Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7chỗ

Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7chỗ

Lời mở đầu

Hiện nay, trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa họccông nghệ khác nh vô tuyến điện tử, chế tạo máyvới các bộ phận điều khiểntinh vi, các rôbốt công nghiệp thế hệ thông minh, ngành ôtô cũng đang cónhững bớc tiến lớn với sự ứng dụng của tin học, điều khiển khoa học mô phỏngvật liệu mới

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

động ngày càng đợc các nhà khoa học công nghệ của các trung tâm khoa họctại các nớc có ngành công nghiệp ôtô hoàn chỉnh nh Mĩ, Tây Âu, Nhật Bản đầu

t nghiên cứu Trong cấu tạo ôtô hai hệ thống đợc coi là quan trọng nhất đảm bảo

an toàn chuyển động là hệ thống lái và hệ thống phanh

Trong những năm gần đây có hàng trăm các công trình khoa học đợc công

bố nhằm hoàn thiện hệ thống lái tăng tính cơ động và hoàn thiện tính điều khiểncủa hệ thống lái, chính vì vậy các nhà khoa học cũng đã đi sâu vào việc chế tạocác bộ cờng hoá tích cực PPS (Progressive Power Steering) để đảm bảo cảmgiác của ngời lái với mặt đờng tăng tính điều khiển của hệ thống lái nhờ những

áp dụng các thành tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thành tựu về tin học đểkiểm soát đợc các tính năng của hệ thống lái và đảm bảo các chế độ hoạt độngcủa chúng đợc tối u

Những năm gần đây ở nớc ta các phơng tiện giao thông đợc ngời dân sửdụng nh một phơng tiện thiết yếu trong mỗi gia đình, các phơng tiện giao thôngtrở thành vấn đề đợc xã hội quan tâm Tai nạn và ách tắc giao thông xảy ra ngàymột đó là do lợng xe máy tại các đô thị tăng cao, khi thu nhập của ngời dân ởcác thành phố lớn ngày một tăng cao thì nhu cầu về phơng tiện giao thông theo

đó cũng tăng lên, xu hớng sử dụng ôtô gia đình và xe bus đang phát triển Trongthời đại công nghiệp hoá con ngời cần có sự năng động, tiết kiệm thời gian ph-

ơng tiện giao thông nói chung và ôtô nói riêng đáp ứng đợc nhu cầu đó Khôngchỉ trong gia đình ôtô đợc sử dụng ở hầu hết các lĩnh vực kinh tế văn hoá từ

nông nghiệp công nghiệp, từ đô thị đến nông thôn và trong cả quân đội Ôtô làphơng tiện góp phần không nhỏ vào công cuộc công nghiệp hoá hiện đại hoá

đất nớc, nó kéo gần các vùng lại với nhau, rút ngắn khoảng cách giao lu kinh tếvăn hoá

Sau chiến tranh nớc ta còn lại rất nhiều các chủng loại xe sản xuất từ liênxô cũ nó đợc dùng để chuyên trở vũ khí quân nhu phục vụ cuộc đấu tranh giảiphóng dân tộc, cho đến nay các chủng loại xe đó vẫn đợc sử dụng do những tínhnăng 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 cơkhí nói chung và ngành công nghiệp ôtô nói riêng đang đợc quan tâm đầu t pháttriển Tại Việt nam đã xuất hiện hơn 10 liên doanh sản xuất lắp ráp ôtô và rấtnhiều lĩnh vực phục vụ cho ngành công nghiệp ôtô ra đời Do nhu cầu tăng caonên xe UAZ đợc nhập khẩu mới từ liên bang Nga và đợc lắp ráp tại Việt Nam.Cùng với sự ra đời của các liên doanh ôtô tại Việt nam rất nhiều chủng loại, giáthành của chúng so với nhiều ngời dân việt nam là tơng đối cao, hơn nữa với địahình không bằng phẳng nhiều đồi núi đi lại giữa các vùng cần những loại xe cótính năng cơ động cao mà giá thành phải phù hợp Việc đóng mới xe UAZ làmột giải pháp tốt

Là một sinh viên chuyên ngành ôtô việc đi đến thiết kế ôtô là cả một quátrình học hỏi tích lũy và kinh nghiệm thực tế Với nhu cầu của xã hội và sự pháttriển ngành ôtô ở việt nam việc thiết 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 đợcgiao là: “ Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7chỗ“

- Theo cách bố trí vô lăng: vô lăng bên trái hoặc bên phải.

