ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ

Đầy đủ chi tiết các thông tin về nội dung, tính toán, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực thủy lực trên ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

(Dành cho giáo vên hướng dẫn)

Tên đề tài:

Sinh viên thực hiện: MSSV:

MSSV:

MSSV:

MSSV:

MSSV:

Giảng viên hướng dẫn:

Cơ quan công tác: ĐT:

PHẦN NHẬN XÉT 1 Tinh thần và thái độ thực hiện đồ án/báo cáo của sinh viên:

2 Kết quả thực hiện đồ án/báo cáo: 2.1 Ưu nhược điểm:

2.2 Điểm mới:

2.3 Tồn tại nếu có

TP.HCM, ngày … tháng … năm…

GVHD

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/BÁO CÁO TỐT NGHIỆP

(Dành cho giáo viên phản biện)

Tên đề tài:

Sinh viên thực hiện: MSSV:

MSSV:

MSSV:

MSSV:

MSSV:

Giáo viên phản biện

Cơ quan công tác ĐT:

Ý KIẾN NHẬN XÉT (Giảng viên phản biện ghi rõ nội dung cần chỉnh sửa và bổ sung nếu có) 1 Hình thức và tóm tắt của đồ án/báo cáo

2 Tổng quan đồ án/báo cáo

3 Nội dung của đồ án/báo cáo

4 Phương pháp nghiên cứu

5 Kết quả và kết luận

6 Thiếu sót và việc cần thực hiện

CÁC VẤN ĐỀ CẦN LÀM RÕ (Các câu hỏi của Giáo viên phản biện)

KẾT LUẬN (Giảng viên phản biện ghi rõ được bảo vệ hay không được bảo vệ)

TP HCM, ngày… tháng… năm…

GVPB

LỜI CAM KẾT

Nhóm em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng nhóm và được

sự hướng dẫn khoa học của Th.S Nguyễn Khôi Nguyên Nhóm em xin cam đoan

số liệu và kết quả nghiên cứu trong báo cáo này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này

đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong báo cáo đã được ghi rõ nguồn gốc

Lê Đình Long

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, ôtô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng, các trang thiết bị, bộ phận trên ôtô ngày càng hoàn thiện và hiện đại, đóng một vai trò quan trọng đối với việc bảo đảm độ tin cậy và an toàn cho người vận hành và chuyển động của ôtô Trong đó hệ thống lái có vai trò rất quan trọng Hệ thống lái hiện nay đa dạng và phong phú về chủng loại cũng như cấu tạo, nó phụ thuộc nhiều vào đặc điểm kỹ thuật của ôtô, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và ứng dụng của chúng vào hệ thống lái trên ôtô

Ở Việt Nam, trong những năm qua xe ô tô được sử dụng với số lượng và chủng loại ngày càng tăng Nhưng với điều kiện ngành công nghiệp ô tô chưa phát triển cao, xe sử dụng ở Việt Nam đa số là xe nhập khẩu và một số xe lắp ráp của các hãng nước ngoài Vì vậy, các công nghệ trong hệ thống lái chưa được phát triển nhiều Mà các công nghệ này thường được chuyển giao của các hãng xe lắp ráp hoặc có sẵn trên các xe nhập khẩu

Xuất phát từ thực tế đó chúng em được định hướng và thực hiện đề tài: “Thiết

kế chế tạo hệ thống lái thủy lực trên ô tô”

Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránh khỏi sai sót trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các Thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/BÁO CÁO TỐT NGHIỆP II PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN/BÁO CÁO TỐT NGHIỆP III

Ý KIẾN NHẬN XÉT III LỜI CAM KẾT V LỜI NÓI ĐẦU VI MỤC LỤC VII MỤC LỤC HÌNH ẢNH IX MỤC LỤC BẢNG X

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Hiện trạng nghiên cứu trong và ngoài nước 1

