Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ (Link bản vẽ ở trang cuối)

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành láitiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyềnmômen từ vô lăng tới cơ cấu lái,

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

MỤC LỤC

Lời Mở Đầu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 1

1.1 Tổng quan hệ thống lái 1

1.1.1 Công dụng 1

1.1.2 Các trạng thái quay vòng 1

1.1.3 Phân loại hệ thống lái 2

1.1.4 Yêu cầu hệ thống lái 3

1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái 4

1.2.1 Vành lái 4

1.2.2 Trục lái 5

1.2.3 Cơ cấu lái 5

1.2.4 Dẫn động lái 14

1.2.5 Các góc đặt bánh xe 18

1.2.6 Hệ thống lái có trợ lực 23

1.2.6.1 Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái 23

1.2.6.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái 23

1.2.6.3 Nguyên lý trợ lực lái 23

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI 25

2.1 Các thông số xe thiết kế 25

2.2 Chọn phương án thiết kế 25

2.2.1 Chọn phương án cơ cấu lái 25

2.2.2 Chọn phương án dẫn động lái 26

2.3 Tính toán động học hệ thống lái 26

2.3.1 Tính mô men cản quay vòng max 26

2.3.2 Tỷ số truyền của hệ thống lái 28

2.3.2.1 Tỷ số truyền của dẫn động lái id 28

2.3.2.2 Tỷ số truyền cơ cấu lái ic 29

2.3.3 Xác định lực tác động lớn nhất ở vành lái 29

2.4 Tính các thông số hình học dẫn động lái 30

2.4.1 Tính động học hình thang lái 30

2.4.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 33

2.5 Tính toán thiết kế cơ cấu lái thanh răng - bánh răng 36

2.5.1 Chọn vật liệu 36

2.5.2 Xác định các thông số của thanh răng 37

2.5.3 Xác định các thông số của bánh răng 38

2.5.4 Tính bền cơ cấu lái thanh răng - bánh răng 39

2.5.4.1 Xác định các lực cực đại tác dụng lên bộ truyền 39

2.5.4.2 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 39

2.5.4.3 Kiểm nghiệm độ bền uốn 41

2.6 Tính bền các chi tiết còn lại hệ thống lái 42

2.6.1 Trục lái 42

2.6.2 Đòn kéo ngang hình thang lái 43

2.6.3 Đòn bên hình thang lái 44

2.6.4 Khớp cầu( Rotuyl ) 45

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI 47

3.1 Đặc điểm của cường hóa lái 47

3.1.1 Các yêu cầu của cường hóa 47

3.1.2 Lựa chọn trợ lực 47

3.2 Lựa chọn phương án bố trí cường hóa lái 48

3.2.1 Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái 48

3.2.2 Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái 50

3.2.3 Van phân phối, cơ cấu lái đặt thành một cụm tách biệt với xilanh lực 51

3.2.4 Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau 52

3.2.5 Chọn van phân phối 53

3.2.6 Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay 53

3.3 Tính toán cường hóa lái 56

3.3.1 Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái 56

3.3.2 Xây dựng đặc tính cường hoá lái 56

3.3.3 Tính toán xi lanh lực 58

3.3.4 Xác định năng suất của bơm 60

3.3.5 Tính các chi tiết của van phân phối 62

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

CHƯƠNG 4: THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 67

4.1 Dầu mỡ bôi trơn 67

4.2 Tháo cơ cấu lái 67

4.3 Lắp cơ cấu lái 67

4.4 Lắp ráp các cụm cường hóa 68

4.5 Chuẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái ô tô và biện pháp khắc phục 69

4.6 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái 71

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Với ngành công nghiệp ô tô, để đảm bảo tính tiện nghi, an toàn cho người sửdụng thì việc thiết kế một hệ thống lái đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra là mộtđiều rất cần thiết trong xã hội hiện đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quayvòng đúng của các bánh xe dẫn hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa,bảo dưỡng và phù hợp với phần lớn đối tượng sử dụng.

Cũng vì thế mà hệ thống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kếchế tạo và sử dụng hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn

Qua tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với yêu cầu nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp

em được giao nhiệm vụ : ‘‘Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ”.

