Tính toán thiết kế hệ thống lái cho ôtô con( loại 7 chỗ ngồi)

Untitled MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 4 PHẦN I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 5 1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5 1 1 Công dụng của hệ thống lái 5 1 2 Phân loại hệ thống lái 5 1 3 Yêu cầu của hệ thống lái 5 2 Kết c.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU… ……….4

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI……… 5

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5

1.1 Công dụng của hệ thống lái 5

1.2 Phân loại hệ thống lái 5

1.3 Yêu cầu của hệ thống lái 5

2 Kết cấu hệ thống lái 6

2.1 Vành lái 6

2.2 Trục lái 7

2.3 Cơ cấu lái 7

2.3.1 Tỷ số truyền cơ cấu lái 7

2.3.2 Hiệu suất cơ cấu lái 8

2.3.3 Các yêu cầu của cơ cấu lái 9

2.3.4 Các dạng cơ cấu lái thông dụng 9

3 Các góc đặt bánh xe 12

3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber) 13

3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster) 15

3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) 16

3.4 Độ chụm và độ mở (Góc doãng) 17

3.5 Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng) 18

4 Dẫn động lái 19

5 Trợ lực lái 23

5.1 Tổng quan về trợ lực lái 23

5.2 Kết cấu trợ lực lái 24

5.2.1 Nguồn cung cấp 26

5.2.2 Bộ phận sinh lực 27

5.2.3 Van phân phối 27

5.2.4 Tính chép hình của hệ thống lái 31

5.2.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực 31

PHẦN II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI……… 33

1 Các số liệu thiết kế 33

2 Chọn phương án thiết kế 33

1

2.1 Chọn phương án dẫn động lái 33

2.2 Chọn phương án cơ cấu lái 34

3 Thiết kế hệ thống lái 35

3.1 Tính mô men cản quay vòng 35

3.1.1 Mô men cản quay vòng M1 gây nên do lực cản lăn 35

3.1.2 Mô men cản M do ma sát giữa bánh xe và mặt đường 352 3.2 Tỷ số truyền của hệ thống lái 37

3.2.1 Tỷ số truyền của dẫn động lái id 37

3.2.2 Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic 37

3.2.3 Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái 37

3.3 Chọn phương án cường hóa lái 38

3.4 Tính các thông số hình học của dẫn động lái 39

3.4.1 Tính động học hình thang lái 39

3.4.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 41

3.4.3 Xây dựng đường đặc tính thực tế 42

3.5 Kiểm tra các thông số hình học của cơ cấu lái 45

3.5.1 Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng 45

3.5.2 Xác định các thông số của bánh răng 45

3.5.3 Xác định kích thước và thông số của thanh răng 46

3.6 Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng 47

3.6.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng 47

3.6.2 Kiểm tra vật liệu 47

3.7 Tính trục lái 50

3.8 Tính bền đòn kéo ngang 53

3.9 Tính bền đòn bên hình thang lái 51

3.10 Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái 54

3.11 Tính bền khớp cầu (rotuyl) 54

PHẦN III: THIẾT KẾ CƯỜNG HÓA LÁI……… 57

1 Yêu cầu và phương án chọn cường hóa 57

1.1 Các yêu cầu của cường hoá 57

1.2 Chọn loại trợ lực 57

2 Lựa chọn phương án bố trí cường hóa 58

2.1 Chọn phương án bố trí cường hóa 58

2.2 Chọn van phân phối 59

2

-3 Tính toán cường hóa 61

3.1 Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái 61

3.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 62

3.3 Tính toán xi lanh lực 64

3.4 Xác định năng suất của bơm 65

3.5 Tính các chi tiết của van phân phối 67

3.5.1 Tính góc xoay của van quay 67

3.5.2 Các thông số khác 68

PHẦN IV: THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÁI……… ……….72

1 Tháo cơ cấu lái 72

2 Lắp cơ cấu lái 72

3 Lắp ráp các cụm cường hóa 73

3.1 Lắp ráp các bộ phận của xi lanh 73

3.2 Lắp van phân phối 73

4 Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái và cách khắc phục 74

5 Bảo dưỡng hệ thống lái 80

5.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 80

5.2 Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 80

KẾT LUẬN……… 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 83

3

LỜI NÓI ĐẦU

Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng vì nó

có những ưu điểm như thông dụng, đơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ động cao.Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên, đặc biệt là các loại

xe 7 chỗ với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mụcđích sử dụng khác nhau

Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàngđầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện Một trong các

hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái đặc biệt là

ở tốc độ cao Để đảm bảo tính tiện nghi, an toàn cho người sử dụng thì việc thiết kếmột hệ thống lái đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra là một điều rất cần thiết trong xãhội hiện đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vòng đúng của các bánh xe dẫnhướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng và phù hợp với phần lớnđối tượng sử dụng Chính vì vậy việc tính toán và cải tiến về thiết kế chế tạo cũng như

sử dụng hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn

Qua tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với yêu cầu nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp

em được giao nhiệm vụ: ‘‘Tính toán thiết kế hệ thống lái cho ôtô con, loại 7 chỗ ngồi ”.

Sau hơn ba tháng, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Trọng Hoan và sự

giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong quátrình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em rất mongnhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Trần Quốc Hoài

4

-PHẦN I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1 Công dụng của hệ thống lái

Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô (thay đổi hay duytrì) theo tác động của người lái Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống điều khiểnkhác thực hiện điều khiển ô tô và đóng góp vai trò quan trọng trong việc đảm bảo antoàn giao thông khi ô tô chuyển động Hệ thống lái bao gồm các cụm và chi tiết từ cơcấu điều khiển (vành lái) tới các cơ cấu điều khiển hướng chuyển động toàn xe

1.2 Phân loại hệ thống lái

 Phân loại theo phương pháp chuyển hướng

- Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS)

- Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS)

 Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực

- Hệ thống lái cơ khí

- Hệ thống lái có trợ lực bằng thuỷ lực, bằng khí nén, kết hợp…

 Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái kiểu trục vít globoit – con lăn

- Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít – êcu bi

- Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng

 Phân loại theo cách bố trí vành lái

- Bố trí vành lái bên trái (theo luật đi đường bên phải)

- Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái)

1.3 Yêu cầu của hệ thống lái

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động củaôtô là hệ thống lái Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

5

 Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái.

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh

và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé

 Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khiquay vòng

 Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sựtác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng

 Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái

 Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước khôngảnh hưởng đến động học cơ cấu lái

 Giữ chuyển động thẳng ổn định

 Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

2 Kết cấu hệ thống lái

Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái đơn giản

1 Vành lái; 2 Trục lái; 3 Cơ cấu lái; 4 Khung xe; 5 Đòn dẫn động

2.1 Vành lái

Vành lái là cơ cấu có dạng vành tròn Người lái tác dụng lực lên vành lái tạo ra

mô men quay để hệ thống lái làm việc

Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực người lái trên vành tay lái với bán kínhcủa vành lái:

Mvl=P rl vl

6

-Trong đó: M : Là mô men vành láivl

P : Là lực mà người lái tạo ra trên vành láil

r : Là bán kính vành láivl Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không đượcvượt quá 8

2.2 Trục lái

Trục lái có nhiệm truyền mô men lái xuống cơ cấu lái Trục lái gồm có trục láichính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái vàống truc lái để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ vađập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặckhi tai nạn xảy ra

Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loạitrục lái không thay đổi được góc nghiêng

Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấuđiều khiển như: cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thểđiều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượttrục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi lái tốtnhất cho người lái

2.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là bộ phận cơ bản trong hệ thống lái, nó có nhiệm vụ biến chuyểnđộng quay vòng của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và đảm bảo tỉ

số truyền theo yêu cầu

Về bản chất, cơ cấu lái là hộp giảm tốc và có nhiệm vụ tăng mômen truyền từ vôlăng tới các bánh xe dẫn hướng Các thông số đặc trưng cho cơ cấu lái gồm tỷ sốtruyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch

2.3.1 Tỷ số truyền cơ cấu lái

Tỷ số truyền cơ cấu lái i là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay của cđòn quay đứng:

: là góc quay của vô lăng

: là góc quay của trục đòn quay đứng

Tỷ số truyền cơ cấu lái có thể không đổi hoặc thay đổi Quy luật thay đổi tỷ sốtruyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ sau:

Hình 1.2 Giản đồ thể hiện quan hệ giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái

và góc quay của vành tay lái

* i = góc quay của vô lăng / góc quay của bánh dẫn hướng (đối với cơ cấu lái trục răng - thanh răng )

* Phân tích đồ thị:

Với quy luật thay đổi như trên, khi ô tô chuyển động trên đường thẳng với vậntốc cao, người lái chỉ phải đánh lái với các góc rất nhỏ xung quanh vị trí trung gian,nên tỷ số truyền lớn ở đây giúp cho người lái điều khiển ô tô nhẹ nhàng Hơn nữa tỷ sốtruyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vô lăng

Ở các góc đánh lái lớn thì tỷ số truyền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạthơn, cho phép ô tô có thể quay vòng trong những chỗ hẹp, bán kính quay vòng nhỏ.Tuy nhiên cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp, đắt tiền Vì vậy với hệthống lái có trang bị trợ lực thì nên sử dụng cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi

2.3.2 Hiệu suất cơ cấu lái

Trong cơ cấu lái người ta phân biệt 2 hiệu suất thuận và nghịch:

* Hiệu suất thuận: là hiệu suất tính theo lực truyền từ vô lăng tới bánh xe Hiệu suấtnày càng lớn thì tổn hao năng lượng điều khiển càng nhỏ, nghĩa là lái càng nhẹ hơn

* Hiệu suất nghịch: là hiệu suất tính theo lực truyền từ bánh xe lên vô lăng, vìvậy khi thiết kế cơ cấu lái nên chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm bớt lực truyền từ mặtđường lên vô lăng

Như vậy, với hiệu suất nghịch nhỏ, các lực va đập từ mặt đường truyền ngượclên vô lăng giảm đi đáng kể Đây là một ưu điểm của cơ cấu lái cần được tận dụng tối

8

-đa Tuy nhiên, nếu chọn hiệu suất nghịch quá bé thì vô lăng sẽ mất khả năng tự trở về

vị trí trung gian nhờ các mô men ổn định Bởi vậy trong khi thiết kế nên chọn hiệu suấtnghịch ở mức độ hợp lý

2.3.3 Các yêu cầu của cơ cấu lái

Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo Vì vậy cơ cấu

lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe + Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suấtnghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái

+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết

+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái

+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất

+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao

+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp

Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái, giá trị của lực này đạt giá trị maxkhi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc

độ của xe lớn nhất

Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ mặt đườnglên vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độđàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe Độ đàn hồi của hệthống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mômen đặt trên vành lái Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của cácphần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động

2.3.4 Các dạng cơ cấu lái thông dụng

* Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng

Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới trục lái chính

ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng được lắp trên các ổ bi Điều chỉnh các ổ nàydùng êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảo trục răng quay nhẹnhàng

Thanh răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ởphía giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, bánh răng quay làmthanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt Sự dịch

9

11 10

9

8

5 4 3

12 2

 Ưu điểm:

+ Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tácdụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu láikhác

+ Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp, tự động triệt tiêu khe

hở tại chỗ ăn khớp

+ Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ

 Nhược điểm:

+ Kích thước chiều dài cơ cấu lớn

+ Thanh răng chế tạo từ thép chất lượng cao, kích thước nhỏ tuy nhiên dễ bịcong trong quá trình sử dụng

* Cơ cấu lái trục vít con lăn

Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất Trên phần lớn các ôtôLiên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này

Cơ cấu lái gồm trục vít globoit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các

ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn

có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái

10

-1 Trục lái 7 Đai ốc

2 Chụp nhựa 8 Đai ốc đ/c

3 Đai ốc điều chỉnh 9 Lò xo

4 Ổ bi trên 10 Thanh răng

5 Vỏ cơ cấu lái 11 trục răng

6 Dẫn hướng 12 Ổ bi dưới

 Ưu điểm:

+ Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhưng

sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm được

áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn

+ Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ôtô mà làmcon lăn có hai đến bốn vòng ren

+ Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn

+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng Đường trục củacon lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn = 5 7mm, điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng

 Nhược điểm: Trong sử dụng độ rơ do ăn khớp giữa ren trục vít và răng con lăn sẽtăng dần lên do mòn, do vậy độ rơ cơ cấu lái sẽ ngày càng lớn Khi độ rơ quá lớnhiệu quả điều khiển hai chiều của cơ cấu lái sẽ kém, dẫn tới giảm độ nhạy của hệthống lái

* Cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng:

Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn Trục vít và êcu có rãnhtròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đườnghồi bi quay trở lại vị trí ban đầu

Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động nàylàm quay răng rẻ quạt Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng Khi bánhrăng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh

xe dẫn hướng

Hình 1.5 Cơ cấu lái trục vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng

1 Vỏ cơ cấu lái; 2 Ổ bi dưới; 3 Trục vít; 4 Ê cu; 5 Ổ bi trên; 6 Phớt

7 Đai ốc điều chỉnh; 8 Đai ốc hãm; 9 Bánh răng rẻ quạt; 10 Bi

Góc Camber

(-) (+)

chuyển động nhẹ nhàng, chính xác đảm bảo ổn định khi đi thẳng cũng như khi quayvòng, kể cả khi có sự cố ở các hệ thống khác Đối với xe du lịch yêu cầu này ngàycàng được quan tâm và được nâng cao hơn vì vận tốc của xe không ngừng được nânglên

Ô tô có thể chuyển động mọi hướng bằng sự tác động của người lái quanh vô lăng.Tuy nhiên, nếu ôtô ở trạng thái đi thẳng mà người lái vẫn phải tác động liên tục lên vôlăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hay người lái phải tác dụng một lực lớn để quayvòng xe thì sẽ gây sự mệt mỏi và căng thẳng về cả cơ bắp lẫn tinh thần khi điều khiển xe

Vì vậy để khắc phục được các vấn đề nêu trên thì các bánh xe được lắp vào thân xe vớicác góc nhất định tuỳ theo yêu cầu nhất định đối với từng loại xe và tính năng sử dụng củatừng loại Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe

Việc điều khiển xe sẽ trở lên dễ dàng hơn nếu các bánh xe được đặt theo mộtgóc chính xác theo yêu cầu thiết kế Nếu như các góc đặt bánh xe không đúng thì cóthể dẫn đến các hiện tượng sau:

+ Khó lái

+ Tính ổn định lái kém

+ Trả lái trên đường vòng kém

+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh)

 Góc đặt bánh xe gồm các yếu tố sau :

+ Góc nghiêng ngang của bánh xe (Góc Camber)

+ Góc nghiêng dọc của trụ đứng (Góc Caster và khoảng Caster)

+ Góc nghiêng ngang trụ đứng (Góc Kingpin)

+ Góc doãng (Độ chụm và độ mở)

+ Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng)

3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâmcủa bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc camber, và đo bằng độ Khi bánh xe dẫnhướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “camber dương”, và ngược lại gọi là góc

“camber âm” Bánh xe không nghiêng thì camber bằng không (bánh xe thẳng đứng )

13

90 0

Hình 1.8 Góc Camber

* Chức năng của góc camber:

Những năm về trước bánh xe được đặt với góc camber dương để cải thiện độ

bền của cầu trước và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đường (do trọng lượngcủa xe ) nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên đường, do có phần giữa caohơn hai mép