- Theo số lợng bánh xe dẫn hớng: cầu trớc dẫn hớng, hai cầu dẫn hớng,tất cả các bánh xe dẫn hớng

- Theo kết cấu cơ cấu lái: bánh răng – thanh răng

trục vít – cung răngtrục vít – con lăntrục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng

- Động học quay vòng đúng, có nghĩa là khi quay vòng tất cả các bánh xelăn mà không trợt

- Truyền tối thiểu những va đập nghịch đảo lên vành lái

- Các bánh xe dẫn hớng có khả năng quay về vị trí ban đầu và giữ đợc ớng chuyển động đã cho của ô tô.

h Chính xác về mặt tuỳ động (chép hình) động học và động lực học, cónghĩa đảm bảo 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 (tuổi thọ) và không bị h hang trong toàn bộ thời gian phục

vụ trên ô tô

- Thuận tiện trong việc sử dụng, bảo dỡng và sửa chữa

- Không có khe hở lớn trong hệ thống lái

2 Kết cấu chung hệ thống lái

Hình 1.1:Kết cấu chung hệ thống lái

Kết cấu chung của hệ thống lái (hình 1.1) gồm: 1 – vành lái;2 – trụclái; 3,4 – cơ cấu lái; 5 - đòn quay đứng; 6 - đòn kéo dọc;7 - đòn quay ngang;8,9,10 – hình thang lái; 11 – cam quay bánh xe dẫn hớng; 12 – dầm cầu dẫnhớng

2.1 Vành lái

Vành lái (1) có dạng vành tròn để lực của ngời tác dụng lên tạo ra mômenquay, để hệ thống lái làm việc Các nan hoa của vành lái có thể bố trí đều hoặckhông đều tuỳ thuộc vào sự tiện lợi khi lái

2.4 Dẫn động lái

Dẫn động lái gồm hệ thống các đòn truyền lực từ đòn quay đứng (5) củacơ cấu lái đến cam quay bánh xe dẫn hớng (11) Có nhiệm vụ truyền mômen từtrục quay đứng (5) của cơ cấu lái tới bánh xe dẫn hớng làm cho bánh xe dẫn h-ớng quay Ngoài ra hình thanh lái (8,9,10) của dẫn động lái còn đảm nhận mộtvai trò quan trọng là đảm bảo gần đúng mối quan hệ động học góc quay vòngcủa bánh xe dẫn hớng

2.5 Các khớp cầu

Có tác dụng liên kết các khâu dẫn động lái không cho phép tồn tại cáckhe hở giữa chúng

3 Các thông số, chỉ tiêu đặc trng của hệ thống lái

3.1 Tỷ số truyền của cơ cấu lái

0 720 720

ic

10 20 25 30

Hình 1.2- quy luật thay đổi tỷ số truyền

Tỷ số truyền có thể thay đổi

hoặc không đổi.Với cơ cấu lái có

tỷ số truyền thay đổi trong giới

hạn rộng đợc dùng truớc hết trong

hệ thống lái không có cờng hoá

Theo quan điểm của một số nhà

thiết kế, sự thay đổi tỷ số truyền

của cơ cấu lái phải xuất phát từ các lực tác động lên bánh xe dẫn hớng khi quayvòng Khi xe đi thẳng lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hớng không lớn donhững góc độ lớn hơn thì lực cản lớn do đó tỷ số truyền cần phải lớn Theo quan