Do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án này tập trung vào cơ cấu lái

và tính toán cường hóa lái là chủ yếu Trong quá trình thực hiện không tránh khỏinhững sai sót, rất mong được các thầy hướng dẫn và các bạn tận tình giúp đỡ

Em xin chân thành cảm ơn!

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

1.1 Tổng quan hệ thống lái

1.1.1 Công dụng

Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô nhờquay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng haychuyển động cong của ô tô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành láitiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyềnmômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới cácthanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến cácbánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụ thuộc vào kết cấu chung của xe và của từngchủng loại xe

Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực.Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh

xe Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quaytức thời khi quay vòng

Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quayvòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quayvòng thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyểnđộng, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0 người láiphải tăng góc quay vành lái một lượng v1 Khi quay vòng thừa, để thực hiện quayvòng xe theo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng v1.

Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguyhiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm(vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng) Ở nhữngtrạng thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt Vấn đề chất tải, độđàn hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyểnđộng của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn

Hình 1.1: Các trạng thái quay vòng của xe.

1.1.3 Phân loại hệ thống lái

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô

a Phân loại theo phương pháp chuyển hướng

+ Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS)

+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS)

+ Chuyển hướng bằng cách thay đổi vận tốc dài hai bên bánh xe

b Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực

+ Hệ thống lái cơ khí

+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thuỷ lực hoặc bằng khí nén

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

c Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít glôbôit - con lăn

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng dẻ quạt và trục vít - êcu bi

+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng

+ Cơ cấu lái loại liên hợp( trục vít, ê cu, cung răng)

d Phân loại theo cách bố trí vành lái

+ Bố trí vành lái bên trái (theo luật đi đường bên phải)

+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái)

1.1.4 Yêu cầu hệ thống lái ô tô

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển độngcủa ô tô là hệ thống lái Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòngnhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé

 Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái ở vị trí tiện lợi đối với người lái

 Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượtlết khi quay vòng

 Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽgiữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫnhướng

 Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái

 Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trướckhông ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái

 Giữ chuyển động thẳng ổn định

 Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô

1 Vành lái 4 Đòn quay đứng 7 Đòn quay ngang

2 Trục lái 5 Đòn kéo dọc 8 Trụ quay đứng

3 Cơ cấu lái 6 Hình thang lái 9 Bánh xe

1.2.1 Vành lái

Vành lái có dạng vành tròn Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ramômen quay để hệ thống lái làm việc Mômen tạo ra trên vành lái là tích số của lựcngười lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái

Mvl = Pl.rvlTrong đó:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

1.2.2 Trục lái

Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái Trục lái gồm cótrục lái chính có thể truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ốngtrục lái để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ vađập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnhhoặc khi tai nạn xảy ra

Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng vàloại trục lái không thay đổi được góc nghiêng

Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơcấu điều khiển như: cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để

có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệthống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trítốt nhất cho người lái

1.2.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mômen tác động của người lái đếncác bánh xe dẫn hướng Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối với

xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải

1.2.3.1 Các yêu cầu của cơ cấu lái

Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe

+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệusuất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái

+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết

+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái

+ Độ rơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất

+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao

+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.

Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ mặtđường lên vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít,nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe Độđàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vànhlái vô lăng và mômen đặt trên vành lái Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào

độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động…

1.2.3.2 Tỉ số truyền của cơ cấu lái

Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay củađòn quay đứng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh xedẫn hướng Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô lăngnhiều hơn khi quay vòng

Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu

lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vòng quay

của vô lăng thì bánh xe phải quay được tối

đa từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi

Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp

nhất được thể hiện trên giản đồ (Hình 1.3)

Trong phạm vi nửa góc quay thì tỷ

số truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại

đảm bảo chính xác cao trong khi lái ô tô

trên đường thẳng với tốc độ cao và giúp lái

nhẹ nhàng vì đa số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí trunggian

Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi theo quy luật nhưthế sẽ giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái Khi lớnhơn một nửa góc quay vành lái thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu

180 360 540

720 180 360 540 720

5 10 15 20 25

Hình 1.3: Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cơ cấu lái

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁInhư không thay đổi Ở đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướngquay một góc lớn giúp khả năng quay vòng của ô tô tốt hơn.

