Hệ thống lái trên xe yza 469

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí Hệ thống lái trên xe yza 469

LỜI GIỚI THIỆU

Hiện nay vấn đề về giao thông đường bộ đang là vấn đề rất được quan tâmkhông chỉ với những quốc gia phát triển mà với cả những quốc gia kém pháttriển Trong các phương tiện giao thông đường bộ thì ôtô là phương tiện chủyếu , nó không những đa dạng về chủng loại mà nó còn là một phương tiện vậnchuyển dễ dàng với mọi địa hình và giá thành dẻ

Với yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống ôtô không chỉ là phương tiện vậnchuyển , mà nó còn mặt hàng sa sỉ thể hiện sự thành công của mỗi người

Cùng với thời gian ôtô đã có rất nhiều thay đổi cả về công suất , hiệu suất vàkiểu dáng

Rất nhiều hãng sản xuất ôtô đã tạo cho mình một thương hiệu có chỗ đứngvững chắc trên thị trường như : TOYOTA ,MERCEDES , MISUBISHI,FORD ,NISSAN …

Mặc dù công dụng của ôtô là rất lớn nhưng xung quanh nó có rất nhiều vấn

đề phải giải quyết như , độ an toàn , môi trường , giá thành …

Một trong những vấn đề phải nói đến đó là độ an toàn , ta thấy rằng các vụtai nạn giao thông đường bộ chủ yếu là do ôtô gây ra ,để giải quyết tốt vấn đềnày thì ta phải trang bị một hệ thống lái tốt cho mỗi xe đảm bảo an toàn chongười và hành khách trên xe

Trong đồ án này tôi xin được trình bày về hệ thống lái trên xe yza 469 là xe

do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản xuất năm 1972 Xe có bốn cửa , xe chạybằng động cơ xăng ,gồm hai cầu chủ động phù hợp với địa hình đường xá ViệtNam đặc biệt là với vùng cao

Xe yza là loại xe du lịch dễ điều khiển ,dễ bảo dưỡng và đặc biệt có phụ tùngthay thế sẵn có ở Việt Nam , giá thành thấp ,được sử dụng khá phổ biến trongcông tác đào tạo lái xe

Cuối cùng em xin cảm ơn thầy Đàm Hoàng Phúc và các thầy trong bộ mônôtô đã nhiệt tình giúp em hoàn thành đồ án này

bê tông nhựa không vượt quá 16 đến 25KG

-Động học quay vòng quay đúng, có nghĩa khi quay vòng tất cảcác bánh xe lăn mà không bị trượt.

-Truyền tối thiểu những va đập nghịch đảo lên vành lái

-Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay trở về vị trí ban đầu vàgiữ được hướng chuyển động dang có của ôtô

-Chính xác về tính tuỳ động, động học và động lực học

-Có độ bền lâu và không bị hư hỏng trong toàn bộ thời gian hoạtđộng

-Thuận tiện trong việc sử dụng và bảo dưỡng

-Không có những khe hở trong hệ thống lái

II.KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÁI.

Trường hợp tổng quát hệ thống láI gồm có:

1.Vô lăng: là vành tay lái để người lái xe cầm để điều khiển hướngchuyển động của xe

2.Trục lái: ống thép,truyền mô men tư vô lăng đến cơ cấu lái Trục lái được chế tạo nhiều đoạn,nối với nhau bằng khớp các đăng.3.Cơ cấu lái: biến chuyển động quay trục lái đén chuyển độngquay của đòn quay đứng

4.Dẫn động lái:đòn kéo –hình thang lái

5.Trợ lực lái: thuỷ lực,khí nén,điện

PHẦN II TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI CỦA XE CƠ SỞ YAZ-469.

.Kết cấu nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469

5-Thanh kéo dọc 10-Tay đòn

Có thể chia hệ thống lái yaz-469 ra thành 2 phần chính sau: +Cơ cấu lái

+Dẫn động lái

2.Cơ cấu lái.

