Đề tài thiết kế cải tiến hệ thống lái xe uaz có cường hoá điện

Lêi më ®Çu Lêi më ®Çu HiÖn nay, trªn thÕ giíi cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c nghµnh khoa häc c«ng nghÖ kh¸c nh­ v« tuyÕn ®iÖn tö,chÕ t¹o m¸yvíi c¸c bé phËn ®iÒu khiÓn tinh vi, c¸c r«bèt c«ng nghiÖp th.

Lời mở đầu

Hiện nay, trên thế giới cùng với sự phát triển của các nghànhkhoa học công nghệ khác nh vô tuyến điện tử,chế tạo máyvớicác bộ phận điều khiển tinh vi, các rôbốt công nghiệp thế hệthông minh ,nghành ôtô cũng đang có những

bớc tiến lớn với sự úng dụng của tin học,điều khiển khoa học môphỏng vật liệu mới

Ôtô ngày nay đợc sử dụng ở tốc độ ngày càng cao ,vấn đề

an toàn chuyển độngngày càng đợc các nhà khoa học côngnghệ của các trung tâm khoa học tại các nớc có nghànhcông nghiệp ôtô hoàn chỉnh nh Mĩ,Tây Âu,Nhật Bản đầu tnghiên cứu.Trong cấu tạo ôtô hai hệ thống đợc coi là quan trọngnhất đảm bảo an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệthống phanh

Trong những năm gần đây có hàng trăm các công trình khoahọc đợc công bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái tăng tính cơ

động và hoàn thiện tính điều khiển của hệ thống lái,chínhvì vậy các nhà khoa học cũng đã đi sâu vào việc chế tạo các

bộ cờng hoá tích cực PPS (Progressive Power Steering) để

đảm bảo cảm giác của ngời lái với mặt đờng tăng tính điềukhiển của hệ thống lái nhờ những áp dụngcác thành tựu về

điện,điện tử ứng dụng,các thành tựu về tin học để kiểm soát

đợc các tính năng của hệ thống láivà đảm bảo các chế độ hoạt

động của chúng dợc tối u

Những năm gần đây ở nớc ta các phơng tiện giao thông

đ-ợc ngời dân sử dụng nh một phơng tiện thiết yếu trong mỗi gia

đình, các phơng tiện giao thông trở thành vấn đề đợc xã hộiquan tâm Tai nạn và ách tắc giao thông xảy ra ngày một đó là

do lợng xe máy tại các đô thị tăng cao, khi thu nhập của ngờidân ở các thành phố lớn ngày một tăng cao thì nhu cầu về ph-

ơng tiện giao thông theo đó cững tăng lên, xu hớng sử dụng ôtôgia đình và xe bus đang phát triển Trong thời đại côngnghiệp hoá con ngời cần có sự năng động, tiết kiệm thời gianphơng tiện giao thông nói chung và ôtô nói riêng đáp ứng đợcnhu cầu đó Không chỉ trong gia đình ôtô đợc sử dụng ở hầuhết các lĩnh vực kinh tế văn hoá từ nông nghiệp công nghiệp,

từ đô thị đến nông thôn và trong cả quân đội Ôtô là phơngtiện góp phần không nhỏ vào công cuộc công nghiệp hoá hiện

đại hoá đất nớc, nó kéo gần các vùng lại với nhau, rút ngắnkhoảng cách giao lu kinh tế văn hoá

Sau chiến tranh nớc ta còn lại rất nhiều các chủng loại xe sảnxuất từ liên xô cũ nó đợc dùng để chuyên trở vũ khí quân nhuphục vụ cuộc đấu tranh giải phóng dân tộc, cho đến nay cácchủng loại xe đó vẫn đợc sử dụng do những tính năng tốt của

nó và xe UAZ là một ví dụ Xe UAZ đợc dùng trong nhiều ngànhnhủ lâm nghiệp nông nghiệp, đợc dùng trong quân đội