1.2.3.3 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d

Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.Trong quá trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ thayđổi Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9 ÷ 1,2

1.2.3.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i l

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lựcđặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng

c l

l

p i p

Ml: Mômen lái đặt trên vành láir: Bán kính vành tay lái

Như vậy ta có:

.

c l

1.2.3.5 Hiệu suất thuận

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống Hiệusuất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suấtthuận cao

1.2.3.6 Hiệu suất nghịch

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trụclái Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyểnđộng của ôtô sẽ không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sáttrong cơ cấu lái Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đóbánh lái xẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổnđịnh Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu

và để hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nàođấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định

1.2.3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng

Hiện nay trên ô tô thường sử dụng các loại cơ cấu lái như:

+ Loại bánh răng – thanh răng,

+ Loại trục vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng,

+ Loại trục vít glôbôit – con lăn,

+ Loại trục vít – cung răng,

Ngoài ra còn có cơ cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh răng – cung răng…

 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng (Hình 1.4)

Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới trục lái chính

ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng được lắp trên các ổ bi Điều chỉnh các ổ này dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảo trục răng quay

nhẹ nhàng

11 10

9

8

5 4 3

12

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁIThanh răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ởphía giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, bánh răng quaylàm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt Sựdịch chuyển của thanh răng được truyền tới đòn bên qua các đầu thanh răng, sau đólàm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng

Hình 1.4 Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng

Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng, trụcrăng đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ănkhớp của bộ truyền lớn, do đó làm việc êm và phù hợp với 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 và bản thân thanh răng tácdụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu láikhác

+ Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp

+ Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ

 Cơ cấu lái trục vít – con lăn

Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất Trên phần lớn các ôtôLiên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này

1 Trục lái 7 Đai ốc

2 Chụp nhựa 8 Đai ốc đ.c

3 Đai ốc điều chỉnh 9 Lò xo

4 ổ bi trên 10 Thanh răng

5 Vỏ cơ cấu lái 11 trục răng

6 Dẫn hướng 12 ổ bi dưới

Trên hình 1.5 trình bày cơ cấu lái loại trục vít con lăn Cơ cấu lái gồm trục vítgơbôlôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đònquay đứng Số lượng 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

Ưu điểm:

+ Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhưng sựtiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm được ápsuất riêng và tăng độ chống mài mòn Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đượcphân tán tùy theo cỡ ôtô mà làm con lăn có hai đến bốn vòng ren

+ Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn

+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng Đường trục của conlăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn  = 5  7mm, điều này cho phéptriệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng

Hình 1.5 Cơ cấu lái trục vít con lăn

A-A

B

Nh×n theo B

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

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

2 1

2 .

c

r i

z1 - Số đường ren của truc vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng 5  7%nhưng sự tăng này không đáng kể coi như tỷ số truyền của loại trục vít con lăn làkhông thay đổi Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5

 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

và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi

Hình 1.6 Cơ cấu lái trục vít chốt quay

Nếu bước của trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:

2

2 .

+ Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít được sử dụng

vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt có độ chịumài mòn kém

+ Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quayđứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái

 Cơ cấu lái trục vít – cung răng

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cung răng

là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên toàn bộ chiều dàicủa cung răng đều truyền tải trọng Vì vậy áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mòncủa trục vít và cung răng đều giảm Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục đònquay trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng

Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03 mm (ở vị trí trung gian), 0,25  0,6 mm ở vị tríhai bên rìa Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm đồng 2.Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các đệm điều chỉnh 1 từnắp trên của vỏ

1, 2: vòng đệm điều chỉnh

Hình 1.7 Cơ cấu trục vít – cung răng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Ưu điểm:

Cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và kích thước

so với loại trục vít bánh răng Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cung răng nên

áp suất trên răng bé, giảm được ứng suất tiếp xúc và hao mòn Tuy nhiên loại này

có nhược điểm là có hiệu suất thấp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng được xác định theo công thức:

t





Trong đó:

r0 - Bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng

t - Bước trục vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi Hiệu suất thuận khoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại này có thể dùng trên các loại

