Thiết kế hệ thống lái ô tô tải (Link Cad ở trang cuối)

Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Thiết Kế tính toán hệ thống lai có trợ lực xe tải 2,5 tấn

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Tổng quan về hệ thống lai ô tô

2 Kiểm nghiệm hệ thống lái cơ sở

3 Tính toán thiết kế hệ thống lái

4 Sửa chữa và bảo dưỡng hệ thống lái

5 Kết luận

3 Phần bản vẽ

1 Sơ đồ tổng thể Ôtô (1A0)

2 Bản vẽ lựa chọn các phương án trợ lực (1A0)

3 Bản vẽ quan hệ động học quay vòng và đặc tính cường hóa (1A0)

4 Bản vẽ các phương án thiết kế hệ thông lái (1A0)

5 bản vẽ cơ cấu lái , xylanh lực, van phân phối (1A0)

6 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực (1A0)

7 Bản vẽ chi các chi tiết của hệ thống lái (1A0)

5 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan

6 Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày tháng năm 2012

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày tháng năm 2012

Thông qua bộ môn: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Ngày…… tháng……năm 2012 (Ký, ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn

bộ bản báo cáo cho bộ môn

Ngày……tháng……năm 2012 (ký tên)

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(Ký, ghi rõ họ tên)

Lời nói đầu

=== ===

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân

đòi hỏi cần chuyên chở khối lợng hàng hoá và hành khách Tínhcơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những

điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong nhữngphơng tiện chủ yếu để chuyên chở những hàng hoá và hànhkhách

Cùng với sự phát triển của ngành khoa học và kỹ thuật khác,ngành sản xuất chế tạo ôtô trên thế giới cũng ngày càng pháttriển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, tốc

độ, an toàn cũng nh đạt hiệu quả kinh tế cao Chủng loại xecũng ngày càng phong phú

Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rấtnhiều chủng loại xe và xuất sang các nớc khác trong đó có ViệtNam Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe tải nhỏ vừa và lớn.Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nớc ta.Một số loại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên cácloại xe tải nhỏ nh loại 2,5 tấn thì cha có do vậy để giảm bớtnặng nhọc cho ngời lái thì yêu cầu đề ra là phải thiết kế bộtrợ lực lái cho các loại xe này và đó cũng chính là nội dung đồ

án em đợc giao

Trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án này em đã cố gắng tìm hiểu và vận dụng các kiến thức đã học Nhng do thời gian có hạn, kinh nghiệm bản thân còn thiếu, nên không tránh đợc những sai sót trong quá trình làm đồ án

Em rất mong đợc các thầy và các bạn đóng góp ý kiến để

đồ án của em đợc hoàn thiện, đầy đủ

Sinh viên

Lại Quang Hiệp

Mục Lục

Lời nói đầu 1

Chơng I: Tổng quan Hệ thống lái 4

I Mô tả chung hệ thống lái 4

1 Tổng quan 4

2 Các trạng thái quay vòng của xe 4

3 Phân loại hệ thống lái 5

4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô 6

II các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô 7

1 Vành lái 7

2 Trục lái 7

3.Cơ cấu lái 8

4 Dẫn động lái 25

5 Các góc đặt bánh xe 28

6 Hệ thống lái có trợ lực 31

Chơng II:tính toán hệ thống lái xe tải 2,5 tấn 34

I Tính toán động học của hệ thống lái 34

1 Tính toán động học hình thang lái 34

2 Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 37

4 Xác định mômen cản quay vòng 42

5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 45

6 Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ôtô: 46

II Tính toán thiết kế cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng 47