Ở những xe hiện nay, hệ thống treo và cầu xe cứng vững hơn những xe trướckia và mặt đường thì phẳng, vì vậy ít cần camber dương, kết quả là các bánh xe đượcđiều chỉnh đến camber gần bằng 0 (ở một số xe camber bằng 0) Khi góc camber bằng

0 hoặc gần bằng 0 có ưu điểm là khi đi trên đường vòng bánh xe nằm trong vùng cókhả năng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất

Góc camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dướitác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trụctrước và hệ thống treo trước Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến vớitrục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành taylái Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêngtheo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trongnghiêng ra ngoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường đểtiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc camber thườngâm

3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)

Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụđứng Nó được đo bằng độ và được xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương

14

Góc Caster

(-)(+)

Góc caster và khoảng caster được thể hiện ở hình sau:

Hình 1.9 Caster và khoảng Caster

* Chức năng của góc caster :

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào:

đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vàođường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phảnlực bên Y b

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều

tiến của xe (caster dương) thì phản lực bên Y của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc mộtb

mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

Tính ổn định chạy thẳng: Nếu bánh xe có khoảng caster thì giao điểm giữađường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trước điểm tiếp xúc giữa lốp xevới mặt đường Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có

xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định trên đườngthẳng

15

(-) (+)Góc Kingpin

3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe Góckingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó vàphương thẳng đứng

Hình 1.10 Góc Kingpin

* Chức năng của góc kingpin:

Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứngvới khoảng lệch tâm là bán kính r0, r0 là bán kính quay của bánh xe quay quanhtrụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng nằmngang của bánh xe giữa đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với tâm của vếttiếp xúc của bánh xe với mặt đường Nếu r lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ0quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của

r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r là tạo camber0dương và làm nghiêng trụ quay đứng tức là tạo góc kingpin

Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r0quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh

sẽ sinh ra một mômen quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe bị kéosang một phía có phản lực lớn hơn Các va đập từ mặt đường tác dụng lên cácbánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy ngược Mô men này tỷ lệ với

độ lớn của khoảng lệch Khi khoảng lệch gần bằng 0, mô men nhỏ hơn sẽ sinh raquanh trục xoay đứng khi tác dụng lực lên bánh xe và vô lăng sẽ chịu ảnh hưởng

ít hơn bởi lực phanh hay va đập từ mặt đường

16

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc kingpin sẽ làm cho các bánh xe

tự động trả về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng Vấn đề trở về vị trí thẳng saukhi quay vòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngược) tác dụng từ mặtđường lên bánh xe Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góckingpin

3.4 Độ chụm và độ mở (Góc doãng)

Khi phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía sau ( khi nhìn từ trênxuống ) thì gọi là “ độ chụm ”, sự bố trí ngược lại gọi là “ độ mở ”

Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A Kích thước

B, A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng Độchụm là dương nếu B-A>0, là âm nếu B-A<0

Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành taylái Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳnghoàn toàn

Hình 1.11 Độ chụm bánh xe

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P ngượcfchiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Lực P nàyfđặt cách trụ quay đứng một đoạn R và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay0 đứng Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau Đểlăn phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm = B-A dương Với góc  như thếthì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái

O O'

Hình 1.12 Lực cản lăn P f

Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe

về phía trước Bởi vậy góc  giảm Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởngcủa lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanhbằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt  có giá trị nhỏ hơn hoặc bằngkhông

3.5 Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng)

Hình 1.13 Sự trượt bên khi quay vòng

Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lếthoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cảcác bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe

Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thìcác thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kínhquay vòng mong muốn

18

β α

Hình 1.14 Sơ đồ quay vòng

Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay vớibán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một lựcngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm Lực này là lực hướng tâm Lực hướngtâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và mặt đường,lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng

4 Dẫn động lái

Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõngquay của bánh xe Vì vậy dẫn động lái trên xe phải đảm bảo các chức năng sau:

+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng

+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiệntượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫnhướng

+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéongang và đòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh

xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định

 Quan hệ hình học của ACKERMAN

Quan hệ hình học của ACKERMAN là biểu thị quan hệ góc quay của các bánh

xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay vòng tức thời của xe nằm trênđường kéo dài của tâm trục cầu sau

19

Hình 1.14 Quan hệ hình học của ACKERMAN

Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu)phải quay theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểuthức sau :

cotg α - cotg β =B /L (1)0

Trong đó : - L : chiều dài cơ sở của xe

- B : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng0

- α, β: Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía ngoài và trong

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi làhình thang lái Đantô Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song

do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, có kích thước

và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái

4 khâu với quan hệ hình học Ackerman chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn.Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 1 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay0vòng gấp

* Có hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình:

- Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh láiĐantô như sau:

Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh

xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái) Các đòn bênquay quanh đường tâm trụ đứng

Phương pháp bố trí được trình bày như hình dưới đây:

20

-chuyển động nhẹ nhàng, chính xác đảm bảo ổn định khi đi thẳng cũng như khi quay vòng, kể cả khi có sự cố ở các hệ thống khác Đối với xe du lịch yêu cầu này ngày càng được quan tâm và được nâng cao hơn vì vận tốc của xe không ngừng được nâng lên

Ô tô có thể chuyển động mọi hướng bằng sự tác động của người lái quanh vô lăng Tuy nhiên, nếu ôtô ở trạng thái đi thẳng mà người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hay người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe thì sẽ gây sự mệt mỏi và căng thẳng về cả cơ bắp lẫn tinh thần khi điều khiển xe.

Vì vậy để khắc phục được các vấn đề nêu trên thì các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định tuỳ theo yêu cầu nhất định đối với từng loại xe và tính năng sử dụng của

Góc Camber

từng loại Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe.

Việc điều khiển xe sẽ trở lên dễ dàng hơn nếu các bánh xe được đặt theo một góc chính xác theo yêu cầu thiết kế Nếu như các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau:

+ Khó lái.

+ Tính ổn định lái kém.

+ Trả lái trên đường vòng kém.

+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh).

 Góc đặt bánh xe gồm các yếu tố sau :

+ Góc nghiêng ngang của bánh xe (Góc Camber)

+ Góc nghiêng dọc của trụ đứng (Góc Caster và khoảng Caster)

+ Góc nghiêng ngang trụ đứng (Góc Kingpin)

+ Góc doãng (Độ chụm và độ mở)

+ Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng).

3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc camber, và đo bằng độ Khi bánh xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “camber dương”, và ngược lại gọi là góc

“camber âm” Bánh xe không nghiêng thì camber bằng không (bánh xe thẳng đứng ).

13

-90 0

Hình 1.8 Góc Camber

* Chức năng của góc camber:

Những năm về trước bánh xe được đặt với góc camber dương để cải thiện độ

bền của cầu trước và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đường (do trọng lượng của xe ) nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên đường, do có phần giữa cao hơn hai mép.

Ở những xe hiện nay, hệ thống treo và cầu xe cứng vững hơn những xe trước kia và mặt đường thì phẳng, vì vậy ít cần camber dương, kết quả là các bánh xe được điều chỉnh đến camber gần bằng 0 (ở một số xe camber bằng 0) Khi góc camber bằng

0 hoặc gần bằng 0 có ưu điểm là khi đi trên đường vòng bánh xe nằm trong vùng có khả năng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất.

g y

Góc camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc camber thường âm.

3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)

Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụ đứng Nó được đo bằng độ và được xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương

14

Góc Caster

(-) (+)

Góc caster và khoảng caster được thể hiện ở hình sau:

Hình 1.9 Caster và khoảng Caster

* Chức năng của góc caster :

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào :

đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Y

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều

tiến của xe (caster dương) thì phản lực bên Y của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một

mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

Tính ổn định chạy thẳng: Nếu bánh xe có khoảng caster thì giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trước điểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có

với mặt đường Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có

xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định trên đường thẳng.

