đồ án thiết kế hệ thống lái xe tải vừa

MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 2 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu. 2 1.2 Trình tự thiết kế 3 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 4 2.1 Các thông số và phương án cho trước 4 2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái 4 2.3 Phân tích, lựa chọn kết cấu một số phần tử cơ bản của hệ thống lái 5 2.4 Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống lái 6 2.5 Kiểm tra khả năng làm việc của các chi tiết dẫn động lái 16 CHƯƠNG III: THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU 23 3.1. Cơ sở thiết lập bản vẽ kết cấu hệ thống lái 23 3.2 Thiết lập bản vẽ tổng thể theo số liệu tính toán 23 3.3 Thiết lập bản vẽ chi tiết 24

MỤC LỤC

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 2

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 2

1.2 Trình tự thiết kế 3

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 4

2.1 Các thông số và phương án cho trước 4

2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái 4

2.3 Phân tích, lựa chọn kết cấu một số phần tử cơ bản của hệ thống lái 5

2.4 Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống lái 6

2.5 Kiểm tra khả năng làm việc của các chi tiết dẫn động lái 16

CHƯƠNG III: THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU 23

3.1 Cơ sở thiết lập bản vẽ kết cấu hệ thống lái 23

3.2 Thiết lập bản vẽ tổng thể theo số liệu tính toán 23

3.3 Thiết lập bản vẽ chi tiết 24

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay ô tô đã trở thành một phương tiện rất phổ biến trong xã hội, vì vậy yêu cầuđặt ra với sự an toàn và tiện nghi của oto ngày càng cao hơn Hệ thống lái là một phần quan trọng của bất cứ chiếc oto nào vì thế em được giao đề tài thiết kế hệ thống lái xe tải với cơ cấu lái trục vít – con lăn

Mục đích của thiết kế môn học là thiết kế ra một hệ thống lái hoàn chỉnh, chính xác,

có khả năng áp dụng vào thực tiễn và phù hợp với loại xe được yêu cầu, đảm bảo an toàn chính xác khi chuyển hướng, lái nhẹ nhàng êm dịu tạo cảm giác thoải mái cho người lái.Sau đây là thiết kế môn học hệ thống lái xe tải với cơ cấu lái trục vít - con lăn Phần thiết

kế còn nhiều thiếu sót nên em mong thầy cô tư vấn chỉnh sửa giúp em để em hoàn thành thiết kế môn học của mình một cách hoàn thiện

Nhân cơ hội này, em cũng xin được gửi lờn cảm ơn chân thành đến thấy Đào Mạnh Hùng đã nhiệt tình giúp đỡ em, để em có thể hoàn thành thiết kế môn học này một cách tốt nhất

Hà nội, ngày 24 tháng 12 năm 2017 Sinh viên thực hiện

Dương Văn Tú

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.

1.1.1 Công dụng.

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái ), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái ), cơ cấu lái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng)

Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe

1.1.2 Phân loại

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô :

- Theo kết cấu của cơ cấu lái:

+ Loại trục vít đòn quay

- Theo số bánh dẫn hướng :

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng cầu sau

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu

- Theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái

+ Loại trợ lực lái cơ khí

+ Loại trợ lực lái dùng điện

1.1.3 Yêu cầu.

Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không gây lên các dao động và va đập trong hệ thống lái

Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng khi chuyển động thẳng

Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường

hẹp ,đường gấp khúc, hệ thống lái có thể quay ngặt các bánh xe trước một cách dễ dàng Quay vòng ngặt là trạng thái quay vòng với thời gian quay vòng ngắn và bán kính quay vòng nhỏ.

Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực người lái đặt lên vành lái khi quay vòng phải nhỏ, lực lái cần thiết sẽ lớn khi xe đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng Vì vậy cần phải đảm bảo lực lái nhỏ nhưng vẫn gây được cảm giác về trạng thái mặt đường

Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, không gây tổn thương lớn cho người lái Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua kết cấu lái lên vô lăng

Hình 1.1 Tổng thành thiết kế

1.2 Trình tự thiết kế

Các thông số và phương án cho trước

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái

Phân tích lựa chọn một số phần tử cơ bản của hệ thống lái

Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống lái

Kiểm tra khả năng làm việc của một số chi tiết

Thiết lập bản vẽ kết cấu gồm bản vẽ tổng thể và bản vẽ chi tiết

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI

2.1 Các thông số và phương án cho trước

Bảng 2.1 các số liệu cho trước

2.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái

Cấu tạo cơ bản của hệ thống lái bao gồm các phần chính: vành lái, cơ cấu lái, dẫn động lái

- Cơ cấu lái là một hộp giảm tốc được bố trí trên khung hoặc vỏ của ô tô đảm nhận phần lớn tỉ số truyền của hệ thống lái,

- Vành lái là cơ cấu điều khiển nằm trên buồng lái, chịu tác động trực tiếp của người điều khiển Nối liền giữa vành lái và cơ cấu lái là trục lái

- Dẫn động lái gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng

và các liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng Bao gồm: hai đòn bên, đòn ngang, trục quay bánh xe

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái

2.3 Phân tích, lựa chọn kết cấu một số phần tử cơ bản của hệ thống lái

2.3.1 Chọn phương án dẫn động lái

- Với xe thiết kế được giao, có hệ thống treo cầu trước là treo phụ thuộc nhíp đơn ta

chọn phương án dẫn động lái như hình vẽ với hình thang lái Đantô (hình thang lái 4

khâu)

- Chọn hình thang lái Đanto với đáy nhỏ nằm về phía sau trục cầu trước

2.3.2 Chọn phương án cơ cấu lái.

Ngày nay như cơ cấu lái loại trục vít lõm – con lăn được sử dụng phổ biến trên

nhiều xe Do có các ưu điểm: kết cấu gọn, độ bền và độ chống mòn của trục vít lõm con

lăn cao và có hiệu suất cao Có khả năng điều chỉnh lại nhiều lần để khắc phục khoảng hở

ăn khớp và khoảng hở trong ổ bi Với những ưu điểm đó ta lựa chọn hệ thống lái có kết

cấu Trục vít lõm con lăn để tính toán thiết kế cho đề tài của mình

1 - Vành tay lái; 2 - Trục lái; 3 - Trục vít; 4-Bánh vít; 5- Cam

quay bên trái6,11,10 - Hình thang lái; 7 - Đòn quay ngang; 9 - Cam quay bên

phải

12 – Thanh kéo dọc; 13 - Đòn quay đứng

Hình 2.3 Cơ cấu lái trục vít lõm – con lăn

1-nắp đậy;2-vỏ cơ cấu lái;3-ốc đổ dầu;4-trục vít;5-trục bị động;6-ổ bi đỡ;7-trục con lăn;

8-con lăn;9-trục bị động;10-giá đỡ

2.4 Tính toán các thông số cơ bản của hệ thống lái

2.4.1 Tính toán và phân phối tỷ số truyền

2.4.1.1 Xác định góc quay lớn nhất của các bánh xe dẫn hướng quanh trụ đứng

ar

m

ng

L ctg

a - tay đòn của lực cản lăn đối với trụ đứng, đối với xe tải nhẹ, chọn a = 90mm;

R ngmin - bán kính quay vòng nhỏ nhất của bánh xe ngoài, Rngmin = 5.5 m

x

B L

Trong đó:

với xe tải nhỏ

2.4.2.1 Xác định mô men cản quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ đứng

Lực tác dụng lên vành tay lái của ô tô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ô tô tại

 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của momen ổn định  = 1.1

Vậy mô men cản quay vòng tại cầu dẫn hướng là :

R i 



 Trong đó:

R là bán kính vô lăng, với oto tải nhẹ chọn R = 200 mm = 0,2 m

ηthl=0 , 67÷0 , 72 Chọn thl= 0,67

2.4.3 Thiết kế cơ cấu lái 2.4.3.1 Tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu lái

Tham số cơ bản của trục vít

Từ công thức tính tỉ số truyền của cơ cấu trục vít con lăn

5, 4 3,14

Tham số cơ bản của con lăn

Chọn con lăn có số đường ren bằng 3

Do đường kính của con lăn không ảnh hưởng tới tỉ số truyền nên ta chọn:

2.4.3.2 Tính bền cơ cấu lái

Kiểm tra theo ứng suất chèn dập cơ cấu lái:

F=(1,12−sin 1,12) ×252+(0,7−sin 0,7 )×302=187(mm2)

T- Lực dọc trục:

max

2 Q R T

t



Trong đó:

công thức

Hình 2.6 Đường đặc tính lý thuyết

2.4.4.1.3 Xây dựng đường đặc tính thực tế của hình thang lái

Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái Đan tô là xác định đúng góc nghiêng

Sơ đồ hình thang lái:

Hình 2.7 Sơ đồ xác định các kích thước của hình thang lái

1 góc β Lúc này hai đòn bên phải hợp với đường thẳng ngang một góc θ− β và bánh

Trong đó: m thường lấy theo kinh nghiệm m = (0,11÷0,16) B

Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm

-4 3.86

3.90 -0.04 3.89 -0.03 3.88

0.03 3.88 -0.02 3.87 -0.01

-6 5.68 5.77 -0.09 5.76 -0.07 5.74 -0.06 5.73 -0.04 5.71 -0.03

8 7.45

7.59 -0.14 7.57 -0.12 7.55

0.10 7.52 -0.07 7.50 -0.05

-10 9.16

9.37 -0.21 9.33 -0.18 9.30

0.14 9.26 -0.10 9.22 -0.06

-22 18.39

19.02 -0.63 18.85 -0.46 18.69

0.30 18.52 -0.13 18.36 0.03

Hình 2.8 Biểu đồ đường đặc tính thực tế

Từ bảng giá trị thu được ta xây dựng đồ thị quan hệ Alpha và Beta

Thực nghiệm chứng tỏ rằng lực cực đại tác dụng lên đòn quay đứng thường không

Mặt khác ta có: Wu=

π d3

32 

Ứng suất xoắn tác dụng lên đòn quay đứng:

   Trong đó: mô men chống xoắn :

 

4 0

a : được chọn sơ bộ theo phần tính toán trước, a = 90 mm

b=m× cosθ=205,8 ×cos19 °=194,58(mm)

mm F

nd nn

kiểm nghiệm theo ứng suất chốn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí ngàm

Kiểm tra ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu:

δcd= PDF

7115

9,32 /1

.3,14.273

Thỏa mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu

Kiểm tra theo độ bền cắt

Kiểm tra khớp cầu tại vị trí nguy hiểm nhất (vị trí ngàm), với ứng suất cắt cho phép

Thỏa mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm nhất

Vậy khớp cầu đủ bền trong quá trình làm việc

2.6 Tính toán cường hóa lái

2.6.1 Xác định đường kính của xilanh thủy lực

Chọn phương án cường hóa lái đặt trong thanh kéo dọc như hình

Hình 2.11 Cường hóa lái đặt trong thanh kéo dọc

Đường kính trong của xilanh trợ lực được tính theo công thức :



Trong đó :

- d: Đường kính cần đẩy piston Nó chính là đường kính của thanh kéo dọc,

2.6.2 Chọn đường kính ngoài và kiểm tra bền xilanh lực.

Chọn chiều dày của thành xilanh là 8 mm thì đường kính ngoài của xilanh lực là :

2.6.3 Xác định năng suất của bơm.

Lưu lượng bơm xác định từ điều kiện làm thế nào để xilanh của trợ lực phải kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn sự quay vòng của vành tay lái do người lái gây ra,nếu không trợ lực sẽ không có tác dụng

Để thỏa mãn điều kiện trên ta cần có :

n l i



Trong đó:

- Dxl: Đường kính làm việc của xilanh công tác của trợ lực Dxl = 0,042 m.

Thực tế thì lưu lượng bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù vào sự rò rỉ của van phân

*Chọn bơm cường hóa:

Bơm cường hóa là cụm phức tạp và chịu tải lớn nhất của hệ thống cường hóa thủy lực Điều kiện làm việc của bơm gây nên bởi chế độ tải trọng thay đổi lớn, ứng suất nhiệt cao và sự ảnh hưởng của môi trường xung quanh

Bơm được sử dụng cho cường hóa có nhiều loại như bơm piston, bơm trục vít, bơm bánh răng, bơm cánh gạt Hiện nay trên các xe hiên đại người ta sử dụng chủ yếu hai loại bơm là bơm bánh răng và bơm cánh gạt

Qua phân tích các yêu cầu và điều kiện làm việc của bơm ta chọn loại bơm cánh gạt

Căn cứ vào lưu lượng thực tế của bơm ta đã tính toán ở trên ta chọn loại bơm cánh

CHƯƠNG III: THIẾT LẬP BẢN VẼ KẾT CẤU 3.1 Cơ sở thiết lập bản vẽ kết cấu hệ thống lái

Các loại nét vẽ và tiêu chuẩn của nó được thể hiện qua bảng sau:

Bảng 3.1: Các loại nét vẽ và ứng dụng

Trong đó, chiều rộng nét vẽ được ký hiệu là b (mm) và được chọn theo các quy địnhsau: 0,18; 0,25; 0,35; 0,5; 0,7; 1; 1,4

Trên các bản vẽ A3 hoặc A1 nên chọn b = 0,5

- Các nét trên cùng một bản vẽ sau khi tô đậm phải đạt được sự đồng đều về chiều rộng, độ đen và về cách vẽ (chiều dài nét gạch, khoảng cách giữa các gạch )

- Khi hai hay nhiều nét vẽ trùng nhau thì vẽ theo thứ tự ưu tiên sau:

Nét liền đậm (Đường bao thấy, cạnh thấy)

Nét đứt (Đường bao khuất, cạnh khuất)

Nét chấm gạch mảnh (Giới hạn mặt phẳng cắt có hai nét đậm ở hai đầu)

Nét chấm gạch mảnh (Đường tâm, trục đối xứng)

Nét liền mảnh (Đường kích thước)

- Trong mọi trường hợp, tâm đường tròn phải được xác định bằng giao điểm của hai đoạn gạch của nét chấm gạch; các nét đứt, nét chấm gạch phải giao nhau bằng các gạch

3.2 Thiết lập bản vẽ tổng thể theo số liệu tính toán

Bản vẽ cơ cấu lái trục vít lõm - con lăn có các thông số tính toán như sau:

Bước ren của trục vít t = 17,5

Mô đun dọc trục vít m = 5

Khoảng cách trục : A = 50 mm

Độ lệch khoảng cách tâm 2 trục bằng 7 mm

Hình 3.1 Bản vẽ cơ cấu láu trục vít lõm – con lăn

1 đòn quay đứng; 2 đệm điều chỉnh; 3 nắp dưới; 4 vỏ cơ cấu lái; 5 trục vít lõm;

6 nạng truc các đăng; 7 ổ bi côn; 8 con lăn

3.3 Thiết lập bản vẽ chi tiết

Bản vẽ chi tiết trục con lăn với chiều dài 268 mm, đường kính 36mm và các kích thước khác

Hình 3.2 Bản vẽ trục con lăn

KẾT LUẬN

Sau một thời gian nghiên cứu, tính toán thiết kế, được sự giúp đỡ tận tình, chỉ bảo củaThầy giáo Đào Mạnh Hùng cùng các Thầy trong bộ môn, và các bạn trong lớp em đã

hoàn thành các công việc sau dựa trên số liệu của xe thiết kế:

- Thiết kế, tính toán cơ cấu lái trục vít – con lăn (glôbôit) với các thống số như

khoảng cách trục 50mm, modun m=5, số răng con lăn = 3, số đường ren trục vít = 2, góc

- Kiểm tra bền cơ cấu lái, dẫn động lái

Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm thiết kế còn hạn chế nênkhông thể tránh khỏi nhứng thiếu sót Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các Thầy để bài thiết kế của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Cơ sở thiết kế ôtô - Nguyễn Khắc Trai , Nhà suất bản giao thông vận tải

[2] Kết cấu tính toán ô tô -Trịnh Chí Thiện – Tô Đức Long – Nguyễn Văn Bang, Nhà Xuất Bản Giao Thông Vận Tải - Năm 1984.

[3] Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí –Trịnh Chất _Lê Văn Uyển,Nhà xuất bản giáo dục

[4] Chi tiết máy – Trương Tất Đích ,Nhà xuất bản giao thông vận tải

[5] Một số tài liệu tham khảo về máy và thiết kế máy

[6] Một số trang wep về thiết kế máy như: Http:/Thietkemay.com