ôtô khác nhau

 Cơ cấu lái loại liên hợp

Loại cơ cấu lái này gần đây được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tải GMC,

không có cường hoá thuỷ lực và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với cường 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 bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít Nhờ có dãy bi mà

trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn

Hình 1.8 Cơ cấu lái loại liên hợp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị không đổi và được xác định theo côngthức:

t





Trong đó:

r0 - Bán kính ban đầu của cung răng

t - Bước của trục vít

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85 Do hiệu suấtnghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên đường mấp mô sẽ nặng nhọc,nhưng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng nếu vì một nguyênnhân nào đó làm bánh xe phải quay vòng Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổibật là có khả năng làm việc dự trữ rất lớn, vì vậy nó được dùng chủ yếu trên các loạiôtô cỡ lớn

1.2.4 Dẫn động lái

Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh

xe Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:

+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng

+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiệntượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh

xe dẫn hướng

+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đònkéo ngang và đòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một gócthì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định Hình thang lái cóthể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung

 Quan hệ hình học ACKERMAN

Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xedẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đườngkéo dài của tâm trục cầu sau

× n

h 2.

1

1 S

¬

®

å bi Ó

u di Ô

n c¸

c k Ý c

h

th

íc c ñ

a

® ß

n q u a

y

® ø n g.

R s

B

O

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Hình 1.9: Quan hệ hình học của ACKERMAN

Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu)phải quay theo các góc, khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu

thức sau: cotg∝-cotg β =B0

Trong đó : L : Chiều dài cơ sở của xe

B0 : Khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng

α, β: Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía ngoài và phía trong

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi làhình thang lái Đantô Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên,song do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, cókích thước và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình họccủa cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh

xe dẫn hướng lớn Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xe dẫnhướng ở vùng quay vòng gấp

* Có hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình được trình bày theo hình dưới đây:

+ Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh láiĐantô như sau:

Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh

xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái) Các đònbên quay quanh đường tâm trụ đứng

Phương pháp bố trí được trình bày như hình dưới đây:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

v

§ßn kÐo ngang

b) a)

DÇm cÇu liÒn v

Hình1.10 Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền

a Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền

b Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu

+ Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảocác bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau

Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơcấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình họcACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô

Hình 1.11 Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập

a Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu

b Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu

Hiện nay trên xe con thông dụng là hệ thống treo độc lập, do vậy dẫn động

lái có rất nhiều đòn và khớp

V

V a

b

Đòn kéo ngang

Trên xe tải thông dụng là hệ thống treo phụ thuộc, do vậy sử dụng hình

thang lái Đantô Trên một số xe tải hạng nặng, xe siêu trường, xe siêu trọng

dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng và hai hình thang lái 4 khâu

Đantô( Hình 1.12) Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và

quan hệ của các cánh tay đòn Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền của các

dẫn động lái thường nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1

Hình 1.12 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng

* Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái.

- Khớp cầu : Khớp cầu dùng trong hệ thống lái có 2 dạng:

Khớp cầu bôi trơn thường xuyên và khớp cầu bôi trơn một lần Ngày nay khớpcầu dùng cho xe con là loại không cần bảo dưỡng (bôi trơn một lần ) Khớp cầu dùngcho xe tải là khớp cầu bôi trơn thường xuyên Khớp cầu bôi trơn 1 lần bao gồm cácloại sau: loại có bạc kim loại, loại bạc nhựa và loại bạc cao su

Ở các hệ thống lái có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệdịch chuyển hình học, lực tác dụng nên khớp nhỏ do vậy dùng loại khớp cầu có bạccao su

Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có biến dạng rất nhỏ và chịu ma sát tốt,giá thành không cao loại này được sử dụng rộng rãi trên các xe con hiện nay

Khớp cầu có bạc kim loại chỉ dùng trên các xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

- Các đòn dẫn động lái: Thông thường các đòn dẫn động lái có hai dạng là

dạng có kích thước cố định (hình thang lái) và loại có thể thay đổi được chiều dài

(đòn kéo dọc) Hình dạng của các đòn tuỳ thuộc vào vị trí, kết cấu và khoảngkhông gian cho phép khi dịch chuyển nhưng phần lớn các đòn có tiết diện tròn vàrỗng Trên các đòn kéo dọc (điều chỉnh độ chụm của bánh xe), thì hai đầu là khớpcầu, trên thân hai đầu là ren ngược chiều nhau để khi điều chỉnh chỉ phải xoay đòn

kéo Thân khớp cầu bắt với các đòn qua các bề mặt, còn hãm bằng chốt chẻ

- Giảm chấn của hệ thống lái :Để nâng cao chất lượng của xe, trên một số

loại xe có dùng giảm chấn trong hệ thống lái Trong hệ thống lái có cường hoá thìcường hoá đóng vai trò như một giảm chấn

Tác dụng của giảm chấn là dập tắt các dao động từ mặt đường lên vành

tay lái, ổn định vành lái khi đi trên đường xấu

1.2.5 Các góc đặt bánh xe

Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ

xe ở trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng

xe, các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định Những góc này đượcgọi chung là góc đặt bánh xe Nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫnđến các hiện tượng sau:

+ Khó lái

+ Tính ổn định lái kém

+ Trả lái trên đường vòng kém

+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh)

a Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đườngtâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ Góc

Góc Caster

(-) (+)

Hình 1.13: Góc CAMBER Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêngtheo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trongnghiêng ra ngoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường

để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc Camberthường âm

b Góc nghiêng dọc trụ quay đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)

Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trụ xoayđứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Khoảng cách từ giao điểm củađường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặtđường được gọi là khoảng Caster c

CAMBER (-) (+)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Hình 1.13: Caster và khoảng CasterHồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xevào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đivào đường nghiêng hay khi bánh xe quay vòng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe vớimặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so vớichiều tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Yb của đường sẽ tạo với tâm tiếpxúc một mômen ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

M = Yb.c Mômen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó

bị lệch khỏi vị trí này Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắcphục mô men này Vì vậy, góc Caster thường không lớn Mômen này phụ thuộc vàogóc quay vòng của bánh xe dẫn hướng Đối với các xe hiện đại thì trị số của gócCaster bằng khoảng từ 00 đến 30

c Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

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

(+) (-) Kingpin

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: góc KingPin sẽ làm cho các bánh xe tựđộng quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng do có mômen phản lực (gọi làmômen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe Giá trị của mômen ngược phụthuộc vào độ lớn của góc Kingpin.

d Độ chụm và độ mở (góc doãng)

Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phíasau thì gọi là độ chụm Nếu bố trí ngược lại là độ mở

Độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B - A Kích thước B, A được đo

ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng Độ chụm có ảnhhưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành lái

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn Pf ngượcchiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Lực Pf này đặtcách trụ quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quayđứng Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau Để lănphẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm B - A dương (Hình 1.15) Với góc như thếthì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái

Hình 1.16: Lực cản lăn và vị trí đặt

Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe

về phía trước, bởi vậy góc giảm Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của lựccản lăn và lực phanh, đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh bằng độngcơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không

1.2.6 Hệ thống lái có trợ lực

1.2.6.1 Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái.

Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người

lái Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe

có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái Ngoài ra đểcải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng,

áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường Kết quả là cần một lực lái lớnhơn

Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ, phải

có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái

1.2.6.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái.

Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:

R0

Pf

R0

BơmKhối van điều khiển

PistonHình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái ở vị trí trung gian

Xy lanh lực

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh

Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực:

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấulái

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong đòn kéo

Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phânphối, xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung Còn nguồn năng lượng là một bơm cánhgạt được dẫn động từ động cơ của xe nhờ dây đai

a Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng)

Dầu từ bơm được đẩy lên van điều khiển Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu

sẽ chảy qua van vào cửa xả và hồi về bơm Vì áp suất dầu bên trái và bên phảipiston là như nhau nên piston không chuyển động về hướng nào

b Khi quay vòng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hướng nào, giả sử quay sang phải thì vanđiều khiển cung di chuyển làm đóng một phần cửa dầu, còn cửa kia mở rộng hơn

Vì vậy làm thay đổi lượng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu được tạo ra.Như vậy tạo ra sự trênh lệch áp suất giữa hai khoang trái và phải của piston Sựtrênh lệch áp suất đó làm piston dịch chuyển về phía có áp suất thấp, dầu bên ápsuất thấp sẽ được đẩy qua van điều khiển về bơm

Hình 1.18 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng

Chương 2 Tính Toán Hệ Thống Lái 2.1 Các thông số xe thiết kế

Xe du lịch 5 chỗ ngồi :

Trọng lượng tác dụng lên cầu dẫn hướng G1 7300N

Trọng lượng tác dụng lên một bánh dẫn hướng Gbx 3650N

 Thông số hệ thống lái

Chiều dài đòn bên hình thang lái m = 160mm

Khoảng cách giữa đòn ngang và trụ trước y = 188mm

Chiều dài thanh nối bên hình thang lái p =280mm

2.2 Chọn phương án thiết kế

2.2.1 Chọn phương án cơ cấu lái

Dựa vào những ưu điểm đã trình bày trong phần cơ cấu lái, ta chọn phương

án cho cơ cấu lái là loại bánh răng – thanh răng Cơ cấu lái loại này có các ưu điểm:

+ Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ.Do cơ cấu lái nhỏ và bản than thanh răng tácdụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu láikhác

+ Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp

+ Có khả năng tự động triệt tiêu khe hở tại chỗ ăn khớp.Tỉ số truyền thuân vànghịch bằng nhau và bằng 0,8 đến 0,9

2.2.2 Chọn phương án dẫn động lái

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu trước,đòn kéo ngang và các đòn kéo bên Sự quay vòng của ôtô rất phức tạp,để đảm bảomối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khi quay vòng làmột điều khó thực hiện Hiện nay người ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ độnghọc đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo nên hình thang lái Với xe thiết kế

có hệ thống treo độc lập, do đó chọn phương án dẫn động lái với hình thang lái 6khâu Khi đó với hệ thống treo độc lập có thể kết hợp thanh răng làm luôn chứcnăng của thanh lái ngang trong hình thang lái.Với phương án dần động lái 6 khâucho hệ thống treo độc lập đã đáp ứng gần đúng mối quan hệ động học của các bánh

xe phía trong va phía ngoài khi quay vòng

2.3 Tính toán động học hệ thống lái

2.3.1 Tính mô men cản quay vòng max

Mômen cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định ở trạng thái

xe quay vòng và chở đủ tải Mômen cản quay vòng được tính toán khi xuất hiện lực

 Mô men cản quay vòng gây nên do lực cản lăn:

M1 = Gbx f.a (2.2)Trong đó:

- Gbx = 3650N

- a: Cánh tay đòn của lực Pf quay xung quanh trụ đứng

Với xe thiết kế ta đo được a = 45 (mm) = 0,045m

- f: Hệ số cản lăn xét cho trường hợp ô tô chạy trên đường nhựa và khô, f = 0,02

Hình 2.3 Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang.

 Giá trị mômen do lực ngang Y gây lên :

M2 được tính cho một bánh xe, phản lực bên lùi sau một đoạn x Giá trị của x thừanhận bằng 1/4 chiều dài của vết tiếp xúc và gây lên mômen quay cùng chiều M1

M2 = Y x (2.3) Trong đó:

+ x là khoảng cách từ tâm vết tiếp xúc với hợp lực ma sát:

rB  

  (mm) (2.5)Với bánh xe có ký hiệu185/60 R15:

ta tính được:

15

185 25, 4 375.5 0.38 2

 Mômen ổn định M 3 : Có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số 

Mômen cản tổng cộng trên cầu trước dẫn hướng được tính toán như sau:

Mc = 2.(M1 + M2 ) / η t = 2 G

bx (f.a + 0,14.y.r) / η t (2.8)

Giá trị  theo kinh nghiệm 1,07-1,15 Chọn =1,1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

η t = 0,5-0,7 hiệu suất tính đến tổn hao ma sát, chọn η t = 0,7

Thay số vào ta có: Mc=529 (N.m)

2.3.2 Tỷ số truyền của hệ thống lái

2.3.2.1 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d

Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tayđòn id = 0,85-1,1

Chọn sơ bộ id=1 ( cho cầu dẫn hướng)