15

-3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe Góc kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và

Góc Kingpin

Hình 1.10 Góc Kingpin

* Chức năng của góc kingpin:

Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là bán kính r

, r

là bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng nằm ngang của bánh xe giữa đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với tâm của vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Nếu r lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ

quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của

r

có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r là tạo camber

dương và làm nghiêng trụ quay đứng tức là tạo góc kingpin

Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r

quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh

sẽ sinh ra một mômen quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe bị kéo sang một phía có phản lực lớn hơn Các va đập từ mặt đường tác dụng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy ngược Mô men này tỷ lệ với

độ lớn của khoảng lệch Khi khoảng lệch gần bằng 0, mô men nhỏ hơn sẽ sinh ra quanh trục xoay đứng khi tác dụng lực lên bánh xe và vô lăng sẽ chịu ảnh hưởng

ít hơn bởi lực phanh hay va đập từ mặt đường.

16

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc kingpin sẽ làm cho các bánh xe

tự động trả về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quay vòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góc kingpin.

3.4 Độ chụm và độ mở (Góc doãng)

Khi phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía sau ( khi nhìn từ trên xuống ) thì gọi là “ độ chụm ”, sự bố trí ngược lại gọi là “ độ mở ”.

Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A Kích thước

B, A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng Độ chụm là dương nếu B-A>0, là âm nếu B-A<0.

Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành tay

Hình 1.11 Độ chụm bánh xe

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P ngược

chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Lực P này

đặt cách trụ quay đứng một đoạn R và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay

đứng Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau Để lăn phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm

= B-A dương Với góc

như thế thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái.

O O'

Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe

về phía trước Bởi vậy góc

giảm Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt

có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không.

3.5 Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng)

Hình 1.13 Sự trượt bên khi quay vòng

hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.

Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay vòng mong muốn.

18

Hình 1.14 Sơ đồ quay vòng

Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay với bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một lực ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm Lực này là lực hướng tâm Lực hướng tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và mặt đường, lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng.

4 Dẫn động lái

Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe Vì vậy dẫn động lái trên xe phải đảm bảo các chức năng sau:

+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.

+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng

+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh

xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định.

 Quan hệ hình học của ACKERMAN

Quan hệ hình học của ACKERMAN là biểu thị quan hệ góc quay của các bánh

xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay vòng tức thời của xe nằm trên đường kéo dài của tâm trục cầu sau.

19

Hình 1.14 Quan hệ hình học của ACKERMAN

Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu) phải quay theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thức sau :

cotg α - cotg β =B /L (1)

Trong đó : - L : chiều dài cơ sở của xe

- B : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng

- α, β: Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía ngoài và trong

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi là hình thang lái Đantô Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song

do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, có kích thước

và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái

4 khâu với quan hệ hình học Ackerman chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0

30

đến 1 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay

vòng gấp.

* Có hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình:

- Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái Đantô như sau:

Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh

xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái) Các đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng

Phương pháp bố trí được trình bày như hình dưới đây:

20

Hình 1.15 Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền

a Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền

b Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu

Hiện nay trên xe con thông dụng là hệ thống treo độc lập, do vậy dẫn động lái

có rất nhiều đòn và khớp.

Hình 1.16 Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập

Hình 1.17 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng

Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền của các dẫn động lái thường nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1.

* Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái

- Khớp cầu: Khớp cầu dùng trong hệ thống lái có 2 dạng:

Khớp cầu bôi trơn thường xuyên và khớp cầu bôi trơn một lần Ngày nay khớp cầu dùng cho xe con là loại không cần bảo dưỡng (bôi trơn một lần ) Khớp cầu dùng cho xe tải

là khớp cầu bôi trơn thường xuyên Khớp cầu bôi trơn 1 lần bao gồm các loại sau: loại có bạc kim loại, loại bạc nhựa và loại bạc cao su.

Ở các hệ thống lái có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch chuyển hình học, lực tác dụng nên khớp nhỏ do vậy dùng loại khớp cầu có bạc cao su Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có biến dạng rất nhỏ và chịu ma sát tốt, giá thành không cao loại này được sử dụng rộng rãi trên các xe con hiện nay.

