Xây dựng quy trình phục hồi và sửa chữa hệ thống lái có trợ lực

Là những sinh viên đợc đào tạo tại trờng ĐHSPKT Hng Yên chúng em đã đợc cácthầy, cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chuyên môn, để tổng kết và đánh giáquá trình học tập và rèn luy

Lời nói đầu

Ngày nay ôtô đợc sử dụng rộng răi nh một phơng tiện đi lại thông dụng, các trangthiết bị, bộ phận trên ôtô ngày càng hoàn hiện và hiện đại, đóng một vai trò quan trọng

đối với việc bảo đảm độ tin cậy và an toàn cho ngời vận hành và chuyển động của ôtô

Là những sinh viên đợc đào tạo tại trờng ĐHSPKT Hng Yên chúng em đã đợc cácthầy, cô trang bị cho những kiến thức cơ bản về chuyên môn, để tổng kết và đánh giáquá trình học tập và rèn luyện tại trờng chúng em đợc giao đề tài xây dựng quy trình

phục hồi và sửa chửa hệ thống lái có trợ lực

Em rất mong rằng khi đề tài của em đợc hoàn thành sẽ đóng góp một phần nhỏtrong công tác giảng dạy và học tập môn học này Đồng thời có thể là tài liệu tham khảocho các bạn học sinh, sinh viên chuyên nghành ôtô và các bạn sinh viên học tại cácchuyên ngành khác thích tìm hiểu về kỹ thuật ôtô

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót trong quátrình thực hiện đồ án môn học chúng em rất mong nhận đợc sự giúp đỡ của các thầy, cô

và bạn bè đồng nghiệp để đồ án của chúng em đợc hoàn thiện hơn

- Giảm lực quay vôlăng của ngời lái

- Bảo đảm chuyển động an toàn khi xe có sự cố lớn ở bánh xe dẫn hớng

- Giảm lực va đập từ bánh xe lên vành tay lái

1 2 Yêu cầu

- Khi bộ trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn phải làm việc đợc

- Bộ trợ lực lái phải giữ cho ngời lái cảm giác có sức cản trên đờng khi quayvòng Do đó bộ trợ lực lái chỉ làm việc khi sức cả quay vòng lớn hơn giátrị giới hạn

- Tác động của bộ trợ lực lái phải nhanh, phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác

- dụng và góc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn hớng

- Hiệu suất làm việc cao

- Loại cùng khối: Bộ trợ lực lái và cơ cấu lái đặt trong cùng một khối

- Loại không cùng khối: Bộ trợ lực lái đặt tách biệt với cơ cấu lái

2 Kết cấu hệ thống lái có trợ lực

Hệ thống lái có trợ lực về căn bản giống hệ thống lái thờng, chỉ có thêm bộ trợ lực

Bộ trợ lực lái thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, là hệ thống điều khiển khép kín bao gồm bơm thủy lực, van phân phối và xylanh lực

2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống

2.1.1 Kết cấu của hệ thống lái

Hình 1 Sơ đồ hệ thống lái

1 Vành lái 2 Trục lái 3 Bánh xe dẫn hớng.4 Đòn quay dẫn động 5 Đòn kéo dọc 6 Trụ đứng.7

Đòn bên 8 Khớp cầu 9.Cơ cấu lái.10 Đòn ngang liên kết

2.1.2 Nguyên lý làm việc

Vành tay lái có nhiệm

vụ tạo ra mômen quay cần thiết khi ngời lái tác dụng vào Trục lái truyền mômen quayxuống cơ cấu lái Khi muốn thay đổi hớng chuyển động của xe, ngời lái tác dụng một lực

để quay vành tay lái Giả sử muốn xe quay vòng sang phải, ngời lái quay vành tay láitheo chiều kim đồng hồ Mômen quay đợc trục lái truyền tới cơ cấu lái làm trục vít quay,bánh vít quay theo và đòn quay đứng xoay một góc về phía sau trong mặt phẳng thẳng

đứng Thanh kéo dọc tác động vào đòn quay ngang làm cam quay bánh xe xoay một góc

về phía phải Qua cơ cấu hình thang lái, bánh xe bên phải cũng xoay về phía phải mộtgóc nhất định, hớng chuyển động của xe quay vòng sang phải Muốn xe chuyển độngthẳng, ngời lái cần phải quay vành tay lái theo chiều ngợc lại