1 Thông số hình học: 47

2 Thiết kế bộ truyền trục vít- êcu bi 48

3 Thiết kế bộ truyền thanh răng-cung răng 52

III Tính bền hệ thống lái 56

3.1 Tính bền trục lái 56

3.2 Tính bền đòn quay đứng 57

3 3 Tính bền đòn kéo dọc 59

3 4 Tính bền đòn kéo ngang 61

3 5 Tính bền đòn bên 63

3 6 Tính bền khớp cầu (Rotuyl) 65

Chơng III: thiết kế hệ thống cờng hoá lái 68

I đặc điểm của cờng hoá lái 68

1.1 Các yêu cầu của cờng hoá 68

1.2 Chọn loại trợ lực 68

II Lựa chọn phơng án bố trí cờng hoá lái 69

2.1 Một số phơng án bố trí cờng hoá hệ thống lái 69

2.2 Chọn van phân phối: 74

iii.tính toán cờng hóa lái 76

3.1 Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái 76

3.2 Xây dựng đặc tính cờng hoá lái 77

3.3 Xác định lực tính toán 79

3.4 Tính toán xilanh lực 80

3.5 Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái 83

3.6 Tính toán các chi tiết của van phân phối 84

Chơng iv: bảo dỡng - sửa chữa hệ thống lái 87

I Bảo dỡng kỹ thuật hệ thống lái 87

1.1 Bảo dỡng kỹ thuật hệ thống 87

Ii sửa chữa hệ thống lái 87

2.1 Những hiện tợng h hỏng chính của hệ thống lái 87

2.2 Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái: 92

2.3 Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở: 92

2.4 Kiểm tra trợ lực lái: 92

kết luận 94

tài liệu tham khảo 95

Chơng I: Tổng quan Hệ thống lái I Mô tả chung hệ thống lái. 1 Tổng quan . Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết Việc điều khiển hớng chuyển động của xe đợc thực hiện nh sau: vành lái tiếp nhận lực tác động của ngời lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hớng Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe

Để quay vòng đợc thì ngời lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đ-ờng lên mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hớng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng

2 Các trạng thái quay vòng của xe.

Sự chuyển động và thay đổi hớng chuyển động của xe

ờng vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quay củavành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vòng với một bán kínhquay vòng R0 tơng ứng Đây có thể coi là trạng thái quay vòngtĩnh (quay vòng đủ).

Trong thực tế xe thờng chuyển động ở tốc độ lớn, do vậyquá trình quay vòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy

ra mà thờng gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay vòngthừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển

động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theobán kính R0 ngời lái phải tăng góc quay vành lái một lợng vl Khiquay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0ngời lái phải giảm góc quay vành lái một lợng vl

Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quayvòng nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiểncủa xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng của xetăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng) ở những trạngthái này yêu cầu ngời lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt Vấn đềchất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh hởng tới tính năngquay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặc biệt lànhững xe có vận tốc lớn

Hình 1.1-Các trạng thái quay vòng của xe.

3 Phân loại hệ thống lái.

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:

3.1 Phân loại theo phơng pháp chuyển hớng.

+Chuyển hớng hai bánh xe ở cầu trớc (2WS)

3.3 Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.

+Cơ cáu lái kiểu trục vít glôbôit - con lăn

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi + Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng

3.4 Phân loại theo cách bố trí vành lái.

+ Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đờng bên phải)

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

4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô.

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn

và ổn định chuyển động của ôtô là hệ thống lái Theo đó

hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khảnăng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé

 Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với ngời lái

 Đảm bảo đợc động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trợt lết khi quay vòng

 Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sựquay vòng của bánh xe dẫn hớng

II các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô.

1 2 3

4 5 6

7

9 8

Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.

1.Vành lái 6.Hình thang lái

2.Trục lái 7.Đòn quay ngang

3.Cơ cấu lái 8.Trụ xoay đứng

động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống truc lái để cố

định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấpthụ va đập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên ngờilái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra

Trục lái thờng có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi đợc

góc nghiêng và loại trục lái không thay đổi đợc góc

nghiêng.

Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể cóthêm một số cơ cấu điều khiển nh : cơ cấu khoá lái để khoácứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh vịtrí vô lăng theo phơng thẳng đứng phù hợp với ngời lái, hệthống trợt trục lái để có thể điều chỉnh đợc chiều dài của trụclái và đạt đợc vị trí ngồi lái tốt nhất cho ngời lái

3 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác độngcủa ngời lái đến các bánh xe dẫn hớng Tỷ số truyền của cơ cấulái thờng bằng 18 đến 20 đối với xe con và bằng từ 21 đến 25

đối với xe tải

3.1 Các yêu cầu của cơ cấu lái.

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

+ Có thể quayđợc cả hai chiều để đảm bảo chuyển độngcần thiết của xe

+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suấtthuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đ-ờng đợc 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 củacơ cấu lái.

+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất

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

+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp

Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hởng tới sự truyền các va

đập từ măt đờng lên vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va

đập truyền lên vô lăng càng ít, nhng nếu độ đàn hồi lớn quá

sẽ ảnh hởng đến khả năng chuyển động của xe Độ đàn hồicủa hệ thống lái đợc xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồitính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái Độ đànhồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử

nh cơ cấu lái, các đòn dẫn động

3.2 Tỉ số truyền của cơ cấu lái:

Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánhlái và góc quay của đòn quay đứng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vànhlái đến các bánh xe dẫn hớng Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh

c

d i d

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 đợc tối đa từ 350

đến 450 từ vị trí trung gian trở đi

Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích

hợp nhất đợc thể hiện trên giản đồ

bên:

Trong phạm vi góc quay   /2 thì

tỷ số truyền của cơ cấu lái có giá trị

cực đại đảm bảo chính xác cao trong

khi lái ôtô trên đờng thẳng với tốc độ cao và giúp lái nhẹnhàng vì đa số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏquanh vị trí trung gian Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ

số truyền thay đổi theo qui luật nh thế sẽ giảm ảnh hởng củanhững va đập từ bánh dẫn hớng lên vành lái

Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì

ic hầu nh không thay đổi ở đoạn này khi quay vành lái mộtgóc nhỏ thì bánh dẫn hớng quay một góc lớn giúp khả năngquay vòng của ôtô tốt hơn

Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thớc và quan hệ củacác cánh tay đòn Trong quá trình bánh xe dẫn hớng quay vònggiá trị của các cánh tay đòn sẽ thay đổi Trong các kết cấuhiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9  1,2

180 360 540

720 180 360 540 720

5 10 15 20 25

Hình 1.3: Quy luật thay đổi tỷ số truyền i c của cơ cấu

lái

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xedẫn hớng và lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lựccản quay vòng

c l l

p i p

Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe

c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặttựa của lốp đến đờng trục đứng kéo dài

Ml - mômen lái đặt trên vành lái

Bán kính vành tay lái ở da số ôtô hiện nay là 200  250mm

và tỷ số truyền góc ig không vợt quá 25 vì vậy il không đợc lớnquá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10  30

3.5 Hiệu suất thuận

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trêntrục lái xuống Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Khithiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuận cao

3.6 Hiệu suất nghịch

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đònquay đứng lên trục lái Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì cáclực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽkhông truyền đến bánh lái đợc vì chúng bị triệt tiêu bởi masát trong cơ cấu lái Nhng không thể đa hiệu suất nghịch

đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị tríban đầu và để hạn chế các va đập từ đờng tác dụng lên hệthống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái đợc thiết

kế với một hiệu suất nghịch nhất định

3.7 Một số loại cơ cấu lái thờng dùng:

3.7 1 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

đặt trong ổ bi

3.7 2 Cơ cấu lái trục vít con lăn

Loại cơ cấu lái này đợc sử dụng rộng rãi nhất Cơ cấu lái gồmtrục vít glôbôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trêncác ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng Số lợng ren của

loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ

cấu lái

3.7.3.Cơ cấu lái trục vít -êcu bi - thanh răng - cung răng.

Gồm một trục vít có hai đầu đợc đỡ bằng ổ bi đỡ chặn.Trục vít và êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh.Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đờng hồi bi quay trở lại

vị trí ban đầu

Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trụcvít, chuyển động này làm quay răng rẻ quạt Trục của bánhrăng rẻ quạt là trục đòn quay đứng Khi bánh răng rẻ quạt quaylàm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làmquay bánh xe dẫn hớng

21

31

C¬ cÊu l¸i kiÓu trôc vÝt- ªcu bi – cung r¨ng cã u ®iÓm lùc c¶nnhá, ma s¸t gi÷a trôc vÝt vµ trôc rÎ qu¹t nhá (ma s¸t l¨n).

Hình 1.12 - Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ

lệch dọc

Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằnggóc giữa trụ xoay đứng và phơng thẳng đứng khi nhìn từcạnh xe Khoảng cách từ giao điểm của đờng tâm trục đứngvới mặt đất đến đờng tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đ-ờng đợc gọi là khoảng Caster c

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dới tác dụng của

lực ly tâm khi bánh xe vào đờng vòng hoặc lực do gióbên hoặc thành phần của trọng lợng xe khi xe đi vào đ-ờng nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đ-ờng sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb

Khi trụ quay đứng đợc đặt nghiêng về phía sau một góc

nào đó so với chiều tiến của xe (Caster dơng) thì phản lực bên

Yb của đờng sẽ tạo với tâm tiếp xúc một mô men ổn định, mômen đó đợc xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c(1- 6)

Mômen này có xu hớng làm bánh xe trở lại vị trí trung gianban đầu khi nó bị lệch khỏi vị trí này Nhng khi quay vòngngời lái phải tạo ra một lực để khắc phục mô men này Vì vậy,góc Caster thờng không lớn Mômen này phụ thuộc vào gócquay vòng của bánh xe dẫn hớng Đối với các xe hiện đại thì trị

số của góc Caster bằng khoảng từ 00đến 30

5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin).

Góc nghiêng ngang của trụ đứng đợc xác định trên mặtcắt ngang của xe Góc Kingpin đợc tạo nên bởi hình chiếu của

đờng tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và phơng thẳng

đứng

Tác dụng:

Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng vớikhoảng lệch tâm là bán kính quay của bánh xe quay

quanh trụ đứng r0 Nếu r0 lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanhtrụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm

tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của r0 có thể đợc giảm đểgiảm lực đánh lái, phơng pháp để giảm r0 là tạo Camber d-

ơng và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin)

Hình 1.13 - Góc nghiêng ngang trụ đứng

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin

sẽ làm cho các bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳngsau khi quay vòng do có mômen phản lực (gọi là mômenngợc) tác dụng từ mặt đờng lên bánh xe Giá trị củamômen ngợc phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin

5.4 Độ chụm và độ mở (góc doãng).

Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trớc của các bánh xegần nhau hơn phía sau thì gọi là độ chụm Nếu bố trí ng-

ợc lại là độ mở

Độ chụm đợc biểu diễn bằng khoảng cách B-A Kích thớc

B, A đợc đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái khôngtải khi xe đi thẳng Độ chụm có ảnh hởng lớn tới sự mài mòncủa lốp và ổn định của vành lái

A

90

°

(+) (-) Kingpin

Hình 1.14 Độ chụm

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn

Pf ngợc chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe vớimặt đờng Lực Pf này đặt cách trụ quay đứng một đoạn R0 vàtạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng Mômen nàytác 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 dơng

Với góc  nh thế thì tạo lên sự ổn định chuyển độngthẳng của xe tức là ổn định vành tay lái

Hình 1.15 - Lực cản lăn và vị trí đặt của nó.

ở cầu dẫn hớng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển

động sẽ ép bánh xe về phía trớc Bởi vậy góc  giảm.Trongtrờng hợp này, để giảm ảnh hởng của lực cản lăn và lựcphanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột(phanh bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt

 có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không

6 Hệ thống lái có trợ lực.

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 cờng độ lao

động của ngời lái Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nângcao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe vàgiảm 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 tiếpxúc với mặt đờng Kết quả là cần một lực lái lớn hơn

R 0

P f

R 0

Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉcần lực lái nhỏ, phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống láigọi là trợ lực lái

6.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái.

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

+ 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 đặtchung trong cơ cấu lái

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

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

Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của

xe là van phân phối, xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung Cònnguồn năng lợng là một bơm cánh gạt đợc dẫn động từ độngcơ của xe nhờ dây đai

6.3 Nguyên lý trợ lực lái.

Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực sử dụng công suất của

động cơ để giảm nhẹ lực lái Động cơ dẫn động bơm tạo radầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xy lanh lực Piston trợgiúp cho việc chuyển động của thanh răng Mức độ trợ giúpphụ thuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston Vìvậy nếu cần trợ lực lớn hơn thì phải tăng áp suất dầu

6.3.1 Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng).

ThiÕt kÕ hÖ thèng l¸i cã trî lùc cho xe t¶i 2,5 tÊn 30

B¬m

Khèi van

®iÒu khiÓn

về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ đợc đẩy quavan điều khiển về bơm.

Hình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng.

Chơng II tính toán hệ thống lái xe TảI 2,5 TấN-XE THAM

KHảO:HYUNDAI 2,5 TấN HD65

Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe: Hyundai 2,5 tấn

Tính toán động học của hệ thống lái

1 Tính toán động học hình thang lái

Nhiệm vụ của tính toán động học dẫn động lái là xác

định những thông số tối u của hình thang lái để đảm bảo

động học quay vòng của các bánh xe dẫn hớng một cách chínhxác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự

biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn cácthông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái

Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận đợc sự lăntinh của các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng thì hệ thống láiphải đảm bảo mối quay hệ sau đây của của góc quay bánh

xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng Theogiáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó

Trong đó:

 : là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên ngoài

 : là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên trong

B0 : là khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ đứng

L : là chiều dài cơ sở của ôtô

Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hớng lăn tinh màkhông bị trợt lết trong quá trình quay vòng thì hiệu số cotggóc quay của bánh xe bên ngoài và bên trong phải luôn là mộthằng số và bằng B/L

Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng củacác bánh xe dẫn hớng Nó bao gồm các khâu đợc nối với nhaubằng các khớp cầu và các đòn bên đợc bố trí nghiêng một góc

so với dầm cầu trớc

a Trờng hợp xe đi thẳng

Các đòn bên tạo với phơng dọc một góc 

Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau

mà quan hệ giữa  và  vẫn đợc giữ nguyên nh công thức trênthì hình thang lái Đan - Tô không thể thoả mãn hoàn toàn đợc Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái chosai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độsai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớnnhất ở những góc quay lớn, nhng cũng không đợc vợt quá 1,50

a Trờng hợp khi xe quay vòng

Trong trờng hợp khi xe vào đờng vòng để đảm bảo chocác bánh xe dẫn hớng không bị trợt lết hoặc trợt quay thì đờngvuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của tất cả cácbánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quayvòng tức thời của xe (điểm 0 trên hình 2.2)



Theo gi¸o tr×nh thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n «t« ta cã quan hÖ gi÷a

R s

0





Theo quan hệ này khi biết trớc một góc  nào đó thì ứng vớimỗi giá trị của góc  ta sẽ có một giá trị của  Nghĩa là hàm

số  = f(,) sẽ biểu thị đợc đờng cong đặc tính thực tế củahình thang lái Vấn đề đặt ra là phải chọn các thông số hìnhthang lái sao cho hợp lý để sự sai khác giữa đờng cong đặctính của hình thang lái so với đờng đặc tính lý thuyết là nhỏnhất

Trên thực tế có nhiều phơng pháp để kiểm tra động họccủa hình thang lái xong để đơn giản ta dùng phơng pháp đồthị để kiểm tra sự sai khác của đờng đặc tính hình thanglái thực tế so với lý thuyết theo quan hệ  = f(,)

ứng với các giá trị của góc  từ 00, 50, , 450 ta lần lợt có cácgiá trị tơng ứng của góc  Các giá trị này đợc lập trong bảng 1dới đây:

3 Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái

thực tế

Để xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực

tế ta phải xây dựng đợc đờng cong biểu thị hàm số  =f(,) Theo mối quan hệ này thì nếu biết trớc một góc  nào

đó ứng với một giá trị của góc  thì ta có một giá trị của góc

 Mối quan hệ giữa các góc ,  và  theo giáo trình thiết kếtính toán ôtô đợc thể hiện nh sau:

Trong đó:

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên ngoài

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên trong

L - chiều dài cơ sở của xe L = 3350 (mm)

B0 - khoảng cách giữa hai trục đứng của cầu dẫn hớng

B0 = 1450 (mm)

 - góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phơng dọc

m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 152 (mm)

n - chiều dài đòn ngang hình thang lái n = 1290(mm)

Dựa vào công thức (2 - 4) ta xây dựng các đờng đặc tínhhình thang lái thực tế ứng với mỗi giá trị của góc  = (00,

50, , 450) ta lấy góc  theo xe thiết kế

 = 160 Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc 

để so sánh Các giá trị tơng ứng đợc thể hiện trong bảng dới

đây:

Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ đợc đồ thị đặctính động học hình thang lái lý thuyết và thực tế trên cùngmột hệ trục toạ độ

Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực

tế và góc quay vòng lý thuyết đều nhỏ hơn 1,50 trong phạm vi

có thể quay vòng của bánh xe dẫn hớng do đó các thông số củahình thang lái xe thiết kế là thoả mãn





Hình 2.3

Đồ thị đặc tính động học hình thang lái

Víi xe thiÕt kÕ lµ xe t¶i cho nªn tû sè truyÒn gãc n»mtrong kho¶ng

16  32 V× ta chän id® = 1 cho nªn ig = 20,5 tøc lµ khi gãc quaylín nhÊt cña b¸nh xe dÉn híng lµ 370 th× gãc quay cña vµnh tayl¸i lµ 7600

Thêi gian quay vßng tay l¸i lµ thêi gian mµ ngêi l¸i ph¶iquay vµnh tay l¸i tõ vÞ trÝ tËn cïng bªn tr¸i sang vÞ trÝ tËn cïngbªn ph¶i tøc lµ ph¶i quay vµnh tay l¸i ®i mét gãc 760  2 =

1520

2,81( )1,5.360

m

d c

Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực

đại khi ta quay vòng ôtô tại chỗ Lúc đó mômen cản quay vòngtrên bánh xe dẫn hớng Mc sẽ bằng tổng số của mômen cảnchuyển động M1, mômen cản M2 do sự trợt lê bánh xe trên mặt

đờng và mômen cản M3 gây nên bởi sự làm ổn định các bánh

B t

đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một

đoạn x về phía sau đoạn x đợc thừa nhận bằng nửa khoảngcách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:

 - hệ số tính đến ảnh hởng của M3 do cầu trớc của ôtô bịnâng lên

l – hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát ở cam quay vàcác khớp nối trong truyền động lái Với xe thiết kế có một cầudẫn hớng và ở đằng trớc cho nên

 = 0,50  0,70, ta chọn l = 0,6

2 1, 44 30,56  

117,3( )0,6

c

5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái

Khi đánh lái trong trờng hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực

đặt lên vành tay lái để thắng đợc lực cản quay vòng tác dụnglên bánh xe dẫn hớng là lớn nhất Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái đợc xác định theo công thức:

max

1

Mc – mômen cản quay vòng Mc = 117,3 (KGm)

R – bán kính bánh lái R = 0,2 (m)

th – hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái

trục vít -ecubi hiệu suất thuận th = 0,7

itr – tỷ số truyền của truyền động lái

Coi tỷ số truyền của dẫn động lái bằng tỷ số giữa

chiều dài các đòn nối với thanh kéo dọc

200 1

200

n tr d

l i l

   (2 - 12)Vậy ta có:

6.1 Góc quay vành lái lớn nhất:

Góc quay vành lái lớn nhất đợc xác định theo góc quay bánh xedẫn hớng yêu cầu nhằm tạo nên khả năng quay vòng với bánkính quay vòng nhỏ nhất.Thông

thờng góc quay bánh xe dẫn hớng kẻ từ vị trí trung gian đến vitrí quay lớn nhất ,lấy trung bình cho cả hai bên bxmaxcó thể lấy với xe tải cỡ nhỏ: bxmax=370

ln

ld

Hình 2.7

Sơ đồ xác định tỷ số truyền dẫn động lái.

Gãc quay vµnh l¸i lín nhÊt khi tÝnh tõ vÞ trÝ trung gian

B L

       (2- 13)

B¸n kÝnh nhá nhÊt R nmin cña hµnh lang quÐt phÝa ngoµi:

B L



       (2- 14)ChiÒu réng hµnh lang quÐt:B hl R nmin R tmin  8586 5435 3151(   mm) (2-15)

II TÝnh to¸n thiÕt kÕ c¬ cÊu l¸i trôc vÝt - ªcu bi - thanh r¨ng - cung r¨ng.

1 Th«ng sè h×nh häc: