1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÔTÔ 1.1. Khái niệm Ôtô là phương tiện vận tải đường bộ chủ yếu. Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Do vậy, trên toàn thế giới ôtô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng. 1.2. Phân loại ôtô 1.2.1. Dựa vào tải trọng và số chỗ ngồi Dựa vào tải trọng và số chỗ ngồi, ôtô được chia thành các loại: Ôtô có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 tấn và ôtô có số chỗ ngồi ít hơn hoặc bằng 9 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn hơn 1,5 tấn và nhỏ hơn 3,5 tấn hoặc có số chỗ ngồi lớn hơn 9 và nhỏ hơn 30 chỗ. Ôtô có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn hơn hoặc bằng 3,5 tấn hoặc số chỗ ngồi lớn hơn hoặc bằng 30 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải rất lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn hơn 20 tấn, thường được sử dụng ở các vùng mỏ. 1.2.2. Dựa vào nhiên liệu sử dụng Dựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô được chia thành các loại: Ôtô chạy xăng; Ôtô chạy dầu diezel; Ôtô chạy khí ga; Ôtô đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); Ôtô chạy điện. 1.2.3. Dựa vào công dụng của ôtô Dựa vào công dụng, ôtô chia thành các loại: Ôtô vận tải; Ôtô chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm các loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài; Ôtô chuyên dùng như: ôtô cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu và ôtô vận tải chuyên dùng (ôtô xi téc, ôtô thùng kín, ôtô tự đổ, ...).
Trang 1p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 1
MỞ ĐẦU 4
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 5
1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5
1.1 Công dụng 5
1.2 Yêu cầu của hệ thống lái 5
1.3 Phân loại 5
2 Kết cấu hệ thống lái 6
2.1.Vô lăng 7
2.2.Trục lái 7
2.3.Cơ cấu lái 7
a) Tỷ số truyền cơ cấu lái 7
b) Hiệu suất cơ cấu lái 8
c) Các yêu cầu của cơ cấu lái 8
d) Các dạng cơ cấu lái thông dụng 9
Cơ cấu lái trục vít chốt quay 12
3 Các góc đặt bánh xe 15
3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber ) 16
3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster và khoảng caster ) 18
3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin ) 19
3.4 Độ chụm và độ mở ( góc doãng ) 20
3.5 Bán kính quay vòng (góc bánh xe , bán kính quay vòng ): 21
4 Dẫn động lái 22
5 Cường hóa lái 26
5.1 Đặt vấn đề 26
5.2 Kết cấu trợ lực lái 27
5.2.1 Nguồn cung cấp: 30
5.2.2 Bộ phận sinh lực: 31
5.2.3 Van phân phối: 31
+ Kiểu van quay 32
+ Kiểu van cánh 34
+ kiểu van ống 35
Trang 2p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 2
5.2.4 Tính chép hình của hệ thống lái: 36
5.2.5.Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực 36
Chương 2:PH N T CH L A CH N PH NG ÁN THI T K 38
2.1.Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu lái 38
2.1.1.Trục vít-êcubi-thanh răng 38
2.1.2 ánh răng-thanh răng 38
2.2.Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái 39
2.2.1.Dẫn động lái v i h nh thang lái 4 khâu 39
2.2.2.Dẫn động lái v i h nh thang lái 6 khâu 39
2.3.Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái 39
Chương 3: T NH TOÁN THI T K HỆ THỐNG LÁI 41
3.1.Các số liệu thiết kế 41
Xe du lịch 5 chỗ ngồi 41
3.2 Tính toán động học hệ thống lái 41
3.2.2.1 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d 43
3.2.2.2 Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c 43
3.2.3 Xác định lực tác động l n nhất ở vành tay lái 44
3.3 Tính các thông số h nh học của dẫn động lái 45
3.3.1 Tính động học h nh thang lái 45
3.3.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 47
3.4 Tính bền các chi tiết của hệ thống lái 50
3.4.1Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng 51
3.4.2 Xác định các thông số của bánh răng 51
3.4.3 Xác định kích thư c và thông số của thanh răng 52
3.4.4.Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng 53
3.4.4.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng 53
3.4.4.2 Kiểm tra vật liệu: 53
3.4.5.Tính trục lái 57
3.4.6 Tính bền đòn kéo ngang 58
3.4.7 Tính bền đòn bên h nh thang lái 60
3.4.8 Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái 61
3.4.9 Tính bền kh p cầu (rotuyl) 61
3.5.Tính toán thiết kế cường hóa lái 63
Trang 3p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 3
3.5.1 Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái: 63
3.5.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 64
3.5.3 Tính toán xi lanh lực: 66
3.5.4 Xác định năng suất của bơm: 68
3.5.5 Tính các chi tiết của van phân phối 69
3.5.5.1 Tính góc xoay của van quay 69
3.5.5.2 Các thông số khác: 71
CH NG 4: THÁO LẮP ẢO D ỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 75
4.1 Dầu mỡ bôi trơn 75
4.2 Tháo cơ cấu lái: 75
4.3 Lắp cơ cấu lái: 76
4.4 Lắp ráp các cụm cường hóa 76
4.4.1 Lắp ráp các bộ phận của xi lanh 76
4.4.2 Lắp van phân phối 77
4.5.Ch n đoán nh ng hư h ng của hệ thống lái ô tô và biện pháp khắc phục 78
4.6 ảo dưỡng s a ch a hệ thống lái 80
4.6.1 ảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 80
4.6.2 S a ch a các chi tiết trong hệ thống lái 81
K T LUẬN 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO 84
Trang 4
V i ng nh c ng nghiệp t , để đảm bảo tính tiện nghi, an to n cho người sử
d ng thì việc thiết kế một hệ thống lái đảm bảo đầ đủ các u cầu đặt ra l một điều rất cần thiết trong ã hội hiện đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính qua vòng đúng của các bánh e dẫn hư ng, điều khiển dễ d ng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng v phù hợp v i phần l n đối tượng sử d ng
Cũng vì thế m hệ thống lái ng c ng được cải tiến, ti u chuẩn về thiết kế chế tạo v sử d ng hệ thống lái ng c ng nghi m ngặt v chặt chẽ hơn
Qua tìm hiểu v nghi n cứu, cùng v i u cầu nhiệm v của đồ án tốt nghiệp
em được giao nhiệm v :„„Thiết kế hệ thống lái cho ôtô du lịch, loại 5 chỗ ngồi ”
Do điều kiện thời gian hạn chế n n trong đồ án n tập trung v o cơ cấu lái
v tính toán cường hóa lái l chủ ếu Trong quá trình thực hiện kh ng tránh khỏi những sai sót, rất mong được các thầ hư ng dẫn v các bạn tận tình giúp đỡ
Em xin chân th nh cảm ơn!