điểm này thì khi quay vòng việc điều khiển là nhẹ nhàng, nhng khi xe đi thẳngngời lái luôn phải đánh vô lăng với những góc quay lớn nên dễ gây mệt mỏi

Để đánh giá ngời ta đa ra đồ thị tỷ số truyền và góc quay vành tay lái hình(1.2) Trong phạm vi góc quay θ >π2 về một phía thì tỷ số truyền giảm rấtnhanh và ở hai phần rìa của đồ thị thì hầu nh không thay đổi, trong giai đoạnnày khi quay vành lái một góc nhỏ thì có thể làm cho bánh dẫn hớng quay mộtgóc lớn nghĩa là làm cho khả năng chuyển làn tốt hơn

3.2 Hiệu suất cơ cấu lái

Phân biệt hiệu suất thuận (khi truyền lực từ vành tay lái xuống đòn quay

đứng) và hiệu suất nghịch (khi truyền lực từ đòn quay đứng tới vành lái) Hiệusuất thuận càng cao có nghĩa tổn thất cho ma sát cơ cấu lái càng nhỏ thì cànglàm nhẹ nhàng cho việc điều khiển lái Hiệu suất nghịch càng nhỏ thì càng giảm

mômen trên vành lái do tác động của những lực ngẫu nhiên của mặt đờng tácdụng vào bánh xe dẫn hớng.

Trên ô tô có bố trí cờng hoá lái, dập tắt những va đập từ mặt đờng lên hệthống dẫn động đợc đảm bảo bằng sự tác dụng của cờng hoá (chủ yếu trongxylanh lực) ở trờng hợp này, hiệu suất nghịch đợc xem nh là một nhân tố có

ảnh hởng tới độ ổn định làm việc tĩnh của cờng hoá, bởi vì van phân phối của ờng hoá có thể đặt ở một bộ phận bất kỳ nào của hệ thống lái, nên ảnh hởng củahiệu suất nghịch càn đợc nghiên cứu trong tong trờng hợp cụ thể

c-3.3 Độ bền lâu làm việc của cơ cấu lái

Là sự ăn khớp đúng tức là khe hở và sự thay đổi của các khe hở này sau

số vòng quay toàn bộ của vành lái Trong điều kiện sử dụng, sự ăn khớp của cặptruyền lực cần không có khe hở ở vị trí giữa (trung tâm), có nghĩa ứng vớichuyển động thẳng của ô tô và có thể có các khe hở cho tới mép ngoài cùng, cónghĩa ứng với lúc quay vòng ô tô Đặc điểm của kết cấu này phải đợc giữ trongtoàn bộ thời gian sử dụng của ô tô kể cả khi cặp truyền lực bị mài mòn

Để đảm bảo khả năng làm việc nói trên, cần phải có kết cấu điều chỉnh để

bù đắp lại độ mòn ở phần giữa (là phần bị mài mòn nhiều nhất của cơ cấu lái)

mà không làm bị kẹt chúng khi quay vành lái sang hai phía Muốn vậy khe hở

ăn khớp từ vị trí giữa ra hai bên phải đợc làm lớn dần lên và đạt cực đại ở vị tríngoài cùng

3.4 Tỷ số truyền của dẫn động lái

Tỷ số truyền của dẫn động lái là một giá trị hoàn toàn không xác định,bởi vì ứng với góc quay của đòn quay đứng thì chiều dài hiệu dụng của đònquay đứng, đòn quay ngang và các đòn của hình thang lái thay đổi Trong cáckết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm

id = 0,9 – 1,2 (1.2)

3.5 Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái

Là tỷ số của góc quay vành tay lái và góc quay của bánh xe dẫn hớng Tỷ

số truyền này bằng tích số giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái ic và tỷ số truyền củadẫn động lái id

ig=ic.id

3.6 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng vàlực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng

Mc: mômen cản quay vòng của bánh xe

c: cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến

đờng trục đứng kéo dài

Ml: mômen lái đặt trên vành lái

M

. (1.6)Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay: 200 – 250 (mm) và tỷ sốtruyền góc ig không vợt quá 25 vì vậy il không đợc lớn quá để không làm ảnh h-ởng tới tính năng vận hành của ô tô, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10 – 30

4.Một số loại cơ cấu lái thông dụng

4.1 Cơ cấu lái trục vít - con lăn

Trên hình (1.3) trình bày cơ cấu lái loại trục vít – con lăn Cơ cấu lái gồm trụcvít gbôlôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có 3 ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3của đòn quay đứng Số lợng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một,hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái.

Cơ cấu lái trục vít – con lăn đợc sử dụng rộng rãi trên phần lớn các ô tôloại có tải trọng nhỏ và tải trọng trung bình

Loại này có những u điểm: hiệu suất thuận cao (0,65 – 0,8) nhờ trục vít

có dạng glôbôit cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhng sự tiếp xúc cácrăng ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm đợc áp suất riêng

và tăng độ chống mài mòn, tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đợc phân tántuỳ theo cỡ ô tô mà làm con lăn có hai đến bốn vòng ren, mất mát do ma sát íthơn nhờ thay đợc ma sát trợt bằng ma sát lăn, có khả năng điều chỉnh khe hở ănkhớp giữa các răng vì đờng trục của con lăn nằm lệch với đờng trục của trục vítmột đoạn ∆ = 5 – 7 (mm), điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớpbằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng Nhng nó cũng tồn tại một số nh-

ợc điểm nh hiệu suất thấp đối với những cơ cấu có kích thớc lớn và khó phốihợp với bộ phận phân phối của cờng hoá thuỷ lực

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian xác

định theo công thức:

z t

r

π (1.7)Trong công thức (1.7):

r2: bán kính vòng tròn ban đầu của hình glôbôit của trục vít

t: bớc của trục vít

z1: số đờng ren của trục vít

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 không đáng kể coi nh tỷ số truyền của loài trục vítcon lăn là không thay đổi

4.2 Cơ cấu lái trục vít “ chốt quay

Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:

- Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay

- Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay

Hình 1.4: Cơ cấu trục vít chốt quay–Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầucho trớc Tuỳ theo điều kiện cho trớc khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấulái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái rakhỏi vị trí trung gian Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào đòn quay giữa ngỗng vàtrục vít hay đòn quay và trục vít phát sinh ma sát trợt Để tăng hiệu suất của cơcấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt đợc đặt trong ổ bi

Nếu bớc của trục vít không đổi thì tỷ số truyền đợc xác định theo côngthức:

ic = CosΩ

t

r

.

2 π 2 (1.8)Trong công thức (1.8):

Ω: góc quay của đòn quay đứng

r2 : bán kính đòn quay

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng 0,7 Cơcấu lái này đợc dùng trớc hết ở hệ thống lái không có cờng hoá nó đợc dùng chủyếu cho ôtô tải và ôtô khách

Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít đợc sửdụng vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt

có độ chịu mài mòn kém

Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trụcquay đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng khe hở của trụclái

4.3 Cơ cấu lái trục vít “ cung răng

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng củacung răng là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đờng nên toàn

bộ chiều dài của cung răng đều truyền tải trọng Vì vậy áp suất riêng, ứng suấttiếp xúc, độ mòn của trục vít và cung răng đều giảm Để đạt độ cứng vững tốtngời ta đặt trục đòn quay trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cungrăng

Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03 (mm) ở vị trí trung gian đến (0,25 –0,6) mm ở vị trí hai bên rìa Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dàycủa đệm đồng Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các

đệm điều chỉnh 1 từ nắp trên của vỏ

Hình 1.5:Cơ cấu lái trục vít cung răng.–Cơ cấu lái trục vít cung răng có u điểm là giảm đợc trọng lợng và kích th-

ớc so với loại trục vít bánh răng Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cungrăng nên áp suất trên răng bé, giảm đợc ứng suất tiếp xúc và hao mòn Tuynhiên loại này có nhợc điểm là có hiệu suất thấp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng đợc xác định theo côngthức:

ic =

t

r0

.

4.4 Cơ cấu lái loại liên hợp

Loại cơ cấu lái này gần đây đợc sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tảiGMC, không có cờng hoá thuỷ lực và trên ôtô ZIN – 130, ZIN – 131 với c-ờng hoá thuỷ lực Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại trục vít – êcu– cung răng Sự nối tiếp giữa trục vít và êcu theo kiểu ma sát lăn.

Hình 1.6: Cơ cấu lái loại liên hợp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi và đợc xác địnhtheo công thức:

ic =

t

r0

.

Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổi bật là có khả năng làm việc dựtrữ rất lớn, vì vậy nó đợc dùng chủ yếu trên các loại ôtô cỡ lớn

4.5 Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng

Hình 1.7: Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng

Bánh răng trụ đợc chế tạo liền với trục lái nên còn gọi là trục răng Khiquay vòng lái trục răng quay làm thanh răng dịch chuyển sang phải hoặc sangtrái Sự dịch chuyển của thanh răng đợc truyền tới cam quay qua các đầu thanhrăng và khớp cầu

Cơ cấu loại này có u điểm:

- Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng cótác dụng nh thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang nh ở cơ cấu láikhác

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao

Ma sát trợt và lăn nhở kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiểntrên vành lái nhẹ

- Cơ cấu lái đợc bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dỡng

5 Cờng hoá hệ thống lái

Để rút ngắn thời gian quay vòng, giảm nhẹ sức lao động của ngời lái vànâng cao tính an toàn chuyển động của ôtô, hiện nay trên nhiều loại ôtô có bố

trí cờng hoá lái Có hai loài cơ bản là khí nén và thuỷ lực, so với cờng hoá khínén, cờng hoá thuỷ lực có rất nhiều u điểm sau:

- áp suất đợc tạo ra từ chất lỏng rất cao p = 6 – 10 (MN/cm2), nên giảm

đợc kích thớc trong của hệ thống trợ lực và không ồn khi làm việc

- Tác dụng của bộ cờng hoá nhanh (do chất lỏng không nén đợc), thờigian chậm tác dụng không quá 0,02 – 0,04 (s)

- Hiệu suất cao, đóng vai trò nh bộ giảm chấn khử dao động nhgịch đảo

từ mặt đờng lên vành lái, cho phép giữ đợc hớng chuyển động đã cho của xetrong trờng hợp xe bị vỡ lốp

Bộ cờng hoá thuỷ lực gồm có: Bơm cùng với bình chứa dầu, bộ phậnphân phối cùng với cơ cấu tuỳ động, cơ cấu này sẽ điều chỉnh lợng dầu tới cơcấu sử dụng (xylanh lực) tỷ lệ với lực đặt vào vành tay lái và góc quay của nó

Đối với cờng hoá thuỷ lực cũng phải có những yêu cầu và các thông số để đánhgiá

Yêu cầu:

- Đảm bảo lái một cách nhẹ nhàng

- Khi hệ thống cờng hoá hỏng thì hệ thống lái vẫn điều khiển đợc nh hệthống lái cơ khí thông thờng

- Tránh khả năng gây nên sự dao động của bánh xe dẫn hớng

- Đảm bảo tính chất tuỳ động học, thể hiện ở chỗ: ứng với mỗi góc quayvành lái phải tơng ứng hoàn toàn với một góc quay xác định của các bánh xedẫn hớng

+ Góc nghiêng dọc của trụ đứng và chế độ lệch dọc(góc Caster và khoản Caster)

+ Góc nghiêng ngang trụ đứng(Góc Kingpin)

+ Độ chụm và độ mở (góc doãng)

*Góc Camber ( góc nghiêng ngang của bánh xe ).