Những năm gần đây nớc ta đang từng bớc phát triển, trong

đó ngành cơ khí nói chung và ngành công nghiệp ôtô nói riêng

đang đợc quan tâm đầu t phát triển Tại Việt nam đã xuất

hiện hơn 10 liên doanh sản xuất lắp ráp ôtô và rất nhiều lĩnhvực phục vụ cho ngành công nghiệp ôtô ra đời Do nhu cầutăng cao nên xe UAZ đợc nhập khẩu mới từ liên bang Nga và đợclắp ráp tại Việt Nam Cùng với sự ra đời của các liên doanh ôtôtại Việt nam rất nhiều chủng loại, giá thành của chúng so vớinhiều ngời dân việt nam là tơng đối cao, hơn nữa với địahình không bằng phẳng nhiều đồi núi đi lại giữa các vùng cầnnhững loại xe có tính năng cơ động cao mà giá thành phải phùhợp Việc đóng mới xe UAZ là một giải pháp tốt.

Là một sinh viên chuyên ngành ôtô việc đi đến thiết kế ôtô

là cả một quá trình học hỏi tích luỹ và kinh nghiệm thực tế Vớinhu cầu của xã hội và sự phát triển ngành ôtô ở việt nam việcthiết kế cải tiến chính là nhiệm vụ của ngời kỹ s ôtô, bản đồ

án này là bớc khởi đầu cho ngời kỹ s mới ra trờng Đề tài em đợc

giao là: “ Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ có ờng hoá điện“

Nội dung các phần thiết kế và tính toán

phần i: Giới thiệu chung

phần ii: Kiểm nghiệm hệ thống lái xe UAZ

phần iii: Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ

phÇn iv: Tèi u ho¸ sù ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng trî lùc

phÇn v: ChÕ t¹o chi tiÕt ®iÓn h×nh

phÇn vi: KÕt luËn

PhÇn I: Giíi thiÖu chung

I Mét sè th«ng sè xe UAZ.

ChiÒu dµi toµn bé : 4025 mm ChiÒu réng toµn bé : 1785mm ChiÒu cao toµn thÓ : 2050mm ChiÒu dµi c¬ së : 2380 mm VÖt b¸nh tríc : 1448mm VÖt b¸nh sau : 1448mm Khèi lîng b¶n th©n : Trôc tríc 1020kg

Trôc sau 1430kg

Khèi lîng toµn bé : Trôc tríc 890kg

Trôc sau 760kg Lèp : 8,40-15

Đờng kính vô lăng : 380mm Chiều dài đòn quay đứng :

100km/h

Acquy : 60

Công suất cực đại Nemax :

75ml( 4000v/ph)

Cơ cấu lái trục vít lõm có hai bánh con lăn tỉ số truyền 20,3

II Giới thiệu về hệ thống lái và hệ thống lái xe UAZ.

1 giới thiệu về hệ thống lái

hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một hớng nhất định nào

Kết cấu thông dụng của cơ cấu lái gồm có các loại:

- bánh răng – thanh răng

- trục vít lõm( globoit) – con lăn

- trục vít ecubi- thanh răng bánh răng

- v.v…

để giảm nhẹ cờng độ lao động và tăng khả năng linh hoạt của ngời lái trên các xe ngày nay ngời ta bố trí trợ lực cho hệ thống lái, trợ lực lái gồm có các loại sau:

- cờng hoá thuỷ lực( đợc dùng nhiều)

- cờng hoá khí nén

- cờng hoá liên hợp ( thuỷ lực và khí nén)

- cờng hoá điện

2 Yêu cầu của hệ thống lái

- hệ thống lái phải đảm bảo khả năng quay vòng nhanh

đầu và giữ đợc hớng chuyển động đã cho của ôtô

- Đảm bảo tính chất tuỳ động( chép hình) động học

và động lực học, có nghĩa là đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quayvòng của các bánh xe dẫn hớng

- Có độ bền lâu và không bị h hỏng trong toàn bộ thờigian làm việc của ôtô

- Thuận tiện trong sử dụng và bảo dỡng

Hệ thống lái thay đổi hớng chuyển động của ôtô bằng cách xoay các bánh xe dẫn hớng từ vành tay lái thông qua trục lái, cơ cấu lái, và truyền động lái gồm đòn quay đứng , thanh kéo

8 7 9

6 5 4 3 2

1-Vô lăng 2-Trục lái

3-Cơ cấu lái 4-Đòn quay đứng

5-Đòn kéo dọc 6-Hình thang lái

7-Đòn ngang 8-Cam quay

9-Bánh xe dãn hớng

Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vành lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng trong

mặt phẳng thẳng đứng và đảm bảo tỷ số truyền theo yêu

cầu cần thiết Cơ cấu lái là hộp giảm tốc để tăng mômen quay của ngời lái đến các bánh xe dẫn hớng Cơ cấu lái có 3 thông số

đặc trng cho tính năng của nó :

+ tỷ số truyền

-d và d là các góc quay phần tử tơng ứng của bánh lái và

trục của đòn quay đứng, tỷ số truyền i thể thay đổi hoặc không thay đổi

+ hiệu suất thuận:Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống, hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ

+hiệu suất nghịch:hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ dới đòn quay đứng lên trục lái, hiệu suất nghịch thờng bé hơn hiệu suất thuận một ít Nếu nh hiệu suất thuận bé thì các va đập từ mặt đờng tác dụng lên bánh

xe dẫn hớng sẽ không truyền lên vành lái đợc vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Hiệu suất thuận không thể đa xuống quá thấp vì lúc đó vành tay lái sẽ không tự trả lại đợc về

vị trí ban đầu dới tác dụng của mômen ổn định Do đó để

đảm bảo khả năng tự trả lái từ vị trí đã quay về vị trí ban

đầu và để hạn chế các va đập từ mặt đờng trong một phạm

vi nào đó thì cơ cấu lài đợc thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định

3 Động học quay vòng của ôtô

Khi xe vào đờng vòng để đảm bảo các bánh xe không bị

tr-ợt lết hoặc trtr-ợt quay thì đờng vuông góc với các vecto vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một

điểm, điểm đó là tâm quay tức thời của xe Từ đó suy ra đợc

mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hớng

để đảm bảo cho bánh xe không bị trợt khi vào đờng vòng

thờng phải sử dụng một hệ thống các khâu khớp tạo nên hình thang lái.

Hình thang lái đơn giản về mặt kết cấu nhng không

đảm bảo đợc mối quan hệ chính xác giữa những góc quay vòng của các bánh xe dẫn hớng nh trong biểu thức (1)

Mức độ sai khác phụ thuộc vào việc chọn lựa kích thớc củacác khâu tạo nên hình thang lái để so sánh sự sai khác củamối quan hệ lý thuyết và thực tế giữa các góc quay vòng củabánh xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong ta dựng thêm đờngcong thực tế  = f( ) độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế

và góc quay lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớnkhông quá 1

4 Cấu tạo hệ thống lái

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển độngcủa ôtô bằng cách xoay bánh dẫn hớng Nó gồm cơ cấu lái và dẫn động lái

Cơ cấu lái có tác dụng giảm bớt lực mà ngời lái cần tác

động vào vòng lái ( vôlăng)

Cơ cấu dẫn động lái gồm một loạt đòn bẩy và thanh kéo,

có tác dụng xác định t thế cho bánh dẫn hớng của ôtô làm cho bánh xe quay đi một góc phù hợp với góc quay của vòng lái

Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chuyển hớng chính xác, không để những rung động xóc của bánh trớc lan truyền tới vòng lái và không đòi hỏi một cờng độ lao động quá lớn khi lái xe, muốn cho ôtô rẽ vòng thật chính xác theo quỹ đạo mà ngời lái muốn thì các bánh xe phải lăn mà không trợt ngang Muốn vậy các bánh xe phải xoay theo những cung cùng tâm với nhau, tâm này nằm trên đờng kéo dài của trục cầu sau, còn các bánh trớc, khi ôtô rẽ, thì quay theo những góc khau nhau Trong trờng hợp này, bánh xe phía trong( so với tâm quay) phải xoay 1 góc  lớn hơn, còn bánh xe phái ngoài thì xoay một góc

 nhỏ hơn có thể thực hiện yêu cầu này nhờ cơ cấu đòn bẩy hình thang có khớp nối bản lề

Có nhiều cơ cấu lái, phổ biến nhất là kiểu trục vít - con lăn đợc dùng trên xe UAZ Nhờ trục vít có dạng glôbôit cho nên mặc dù chiều dài trục vít không lớn nhng sự tiếp xúc các răng

ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện tích rộng hơn, nghĩa là giảm

đợc áp suất riêng và tăng độ chống mòn Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc với nhau đợc phân tán, tuỳ theo cỡ ôtô mà có thể làm con lăn có hai đến bốn vòng ren, mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay ma sát trợt bằng ma sát lăn, có khả năng điều

chỉnh khe hở ăn khớp giữa các răng đờng trục của con lăn nằm lệch với đờng trục của trục vít một đoạn từ 5 đến 7 mm điều này cho phép triệt tiêu độ hao mòn khi ăn khớp bằng cách điềuchỉnh khi sử dụng.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic= sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng 5-7% nhng sự tăng này là

không đáng kể có thể bỏ qua và coi nh ic= const

Hiệu suất thuận th= 0,65 và hiệu suất nghịch ng= 0,65

Dẫn động lái : có nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái tới các

bánh dẫn hớng phía trớc Nó gồm các thanh kéo và đòn bẩy tạo nên khung hình thang lái Các cánh tay lựa chọn sao cho đảm bảo đợc tỷ số đúng đắn giữa các góc xoay bánh dẫn hớng Cấutạo của cơ cấu dẫn động laí phụ thuộc vào cơ cấu treo phía trớc ở xe UAZ hệ treo phụ thuộc thì cơ cấu dẫn động lái có

đòn dọc và đòn ngang hình thang lái nối với các đòn ngõng lái

Phần II: kiểm nghiệm hệ thống lái xe UAZ.

i -xác định lực tác dụng lên vành lái

tải trọng tính toán quy định cho hệ thống lái đợc xác

định thông qua mômen cản quay vòng và mômen tác

động lớn nhất đặt lên vành tay lái

- Tính mômen cản quay vòng:

+ giá trị mômen do Y gây nên M2 đợc tính cho mỗi bánh xe, phản lực bên lùi sau một đoạn x, giá trị x thừa nhận = 1/4 chiều dài của vết tiếp xúc và gây mômen quay cùng chiều

1 hiệu suất tính đến tiêu hao ở các bề mặt ma sát 1 =0,5- 0,7

M=2.Gbx(f.c+0,14 .rbx )

+ Lực tác động lớn nhất ở vành tay lái Pvlmax

-Trong tính toán có thể xác định tỉ số truyền của

Lực tác dụng trên vành tay lái:

Pmax= =35 kG =350 N

II - Động học hình thang lái

Với kết cấu hinh thang lái đã có sẵn sau đây ta sẽ đi kiểm tra động học hình thang lái tức là khả năng quay

vòng ít trợt xuất pháttừ việc tìm mối liên hệ giữa chiều dài các đòn với các góc trong thiết kế

m l

Trong đó :

L-Chiều dài thanh ngang hình thang lái

l - Chiều dài thanh bên hinh thang lái

m-Khoảng cách giữa tâm hai trụ đứng

Từ phơng trình lý thuyết (1) muốn ôtô quay vòng không trợt thì

và phải liên hệ với nhau theo pt:

cotg - cotg =

13,1787

16,8091

20,0584

22,9126

25,3518

27,3525

ứng với giá trị ta tính lại theo và ta lập đợc bảng

Nhìn vào đồ thị ta có thể so sánh giữa đờng lí thuyết và

đờng thực tế < 1 vậy hình thang lái của xe đảm bảo yêu cầu

iii - Kiểm bền một số chi tiết

1 Trục lái

Đờng kính vô lăng của xe UAZ= 380mm.Moayo của vành tay láiđợc lắp vào đầu côn của trục lái bằng khớp nối then hoa hoặc then bán nguyệt

Trục lái đợc làm bằng thép và đợc tính theo xoắn bởi momen sinh ra do lực của ngời lái tác dụng lên vành lái ở đây ta xét trờng hợp lực tác dụng lớn nhất

và khi không có trợ lựcứng suất xoắn đợc tinh bằng công thức:

MN/m2 ,ứng suất xoắn cho phép

Pmax lực lớn nhất trên vành tay lái =350N

D,d đờng kính ngoài và đờng kính trong của trục lái

Xét ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm A_A

-ứng suất xoắn trục vào:

D=28mm d=20mm

<

Nh vậy trục vào đảm bảo độ bền xoắn

-ứng suất xoắn trục ra:

D=20mm

d=14mm

Nh vậy trục ra đảm bảo độ bền xoắn

2 Cơ cấu lái (cặp truyền lực trục vít lõm con lăn)

Truyền động loại trục vít con lăn đảm bảo cho các răng

có độ bền uốn cao.Bởi thế trong tính toán cần chú ý đến

T: lực chiều của trục

F : diện tích tiếp xúc giữa trục vít với con lăn coi nh tải trọng truyền lên một đờng ren của con lăn

vuông gần nh không đợc sử dụng vì khó đảm bảo lắpghép chính xác, trên xe UAZ sử dụng ghép nối bằng cácrãnh nông, phần dới của đòn quay đứng đợc nối với đònkéo dọc bằng khớp cầu.

đòn dọc thờng không quá 0,5G1 (G1 trọng lợng tác dụng lên các bánh trớc ôtô ở trạng thái tĩnh ) vì vậy khi tính

đòn quay dứng chúng ta lấy lực N nào lớn để tính

N1 = 0,5.G1 = 0,5.960 = 480 KG (1)

N2 = (2)

Pmax : lực ngời lái tác dụng lên buồng lái

R : Bán kính vành lái

ic : tỷ số truyền của cơ cấu lái = 20,3

th : hiệu suất thuận = 0,47

lc : chiều dài đòn quay đứng = 210 mm

thanh dọc có tác dụng N nh đã tính trong phần đòn quay, còn

đối với đòn ngang CD sẽ có lực Q tác dụng

Lực Q đợc tính theo công thức:

Q =

ở đây :

l cd

Trong đó :

Pp - lực phanh tác dụng lên một bánh xe

m1p - hệ số phân bố trọng lợng lên cầu dẫn hớng khi phanh khi tính toán lấy bằng 1,4

 - hệ số bám giữa lốp và mặt đờng lấy bằng 0,7a,b – kích hớc trên hình vẽ

a = 86,5 (mm)

b = 145(mm)

ứng suất nén Fcd = m2

G1 = 480 kG = 4800.10-6 MN

nÐn = =1,4.10-3 MN/m2

cña thanh däc AB  nÐn =

cña thanh ngang CD  nÐn =

víi FAB vµ FCD lµ thiÕt diÖn cña thanh däc vµ thanh ngang

VËy øng suÊt däc nguy hiÓm

cña thanh ngang CD  ud =

Để triệt tiêu các khe hở sinh ra do hao mòn các bề mặt

ma sát và để làm êm dịu các va đập nhận bởi các bánh dẫn hớng thì các trụ cầu đợc đặt cạnh các lò xo có thể

đặt hoặc chỉ về một phía hoặc ở cả hai phía của trụ cầu lò xo đợc tính sao cho có khả năng đàn hồi và tự bù khe hở do mòn lực nén khi lắp ráp tính bằng 0,8 giá trị lực truyền qua các đòn nối của chúng

Trụ cầu đợc kiểm tra theo ứng suất rèn dập [cd] =

25-35 MN/m2

chân trụ cầu kiểm tra theo cắt và uốn

PHần III: Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ

 Đặt vấn đề

từ công thức mômen cản quay vòng Mc=(2.M1+2.M2)

1 ta thấy lực cản quay vòng tỷ lệ thuận với trọng lợng của xe phân bố lên cầu trớc nh vậy những xe có trọng tải càng lớn thì lực cản quay vòng càng lớn Lực cản quay vòng tăng đến một giới hạn nào đó thì ngời lái sẽ không

điều khiển vô lăng đợc nữa trong trờng hợp đó cần có một

bộ phận hỗ trợ ngời lái khi quay vòng xe Bộ phận này dùng một nguồn năng lợng khác nh chất lỏng áp suất cao, khí nén,

điện,… để sinh ra một lực hỗ trợ ngời lái tác dụng vào

vôlăng, bộ phận nh vậy gọi là cờng hoá lái

Khi hệ thống lái không có trợ lực, lực cực đại mà ngời lái phải chịu trên vành tay lái nh đã tính toán ở trên là 35kg nên

điều kiện làm việc của ngời lái tơng đối nặng nhọc Để tạo

điều kiện thuận tiện nhẹ nhàng và tăng sự linh hoạt cho

ng-ời lái, để giảm bớt cờng độ lao động cần giảm nhẹ lực cực

đại đặt lên vành tay lái Vấn đề này đợc khắc phục bằng việc thiết kế một hệ thống lái của ôtô

I Chọn phơng án thiết kế trợ lực.

1 Các loại hệ thống trợ lực.

Trớc đây cờng hoá hệ thống lái có hai loại cơ bản là khí nén và thuỷ lực đã trở thành hệ thống trợ lực thông dụng trong nhiều thập niên gần đây cho tới tận bây giờ nó vẫn đợc sử dụng trên các loại xe khác nhau

Cờng hoá khí nén kém hơn cờng hoá thuỷ lực và khả năng chịu nén của chất khí kém hơn chất lỏng, cờng hoá khí nén chủ yếu dùng ở ôtô tải, ôtô khách với trọng lợng phân bố lên cầu trớc 30-70 KN khi hệ thống phanh là phanh khí, để lợi dụngbình khí nén

Cờng hoá thuỷ lực có hiệu quả tác dụng cao và tính chất tuỳ động (chép hình) kích thớc và khối lợng nhỏ gọn, độ tác

động cao( 0,05s), nó còn đóng vai trò của bộ giảm chấn để giảm những va đập từ mặt đờng tác động vào hệ thống lái, cho phép giữ đợc hớng chuyển động đã cho của xe trong trờng hợp nguy hiểm, làm việc không có tiếng ồn trừ bơm thuỷ lực Với những u điểm đó nó đã trở thành hệ thống trợ lực truyền thống áp dụng rộng rãi trên các loại xe nhng bên cạnh đó

nó cũng có những nhợc điểm

Ngày nay khi hệ thống trợ lực động cơ điện ra đời nó đã

đáp ứng nhu cầu về việc tạo ra một nguồn năng lợng mới, năng ợng điện thay thế cho hệ thống thuỷ lực truyền thống

l-2 Hệ thống trợ lực điện:

Một hệ thống trợ lực tay lái nhờ lực tác dụng từ một môtơ

điện một chiều EPAS( electric power steering assisted), nó cũng dựa trên nguyên tắc tơng tự nh hệ thống lái trợ lực thuỷ lực HPS( hydraulic power steering) EPAS có đợc nhiều cải tiến

nó chỉ tiêu tốn năng lợng khi cần thiết, EPSA làm cho ngời lái

điều khỉên nhẹ nhàng hơn, dễ dàng trong thiết kế lắp đặt trong xe, độ tin cậy cao hơn hệ thống trợ lực bằng thuỷ lực và không ảnh hởng đến môi trờng

Nhờ những thuận lợi đó mà có thể chế tạo những động cơ mạnh hơn có nhiều cải tiến phù hợp với yêu cầu thị hiếu khách hàng Dới góc độ về luật pháp xe có hiệu quả hơn tiết kiệm nhiên liệu và giảm thiểu lợng CO2 thải ra

Sự cải tiến này đem lại nhiều lợi ích dễ dàng lắp đặt có khối lợng nhỏ, tất cả những thuận lợi quan trọng cho việc thiết

kế lắp đặt trên một chiếc xe du lịch nhỏ, khối lợng của nó nhẹhơn khối lợng của hệ thống HPS khoảng 5 kg trên một chiếc xe tơng tự

EPAS không giống nh HPS ở chỗ năng lợng chỉ tiêu tốn khi cóyêu cầu, năng lợng không lãng phí khi lái, ở HPS bơm sẽ tiếp tục làm việc kể cả khi hệ thống không yêu cầu trợ lực Với sự có mặt của EPAS có thể đa ra khả năng cải tiến về nhiên liệu trênhầu hết các xe khoảng 2-5%

So sánh giữa hệ thống trợ lực bằng động cơ điện và hệ

thống trợ lực bằng thuỷ lực HPS và EPAS

Với hệ thống HPS nguồn cung cấp năng lợng tách biệt hoàn toàn với hệ thống lái, HPS cần một nguồn năng lợng ( bơm thuỷ lực, xi lanh thủy lực, các van, các đờng dầu) để thiết kế HPS

là cả một khối lợng công việc đáng kể, một phần ở đó là số lợng

đáng kể các thiết bị mà hệ thống yêu cầu, điều đó có nghĩa

là HPS không dễ dàng lắp đặt trên xe nhỏ gọn Hơn nữa nó tiêu thụ năng lợng ở tất cả các công việc của xe

Với hệ thống điều khiển nh thế HPS yêu cầu độ chính xác cao trong chế tạo, khi có sự cố về hệ thống trợ lực thì lực của

ngời lái lớn hơn lực lái khi không thiết kế trợ lực do lực cản của chất lỏng trong hệ thống trợ lực Việc dùng dầu trợ lực cũng là một nhợc điểm của nó Khi thay thế sữa chữa lợng dầu thải ra

ảnh hởng đến môi trờng, đó là một trong những vấn đề đợc các nhà sản xuất ôtô trên thế giới quan tâm

Hệ thống trợ lực lái EPAS đợc tạo ra từ môtơ điện một

chiều đặt trên hệ thống lái Hệ thống chỉ gồm 2 phần: trục lái với động cơ điện một chiều và một ECU, do đó hệ thống tơng

đối nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng khối lợng chủ yếu là động cơ

điện , hoạt động có hiệu quả cao và đặc biệt chỉ tiêu thụ năng lợng khi hệ thống lái yêu cầu Với sự nhỏ gọn dùng nguồn năng lợng sạch năng lợng không lãng phí lái

Nh HPS bơm sẽ vẫn làm việc thậm chí khi hệ thống không

đòi hỏi trợ lực, với EPAS có thể đa ra khả năng về cải tiến để tiết kiệm nhiên liệu cho ôtô

Với những u điểm nh trên và sự cần thiết của trợ lực đối với

ôtô em chọn phơng án thiết kế trợ lực cho hệ thống lái bằng

động cơ điện

3 sơ đồ và nguyên lý trợ lực:

5 6 7

8 9

2 4

1 3

1-Cảm biến tốc độ 2-Cảm biến

đổi thành chuyển động trợt của 7, bi 8 trên rãnh bi 9 bên trong

động cơ là một đồng hồ đo vòng quay chính xác và tiếp

điểm xác định vị trí trong rãnh trên thanh trợt Sự biến đổi chuyển động thanh trợt là chuyển động quay của cảm biến biến áp , mômen lái chuyển thành tín hiệu điện ra nó tơng ứng với mômen trên trục lái Tín hiệu đầu ra của cảm biến biếntrở là một trong 5 đầu vào ECU của hệ thống trợ lực, còn lại từ khoá điện, ắc quy, cảm biến tốc độ xe, cảm biến số vòng quay động cơ

ECU của hệ thống trợ lực là một máy tính điện tử, tại đó nó

xử lý quản lý số vòng quay và dòng điện môtơ điện trợ lực liên quan cả mômen lái và tốc độ xe Môtơ sau đó sẽ phân chia yêucầu về mômen và lực cần trợ lực thông qua bộ truyền trục vít bánh vít Khi có những sai sót không mong muốn những triệu chứng h hỏng các bộ phận của hệ thống có thể nối tiếp với ECU

để xác định nguyên nhân trong trờng hợp không mong muốn,thậm chí hệ thống điện mất an toàn thì hệ thống cơ khí vẫndùng đợc, nếu một triệu chứng xảy ra ly hợp điện từ trên động cơ sẽ tách ra và môtơ không đợc cung cấp điện, lúc đó hệ thống điều khiển sẽ thông báo lỗi bằng đèn báo

Cảm biến biến ( potentiometer) áp nối 2 mạch ( mạch chính

và mạch phụ) Tín hiệu của tốc độ động cơ dùng nh tín hiệu

ảo của tốc độ xe và dùng để kiểm tra cho tốc độ của xe Hệ thống tích hợp sự an toàn đặc trng không liên kết, hệ thống cókhả năng tự chẩn đoán và có thể bảo vệ mạng điện

4 hệ thống trợ lực động cơ điện áp dụng cho xe UAZ

xe UAZ là xe hai cầu trớc đây hệ thống lái không có trợ lực

xe có tính năng cơ động cao nhỏ gọn phù hợp với địa hình ờng xá Việt Nam đợc dùng nhiều trong các nghành quân đội kiểm lâm ngày nay xe đợc cải tiến nhng với xe trớc đây

đ-không khác nhiều vẫn giữ đợc các đặc điểm cũ Việc lắp

đặt hệ thống trợ lực cho xe là một vấn đề cần đợc quan

tâm, để tăng chất lợng lao động giảm nhẹ cho ngời lái, để rút ngắn thời gian quay vòng

Hệ thống trợ lực bằng động cơ điện EPAS là một hệ thốngmới nó có đợc nhiều u điểm so với hệ thống trợ lực thuỷ lực

Hệ thống trợ lực bằng động cơ điện không cần có xy lanh thuỷ, đờng dầu các van điều khiển… hệ thống có khối lợng nhẹ gọn gàng dễ lắp đặt, hệ thống trợ lực thuỷ lực tiêu thụ năng lợng khi xe hoạt động( nổ máy), hệ thống trợ lực bằng

động cơ điện chỉ tiêu thụ năng lợng khi yêu cầu trợ lực Với

môi trờng không có vấn đề gì phải lu tâm vì nó dùng năng ợng sạch Khi hệ thống trợ lực có hỏng hóc hệ thống lái vẫn hoạt

l-động bình thờng để xe có thể vào xởng sữa chữa gần nhất

Do những u điểm đó mà có thể áp dụng trên xe UAZ cải tiến vì ngoài các u điểm trên hệ thống còn dễ dàng trong lắp đặt hệ thống sửa chữa bảo dỡng Tuy nhiên là một hệ thống hiện đại nên giá thành đắt công nghệ chế tạo cao, yêu cầu của hệ thống điều khiển phức tạp

Hệ thống trợ lực bằng động cơ chủ yếu bằng một động cơ

điện cùng với ly hợp điện từ và hộp giảm tốc gắn liền với nó,

hệ thống tơng đối nhỏ gọn nên việc bố trí trên xe không gặpnhiều khó khăn sau đây em đa ra 4 phơng án bố trí trợ lực trên xe UAZ

bộ điều khiển 13, tại đó tín hiệu đợc xử lý và đa điện áp vào

để điều khiển động cơ tơng ứng với mômen xoắn trên trục

Hệ thống trợ lực bao gồm môtơ điện 8 và hộp giảm tốc 5 bố trí trên hình thang lái Phơng án này có u điểm là thuận tiện trong chế tạo, lắp ráp và thay thế, nó có thể đợc chế tạo riêng rồi lắp nhng với sơ đồ bố trí trên thì khoảng sáng gầm xe giảm, không phù hợp với xe đi trên địa hình xấu, động cơ

điện bố trí nh trên sẽ ảnh hởng đến tuổi thọ động cơ, động cơ làm việc không ổn định, cơ cấu không vững chắc

b phơng án 2

9 8

7

6

5 4 3 2

1

9 8

7

6

5 4 3 2

c.ph¬ng ¸n 3

9 8

5 4 3 2

c ph¬ng ¸n 4

9 8

5 4 3 2

vuông góc với trục lái, trục của trục vít là trục của động cơ

điện nó ăn khớp với trục ra bởi một trục bánh vít đợc lắp thenhoa với trục ra để đảm bảo các chế độ tải trọng và điều kiện làm việc cũng nh các kích thớc của nó so với kích thớc cơcấu lái và dẫn động lái trên xe cơ sở trục vít và bánh vít đợc tính toán ở phần sau Với sơ đồ bố trí nh hình vẽ hệ thống trợ lực tơng đối vững chắc, gọn có không gian bố trí các mạch điều khiển, các bộ phận của hệ thống điều khiển bố trí gần nhau nên tiết kiệm đợc dây dẫn.Việc bố trí nh vậy

dễ dàng cho việc sửa chữa bảo dỡng kiểm tra