Trang 5p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 5
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1 Công dụng
Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hư ng chu ển động của t (tha đổi ha
du trì) theo tác động của người lái Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống điều khiển khác thực hiện điều khiển t v đóng góp vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an to n giao th ng khi t chu ển động Hệ thống lái bao gồm các c m v chi tiết từ cơ cấu điều khiển (v nh lái) t i các cơ cấu điều khiển hư ng chu ển động toàn xe
1.2 Yêu cầu của hệ thống lái
1 Giữ chu ển động thẳng, ổn định
2 Qua vòng ngoặt tr n diện tích bé, thời gian ngắn
3 Động học qua vòng phải đúng, để các bánh e kh ng bị trượt
4 ái phải nhẹ nh ng, thuận tiện
5 Giảm va đập từ mặt đường l n v lăng
6 Hạn chế tối đa ảnh hưởng của hệ thống treo v i hệ thống lái,nh m đảm bảo khả năng điều khiển hư ng của t khi hoat động tr n đường ấu
1.3 Phân loại
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái:
a) hân loại theo số lượng cầu dẫn hướng
- Các bánh dẫn hư ng ở cầu trư c
- Các bánh dẫn hư ng ở cầu sau
- Các bánh dẫn hư ng ở tất cả các cầu
b) hân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực
- Hệ thống lái cơ khí
- Hệ thống lái có trợ lực b ng thuỷ lực, b ng khí nén, hoặc kết hợp…
c) hân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
Trang 6- Cơ cấu lái loại li n hợp ( tr c vít, cu, cung răng)
- Bánh răng – thanh răng
d) hân loại theo bố trí vành lái
- Bố trí v nh lái b n trái (theo luật đi đường b n phải )
- Bố trí v nh lái b n phải (theo luật đi đường b n trái )
2 Kết cấu hệ thống lái
Sơ đồ tổng quát của hệ thống lái kh ng có trợ lực:
Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái
1.V nh ta lái 5.Thanh kéo dọc
2.Tr c lái 6.Đòn qua ngang
3.Cơ cấu lái 7.Hình thang lái
4.Đòn qua đứng
Trang 7Tr c lái thường có dạng ống, nó đảm nhận việc tru ền m men từ v lăng t i
cơ cấu lái
2.3.Cơ cấu lái
Cơ cấu lái l bộ phận cơ bản trong hệ thống lái, nó có nhiệm v biến chu ển động qua vòng của tr c lái th nh chu ển động góc của đòn qua đứng v đảm bảo
tỉ số tru ền theo u cầu
Về bản chất, cơ cấu lái l hộp giảm tốc v có nhiệm v tăng m men tru ền
từ v lăng t i các bánh e dẫn hư ng Các th ng số đặc trưng cho cơ cấu lái gồm tỷ
số tru ền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch
a) Tỷ số truyền cơ cấu lái
Tỷ số tru ền cơ cấu lái được định nghĩa như sau:
- 1: L góc qua của v lăng
- 2: L góc qua của tr c đòn qua đứng
Tỷ số tru ền cơ cấu lái có thể kh ng đổi hoặc tha đổi Qu luật tha đổi tỷ số tru ền thích hợp nhất được thể hiện tr n giản đồ sau:
Hình 1.2 iản đồ thể hiện quan hệ giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái
và góc quay của vành tay lái
Trang 8p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 8
* i= góc qua của v lăng /góc qua của bánh dẫn hư ng (đối v i cơ cấu lái tr c
răng - thanh răng )
* Phân tích đồ thị:
V i qu luật tha đổi như tr n, khi t chu ển động tr n đường thẳng v i vận tốc cao, người lái chỉ phải đánh lái v i các góc rất nhỏ ung quanh vị trí trung gian, n n tỷ số tru ền l n ở đâ giúp cho người lái điều khiển t nhẹ nh ng Hơn nữa tỷ số tru ền l n có tác d ng l m giảm va đập tru ền ngược từ đường l n v lăng
Ở các góc đánh lái l n thì tỷ số tru ền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạt hơn, cho phép t có thể qua vòng trong những chỗ hẹp, bán kính qua vòng nhỏ
Tu nhi n cơ cấu lái có tỷ số tru ền tha đổi thường phức tạp, đắt tiền Vì vậ v i
hệ thống lái có trang bị trợ lực thì n n sử d ng cơ cấu lái có tỷ số tru ền kh ng đổi
b) Hiệu suất cơ cấu lái
Trong cơ cấu lái người ta phân biệt 2 hiệu suất thuận v nghịch
* Hiệu suất thuận: l hiệu suất tính theo lực tru ền từ v lăng t i bánh e Hiệu suất
n c ng l n thì tổn hao năng lượng điều khiển c ng nhỏ, nghĩa l lái c ng nhẹ hơn
* Hiệu suất nghịch: l hiệu suất tính theo lực tru ền từ bánh e l n v lăng, vì vậ khi thiết kế cơ cấu lái n n chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm b t lực tru ền từ mặt đường l n v lăng
Như vậ , v i hiệu suất nghịch nhỏ, các lực va đập từ mặt đường tru ền ngược l n v lăng giảm đi đáng kể Đâ l một ưu điểm của cơ cấu lái cần được tận
d ng tối đa Tu nhi n, nếu chọn hiệu suất nghịch quá bé thì v lăng sẽ mất khả năng tự trở về vị trí trung gian nhờ các m men ổn định Bởi vậ trong khi thiết kế
n n chọn hiệu suất nghịch ở mức độ hợp lý
c) Các yêu cầu của cơ cấu lái
Phần l n các u cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo Vì vậ cơ
cấu lái cần phải đảm bảo những u cầu sau:
+ Có thể qua được cả hai chiều để đảm bảo chu ển động cần thiết của e
Trang 9p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 9
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận l n hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần l n ở cơ cấu lái
+ Đảm bảo tha đổi trị số của tỷ số tru ền khi cần thiết
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn kh p của cơ cấu lái
+ Độ dơ của cơ cấu lái l nhỏ nhất
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá th nh thấp v tuổi thọ cao
+ Chiếm ít kh ng gian v dễ d ng tháo lắp
ực dùng để qua v lăng được gọi l lực lái, giá trị của lực n đạt giá trị ma khi e đứng n tại chỗ, v giảm dần khi tốc độ của e tăng l n v đạt nhỏ nhất khi tốc độ của e l n nhất
Sự đ n hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng t i sự tru ền các va đập từ mặt đường l n v lăng Độ đ n hồi c ng l n thì sự va đập tru ền l n v lăng c ng ít, nhưng nếu độ đ n hồi l n quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chu ển động của e Độ
đ n hồi của hệ thống lái được ác định b ng tỷ số góc qua đ n hồi tính tr n v nh lái v lăng v m men đặt tr n v nh lái Độ đ n hồi của hệ thống lái ph thuộc v o
độ đ n hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động
d) Các dạng cơ cấu lái thông dụng
Hiện na tr n t thường sử d ng các loại cơ cấu lái như:
+ oại tr c vít gl b it – con lăn,
+ oại tr c vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng,
+ oại bánh răng – thanh răng,
+ oại tr c vít – cung răng,
Ngo i ra còn có cơ cấu lái: tr c vít – chốt qua , bánh răng – cung răng…
* Kiểu bánh răng – thanh răng:
Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dư i tr c
lái chính ăn kh p v i thanh răng, tr c bánh răng được lắp tr n các ổ bi Điều chỉnh các ổ n dùng cu l n ép chặt ổ bi, tr n vỏ cu đó có ph t che b i đảm bảo tr c răng qua nhẹ nh ng
Thanh răng có cấu tạo dạng răng nghi ng, phần cắt răng của thanh răng
n m ở phía giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn hi v lăng qua , bánh răng
Trang 10p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 10
qua l m thanh răng chu ển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái tr n hai bạc trượt Sự dịch chu ển của thanh răng được tru ền t i đòn b n qua các đầu thanh răng, sau đó l m qua bánh e dẫn hư ng quanh tr oa đứng
Hình 1.3 Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái đặt tr n vỏ e để tạo góc ăn kh p l n cho bộ tru ền răng nghi ng, tr c răng đặt nghi ng ngược chiều v i chiều nghi ng của thanh răng, nhờ
vậ sự ăn kh p của bộ tru ền l n, do đó l m việc m v phù hợp v i việc bố trí vành lái trên xe
Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các ưu điểm sau:
Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cơ cấu lái nhỏ v bản thân thanh răng tác d ng như thanh dẫn động lái n n kh ng cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác
Có độ nhạ cao vì ăn kh p giữa các răng l trực tiếp
Sức cản trượt, cản lăn nhỏ v tru ền m men rất tốt n n ta lái nhẹ
* Cơ cấu lái trục vít con lăn:
oại cơ cấu lái n hiện na được sử d ng rộng rãi nhất Tr n phần l n các t i n X loại có tải trọng bé v tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu n
Trên hình 1.4 trình b cơ cấu lái loại tr c vít con lăn Cơ cấu lái gồm tr c vít gơb l it 1 ăn kh p v i con lăn 2 (có ba ren) đặt tr n các ổ bi kim của tr c 3 của đòn qua đứng Số lượng ren của loại cơ cấu lái tr c vít con lăn có thể l một, hai hoặc ba tuỳ theo lực tru ền qua cơ cấu lái
11
109
8
543
12
Trang 11p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 11
u điểm:
+ Nhờ tr c vít có dạng gl -bô-it cho n n tu chiều d i tr c vít kh ng l n nhưng sự tiếp úc các răng ăn kh p được lâu hơn v tr n diện rộng hơn, nghĩa l giảm được áp suất ri ng v tăng độ chống m i mòn
Tải trọng tác d ng l n chi tiết tiếp úc được phân tán tù theo cỡ t m l m con lăn có hai đến bốn vòng ren
+ Mất mát do ma sát ít hơn nhờ tha được ma sát trượt b ng ma sát lăn
+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn kh p giữa các bánh răng Đường tr c của con lăn n m lệch v i đường tr c của tr c vít một đoạn = 5 7mm, điều n cho phép triệt ti u sự ăn mòn khi ăn kh p b ng cách điều chỉnh trong quá
Trang 12r i
z1 - Số đường ren của truc vít
Tỷ số tru ền của cơ cấu lái ic sẽ tăng l n từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng
5 7% nhưng sự tăng n kh ng đáng kể coi như tỷ số tru ền của loại tr c vít con lăn l kh ng tha đổi Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5
* Cơ cấu lái trục vít chốt quay:
Cơ cấu lái loại n gồm hai loại:
Cơ cấu lái tr c vít v một chốt qua
Cơ cấu lái tr c vít v hai chốt qua
Trang 13p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 13
vít ha đòn qua v tr c vít phát sinh ma sát trượt Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái
v giảm độ mòn của tr c vít v chốt qua thì chốt được đặt trong ổ bi
Nếu bư c của tr c vít kh ng đổi thì tỷ số tru ền được ác định theo c ng thức:
- Góc qua của đòn qua đứng
r2 - Bán kính đòn qua
+ Hiệu suất thuận v hiệu suất nghịch của cơ cấu lái n v o khoảng 0,7 Cơ cấu lái n được dùng trư c hết ở hệ thống lái kh ng có cường hoá nó được dùng chủ
ếu cho t tải v t khách
+ oại cơ cấu lái tr c vít đòn qua v i một chốt qua ng c ng ít được sử d ng
vì áp suất ri ng giữa chốt v tr c vít l n, chốt mòn nhanh, bản thân chốt có độ chịu mài mòn kém
+ Để điều chỉnh khe hở giữa chốt v tr c vít b ng cách dịch chu ển tr c qua đứng theo chiều tr c, ngo i ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của tr c lái
* Cơ cấu lái trục vít cung răng:
V i tiết diện b n của mặt cắt ngang của mối răng tr c vít v răng của cung răng l hình thang, tr c vít v cung răng tiếp úc nhau theo đường n n to n bộ chiều d i của cung răng đều tru ền tải trọng Vì vậ áp suất ri ng, ứng suất tiếp úc,
độ mòn của tr c vít v cung răng đều giảm Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt
tr c đòn qua trong ổ bi kim v tìm cách hạn chế độ võng của cung răng
he hở ăn kh p tha đổi từ 0,03 mm (ở vị trí trung gian), 0,25 0,6 mm ở
vị trí hai b n rìa Điều chỉnh khe hở ăn kh p nhờ tha đổi chiều d của đệm đồng
2 hắc ph c khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm b t các đệm điều chỉnh 1
từ nắp tr n của vỏ
Trang 14p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 14
1,2-Vòngđệm
điều chỉnh
u điểm:
Cơ cấu lái tr c vít cung răng có ưu điểm l giảm được trọng lượng v kích
thư c so v i loại tr c vít bánh răng Do ăn kh p tr n to n bộ chiều d i của cung
răng n n áp suất tr n răng bé, giảm được ứng suất tiếp úc v hao mòn
Tu nhi n loại n có nhược điểm l có hiệu suất thấp
Tỷ số tru ền của cơ cấu lái tr c vít cung răng được ác định theo c ng thức:
2 .0
c
r i
t
Trong đó:
r0 - Bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng
t - Bư c tr c vít
Tỷ số tru ền của cơ cấu lái loại n có giá trị kh ng đổi Hiệu suất thuận
khoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại n có thể dùng tr n
các loại t khác nhau
* Cơ cấu lái loại liên hợp:
oại cơ cấu lái n gần đâ được sử d ng rộng rãi tr n các loại t tải
GMC, kh ng có cường hoá thuỷ lực v tr n t ZIN - 130, ZIN - 131 v i cường hoá
thuỷ lực Cơ cấu lái loại li n hợp ha dùng nhất l loại tr c vít - êcu - cung răng Sự
nối tiếp giữa tr c vít v cu b ng dã bi n m theo rãnh của tr c vít Nhờ có dã bi
m tr c vít ăn kh p v i cu theo kiểu ma sát lăn
Hình 1.6 Cơ cấu trục vít – cung răng
Trang 15
Trong đó:
r0 - Bán kính ban đầu của cung răng
t - Bư c của tr c vít
Hiệu suất thuận v o khoảng 0,7 hiệu suất nghịch v o khoảng 0,85 Do hiệu suất nghịch cơ cấu lái loại li n hợp l n cho n n khi lái tr n đường mấp m sẽ nặng nhọc, nhưng nó có khả năng l m cho t chạ ổn định ở hư ng thẳng nếu vì một ngu n nhân n o đó l m bánh e phải qua vòng
Cơ cấu lái loại li n hợp có đặc điểm nổi bật l có khả năng l m việc dự trữ rất l n, vì vậ nó được dùng chủ ếu tr n các loại t cỡ l n
Hình 1.7
Cơ cấu lái loại liên hợp
Trang 16p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 16
hư ng thì việc bố trí cũng đã được chú ý, song bị hạn chế bởi giá th nh chế tạo
v sự phức tạp của kết cấu n n việc bố trí vẫn được tuân thủ theo các điều kiện tru ền thống
t có thể chu ển động mọi hư ng b ng sự tác động của người lái quanh
v lăng Tu nhi n, nếu t ở trạng thái đi thẳng m người lái vẫn phải tác động li n
t c l n v lăng để giữ e ở trạng thái chạ thẳng, ha người lái phải tác d ng một lực
l n để qua vòng e thì sẽ gâ sự mệt mỏi v căng thẳng về cả cơ bắp lẫn tinh thần khi điều khiển e Đó l điều kh ng mong muốn, vì vậ để khắc ph c được các vấn đề
n u tr n thì các bánh e được lắp v o thân e v i các góc nhất định tuỳ theo u cầu nhất định đối v i từng loại e v tính năng sử d ng của từng loại Những góc n được gọi chung l góc đặt bánh e
Việc điều khiển e sẽ trở l n dễ d ng hơn nếu các bánh e được đặt theo một góc chính ác theo u cầu thiết kế Các góc đặt bánh e đúng sẽ ngăn cản việc m i mòn lốp Nếu như các góc đặt bánh e kh ng đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau:
+ Góc nghi ng ngang của bánh e ( Góc Camber )
+ Góc nghi ng dọc của tr đứng v chế độ lệch dọc ( Góc Caster v khoảng
Caster )
+ Góc nghi ng ngang tr đứng ( Góc ingpin )
+ Góc doãng ( Độ ch m v độ mở )
3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber )
Góc tạo bởi đường tâm của bánh e dẫn hư ng ở vị trí thẳng đứng v i đường tâm của bánh e ở vị trí nghi ng được gọi l góc CAMBER, v đo b ng độ Khi bánh e dẫn hư ng nghi ng ra ngo i thì gọi l góc “CAMBER dương”, v
Trang 17p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 17
ngược lại gọi l góc”CAMBER âm Bánh e kh ng nghi ng thì CAMBER b ng không (bánh e thẳng đứng )
Hình 1.8 Góc nghiêng ngang bánh xe
* Chức năng của góc nghiêng ngang bánh xe:
Những năm về trư c bánh e được đặt v i góc CAMBER dương để cải thiện độ bền của cầu trư c v để các lốp tiếp úc vu ng góc v i mặt đường (do trọng lượng của e ) nh m ngăn ngừa sự mòn kh ng đều của lốp tr n đường, do có phần giữa cao hơn hai b n
Góc camber còn đảm bảo sự lăn thẳng của các bánh e, giảm va đập của mép lốp v i mặt đường hi góc CAMBER b ng kh ng hoặc gần b ng kh ng có
ưu điểm l khi đi tr n đường vòng bánh e n m trong vùng có khả năng tru ền lực dọc v lực b n tốt nhất
Góc CAMBER ngăn ngừa khả năng bánh e bị nghi ng theo chiều ngược lại dư i tác động của trọng lượng e do các khe hở v sự biến dạng trong các chi tiết của tr c trư c v hệ thống treo trư c Đồng thời giảm cánh ta đòn của phản lực tiếp tu ến v i tr c tr đứng, để l m giảm m men tác d ng l n dẫn động lái v giảm lực l n v nh ta lái
hi chu ển động tr n đường vòng, do tác d ng của lực l tâm thân e nghi ng theo hư ng qua vòng, các bánh e ngo i nghi ng v o trong, các bánh e trong nghi ng ra ngo i so v i thân e Để các bánh e lăn gần vu ng góc v i mặt
90 0
CAMBER
Trang 18p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 18
đường để tiếp nhận lực b n tốt hơn, tr n e có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc CAMBER thường âm
3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster và khoảng caster )
Góc nghi ng dọc của tr đứng l sự nghi ng về phía trư c hoặc phía sau của tr đứng Nó được đo b ng độ, v được ác định b ng góc giữa tr oa đứng
v phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh e Nếu tr oa đứng nghi ng về phía sau thì gọi l góc nghi ng dương v ngược lại gọi l góc nghi ng âm
hoảng cách từ giao điểm của đường tâm tr c đứng v i mặt đất đến đường tâm vùng tiếp úc giữa lốp v mặt đường được gọi l khoảng Caster c
Góc Caster v khoảng Caster được thể hiện ở hình sau:
Hình 1.9 Caster và khoảng Caster
* Tác dụng của góc Caster :
ồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dư i tác d ng của lực l tâm khi bánh e v o
đường vòng hoặc lực do gió b n hoặc th nh phần của trọng lượng e khi e đi v o đường nghi ng, ở khu vực tiếp úc của bánh e v i mặt đường sẽ uất hiện các phản lực b n Yb
hi tr qua đứng được đặt nghi ng về phía sau một góc n o đó so v i
chiều tiến của e (Caster dương ) thì phản lực b n Yb của đường sẽ tạo v i tâm tiếp
úc một m men ổn định, m men đó được ác định b ng c ng thức sau:
M = Yb.c
c
Góc Caster
(-) ()
V
Trang 19p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 19
M men n có u hư ng l m bánh e trở lại vị trí trung gian ban đầu khi
nó bị lệch khỏi vị trí n Nhưng khi qua vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc ph c m men n Vì vậ , góc Caster thường kh ng l n M men n ph thuộc v o góc qua vòng của bánh e dẫn hư ng Đối v i các e hiện đại thì trị số của góc Caster b ng khoảng từ 00 đến 30
3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin )
Góc nghi ng ngang của tr đứng được ác định tr n mặt cắt ngang của e Góc ingpin được tạo n n bởi hình chiếu của đường tâm tr đứng tr n mặt cắt ngang đó v phương thẳng đứng
Hình 1.10 Góc KingPin
* Tác dụng của góc ing in:
Giảm lực đánh lái: hi bánh e qua sang phải hoặc qua quanh tr đứng v i khoảng lệch tâm l bán kính r0, r0 l bán kính qua của bánh e qua quanh tr đứng, nó l khoảng cách đo tr n bề mặt của đường cong mặt phẳng
n m ngang của bánh e giữa đường kéo d i đường tâm tr qua đứng v i tâm của vết tiếp úc của bánh e v i mặt đường Nếu r0 l n sẽ sinh ra m men l n quanh tr qua đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậ l m tăng lực đánh lái Do
vậ giá trị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm
90°
(-) (+) Kingpin
Trang 20p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 20
r0 l tạo CAMBER dương v l m nghi ng tr qua đứng tức l tạo góc KingPin
Giảm sự đẩ ngược v kéo lệch sang một phía, nếu khoảng cách lệch
r0 quá l n, phản lực tác d ng l n các bánh e khi chu ển động thẳng ha khi phanh sẽ sinh ra một m men quay quanh tr đứng, do vậ sẽ l m các bánh e
bị kéo sang một phía có phản lực l n hơn Các va đập từ mặt đường tác d ng lên các bánh xe làm cho v lăng dao động mạnh v bị đẩ ngược
Cải thiện tính ổn định khi chạ thẳng: Góc ingPin sẽ l m cho các bánh e tự động qua về vị trí chạ thẳng sau khi qua vòng Tức l khi qua vòng, qua v lăng để qua vòng e, người lái phải tăng lực đánh lái, nếu bỏ lực tác d ng l n v lăng thì bánh e tự trả về vị trí trung gian (vị tri đi thẳng )
Để giữ cho xe quay vòng thì cần thiết phải giữ v nh lái v i một lực nhất định
n o đó Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi qua vòng l do có m men phản lực (gọi l m men ngược) tác d ng từ mặt đường l n bánh e Giá trị của m men ngược ph thuộc v o độ l n của góc ingPin
l n mặt phẳng đó v hư ng chu ển động của e
Th ng thường độ ch m được biểu diễn b ng khoảng cách B-A Kích thư c B, A được đo ở mép ngo i của v nh lốp ở trạng thái kh ng tải khi e đi thẳng Độ ch m l dương nếu B-A>0, l âm nếu B-A<0
Độ ch m có ảnh hưởng l n t i sự m i mòn của lốp v ổn định của
v nh ta lái Sự m i mòn lốp ả ra l nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh e lăn phẳng ho n to n
Quá trình lăn của bánh e gắn liền v i sự uất hiện lực cản lăn Pfngược chiều chu ển động đặt tại chỗ tiếp úc của bánh e v i mặt đường ực
Pf n đặt cách tr qua đứng một đoạn R0 v tạo n n một m men qua v i tâm tr qua đứng M men n tác d ng v o hai bánh e v ép hai bánh e về
Trang 21p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 21
phía sau Để lăn phẳng thì các bánh e đặt v i độ ch m =B-A dương V i góc như thế thì tạo l n sự ổn định chu ển động thẳng của e tức l ổn định vành tay lái
Hình 1.11 ộ chụm bánh xe
Ở cầu dẫn hư ng, lực kéo cùng chiều v i chiều chu ển động sẽ ép bánh e về phía trư c Bởi vậ góc giảm Trong trường hợp n , để giảm ảnh hưởng của lực cản lăn v lực phanh v đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh b ng động cơ ), thì bố trí các bánh e v i góc đặt có giá trị nhỏ hơn hoặc b ng kh ng
Tr n e con độ ch m thường có giá trị từ 23 mm
3.5 Bán kính quay vòng (góc bánh xe , bán kính quay vòng )
Hình 1.12 Sự trượt bên khi quay vòng
v A B
Trang 22Hình 1.13 Sơ đồ quay vòng
Sự qua vòng của e kèm theo lực l tâm, lực n có u hư ng bắt e qua v i bán kính l n hơn bán kính dự định của người lái trừ khi e có thể sinh ra một lực ngược lại đủ l n để cân b ng v i lực l tâm ực n l lực hư ng tâm ực
hư ng tâm sinh ra bởi sự biến dạng v sự trượt b n của lốp do ma sát giữa lốp v mặt đường, lực n l lực qua vòng v l m ổn định e khi qua vòng
4 Dẫn động lái
Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết tru ền lực từ cơ cấu lái đến ngõng qua của bánh e Vì vậ dẫn động lái tr n e phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chu ển động từ cơ cấu lái t i các bánh e dẫn hư ng
+ Đảm bảo qua vòng của các bánh e dẫn hư ng sao cho kh ng ả ra hiện tượng trượt b n l n ở tất cả các bánh e, đồng thời tạo li n kết giữa các bánh
e dẫn hư ng
O
r1 r2 r1>r2
Trang 23p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 23
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái l hình thang lái tạo bởi cầu trư c, đòn kéo ngang v đòn kéo b n Nhờ hình thang lái n n khi qua v lăng một góc thì các bánh e dẫn hư ng sẽ qua đi một góc nhất định
Quan hệ hình học của AC ERMAN
Quan hệ hình học của AC ERMAN l biểu thị quan hệ góc qua của các bánh e dẫn hư ng quanh tr c đứng v i giả thiết tâm qua vòng tức thời của e
n m tr n đường kéo d i của tâm tr c cầu sau
Hình 1.14 Quan hệ hình học của AC ERMA
Để thực hiện qua vòng đúng thì các bánh e dẫn hư ng (tr n cùng một cầu) phải qua theo các góc α, β khác nhau v quan hệ hình học được ác định theo biểu
cotg cotg B
L
(1) Trong đó : L : Chiều d i cơ sở của e
B0 : Khoảng cách của hai đường tâm tr qua đứng
α, β: Góc qua của bánh e dẫn hư ng phía ngo i v phía trong
Để đảm bảo điểu kiện (1), tr n e sử d ng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi l hình thang lái Đant Hình thang lái Đant chỉ áp d ng gần đúng điều kiện
tr n, song do kết cấu đơn giản n n được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại e,
có kích thư c v vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái 4 khâu v i quan hệ hình học AC ERMAN chỉ n m ở góc qua
Trang 24hương pháp bố trí được trình bày như hình dưới đây
Hình1.15 Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền
a Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền
b Đòn kéo ngang n m trư c dầm cầu
+ Tr n hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn v kh p tăng l n nh m đảm bảo các bánh e dịch chu ển độc lập v i nhau
Số lượng các đòn tăng l n tuỳ thuộc v o kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấu lái, dẫn động lái v hệ thống treo, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
AC ERMAN, tức gần đúng v i hình thang lái Đant
DÇm cÇu liÒn §ßn kÐo ngang
v
b)a)
v
Trang 25p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 25
Hình 1.16 Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a Đòn ngang nối n m sau dầm cầu
b Đòn ngang nối n m trư c dầm cầu
Hiện na tr n e con th ng d ng l hệ thống treo độc lập, do vậ dẫn động lái có rất nhiều đòn v kh p
Tr n e tải th ng d ng l hệ thống treo ph thuộc, do vậ sử d ng hình thang lái Đant Tr n một số e tải hạng nặng, e si u trường, e si u trọng dẫn động lái hai cầu trư c tức 4 bánh dẫn hư ng v hai hình thang lái 4 khâu Đant ( như e HUYNĐAI 18 tấn )
Tỷ số tru ền của dẫn động lái ph thuộc v o kích thư c v quan hệ của các cánh ta đòn Trong các kết cấu hiện na , tỷ số tru ền của các dẫn động lái thường n m trong khoảng từ 0,85 đến 1,1
* Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái
- hớp cầu : Kh p cầu dùng trong hệ thống lái có 2 dạng:
h p cầu b i trơn thường u n v kh p cầu b i trơn một lần Ng na kh p cầu dùng cho e con l loại kh ng cần bảo dưỡng (b i trơn một lần ) h p cầu dùng cho e tải l kh p cầu b i trơn thường u n h p cầu b i trơn 1 lần bao gồm các loại sau: loại có bạc kim loại, loại bạc nhựa v loại bạc cao su
Trang 26p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 26
Ở các hệ thống lái có đòn qua , các đòn ph chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch chu ển hình học, lực tác d ng n n kh p nhỏ do vậ dùng loại kh p cầu có bạc cao su
h p cầu có bạc nhựa liền khối, có biến dạng rất nhỏ v chịu ma sát tốt, giá th nh kh ng cao loại n được sử d ng rộng rãi tr n các e con hiện na
h p cầu có bạc kim loại chỉ dùng tr n các e thể thao vì u cầu độ bền cao
- Các đòn dẫn động lái: Th ng thường các đòn dẫn động lái có hai dạng l
dạng có kích thư c cố định (hình thang lái) v loại có thể tha đổi được chiều d i (đòn kéo dọc) Hình dạng của các đòn tuỳ thuộc v o vị trí, kết cấu v khoảng
kh ng gian cho phép khi dịch chu ển nhưng phần l n các đòn có tiết diện tròn v rỗng Tr n các đòn kéo dọc (điều chỉnh độ ch m của bánh e), thì hai đầu l kh p cầu, tr n thân hai đầu l ren ngược chiều nhau để khi điều chỉnh chỉ phải oa đòn kéo Thân kh p cầu bắt v i các đòn qua các bề mặt, còn hãm b ng chốt chẻ
- iảm chấn của hệ thống lái :Để nâng cao chất lượng của e, tr n một số
loại e có dùng giảm chấn trong hệ thống lái Trong hệ thống lái có cường hoá thì cường hoá đóng vai trò như một giảm chấn
Tác d ng của giảm chấn l dập tắt các dao động từ mặt đường l n v nh
ta lái, ổn định v nh lái khi đi tr n đường ấu
5 Cường hóa lái
5.1 Đặt vấn đề
Ta thấ lực cản qua vòng tỉ lệ thuận v i trọng lượng e phân l n cầu trư c dẫn hư ng do vậ những e có trọng tải c ng l n thì lực cản qua vòng c ng l n lực cản qua vòng tăng t i một gi i hạn n o đó thì người lái kh ng điều khiển v lăng được nữa Trong trường hợp đó cần có một bộ phận hỗ trợ cho người lái khi qua vòng e Người ta gọi bộ phận đó l 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 ác cao n n bộ phận trợ lực đắt tiền v chỉ được dùng tr n các e tải l n v rất l n tu nhi n do sự tiến bộ của kỹ thuật, công nghệ
Trang 27- Trợ lực thủ lực được dùng nhiều hơn cả vì kết cấu gọn, dễ bố trí
- Trợ lực khí nén về ngu n tắc giống trợ lực thủ lực, nhưng do áp suất khí nén n n kết cấu trợ lực khí nén cồng kềnh v do đó ít được sử d ng
- Trợ lực điện cũng gọn nhưng bộ phận sinh lực thường l động cơ điện n n đảo chiều khó khăn do r to có m men quán tính nhất định Do vậ trợ lực điện cũng ít được sử d ng
* Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Khi bộ phận trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn l m việc được lúc n lực người lái sinh ra để điều khiển v lăng l n hơn, tu vậ người lái vẫn có thể đưa e về nơi sửa chữa được
- Phải đảm bảo cảm giác cho người lái khi lái e Để đảm bảo cảm giác cho người lái phải:
+ Bộ cường hóa chỉ bắt đầu hoạt động khi lực tác d ng l n v lăng đạt được một giá trị nhất định ( khoảng 20N )
+ Lực tr n v lăng tỷ lệ thuận v i lực cản qua vòng
Để lái thuận tiện trung bình lực tr n v lăng khoảng 40 – 70 N, cực đại khoảng
Trang 28p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 28
Hình 1.17 Cấu tạo gồm:
1: Nguồn cung cấp chất lỏng ( dầu áp suất cao )
2: Bộ phận sinh lực ( i lanh lực )
3: Cơ cấu lái
4: Van phân phối
5, 6: Đường dầu dẫn từ van phân phối t i i lanh lực v ngược lại
7: Đường dầu từ bình chứa t i van phân phối
8: Đường dầu hồi
Sơ đồ 2: Cơ cấu lái v van phân phối được bố trí tr n cùng một khối
Hình 1.18
7 8
1
2 3
5
6 4
Trang 29guyên l làm việc của trợ lực:
hi qua vòng sang phải, van phân phối nối đường dầu 6 v i đường dầu 8
v đường dầu 5 v i đường dầu 7.Chất lỏng từ bơm đi đến khoang dư i của i lanh
5
6
7
8
Trang 30p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 30
sinh lực đẩ piston đi l n, đẩ bánh dẫn hư ng qua sang phải Dầu ở khoang tr n
i lanh lực sẽ theo đường 6 về đường 8 v hồi về bơm
Nguồn cung cấp trong đó chủ ếu l bơm thủ lực, được kéo bởi động cơ
t , cung cấp chất lỏng áp suất cao cho hệ thống, bộ phận sinh lực l một i lanh lực, chất lỏng dùng trong hệ thống l dầu thủ lực
5.2.1 Nguồn cung cấp
Bao gồm bơm thủ lực, bình chứa dầu, các van an to n, ác qu thủ lực Bơm thủ lực thường dùng l bơm cánh gạt, bơm bánh răng, áp suất chất lỏng có thể đạt 0,4 – 0,6 MN/m2
- guyên l làm việc của bơm cánh gạt :
Bơm cánh gạt gồm các bộ phận sau: vòng cam, r to, cánh v van điều khiển lưu lượng hi r to qua trong vòng cam, vòng cam bắt chặt v i vỏ bơm Trong rô
to có các rãnh các cánh gạt đặt trong các rãnh đó Vòng ngo i của r to dạng hình tròn, mặt trong của vòng cam l hình van n n tạo khe hở giữa r to v vòng cam Các rãnh gạt chia các khe hở n th nh các buồng dẫn
Trang 31p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 31
Hình 1.21 Sơ đồ nguyên l hoạt động của bơm cánh gạt
Các cánh gạt tỳ l n nhau trong vòng cam nhờ có lực l tâm lẫn áp suất dầu tác d ng tác d ng l n cạnh trong của cánh n n l m kín rất tốt, do vậ khi bơm hoạt động sinh ra dầu có áp suất cao m kh ng bị rò rỉ tại phần tiếp úc giữa cánh gạt v vòng cam Thể tích tại buồng dầu tăng tại cửa hút n n dầu trong bình chứa được hút v o buồng dầu từ cửa hút Thể tích buồng dầu giảm ở phía bơm do vậ dầu hút v o bị đẩ ra ngo i theo cửa bơm Bơm có hai cửa hút v hai cửa bơm Vì
vậ mỗi vòng qua của r to thì dầu được hút v đẩ hai lần
5.2.2 ộ phận sinh lực
Bao gồm i lanh, pitt ng v cần pitt ng Có thể gọi bộ phận n l i lanh lực,
nó l bộ phận biến đổi áp suất chất lỏng th nh lực tác d ng v o dẫn động lái để l m qua bánh e khi qua vòng Xi lanh lực có thể bố trí độc lập, có thể bố trí chung
v i van phân phối, cũng có thể bố trí chung v i van phân phối v cơ cấu lái
5.2.3 Van phân phối
Ha l van điều khiển, có nhiệm v điều khiển dòng chất lỏng đi đến i lanh lực phù hợp v i trạng thái qua vòng (sang trái, sang phải, hoặc đi thẳng ) Van phân phối có một u cầu quan trọng l đảm bảo tính chép hình cho hệ thống lái nghĩa l góc qua vòng của bánh e dẫn hư ng phải tương ứng v i góc qua của v lăng v lực tr n v lăng phải tương ứng v i lực cản qua vòng
Van phân phối tr n trợ lực lái thường có 2 loại: loại van trượt v loại van oa
Trang 32p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 32
+ Van phân phối kiểu van quay
Van điều khiển kiểu qua trong cơ cấu lái qu ết định dầu từ bơm sẽ đi đến buồng n o Tr c van điều khiển (m men từ v lăng tác d ng l n ) v tr c răng được nối v i nhau b ng một thanh oắn Van qua v tr c răng được nối v i nhau
b ng một chốt v qua cùng nhau Nếu có áp suất dầu, thanh oắn sẽ bị oắn hết cỡ,
tr c van điều khiển v tr c răng sẽ tiếp úc v i nhau ở vấu chặn n n m men từ tr c van điều khiển sẽ tru ền thẳng đến tr c răng
Hình 1.22 Van điều khiển kiểu quay
Sơ đồ mạch điều khiển thuỷ lực của van quay
Một sức cản trong mạch dầu được tạo ra bởi chu ển dộng qua của tr c van điều khiển so v i van qua hi v lăng qua sang phải, áp suất bị cản lại tại cửa X
v Y, khi qua sang trái, nó bị cản lại tại X' v Y'
Trang 33+Van phân phối kiểu van trượt
Trang 34p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 34
Trong đó:
1: Thùng chứa 2: Bơm dầu
3: Bánh e dẫn hư ng 4: Vỏ van phân phối
5: Lò xo 6: Đòn kéo dọc
7: Xi lanh lực 8,9: Đường dầu nối i lanh lực v van phân phối 10: Đường dầu hồi 11: Con trượt
12: Cơ cấu lái 13: V lăng
Van phân phối được lắp tr n đòn kéo dọc 6 Phía đòn qua đứng, đòn kéo dọc được nối cứng v i con trượt 11 ( lõi van ), phía còn lại nối cứng v i vỏ van 4
hi e chu ển động thẳng, con trượt n m ở vị trí trung gian, chất lỏng từ bơm 2 đi
v o van phân phối v thoát ra đường hồi 10 đi về thùng chứa 1, hệ thống trợ lực
kh ng l m việc
hi qua vòng, người lái qua v lăng 13 ( giả sử sang trái ), qua cơ cấu lái
12 đòn kéo dọc sẽ đẩ con trượt 11 l n tr n, lúc n dầu áp suất cao từ bơm qua van
đi v o đường 8 v đến buồng trái của i lanh lực 7 đẩ piston sang trái, đẩ bánh e qua sang trái, thực hiện qua vòng trái
Đường dầu 9 lúc n qua van được nối th ng v i đường 10, đưa dầu từ buồng tr n b n phải i lanh lực về thùng chứa 1 ngược lại nếu người lái qua v lăng sang phải, con trượt 11 bị kéo uống, dầu áp suất cao đi từ bơm qua van đến đường dầu 9, đến buồng phải của i lanh lực 7 v dầu từ đường 8 sẽ qua van phân phối về đường 10 v về thùng chứa 1 ò o phản ứng 5 có tác d ng đảm bảo khi lực tác d ng của người lái l n v lăng đạt một giá trị nhất định, hệ thống trợ lực m i
l m việc, điều n đảm bảo cho người lái có “cảm giác lái” khi qua v lăng
+Van phân phối kiểu van cánh
Tr n hình vẽ l cấu tạo kiểu van cánh Nó cũng có tác d ng như hai kiểu van
tr n Tr c van điều khiển v tr c răng được nối nhau th ng qua thanh oắn, các cánh van được l m liền v i thanh oắn
Trang 35p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 35
Các van V1 và van V2 của cánh số một đóng vai trò như van điều khiển
hư ng chả v lựa chọn dòng dầu:hoặc từ P-A-T hoặc từ P-B-T ph thuộc v o sự
dịch chu ển của v lăng
Các van V3 và van V4 của cánh số hai đóng vai trò như van điều khiển áp
suất tại điểm A v điểm B ph thuộc v o lực đánh lái Ở vị trí chung gian tất cả các
van V1,V2,V3 và van V4 đều mở v do đó kh ng có sự ch nh lệch áp suất giữa hai
khoang A và khoang B
hi v lăng qua sang trái V1 mở, V2 đóng, V3 mở một phần, V4 mở do vậ
áp suất tại A tăng l n v đẩ piston sang phải tạo sự trợ lực lái Tương tự khi e
qua vòng sang phải
Hình1.25 Sơ đồ mạch điều khiển van cánh
+Van phân phối kiểu van ống
Van điều khiển kiểu ống được m tả ở hình vẽ dư i đâ :
Trang 36t c được đẩ sang trái đẩ bánh e 3 qua sang phải, th ng qua các đòn dẫn động thanh kéo dọc 6 sẽ đẩ vỏ van 4 đi uống, đóng đường dầu từ bơm v o đường 9, giữ ngu n áp suất dầu trong khoang b n trái của i lanh lực, piston của i lanh lực dừng lại v do đó bánh dẫn hư ng cũng dừng lại cùng v lăng
hi bộ phận cường hóa hỏng đảm bảo hệ thống lái vẫn l m việc được, tu nhi n lực tr n v lăng sẽ l n, l m người lái rất vất vả
5.2.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực
Trợ lực lái l một thiết bị thuỷ lực sử d ng c ng suất của động cơ để giảm nhẹ lực lái Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác d ng l n piston n m trong lanh lực Mức độ trợ giúp ph thuộc v o độ l n của áp suất dầu tác d ng l n piston Vì vậ nếu cần trợ lực lái l n hơn thì phải tăng áp suất dầu
+ Vị trí trung gian
Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu sẽ chả qua van v o cửa ả v hồi về bơm Vì áp suất dầu b n trái v b n phải piston l như nhau l n piston kh ng chu ển động về hư ng n o
Trang 37Piston
X lanh lực
Bơm hối van điều khiển
Piston
X lanh lực
Trang 38u điểm:-Ma sát giữa tr c vít v cu l ma sát lăn th ng qua các vi n bi,bởi
vậ hiệu suất tru ền lực cao,giảm được sự mòn trong cơ cấu lái
-Cho phép dễ d ng kết hợp v i trợ lực lái thủ lực v được dùng phổ biến tr n t tải v t buýt
2.1.2 ánh răng-thanh răng
u điểm:-Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ.Do cơ cấu lái nhỏ v bản than thanh răng tác d ng như thanh dẫn động lái n n kh ng cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác
-Có độ nhạ cao vì ăn kh p giữa các răng l trực tiếp
-Sự cản trượt,cản lăn nhỏ v tru ền m men rất tốt n n ta lái nhẹ -Có khả năng tự động triệt ti u khe hở tại chỗ ăn kh p.Tỉ số tru ền thuân v nghịch b ng nhau v b ng 0,8 đến 0,9
Nhược điểm:- ích thư c chiều d i cơ cấu l n,thanh răng chế tạo từ thép chất lượng cao,kích thư c nhỏ,tu vậ dễ bị cong trong quá trình sử d ng
ết luận:V i đặc điểm của e thiết kế l tải trọng thấp,vận h nh tr n đường tốt điều kiện thuận lợi.Ta chọn cơ cấu lái loại bánh răng-thanh răng
1: Đòn qua ngang 4: Thanh dẫn động 2: h p cầu 5: Vành tay lái
3: Cơ cấu lái 6: Tr c lái
Hình 2.2 Sơ đồ chung của hệ thống lái thiết kế
5 6
Trang 39p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 39
2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái
2.2.1 Dẫn động lái v i h nh thang lái 4 khâu
u điểm: ết cấu đơn giản,đáp ứng gần đúng quan hệ lý thu ết
Nhược điểm:Phạm vi sử d ng hạn chế.Được sử d ng tr n t có dầm cầu liền
v i 2 phương pháp bố trí đòn ngang l đòn ngang lien kết n m sau dầm cầu v n m trư c dầm cầu.Dùng v i hệ thống treo ph thuộc
2.2.2 Dẫn động lái v i h nh thang lái 6 khâu
Số lượng đòn v khâu kh p tăng l n nh m đảm bảo các bánh e chu ển động độc lập
ết luận:Tr n t v i hệ thống treo trư c độc lập v cơ cấu loại bánh răng-thanh răng thì có thể kết hợp thanh răng l m lu n chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.V i phương án dần động lái 6 khâu cho hệ thống treo độc lập đã đáp ứng gần đúng mối quan hệ động học của các bánh e phía trong va phía ngo i khi qua vòng
Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động lái
2.3 Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái
2.3.1 Cường hóa điện
u điểm:Hệ thống cho phép có khả năng sử lí rộng rãi nhiều th ng tin lien quan t i khả năng qua vòng của t ,ho n thiện chất lượng điều khiển v qua vòng
Nhược điểm:Hệ thống v i nhiều cảm biến phức tạp,các trương trình điều khiển m tơ DC,bộ kiểm soát tốc độ.Dẫn đến giá th nh cao
2.3.2 Cường hóa khí nén
Trợ lực khí nén sử d ng năng lượng trợ lực l khí nén tr n t Nguồn khí nén
tr n e có áp suất tối đa l 10 bar.Do đó kích thư c i lanh lực v van điều khiển thường l n,khó bố trí tr n e.Do vậ ,hiện na hệ thống trợ lực b ng khí nén ít được
sử d ng
2.3.3 Cường hóa thủy lực
Cơ cấu lái,van phân phối, i lanh lực bố trí tr n cùng một khối
Trang 40p t v e chu n d ng 53-ĐHB HN 40
u điểm:Có cấu tạo khá đơn giản,tác động nhanh,hiệu suất cao.V i c ng nghệ chế tạo hiện đại cho phép thiết kế được những bộ trợ lực thủ lực có kết cấu nhỏ gọn.N n được sử d ng nhiều tr n e con v e du lịch
Nhược điểm:Có nhiều chỗ tiếp úc cơ khí dẫn đến m i mòn
ết luận:Chọn hệ thống lái có cơ cấu lái kiểu bánh răng-thanh răng,dẫn động lái v i hình thang lai 6 khâu,cường hóa lái thủ lực
Hình 2.5 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái
