Đồ án tốt nghiệp 2020-2021

LỜI CAM KẾTNhóm em gồm các thành viên: Lê Nguyễn Chí Đông,Nguyễn Trung Hậu, PhạmVăn Hòa, Phạm Tiến Phát, Huỳnh Công Tân, xin cam đoan những nội dung trong đồ án tốt nghiệp “Nghiên cứu độ

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC HỆ

THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN EPS

SVTH : LÊ NGUYỄN CHÍ ĐÔNG

NGUYỄN TRUNG HẬU

PHẠM VĂN HÒA

PHẠM TIẾN PHÁT

HUỲNH CÔNG TÂN

KHOA : CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

GVHD : TH.S TRẦN ANH SƠN

CHUYÊN NGÀNH : CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGÀY NHẬN ĐỀ TÀI : 26 - 09 – 2020

NGÀY BẢO VỆ : xx – 05 – 2021

Nhận xét của Giáo viên hướng dẫn:

Điểm đề nghị:

LỜI CAM KẾT

Nhóm em gồm các thành viên: Lê Nguyễn Chí Đông,Nguyễn Trung Hậu, PhạmVăn Hòa, Phạm Tiến Phát, Huỳnh Công Tân, xin cam đoan những nội dung trong đồ án

tốt nghiệp “Nghiên cứu động lực học hệ thống lái trợ lực điện EPS” là sản phẩm của

nhóm và chưa trình bày ở bất kỳ nơi nào khác cho bất kỳ cấp bậc học Trong trườnghợp các tài liệu tham khảo đã được sử dụng có trích dẫn từ sách, báo được công bố, báocáo và các trang web,

Ngày xx tháng xx năm 2021 Sinh viên ký tên

LÊ NGUYỄN CHÍ ĐÔNG

NGUYỄN TRUNG HẬU

PHẠM VĂN HÒA

PHẠM TIẾN PHÁTHUỲNH CÔNG TÂN

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Đồ án “Nghiên cứu động lực học hệ thống lái trợ lực điện EPS” trên ô tô du lịch

thì nhóm thực hiện 6 chương bao gồm:

Chương 1: Tổng quan đề tài Ở chương này nhóm khái quát về đề tài, mục đích vànội dung thực hiện, ý nghĩa của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết của hệ thống lái Nhóm đưa ra cáí nhìn tổng quan về hệthống bao gồm các trạng thái quay vòng của hệ thống lái, các góc đặt bánh xe cũngnhư trình bày rõ hệ thống lái trợ lực điện EPS

Chương 3: Tính toán cơ bản về hệ thống lái, bao gồm: lực tác dụng lên bánh xe dẫnhướng, lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng, tỉ số truyền Ngoài ra nhóm còn tính vàkiểm nghiệm bền các chi tiết trong hệ thống lái đảm bảo hệ thống hoạt động một cách

Project "Research on EPS power steering system dynamics" on passenger cars, the

team has 6 chapters, including:

Chapter 1: Overview of the topic In this chapter, the group generally summarizes thetopic, implementation purpose and content, meaning of the topic

Chapter 2: Theoretical basis of the steering system The team gives an overview of thesystem including the rotation status of the steering system, the wheel angle as well asthe EPS electric power steering system

Chapter 3: Basic calculation of the steering system, including: force exerted on theguide wheel, force exerted on the car when turning, transmission ratio In addition, thegroup also calculates and tests the steering system's details to ensure that the systemoperates in the most stable way

Chapter 4: Proposing algorithm for controlling steering system such as algorithmflowchart, giving algorithm to calculate steering force, torque angle of steeringshaft,

Chapter 5: Conducting construction and designing website to provide basic materialsabout EPS electric power steering system for teaching and learning purposes.

Chapter 6: Conclusions and recommendations Raising problems that have been andhave not been implemented, and then give comments and comments to improve thesystem

LỜI MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật thế giới đã phát triển cực kỳmạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội, đặcbiệt trong lĩnh vực công nghệ ô tô Ngày nay chúng ta đã tạo ra được những sản phẩm

xe hơi, nó không những là phương tiện đi lại, vận chuyển mà còn là sản phẩm thể hiện

sự tiện nghi và sang trọng, chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại,ứng dụng các tiến bộ khoa học và công nghệ tiên tiến

Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô

tô gây ra cũng tăng với những con số báo động Trong các nguyên nhân gây ra tai nạngiao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất antoàn hệ thống lái chiếm tỉ lệ lớn Hiện nay, hệ thống lái trang bị trên ô tô ngày càngnhiều được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống lái ngày càngnghiêm ngặt và chặt chẽ Cho nên các nhà sản xuất đã thiết kế ra hệ thống lái trợ lựcđiện EPS

Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tínhnăng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng Trongquá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động vàquỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao Do đó người ta khôngngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó Xuất phát từ những yêu cầu

và đặc điểm đó, nhóm em đã được giao thực hiện và nghiên cứu đồ án tốt nghiệp với đềtài:

“Nghiên cứu động lực học hệ thống lái trợ lực điện EPS”.

nhằm mục đích cuối cùng là đảm bảo yêu cầu giảm cường độ cho người lái, làm tăngthêm tính cơ động và độ an toàn chuyển động của xe

LỜI CẢM ƠN

Lời nói đầu tiên, chúng em xin cảm ơn toàn thể các thầy cô trong trường Đại HọcCông Nghiệp TP Hồ Chí Minh nói chung và các thầy cô trong Khoa Động Lực nóiriêng đã giảng dạy và truyền đạt cho chúng em những kiến thức cơ bản, cần thiết trongsuốt thời gian học tập tại trường

Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Trần Anh Sơn người trực tiếp hướng dẫn,

chỉ bảo chúng em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài “Nghiên cứu

động lực học hệ thống lái trợ lực điện EPS” Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn

bè, gia đình đã giúp đỡ, động viên và khích lệ trong suốt quá trình học tập xa nhà

Mặc dù đã rất cố gắng tận tâm để hoàn thành khóa luận của mình một cách hoànchỉnh nhất Song do bước đầu làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, tiếp cận vớithực tế cũng như bản thân chúng em còn nhiều hạn chế về mặt kiến thức và kinhnghiệm nên không thể tránh được những thiếu sót chưa thấy được Rất mong được sựđóng góp ý kiến của các thầy cô cũng như các bạn để luận văn này được hoàn thiệnhơn

Nhóm xin chân thành cảm ơn !

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 12

1.1 Lý do chọn đề tài 12

1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài 12

1.1.2 Ý nghĩa của đề tài 12

1.2 Hiện trạng nghiên cứu trong và ngoài nước 12

1.2.1 Trong nước 12

1.2.2 Ngoài nước 12

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài 12

1.4 Các phương pháp nghiên cứu 12

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 12

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 12

1.4.3 Phương pháp phân tích thống kê và mô tả 12

1.4.4 Giả thuyết khoa học 12

1.5 Giới hạn của đề tài 12

1.6 Bố cục của đồ án 12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12

2.1 Quá trình quay vòng ô tô 12

2.2 Các trường hợp quay vòng: 12

2.2.1 Trường hợp quay vòng thiếu: 12

2.2.2 Trường hợp quay vòng trung tính: 12

2.2.3 Trường hợp quay vòng thừa: 12

2.3 Góc đặt bánh xe 12

2.3.1 Góc Camber 12

2.3.2 Góc Caster 12

2.3.3 Góc Kingpin 12

2.3.4 Độ chụm 12

2.3.5 Bán kính quay vòng 12

2.4 Hệ thống lái trên ô tô hiện nay 12

2.4.1 Hệ thống lái thuần cơ khí 12

2.4.2 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 12

2.4.3 Hệ thống lái thủy lực điều khiển bằng điện 12

2.4.4 Hệ thống lái điện không trục lái 12

2.4.5 Hệ thống trợ lực lái điện 12

2.4.5.1 Cấu tạo hệ thống trợ lực điện: 12

2.4.5.2 Nguyên lý hoạt động: 20

2.4.5.3 Chế độ dự phòng của EPS: 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI 21

THIẾU MÔ TẢ 21

3.1 Tính toán tỉ số truyền của cơ cấu lái 21

3.1.1 Tỉ số truyền của dẫn động lái 21

3.1.2 Tỉ số truyền ở cơ cấu lái 21

3.1.3 Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái 21

3.2 Tính toán động lực học về hệ thống lái 21

3.2.1 Lực tác dụng lên bánh xe dẫn hướng khi quay vòng 21

3.2.2 Lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng 21

3.3 Kiểm nghiệm động học hình thang lái : 21

3.3.1 Trong trường hợp xe đi thẳng: 21

3.3.2 Trong trường hợp xe xe quay vòng 21

3.3.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 21

3.3.4 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 21

3.4 Tính lực tác dụng lên các đòn dẫn động 21

3.5 Tính bền các đòn dẫn động 21

3.5.1 Tính bền đòn kéo ngang (CC’) 21

3.5.2 Tính bền đòn kéo dọc (AB) 21

3.5.3 Tính bền đòn kéo bên (BC) 21

3.5.4 Tính bền khớp cầu Rotuyn 21

3.6 Tính bền trục lái 21

3.7 Tính bền cơ cấu lái 21

3.7.1 Ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép 21

3.7.2 Kiểm nghi m theo đ bền tiếp xúc ệm theo độ bền tiếp xúc ộ bền tiếp xúc .21

3.7.3 Kiểm nghi m bền theo đ bền uốn tại đáy răng ệm theo độ bền tiếp xúc ộ bền tiếp xúc .21

3.8 Xây dựng đặc tính cường hóa lái: 21

3.9 Đường cong đặc tính hỗ trợ của motor: 21

CHƯƠNG 4: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI 21

4.1 Xây dựng và giải thích lưu đồ thuật toán 21

4.2 Xây dựng phần cứng tương ứng: 21

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG DAO ĐỘNG VÀ THIẾT KẾ TRANG WEB 21

5.1 Giới thiệu trang: 21

5.2 Các bước tạo một trang web cơ bản: 21

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 21

6.1 Kết luận: 21

6.2 Kiến nghị: 21

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 1: Chế độ dự phòng của EPS 20

Bảng 3 1: Thông số hệ thống lái 21

Bảng 3 2: Thông số tính toán 21

Bảng 3 3: Giá trị thành phần lực ngang Py tại bán kính quay vòng R= 10 m 21

Bảng 3 4: Giá trị thành phần lực ngang Py tại bán kính quay vòng R= 20 m 21

Bảng 3 5 Giá trị thành phần lực ngang Py tại bán kính quay vòng R= 30 m 21

Bảng 3 6: Góc n tương ứng so với góc t 21

Bảng 3 7: Thông số trục vít (Z1), thanh răng (Z2) 21

MỤC LỤC HÌNH Ả

Hình 2 1: Quá trình quay vòng ô tô 12

Hình 2 2: Sơ đồ quay vòng của ô tô 12

Hình 2 3: Trường hợp quay vòng thiếu 6

Hình 2 4: Trường hợp xe chuyển động thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y 12

Hình 2 5: Trường hợp quay vòng trung tính 7

Hình 2 6: Trường hợp xe chuyển động thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y 12

Hình 2 7: Trường hợp quay vòng thừa 7

Hình 2 8: Trường hợp xe chuyển động thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y 12

Hình 2 9: Các góc đặt bánh xe 12

Hình 2 10: Góc camber 12

Hình 2 11: Lực tác dụng 12

Hình 2 12: Góc caster 12

Hình 2 13: Độ ổn định trên đường thẳng nhờ góc Caster 12

Hình 2 14: Góc Kingpin 12

Hình 2 15: Sơ đồ lực tác dụng 12

Hình 2 16: Độ chụm 12

Hình 2 17: Bán kính quay vòng 12

Hình 2 18: Hệ thống lái cơ khí 12

Hình 2 19: Hệ thống lái thủy lực trợ lực dầu 12

Hình 2 20: Hệ thống lái thủy lực điều khiển bằng điện 12

Hình 2 21: Hệ thống lái điện Steer by wire 12

Hình 2 22: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện EPS 12

Hình 2 23: Các kiểu bố trí motor trợ lực 12

Hình 2 24: ECU trợ lực lái 17

Hình 2 25: Cảm biến momen xoắn 18

Hình 2 26: ECU động cơ 18

Hình 2 27: Cơ cấu giảm tốc 20

Y Hình 3 1: Thông số của hệ thống lái 21

Hình 3 2: Cơ cấu trục vít thanh răng 21

Hình 3.3: Điểm đặt lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng 21

Hình 3 4: Lực tác dụng lên bánh xe dẫn hướng 21

Hình 3 5: Lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng 21

Hình 3 6: Sơ đồ qua hệ giữa các góc quay của bánh xe dẫn hướng 21

Hình 3 7: Sơ đồ hình thang lái xe đi thẳng 21

Hình 3 8: Sơ đồ hình thang lái trong trường hợp xe quay vòng 21

Hình 3 9: Đồ thị quan hệ giữa alpha thực tế với alpha lý thuyết 21

Hình 3 10: Sơ đồ phân tích lực lên các khâu 21

Hình 4 1: Thuật toán điều khiển motor trợ lực lái 21

Hình 4 2: Phần cứng thuật toán điều khiển 21

Hình 5 1: Trang khởi tạo Error! Bookmark not defined Hình 5 2: Các mục trong Platform Error! Bookmark not defined Hình 5 3: Trang Templates Error! Bookmark not defined Hình 5 4: Trang Blog Error! Bookmark not defined Hình 5 5: Trang Made with U Error! Bookmark not defined Hình 5 6: Trang Pricing Error! Bookmark not defined Hình 5 7: Chọn kiểu trang Error! Bookmark not defined Hình 5 8: Tạo địa chỉ URL Error! Bookmark not defined Hình 5 9: Giao diện của trang sau khi khởi tạo Error! Bookmark not defined Hình 5 10: Các khối của trang và thanh công cụ nhỏ Error! Bookmark not defined Hình 5 11: Nút chuyển trang Error! Bookmark not defined.

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Lý do chọn đề tài

1.1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Công nghệ và kỹ thuật là những thứ luôn luôn phát triển mạnh mẽ nhất trong suốtthời kỳ công nghiệp hóa Thời kỳ mà được xem là bước chuyển mình có tầm ảnh hưởnglớn đến thế giới, vũ trụ và con người Một trong số đó là trang sử hào nhoáng trong quátrình phát triển của ngành công nghiệp ô tô Phương tiện phổ biến nhất của thế kỷ 21.Chúng ta đã tạo ra được những dòng xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là sựtiện 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 và sựtrải nghiệm tuyệt vời nhất của một chiếc xe Chính vì vậy, nhóm chúng em đã đi tìmhiểu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện

1.1.2 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị chosinh viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc Đề tài nghiên

cứu về “Nghiên cứu động lực học hệ thống lái trợ lực điện EPS ” giúp chúng em

hiểu rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này

Nội dung và kết quả của đề tài này có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinhviên các khóa biết được các cấu tạo, nguyên lý hoạt động để dễ dàng chẩn đoán, sửachữa trong các trường hợp thực tế bên ngoài

Kết quả đạt được sẽ làm cơ sở để phát triển đề tài ở mức cao hơn

1.2 Hiện trạng nghiên cứu trong và ngoài nước

1.1.1 Trong nước

Với sự phát triển nhanh về khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin, cũng như xuhướng toàn cầu hóa đã tạo điều kiện thuận lợi cho các công trình nghiên cứu trongnước Tuy nhiên, đối với ngành công nghệ ô tô thì có rất nhiều mặt hạn chế trong việcđẩy mạnh nghiên cứu Một trong số đó là chưa có nguồn đầu tư đủ lớn và duy trì kéodài cho việc nghiên cứu Nguồn nhân lực chưa đạt đủ trình độ và yêu cầu cho việcnghiên cứu song song với quốc tế Nhưng gần đây đã có tập đoàn Vinfast đã tiên phongtrong công cuộc sản xuất ô tô mang thương hiệu Việt cạnh tranh với quốc tế Cùng với

đó là đầu tư nghiên cứu, ưu tiên cho giáo dục tinh hoa để tạo ra thế hệ kỹ sư chất lượngphục vụ cho nền công nghiệp trong nước.

1.2.1 Ngoài nước

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

Ô tô ngày nay được sử dụng với tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngày càngđược 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 toànchuyển 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 hệthống 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 điềukhiển của hệ thống lái Tác giả Samkr Moham USA vào tháng 6 năm 2000 đã công bốcông trình về loại xe có hệ thống lái ở cả 4 bánh (AWD) Nhiều nhà khoa học Đức cũngtập 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 cónhiều nổ lực để nghiên cứu về vấn đề tự động điều khiển hệ thống lái, đó là những côngtrình 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 trongtương 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 khoahọc đã đi sâu vào việc chế tạo các bộ cường hóa tích cực PPS (Progressive PowerSteering) để đảm bảo cảm giác của người lái với mặt đường, tăng tính năng điều khiểncủa 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 hệthông lái như việc phát triển các cơ cấu điều khiển góc đặt trục lái và vô lăng TS (TiltSteering), cùng với đó là việc ghế ngồi người lái có thể chỉnh theo ba chiều nhằm bổsung cho người lái một ví trị điều khiển thuận tiện nhất Xu thế chung của các trungtâm 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 cáctính 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 dẫnhướng đang được các nhà khoa học hàng đầu thế giới tập trung nghiên cứu với nhiều nổlực 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 khâuđộc lập từ đó xác định sự thay đổi động học các khâu, kết luận khả năng sử dụng của hệthống lái trên từng loại xe

- Xác định lực tác dụng lên vành tay lái để tính toán khả năng áp dụng các hệthống 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

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài

Nghiên cứu về hệ thống lái trợ lực điện trên xe honda đời mới

Chỉ ra được sự tiện lợi và an toàn hơn các hệ thống trợ lực đời cũ

Nghiên cứu đặc tính quay vòng và điều kiện an toàn khi xe đi vào đường vòng

1.4 Các phương pháp nghiên cứu

1.1.1 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:

+ Tìm hiểu động lực học hệ thống lái điện EPS

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

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

Các bước thực hiện:

Bước 1: Thu thập, tìm kiếm các tài liệu viết về hệ thống lái trợ lực điện

Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống lôgic chặt chẽ theo từng bước,từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống lái trợ lực điện phân tíchkết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học.

Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức (liên kếttừng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâusắc

1.4.2 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 đểđưa ra kết luận chính xác, khoa học

1.4.3 Giả thuyết khoa học

Hệ thống lái trợ lực điện ngày nay vẫn còn là một nội dung mới đối với học sinh sinh viên Những hệ thống mới ngày nay chưa được đưa vào nhiều làm nội dung giảngdạy, nghiên cứu, học tập

-Hệ thống bài tập, tài liệu nghiên cứu, tài liệu tham khảo về hệ thống lái trợ lực điệnphục vụ cho học tập và nghiên cứu cũng như ứng dụng trong thực tế chưa nhiều

1.5 Giới hạn của đề tài

Hệ thống lái trợ lực trên ôtô Honda đời mới thì đây là một đề tài khó trong việcnghiên cứu Vấn đề giải quyết các bài toán chuyển động quay vòng ổn định là quá phứctạp Với mục tiêu và nhiệm vụ đặt ra ở trên nên đề tài không đi sâu vào tính toán

Do thời gian có hạn nên đề tài chỉ nghiên cứu ở phạm vi các hệ thống trợ lực láiđiều khiển điện tử trên các dòng xe du lịch Honda đời mới Sự điều khiển điện tử hệthống trợ lực lái chỉ đưa ra tính năng và nguyên lý của một vài hệ thống

1.6 Bố cục của đồ án

Đồ án được chia làm 5 chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái

Chương 2: Cơ sở lí thuyết

Chương 3: Tính toán hệ thống lái

Chương 4: Thuật toán điều khiển hệ thống trợ lực lái

Chương 5: Mô phỏng dao động hệ thống lái trợ lực điện EPS

Chương 6: Kết luận và kiến nghị

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Quá trình quay vòng ô tô

Hình 2 1: Quá trình quay vòng ô tô.

Quá trình quay vòng ô tô gồm 3 giai đoạn:

Gia đoạn I - Xe bắt đầu đi vào đường vòng (đoạn 1 – 2 ), đặc trưng bằng bán kính

Trong đó:  : Góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài.n

t

2.2.1 Trường hợp quay vòng thiếu:

thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y.

hơn cầu sau và góc lệch hướng của cầu trước lớn hơn cầu sau (β1 > β2 ) Khi đó, bánkính quay vòng thực tế lớn hơn bán kính quay vòng lí thuyết (R > R0) nên ô tô có tínhchất quay vòng thiếu buộc người lái phải đánh thêm vô lăng để duy trì quỹ đạo chuyểnđộng với bán kính R0 Phản ứng của người lái trong trường lợp này là thuận

Khi xe chuyển động thẳng dưới tác dụng của lực ngang Y làm cho góc lệch hướngcủa cầu trước lớn hơn cầu sau (β1 > β2 ) thì ô tô quay vòng quanh tâm O Lực ly tâm Pl

xuất hiện ngược chiều lực ngang Y Vì vậy, chúng triệt tiêu nhau làm cho ô tô ổn địnhhướng chuyển động thẳng Như vậy, quay vòng thiếu là tốt Hầu hết xe ô tô đời mới có

cầu trước chủ động Khi đó, các bánh xe ở cầu trước sẽ bị trượt dọc nhiều nên khả năngbám ngang giảm Nên có xu hướng quay vòng thiếu, có khả năng ổn định chuyển độngtốt hơn.

2.2.2 Trường hợp quay vòng trung tính:

Hình 2 5: Trường hợp quay vòng trung tính Hình 2 6: Trường hợp xe chuyển động

thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y.

Đây là trường hợp tâm quay vòng khác nhau mà bán kính quay vòng bằng nhau Ởtrường hợp này, để giữ cho xe chuyển động thẳng khi có lực ngang tác dụng thì người

β2)

2.2.3 Trường hợp quay vòng thừa:

thẳng chịu tác dụng của lực ngang Y.

cầu trước và góc lệch hướng của cầu sau lớn hơn cầu trước (β1 < β2) Khi đó, bán kínhquay vòng thực tế nhỏ hơn bán kính quay vòng lí thuyết (R < R0) nên xe có tính chấtquay vòng thừa làm cho xe bị mất khả năng chuyển động thẳng ổn định buộc người lái

xe phải trả lái để mở rộng bán kính quay vòng Phản ứng của người lái trong trường hợpnày là nghịch

Khi xe chuyển động thẳng dưới tác dụng của lực ngang Y làm cho góc lệch hướngcầu sau lớn hơn cầu trước (β1 < β2) và chiều của lực ly tâm Pl xuất hiện trùng với chiềucủa lực ngang Y dẫn tới sự lật đổ xe khi tăng vận tốc Như vậy, quay vòng thừa là cầntránh trong thiết kế và vận hành ô tô

2.3 Góc đặt bánh xe

Việc lắp đặt các bánh xe dẫn hướng giúp xe điều khiển chuyển động nhẹ nhàng,chính xác đảm bảo ổn định khi đi thẳng cũng như khi quay vòng, kể cả khi có sự cố ởcác hệ thống khác

Góc Camber

Hình 2 9: Các góc đặt bánh xe.

1.1.1 Góc Camber

Góc Camber là góc mà các bánh xe trước được lắp

với phía trên nghiêng vào trong hoặc ra ngoài so với

phương thẳng đứng Khi phần trên của bánh xe nghiêng

ra ngoài thì ta gọi là Camber dương Ngược lại, khi bánh

xe nghiêng vào trong thì ta gọi là Camber âm, nhìn từ

phía trước đầu xe

Trong các kiểu xe trước đây, các bánh xe

thường có camber dương để tăng độ bền của trục trước, ngăn

ngừa hiện tượng tuột bánh xe khỏi trục (lực F2 đẩy bánh xe

vào trong), và để cho lốp xe tiếp xúc thẳng góc với mặt đường

nhằm ngăn ngừa hiện tượng mòn không đều vì phần tâm

đường thường cao hơn phần rìa đường Tuy nhiên, nếu xe có

góc Camber âm hoặc Camber dương quá lớn thì sẽ làm cho lốp

mòn không đều Nếu xe có góc Camber âm quá lớn thì phần

phía trong của lốp sẽ bị mòn nhanh, còn nếu góc Camber

dương quá lớn thì phần phía ngoài của lốp sẽ mòn nhanh

Trong các kiểu xe hiện đại, hệ thống treo và trục đã được

cải tiến và có độ bền cao hơn trước đây và mặt đường bằng phẳng nên bánh xe khôngcần Camber dương nhiều như trước nữa Vì vây, góc Camber được giảm xuống (một số

F

1

F

Trên thực tế, bánh xe có Camber âm đang được áp dụng phổ biến trên các dòng xe

du lịch để tăng tính năng chạy đường vòng của xe Vì khi xe chạy trên đường vòng, lực

ly tâm làm cho xe nghiêng đi vì tác dụng của các lò xo hệ thống treo, do xe có xuhướng nghiêng ra phía ngoài, nên Camber của lốp xe trên nên dương hơn và lực đẩyngang về phía trong xe cũng giảm xuống, lực quay vòng cũng bị giảm xuống Nếu trongtrường hợp này xe không có Camber âm thì bánh xe sẽ được giữ không cho bánh xe bịnghiêng dương khi chạy vào đường vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp

2.3.1 Góc Caster

Góc Caster là góc nghiêng về phía trước

hoặc phía sau của trục xoay đứng Góc

Caster được xác định bằng góc nghiêng giữa

trục xoay đứng và đường thẳng đứng, khi

trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì ta

gọi là góc Caster dương, ngược lại ta gọi là

góc Caster âm, hướng nhìn từ cạnh xe

Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm

trục xoay đứng và mặt đường đến giao điểm

Caster của trục xoay đứng

Dưới tác dụng của lực ly tâm khi xe vào đường vòng, lực gió ngang hoặc lựcnghiêng ngang của thân xe khi xe chạy trên mặt đường nghiêng, ở điểm tiếp xúc của

về vị trí trung gian ban đầu khi nó bị lệch khỏi vị trí này Khi quay vòng người lái phảitạo ra một lực để khắc phục moment này, vì vậy góc nghiêng γ thường không lớn

: Góc caster.

Hình 2 13: Độ ổn định trên đường thẳng nhờ góc Caster.

Góc Caster ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, còn khoảngCaster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị của bánh xe sau khi xe chạy trên đường vòng

Vì khi trục xoay đứng để xe chạy vào đường vòng, nếu các bánh xe có góc Caster thìlốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ra momen kích, có xu hướng nâng thân xelên Momen kích này đóng vai trò như một lực hồi vị bánh xe, nó có xu hướng đưa bánh

xe trở về vị trí nằm ngang và duy trì độ ổn định của xe trên đường thẳng

Trên thực tế, để phù hợp với đặc tính của từng loại xe, có một vài phương pháp làmtăng khoảng Caster mà không làm thay đổi góc Caster Có hai phương pháp đó là:Nachlauf (tăng khoảng Caster) và Vorlauf (Giảm khoảng Caster) bằng cách đặt lệchtrục xoay đứng về phía trước hoặc phía sau tâm bánh xe

2.3.2 Góc Kingpin

Góc lệch được tạo bởi đường tâm trục xoay đứng và

đường thẳng đứng tại tâm bánh xe tiếp xúc với mặt đường gọi

là góc Kingpin hay góc nghiêng của trục lái Trục xoay đứng

là trục mà trên đó bánh xe có thể xoay về phía phải hoặc phía

trái

Trục này được xác định bằng cách vạch một đường thẳng

tưởng tượng đi qua tâm của ổ bi trên bộ giảm chấn và khớp

cầu của đòn treo dưới Hướng nhìn từ phía trước xe,

đường thẳng này nghiêng về phía trong Khoảng cách

t là từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt

đường đến giao điểm giữa đường tâm bánh xe và mặt

đường được gọi là độ lệch Kingpin

Có góc Caster

Momen kíchKhông có góc Caster

Góc KingpinĐường tâm

: Góc Kingpin.

Camber dươngGóc Kingpin

Vai trò của góc Kingpin là làm giảm lực đánh lái Khi đánh lái sang phải hoặc sangtrái với tâm quay là trục xoay đứng còn bán kính quay là khoảng lệch, nếu khoảng lệchcàng lớn thì momen cản quay càng lớn (do sức cản của lốp xe ), vì vậy lực đánh láicũng tăng lên Tăng độ ổn định chạy trên đường thẳng

Giảm lực phản hồi, mọi chấn động lên bánh xe sẽ làm cho vô lăng bị dật hoặc bịrung lắc Những hiện tượng này có thể cải thiện

bằng cách giảm khoảng lệch t

Góc nghiêng của trục lái giúp cho bánh xe tự động quay trở về vị trí chạy thẳng saukhi đã quay vòng:

Hình 2 16: Sơ đồ lực tác dụng

đứng có giá trị là : P td1Z bsin cos3 3

Và momen gây ra do có góc Kingpin khi quay bánh xe dẫn hướng được tính theocông thức: M kp Z bsin cos3 3l x

Momen này có tác dụng làm cho bánh xe dẫn hướng tự động quay về vị trí trung

chống lại sự quay vòngnên người lái cần tăng thêm lực tác dụng lên vô lăng

Hình 2 15: Góc Kingpin thay đổi

Khi góc quay bánh xe dẫn hướng 30 thì momen do góc Kingpin gây ra bằngkhông, nghĩa là momen này không có khi bánh xe ở vị trí chuyển động thẳng Mặt khác,

tác dụng lên bánh xe sẽ giảm xuống

2.3.3 Độ chụm

Hình 2 17: Độ chụm.

Độ chụm là độ lệch của phần sau so với phần trước của bánh xe khi nhìn từ trên

lệch của bánh xe được gọi là góc chụm

Mục đích ban đầu của góc chụm là khử bỏ lực đẩy ngang do góc Camber tạo ra Vìvậy góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên khi có Camber dương Tuy nhiên,những năm gần đây do áp dụng góc Camber âm và do hiệu quả của hệ thống treo và lốptăng lên nên nhu cầu khử bỏ lực đẩy ngang không còn nữa Do vậy, mục đích của gócchụm đã chuyển thành đảm bảo độ ổn định chạy trên đường thẳng Khi xe chạy trênđường nghiêng, thân xe nghiêng về một bên Khi đó xe có khuynh hướng chạy theohướng quay về phía nghiêng

Độ choãi

Độ chụm

BB

AA

sẽ xảy ra hiện tượng trượt bên ở một trong 2 bánh xe làm cho

xe không thể quay một cách nhẹ nhàng Vì vậy, phải bố trí góc quay bánh xe dẫn hướngbên phải khác bên trái t n

Cụ thể ở đây ta xét trường hợp quay vòng sang phải,góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài nhỏ hơn góc quay dẫn hướng bên trong

t n

, khi đó bán kính quay sẽ khác nhau r1r2

và quay quanh cùng một tâm O,

do đó xe có thể quay một cách nhẹ nhàng và đúng góc lái

2.4 Hệ thống lái trên ô tô hiện nay

1.1.1 Hệ thống lái thuần cơ khí

Được xuất hiện lần đầu trên các xe thế hệ đầu

tiên từ thập kỷ 50 và vẫn liên tục được phát triển,

cải tiến cho đến ngày nay Trong hệ thống lái cơ khí

người lái phải sử dụng 100% năng lượng để thực

hiện việc quay vòng bánh xe trong quá trình chuyển

động, đồng thời cũng tiếp nhận những phản hồi

14

không mong muốn từ mặt đường điều này làm cho người lái cảm thấy mệt mỏi khi sửdụng và gặp khó khăn trong nhiều tình huống bất ngờ Sự va đập khi xảy ra sự cố sẽảnh hưởng nhiều đến người lái và các chi tiết trong xe.

2.4.1 Hệ thống lái trợ lực thủy lực

hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đề chính là hỗ trợ một phần năng lượngcủa người lái trong quá trình điều khiển xe tạo cảm giác thoải mái khi lái xe Tùy theothiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợ lực do động cơ tạo

ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái

Hình 2 20: Hệ thống lái thủy lực trợ lực dầu.

Hệ thống lái trợ lực dầu hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trìnhđiều khiển xe tạo cảm giác thoải mái khi lái xe Hệ thống này có kết cấu hoàn toàn bằng

cơ khí nên khi xe đi qua các mặt đường xấu, bánh xe tiếp xúc với mặt đường, khi đóngười lái sẽ cảm nhận được các rung động từ bánh xe lên vô lăng

2.4.2 Hệ thống lái thủy lực điều khiển bằng điện

Hình 2 21: Hệ thống lái thủy lực điều khiển bằng điện.

Cơ cấu lái

Trục lái

Vô lăng

Bơm thủy lựcBình chứa dầu

Motor bơm

Bộ điều khiển trợ lựcBình chứa dầu

Thước láiCảm biến trợ lực lái

Trục lái

Hệ thống lái thủy lực điều khiển bằng điện (Electrically Powered HydraulicSteering - EHPS) còn được gọi là “hệ thống trợ lực lai” sử dụng cơ cấu trợ lực tương

tự như trợ lực thủy lực thông thường nhưng được điều khiển bởi bộ điều khiển trợ lựcriêng giúp kiểm soát được cái giá trị trợ lực tương ứng với điều kiện tải và tốc độ của xegiúp mang lại cảm giác lái chân thật Hai bộ phận là cơ cấu lái và dẫn động lái vẫn như

hệ thống lái thuần cơ khí

2.4.3 Hệ thống lái điện không trục lái

Hình 2 22: Hệ thống lái điện Steer by wire.

Với các hệ thống lái đã trình bày ở trên, khi quay vòng ở các tốc độ khác nhaungười lái chỉ kiểm soát được một số trạng thái động lực học của xe Ô tô có thể đượckiểm soát hoàn toàn khi quay vòng với hệ thống lái không trục lái (Steer by wire) Đây

là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực hỗ trợ lái xe quay vành lái với 100% năng lượng.Phía dưới vành lái của hệ thống lái Steer by wire được bố trí một cảm biến vị trígóc quay, khi người lái tác động vào vành lái, tín hiệu được cảm biến thu nhận vàtruyền qua hộp điều khiển, hộp điều khiển phân tích và xuất tín hiệu điều khiển động cơgắn trên cơ cấu lái để điều khiển cơ cấu lái đúng như tín hiệu mà người điều khiểnmong muốn

Ngoài khả năng hỗ trợ lực lái, hệ thống lái này còn có khả năng hạn chế phản hồi

từ mặt đường khi xe di chuyển vào mặt đường xấu, gập ghềnh thì các rung động từ mặtđường tác dụng lên vô lăng sẽ được loại bỏ, giúp người lái điều khiển xe dễ dàng, tránhtình trạng mỏi tay

mô tơ điện tới hệ thống lái Thiết bị này bao gồm có các chi tiết chính như cảm biếnmomen xoắn, ECU trợ lực lái (EPS ECU) và một mô tơ Ngoài ra còn có các bộ phậnkhác như ECU động cơ, cụm đồng hồ bảng tap lô, giắc chẩn đoán, cơ cấu giảm tốc Tínhiệu đầu ra từ mỗi cảm biến được đưa tới ECU có chức năng tính toán chế độ điềukhiển lái để điều khiển hoạt động của môtơ trợ lực.

Hình 2 23: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện EPS.

2.4.4.1 Cấu tạo hệ thống trợ lực điện:

a) Mô tơ điện:

Hình 2 24: Các kiểu bố trí motor trợ lực.

với bộ truyền động của trợ lực lái Mô tơ chấp hành của trợ lực lái điện có nhiệm vụ tạo

ra lực trợ lực tùy vào tín hiệu EPS ECU và phải đáp ứng các yêu cầu:

 Mô tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra.

thông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc

Do vậy, mô tơ điện có các đặc điểm:

b) ECU trợ lực lái

Hộp điều khiển EPS (bên trong gồm

các mạch điều khiển môtơ mà hoạt động

theo chương trình nạp sẵn) lắp trên hộp cơ

cấu lái Hộp điều khiển này nhận các tín

hiệu điện áp từ cảm biến lái, cảm biến tốc

độ xe Khi các tín hiệu này được nhận vào,

bộ điều khiển sẽ tính toán ra giá trị cần trợ

lực và chiều quay lái thích hợp Bộ điều

khiển sẽ phát một dòng điện dẫn động

môtơ điện trong hộp cơ cấu lái kéo thanh

răng di chuyển sang phải hay sang trái với

cường độ trợ lực thích hợp

Yêu cầu đối với ECU gồm có: Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều

khiển dòng điện mô tơ) Các chức năng này gồm có:

lực (tương ứng với dòng điện cấp cho Mô tơ ) theo tốc độ xe và mô-men đặt lên vànhlái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe

cho Mô tơ tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào

tay lái trở lại vị trí chuyển động thẳng sau khi đã quay vòng bằng cách bù dòng điện mô

tơ

: ECU trợ lực lái.

 Điều khiển tụ: Khi ô tô chuyển động với vận tốc cao, trợ lực lái giữ ổn định lựctác động lên vành lái ở vị trí đang quay vòng (ví dụ, trong khi chuyển làn đường) bằngcách bù dòng điện cấp cho mô tơ làm cho vành lái có thể dễ dàng trở về vị trí thẳng

tối ưu để bảo vệ ECU và mô tơ không bị hư hỏng do quá tải

theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sai lệch nào,

nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sự sai lệch và cảnhbáo cho người lái xe Ngoài ra, nó còn lưu trữ các vị trí các sai lệch trong ECU

hệ thống EPS)

c) Cảm biến momen:

Khi quay vô lăng sang trái hoặc sang phải,

phản lực của mặt đường sẽ vặn thanh xoắn và tạo

nên sự thay đổi vị trí tương quan giữa các roto, sự

thay đổi này dẫn đến sự thay đổi điện áp đặt trên

đó Điện áp này được đưa đến ECU EPS, khi đó

ECU EPS sẽ tính toán momen tác dụng lên thanh

xoắn để điều khiển dòng điện tới motor trợ lực

ECU động cơ nhận các tín hiệu tốc

độ xe từ các bánh xe và tính hiệu động

cơ, sau đó gửi về ECU EPS ECU EPS sẽdựa trên tín hiệu này để điều khiển motortrợ lực lái, giúp cho người lái có cảmgiác đánh lái nhẹ khi xe chạy ở tốc độthấp, đánh lái nặng khi xe chạy ở tốc độcao, mang lại cảm giác an toàn cho ngườilái

e)

Cơ cấu giảm tốc:

Cơ cấu giảm tốc có nhiệm vụ

tăng lực đánh lái, giảm vận tốc

truyền động của mô tơ điện một

chiều và truyền chuyển động đến

cơ cấu lái

2.4.4.2 Nguyên lý hoạt động:

Trợ lực lái sẽ bắt đầu làm việc

khi người lái tác dụng lực để quay vô lăng Lực tác dụng lên vành lái sẽ làm cho thanh

xoắn trong cơ cấu lái xoay Cảm biến mô men lái sẽ xác định góc quay của thanh xoắn

và gửi các lực lái đã được tính toán đến ECU Cảm biến góc quay của vô lăng sẽ thông báo góc quay vành lái và tốc độ đánh tay lái hiện thời Phụ thuộc vào lực lái, tốc độ

chuyển động, tốc độ động cơ, góc quay vô lăng, tốc độ đánh tay lái và bản đồ được lưugiữ trong ECU, EPS ECU sẽ tính toán lực trợ lực cần thiết và gửi đến động cơ điện

Motor trợ lực lái sẽ tác động lên cơ cấu lái một lực trợ lực song song với lực đặt lên vành lái Tổng của lực đặt lên vành lái và lực trợ lực sẽ tác động lên cơ cấu lái để quay

2.4.4.3 Chế độ dự phòng của EPS:

Khi phát hiện sự cố xe sẽ chuyển sang chế độ dự phòng:

Bảng 2 1: Chế độ dự phòng của EPS.

Hình 2 28: Cơ cấu giảm tốc.

Moto bị quá nhiệt

Nhiệt độ cao trong ECU trợ lực lái

Hư hỏng của cảm biến nhiệt độ trong

THÔNG SỐ CỦA HỆ THỐNG LÁI

Chiều dài đòn kéo dọc (m) 140 mm

Bảng 3 2: Thông số tính toán.

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN

1.1 Tính toán tỉ số truyền của cơ cấu lái

1.1.1 Tỉ số truyền của dẫn động lái

Phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn Trong quá trình bánhdẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay đòn của các đòn dẫn dộng sẽ thay đổi Trong cáckết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều

Ta có i  d 1

1.1.2 Tỉ số truyền ở cơ cấu lái

Xe du lịch sử dụng cơ cấu lái trục vít thanh răng nên có iw không đổi

Hình 3 2: Cơ cấu trục vít thanh răng.

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

tay đòn gây nên M3 Khi tính lực cực đại tác dụng lên vô lăng thì M3 bỏ qua

Hình 3.3: Điểm đặt 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 tíchtiếp xúc giữa lốp với đường sẽ bị quay tương đối với mặt phẳng bánh xe Điểm đặt củalực ngang Y sẽ dịch chuyển một đoạn x nào đó về phía sau đối với trục bánh xe Đoạn xđược thừa nhận bằng một phần tư chiều dài của bề mặt tiếp xúc giữa lốp với đường.Như vậy theo hình ta có:

Hệ số cản lăn khi xe chuyển động trên đường tốt: f 0, 015(giá trị 0,015 0,018 )

Hệ số cản lăn khi xe chuyển động trên đường xấu: f 1 0, 2 (giá trị 0,1 0,3 ).

Hệ số biến dạng lốp: 0,93 (giá trị 0,93 0,935, xe du lịch).

Hệ số tính đến ảnh hưởng do M3 gây ra:  1, 07(giá trị 1,07 1,15 )

Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng: G 1bx N (trọng tâm đặt ở chính giữa của xe, trọng lượng bánh xe bên trái bằng bánh xe bên phải).

Lực của người lái tác dụng cực đại lên vô lăng: P lmax 150 200  N

Chọn P lmax 200 N

Vậy tỉ số truyền của cơ cấu lái trên đường xấu là:

ax c

lm

M P

thời sẽ làm giảm góc quay bánh xe dẫn hướng lại và thời gian quay vòng của bánh xetăng lên Vì vậy ta chọn tỉ số truyền i 19, 42 (xe chuyển động trên đường tốt) và sử

dụng thêm bộ trợ lực để giảm lực đánh lái tác dụng lên vô lăng

1.1.3 Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái

Tỷ số truyền của góc quay vành tay lái lên góc quay của bánh dẫn hướng, tỉ sốtruyền này bằng tích số của tỉ số truyền cơ cấu lái với tỉ số truyền của dẫn động lái

19, 42 1 19, 42