Trờng hợp muốn xe quay vòng sang trái, ngời lái tác dụng một lực quay vành tay láitheo chiều ngợc chiều kim đồng hồ Các quá trình xảy ra tơng tự nh trờng hợp quay vòngsang phải, nhng với chiều ngợc lại

* Yêu cầu

- Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động ổn định

- Có hiệu suất cao để lái nhẹ nhàng, trong đó hiệu suất chiều thuận lớn hơnhiệu suất theo chiều ngợc để các va đập từ mặt đờng đợc giữ lại phần lớn ởcơ cấu lái

- Đảm bảo tỷ số truyền hợp lý

- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao

- Dễ tháo lắp, điều chỉnh

* Phân loại

- Nhóm cơ cấu lái dùng trục vít lõm

+ Trục vít - bánh vít

+ Trục vít - cung răng

+ Trục vít - con lăn

- Nhóm cơ cấu lái dùng trục vít vô tận

+ Trục vít - chốt khớp - đòn quay

+ Trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng, cơ cấu này đợc sử dụng rộngrãi với hiệu suất làm việc cao

a.Cơ cấu lái trục vít - con lăn

Hình 2 Cơ cấu lái trục vít - con lăn

1 Trục chủ động 2 Vỏ cơ cấu lái 3 Đệm tựa ổ bi

4 Vòng ngoài ổ bi 5 Trục vít lõm 6 Vòng ngoài ổ bi dới

7 Đệm điều chỉnh ổ bi 8 Nắp dới 9 Trục con lăn

Con lăn luôn ăn khớp với trục vít và quay trơn trên trục nhờ ổ bi kim, do đó ma sáttrợt đợc chuyển thành ma sát lăn, hiệu suất của cơ cấu lái tơng đối cao Trục con lăn đặttrên nạng đồng thời là trục bị động Trục bị động đặt trên bạc tựa dài và đợc hạn chế dọctrục nhờ ốc giữ và điều chỉnh Đầu ngoài trục bị động dạng hình côn nhỏ có then tamgiác

để lắp đòn quay đứng dẫn động các đòn của hệ thống lái Để giữ chặt đòn đứng với trụcquay nhờ đệm vênh và êcu Vị trí tơng đối của con lăn và trục vít có độ chênh lệch, khi

sử dụng chỗ ăn khớp bị mài mòn có thể đẩy sau con lăn vào trục bị động tạo nên

khả năng ăn khớp mới với độ dơ nhỏ Vỏ cơ cấu lái có các lỗ để bắt trên giá của xe, trênlắp còn có lỗ đổ dầu và xác định mức dầu trong cơ cấu lái

Khi quay vô lăng, trục vít quay làm con lăn quay quanh trục của nó, đồng thời xoaytheo đờng bao của trục vít, do đó trục bị động và đòn quay đứng xoay để tác động vàodẫn động lái

b Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Hình 3 Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

có phớt che bụi đảm bảo bánh răng quay nhẹ nhàng Vì bánh răng có kích thớc nhỏ nên

đợc chế tạo liền trục

Thanh răng nằm dới bánh răng có cấu tạo răng nghiêng Phần cắt răng của thanhrăng nằm ở phía trái, phần thanh còn lại có dạng tròn, thanh răng chuyển động tịnh tiến

trên hai bạc trợt Cụm bạc trợt có tiết diện dạng vành khăn nằm bên phải, cụm bạc trợtnửa vành khăn nằm phía dới bánh răng Bạc trợt nửa vành khăn có lò xo trụ tỳ chặt và đ-

ợc điều chỉnh thờng xuyên trong sử dụng thông qua các êcu điều chỉnh Giữa bạc trợt vàêcu điều chỉnh luôn tồn tại khe hở để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ Trên êcu điều chỉnh

có ốc khóa chặt để tránh tự nới lỏng ốc điều chỉnh Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc

ăn khớp lớn cho bộ truyền bánh răng nghiêng

Bộ truyền đợc bôi trơn bằng mỡ, hai đầu của vỏ có nắp tôn bao kín ở phần bênphải thanh răng có các lỗ ren để bắt đòn ngang bên Vỏ cơ cấu lái bắt với vỏ xe nhờ hai ụcao su đặt ở hai đầu cơ cấu lái Phía đầu ngoài của trục bánh răng có mặt vát để lắp cố

định mặt bích của trục lái với cơ cấu lái Mặt bích của khớp nối có đệm cao su để truyền

2 ổ bi 6 Trục vít 10 Bánh răng xẻ quạ 14 Nắp

3 ốc điều chỉnh 7 ổ bi 11 ốc tựa điều chỉnh 15 Bi

-cấu bị mòn cho phép điều chỉnh đợc khe hở Trục bánh răng đặt trên hai ổ bi kim nằmtrong vỏ và nắp Đầu trục bánh răng có xẻ rãnh để đặt bulông tỳ đầu trục Êcu hãm nằmngoài nắp cố định vị trí của trục bị động Nhờ kết cấu này có thể điều chỉnh sự ăn khớpcủa thanh răng và bánh răng

Đầu ngoài của trục bị động có then hoa tam giác ở dạng côn để lắp với đòn quay củadẫn động lái Toàn bộ cơ cấu đợc đặt trong dầu

Để thoả mãn điều kiện không bị trợt bánh xe sau thì tâm quay vòng phải nằm trên

đờng kéo dài của tâm cầu sau, mặt khác các bánh xe dẫn hớng phải quay theo các góca(với bánh xe ngoài), góc ò (với bánh xe trong)

Quan hệ hình học đợc xác định theo công thức: cotga = cotgò = B/L

Trong đó:

 B là chiều rộng cơ sở đờng trụ đứng trong mặt phẳng đi qua tâm trục bánh xe vàsong song với mặt đờng

 L là chiều dài cơ sở của xe

Để đảm bảo điều kiện này, trên xe có sử dụng cơ cấu 4 khâu có tên là hình thang lái

Đantô Hình thang lái Đantô chỉ đáp ứng gần đúng nhng do kết cấu đơn giản nên chúng

có mặt ở hầu hết các xe con

 Hình thang lái

Hình 6 Cơ cấu 4 khâu có dầm cầu liền.

a Đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầu

b Đòn ngang liên kết nằm trớc dầm cầu

Cơ cấu 4 khâu đặt trên cầu trớc có dầm cầu liền, cấu tạo gồm: Dầm cầu cứng đóng vaitrò một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết hai đòn bênbằng khớp cầu Các đòn bên quay quanh đờng tâm trụ đứng

Trên hệ thống treo độc lập, số lợng đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh xedịch chuyển độc lập Số lợng đòn tăng lên tùy thuộc vào kết cấu cơ cấu lái, vị trí bố trí cơcấu lái, không gian cho phép bố trí đòn, khớp, độ cứng vững của kết cấu Nhng vẫn đảmbảo quan hệ hình học của Arkerman, tức là gần đúng với cơ cấu Đantô

a b Hình 7 Cơ cấu đòn ngang nối liên kết trên hệ thống treo độc lập

a Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu

b Đòn ngang nối năm trớc dầm cầu

Trạng thái quay vòng của xe, nếu thực hiện quan hệ hình học Arkerman đ ợc gọi làquay vòng "đủ", tức là chỉ có khi lốp là tuyệt đối cứng, vận tốc quay vòng nhỏ, góc quaybánh xe dẫn hớng nhỏ Trong thực tế, bánh xe đàn hồi chịu lực bên (lực ly tâm, gió bên,

đờng nghiêng ), vận tốc lớn, góc quay vòng thờng xuyên thay đổi Nên quan hệ hìnhhọc thờng xuyên biến động gây nên trạng thái quay vòng "thừa" hoặc "thiếu"

b Dẫn động lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng đòn quay

Dẫn động lái của các xe sử dụng cơ cấu lái có trục bị động quay dùng các dạng cơ bản:

Hình 8 Cơ cấu dẫn động lái dạng đòn quay Trờng hợp a: Cơ cấu lái đặt sau trục cầu trớc và nằm trên vỏ hoặc khung xe, đòn

3 có thể điều chỉnh chiều dài đòn để tạo điều kiện điều chỉnh độ chụm bánh xe dẫn hớng,vì vậy phải có chiều dài nh- nhau

Trờng hợp b: Cơ cấu lái đặt trớc cầu trớc, đòn 4 cũng là đòn liên kết và cùng với

đòn 3 đều đặt sau trục cầu trớc

Trờng hợp c: Cơ cấu lái đặt trớc, các đòn ngang đặt trớc cầu xe

Trờng hợp d: Cơ cấu lái đặt sau, các đòn ngang 3, 4 đặt trớc trục cầu xe

c.Cơ cấu lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng bánh răng - thanh răng

Trờng hợp a: Cơ cấu lái và đòn dẫn động đặt sau cầu trớc Vai trò của thanh răngchỉ đảm nhận chuyển động tịnh tiến, các đòn ngang bên dài, góc lắc trong quá trìnhchuyển động theo phơng thẳng đứng của bánh xe gây nên ở đòn ngang bên nhỏ, vì vậybánh xe ít bị lắc do góc tự điều khiển

Trờng hợp b: Cơ cấu lái đặt trớc trục cầu trớc, đòn ngang liên kết là thanh răng,

đòn ngang bên nối từ thanh răng tới đòn bên dẫn động bánh xe Kết cấu gọn, chiếm ítchỗ ở phần đầu xe, các đòn bên có khả năng điều chỉnh chiều dài

Trờng hợp c: Đòn ngang bên và đòn ngang đặt trớc cầu xe Bạc trợt 3

đặt cố định trên vỏ cơ cấu lái gắn với vỏ xe

Trờng hợp d: Thanh răng và cơ cấu lái đặt sau, đòn dẫn động đặt trớc trục

d.Dẫn động lái ở hệ thống treo phụ thuộc

Hình 10 Dẫn động cơ cấu lái xe Gat 53.

Hệ thống treo trớc phụ thuộc thờng sử dụng ở xe tải, cơ cấu lái chủ yếu là trục vít con lăn hay trục vít vô tận - êcu bi - bánh răng - thanh răng Hai cơ cấu này đều sử dụng

-đòn quay

Cơ cấu lái đặt phía trớc dầm cầu Dẫn động lái gồm các đòn quay và thanh kéo dọc,thanh kéo ngang Các đòn quay và thanh kéo nối với nhau qua khớp cầu Cơ cấu hìnhthang lái đặt phía sau cầu xe, chiều dài thanh kéo ngang có thể thay đổi đợc để điềuchỉnh hai bánh xe dẫn hớng

Khi quay vành tay lái, dầm cầu chuyển hớng xoay trong mặt phẳng thẳng đứng, tác

động cho cần kéo dọc dịch chuyển thông qua cần quay trên làm xoay bánh xe dẫn ớngbên trái Cơ cấu hình thang lái có tác dụng làm bánh xe dẫn hớng bên phải xoay theovới góc độ phù hợp

h-e Các chi tiết của dẫn động lái

*

Khớp

cầu

Hình 12 Khớp cầu

a Bạc kim loại b.Bạc nhựa c Bạc cao su

Khớp cầu dùng để nối giữa các đòn quay và đòn kéo Với yêu cầu là không cókhoảng hở và giảm các lực va đập lên dẫn động lái và vành tay lái

Khớp cầu dùng cho hệ thống lái có hai loại: Khớp cầu bôi trơn thờng xuyên và khớpcầu bôi trơn một lần Khớp cầu bôi trơn thờng xuyên có vú mỡ để thờng xuyên bơm mỡbôi trơn, khớp này thờng dùng cho xe tải, xe dùng trong điều kiện địa hình xấu Các loạikhớp cầu dùng cho xe con ngày này là loại không cần bảo dỡng, có thể có các loại khớpcầu bôi trơn "vĩnh cửu"

Khớp cầu có bạc kim, loại chỉ dùng trên xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao, việccách âm cho hệ thống không phải là yêu cầu chính

Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có độ biến dạng nhỏ và chịu ma sát tốt, giá thànhkhông cao

ở hệ thống lái có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch chuyểnhình học, lực tác dụng lên khớp nhỏ, do đó đ-ợc bố trí bạc bằng cao su

Trên cơ cấu lái bánh răng - thanh răng thờng dùng các khớp loại bôi trơn "vĩnhcửu", vỏ của khớp đợc chế tạo bằng phơng pháp dập định hình, bạc nhựa liền khối, chịumài tốt Toàn bộ khớp cầu được bắt với thanh răng bằng mối ghép ren và đệm chắc chắn Quả cầu liền với đầu đòn ngang bên và có mặt vát để lắp với thân đòn ngang bên.Mối ghép giữa hai nửa thân bằng ren cho phép điều chỉnh chiều dài mà vẫn đảm bảokhớp cầu làm việc tốt trong không gian với góc nón gần bằng 15

* Vành tay lái và trục lái

Vành tay lái và trục lái đợc đặt trong buồng lái, là bộ phận cần thiết để điều khiểnchuyển động của xe Vành tay lái và trục lái truyền lực điều khiển đến cơ cấu lái Trụclái đảm bảo độ cứng để truyền mômen nhng lại phải giảm rung động trong hệ thống lái Trục lái tựa trên vỏ qua ổ bi hay bạc Ngày nay không còn sử dụng loại trục lái liền

mà đa số sử dụng trục "gây" đợc cấu tạo từ các trục đặc và có khớp các đăng nối cáctrục Nhờ các trục không trùng tâm, lại liên kết bằng khớp các đăng hay khớp cao su nên

xe bị đâm không gây lực ép mạnh vành tay lái vào ngời lái, nâng cao khả năng an toàn,

đồng thời tạo điều kiện tháo các trục dễ dàng

Hình 12 Trục lái và vành tay lái.

Khi động cơ làm việc, trục bơm đợc dẫn động và kéo Rôto cùng các phiến gạt quay.Lực ly tâm tác động cho các phiến gạt văng ra tỳ sát vào bề mặt ôvan của lòng bơmphiến gạt, bơm quay làm thể tích của khoang chứa dầu thay đổi Khi thể tích tăng tạo rasức hút dầu và nạp dầu vào khoang, khi thể tích giảm dầu bị ép đẩy ra ngoài Mỗi vòngquay của Rôto phiến gạt có hai lần nạp và hai lần ép Bơm dầu có hai buồng tác dụng đặt

đối xứng

II.QUY TRìNH THáO LắP Hệ THốNG LáI Có TRợ lực(xe toyota corolla)

1.hệ thống lái có trợ lực kiểu piston-thanh răng

Hình 14 Sơ

đồ cấu tạo hệ thống lái có trợ lực

20- Vòng làm kín 21- Xéc măng

22- Vòng làm kín 23- Phớt chắn dầu 24- Bạc dẫn hớng 25- Vòng làm kín 26- Gối đỡ

27- Vòng đệm28- Đòn ngang29- Đai giữ

30- Bọc cao su 31- Lò xo kẹp

32- Đai ốc điều chỉnh33- Đòn ngang cuối

2 Quy trình tháo lắp.

 Dùng vam và các dung cụ chuyên dùng để tháo lắp các chi tiết láp chặt

 Tháo dây còi bảng nối điện đa dây còi ra ngoài

 Tháo ốc hãm đầu trục tay lái , tháo vô lăng

 Xả dầu ra khỏi hệ thống lái , tháo các ống lối và đờng dẫn đầu

 Nâng xe lên và tháo rời hộp tay lái ra khỏi xe

 Tháo các khớp , đòn của hệ thống đẫn động lái

Chú ý:khi tháo các bộ phận phải đánh đấu vị trí lắp ghép giữa chúng

2.1.Quy trình tháo lắp cơ cấu lái (hộp tay lái)

2.1.1.Quy trình tháo cơ cấu lái

 Sau khi tháo rời cơ cấu lái khỏi xe ta tién hành vệ sinh cơ cấu lái sơ bộ sau đó tiến hành tháo rời cơ cấu lái theo trình tự dới đây

Không kẹp chặt quá

- Th¸o ®ai èc h·m ra.

- Thao thanh cuèi ra

V¹ch dÊu, clª dÑt 22

Bäc cao su

42, kÑp chuyªn dïng

42, k×m nhän

Lôc l¨ng

24, kÑp chuyªn dïng

Tr¸ch xícb¹c, cong lß

xo vµ biÕnd¹ng

2.1.2 Quy trình lắp cơ cấu lái .

 Cơ cấu lái sau khi đợc tháo ra để kiểm tra sửa chữa cần đợc lắp lại theo đúng trình tự để đảm bảo hoạt động tốt

Bôi keo làm kín mặt ngoài của phớt

2

lớp mỡ vào

bề mặt của thanh răng

chuyêndùng

Kẹp không chặt quá

đục

Mô men xiết 800 kg.cm

Mô men xiết 180 kg.cm

Bôi một lớp mỡ mỏng vào

bề mặt bạc

và gối đỡ của bạc Mô men xiết 250 kg.cm

Điều chỉnh sự ăn khớp

của trục chính và thanh

răng lại cho đúng

- Quay trục chính sang

phải và sang trái nhiều

Mô men xiết 713 kg.cm

10

lăng

24, Clê dẹt 42, kẹp chuyêndùng

Mô men xiết 510 kg.cm

22, 30

Mô men xiết 900 kg.cm

2.2 Quy trình tháo lắp bơm dầu trợ lực lái