Góc tạo bởi đờng tâm của bánh xe dẫn hớng ở vị trí thẳng đứng với đờng tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng đợc gọi là gócCAMBER, và đo bằng độ Khi bánh xe dẫn hớng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “CAMBER dơng”, và ngợc lại gọi là góc “CAMBER âm” Bánh xe không nghiêng thì CAMBER bằng không(bánh xe thẳng đứng )

Hinh 1.8 Góc CAMBER.

Những năm về trớc bánh xe đợc đặt với góc CAMBER dơng để cải thiện độ bền của cầu trớc và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đờng (do trọng lợng của xe) nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên đờng, do có phần giữacao hơn hai bên

Góc camber còn đảm bảo sự lăn thẳng của các bánh xe, giảm va đập của mép lốp với mặt đờng Khi góc CAMBER bằng không hoặc gần bằng không

có u điểm là khi đi trên đờng vòng bánh xe nằm trong vùng có khả năng truyềnlực dọc và lực bên tốt nhất

Góc CAMBER ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngợc lại dới tác động của trọng lợng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trớc và hệ thống treo trớc Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái

Khi chuyển động trên đờng vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe

nghiêng theo hớng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh

xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc vớimặt đờng để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc CAMBER thờng âm

*Góc Caster và khoảng Caster (Góc nghiêng dọc của trụ đứng và chế độ lệch dọc ).

Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trớc hoặc phía sau của trụ đứng Nó đợc đo bằng độ, và đợc xác định bằnggóc giữa trụ xuay đứng và phơng thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Nếu trụ xuay đứng nghiêng về phía sau thì gọi là góc nghiêng dơng và ngợc lại gọi là góc nghiêng âm

Khoảng cách từ giao điểm của đờng tâm trục đứng với mặt đất đến đờng tâmvùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đờng đợc gọi là khoảng Caster c

Góc Caster và khoảng Caster đợc thể hiện ở hình sau :

Hinh 1.9 Góc CASTER Dới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào đờng vòng hoặc lực do gió bên

hoặc thành phần của trọng lợng xe khi xe đi vào đờng nghiêng, ở khu vực tiếpxúc của bánh xe với mặt đờng sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb

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

tiến của xe (Caster dơng ) thì phản lực bên Yb của đờng sẽ tạo với tâm tiếp xúcmột mô men ổn định, mô men đó đợc xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c

Mômen này có xu hớng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó

bị lệch khỏi vị trí này Nhng khi quay vòng ngời lái phải tạo ra một lực để khắcphục mô men này Vì vậy, góc Caster thờng không lớn Mômen này phụ thuộcvào góc quay vòng của bánh xe dẫn hớng Đối với các xe hiện đại thì trị số củagóc Caster bằng khoảng từ 00đến 30

*Góc Kingpin (Góc nghiêng ngang trụ đứng).

Góc nghiêng ngang của trụ đứng đợc xác định trên mặt cắt ngang của xe.Góc Kingpin đợc tạo nên bởi hình chiếu của đờng tâm trụ đứng trên mặt cắtngang đó và phơng thẳng đứng

Hình 1.10 Góc KINGPIN

Giảm lực đánh lái :Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là bán kính r0, r0 là bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đờng cong mặt phẳng nằm

ngang của bánh xe giữa đờng kéo dài đờng tâm trụ quay đứng với tâm của vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng Nếu r0 lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cẳn lăn của lốp , vì vậy làm tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của r0 có thể đợc giảm để giảm lực đánh lái, phơng pháp để giảm r0 là tạo

CAMBER dơng và làm nghiêng trụ quay đứng tức là tạo góc KingPin

Giảm sự đẩy ngợc và kéo lệch sang một phía : Nếu khoảng cách lệch r0 quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh sẽ sinh ra một mômen quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe

bị kéo sang một phía có phản lực lớn hơn Các va đập từ mặt đờng tác dụng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy ngợc