2.3.2.2 Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c

Ta có công thức: α ’max= α max.i (2.9)

Ta lấy sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống lái i =16

Tính lại α ’max, ta có: α maz ' =i αmax=16 40=640o=1 ,78 vòng , phù hợp với tiêuchuẩn thiết kế

Do tỷ số truyền của dẫn động lái id=1, nên tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16

2.3.3 Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái

Pvlmax=

M c

i l η.R (2.10)Trong đó:

+ Mc: Là mô men cản quay vòng Mc=529Nm

+ Pmax là lực tác dụng lớn nhất lên vành tay lái

+ il: Là tỷ số truyền của hệ thống lái

+ R: Là bán kính vành lái, R=190 mm

+ : Là hiệu suất của hệ thống lái =0,8

Thay số ta được P vlmax= 529

16.0,8.0,19 =217,52 N Với Pvl này, sẽ làm cho người lái mệt mỏi khi điều khiển một khoảng thời gian, chonên ta phải sử dụng hệ thống trợ lực lái, tạo sự thoải mái cho người lái

* Nguyên lý hoạt động:

Khi quay vành lái đi một góc, lực từ vành lái truyền qua trục lái tới trục răngcủa cơ cấu lái Mô men này làm quay trục răng, tác dụng làm thanh răng di chuyểnsang trái hoặc phải, qua thanh dẫn động và đòn quay bên tác dụng làm cho bánh xexoay sang phải hoặc sang trái, thay đổi hướng chuyển động của ôtô Khi lực đặt vàovành tay lái đến một giá trị xác định ( được tính trước ), khi đó cường hóa lái bắtđầu làm việc và tác dụng lực làm quay các bánh xe dẫn hướng

2.4 Tính các thông số hình học dẫn động lái

2.4.1 Tính động học hình thang lái

Nhiệm vụ của tính động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưucủa hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng mộtcách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của

bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống dẫn độnglái

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Hình 2.6 Sơ đồ động học khi quay vòng.

Từ lý thuyết quay vòng, hệ thống lái phải đảm bảo gần đúng mối quan hệgiữa góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng.Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô mối quan hệ đó được thể hiện ở công thức

sau: cot gβ−cot gα=

: Là góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài của cầu dẫn hướng

: Là góc quay của bánh xe dẫn hướng trong của cầu dẫn hướng

L: Là chiều dài cơ sở của xe

Bo: Là khoảng cách giữa hai tâm trụ đứng

 Trường hợp xe đi thẳng

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động lái khi xe đi thẳng.

Từ sơ đồ dẫn động lái trên ta có thể tính được mối liên hệ giữa các thông sốtheo các biểu thức sau: X =B0−2.(m.cosθ+ p.cos γ ) (2.12)

Trong đó: sin γ=( y−m sin θ )/ p (2.13)

⇒ cos γ= √ 1−sin2γ= 1

p . √ p2−( y−m sin θ)2

(2.14)Thay vào ta được:

⇒ X=B0−2 (m cosθ+ √ p2−( y−m sinθ )2) (2.15)

Các đòn bên tạo với phương ngang một góc θ

Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau thì hình thang láiđantô không thỏa mãn hoàn toàn được quan hệ giữa α và β như công thức

trên

Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lýthuyết trong giới hạn cho phép, không vượt quá 1o

 Trường hợp khi xe quay vòng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

Hình 2.8 Sơ đồ dẫn động khi xe quay vòng.

Ta có các thông số như trên hình vẽ

Từ sơ đồ ta có mối quan hệ của các thông số như sau:

AD=2.[m.cosθ+ √ p2−( y−m.sin θ)2)]−[ m.cos(θ−β)+ √ p2−( y−m.sin(θ−β))2]

2.4.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết

Ta có mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hướng như sau:

Từ bảng giá trị được ta xây dựng được quan hệ lý thuyết:

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI

  : Góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương ngang

m = 180(mm): Chiều dài đòn bên hình thang lái

y = 188(mm): Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái

p = 280(mm): Chiều dài thanh nối bên hình thang lái