridicată iar pompa hidraulică, care este antrenată de motor, furnizează uleiul la presiune ridicată și ca urmare nivelul de asistare crește. În consecință, la volan nu mai apare aproape nici o rezistență iar șoferul are senzația că a pierdut contactul cu drumul. Pentru evitarea acestui fenomen („de plutire") s-au realizat echipamente electronice care fac corecțiile necesare [7].

Asistarea electro-hidraulică (sistemul servotronic)

La acest sistem un echipament electronic controlează nivelul de asistare în funcție de viteza autovehiculului (figura 2.17).

Astfel la viteze mici nivelul de asistare este maxim iar la viteze mari asistarea este redusă și ca urmare dispare senzația șoferului de pierdere a contactului cu calea de rulare [6].

Fig. 2.17 Sistemul de direcție cu asistare electro-hidraulică

În figura 2.17 este prezentat un sistem de direcție electro-hidraulic care are următoarea componență: 1- vitezometru; 2- calculator de bord; 3- distribuitor hidraulic rotativ; 4- casetă de direcție cu pinion și cremalieră; 5- pompă hidraulică; 6- rezervor de lichid; 7- racord flexibil; 8- coloana volanului [7].

Acest mod de asistare ridică nivelul de confort al șoferului și totodată siguranța circulației.

Asistarea electrică (sistemul servoelectric)

La această soluție forța de asistare este dată de un motor electric care este controlat electronic.

Sistemul de asistare servoelectric (figura 12.7) este superior sistemului de asistare electrohidraulic din punct de vedere al eficienței energetice, mărimii, costului și întreținerii.

Momentul de torsiune aplicat de șofer asupra volanului este măsurat de către un senzor de torsiune. Semnalul produs de acest senzor împreună cu semnalul produs de senzorul de viteză sunt transmise către ECU (Electronic Control Unit – calculatorul de bord) iar acesta  decide privitor la sensul și mărimea momentului de torsiune generat de motorul electric [7].

Fig. 2.18 Sistemul de direcție cu asistare electrică

Dacă se petrece o defecțiune la oricare din sistemele de asistare a direcției prezentate mai sus volanul devine greu de manevrat dar nu se pierde controlul direcției chiar dacă efortul la volan crește considerabil. Întotdeauna rămâne legătura mecanică de la volan la caseta de direcție.

2.3 Diagnosticarea servomcanismelor de direcție

Prima etapă în diagnosticarea unui servomecanism de direcție o constituie inspecția vizuală atentă. Se verifică: mărimea, tipul, starea de uzură și presiunea din pneuri; cureaua de antrenare a pompei servomecanismului; starea conductelor; starea pârghiilor și articulațiilor sistemului de direcție; geometria roților de direcție.

În privința curelei de antrenare a pompei servomecanismului, dacă aceasta prezintă crăpături, exfolieri sau este lustruită, se va proceda la înlocuirea ei. O curea lustruită, chiar dacă este corect tensionată, patinează sub sarcină, ceea ce duce la reducerea eficienței servomecanismului (va crește efortul la acționarea volanului) și la apariția unui zgomot specific.

Dacă cureaua este în bună stare tehnică, se măsoară întinderea ei cu ajutorul unui aparat special, poziționat pe curea la mijlocul distanței dintre fulii (fig. 2.19).

Se va înregistra săgeata curelei sub o anumită forță de apăsare, precizată de constructorul fiecărui motor in parte.

Se vor controla, de asemenea, eventualele scurgeri de lichid de acționare. În acest scop, se vor curăța zonele suspecte de murdărie si urme de lichid. Cu motorul în funcțiune, se rotește volanul de la o extremitate la alta de mai multe ori, pentru a se supune unei presiuni ridicate toate racordurile si etanșările. Se examinează zonele suspecte căutându-se semne ale unor noi scurgeri; în lipsa acestora, se repetă manevrele descrise anterior [8].

Fig. 2.19 Măsurarea întinderii curelei cu ajutorul unui aparat special

Se verifică de asemenea nivelul lichidului de acționare din rezervor. Acest lucru se va efectua numai după funcționarea motorului la relanti timp de două-trei minute și după acționarea completă a volanului de mai multe ori de la un capăt la altul al cursei sale.

În acest mod se aduce lichidul de lucru la temperatura normală de lucru făcând astfel posibilă o citire corectă. Înaintea desfacerii capacului rezervorului cu lichid de acționare, se șterg capacul și rezervorul pentru a se preveni căderea prafului și a murdăriei în lichid. De interiorul capacului este prinsă tija de nivel pe care sunt marcate reperele cu ajutorul cărora se poate aprecia dacă în sistem există o cantitate suficientă de lichid. Reperul corespunzător măsurării la rece este util numai în situații de excepție, când nu se poate proceda la încălzirea lichidului sau la schimbarea completă a acestuia [8].

Fig. 2.20 Verificarea cantității lichidului de acționare

Cu ocazia verificării nivelului, se va examina și starea lichidului de acționare. Dacă se constată contaminarea acestuia cu impurități, cu apă sau dacă prezintă un miros specific de ars, lichidul se va înlocui.

După controlul vizual, se va supune la un test în condiții de drum, pentru a constata eventualele anomalii în funcționarea servomecanismului de direcție, ale căror cauze sunt prezentate în tabelul 2.1. Acesta oferă o informație generală, fără a se referi la un anumit tip de automobil.

Fig. 2.21 Garniturile casetei de direcție și a rezervorului de lichid

Fig. 2.22 Secțiunea casetei de direcție hidraulice

În unele cazuri, pentru elucidarea cauzelor unor defecte, este necesară efectuarea unor verificări suplimentare.

Forța de acționare a volanului

Se lasă motorul să funcționeze la relanti timp de două-trei minute și se rotesțe volanul de la o extremitate la cealaltă de mai multe ori pentru a încălzi lichidul de acționare.

Rezultatul măsurării se compară cu datele constructorului. Un efort excesiv se poate datora, în afara funcționării defectuoase a pompei sau casetei de direcție și altor cauze: presiune prea mică în pneuri, anvelope prea mari, gripaje sau uzuri ale articulațiilor, deformări ale pârghiilor mecanismului de direcție [8].

Tabelul 2.1. Simptomele defectării servomecanismului de direcție

Efortul din articulația levierului fuzetei

Măsurarea efortului necesar mișcării levierului fuzetei (bieletei de direcție) în articulația sa dinspre caseta de direcție devine necesară atunci când la testul de drum, s-a constatat un efort excesiv la acționarea volanului sau o slăbire a strângerilor în mecanismul de direcție.

Determinarea se poate face atât pe automobil cât și la bancul de lucru.

Se demontează articulația dinspre roată a levierului fuzetei și se prinde de ea un dinamometru (fig. 2.23). Se aduce levierul fuzetei în poziție orizontală și apoi se masoară forța necesară mișcării sale, comparându-se valoarea obținută cu cea prescrisă de constructor [8].

Fig. 2.23 Măsurarea efortului necesar mișcării levierului fuzetei

Pentru proba de verificare a presiunii se utilizează un manometru și un robinet montate în serie în circuitul de înaltă presiune, între pompa și servomotorul hidraulic (fig. 2.24). La montarea acestor piese se va avea în vedere utilizarea unor furtunuri cu secțiune de curgere cel puțin la fel de mare ca aceea a conductei dintre pompă și servomotor; pentru a nu afecta valoarea presiunii măsurate.

Operațiunile de verificare se fac respectând succesiunea prezentată în continuare.  Se deschide complet robinetul, se adaugă lichid de acționare în rezervorul pompei și se elimină aerul din instalație. Pentru aceasta se rotește volanul în ambele sensuri de mai multe ori, fără a se ajunge la capetele cursei; se oprește motorul și se completează cu lichid, dacă este necesar; se pornește din nou motorul și se repetă operațiunile de mai sus, până când nu mai apar bule de aer în rezervor, iar lichidul se află în dreptul reperului "HOT" de pe jojă.

Pentru a se evita deteriorarea anvelopelor după cel mult cinci acționări ale volanului se va deplasa puțin automobilul pentru a se schimba suprafața de contact a anvelopei cu solul.

După eliminarea aerului din sistem, se aduce volanul în poziția de mers rectiliniu și se lasă motorul să funcționeze încă două-trei minute, timp în care se verifică existența unor eventuale scurgeri de lichid [8].