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 4

3.1 Mục tiêu 4

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4

3.3 Phương pháp nghiên cứu 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

1 Giới thiệu hệ thống lái 6

2 Tính toán hệ thống lái 6

2.1 Thông số đầu vào 6

2.2 Kiểm nghiệm động học hình thang lái 8

2.3 Xác định lực tác dụng của người lái tác dụng lên vô lăng 14

2.4 Tính bền các đòn dẫn động lái và rô-tuyn của hình thang lái 16

2.5 Tính bền cơ cấu lái 23

2.6 Tính bền trục lái 29

3 Giới thiệu phần mềm thiết kế: 30

3.1 CATIA là gì? 30

3.2 Một số tính năng cơ bản của CATIA: 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH 33

1 Xây dựng mô hình 3D các chi tiết 33

1.1 Cụm chi tiết phanh 33

1.2 Thước lái 34

1.3 Cụm vô lăng 35

2 Thiết kế mô hình 2D – 3D 35

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI 38

1 Quá trình chế tạo hệ thống lái 38

1.1 Xác định hệ thống lái phù hợp với yêu cầu 38

1.2 Tìm hiểu và mua các bộ phận của hệ thống lái 39

1.3 Các bước chế tạo mô hình 40

2 Xây dựng quy trình tháo ráp bằng giáo án điện tử 43

2.1 Giới thiệu phần mềm Lecture Maker 43

2.2 Các bước tạo bài giảng điện tử cơ bản 43

2.3 Tổng quan bài giảng điện tử quy trình tháo lắp hệ thống lái 46

3 Mô phỏng quy trình tháo ráp 60

4 Xây dựng thảm các chi tiết tháo rời 60

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61

1 Kết luận 61

2 Kiến nghị và hướng phát triển 61

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.6 Kích thước tổng thể TOYOTA HIACE 6

Hình 2.7 Cơ cấu lái 6

Hình 2.8 Sơ đồ qua hệ giữa các góc quay của banh xe dẫn hướng 8

Hình 2.9 Sơ đồ hình thang lái xe đi thẳng 9

Hình 2.10 Mặt cắt bánh xe bên phải 9

Hình 2.11 Sơ đồ hình thang lái trong trường hợp xe quay vòng 10

Hình 2.12 Đồ thị quan hệ giữa alpha thực tế với alpha lý thuyết 13

Hình 2.13 Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm hình thang lái 14

Hình 2.14 Đặc điểm lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 15

Hình 2.15 Sơ đồ phân tích lực lên các khâu 16

Hình 2.16 Hinh khớp cầu rô-tuyn 21

Hình 2.17 Cơ cấu lái trục vít thanh răng 23

Hình 2.18 Sơ đồ trục lái 29

Hình 2.19 Thiết kế chi tiết xe hơi 31

Hình 2.20 Module phay Audi TT bằng CAD 31

Hình 2.21 Modul phân tích lực 32

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH Hình 3.1 Cụm chi tiết phanh 33

Hình 3.2 Cụm thước lái 34

Hình 3.3 Cụm vô lăng 35

Hình 3.4 Hình chiếu đứng mô hình 35

Hình 3.5 Hình chiếu cạnh mô hình 36

Hình 3.6 Hình chiếu bằng mô hình 36

Hình 3.7 Hình chiếu 3D mô hình 37

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Hình 4.1 Quá trình họp nhóm 38

Hình 4.2 Mô hình mẫu 3D 38

Hình 4.3 Vận chuyển mô hình cũ 39

Hình 4.4 Quá trình mua phụ tùng 39

Hình 4.5 Chế tạo khung mô hình 40

Hình 4.6 Tẩy sơn và vệ sinh 40

Hình 4.7 Quá trình sơn lại 41

Hình 4.8 Lắp ráp và vận hành 41

Hình 4.9 Vẽ chi tiết mô hình 42

Hình 4.10 Mô hình hoàn thiện trên phần mềm 42

Hình 4.11 Mô hình hoàn thiện thực tế 42

Hình 4.12 Màn hình chính 43

Hình 4.13 Tạo bài giảng 44

Hình 4.14 Trang trắng 45

Hình 4.15 Chọn hình nền 45

Hình 4.16 Thông số kỹ thuật xe Hiace 47

Hình 4.17 Hệ thống lái xe HIACE 47

Hình 4.18 Chẩn đoán hư hỏng 48

Hình 4.19 Kiểm tra trực tiếp trên xe 48

Hình 4.20 Quy trình tháo lắp cụm trụ lái 49

Hình 4.21 Quy trình tháo lắp cụm bánh răng 49

Hình 4.22 Thảm chi tiết tháo rời của mô hình 60

MỤC LỤC BẢNG CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1 Thông số đầu vào 7

Bảng 2.2 Góc  tương ứng so với góc  12

Bảng 2.3 Thông số trục vít thanh răng 24

CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI Bảng 4.1 Quy trình tháo cụm thanh dẫn động lái 53

Bảng 4.2 Quy trình tháo cụm thanh dẫn động lái 59

Bảng 4.3 Quy trình tháo cụm bơm trợ lực lái Error! Bookmark not defined.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Sự cần thiết của đề tài

Trong những năm gần đây Nền khoa học kỹ thuật thế giới đã phát triển cực

kì mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ ô tô

Chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là

sự tiện nghi, an toàn rất được chú trọng nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra sự

êm ái và an toàn khi vận hành phương tiện

Hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng nhất quyết định an toàn của một chiếc xe Chính vì vậy, nhóm chúng em đã đi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái, tuy nhiên, vì thời gian có hạn nên chúng em chỉ đi sâu nghiên cứu hệ thống lái trợ lực thủy lực trên các mẫu xe du lịch phổ thông trên thị trường hiện nay

1.2 Ý nghĩa của đề tài

Nhiệm vụ chính đặt ra của đề tài là nghiên cứu cho các đối tượng sinh viên, học sinh chuyên ngành của các trường đại học, cao đẳng chuyên nghiệp và có thể thay làm tài liệu thao khảo cho cán bộ, công nhân kỹ thuật chuyên ngành ô tô

Mô hình được chế tạo từ đề tài có thể dùng để giảng dạy về hệ thống lái trợ lực thủy lực và có thể phục vụ cho việc nghiên cứu, phát triển các hệ thống lái khác

Những kết quả thu được sẽ giúp chúng em hiểu sâu hơn về hệ thống lái trợ lực thủy lực trên các dòng xe phổ biến hiện nay, biết được các cấu tạo, nguyên lý hoạt động để dễ dàng chẩn đoán, sửa chữa trong các trường hợp thực tế bên ngoài

2 Hiện trạng nghiên cứu trong và ngoài nước

2.1 Trong nước

Với sự phát triển nhanh về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, cũng như xu hướng toàn cầu hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho các công trình nghiên

cứu về hệ thống điều khiển thuỷ lực nói chung và hệ thống lái ôtô nói riêng có những bước tiến vượt bậc

Đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng thành công vào thực tiễn, góp phần cải thiện điều kiện nghiên cứu, đào tạo và sản xuất Đặc biệt, các chuyên gia

đã tập trung vào việc ứng dụng các phẩn mềm chuyên dụng như Alaska, ANSYS, SIMULINK, AUTOMATION STUDIO… để có thể mô phỏng các hệ thống điều khiến thuỷ lực đặc biệt là lĩnh vực nghiên cứu về hệ thống phanh trên ô tô, hệ thống điều khiến xe quân sư máy công trình và thuỷ lợi

Các công trình đã nghiên cứu về hệ thống lái gồm có:

- Công trình nghiên cứu của GS.TSKH Đỗ Sanh về động học, động lực học quay vòng xe ở tốc độ cao

- Công trình nghiên cứu của PGS.TS Nguyễn Khắc Trai về lý thuyết quay vòng và các yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu ổn định khi quay vòng

đã đề cập trong luận án tiến sỹ và cuốn giáo trình “Tính điều khiến và quỹ đạo chuyển động của ôtô” xuất bản năm 1997

- Công trình nghiên cứu của TS Lê Hồng Quân và TS Nguyễn Xuân Thiện trong khuôn khổ đề tài cấp nhà nước KHCN-05-09 về nghiên cứu thử nghiệm thành công bộ trợ lực lái thuỷ lực do Việt nam chế tạo

áp dụng cho xe tăng T-55

- Công trình nghiên cứu của TS Nguyễn Thanh Quang về nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên ô tô MEKONG STAR

- Công trình nghiên cứu của ThS Nguyễn Hồng Vũ về nghiên cứu tính toán động lực học quay vòng cho bánh xe dẫn hướng

2.2 Ngoài nước

Hiện nay, trên thế giới, cùng với sự phát triển của các ngành khoa học khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy, tự động hóa,… thì ngành công nghiệp ô tô cũng đang có những bước phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới

Ô tô ngày nay được sử dụng với tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngày càng được các nhà khoa học tại các nước có ngành công nghiệp nặng phát triển như Mỹ, Nhật, Đức,… đầu tư nghiên cứu

Trong cấu tạo của ô tô, hai hệ thống được coi là quan trọng nhất đảm bảo an toàn chuyển động được kể đến như hệ thống lái và hệ thống phanh

Trong những năm gần đây, hàng trăm các công trình khoa học nhằm hoàn thiện hệ thống lái trên ô tô được ra đời Các công trình chủ yếu tập trung vào lĩnh vực động học và động lực học của hệ thống lái 4WD nhằm tăng tính cơ động và hoàn thiện tính điều khiển của hệ thống lái Tác giả Samkr Moham USA vào tháng

6 năm 2000 đã công bố công trình về loại xe có hệ thống lái ở cả 4 bánh (AWD) Nhiều nhà khoa học Đức cũng tập trung nghiên cứu cho các hệ thống điều khiển cho các loại xe có hệ thống lái 4WD Những trung tâm khoa học công nghệ lớn như ở Mỹ, Tây Âu và Nhật Bản hiện đang có nhiều nổ lực để nghiên cứu về vấn

đề tự động điều khiển hệ thống lái, đó là những công trình nghiên cứu lớn với sự

hỗ trợ của hàng trăm nhà khoa học khắp nơi trên thế giới Hãng Mercedes-Benz cũng đã từng trình diễn loại xe với hệ thống lái tự động và trong tương lai sẽ được

áp dụng trên các loại đường thông minh

Để tăng tính điều khiển và tiện nghi cho việc hoàn thiện hệ thống lái, các nhà khoa học đã đi sâu vào việc chế tạo các bộ cường hóa tích cực PPS (Progressive Power Steering) để đảm bảo cảm giác của người lái với mặt đường, tăng tính năng điều khiển của hệ thống lái khi chạy ở tốc độ cao, đặc biệt là các xe thế hệ mới được sử dụng ở tốc độ cao hơn 100km/h

Những nhà khoa học cũng luôn tiến tới việc phát triển những kết cấu mới cho

hệ thông lái như việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng

TS (Tilt Steering), cùng với đó là việc ghế ngồi người lái có thể chỉnh theo ba chiều nhằm bổ sung cho người lái một ví trị điều khiển thuận tiện nhất Xu thế chung của các trung tâm công nghiệp ô tô lớn trên thế giới là nghiên cứu các hệ thống lái tích cực, nhằm sử dụng các thành tựu về điện, điện tử ứng dụng, các thành tựu về tin học để kiểm soát các tính năng của hệ thống lái và đảm bảo các chế độ hoạt động được tối ưu

Như vậy, có thể thấy rằng, hệ thống lái với những chức năng đảm bảo tính dẫn hướng đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới tập trung nghiên cứu với nhiều nổ lực lớn, các nhà nghiên cứu đã tập trung vào các nội dung sau:

- Nghiên cứu động học hệ thống lái thông qua mối tương quan hình học các khâu độc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng của hệ thống lái trên từng loại xe

- Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán khả năng áp dụng các hệ thống trợ lực để điều khiển lái

- Nghiên cứu các hệ thống lái điều khiển điện – thủy lực hoặc điện điện

tử

- Nghiên cứu các hệ thống lái tự động

3 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

3.1 Mục tiêu

- Nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực thuỷ lực trên ô tô hiện nay

- Chỉ ra được ưu điểm và nhược điểm của hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

- Tính toán hệ thống lái

- Giới thiệu các phần mềm thiết kế

- Xây dựng mô hình 3D các chi tiết trong hệ thống lái

- Thiết kế mô hình – tính toán bền khung sau khi thiết kế

- Hoàn thiện và vận hành hệ thống lái

3.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực thuỷ lực đi kèm với những số liệu thực tiễn về hệ thống lái

- Thiết kế chi tiết và hoàn thiện mô hình hệ thống lái trợ lực thuỷ lực

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Nghiên cứu lý thuyết:

- Đọc tài liệu, tìm hiểu, quan sát hệ thống trên xe

- Phân tích cấu tạo và nguyên lý làm việc để hiểu sâu hơn về hệ thống

- Nghiên cứu thực nghiệm

- Xây dựng bài thực hành kiểm tra chẩn đoán

3.3.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Khái niệm:

Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy lôgic để rút ra kết luận khoa học cần thiết

Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức (liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo

ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc

3.3.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả

Là phương pháp tổng hợp kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu tài liệu

để đưa ra kết luận chính xác, khoa học

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Giới thiệu hệ thống lái

Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và

bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau

2 Tính toán hệ thống lái

2.1 Thông số đầu vào

Hình 2.1 Kích thước tổng thể TOYOTA HIACE

Hình 2.2 Cơ cấu lái

THÔNG SỐ CỦA XE TOYOTA HIACE 2005

THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG LÁI

Khoảng cách giữa đòn kéo ngang và trụ đứng

(y)

Góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài

Hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát ở cam

2.2 Kiểm nghiệm động học hình thang lái

Hình 2.3 Sơ đồ qua hệ giữa các góc quay của banh xe dẫn hướng

Nhiệm vụ của tính toán động học dẫn động lái là xác định những thông số tối

ưu của dẫn động lái 6 khâu để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng một cách 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 truyền dẫn động lái Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận được sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quay

hệ sau đây của của 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 máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện ở công thức sau:

L

Trong đó: β: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong

α: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài

B: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng

L: là chiều dài cơ sở của ôtô

Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hướng lăn mà không bị trượt lết trong quá trình quay vòng thì hiệu số cos góc quay của bánh xe bên ngoài và bên trong phải luôn là một hằng số và bằng B/L

Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng

Nó bao gồm các khâu được nối với nhau bằng các khớp cầu và các đòn bên được

bố trí nghiêng một góc so với dầm cầu trước

2.2.1 Trong trường hợp xe đi thẳng

Hình 2.4 Sơ đồ hình thang lái xe đi thẳng

Từ sơ đồ hình 2.4 ta có các mối quan hệ sau giữa các biểu thức sau:

Xét tam giác C’FB’ vuông tại F ta có:

'sin

2.2.2 Trong trường hợp xe xe quay vòng

Hình 2.6 Sơ đồ hình thang lái trong trường hợp xe quay vòng

Khi bánh xe bên trái quay đi một góc α và bên phải quay đi một góc β, lúc này đòn kéo dọc của bánh xe bên phải hợp với phường ngang một góc (θ-β) và bánh

1

c

y m c

A D

y ctag

1 1

2 2

2.2.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết

Ta xác định được đường cong lý thuyết qua công thức (2.1)

L B L c

L

c B

2.2.4 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế

Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng được đường cong qua hàm số  = f ( ; )

Theo mối quan hệ này nếu biết trước một góc  nào đó ứng với một góc  thì

ta có một giá trị góc  Mối quan hệ giữa ,  và  được xác định theo công thức (2.6) và (2.8) Ta xây dụng trương trình tính toán trên excel để xác đinh đường

cong hình thang thưc tế với góc  = (45, 46, ,89, 90) ứng với giá trị góc 

= (0, 1, ,39, 40) Cuối cùng ta chọn được một góc  nào đó nằm sát vớt đường cong lý thuyết nhất với điều kiện = lt −tt  1, nếu  =1

thì sẽ gây ra mòn lốp nhanh

Ta thu được kết quả tính toán qua bảng excel ta được:

Với: = 80 thì max =1,118   (Không thỏa yêu cầu) 1

= 81 thì max =0, 662   (Thỏa yêu cầu) 1

= 82 thì max =0,870  1 (Thỏa yêu cầu)

= 83 thì  max = 1,115    1 (Không thỏa yêu cầu)

Hình 2.8 Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm hình thang lái

2.3 Xác định lực tác dụng của người lái tác dụng lên vô lăng

Lực của người lái tác dụng lên vô lăng đạt giá trị cực đại khi quay vòng xe tại chỗ Lúc đó mômen cản quay vòng trên mỗi bánh xe dẫn hướng M’c sẽ bằng tổng

số của mômen cản chuyển động M1, mômen cản do bánh xe trượt lê trên đường

M2 và mômen cản cần thiêt để làm ổn định dẫn hướng M3, khi xác định giá trị lực tác dụng cực đại lên vành lái Plmax thì M3 có thể bỏ qua

2.3.1 Mômen cản chuyển động trên một bánh xe dẫn hướng:

c=0,145 (m): chiều dài cánh tay đòn

2.3.2 Mômen cản do bánh xe trượt lê trên đường:

Hình 2.9 Đặc điểm lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe, do sự đàn hồi bên của lốp xe, diện tích tiếp xúc giữa lốp với đường sẽ bị quay tương đối với mặt phẳng bánh xe Điểm đặt của lực ngang Y sẽ dịch chuyển một đoạn x nào đó về phía sau đối với trục bánh xe Đoạn x được thừa nhận bằng một phần tư chiều dài của bề mặt tiếp xúc giữa lốp với đường Như vậy theo hình 2.4 ta có:

2 2 x

d t l

M P

2.4 Tính bền các đòn dẫn động lái và rô-tuyn của hình thang lái

Hệ thống sẽ chiu tải trọng lớn nhất trong trường hợp xe bị phanh Ta có sơ đồ phân tích lực như sau:

Hình 2.10 Sơ đồ phân tích lực lên các khâu

ax 1

P pm =G *m p* (2.12) Trong đó: Ppmax: Lực phanh tác dung lên cầu trước

Tải trọng đặt lên cầu trước trong trạng thái tĩnh: G1 =14028 (N)

Hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh: m1p =1,4

Hệ số bám giữa lốp và mặt đường:  =0,85 Thay vào biểu thức (2.12) ta được:

*

2 *

pm y

c  − =

Trong đó: Qx2 = 39668,509 (N)

Fn: là tiết diện của thanh ngang (m2)

Đường kính ngoài của đòn kéo ngang là: D = 0,02 (m)

24

n

Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép đặc X20 tra bảng 6.1 TL3 ta có

W

un un

un

M

Trong đó: Mômen uốn: M un =Q y2*X =4609, 5 5*0, 62 =2765, 715( )Nm

Chiều dài đòn kéo ngang: X= 0,6 (m)

D= 0,02 (m): đường kính của thanh kéo ngang

Thay số vào công thức (2.15) ta được:

d dW

u ud

1

n

b

Q F

Đòn kéo bên được chế tạo bằng thép ống X20 có đường kính là: D = 0,015 (m)

Thay số vào công thức (2.18) ta được:

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập Khớp cầu được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm

Hình 2.11 Hinh khớp cầu rô-tuyn

❖ Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện chèn dập

Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu theo công thức

1 d

c

cd

Q F

Trong đó: D: là đường kính khớp cầu: D = 0,02 (m)

Thay vào công thức (2.19) ta được:

❖ Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt

Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất

Ứng suất cắt được tính theo công thức:

 

1

c

Q F

2.5 Tính bền cơ cấu lái

Hình 2.12 Cơ cấu lái trục vít thanh răng

2.5.1 Vật liệu làm nên cơ cấu lái và thông số đầu vào

❖ Chọn vật liệu cho thanh răng (Z2)

- Giới hạn chảy : ch =400(Mpa)

❖ Chọn vật liệu cho trục vit (Z1)

- Nhãn hiệu thép: 20X

- Nhiệt liệu: thấm carbon

- Độ cứng: HRC1= HRC2 +20=70 => HB1= 800

- Giới hạn bền: b=650(Mpa)

- Giới hạn chảy : ch =400(Mpa)

❖ Thông số trục vit (Z1), thanh răng (Z2)

Bảng 2.3 Thông số trục vít thanh răng

2.5.2 Ứng suất tiếp xúc cho phép và ứng suất uốn cho phép

Ứng suất tiếp xúc cho phép [H]

KXh: hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng, KXH=1

KF: hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn, KF = 1

Thay các giá trị vào công thức (2.1) ta đước