Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe toyota fortuner 2018

Bên cạnh đó còn đề cập thêm một số kết cấu của các bộ phận chính trong hệ thống lái như cơ cấu lái, dẫn động lái, cường hóa lái…thường được sử dụng nhất.. Nội dung phần này đi sâu khai t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG

LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2018

Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN TÂM

Đà Nẵng – Năm 2019

Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 Nội dung của chương này chủ yếu khái quát lên công dụng chính cũng như một số yêu cầu và các loại hệ thống lái khác nhau sử dụng phổ biến trên ô tô Bên cạnh đó còn đề cập thêm một số kết cấu của các bộ phận chính trong hệ thống lái như cơ cấu lái, dẫn động lái, cường hóa lái…thường được sử dụng nhất

Chương 2: Giới thiệu về xe Toyota Fortuner 2018 Trong chương này phần nào làm rõ được các thông số kỹ thuật chính của xe, các kiểu loại hệ thống như hệ thống phanh, treo và hệ thống lái mà xe trang bị Qua đó giúp ta có thể hiểu rõ hơn về loại xe này

Chương 3: Khảo sát hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 Nội dung phần này đi sâu khai thác các thông số kỹ thuật chính và đồng thời làm rõ được nguyên lý làm việc cũng như kết cấu của các bộ phận trong hệ thống lái sử dụng trên xe Toyota Fortuner 2018

Chương 4: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương này đi vào tính toán xác định các thông số chính như giá trị mô men cản quay vòng, lực tác dụng lên vô lăng để làm cơ sở tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết chính cũng như các thông số chính liên quan đến bộ trợ lực lái Ngoài ra nội dung còn

có thêm tính toán kiểm tra động học của hình thang lái trên xe Toyota Fortuner 2018

Chương 5: Chẩn đoán những hư hỏng trong hệ thống lái và biện pháp khắc phục Nội dung chương này chủ yếu trình bày một số nguyên nhân gây ra các hư hỏng thường gặp trong hệ thống lái và phương pháp khắc phục chúng

Chương 6: Bảo dưỡng và cách sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái Chương cuối cùng này giới thiệu một số phương thức bảo dưỡng hệ thống lái và cách sửa chữa các chi tiết chính khi chúng bị hư hỏng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Phan Văn Tâm Số thẻ sinh viên: 103140114

Lớp: 14C4B Khoa: Cơ khí giao thông Ngành: Kỹ thuật cơ khí

Tên đề tài đồ án:

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018

1 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Các thông số kỹ thuật chính của xe và của các bộ phận trong hệ thống lái trên xe

Toyota Fortuner 2018 từ tài liệu do nhà chế tạo cung cấp

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô

Chương 2: Giới thiệu về xe Toyota Fortuner 2018

Chương 3: Khảo sát hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018

Chương 4: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018

Chương 5: Chẩn đoán những hư hỏng trong hệ thống lái và biện pháp khắc phục

Chương 6: Bảo dưỡng và cách sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):

- Bản vẽ tổng thể xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

- Bản vẽ sơ đồ hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

- Bản vẽ kết cấu cơ cấu lái trên xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

- Bản vẽ kết cấu các đòn kéo trên xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý của bộ trợ lực lái trên xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

- Đồ thị kiểm tra động học quay vòng đúng trên xe Toyota Fortuner 2018 (A3)

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Việt

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019

7 Ngày hoàn thành đồ án: 9/06/2018

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 2 năm 2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thông thì đồ án tốt nghiệp là không thể thiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô Trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng Điều này củng cố kiến thức đã được học, thể hiện sự

am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý: Nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật

Hệ thống lái trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng trên xe, nó dùng để giữ cho

ô tô chuyển động theo một hướng xác định nào đấy, thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe Nên hệ thống lái ô tô cần phải đảm bảo: Chuyển động thẳng ổn định, tính cơ động cao, động học quay vòng đúng, giảm các va đập, điều khiển nhẹ nhàng, Để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em chọn và thực hiện đề tài “Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018” Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống lái của xe Toyota Fortuner 2018 nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn

Để có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Việt đã dành những phần thời gian quý báu để chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đồ án Và em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô đang giảng dạy trong khoa cơ khí giao thông trường đại học bách khoa Đà Nẵng đã truyền đạt lại những kiến thức quý báu từ cơ bản đến chuyên môn để em có thể vận dụng và hoàn thành được đồ án này

Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp, chưa tiếp xúc được nhiều với thực tiễn cũng như các tài liệu tham khảo còn quá ít trong khi đó thời gian thực hiện cũng có hạn nên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những lời chỉ dẫn thêm từ các thầy

Đà nẵng, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện Phan Văn Tâm

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung trong tập đồ án này là do chính tôi thực hiện

và được sự hướng dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Hoàng Việt Các nội dung, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây

Những số liệu có trong nội dung được thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi

rõ trong phần tài liệu tham khảo

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Phan Văn Tâm

MỤC LỤC

Tóm tắt

Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu và cảm ơn i

Lời cam đoan liêm chính học thuật ii

Mục lục iii

Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ v

Trang MỞ ĐẦU 1

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 2

1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Yêu cầu 3

1.1.3 Phân loại 3

1.2.Các sơ đồ hệ thống lái 4

1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 4

1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 5

1.2.3 Các sơ đồ dẫn động lái 6

1.2.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa 6

1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái trên ô tô 7

1.3.1 Vô lăng 7

1.3.2 Trục lái 7

1.3.3 Cơ cấu lái 7

1.3.4 Dẫn động lái 10

1.3.5 Các loại cơ cấu lái thông dụng 11

1.3.6 Hình thang lái 20

1.3.7 Hình học lái 21

1.4 Cường hoá lái 25

1.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 25

1.4.2 Các thông số đánh giá 26

1.4.3 Các sơ đồ bố trí 27

1.5 Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo 29

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA FORTUNER 2018 30

2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2018 30

2.2 Một số hệ thống chính trên xe Toyota Fortuner 2018 32

2.2.1 Hệ thống lái 32

2.2.2 Hệ thống phanh 33

2.2.3 Hệ thống treo 34

Chương 3 : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA 35

FORTUNER 2018 35

3.1 Tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 35

3.1.1.Các thông số kỷ thuật chính của hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018… 37

3.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 37

3.2.1.Vành tay lái 37

3.2.2.Cơ cấu lái 38

3.2.3 Dẫn động lái 40

3.2.4 Bơm trợ lực lái 40

Chương 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2018 45

4.1 Các thông số chính của hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 45

4.2 Xác định mô men cản quay vòng 46

4.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 49

4.4.Tính toán kiểm tra động học hình thang lái 50

4.4.1 Cơ sở lý thuyết 50

4.4.2 Tính toán kiểm tra động học quay vòng 54

4.5.Tính toán kiểm nghiệm sức bền các chi tiết chính 56

4.5.1 Tính kiểm nghiệm sức bền của trục lái 56

4.5.2 Tính kiểm nghiệm sức bền của dẫn động lái 56

4.6 Tính toán kiểm nghiệm các thông số liên quan đến bộ trợ lực lái 61

4.6.1 Tính kiểm nghiệm lực tác dụng lên vô lăng lái khi có trợ lực 61

4.6.2 Kiểm tra hiệu quả của bộ trợ lực 66

4.6.3 Kiểm tra chỉ số phản lực của bộ trợ lực lên vành tay lái 66

Chương 5: CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG TRONG HỆ THỐNG LÁI VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 68

5.1 Độ rơ vành tay lái tăng 69

5.2 Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều 69

5.3 Áp suất của cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định 70

Chương 6: BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI 71

6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 72

6.2 Sữa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 72

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2018

Bảng 2.2 Các thông số, kiểu loại của thiết bị và hệ thống trên xe Toyota Fortuner 2018 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của các bộ phận trong hệ thống lái xe Toyota Fortune

2018

Bảng 4.1 Các thông số chính của hệ thống lái trên xe xe Toyota Fortuner 2018

Bảng 4.2 Kết quả tính được của βlt và βtt tương ứng với các góc α và mức độ sai lệch ε Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