Fig.2.24 Verificarea presiunii

Cu motorul funcționând la relanti și robinetul deschis complet, se măsoară presiunea din conducta de refulare a pompei, care trebuie să fie de minimum 5,5 bar. Dacă presiunea depășește 13,5 bar, se va verifica o eventuală obturare a conductelor și se vor controla supapele servomotorului.

Presiunea maximă de refulare a pompei se masoară cu robinetul închis.

Robinetul nu se va ține închis mai mult de cinci secunde pentru a nu se deteriora pompa. Se efectuează trei măsuratori, reținându-se valoarea cea mai mare.

Dacă această valoare se încadrează în limitele precizate de constructor și dacă cele trei măsuratori diferă între ele cu mai puțin de 3,5 bar, înseamnă că pompa se află în stare tehnică bună.

Dacă presiunile măsurate sunt ridicate, dar cele trei valori diferă între ele cu mai mult de 3,5 bar, înseamnă că supapa de refulare a pompei se blochează.

Dacă presiunile sunt aproximativ egale, dar se situează sub valorile limită, se va înlocui supapa de refulare. Dacă și după această operație presiunile rămân scăzute, se va înlocui pompa.

Verificarea servomotorului și a supapei de control

Menținând robinetul deschis, se rotește volanul în ambele sensuri până la capatul cursei și se înregistrează valoarea maximă a presiunii, care se compară cu presiunea maximă de refulare a pompei. Daca la ambele extremități ale rotirii volanului se reproduce aceeași valoare, întregul sistem este în stare de funcționare. Dacă acest lucru nu se întâmplă, rezultă că există scurgeri interne în cilindrul de acționare sau/și în supapa de control [8].

2.4 Materiale și tehnologii utilizate la construcția direcției

Tipuri de materiale utilizabile:

Arborele levierului de comandă a direcției precum și levierul de comandă se execută din oțeluri aliate cu Cr și Ni sau OLC [4].

Levierele și barele mecanismului de direcție sunt executate din OLC.

Pinionul este executat din oțel special aliat cu Cr și Ni, care se cianurează sau se cementează.

Cremaliera se execută tot din oțel aliat cu Cr și Ni și se cementează, iar arborele volanului din OLC 45.

Axul volanului sau coloana volan se execută din diferite oțeluri aliate, la fel si axul casetei de direcție. Bieletele de direcție sau axul tiranț din OLC iar la partea articulată se folosește teflon, aici apar primele uzuri majore.

Capetele de bară se execută din diferite aliaje iar la partea articulată se folosește teflon iar peste el se montează niște burdufuri de cauciuc care au rolul de a nu lăsa praful și mizeria să pătrundă în locașul articulației unde există vaselina. Dacă burdufele de protecție nu se deteriorează, piesele direcției au o durată de viață mai lungă.

Carcasa casetei de direcție se execută prin turnare dintr-un aliaj de aluminiu după care se montează toate subansamblurile casetei inclusiv simeringurile în cazul casetei servo.

2.5 Construcția și funcționarea sistemului de pe autovehiculul ales

Autovehiculul studiat în această lucrare este marca Volkswagen Golf 4, echipat cu un sistem de direcție simplu, al cărei casete de direcție este de tip pinion-cremalieră având modul de operare hidraulic [5].

Sistemul de direcție al acestui autovehicul este alcătuit din:

1-caseta de direcție hidraulică cu pinion-cremalieră

2-pompa de ulei servo(în acest caz cu fulie)

3-rezervorul de ulei

4-furtun intrare ulei în pompă

5-furtun intrare ulei sub presiune în casetă

6-furtun retur ulei

7-bielete de direcție(brațe)

8-capete de bară

9-coloana volanului

Fig 2.25 Sistemul de direcție cu servomecanism hidraulic [9]

Odată cu trecerea timpului s-au dezvoltat și sistemele de direcție, de la direcția mecanică, aceasta fiind foarte greu controlată doarece solicită intens forța musculară a conducătorului, la sisteme de direcție cu servomecanism, acestea ușurând munca conducătorului deoarece se virează mult mai ușor.

În ziua de azi toate mașinile au servodirecție.

Servodirecția este un mecanism de comandă a direcției prevăzut cu un servomecanism hidraulic sau electric.

Servodirecția are rolul de a facilita transmiterea mișcării volanului spre roțile mașinii. Asigură un confort sporit în conducerea unui autovehicul mai ales la efectuarea manevrelor de parcare sau la viraje [9].

Avantajul servodirecției este că, în cazul unei defecțiuni la sistemul de direcție hidraulică (datorată, de exemplu, unei scurgeri de ulei) efortul necesar mișcării volanului va crește, iar șoferul poate crede în mod eronat că sistemul de direcție nu mai poate fi acționat, dar trebuie reținut faptul că indiferent de situația apariției unei defecțiuni la asistența hidraulică, întotdeauna există o conexiune mecanică între volan și roțile vehiculului, asigurând astfel posibilitatea controlării direcției exclusiv manual și cu efort ridicat. Deci în nici un caz nu se poate spune „am ramas fără direcție”.

Servodirecția hidraulică pentru a-și îndeplini rolul, este ajutată de o pompă care menține sub presiune uleiul servo. Pompa servo este acționată, în acest caz de motorul mașinii.

Principiul de funcționare al casetei hidraulice cu cremalieră:

Zona de lucru este considerată acea parte a casetei unde se creează presiune si unde este necesar ca simerigurile, segmenții, garniturile să asigure etanșeitatea. La fel și în zona distribuitorului [9].

La caseta mecanică, atunci când se rotește din volan mișcarea se transmite prin coloana volanului la axul pinionului care deplasează cremaliera spre dreapta sau stânga și odată cu ea bieletele care mai departe, prin capetele de bară, mișcă roțile mașinii. Ca această mișcare să fie ușurată s-a adăugat pinionului un sistem de valve (distribuitor), rezervorul de ulei, pompa de ulei servo și conductele necesare. Vorbim astfel despre servodirecția hidraulică. Când se rotește volanul spre dreapta, se aplică un moment de torsiune care deschide valvele distribuitorului, permițând uleiului să ajungă prin conducta respectivă în camera 1 unde presiunea crește și împinge pistonul (care separă cele două “camere de lucru”) spre stânga. Când pistonul se deplasează împins de uleiul sub presiune din camera 1, atunci uleiul din camera 2 iese pe cealaltă conductă și se întoarce la rezervor printr-o altă valvă de la distribuitor. Când se rotește de volan în cealaltă direcție atunci pistonul este împins de presiunea din camera 2 și uleiul iese din camera 1. În funcție de rezistența opusă de roți valvele se deschid/închid mai mult sau mai puțin, asigurând presiunea de ulei optimă pentru a mișca roțile cu mare ușurință [9].

Fig. 2.26 Schema funcționării sistemului de direcție cu servomecanism hidraulic [9]

Fig. 2.27 Caseta de direcție hidraulică demontată [9]

2.6 Analiza unor variante similare de la autovehicule din aceeași gamă

Direcția care echipează autovehiculul Smart Forfour 454

Ca și model similar de autovehicul am ales marca Smart Forfour, deoarece întâmplarea face ca în urmă cu câteva luni să achiziționez acest model de mașină dar care avea probleme la sistemul de direcție.

Simptomele erau manevrarea greoaie a volanului dar și mersul sacadat.

Sistemul de direcție utilizat pe autovehiculul Smart Forfour se bazează pe același principiu de funcționare, doar că producătorii au ales un alt tip de casetă de direcție, înlocuind caseta de direcție hidraulică cu o casetă de direcție electrică (EPS- electric power-assisted steering).

Spre deosebire de servodirecția hidraulică, cea electrică nu are circuitul de ulei, aceasta utilizează un sistem electric (senzor – reductor – motoraș) montat direct pe coloana volanului sau pe caseta de direcție care în acest caz este mecanică.

De câțiva ani, majoritatea producătorilor au înlocuit servodirecția clasică hidraulică cu cea electrică. De ce această modificare? În primul rând, trebuie să privim în jurul nostru ca să ne dăm seama că tot ce înseamnă mobilitate începe să devină din ce în ce mai electrică, adică toate sistemele integrate să fie pe bază de curent, nu hidraulice sau prin intermediul combustiei. Numărul automobilelor electrice se mărește, la fel și cel al hibridelor, iar tehnologia a tot ce înseamnă acest domeniu care funcționează pe curent se dezvoltă într-un ritm rapid.

Dacă stăm să ne gândim puțin, motorul termic a fost înlocuit cu cel electric. După care, compresorul de aer condiționat angrenat de cureaua de accesorii, a fost înlocuit cu unul electric. A urmat la rândul său pompa de servo, cea care făcea presiune hidraulică pentru servodirecție, înlocuită și ea cu o pompă electrică, după care tot sistemul hidraulic a fost schimbat cu direcția complet electrică [10].

Fig. 2.28 Caseta direcție electrică (eps)

Dar de ce este mai bună direcția electrică fata de una hidraulică? În ceea ce privește funcționalitatea, probabil că nu este mai bună. Dar, per total, pentru întreaga mașină modernă și la ce îmbunătățiri are ea, direcția electrică are niște avantaje:

De exemplu, mai toate automobilele moderne au acum funcția Start&Stop, când motorul se oprește, se oprește și pompa hidraulică iar când stai cu mașina la semafor, nu poți învârti volanul, dar cu o direcție electrică, poți învârti volanul și cu motorul oprit.

Un alt exemplu, cel al downsizeing-ului, adică motorizări mici, supra-alimentate, special făcute pentru respectarea normelor de poluare actuale. Un sistem clasic hidraulic ia puțin din puterea unui motor termic. Adică o curea de accesorii care trebuie să antreneze și alte fulii, va lua câțiva cai putere de la motor. Iar acest lucru se vede cel mai bine la motoarele mici, mai ales la cele cu 3 pistoane. Renunțând la sistemul clasic cu pompă angrenată prin curea de motor, producătorii obțin performanțe mai bune și un consum mai mic.

În acest aspect se încadrează autovehiculul Smart Forfour, având un motor mic cu 3 pistoane.

Un sistem hidraulic convențional implică niște conducte sub presiune, o pompă, lichid servo, o casetă de direcție specială, din acest motiv pot să apară scurgeri, pompa se strică și așa mai departe. Mai multe piese în mișcare, mai multe probleme. În schimb, o direcție electrică are un singur motor electric în mișcare și se strică foarte rar.

Există două tipuri de direcții electronice: una cu motorul direct pe casetă și alta cu motorul pe coloana de direcție. Însă funcționează la fel în ambele cazuri: când șoferul mișcă foarte puțin volanul într-o parte, senzorul de pe axul central simte direcția în care vrea șoferul să învârtă volanul și transmit prin intermediul unui computer informația la motorul electric, acesta mișcând roțile în direcția dorită. Cele două tipuri de servodirecții electronice pot fi întâlnite la diverși producători, spațiul și montajul fiind cei care fac diferența.

Un alt avantaj al EPS-ului (electric power-assisted steering) este că poate fi folosit împreună cu alte sisteme ale masinii, spre exemplu, automobilele echipate cu așa ceva beneficiază de sistemul de parcare automată. La fel și mașinile inteligente precum Mercedes-Benz sau Tesla, cu funcție de conducere autonomă. Direcția electrică este conectată la senzori, computere, navigație, știind cum să învârtă volanul astfel încât să păstreze mașina pe banda de rulare.

Un alt mare avantaj al acestui sistem este că poate fi conectat la computerul ESP al mașinii, adică la sistemul Electronic Stability Program, pentru a veni în ajutorul șoferului. De exemplu, atunci când computerul simte că mașina pierde controlul, odată cu blocarea anumitor roți prin ESP ca să își reia traiectoria, sistemul poate să transmită și direcției electronice o mișcare anume, astfel încât roțile să abordeze traiectoria optimă. Momentan, acest sistem de siguranță este în lucru, dar nu sună deloc rău.

În concluzie, ușor-ușor, nu vom mai vedea mașini cu servodirecție clasică. Deoarece este doar o echipare învechită, nascută în 1951, când au început să se vândă primele autoturisme cu servo. Acum totul este electric și electronic. Costă mai puțin de fabricat, mai puțin de întreținut, mai sigur și mai durabil. Iată că și în cazul servodirecției, viitorul sună electric [10].

2.7 Posibilități de optimizare și limitele constructiv-funcționale ale sistemului studiat

În timpul deplasării unui autovehicul, sistemul de direcție funcționeză în regim dinamic, ceea ce face ca forțele ce iau naștere și acționează asupra vehiculului sunt în permanentă schimbare [2].

Acest lucru rezultă din deplasarea pe drumuri care necesită viraje.

Stabilizarea roților de direcție are rolul de a asigura deplasarea automobilului în condiții de siguranță și cu o ținută de drum optimă.

Prin stabilizarea roților de direcție se înțelege capacitatea acestora de a-și menține

direcția la mersul în linie dreaptă și de a reveni în această poziție, după ce a fost

schimbată orientarea acestora în scopul modificării direcției de deplasare sau deviate sub acțiunea unor forțe perturbatoare.

Dintre măsurile constructive care dau naștere la momente de stabilizare, unghiurile de așezare a roților și pivoților au rolul cel mai important.

Astfel, roțile de direcție și pivoții fuzetelor prezintă anumite unghiuri în raport cu

planul longitudinal și transversal al automobilului [2].

a) Convergența roților reprezintă devierea poziției roților de la poziția mersului în linie dreaptă. Convergența este diferența între distanța muchiilor posterioare și anterioare ale jenților roților unei punți (Fig. 2.28). Aceasta se măsoară pe înălțimea mijlocului roții la poziția mersului în linie dreaptă a roților, la sarcină maximă. În accepțiune modernă, datorită adaptării la metodele moderne de măsurare, mult mai exacte, noile aparate nu mai măsoară convergența în milimetri, ci în grade și minute.

După poziționarea roților din față, convergența roților poate fi:

unghi de convergență pozitiv, când roțile din față sunt poziționate spre interior (Fig.2.29,a);

unghi de convergență negativ, când roțile din față sunt poziționate spre exterior (Fig2.29, b);

convergență 0 (zero), când roțile din față sunt amplasate în poziție paralelă.

Fig. 2.28 Convergența roților

Fig. 2.29 unghiurile de convergență

Se face deosebirea dintre convergență individuală și convergență totală. Prin convergența individuală dintre roți se înțelege unghiul pe care îl formează planul median al roții cu axa de referință. La roțile din față axa de referință este axa geometrică de mișcare, iar la roțile din spate axa longitudinală de simetrie. Convergența totală dintre roți se referă la poziția roților unei axe, una față de cealaltă, pentru poziția de mers rectiliniu a direcției, mai exact este suma convergențelor individuale a ambelor roți ale aceleiași punți.

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

Fig. 2.30 Unghiul de cădere

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

Căderea pozitivă are drept consecință 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 și jocul din lagărul roții.

Căderea roții influențează de asemenea mărimea brațului de rulare, care printre altele este răspunzător pentru efortul depus la comanda direcției.

Prin căderea pozitivă a roții, mărimea brațului de rulare se reduce, adică cercul de rotație pe care se desfășoară roata la bracare se reduce, și prin aceasta direcția este ușor 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 roților, deoarece unghiul de cădere pozitiv crește la roțile exterioare ale curbei datorită înclinării caroseriei (depinde de construcția punții), iar puterea de ghidare laterală scade. La suspensia independentă a roților se prevăd prin construcție unele măsuri pentru ca roțile să formeze un unghi de cădere negativ la comprimarea suspensiei, ceea ce îmbunătățește ghidarea laterală.

Unghiul de cădere negativ amplifică forțele laterale și prin aceasta îmbunătățește stabilitatea în viraje. De aceea roțile din spate formează deseori un unghi de cădere negativ, iar la mașinile sport și la roțile din față. Un dezavantaj îl constituie uzura mai accentuată a anvelopelor la partea din interior a benzii de rulare cât și creșterea efortului la volan în cazul unghiului de cădere negativ la roțile din față. Valoarea unghiului de cădere negativ nu trebuie să fie prea mare.

Dacă unghiul de cădere al roții este incorect reglat se produce o uzură mai accentuată a anvelopelor, mai ales pe partea exterioară a benzii de rulare. Acest fenomen este valabil atât pentru unghiul de cădere pozitiv cât și negativ și atinge în mod deosebit extremitatea benzii de rulare la anvelopele late. O mare importanță trebuie acordată unghiului de cădere la ambele roți ale unei punți, mai ales la roțile din față. Numai cu această premisă (presupunând de asemenea o convergență corectă) roțile rulează în linie dreaptă. Dacă unghiul de convergență a roților de tracțiune din față este inegal, autovehiculul va avea tendința să tragă spre partea cu valoare mai mare a unghiului de cădere. Dacă o roată are un unghi de cădere pozitiv și cealaltă negativ vehiculul trage spre partea cu unghi de cădere pozitiv. De aceea eventualele diferențe nu trebuie să depășească 20° [3].

Unghiul de cădere la roțile din față este reglabil la majoritatea autovehiculelor, dar nu la toate. În schimb la roțile din spate, unghiul de cădere al roților trebuie reglat mai rar și de regulă numai la autovehiculele cu suspensie independentă. Valorile de măsurare și reglare date de producători sunt în general:

• la roțile din față:

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

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

• la roțile din spate:

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

– unghiuri de cădere negative cuprinse între -0°30' și -2° Ca toleranță se admite ± 20', mai rar ± 30'.

De asemenea unghiul de cădere al roții se poate măsura și regla numai după reglarea convergenței – dacă este necesar. Măsurarea unghiului de cădere este dependentă de procedeul de măsurare și de tehnica de măsurare folosită. Pentru măsurarea unghiului de cădere se reglează roata corespunzătoare la valoarea zero a valorii convergenței. Abia în această poziție poate fi măsurat unghiul de cădere al roții. Desigur, aceasta este valabilă pentru fiecare roată [3].

c) Unghiul de înclinare transversală a pivotului fuzetei B reprezintă unghiul pe care îl face verticala la sol cu proiecția axei pivotului fuzetei într-un plan transversal al vehiculului.

Prin înclinarea pivotului se înțelege înclinarea axei de rotație oscilante, oblic la axa longitudinală de simetrie a vehiculului (sus spre interior) față de perpendiculara la calea de rulare. Înclinarea pivotului se referă exclusiv la roțile directoare ale punții anterioare. Se verifică la fel ca în cazul unghiului de cădere a, în grade și este mereu pozitiv.

Linia de înclinare a pivotului și linia unghiului de cădere formează împreună un unghi (a+P), a cărui mărime nu se schimbă .

Schimbarea poziției acestui unghi față de verticală la șosea, schimbă unghiurile individuale ale căderii roții și înclinării pivotului, dar nu cel pe care îl formează în comun.

Unghiul de cădere al roții și înclinarea axei pivotului roților anterioare sunt optimizate între, astfel încât la fiecare roată să se formeze un braț de rulare (pozitiv sau negativ), răspunzător și el pentru ușurința manevrării direcției. La bracarea direcției, roțile tind să intre în carosabil în josul brațului de rulare. înclinarea transversală a pivotului are ca efect o mică ridicare a acestora, proporțională cu bracarea. Concomitent se conferă roților o forță de restabilire, care tinde automat către poziția de mers în linie dreaptă și stabilizarea roților în direcția de mers, după virare, la eliberarea volanului [4].

Mărimea unghiului de înclinare transversală a pivotului este limitată, deoarece o înclinare prea mare duce la creșterea forței necesară pentru manevrarea volanului și are de asemenea o influență negativă asupra frânării, ceea ce în nici un caz nu trebuie să se întâmple. Pe de altă parte dacă momentul de readucere lipsește pentru direcție, s-ar minimaliza consumul de energie pentru comandă, dar roțile ar trebui readuse de către conducător la poziția de mers rectiliniu, după fiecare curbă. Consecința ar fi un comportament nesigur la condus, mai ales în viraje și la trecerea de la curbă la aliniament. Mai ales, autovehiculele cu tracțiunea 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 tracțiune în față.

Pentru că unghiul de cădere a roții și 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 și reglarea unghiului de cădere să se facă o verificare a înclinării pivotului. Dacă unghiul de cădere este bine reglat, atunci corespunde și înclinarea pivotului, dacă unghiul de cădere este incorect, este influențată și înclinarea pivotului. În plus nu există în general nici o posibilitate pentru reglarea separată a înclinării transversale a pivotului, căci aceasta are ca urmare în mod automat o modificare a unghiului de cădere [4].

Valorile nominale date de producători pentru înclinația transversală a pivotului sunt în general:

la vehicule cu tracțiune în spate între 5° și 8°;

la vehicule cu tracțiune în față între 8° și 10°.

Fig. 2.31 Unghiul de înclinare transversală a pivotului fuzetei

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

Reprezintă unghiul format în planul longitudinal al autovehiculului de verticala locului cu proiecția axei pivotului fuzetei (Fig. 2.32).

Fig. 2.32 Unghiul de înclinare longitudinală a pivotului fuzetei

e) Unghiurile de bracare ale roților sunt unghiurile maxime cu care se rotesc roțile directoare pornind de la poziția neutră (de mers rectiliniu). Grafic, unghiurile de bracare sunt reprezentate ca unghiuri realizate între intersecția prelungirii axei punții posterioare cu prelungirea axelor perpendiculare pe roțile anterioare, care se intersectează în centrul de virare (Fig. 2.33).

Fig. 2.33 Schema virajului

La deplasarea în curbă toate roțile unui autovehicul se rotesc, deci și roțile din față, în jurul centrului de virare, care se află pe prelungirea axei punții posterioare. Numai atunci pot rula normal toate roțile, 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. 2.33).

Fig.2.34 Bracarea roților

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 direcție cu fuzete este faptul că, distanța dintre puntea anterioară și posterioară nu se schimbă nici în curbă; astfel că roata din exteriorul curbei trebuie să bracheze mai puțin decât cea din interiorul curbei, respectiv unghiul de convergență al roții din exteriorul curbei trebuie să fie mai mic decât cel al roții din interior (fig. 2.34). Diferența a este unghiul diferențial de bracare [4].

Unghiul diferențial al bracării este pe de o parte un indiciu pentru starea și reglarea mecanismului de direcție și pe de altă parte un parametru important pentru fiabilitatea anvelopelor. Unghiul diferențial al bracării trebuie să fie egal pe ambele părți (viraj stânga sau dreapta). Pentru confirmarea unui control bun, a unei reglări corespunzătoare a convergenței, trebuie ca unghiul diferențial al bracării să fie egal pentru bracarea maximă în ambele părți.

Fig. 2.35 Unghiul diferențial al bracarii a

În general unghiurile diferențiale sunt reglabile, ca și convergența, la toate autoturismele. Pentru că se naște o legătură între convergență și unghiul de bracare, acesta din urmă are ca bază aceeași ajustare ca și convergența la roțile din față, adică unghiul de bracare poate fi măsurat doar după reglarea convergenței. Măsurarea efectivă a unghiului bracării pornește de la poziția zero a roților, adică după reglarea axei de referință, roata din interiorul curbei se reglează la valoarea zero a convergenței. Abia după aceea urmează bracarea de 20° și măsurarea unghiului bracării. Pentru partea opusă se procedează în același mod [4].

f) Brațul de rulare r

Brațul de rulare se referă la roțile viratoare din față. Prin aceasta se înțelege distanța între punctul de reazem al roții (fig. 2.36) și punctul în care prelungirea axei pivotului (= axul de oscilație) intersectează planul carosabilului, măsurată în mm.

a) b) c)

Fig. 2.36 Brațul de rulare

Brațul de rulare poate fi:

• Braț de rulare pozitiv (Fig. 2.36, a), în următoarele situații:

– dacă se află în interiorul ecartamentului roților frontale;

– dacă punctul de intersecție al axei de înclinare transversală a pivotului cu planul median prelungit al roții este sub calea de rulare;

– dacă se abate plecând de la punctul de reazem al roții la vehicul.

• Braț de rulare negativ (Fig. 2.36, b) în următoarele situații:

dacă se află în afara ecartamentului roților frontale;

dacă punctul de intersecție al axei pivotului cu planul median al roții se află
deasupra ecartamentului;

dacă, plecând de la punctul de reazem al roții se abate spre exteriorul vehiculului.

• Braț de rulare zero (Fig. 2.36, c), în următoarele situații:

dacă se află în punctul final corespunzător al ecartamentului roților frontale;

dacă punctul de intersecție a prelungirii axului pivotului cu planul median al
roții se află pe ecartament;

dacă se află în pata de contact.

2.8 Concluzii și observații capitolul 2

De-a lungul timpului, sistemele de direcție au cunoscut o continuă dezvoltare, astfel de la sistemele inițiale de direcție fără asistare am ajuns să dispunem astăzi de sisteme de direcție active. Acest sistem realizează variația raportului de transmitere de la volan la roți. La viteze mici raportul de transmitere se modifică astfel încât sunt necesare mai puțin de două rotații complete ale volanului pentru a mișca roțile de la un capăt al cursei la altul.

Astfel se îmbunătățește confortul șoferului la efectuarea manevrei de parcare sau în trafic urban.

La viteze mari raportul de transmitere se modifică astfel încât la unghiuri mai mari de rotație a volanului răspunsul roții este mai mic crescând stabilitatea.

Pentru a ridica stabilitatea vehiculului calculatorul este legat și de sistemul de control al stabilității (ESP – Electronis Stability Program). Ca urmare dacă derapează sistemul de direcție activă reacționează și modifică poziția unghiulară a roților pentru a stabiliza autovehiculul. Dacă unghiul dat de direcția activă nu este suficient pentru stabilizare atunci intervine și ESP care reduce, prin frânare ușoară, turația roții care patinează și de asemenea reduce și turația motorului. Sistemul intervine numai atunci când autovehiculul este în limită de stabilitate.

În concluzie putem spune că, sistemul tradițional de direcție care s-a bucurat de un mare succes pe piața autovehiculelor de serie, a fost direcția asistată hidraulic. Acest tip de direcție a echipat marea majoritate a autovehiculelor cu puntea față independentă. Având o construcție simplă cu puține elemente în componență și un cost de producție redus dar în același timp asigurând stabilitatea, manevrabilitatea și confortul pe care le dorim în deplasare, a favorizat folosirea îndelungată a acestui tip de direcție.

Capitolul 3. Analiza metodologică a proiectului de diplomă

3.1 Importanța metodologiei

În acest capitol este descris procesul de proiectare a standului metalic, care susține întreg ansamblul al sistemului de direcție de la autovehiculul Volkswagen Golf 4. Acest sistem are la bază o casetă de direcție cu pinion și cremalieră asistată hidraulic de un servomotor antrenat de cureaua de accesorii al motorului, bieletele de direcție care se înfiletează in cremalieră, la extremitățile acesteia și capete de bară care fac legătura între bieletele de direcție și fuzetă și partea de comandă, volanul și coloana acestuia.

Fig. 3.1 Tipul de construcție a sistemului de direcție analizat [11].

Aplicația utilizată în proiectarea standului de susținere al sistemului de direcție este NX 11 produsă de firma NX, anterior cunoscut ca NX Unigraphics sau doar UG, este un pachet software avansat de CAD /CAM / CAE dezvoltat original de United Computing Inc, iar din 2007 Siemens PLM Software [13].

Fig. 3.2 Programul utilizat în proiectare NX11

3.2 Metodologia cercetării prin simulare și modelare a standului de direcție

Fig. 3.3. Structura metodologică de cercetare

Activitatea inginerească, în general, are ca finalizare realizarea de obiecte tehnice, care se materializează în urma unor procese de producție complexe. Etapele principale ale realizării unui produs tehnic sunt:

-definirea unui concept general al produsului;

-realizarea proiectului tehnic;

-stabilirea tehnologiei de fabricație;

-realizarea modelului experimental și omologarea produsului;

-fabricația propriu-zisă.

Se iau în considerare îndeplinirea cerințelor funcționale, costurile directe și indirecte, calitatea și fiabilitatea impuse, gradul de inovație, tipul producției și piețele de desfacere, determinându-se, astfel nivelul competiției între diferite companii industriale.

Proiectarea asistată pe calculator (CAD-computer Aided Design) este, în prezent, din ce în ce mai utilizată în domenii diverse, aflându-se încă în plină evoluție. Aceasta privește atât arhitectura generală și adăugarea de funcții și instrumente noi de modelare in sisteme de proiectare existente, cât și posibilitatea acestora de a crea nu numai schițe simple 2D cu hașuri și cote, ci, mai ales, modele geometrice solide și suprafețe pe baza parametrilor indicați de inginerul proiectant, care să permită simulări de analiză cu elemente finite sau de prelucrări pe mașini-unelte cu comandă numerică [12].

În termeni generali, proiectarea asistată poate fi definită ca fiind procesul de transformare a unui set de specificații funcționale și cerințe într-o reprezentare completă a produsului sau sistemului fizic, care satisface acele cerințe și specificații. În timpul procesului de transformare, inginerul proiectant ia decizii legate de formă, proprietăți de material, tehnologii de fabricație, bazate pe informații preluate din îndrumare, standarde, baze de date, analize numerice, intuiția și cunoștiințele sale de specialitate.

Evoluția sistemelor de proiectare asistată a scurtat ciclul creării unui produs, i-a crescut complexitatea si performanțele, a demarat o adevarată competiție pentru realizarea de produse fiabile la prețuri cât mai reduse. În primul rând, competiția a însemnat noi oportunități pentru inginerii proiectanți și graficienii din domeniul proiectării asistate. Sistemele moderne de proiectare asistată oferă posibilitatea efectuării unor aplicații numerice și evaluări complexe, punând la dispoziția utilizatorilor biblioteci cu metode de calcul algebric, statistic, calcule specifice pentru suprafețe și volume, determinarea momentelor de inerție, calcule de rezistență cu elemente finite, simularea prelucrărilor mecanice pe echipamente dotate cu comandă numerică.

În final, prin proiectare și simulare se poate evalua și testa la diferite solicitări care sunt greu de reprodus în mod real, de asemenea ne ajută la alegerea materialului potrivit pentru realizarea standului [12].

3.3 Concluzii

Pentru realizarea standului de direcție se pot folosi medii de testare virtuală care constau în proiectare și simulare. Acestea folosite într-un mod corespunzător, cu date de intrare exacte și complete pot oferi rezultate foarte apropiate de realitate. Cu toate acestea pentru validarea rezultatelor obținute în urma testării cu un software este indicată testarea și pe un model fizic. Înaintea începerii testelor virtuale, este recomandată întocmirea unui plan, a unei metodologii de cercetare, pentru a facilita procesul de testare, colectare a datelor, analiză și interpretare. De asemenea un astfel de plan este util pentru a preveni unele din eventualele probleme ce pot interveni, spre exemplu, în cazul omiterii planului de proiectare și simulare, putem construi standul și la sfârșit tragem concluzia că este subdimensionat.

Capitolul 4. Analiza posibilităților de proiectare a standului pentru sistemul de direcție

În proiectarea asistată pe calculator, modelarea geometrică realizează descrierea matematică a geometriei unui obiect, în vederea reprezentării acestuia. În general, obiectul este reprezentat simplificat, numai prin caracteristicile lui de bază. Descrierea matematică permite editarea și manipularea imaginii obiectului pe display-ul grafic. Atunci când are loc procesul de modelare geometrică, programele realizează convertirea matematică a comenzilor și memorarea acestora în fișiere sau baze de date care pot fi modificate sau actualizate.

Compartimentul de proiectare constructivă reprezintă punctul de plecare, în cadrul prelucrării externe a informațiilor, unde informațiile privind piesa de prelucrat sunt materializate prin desenul de execuție a piesei sau modelul piesei. Proiectarea desenului piesei poate fi realizată utilizând proiectarea asistată de calculator, cu ajutorul unui sistem CAD (Computer Aided Design).

Un proiect realizat prin metoda modelării bazată pe caracteristicile reperelor permite cu ușurință conversia acestora în caracteristici tehnologice. Conversia se realizează pe baza unei scheme de extragere a acestor caracteristici. Întreaga arhitectură a schemei de extragere se bazează pe un algoritm de ale cărui date de intrare sunt descrierile desenelor în plan (2D).

De fapt, motivația principală a apariției și utilizării acestei metode de proiectare bazată pe caracteristici se datorează tocmai necesității de a elabora informații tehnologice din modelul solid al obiectelor.

Caracteristicile amintite reprezintă un nou strat de informații în cadrul sistemelor de proiectare asistată de calculator care permite deschiderea acestora spre aplicații din domeniul fabricației asistate de calculator sau mai general, al ingineriei asistate de calculator [14].

4.1 Stabilirea programului de proiectare

NX, cunoscut anterior drept „unigraphics”, este un CAD / CAM / CAE avansat de înaltă calitate, deținut din 2007 de Siemens PLM Software.  În 2000, Unigraphics a achiziționat SDRC I-DEAS și a început un efort pentru integrarea aspectelor ambelor pachete software într-un singur produs care a devenit Unigraphics NX sau NX [13].