Khớp cầu có bạc kim loại chỉ dùng trên các xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao

- Các đòn dẫn động lái Thông thường các đòn dẫn động lái có hai dạng là dạng :

có kích thước cố định (hình thang lái) và loại có thể thay đổi được chiều dài (đòn kéo

ế ấ

dọc) Hình dạng của các đòn tuỳ thuộc vào vị trí, kết cấu và khoảng không gian cho phép khi dịch chuyển nhưng phần lớn các đòn có tiết diện tròn và rỗng Trên các đòn kéo dọc (điều chỉnh độ chụm của bánh xe), thì hai đầu là khớp cầu, trên thân hai đầu

là ren ngược chiều nhau để khi điều chỉnh chỉ phải xoay đòn kéo Thân khớp cầu bắt với các đòn qua các bề mặt, còn hãm bằng chốt chẻ.

22

- Giảm chấn của hệ thống lái:

trong hệ thống lái Trong hệ thống lái có cường hoá thì cường hoá đóng vai trò như một giảm chấn.

Tác dụng của giảm chấn là dập tắt các dao động từ mặt đường lên vành tay lái,

ổn định vành lái khi đi trên đường xấu.

5 Trợ lực lái

5.1 Tổng quan về trợ lực lái

Ta thấy lực cản quay vòng tỉ lệ thuận với trọng lượng xe phân lên cầu trước dẫn hướng, do vậy những xe có trọng tải càng lớn thì lực cản quay vòng càng lớn Lực cản quay vòng tăng tới một giới hạn nào đó thì người lái không điều khiển vô lăng được nữa Trong trường hợp đó cần có một bộ phận hỗ trợ cho người lái khi quay vòng xe Người ta gọi bộ phận đó là trợ lực lái.

Do trợ lực lái phải có nguồn năng lượng, các van điều khiển, bộ phận sinh lực,… đòi hỏi chế tạo có độ chính xác cao nên bộ phận trợ lực đắt tiền và chỉ được dùng trên các xe tải lớn và rất lớn Tuy nhiên do sự tiến bộ của kỹ thuật, công nghệ làm hạ giá thành các chi tiết cộng với sự đòi hỏi ngày càng cao tính tiện nghi cho người lái cho nên trợ lực lái ngày nay được áp dụng cả trên xe tải nhỏ và xe du lịch.

Nguồn năng lượng cung cấp cho trợ lực lái có thể là chất lỏng áp suất cao, khí nén, điện,…tương ứng sẽ có các loại trợ lực thủy điện, trợ lực khí nén, trợ lực điện,…

do đó ta có các loại trợ lực lái sau:

- Trợ lực thủy lực được dùng nhiều hơn cả vì kết cấu gọn, dễ bố trí

- Trợ lực khí nén về nguyên tắc giống trợ lực thủy lực, nhưng do áp suất khí nén nên kết cấu trợ lực khí nén cồng kềnh và do đó ít được sử dụng

- Trợ lực điện cũng gọn nhưng bộ phận sinh lực thường là động cơ điện nên đảo chiều khó khăn do rô to có mô men quán tính nhất định Do vậy trợ lực điện cũng ít được sử dụng.

* Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Khi bộ phận trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn làm việc được Lúc này lực người lái cần sinh sinh ra để điều khiển vô lăng lớn hơn, tuy vậy người lái vẫn có thể đưa xe

về nơi sửa chữa được.

- Phải đảm bảo cảm giác cho người lái khi lái xe:

23

1

+ Bộ cường hóa chỉ bắt đầu hoạt động khi lực tác dụng lên vô lăng đạt được một giá trị nhất định ( khoảng 20N ).

+ Lực trên vô lăng tỷ lệ thuận với lực cản quay vòng.

Để lái thuận tiện trung bình lực trên vô lăng khoảng 40 – 70 N, cực đại khoảng 100 –