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

tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng Tức là khi quay vòng, quay vô lăng để quay vòng xe, ngời lái phải tăng lực đánh lái, nếu bỏ lực tác dụng lên vô lăng thì bánh xe tự trả về vị trí trung gian (vị tri đi thẳng ) Để giữ cho xe quay vòng thì cần thiết phải giữ vành lái với một lực nhất định nào đó Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quay vòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngợc) tác dụng từ mặt đờng lên bánh xe Giá trị của mômen ngợc phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin

Thông thờng độ chụm đợc biểu diễn bằng khoảng cách B -A Kích thớc B, A

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

Ta có: ∆ = B – A = 3 (mm)

Bảng thông số kỹ thuật cơ bản của xe tham khảo

(Xe UAZ “ 469)

2 Trọng lợng đặt lên cầu trớc khi đầy tải G1 kG 960

3 Trọng lợng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2 kG 1330

chơng 2 thiết kế hệ thống lái

1 Sơ đồ, nguyên lý làm việc hệ thống lái xe tham khảo

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái xe tham khảo (UAZ – 469) đợc thểhiện trên hình 2.1

Sơ đồ gồm: 1 – vành lái; 2 – trục lái;3 – cơ cấu lái;4 - đòn quay

đứng;5 - đòn kéo dọc;6 – hình thang lái; 7 - đòn quay ngang;8 – cam quay

Nguyên lý làm việc: khi ngời lái tác dụng lên vô lăng một lực, lực này

tạo nên mômen quay truyền qua cơ cấu lái Sau khi qua cơ cấu lái mômen sẽkhuyếch đại và thông qua dẫn động lái sẽ truyền đến bánh xe dẫn hớng, thắngmômen cản quay vòng làm cho bánh xe quay

Khi xe quay vòng, để đảm bảo các bánh xe dẫn hớng không bị trợt lết hoặc trợtquay thì đờng vuông góc các véctơ chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặpnhau tại một điểm, điểm đó chính là tâm quay vòng tức thời của bánh xe (điểm

phụ thuộc vào việc chọn lựa các khâu tạo nên hình thang lái Độ sai lệch giữagóc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nh-

3 Tính toán động học hình thang lái

Xe UAZ – 469 sử dụng hình thang lái đan tô (hình 2.3) Đòn ngang hìnhthang lái đợc bố trí ở phía trớc dầm cầu trớc

Quan hệ động học góc quay vòng các bánh xe dẫn hớng, đợc xác địnhnhờ công thức thông qua sơ đồ hình thang lái (hình 2.3):

[ ]2 0

2 2

0

2 0

sin 2 sin 2 ) sin(

arcsin

) sin(

.

) cos(

.

α θ α

θ

θ θ

α

θ α

θ

α θ θ

β

+

− + +

+

− +

−

− +

−

+ +

=

m B m

B m

B m m

B

m

Trong công thức (2.3) với số liệu thiết kế:

m: chiều dài bên hình thang lái, m = 160 mm

θ : góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phơng dọc xe, θ = 190

B0: khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ quay đứng, B0 = 1250 (mm)

β

α , : góc quay vòng của bánh xe dẫn hớng trong và ngoài so với tâmquay vòng của xe

Kiểm nghiệm tính động học hình thang lái trớc tiên cho lần lợt α = 0 0 , 5

0,100,150,200,250,300,350,400 thay vào công thức (2.1) thì đợc β lý thuyết tơngứng và ghi giá trị này vào bảng

Ta chọn một số giá trị của θ = 170,180,190,200

Cùng các giá tri α nh trên, thay vào công thức (2.3) đợc β thực tế tơngứng và ghi giá trì này vào cùng bảnh với công thức (2.1), sau đó kiểm tra độ sailệch giữa giá trị β lý thuyết và β thực tế trong bảng trên

Để hạn chế mức độ mòn lốp tối thiểu của ô tô nêu kết quả sai lệch (

8 30,967

−

lt