Gồm trục vít lõm con glôbôit,trục đòn quay đứng cùng quay con lăntạo thành cơ cấu truyền lực,trục vít lõm lắp ở vỏ hộp tay lái trên 2vòngbi côn không có vỏ áo trong.Vỏ áo ngoài của vòng bi lắp vào

vỏ cơ cấu lái

Trong vỏ cơ cấu lái giữa lắp dưới của vỏ hộp và ỏ hộp tay lái cómột số miếng đệm mỏng đẻ điều chỉnh độ dơ của vòng bi khi cầnthiết trục vít lõm được ép vào đầu cuối có then hoa dọc ở đầu trêncủa trục láivà tay lái được lấy vào răng dọc của trục lái bằng êcu.ởphần trên của trục láicó lắp vòng bi vành tay lái.Con lăn của cơ cấulái ăn khớp với trục vit lõm nằm ở trên trục.Con lăn dùng bạc lótbằng đồng lắp vào lỗ của cơ cấu lái,đầu trục hình trụ lắp vào trongvòng bi đũa.Có điều chỉnh khe hở ăn khớp trục vít và con lăn

b)Truyền động lái:

Dùng để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn

hướng.Cấu tạo của truyền động lái phải đảm bảo đúng yêu cầu kĩthuật và khi quay vòng thì các bánh xe không bị trượt lê , điềukhiển nhẹ nhàng mòn lốp ít

Muốn vậy các bánh xe phải cùng tâm quay vòng

Cấu tạo hình thang lái gồm: cầu trước,các đòn kéo ngang.Hình

thang lái bố trí phía trên cầu dẫn hướng

3 Nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469.

Khi vô lăng quay đi một góc  tạo ra mô men quay truyền quatrục lái xuống trục vít lõm glôbôit thuộc cơ cấu lái.đo sự ăn khớpcủa trục vít lõm với con lăn 2 răng có tác dụng biến chuyển độngquay của vành lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng trongmặt phẳng thẳng đứng qua thanh kéo dọc,thanh kéo ngang và camquay là bánh xequay sang phải hoặc sang trái

4 Yêu cầu của hệ thống lái.

-Đảm bảo cho ôtô quay vòng ở đoạn đường với bán kính vòng quay nhỏ nhất

-Giữ cho ôtô chuyển động thẳng,ổn định,đảm bảo tỉ số truyền cần thiết

- Đảm bảo lực tác dụng lên bánh lái nhỏ,lái nhẹ nhàng

-Đảm bảo tỉ số truyền từ trục lái xuống bánh xe cao và hiệu suất

từ bánh xe lên vô lăng nhỏ

- Động lực học quay vòng đúng để xác định bánh xe không bị trượt

lê gây mòn lốp,do hình thang lái phải đảm bảo động học các bánh

xe dẫn hướng của ôtô

- Ngoài ra hình thang lái phải có kết cấu phù hợp với bộ phận dẫn

hướng của hệ thống treo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng gì đến động học của dẫn động lái

II CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN CỦA XE YAZ-469.

Xe YAZ-469 do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản suất năm

1972

Khối lượng xe khi không tải (kg) 1540 Khối lượng phân bố lên cầu trước (kg) 850 Khối lượng phân bố lên cầu sau (kg) 690

Khối lượng toàn bộ xe khi đầy tải (kg) 2290

Kltb phân bố lên cầu trước (kg) 960

Kltb phân bố lên cầu sau (kg) 1330

Bán kính vòng quay nhỏ nhất theo vết bánh xe trước phía ngoài (m)

6

Bkqv theo vỏ xe 6,5

Tốc độ cực đại (km/h) 100

conlăn tỉ số

truyền=20,3

Công thức bánh xe 4*4 Kích thước lốp 8,4-15 áp suất hơi trong bánh xe (kg/cm2)

Bánh trước 1,7 Bánh sau 1,9 Chiều dài cơ sở (mm) L= 2380 Chiều rộng cơ sở (mm) B = 1280 Đường kính vô lăng lái (mm) 400

Đường kính ngoài ống lái (mm) 32

Đường kính trục lái (mm) 28

Chiều dài đòn quay đứng (mm) 210

Chiều dài thanh kéo (mm) 775

Chiều dài thanh kéo ngang (mm) 1305

Chiều dài đòn bên htl (mm) 180

III KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI 1.Xác định kích thước hình học của hình thang lái và quan hệ động học của góc quay bánh xe dẫn hướng Mục đích là: xác định m,n, theo B0,L nhằm đảm bảo gần đúng quan hệ góc quay của bánh xe dẫn hướng,  L x.L   n m     a) Xâydựng quan hệ lý thuyết

Để đảm bảo cho xe ôtô không bị trượt lê khi quay vòngthì các bánh

xe dẫn hướng bên phải và bên trái quay theo những góc quaykhác nhau theo mối quan hệ sau:

- B0:khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng

- L: chiều dài cơ sở của xe

- Từ (1) ta có:  = artg(

L

B

g  cot

1

)

- Để đảm bảo khi xe quay vòng với bán kính quay vòng khác nhau và quan hệ giữa  và vẫn giữ nguyên theo công thức trên ta lập bảng quan hệ giữa góc quay vòng lý thuyết  và :

Cho trước giá trị ,tính các giá trị  theo công thức (1):

b)Xây dưng quan hệ thực tế : Thực tế xe sử dụng hình thang lái Đantô.Thông qua hình thang

lái từ mối quan hệ hình học chúng ta có biểu thức sau:

cos

l m

l

    2 2

2

2

sin cos

.

sin sin

2 sin 2 arcsin

m l

m l

Tính sơbộ : sơ bộ = artg 0 0

21 2380 7 0 2

1280 7

0

B

Các thông số của hình thang lái có thể chọn sơ bộ Vì hình thang lái

của xe yaz –469 bố trí trước dầm cầu trước.Vì vậy việc chọn giaođiểm của đường kéo dài hai đòn bên sẽ nằm trực tiếp trên tâm cầusau.Ta có thể trọn sơ bộ =210 sau khi dựa vào công thức (2) ởtrên ta có thể tính để đưa ra sự sai số cá góc quay lý thuyết và gócquay thực tế sai khác <10.Thay các giá trị ,1 vào (2) lần lượt chocác góc quayvòng của xe những giá trị từ 0-450 ; sau đó chọn tiếpcác giá trị 2 =21,50;3=220;4=20,50;5=200 xung quanh giá trị

1.Tính toán giá trị TT và vẽ đồ thị bằng chương trình matlab sauđây:

%%% Nhập số liệu:

L=2380

B =1280

Beta=Teta+atan(m*cos(Teta+Alpha)./(B0asin((m+2*B0*sin(Teta)-2*m*sin(Teta).^2-B0*sin(Teta+Alpha))./sqrt(m^2*cos(Teta+Alpha).^2+(B0-

-m*sin(Teta+Alpha)))-m*sin(Teta+Alpha)).^2))plot(alpha,Beta(1,:),alpha,Beta(2,:),alpha,Beta(3,:),alpha,Beta(4,:),alpha,Beta(5,:),alpha,

Beta:alpha,Beta(7,:),alpha,Beta(8,:),alpha,Beta(9,:),alpha,Beta(10,:),alpha,betalt)

Giá trị thu được đưa vào bảng sau:

Từ đồ thị ta chọn  =210.

III- THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI

1-Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái.

il = ic id

il-Tỷ số truyền của hệ thống lái

ic-Tỷ số truyền của cơ cấu lái

id-Tỷ số truyền của dẫn động lái

a-Xác dịnh ic

Dựa vào các yêu cầu mà hệ thống lái cần có:

-Thuận tiện điều khiển

-Tính năng quay vòng tốt

-Đảm bảo tính năng dẫn hướng của xe

-Cải thiện tính năng vận hành và nhẹ nhàng điều khiển

Tính năng quay vòng cao chỉ nhận được khi ic nhỏ, nhưng với

giá trị nhỏ lại làm giảm khá lớn tính năng dẫn hướng của xe khi

chuyển động thẳng Mặt khác xe thiết kế là xe chạy trên đường

trường nên để cho nhẹ nhàng việc điều khiển cơ cấu lái cần có tỷ

số truyền lớn ở những góc quay vòng nhỏ Do vậy đồ thị quan hệ

giữa ic và góc quay của vành bánh lái  phải có dạng sau

Khi xe chuyển động thẳng tỷ số truyền

là lớn nhất Về hai bên tỷ số truyền có thể không

đổi hoặc giảm dần cho tới hết góc quay của vành

lái

Tuy nhiên nó vẫn còn nhược điểm là khi góc quay

bánh xe dẫn hướng lớn thì lực cản quay vòng của

ở đây tỷ số truyền lại nhỏ và khi ôtô chuyển động

của cơ cấu lái

2- Xác định chế độ tải trọng để tính bền chi tiết của hệ thống lái

a-Xác định mô men cản quay vòng ở các bánh xe

Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác địnhkhi ôtô quay vòng trên đường nhựa khô và chở đủ tải

Mô men cản quay vòng tính tại bánh xe lớn nhất khi xe quay đầutại chỗ và gồm 3 thành phần:

G1-Tải trọng phân bố len cầu trước

c- Khoảng cách giữa giao điểm của đường

tâm trục đứng với mặt đất và tâm vết tiếp xúc c

Trong đó dbx-Đường kính trong để lắp lốp

Hbx-Chiều cao của tiết diện lốp

OA= 2  2

0,96.

r  r =0,28.r

Ymax=ymax.Gbx M2=x.Ymax=0,14.r.Gbx.ymax

ymax : hệ số bám ngang của lốp so với mặt đường; ymax = 0,85

M2=0,14.0,402.960

2 0,85 = 23 (KG.m)

-Mô men cản do góc đặt bánh xe M3

M3 tính phức tạp do vậy dể tính M3 người ta thêm vào hệ số 

 = 1,07 1,15 – Hệ số mô men tính đến góc đặt bánh xe

Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng:

b-Lực trên vành lái : Pmax= .max

86 44

, , , ,

,

= 15,44 KG

Với xe ôtô du lịch lực trên vành lái khi không có trợ lực không quá 50KG

Hệ thống lái thiết kế không cần trợ lực lái

c.Xác định tỉ số truyền của hệ thống lái

Trong tính toán có thể xác định tỉ số truyền của hệ thống lái:

il= 

. vlmax

c

P R

M

=iccl .itr

trong đó: ic – tỉ số truyền của cơ cấu lái,ic =20,3

itr- tỉ số truyền của truyền động lái , itr = 1,1

Vậy tỉ số truyền của hệ thống lái :il = 20,3.1,1 = 22,3

3.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng của ôtô.

a)Góc quay vành lái lớn nhất

Góc quay vành lái lớn nhất được xác định theo góc quay bánh

xe dẫn hướng yêu cầu nhằm tạo nên khẳ năng quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất.Thông thường góc quay bánh xe dẫn hướng kể từ vị trí trung gian đến vị trí quay lớn nhất lấy trung bìnhcho cả hai bên bxmax

xe con lấy bxmax = 300

Góc quay vành lái lớn nhất khi tính từ vị trí trung gian vl max :

280 1 12

4-Cơ cấu lái trục vít lõm – con lăn

a-Ưu ,nhược điểm: Nhờ trục vít có dạng glôbôit cho nên chiều dài trục vít không lớn nhưng sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu

hơn và trên dịên rộng hơn nên giảm được áp suất riêng và tăng độ chống mòn.

+Tải trọng tác dụng lên các chi tiết tiếp xúc với nhau được phân tán

+Mất mát do ma sát ít nhờ thay ma sát trượt thành ma sát lăn.+Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp

+Có hiệu suất thuận cao khi truyền mô men không lớn

-Nhược điểm: Hiệu suất thuận thấp (0,6  0,65 ) đối với cơ cấu cókích thước lớn và khó phối hợp với bộ van phân phối của cườnghoá

ở đây hệ thống lái thiết kế có mô men cần truyền nhỏ (87,21KG.m) và không cần trợ lực lái do vậy chọn cơ cấu lái trục vít lõm–con lăn là hợp lý

Vì truyền mô men nhỏ nên chọn con lăn có hai dãy răng

b-Tính chọn các thông số hình học cơ cấu lái

Xác định các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít-bánh vít:

170

H k q

T z

z2:số răng bánh vít, trong đó z2 được tính theo công thức

z2 = u.z1

u=15(tỉ số truyền động trục vít)

z1:số mối ren của trục vít chọn sao cho(28<u.z1<z2=80) *

Dựa vào tỉ số truyền u=15 để chọn mối ren của trục vít

z1=1;2 hoặc 4 sao cho thoả mãn(*)để tránh gây nên biến dạng lớncủa trục vít và kích thước quá lớn

Với u=15 chọn z1=2 thoả mãn (*)

Trong đó:T1 mô men xoắn trên trục vít

T2-mô men xoắn trên trục bánh vít

: dựa vào z1 chọn sơ bộ hiệu suất theo bảng:

chọn q=8 theo tiêu chuẩn

[]H:ứng suất tiếp xúc cho phép=100 Mpa

n

N

047

Hệ số dịch chỉnh: muốn đảm bảo được khoảng cách trục a định trước cần tiến hành dịch chỉnh khi cắt bánh vít

Hệ số dịch chỉnh được xác định theo công thức:

  0 , 58 30 0 , 2

5 , 2

48 5

-Chiều cao răng:h1=(1,6 1,8).m=1,8.2,5=4,5 mm

-Chiều cao đỉnh răng:hd1=(0,5 0,6)m=0,6.2,5=1,5 mm-Khe hở chân răng:c=(0,15…0,25).m=0,2.2,5=0,5 mm-Đường kính vòng chia: d1=q.m=8.2,5=20 mm

-Đường kính vòng đỉnh:da1=d1+2m=m.(q+2)=

=2,5.(8+2)=25 mm-Đường kính vòng đáy:df1=m(q-2,4)=2,5(8-2,4)=14 mm-Chiều dài cắt ren trục vít: b1=30 mm

Góc ôm:

0 1

5 , 2 5 , 0 25

18 arcsin

5 , 0

b a

L sin 49 , 27 57 , 5mm

2

20 48

-Chiều cao chân răng: H2=h2-hd2=4,5-2,7=1,8 mm

-Khe hở chân răng:c=(0,15 0,25).mn=0,15.4=0,6 mm

*Chọn các thông số cho con lăn:

Mô đun m=4; bước răng t =12,6

Chiều cao răng: ( da2 – df2)/2 = (81–70)/2 =5.5 mm

Chọn đường kính vòng chia con lăn: vì chọn đường kính con lăn ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc của răng con lăn và răng trục vít nên sẽ ảnh hưởng đến ứng suất tiếp xúc và ứng suất chèn dập Do vậy sẽ chọn sau ở phần tính bền

*Vật liệu: Chọn sơ bộ

Để đảm bảo độ bền lâucó ưthể chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép hợp kim 20CrNi Bánh vít do có chuyển ma sát trượt thành

ma sát lăn nên bánh vít có thể chọn bằng đồng thanh Chọn chính thức sau khi kiểm nghiệm độ bền theo chèn dập

*Vấn đề về nhiệt.Do cơ cấu lái làm việc không liên tụcvà ma sát trong cơ cấu lái là ma sát lăn nên không cần biện pháp thoát

nhiệtmà chỉ cần bôi trơn thông thường Dùng dầu bôi trơn cùng loại dầu bôi trơn cầu

IV-TÍNH BỀN CÁC CHI TIẾT CHỦ YẾU CỦA HỆ THỐNG LÁI

1-Trục lái.

Trục lái chế tạo bằng thép rỗng chịu xoắn

*Kiểm tra độ bền xoắn

-ứng suất xoắn:  =

max

4 4

0

032 0 2 0 4 154

, ,

.

,

, , ,

[]= 50  80 MN/m2

  [] Vậy trục lái đủ bền xoắn

*Kiểm tra góc xoắn

G=8.104 MPa – Mô đuyn trượt của vật liệu thép cácbon

= 0 032 8 10 4

38 21 2

,

,

= 0,016 rad = 0,90

[] = 5,50 7,50   < [].

Vậy trục lái đạt yêu cầu

2-Kiểm nghiệm bền cơ cấu lái trục vít - con lăn.

Truyền động loại trục vít con lăn đảm bảo cho các răng có độbền uốn cao Do vậy chỉ cần tính đến chống mòn và độ bền tiếpxúc

-ứng suất chèn dập:

cd=T

F T-Lực chiều trục tác dụng lên răng trục vít Xác định theo côngthức:

T = 2 .Pmax R

t



.Trong đó: Pmax=154,4 N