دانلود مقاله انواع فرمان

فرمان اتومبیل را بیشتر بشناسیم

متعلقات فرمان روی اوس یا اکسل جلو درسمت راست و یا چپ اتومبیل بسته می شود و توسط چرخهای جلوهدایت اتومبیل به دلخواه راننده صورت میگیرد.

بدین معنی که حرکت غربیالک توسط راننده و میله اصلی فرمان به هزار خاری و میله های رابط فرمان و بعد به سگدست منتقل شده و در نتیجه حرکت رفت وبرگشتی یا سمت چپ و راست غربیالک فرمان باعث گردش اتومبیل می شود.

انواع فرمان:ساختمان فرمان به انواع مختلف ساخته می شود که معروفترین آنها عبارتنداز
:- مارپیچ حلزونی 2- چرخ حلزونی(تاج خروسی) 3-ساچمه ای گردان 4- شانه ای 5- هیدرولیکی ساختمان فرمان:
- 1 غربیالک یا فلکه (رل) 2- میله اصلی که انتهای آن به صورت مارپیچ می باشد 3- جعبه فرمان 4- لوله حفاظ میله اصلی 5- دو عدد بلبرینگ یا کاسه ساچمه 6- دنده چرخ حلزونی یا دنده تاج خروسی که با مارپیچ فرمان درگیر است 7- پیچ تنظیم خلاصی فرمان 8- اهرم یا بازوی هزار خاری دنده حلزونی یا تاج خروسی 9- دو عدد میل فرمان کوتاه 10- میل فرمان بلند(رابط دو میل فرمان کوتاه) 11- دو عدد شغال دست 12- دو عدد سگدست 13-سیبکها 14- میل تعادل 15- نمدی فرمانطرز کار فرمان :هنگامیکه راننده برای چرخاندن فرمان نیرو وارد میکند این نیرو توسط غربیالک جهت پیدا می کندو توسط میل فرمان اصلی وارد جعبه فرمان شده و توسط مارپیچ میله به چرخ حلزونی یا تاج خروسی که مانند کرانویل و پنیون عمل می کند انتقال میابد سپس از چرخ حلزونی به اهرم یا بازوی حلزونی و از آن به میل فرمان کوتاه سمت چپ انتقال میابد پس از آن از میل فرمان کوتاه توسط سیبک به شغالدست منتقل می شود و شغالدست نیز سگدست رذا که چرخ روی آن سوار است میچرخاندو باعث چرخ زدن اتومبیل میشود.

از طرف دیگر نیرو از میل فرمان کوتاه سمت چپ توسط میل فرمان بلند به میل فرمان کوتاه سمت راست منتقل میشود بنابرین سمت چپ و راست هر دو با هم گردش می کنند تا اتومبیل در پیچ ها بتواند به راحتی بچرخد .تنظیم بودن زوایای هندسی و فاصله چرخ های جلو در عمل فرمان تاثیر فراوان دارد.

برای تسهیل در هنگام گردش اتومبیل ویا دورزدن یا پارک نمودن در جاهای کم فاصله و همچنین برای جلوگیری از سر خوردن و انحراف اتومبیل به یک سمت تنظیم دستگاه فرمان به دفت و اهمیت بیشتری احتیاج دارد.زوایای هندسی
:1- زاویه تواین یا سر جمعی چرخها 2- زاویه تو اوت3- زاویه کمبر4- زاویه کسترزاویه تواین(TOE IN) :فاصله جلوی چرخهای جلو نسبت به فاصله عقب چرخها مقداری کمتر است.چرخهای اتومبیل در حال حرکت بسمت بیرون تمایل پیدا میکند و این امر باعث لغزش چرخها به سمت راست و چپ میگردد و چرخها را باید با زاویه ساخت زیرا این کار باعث میگردد که در حین حرکت خودرو چرخها بصورت موازی قرار گیرند و تعادل برقرار گردد و از سنگینی حرکت فرمان و انحراف خودرو جلوگیری شود.و زاویه تواین در ماشینهای محور عقب کاربرد دارد.زاویه تواوت ( ) :این زاویه به مقدار بسیار کهی در خودرو قرار دارد وتمایل چرخها به بیرون زاویه تواوت می باشد و این زاویه بمقدار کمی در خودرو لازم است زیرا در یسر پیچها چرخ داخلی دایره کوجکتری نسبت به چرخ بیرونی دارد و چنانچه این زاویه ضفر گردد احتمال اینکه چرخها در حرکت به سمت داخل گشیده شوند هست .و این زاویه بیشتر در ماشینهای جدید که اکثرا محور جلو هستند مشاهده می شوند زاویه کمبر() :زاویه کمبر عبارتند از
: شیب چرخ را با خط قائم جهت زوایای کمبر در نظر گرفته میشود که اگر عمو باشد کمبر صفر اگر بیرون باشد کمبر مثبت و اگر داخل باشد کمبر منفی در نظر گرفته می شودالف: زاویه کمبر منفی :اتومبیلهای مسابقه اکثرا دارای کمبر منفی بوده و این زاویه باعث میگردد در زمانی که از دست اندازی عبور کند و یا سرعت زیادی داشته باشد از منحرف شدن خودرو جلوگیری کند.ب- کمبر صفر: چنانچه جرخ عمود بر جاده باشد دارای کمبر صفر است و در این کمبر بدلیل اینکه سطح بیشتری از لاستیک بازمین در تماس است یک مقدار کمی فرمان به سختی بسمت چپ و راست حرکت میکند.ج- کمبر مثبت :زمانیکه چرخ به بیرون شیب داشته باشد (کمبر مثبت) این کار باعث میشود که در سر پیچها از چپ شدن ویسیله نقلیه جلوگیری شودو باید چرخها مقداری کمبر مثبت داشته باشند.

فرمان (خودرو) هنگامی که راننده غربیلک فرمان خودرو را به چپ یا راست می‌‌چرخاند این حرکت به وسیله پیچ بی‌انتهایی که در انتهای میل فرمان است دنده را حول محورش به راست یا چپ بسته به گردش چرخ فرمان می‌‌گرداند.

محور این دنده به وسیله اهرم‌های مختلف به چرخ‌های جلو که چرخ‌های هدایت خودرو هستند حرکات سمتی می‌‌دهند.

حساسیت فرمان در خودرو نهایت اهمیت را داشته، راننده بایستی به روغن‌کاری اهرم‌های فرمان و مرتب بودن آنها توجه داشته باشد.

امروزه کیسه‌های هوایی که محافظ راننده به هنگام تصادف هستند نیز در درون فرمان جاسازی می‌شوند.

هیدرولیکونیوماتیکی مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند.

این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود.

بنابراین می‌توان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود.

به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته می‌شود.

امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است.

استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم میشود .

از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتا پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستمهایی که در قسمتهای محرک رباتها بکار می روند) استفاده میکنند در صورتیکه کاربردهای سیستمهای هیدرولیک عمدتا در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...).

حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد : ۱) طراحی ساده ۲) قابلیت افزایش نیرو ۳) سادگی و دقت کنترل ۴) انعطاف پذیری ۵) راندمان بالا ۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستمهای مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستمهای مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و...

استفاده میکنند.

در این سیستمها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود.

استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستمهای انعطاف پذیری تبدیل میکند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستمهای دیگر به چشم می خورد خبری نیست.

سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستمها دارد.

اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستمها خواهیم پرداخت.

برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود.

مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند .

بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت میشوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود.

اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.

● قانون پاسکال : ۱) فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال) ۲) در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است.

۳) فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد.

کار سیستمهای نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند .

در سیستمهای نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود.

به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد.

اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستمهای هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.

● اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی : ۱) مخزن : جهت نگهداری سیال ۲) پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا ۳) موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند.

۴) شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال ۵) عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی).

● اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی : ۱) کمپرسور ۲) خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار ۳) مخزن ذخیره هوای تحت فشار ۴) شیرهای کنترل ۵) عملگرها ● یک مقایسه کلی بین سیستمهای هیدرولیک و نیوماتیک : ۱) در سیستمهای نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستمهای هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند.

۲) در سیستمهای هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد ۳) فشار در سیستمهای هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستمهای نیوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستمهای هیدرولیکی باید از مقاومت بیشتری برخوردار باشند.

۴) در سرعت های پایین دقت محرک های نیوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک های هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است .

۵) در سیستمهای نیوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله های بازگشتی و مخزن نگهداری هوا نمی باشد.

۶) سیستمهای نیوماتیک از بازده کمتری نسبت به سیستمهای هیدرولیکی برخوردارند.

سیستم فرمان سیستم فرمان انواع گوناگونی دارد از جمله سیستم فرمان مکانیکی(دندهشانه ای و پینیون)،هیدرولیکی والکتریکی که در این مقاله به آن ها میپردازیم مقدمه ای بر سیستم فرمان امروزه پیشرفت های علمی و فنی در تمامزمینه ها تحقق یافته و این امر شامل صنایع خودرو سازی و صنایع وابسته نیز شدهاست.یکی از این صنایع و اجزای وابسته،قسمت فرمان خودرو است که وظیفه ی خطیر هدایتخودرو از طریق آن انجام می شود برای تغییر مسیر خودرو از سیستم فرمان استفادهمی شود .لذا مجموعه ی تشکیل دهنده ی این سیستم نقش مهمی در خودرو به عهده دارد.معمولترین این سیستم ها،سیستم دنده شانه ای و پینیون است،به طوری که پینیون حرکت دورانیداشته و دنده شانه ای حرکت خطی انجام می دهد.در این حال پینیون حرکت دورانی غربیلکفرمان را به دنده شانه ای انتقال داده،دنده شانه ای نیزحرکت خطی را از طریق مفصل هابه چرخ های خودرو انتقال می دهد سیر تکامل سیستم فرمان یکی از پارامتر هایموثر در انتخاب نوع خودرو در کشورهای توسعه یافته،راحتی چرخش غربیلک فرمان خودرو میباشد.

این موضوع سازندگان خودرو را بر آن داشته است که جهت تسهیل در چرخش فرمان و بهتبع آن کاهش خستگی راننده و همچنین افزایش ایمنی با فراهم کردن کنترل بهتر در جادههای خشن، یک سیستم هیدرولیکی به قسمت مکانیکی اضافه نمایند.معمولا این سیستم جانبیبه صورت کمکی عمل می نماید.

یعنی وظیفه ی اصلی همچنان به عهده ی قسمت مکانیکی استمعمولا اجزای زیر به قسمت مکانیکی فرمان اضافه می شوند تا هیدرولیکی گردد پمپهیدرولیک با مخزن روغن و چرخ تسمه شیرهای کنترل لوله های رابط سیلندر تسمه خودروهای سمند،پژو(شامل 206،405،پارس) ،دوو،زانتیا و ماکسیما دارایفرمان هیدرولیک هستند سیستم هیدرولیکی فرمان جهت ایفای نقش از موتور خودرواستفاده می کند.بنابراین از بازده موتور کمی می کاهد،همچنین مصرف انرژی بیشتری راباعث می گردد.علاوه بر آن،سیستم هیدرولیک به صورت مرکز آزاد عمل می کند.

یعنی حتیدر زمان هایی که خودرو به صورت مستقیم در حال حرکت بوده و هیچ انحرافی انجام نمیدهد،باز هم این سیستم عمل می کند.

این موارد سازندگان فرمان خودرو را بر آن داشت تابه دنبال سیستم های بهتر و مفیدتری گشته،آن ها را جایگزین هیدرولیکی نمایند یاسیستم هیدرولیکی را بهبود بخشند یکی از سیستم های ارائه شده در سال هایاخیر،فرمان الکتروهیدرولیکیEHPSاست که در آن به جای استفاده از موتور خودرو،یکموتور الکتریکی به پمپ هیدرولیک اضافه می شود و در نتیجه فرمان از موتور مستقل میگردد خودروی پژو 307 از این نوع سیستم فرمان استفاده می کند دراین نوعفرمان،هر چند مسئله ی مستقل بودن از موتور خودرو تحقق یافته است ولی مشکل دائمیبودن عملکرد سیستم هیدرولیکی یعنی حالت مرکز آزاد هنوز پابر جاست به عبارت دیگرباید حالتی تعبیه نمود که زمانی که چرخشی به فرمان وارد می شودسیستم عمل کند،نه همهی زمان ها فرمان الکتریکی(EPS) این نوع فرمان مشابه هیدرولیکی آن عمل میکند ولی از لحاظ ساختار متفاوت بوده و دارای مزایای زیادی نسبت به نوع هیدرولیکیاست این سیستم در اواسط دهه ی 1970 برای اولین بار مطرح گردید اما ساخت وکاربرد عملی آن از سال 1993 شروع گردید اولین بار توسط شرکت HONDA در اتومبیلهای رالیNSXمورد استفاده قرار گرفت در این نوع فرمان مشکل دائمی بودن عملکردسیستم کمکی فرمان حل شده است، یعنی سیستم الکتریکی زمانی عمل می کند که چرخشیدر فرمان به وجود آید به عبارت دیگر گشتاوری موجود باشد فرمان الکتریکی از سهقسمت اساسی زیر تشکیل شده است که به سیستم فرمان مکانیکی اضافه می شود سنسورگشتاور موتور با جریان مستقیم DC واحد کنترل الکتریکیECU سه قسمت یادشده می توانند در یک محفظه و یا جداگانه قرار گیرند طرز کار سیستمEPSبهاین صورت عمل می کند که ابتدا سنسور گشتاور،گشتاور وارده از غربیلک فرمان را حسنموده،آن را به صورت سیگنال یا سیگنال هایی به قسمت میکروکنترولر(ECU)ارسال میکند.

میکروکنترلر علاوه بر این سیگنال،سیگنالی نیز از سرعت خودرو دریافت می کند،آنگاه این دو را پردازش نموده، دستورالعمل لازم را به قسمت موتوراعمال می نماید تابه صورت کمکی، سیستم فرمان مکانیکی را تحت تاثیر قرار دهد بنابراین دستورالعملهای ECU به موتورDCتابعی از خروجی سنسور و سرعت خودرو است این یعنی سرعتخودرو در عملکردموثر بوده و این به منظور ایمنی بیشتر خودرو است.یعنی بیشترینعملکرددر سرعت های پایین و کمترین عملکرد آن در سرعت های بالایخودروست محل نصب EPS : فرمان الکتریکی در سه حالت مختلف می تواند بر رویقسمت مکانیکی نصب شود الف- نصب بر روی ستون فرمان در این روش مجموعه یسنسورها،موتورDCو قسمت ECU به طور مجتمع در یک محفظه مستقر شده و بر روی ستونفرمان نصب می شود.بنابراین عملکرد کمکی فرمانبه ستون فرمان اعمال می گردد.اینروش در خودروهای کوچک،مخصوصا خودروهای درون شهری که راحتی فرمان فاکتور مهمی بهویژه در ترافیک های سنگین و پارک نمودن خودرو محسوب می شود،به کار می رود ستونفرمان با موتور الکتریکیDCتوسط دنده حلزونی درگیر هستند ب- نصب بر رویپینیون در این روش نیز مجموعه ی سنسورها،موتورDCو قسمتECUبه طور مجتمع دریک محفظه قرار گرفته ولی بر روی پینیون نصب می شوند این حالت برای خودروهاینیمه سنگین مناسب بوده،جایی که راننده ی این نوع خودروها در راحت ترین حالت میتواند خودرو را هدایت کند ج- نصب بر روی دنده شانه ای در این روش هر سهقسمتیعنی سنسور،موتورDC و ECUجدا از هم برروی جعبه فرمان نصب می شوند بهاین صورت که موتورDCو ECبه طور جداگانه بر روی دنده شانه ای قرار گرفتهو سنسورها نیز روی پینیون مستقر می شوند.زیرا روی دنده شانه ای گشتاوری وجودندارد که سنسورها بتوانند آن را حس کنند این حالت برای خودروهای سنگین مناسباست.جایی که نیروی زیادی باید به دنده شانه ای اعمال شود.بنابراین نیروی کمکی بهطور مستقیم از موتوربه دنده شانه ای وارد می گردد پایان