Este utilizat, printre alte sarcini, pentru:

Proiectare (modelare parametrică și directă / solidă)

Analiza tehnică (statică; dinamică; electromagnetică; termică, folosind metoda elementului finit; și fluidă, folosind metoda volumului finit).

Fabricarea proiectării terminate prin utilizarea modulelor de prelucrare incluse.

NX este un concurent direct la CATIA, Creo, Autodesk Inventor și SolidWorks.

NX rulează pe Linux, Microsoft Windows și Mac OS [13].

4.2 Proiectarea standului de direcție în NX

Pentru a proiecta standul ce susține sistemul de direcție care echipează autovehiculul Volkswagen Golf 4, avem nevoie să facem măsurătorile întregului sistem pentru a știi exact lungimea standului și posibilitățile de prindere pe stand a elementelor componente.

După ce am făcut o schiță de mână și am cotat-o putem începe proiectarea standului în programul Nx.

Deschidem programul Nx, selectăm sistemul de referință compus din două axe, una verticală x și una orizontală y, indiferent de planul în care se desenează. Orientarea lui nu poate să fie modificată.

Proiectarea elementelor componente ale standului se execută în mediu de lucru „sketch”, iar pentru realizarea acestora se utilizează bara de instrumente, unde se găsesc toate instrumentele necesare pentru execuția schiței.

În bara de instrumente se găsesc comenzi pentru:

Trasarea schiței

Dimensionarea și cotarea schiței

Definirea constrângerilor

Pentru executarea schiței primul pas este selectarea sistemului 2D (Sketch), după care se alege unul din cele 3 plane.

Fig. 4.1 Interfața programului și alegerea planului

Odată ce deschidem unul din planele selectate, începem să construim schița prin adăugarea de linii (Fig.4.2). În continuare se delimitează și se poziționează cu ajutorul cotelor și constrângerilor. Elementele standului sunt bare de profil rectangular cu dimenisiunile de 40x30x2 mm.

Fig. 4.2 Proiectarea bazei 2D

După realizarea schiței, se trece la modul de lucru 3D a piesei prin intermediul comenzilor de adăugare de material sau îndepărtare de material „extrude”.

Fig. 4.3 Extrudarea bazei standului

După ce am proiectat baza standului, este necesară îndepărtarea de material din interiorul profilului. Această operațiune se realizează cu ajutorul comenzii “shell”.

Fig. 4.4 Profilul înainte de a fi extrudat

Fig. 4.5 Profilul după extrudare

După ce am efectuat baza standului, proiectăm două profile paralele între ele, deasupra bazei triunghiulare, acestea având rolul de suport pentru caseta de direcție.

Fig. 4.6 Proiectarea profilelor cu rol de suport pentru caseta de direcție

Următorul pas constă în proiectarea unui profil perpendicular pe unul din cele două profile așezate paralel (mai exact cel din stânga), acesta având rolul de susținere pentru ansamblul coloana de direcție și volan.

Fig. 4.7 Proiectarea profilului cu rol de susținere pentru coloana de direcție

Pentru montarea fuzetei am proiectat două șuruburi M12, la capetele bazei triunghiului, acestea având rolul de pivoți.

Fig. 4.8 Proiectarea șurubului cu rol de pivot

După ce am finalizat standul propriu-zis cu elementele de prindere ale sistemului de direcție, am proiectat cele trei picioare ale standului. Acestea măsoară 120 mm și sunt situate la extremitățile bazei. S-a adoptat această formă deoarece am ales să fie cât mai compact și ușor de transportat.

Fig. 4.9 Proiectarea unui picior al standului

Fig. 4.10 Aspectul frontal al standului

Aceasta fiind ultima operațiune, proiectarea standului este finalizată, dar pentru a verifica rezistența standului se va face o simulare acționând cu forțele echivalente greutății ansamblului ce necesită a fi montat pe stand.

Fig. 4.11 Finalizarea standului

4.3 Concluzii

Am ales programul NX 11 pentru proiectarea standului, deoarece lucrez în cadrul companiei Bosch Automotive, iar aici se folosește acest program de proiectare pentru design industrial în special pentru noile proiecte de automatizare ale liniilor de producție.

În concluzie, putem afirma că programul de proiectare NX 11 este foarte avansat și poate fi folosit cu ușurință, necesitând cunoștințe minime în proiectare.

Capitolul 5. Simularea procesului de încercare la forțe ale standului

Principiile metodei analizei cu elemente finite fenomenele fizice de acest fel sunt descrise din punct de vedere matematic de ecuații diferențiale, prin a căror integrare, în condiții la limită date, se obține o soluție exactă a problemei. Această cale analitică are dezavantajul că este aplicabilă numai în cazul problemelor relativ simple. Problemele care intervin în activitatea practică sunt de cele mai multe ori complexe în ceea ce privește alcătuirea fizică și geometrică a pieselor, condițiile de încărcare, condițiile la limită etc., astfel încât integrarea ecuațiilor diferențiale este dificilă sau chiar imposibilă. În metoda elementului finit se utilizează, ca punct de plecare, un model integral al fenomenului studiat. El se aplică separat pentru o serie de mici regiuni ale unei structuri continue obținute prin procedeul discretizării, denumite elemente finite, legate între ele în puncte numite noduri .

5.1 Etapele de rezolvare a unei probleme cu ajutorul metodei elementelor finite

Etapa 1

Împărțirea domeniului de analiză în elemente finite. În această etapă analistul alege tipul sau tipurile de elemente finte adecvate problemei de rezolvat, apoi împarte structura în elemente finite. Această operație, care se numește și discretizare, poate fi făcută cu ajutorul calculatorului. Tipul de element finit este definit de mai multe caracteristici, cum sunt numărul de dimensiuni (uni-, bi-, tridimensional), numărul de noduri ale elementului, funcțiile de aproximare asociate și altele. Alegerea tipului de element finit are mare importanță pentru necesarul de memorie internă, pentru efortul de calcul impus calculatorului și pentru calitatea rezultatelor. Punctul de plecare pentru construcția matematică a diferitelor metode de elemente finite îl constituie respectarea următoarelor principii [15]:

-utilizarea unei aproximări bazată pe folosirea de elemente mai simple, pentru care avem la dispoziție o soluție;

– sporirea exactității calculului prin rafinarea discretizării.

Etapa 2

Constituirea ecuațiilor elementelor finite (ecuațiile elementale). Comportatea materialului sau mediului în cuprinsul unui element finit este descrisă de ecuațiile elementelor finite denumite și ecuații elementale. Acestea alcătuiesc un sistem de ecuații al elementului. Ecuațiile elementale pot fi deduse direct, pe cale variațională, prin metoda reziduală sau a reziduurilor (Galerkin) sau prin metoda bilanțului energetic [15].

Etapa 3

Asamblarea ecuațiilor elementale în sistemul de ecuații al structurii.

Comportarea întregii structuri este modelată prin asamblarea sistemelor de ecuații ale elementelor finite în sistemul de ecuații al structurii, ceea ce din punct de vedere fizic înseamnă că echilibrul structurii este condiționat de echilibrul elementelor finite. Prin asamblare se impune că, în nodurile comune elementelor, funcția sau funcțiile necunoscute să aibă aceeași valoare.

Etapa 4

Implementarea condițiilor la limită și rezolvarea sistemului de ecuații al structurii. Sistemul de ecuații obținut în urma implementării condițiilor la limită corespunzătoare problemei concrete este rezolvat printr-unul din procedeele obișnuite, de exemplu prin eliminarea Gauss sau prin descompunerea Choleski, obținându-se valorile funcțiilor in noduri. Acestea se numesc și necunoscute primare sau de ordinul întâi.

Etapa 5

Efectuarea de calcule suplimentare pentru determinarea necunoscutelor secundare. În unele probleme, după aflarea necunoscutelor primare, analiza se încheie. Acesta este de obicei cazul problemelor de conducție termică, în care necunoscutele primare sunt temperaturi nodale. În alte probleme însă, cunoașterea numai a necunoscutelor primare nu este suficientă, analiza trebuind să continue cu determinarea necunoscutelor secundare sau de ordinul doi. Acestea sunt derivate de ordin superior ale necunoscutelor primare. Astfel, de exemplu, în problemele mecanice de elasticitate, necunoscutele primare sunt deplasările nodale. Cu ajutorul lor, în această etapă, se determină necunoscutele secundare care sunt deformațiile specifice și tensiunile. Și în cazul problemelor termice analiza poate continua cu determinarea necunoscutelor secundare care sunt intensitățile fluxurilor termice (gradienți termici) [15].

5.2 Analiza cu elemente finite a stărilor de tensiuni și deformații ale standului

Catia (Computer aided Three dimensional interactive Applications), produs al companiei Dassault System este, în prezent, unul din cele mai utilizate sisteme integrate CAD/CAM/CAE pe plan mondial, cu aplicații în diverse domenii, printre care: industria construcțiilor de mașini, aeronautică, navală, robotică, etc [12].

Catia are o structură modulară, ceea ce asigură o mare versatilitate, trecerea de la un modul la altul se face rapid, cu posibilitatea de editare continuă a obiectului aflat în lucru.

Deși numărul modulelor implementate în Catia este foarte mare, câteva dintre acestea pot fi considerate ca fiind de bază:

-Catia Sketcher- creează schița unui profil în două dimensiuni;

-Catia Part Design- se utilizează la concepția în trei dimensiuni a pieselor;

-Catia Generative Structural Analysis- reprezintă un mediu propice analizei cu elemente finite, aplicate pieselor și ansamblurilor, în scopul determinării comportării acestora în condiții definite de încărcare statică sau dinamică [12].

INTRODUCERE

Pentru proiectarea structurii reale a standului, s-au făcut o serie de măsurători, fiind ales un model cat mai compact (Fig. 5.1.).

Fig. 5.1 Structura standului

Structura standului a fost proiectată cu ajutorul programului CATIA, fiecare element fiind creat în modulul Part Design, acestea fiind asamblate în modulul Sketcher. Modelul realizat a fost utilizat și la analiza cu element finit. Pentru modelarea cadrului am ales modulul Catia Generative Structural Analysis.

Modelarea materialului

Profilele elementelor din care este alcătuită structura sunt alese din normative și profile existente pe piață.

S-a ales profilul rectangular cu următoarele specificații tehnice: țeava realizată conform standardului EN 10219, din oțel de calitate S235 și are dimensiunile 40x30x2 mm.

Greutatea sistemului de direcție care o să fie montat este de aproximativ 25kg.

Introducerea valorilor caracteristicilor materialului necesare pentru analiza cu elemente finite se face utilizându-se biblioteca de materiale a mediului CATIA, din care se alege material metalic din grupa oțelurilor (Steel), pentru care se modifică valorile modulului de elasticitate (modulul lui Young) și coeficientului Poisson, ținând seama de valorile indicate ca date de intrare selectare ansamblu Part.1 ⇒ (Apply Material) ⇒ Libray (ReadOnly) Metal, Steel dublă selecție ⇒ Properties, Feature Properties, Feature Name: Steel; Analysis, Young Modulus 2,1e+011N_m2, Poisson Ratio 0,3, Cancel, OK.

Modelarea cu elemente finite

Pentru generarea modelului cu elemente finite se parcurg comenzile Start ⇒ Analysis & Simulation ⇒ Generative Structural Analysis ⇒ New Analysis Case Static Analysis, OK care presupun analiza statică a structurii în condițiile unor constrângeri impuse și a unor încărcări independente de timp.

Modelarea constrângerilor

Legăturile dintre elemente se realizează prin intermediul unei conexiuni de tip Rigid Connection, care se aplică pe constrângerile geometrice generate în modulul ansamblului, pe fețele comune aflate în contact: (Rigid Connection) se selectează constrângerile geometrice cu suprafețele comune în contact.

Constrângerile impuse modelului se definesc prin anularea celor 6 grade de libertate posibile ale suprafeței de așezare a standului: (Clamp), Clamp Name: Clamp.1, Supports: 1 Face selectarea unei suprafețe de reazem a standului, OK.

Modelarea încărcărilor

Încărcarea modelului se materializează printr-o forță axială de 250 N, distribuită pe suprafața de așezare a standului(suprafața fără constrângeri): (Distributed Force), Distributed Force, Supports: 1 Face selectarea feței de rezemare a standului, fără constrângeri; Force vector X 0N, Y 0N, Z -250N, OK (semnul „-” corespunde, în cazul de față, sensului forței axiale care produce comprimarea cadrului) (fig. 5.2).

Fig. 5.2. Forțele care comprimă standul

Verificarea modelului

În etapa verificării modelului se obțin informații despre corectitudinea modelului creat:

(Model Checker), OK; ledul verde este aprins și însoțit de un mesaj de confirmare a corectitudinii întocmirii modelului (fig. 5.3).

Fig. 5.3 Verificarea întocmirii modelului

Postprocesarea rezultatelor

Starea deformată a modelului se vizualizează prin activarea comenzii Deformation (fig.5.4.); Modificarea factorului de scară se realizează prin activarea comenzii (Deformation Scale Factor). Starea animată se vizualizează prin (Animate).

Câmpul de deplasări se vizualizează prin comanda (Displacement) (fig. 5.5). iar tensiunile echivalente Von Mises prin (Stress Von Mises) (fig. 5.6).

Deformarea stâlpului de susținere al volanului cauzata de greutatea volanului și axul acestuia.

Fig.5.4 Simulare încovoiere stâlp susținere volan, stare animată

Fig. 5.5 Câmpul de deplasări al stâlpului de susținere al volanului

Fig. 5.6 Tensiunile normale, echivalente, ale stâlpului de susținere

Din analiza cu elemente finite a stâlpului de susținere reiese că, tensiunile echivalente maxime se regăsesc în zona de prindere cu baza standului. Numeric, valoarea maximă a tensiunii echivalente Von Mises (33,8 Mpa), iar ca și deplasare, vârful stâlpului se deplasează cu distanța de 0.172 mm.

Încovoierea șurubului de susținere a fuzetei cauzată de greutatea acesteia (7,3 kg).

Fig. 5.7 Câmpul de deplasări al șurubului de susținere a fuzetei

Fig. 5.8 Tensiuni ale șurubului cu rolul de pivot

Din analiza cu elemente finite a șurubului de susținere a fuzetei, tensiunile echivalente maxime se regăsesc în zona de prindere cu baza standului (zona roșie). Numeric, valoarea maximă a tensiunii echivalente Von Mises (33,7 Mpa), iar ca și deplasare, vârful șurubului, cu distanta de 0.0634 mm.

Deformarea standului cauzată de greutatea sistemului de direcție

Fig. 5.9 Simulare încovoiere cadru, stare animată

Fig .5.10 Câmpul de deplasări al standului de susținere a sistemului de direcție

Fig. 5.11 Tensiunile standului

Din analiza cu elemente finite a bazei standului reiese că, tensiunile echivalente maxime se regăsesc în zona de prindere a profilelor. Numeric, valoarea maximă a tensiunii echivalente Von Mises (24,1 Mpa), iar ca și deplasare, vârful stâlpului, cu distanța de 0.0987 mm.

5.3 Concluzie

În concluzia finală valoarea maximă a tensiunii echivalente Von Mises( 33,8 ) este mai mică decât rezistența admisibilă la încovoiere σai=235 Mpa solicitarea principală a structurii, ceea ce confirmă rezistența mecanică a standului metalic la forțele necesare aplicate.

Capitolul 6. Construcția standului pentru sistemul de direcție

Pentru realizarea standului avem nevoie de materia primă, în acest caz fiind țeava cu profil rectangular dar și de aparatele necesare tăierii și sudării acesteia.

6.1 Alegerea materialului necesar realizării standului

Pentru realizarea standului am ales țeava dreptunghiulară metalică denumită și profil rectangular având o arie foarte largă de folosire în confecții și construcții metalice de la uz gospodăresc civil până la uz industrial.

Țeava este realizată conform standardului EN 10219, din oțel de calitate S235 și are dimensiunile 40x30x2 mm. Produsul se vinde la bară de 6 metri lungime.

Am ales acest tip de țeavă deoarece are fețele plane fiind ușor de așezat componentele sistemului de direcție necesare finalizării proiectului.

Un alt motiv ar fi rezistența la încovoiere fiind solicitat de greutatea întregului sistem care acționează perpendicular pe cadru.

6.2 Etapele asamblării standului

Prima etapă a fost măsurarea și tăierea țevii la dimensiunile din desenul proiectat. Pentru această etapă, s-au folosit ruleta, creionul pentru însemnat metal și polizorul unghiular (flex).

Fig. 6.1. Polizorul unghiular(flex)

A doua etapă constă în sudarea elementelor standului fiind de formă triunghiulară sprijinit pe 3 picioare de dimensiuni reduse pentru a putea fi mai ușor de transportat. Pe ansamblul actual s-au mai sudat două țevi care servesc ca și suport pentru caseta de direcție, două șuruburi la capete, având rolul de pivoți, susținând fuzetele și încă o bară așezată perpendicular pe planul triunghiular care are rolul de susținere a coloanei de direcție.

Fig. 6.2. Ansamblul triunghiular

Sudura elementelor standului s-a realizat cu ajutorul aparatului de sudură

Aparatul de sudură formează un scurtcircuit între un electrod și piesa de prelucrat în urma căruia se produce o fuziune localizată pe metalul piesei și pe metalul de aport în care temperatura atinge 3.500-4.000 °C.

Prin consumare, învelișul electrodului eliberează un gaz care izolează baia de sudură de oxigenul din aer și generează concrețiuni carbonice care protejează metalul în fuziune și încetinește răcirea sa.

Aparatul de sudură este o invenție foarte populară, fiind una dintre singurele metode de a îmbina două bucăți de metal între ele.

Aparatul de sudură a apărut in jurul anului 1800 și a evoluat în timp, de la aparat rudimentar la aparat complex, ușor de folosit.

Fig. 6.3. Aparatul de sudură folosit, Ribitech 170

Fig. 6.4. Piciorul standului

Fig. 6.5. Șurubul sudat cu rolul de pivot

După finalizarea cadrului metalic al standului, s-a montat pe acesta sistemul de direcție alcătuit din: caseta de direcție hidraulică, două fuzete, bielete de direcție, capete de bară, volanul și axul volanului. S-au indepartat anexele de pe coloana de direcție iar poi am scurtat lugimea axului dintre cele două cruci cardanice.

Fig 6.6 Coloana de direcție modificată

Fig. 6.7. Sistemul de direcție

Ultima operație a fost vopsirea standului cu vopsea de culoare neagră.

Fig. 6.8. Standul după aplicarea vopselei

Pentru a demonstra funcționalitatea standului am facut un video dar si poze cu standul in timpul bracării fuzetelor succesiv în ambele direcții.

Fig. 6.9 Bracarea fuzetelor în partea stângă

Fig. 6.10 Bracarea fuzetelor în partea dreaptă

6.3 Concluzii

În acest proces, a fost nevoie de abilități practice pentru a se putea realiza standul.

După finalizarea standului, acesta a fost supus unei verificări pentru a-i testa funcționalitatea. Acționând volanul succesiv în ambele direcții (stânga, dreapta), acesta își îndeplinește rolul în parametrii normali.

Fiind un sistem de direcție cu servomecanism, acesta mai are în componența sa o pompă servo, un vas pentru lichidul de acționare dar și două furtunuri pentru cele două circuite (tur-retur) ale lichidului, care din păcate lipsesc de pe standul realizat, proiectul fiind prezentat

Ca un sistem mecanic simplu fără servodirecție.

Capitolul 7. Concluzii finale și contribuții proprii

7.1 Concluzii finale

Lucrarea de față prezintă evoluția cronologică a sistemelor de direcție, astfel de la primele sisteme de direcție mecanice care au apărut pe piața autovehiculelor, am ajuns să dispunem astăzi de sisteme de direcție electrice care modifică în timp real caracteristicile direcției.

În concluzie putem spune că, sistemul tradițional de direcție care s-a bucurat de un mare succes pe piața autovehiculelor de serie, a fost direcția asistată hidraulic. Acest tip de direcție a echipat marea majoritate a autovehiculelor cu puntea față independentă. Având o construcție simplă cu puține elemente în componență și un cost de producție redus dar în același timp asigurând stabilitatea, manevrabilitatea și confortul pe care le dorim în deplasare, a favorizat folosirea îndelungată a acestui tip de direcție.

Ca ultimă descoperire în domeniu putem încadra sistemul servoelectric .Un avantaj al EPS-ului (electric power-assisted steering) este că poate fi folosit impreuna cu alte sisteme ale mașinii. De exemplu, automobilele echipate cu așa ceva beneficiază de sistemul de parcare automată. La fel și mașinile inteligente precum Mercedes-Benz sau Tesla, cu funcție de conducere autonomă. Direcția electrică este conectată la senzori, computere, navigație, știind cum să învârtă volanul astfel încât să păstreze mașina pe banda de rulare.

În concluzie, ușor-ușor, nu vom mai vedea mașini cu servodirecție clasică. Deoarece este doar o echipare învechită, nascută in 1951, când au început să se vândă primele autoturisme cu servo. Acum totul este electric și electronic. Costă mai puțin de fabricat, mai puțin de întreținut, mai sigur și mai durabil. Iată că și în cazul servodirecției, viitorul sună electric.

În lucrarea de față am realizat un stand metalic de susținere a sistemului de direcție cu asistare hidraulică în scopul de a înțelege rolul funcțional al întregului sistem. Acest stand are un rol didactic, pentru a înțelege studenții principiul direcției, pentru a aprecia jocurile elementelor componente care necesită înlocuirea lor.

Cu ajutorul programului de proiectare NX 11 a fost posibilă realizarea unui model de stand care apoi a necesitat simularea forțelor care acționează asupra standului, iar după validarea lui s-a început construirea standului urmând apoi să fie montate elementele componente ale sistemului de direcție asistat hidraulic.

După ce standul a fost finalizat, s-au facut verificări în vederea rolului funcțional al acestuia, virând de volan în ambele sensuri.

7.2 Contribuții proprii

Documentarea în legătură cu tema proiectului;

Documentarea cu privire la programele de proiectare și simulare care pot fi folosite în cadrul realizării standului pentru sistemul de direcție;

Documentarea cu privire la procesele de tăiere și sudare necesare realizării standului;

Elaborarea modelului de simulare;

Realizarea simulărilor pentru o serie de parametrii;

Extragerea rezultatelor și prelucrarea acestora;

Bibliografie

1. Cărți:

[1] Deliu, Gh., Mecanica, Editura Albastră, 2009.

[2] Frățilă, Gh., Frățilă, M., Samoilă, S., Automobile.Cunoaștere, întreținere și exploatare. Editura didactică și pedagogică, București 2001.

[3] Rădulescu, V., Bratu, E., Automobilul, Tehnica, 1968.

[4] Untaru, M., Frățilă, Gh., Poțincu, Gh., Tabacu, I., Calculul și construcția automobilelor, Didactică și Pedagogică, București, 1982.

[5] Untaru, M., Câmpian, V., Construcția și Calculul Autovehiculelor, Universitatea din Brașov, 1989.

2.Site-uri:

[6] https://tureal.ro/2016/05/31/tureal_steering-solutions/

[7] https://www.academia.edu/36526832/CCAR_II

[8]https://ro.scribd.com/document/51523006/DIAGNOSTICAREA-SISTEMULUI- DE-DIRECTIE

[9] https://www.trami.ro/servodirectia/

[10] http://ciclop.ro/2017/11/27/directia-hidraulica-vs-directia-electronica/1663/

[11] https://autonapoca.ro/simptomele-unei-casete-de-directie-defecte/

[12]https://books.google.ro/books?id=q35vBgAAQBAJ&pg=PA5&lpg=PA5&dq=catia+ analysis+informatii&source=bl&ots=W_CiCspeEA&sig=ACfU3U2SHvgD3_TyTc9-DlNtexIq19ifmA&hl=ro&sa=X&ved=2ahUKEwi-4NajnbnqAhUSuHEKHVboCHIQ6AEwE3oECAoQAQ#v=onepage&q=catia%20analysis%20informatii&f=false

[13] https://ro.wikipedia.org/wiki/Siemens_NX

[14] http://mec.upt.ro/dolga/PSM_capitolul_6.pdf

[15] http://www.fih.upt.ro/personal/diana.bistrian/MEF/MEF.pdf

[16] https://pdfslide.net/documents/puntea-din-fata-a-autovehiculelor.html

[17] https://www.scoalarutiera.ro/curs-legislatie/notiuni-de-mecanica-auto/mecanismul-de-directie