Hình 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 1.3 Các sơ đồ dẫn động lái

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa

Hình 1.5 Quy luật thay đổi thay đổi tỷ số truyền động học của cơ cấu lái

Hình 1.6 Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái

Hình 1.7 Cơ cấu lái trục vít lăn – cung răng đặt giữa

Hình 1.8 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

Hình 1.9 Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

Hình 1.10 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

Hình 1.11 Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Hình 1.12 Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Hình 1.13 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

Hình 1.14 Cơ cấu lái loại trục vít – đai ốc – đòn quay

Hình 1.15 Cơ cấu lái loại trục vít lắc - đai ốc

Hình 1.16 Cơ cấu lại loại trục vít – đai ốc quay

Hình 1.17 Sơ đồ hình thang lái

Hình 1.18 Góc doãng

Hình 1.19 Tác dụng của góc doãng dương

Hình 1.20 Tác dụng của góc doãng âm

Hình 1.21 Góc nghiêng dọc dương của trụ xoắn đứng

Hình 1.22 Góc nghiêng dọc

Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài xe Toyota Fortuner 2018

Hình 2.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018

Hình 2.3 Kết cấu của cơ cấu phanh

Hình 2.4 Kết cấu tổng thể của hệ thống treo

Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái

Hình 3.2 Vành tay lái trên xe xe Toyota Fortuner 2018

Hình 3.3 Túi khí an toàn trên xe xe Toyota Fortuner 2018

Hình 3.4 Kết cấu thanh răng

Hình 3.5 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên

Hình 3.6 Kết cấu bơm trợ lực lái loại cánh bơm cánh quạt

Hình 3.7 Kết cấu của van phân phối

Hình 3.8 Van xoay ở vị trí trung gian

Hình 3.9 Van hoạt động quay trái

Hình 3.10 Van hoạt động quay phải

Hình 4.1 Sơ đồ tính toán mô men cản quay vòng do lực cản lăn tác dụng ở bánh xe

dẫn hướng

Hình 4.2 Sơ đồ xác định mô men cản quay gây ra do lực ngang

Hình 4.3 Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và không có lực ngang tác dụng

Hình 4.4 Động học quay vòng lý tưởng (a) và thực tế (b) khi dùng hình thang lái Hình 4.5 Sơ đồ hình thang lái (a) và quan hệ hình học của các thông số trong hình

thang lái (b)

Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa các góc quay của bánh xe dẫn hướng Hình 4.7 Sơ đồ biểu diễn sự thay đổi góc lệch giửa phương của lực cản quay với

phương của thanh kéo bên

Hình 4.8 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi xe quay vòng tại chỗ để chuyển động

thẳng

Hình 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi xe quay vòng tại chỗ để chuyển

hướng qua trái

Hình 4.10 Sơ đồ biểu diễn các lực sinh ra(a) và sự lăn lệch của lốp do biến dạng (b) khi ô tô quay vòng lúc đang chuyển động

MỞ ĐẦU

Để đảm bảo cho một chiếc xe ô tô trong quá trình hoạt động được an toàn và mang lại hiệu quả cao, thì các hệ thống và bộ phận hay chi tiết cấu tạo nên nó phải hoạt động tốt và thật chính xác Song song với hệ thống phanh thì hệ thống lái cũng là một trong số hệ thống quan trọng nhất của xe ô tô, nó làm nhiệm vụ giữ cho xe chuyển động ổn định theo một hướng nào đấy hoặc thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu

Nếu hệ thống lái bị hư hỏng, gặp sự cố sẽ dẫn đến khả năng ô tô bị mất hoàn toàn tính điều khiển hoặc hoạt động không theo ý muốn của người lái xe, đây là nguyên nhân chính làm xảy ra tai nạn giao thông ảnh hưởng đến tính mạng của chính người điều khiển xe và những người xung quanh Vì thế các chi tiết hay bộ phận trong

hệ thống lái nói riêng phải đảm bảo đủ độ bền và chất lượng

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào cách bảo dưỡng và sửa chữa, nếu công việc bảo dưỡng đúng cách thì sẽ làm tăng tuổi thọ và hiệu quả hoạt động của

hệ thống lái Vì vậy để làm tốt công việc này thì người kỹ thuật phải hiểu rõ nguyên lý làm việc cũng như kết cấu bên trong của các chi tiết hay bộ phận của hệ thống lái, có như vậy mới biết được các hư hỏng của nó để sửa chữa rút ngắn thời gian và mang lại hiệu quả kinh tế, hoặc phần nào nắm rõ để giúp công việc bảo dưỡng một cách thuận lợi

Đề tài khảo sát và tính kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Fortuner 2018 với mục đích chính là phần nào làm rõ được các thông số kỹ thuật, kết cấu của các chi tiết hoặc bộ phận cũng như nguyên lý làm việc và cách bảo dưỡng của hệ thống lái nhằm đáp ứng được các yêu cầu đặt ra ở trên Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn

đề sau:

- Tổng quan về hệ thống lái sử dụng trên ô tô: nội dung trong phần này chủ yếu khái quát các công dụng cũng như phân loại và một số yêu cầu chính của hệ thống lái sử dụng trên ô tô Ngoài ra thì nội dung còn trình bày thêm một số sơ đồ cùng với các chi tiết và bộ phận chính sử dụng trong hệ thống lái thông dụng sử dụng phổ biến trên ô

tô

- Giới thiệu sơ lược về xe Toyota Fortuner 2018

- Khảo sát hệ thống lái: trong phần này nêu rõ kết cấu các chi tiết, bộ phận chính trong hệ thống lái lắp trên xe Toyota Fortuner 2018 như vô lăng, trục lái, cơ cấu lái,

- Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái: trong phần này chỉ phần nào tính toán các trị

số chính như mô men cản quay vòng, lực cần thiết tác dụng lên vô lăng, tính toán kiểm tra động học hình thang lái, tính toán kiểm tra sức bền của các chi tiết chính

- Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái

Ngoài các mục đích chính đã được nêu ở trên, thì đề tài còn giúp bạn đọc hiểu

rõ hơn hệ thống lái trên ô tô, đặc biệt là hệ thống lái có trợ lực thủy lực trên xe Toyota Fortuner 2018

Đà nẵng, ngày 9 tháng 06 năm 2019

Sinh viên thực hiện Phan Văn Tâm

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại

1.1.1 Công dụng

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để:

- Giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đấy;

- Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe;

Hệ thống lái nói chung bao gồm các bộ phận chính sau:

- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: Dùng để tăng và truyền mô men do người lái

tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái;

- Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn

hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng;

- Cường hóa lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa Nó dùng để

giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các xe

cỡ nhỏ có thể không có

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: Để đảm bảo yêu cầu này thì:

+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực);

+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt;

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động

- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong một

khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé;

- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn

lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe;

- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc

chướng ngại vật;

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô

lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:

+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng

1.1.3 Phân loại

Hệ thống lái trên ôtô được phân loại dựa trên các yếu tố sau:

- Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:

+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thụy Điển, Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe

- Theo kết cấu cơ cấu lái, hệ thống lái được chia ra các loại:

+ Trục vít - Cung răng;

+ Trục vít - Chốt quay;

+ Trục vít - Con lăn;

+ Bánh răng - Thanh răng;

+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng)

- Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:

+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;

+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;

- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:

+ Cường hoá thuỷ lực;

+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không);

+ Cường hoá điện;

+ Cường hoá cơ khí

- Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường hóa lái

1.2 Các sơ đồ hệ thống lái

1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật

Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

Chú thích: 1- Vô lăng; 2- Cạnh bên hình thang lái; 3- Đòn kéo ngang; 4- Cam quay; 5- Đòn quay ngang; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay đứng; 8- Trục vít-cung răng của cơ cấu

lái; 9- Trục lái

Trên hình 1.1 là sơ đồ kết cấu chung nhất của hệ thống lái dùng cho hệ thống treo phụ thuộc, nó bao gồm các chi tiết và bộ phận chính sau:

+ Vô lăng 1, trục lái 9, cơ cấu lái 8, đòn quay đứng 7, đòn kéo dọc 6, đòn quay ngang 5, cam quay 4, cạnh bên hình thang lái 2 và đòn kéo ngang 3

➢ Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:

+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng

+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng

+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi vào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng + Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế

1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Chú thích: 1- Các đòn quay; 2- Đòn kéo bên; 3- Đòn quay trên trục ra cơ cấu lái;

4- Đòn kéo ngang giữa; 5- Đòn lắc

Trên hình 1.2 là sơ đồ kết cấu chung nhất của hệ thống lái dùng cho hệ thống treo độc lập, so với sơ đồ hình 1.1 thì lúc này đòn quay ngang không thể làm ở dạng thanh liền nữa nên có thêm đòn lắc 5 và thanh kéo bên 2

➢ Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ làm các nhiệm vụ :

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh

- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều kiện chuyển động

Và phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Đảm bảo tính êm dịu

Chú thích: 1- Đòn kéo ngang; 2,4- Đòn kéo dọc và ngang; 3- Đòn quay ngang; 5- Hình thang lái; 6- Bộ phận hướng hệ thống treo; 7- Thanh kéo bên; 8- Đòn lắc;

9,10- Các khớp bản lề

Trên hình 1.3 là các sơ đồ nguyên lý dẫn động lái đối với hệ thống treo phụ thuộc (a) và hệ thống treo độc lập (b), nó bao gồm các chi tiết và bộ phận chính như đã nêu ở trên(phần chú thích hình 1.3)

1.2.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa Chú thích: 1- Bộ phận phân phối; 2- Xi lanh lực; 3- Cơ cấu lái

Trên hình 1.4 là một sơ đồ hệ thống lái có cường hóa điển hình, với phương án

bố trí các bộ phận phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái riêng biệt Theo kiểu bố trí này mang lại nhiều ưu điểm nổi bật và được nói rõ hơn trong phần cường hóa lái sau này

1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái trên ô tô

1.3.1 Vô lăng

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái

Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chỗ ngồi của người lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cỡ nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải

và xe khách cỡ lớn )

1.3.2 Trục lái

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô lăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

1.3.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô men theo tỷ số truyền yêu cầu

1.3.3.1 Các thông số đánh giá cơ bản

a Tỷ số truyền động học

Hình 1.5 Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học

Tỷ số truyền động học:

vd

d i

Tỷ số truyền động học i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc

quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các

vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối

với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển

khi xe quay vòng

Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22 đối với

ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40

Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc

quay của vô lăng Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không

có cường hoá Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắt

hơn so với loại cơ cấu lái có i không đổi

Qui luật thay đổ i có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tính

năng của xe Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình

2-3 đường 4 là hợp lý nhất

Trong phạm vi góc quay  9001200, tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng

độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng Khi xe chạy trên đường

thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với

góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian Ngoài ra i tăng còn làm giảm được

các va đập từ mặt đường

Ở các góc quay > 900 - 1200 tỷ số iω cần giảm để tăng tốc độ quay vòng,

tăng tính cơ động của xe

Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi iω được

làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cần

tác dụng nhỏ

Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1 Khi đó, trong thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng

Đối với các xe có cường hoá lái: thì i được làm không đổi (đường 3) vì lúc này vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết

b Tỷ số truyền lực

v

r F

Mr- Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng)

Mv- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng)

mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất cảm giác đường

Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều

Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền từ bánh

xe lên vô lăng

d Khe hở trong cơ cấu lái

Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với chuyển động thẳng của xe Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác Do vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ Trong quá trình sử dụng, chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần

Hình 1.6 Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái

1- cơ cấu lái còn mới; 2- cơ cấu lái đả sử dụng

3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian

1.3.4 Dẫn động lái

Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh

xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng

Các thông số cơ bản:

+ Tỷ số truyền động học:

Gọi i là tỷ số truyền động học của hệ thống lái Xác định i theo công thức:

5,1736

Trong đó:

vl

 - là các góc quay của vô lăng, vl phải đảm bảo cho góc quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng (tương ứng với 6400), vl= 1,8 vòng;

5,

M

vl dq

v

r

Trong đó:

Mr (Mdq) - Mômen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);

Mv (Mvl) - Mômen trên trục vào (hay trên vô lăng)

+ Hiệu suất:

- Hiệu suất thuận (th): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống

- Hiệu suất nghịch (ng): tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên

- Với cơ cấu bánh răng-thanh răng ta có:

th= ng= 0,99 (1.6)

1.3.5 Các loại cơ cấu lái thông dụng

➢ Loại trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp th= 0,5-0,7; ng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

(hình 1.7) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1.8) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít

Hình 1.7 Trục vít lăn - cung răng đặt giữa

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ

Hình 1.8 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

➢ Loại trục vít - con lăn

Hình 1.9 Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.9) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô

tô do có ưu điểm:

+ Kết cấu gọn nhẹ;

+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;

+ Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82;

+ Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6;

+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần

Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít

O1 một lượng x =2,5-5 mm

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:

0 0 0 1 0 1

22

R

R i R

R tZ

R tZ

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;

i0- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như

iω = const

➢ Trục vít - chốt quay

Trên hình 1.10 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau

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

i =

t R

Hình 1.10 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

1- Chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay

➢ Bánh răng - thanh răng

Hình 1.11 Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở

bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh rang

Hình 1.12 Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng

Trên hình 1.12 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo

+ Ưu điểm:

- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sử dụng rộng rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao

- Hiệu suất cao

- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

+ Nhược điểm:

- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ)

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng

➢ Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

Hình 1.13 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

Chú thích: 1- Êcu; 2- Các ống dẫn hướng bi; 3- Trục vít

Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức :

1

- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận t= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch n = 0,85

Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính

ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng

- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn

➢ Cơ cấu lái loại trục vít – đai ốc – đòn quay

Hình 1.14 Cơ cấu lái loại trục vít – đai ốc – đòn quay

Chú thích: 1- Trục vít; 2- Đòn quay; 3- Đai ốc; 4- Đòn quay đứng

Trên hình 1.14 là kết cấu của loại cơ cấu lái trục vít – đai ốc – đòn quay Khe hở

ăn khớp trong tất cả các cơ cấu lái loại này được làm không đổi và không điều chỉnh được trong quá trình sử dụng trong trường hợp cặp trục vít – đai ốc bị mòn đến độ mòn giới hạn thì được thay mới

Hiệu suất của cơ cấu lái loại này thấp do có ma sát trượt ở phần tiếp xúc giữa trục vít – đai ốc và giữa đai ốc - đòn quay Giá trị hiệu suất có thể xác định theo công thức tổng quát sau:

ηth= tanγ1tan(γ1+ρ) và ηng= tan(γ1- ρ)

tanγ1 (1.11)

Ở đây:

γ1 - góc nâng của đường ren trục vít

+ Loại trục vít lắc – đai ốc: Kết cấu của nó được thể hiện như hình 2.15 dưới đây Loại này có một ổ đỡ ở phía trên Khi quay vô lăng, đai ốc cùng với chốt khuỷu dịch chuyển theo bán kính R nên trục vít phải lắc lư để đảm bảo động học chung

➢ Cơ cấu lái loại trục vít lắc - đai ốc

Hình 1.15 Cơ cấu lái loại trục vít lắc - đai ốc

Chú thích: 1- Trục đòn quay đứng; 2- Đai ốc; 3- Các-te; 4- Trục lái; 5-Ống bao; 6-Ổ

bi

Tỷ số truyền của cơ cấu lái này giảm khi đai ốc dịch chuyển từ vị trí giữa ra các

vị trí biên và phụ thuộc vào chiều quay của vô lăng:

iω= 2πR

t

sin(γ+φ)sinγ±cosγsinφ (1.12)

Ở đây: γ, φ - Tương ứng là góc nâng của đường ren trục vít và góc quay của đòn quay đứng Dấu (+) trong công thức ứng với vô lăng quay sang phải và dấu (-) ứng với vô lăng quay sang trái

Cơ cấu lái loại này không khác gì nhiều so với loại trục vít- êcu- đòn, chỉ khác

ở chỗ kích thước trục lái cần lớn hơn do phải chuyển động lắc lúc làm việc

Do có nhiều nhược điểm nên cơ cấu lái loại này hiện nay không được sử dụng nữa

+ Loại trục vít – đai ốc quay:

Cơ cấu lái loại này có kích thước và khối lượng khá nhỏ nên thường được sử dụng trên xe du lịch đặc biệt là loại có công suất lít bé

Khe hở ăn khớp giữa trục vít và đai ốc không điều chỉnh được Hiệu suất thấp, tuy nhiên nhược điểm này không quan trọng khi sử dụng cơ cấu lái trên các xe du lịch

cỡ nhỏ

Hình 1.16 Cơ cấu lại loại trục vít – đai ốc quay Chú thích: 1- Trục vít; 2- Đai ốc; 3- Đòn quay

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này được xác định bởi công thức:

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việc chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ

sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở

Hình 1.17 Sơ đồ hình thang lái

+ Tác dụng của góc doãng dương:

- Giảm tải trọng thẳng đứng :Nếu góc doãng bằng không tải trọng tác dụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 1.19 b ) Nó dễ làm trục hay cam quay bị cong Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụng vào phía trong của trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay

- Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Phản lực F (trên hình 1.19 a) có độ lớn bằng tải trọng xe, tác dụng lên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường F được phân tích thành F1 vuông góc với đường tâm trục và F2 song song với đường tâm trục Lực

F2 đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tụt khỏi trục Vì vậy ổ bi trong làm lớn hơn

ổ bi ngoài để chịu tải trọng này

- Ngăn cản góc doãng âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra: khi chất đầy tải lên xe, phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng của chi tiết của hệ thống treo và các bạc tương ứng Góc doãng dương giúp chống lại hiện tượng này

- Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quay đứng với khoảng lệch là bán kính Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra mômen lớn quanh trục

quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái Do đó khi khoảng cách này nhỏ thì giảm lực đánh tay lái

a b

Hình 1.19 Tác dụng của góc doãng dương

+ Tác dụng của góc doãng âm, [8]:

- Ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác dụng của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và

xe Như vậy, lực cản lăn đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên

- Góc doãng cũng có thể bằng không Lý do chính để đặt góc doãng bằng không là

để ngăn cản sự mòn không đều của lốp Cả góc doãng dương hay âm đều làm mòn lốp nhanh Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tập trung một bên lốp

- Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc doãng, lốp có xu hướng lún xuống Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng lúc đó tính đàn hồi của lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đường theo

hướng A Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber Lực camber tăng cùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải

Hình 1.20 Tác dụng của góc doãng âm

➢ Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường Nếu đầu trên trục xoay nghiêng

ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương Nếu đầu trên trục xoay nghiêng ra phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm

Hình 1.21 Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứng

1- Đường tim trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc caster dương;

3- Đường thẳng góc mặt đất; 4-Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe

Hình 1.22 Góc nghiêng dọc

a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm

+ Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả trở về

vị trí chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng

➢ Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng

Là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn từ đầu xe + Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:

- Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mômen cản quay vòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường

- Ô tô có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng

- Khi ô tô quay vòng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vòng càng nhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức độ quay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng càng lớn

Hình 1.23 Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng

- Độ chụm đầu

Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi nhìn

từ trên xuống thì gọi là độ chụm đầu (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở) Độ chụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) và trước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe

+ Tác dụng của độ chụm đầu:

- Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái

- Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên

Hình 1.24 Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

1.4 Cường hoá lái

1.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

a Công dụng

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại thường có trang bị cường hoá lái để:

+ Giảm nhẹ lao động cho người lái

+ Tăng an toàn cho chuyển động

Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang một bên

Sử dụng cường hoá lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng cường hoá để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việc bảo dưỡng

b Phân loại

Theo nguồn năng lượng:

+ Cường hoá thuỷ lực

+ Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không)

+ Cường hoá điện

+ Cường hoá cơ khí

Cường hoá thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc khá tin cậy

Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xylanh lực được bố trí chung thành một cụm + Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng

+ Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung

c Yêu cầu

Cường hoá lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

+ Khi cường hoá lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái nặng hơn

+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng + Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng cũng tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100  150 N

+ Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe

1.4.2 Các thông số đánh giá

- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:

Khq =

h l l c

l

p p

p p

p

−

= (1.11)

Ở đây :

Pl - Lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;

Pc- Lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiện quay vòng như trên;

Ph- Lực do bộ cường hoá đảm nhận qui về vành tay lái

- Chỉ số phản lực của cường hoá lên vành tay lái:

Ở đây: dPc - số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực;

dMc - moomen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng

Trong bộ trợ lực hiện nay  = 0,02- 0,05 [N/Nm]

- Độ nhạy: độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vô lăng

1.4.3 Các sơ đồ bố trí

Bất kỳ cường hoá lái nào cũng có ba bộ phận sau:

- Nguồn lăng lượng: bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy

- Bộ phận phân phối: dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho bộ phận chấp hành Đảm bảo sự tỷ lệ giữa các góc quay của bánh xe dẩn hướng

- Cơ cấu chấp hành: tạo và truyền lực (trợ lực) lên cơ cấu lái và dẫn động lái Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:

+ Cơ cấu lái, bộ phạn phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm như trên hình 1.25

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trên hình 1.26

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 1.27 +Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trên hình 1.28

Hình 1.25 Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung thành một cụm

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực

Hình 1.26 Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực

Hình 1.27 Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xi lanh lực

Hình 1.28 Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái bố trí chung

1 - cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - cơ cấu lái

Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:

+ Nhược điểm: tất cả các chi tiết của hệ thốïng lái điều chịu tải lớn, là tổng lực

do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người ta không dùng sơ đồ bố trí này

1.5 Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo

Hệ thống treo trước trên xe Toyota Fortuner 2018 là hệ thống treo độc lập gồm

có cơ cấu dẫn hướng, phần tử đàn hồi, thiết bị giảm chấn và thiết bị giữ ổn định ngang

Bộ treo là cơ cấu nối giữa vỏ xe và các bánh xe Toàn bộ các lực tác dụng lên bánh xe khi xe chạy đều được truyền lên khung vỏ xe qua bộ treo Các chi tiết bộ treo

có tác dụng làm dịu tải trọng động, làm giảm dao động của vỏ xe, đảm bảo độ ổn định tốt, xe chuyển động êm dịu Ngoài ra bộ treo còn có tác dụng cùng với hệ thống lái bảo đảm khả năng quay vòng xe, điều khiển tay lái và điều chỉnh góc đặt bánh xe trước

Hình 1.29 Cấu tạo hệ thống treo trước

1- Lò xo; 2- Bộ giảm chấn ống; 3- Thanh nối của bộ cân bằng ngang

Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống truyền động

Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn Mỗi một bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụ riêng biệt

- Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm

va đập và tải trọng tác động dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ

êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động

- Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mômen phản lực và mômen phanh tác dụng lên bánh xe, động học của

bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối với khung vỏ

- Bộ phận giảm chấn: Cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt dao động của phần được treo và phần không được treo, biến cơ năng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

- Hệ thống treo trước độc lập với lò xo cuộn, tay đòn kép và thanh cân bằng

- Hệ thống treo sau liên kết 4 điểm, lò xo cuộn và tay đòn bên đảm bảo độ ổn định

ưu việt

Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA FORTUNER 2018

Hình 2.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Fortuner

Vừa ra mắt, Toyota Fortuner đã ngay lập tức tạo nên một cơn sốt tại phân khúc việt

dã SUV, tạo nên chuẩn mực mới cho những mẫu xe địa hình tại thị trường ô tô Việt Nam Mẫu xe mới toanh này của Toyota cùng với Toyota Altis và Toyota Innova làm thành 3 mẫu xe bán chạy nhất tại Việt Nam nhiều năm liên tiếp

2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Fortuner 2018