Tính toán và thiết kế hệ thống lái trên xe tải 3,5 tấn

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng 1.2 Phân loại 1.3 Yêu cầu 1.4 Cấu tạo chung hệ thống lái CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TẢI 3,5 TẤN 17 2.1 Giới thiệu xe tham khảo: 17 2.2 Lựa chọn phương án thiết kế 18 2.2.1 Một số phương án bố trí trợ lực hệ thống lái 19 2.2.2 Van phân phối, xilanh lực đặt chung cấu lái 19 2.2.3 Van phân phối, xilanh lực đặt thành cụm, tách biệt với cấu lái 20 2.2.4 Van phân phối cấu lái đặt thành cụm, tách biệt với xilanh lực 21 2.2.5 Van phân phối, xi lanh lực cấu lái đặt riêng biệt với 22 2.3 Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 25 2.3.1 Mômen cản M1 25 2.3.2 Mômen cản M2 trượt lê bánh xe mặt đường 26 2.3.3 Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 28 2.4 Xác định phân phối tỉ số truyền hệ thống lái 28 2.5 Xác định thơng số hình thang lái .29 2.5.1 Tính động học hình thang lái 29 2.5.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết .30 2.5.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 31 2.6 Tính tốn thiết kế cấu loại trục vít – êcu bi – – cung 32 2.6.1.Thơng số hình học 33 2.6.2.Thiết kế truyền trục vít – êcubi: 33 2.6.3.Thiết kế truyền – cung răng: 37 2.6.4 Chọn vật liệu: 38 2.6.5 Xác định thông số truyền: 38 2.7.Tính tốn thiết kế kiểm tra chi tiết hệ thống lái: 41 2.7.1 Tính bền trục lái .41 2.7.2 Tính tốn địn quay đứng .42 2.7.3.Tính tốn địn kéo dọc 44 GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.8 Tính tốn thiết kế trợ lực lái 45 2.8.1 Lực lái lớn đặt lên vành tay lái .45 2.8.2 Xác định lực tính tốn 45 2.8.3 Tính tốn xilanh lực .46 2.8.4 Lực lái lớn đặt lên vành tay lái .48 2.8.5 Tính tốn chi tiết van phân phối 50 CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI 54 3.1 Những hư hỏng thường gặp: 54 3.2 Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái 57 3.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái .57 3.2.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái 57 3.3 Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 57 3.3.1 Quy trình tháo, lắp bảo dưỡng cấu lái .57 3.3.2 Kiểm tra, bảo dưỡng dẫn động lái khắc phục khe hở 61 3.3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng trợ lực lái .62 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI NĨI ĐẦU Ngày tơ phương tiện thơng dụng để vận chuyển người hàng hóa Cùng với phát triển ngành khoa học kỹ thuật khác, ngành sản xuất chế tạo ôtô giới ngày phát triển hoàn thiện đáp ứng khả vận chuyển, tốc độ an toàn đạt hiệu kinh tế cao Chủng loại xe ngày phong phú Hyundai hãng xe lớn Hàn Quốc họ cho đời nhiều chủng loại xe xuất sang nước khác có Việt Nam Họ xuất sang ta chủ yếu loại xe tải nhỏ vừa lớn Các loại xe có giá thành thấp phù hợp với địa hình nước ta Một số loại xe tải lớn có thiết kế trợ lực lái nhiên loại xe tải nhỏ loại chưa có để giảm bớt nặng nhọc cho người lái phải thiết kế trợ lực lái cho loại xe Với đồ án kết cấu tính tốn tơ giao “ Tính tốn thiết kế hệ thống lái xe tải 3,5 tấn” em chọn thiết kế tính tốn hệ thống lái cho xe Hyundai 3,5 HD 72 với mục đích giúp người lái vận hành ô tô tốt điều kiện hoạt động xe mà vẫn đảm bảo an tồn xác đồng thời đem lại cảm giác lái tốt cho tài xế Trong q trình tính tốn thiết kế đồ án thân cố gắng giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo mơn khí ơtơ – Khoa Cơ khí – Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải đặc biệt thầy giáo Trần Ngọc Vũ giúp em hồn thành nhiệm vụ giao.Nhưng thời gian có hạn, nên khơng tránh sai sót q trình làm đồ án.Em mong thầy bạn đóng góp ý kiến để đồ án em hoàn thiện, đầy đủ Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện: Lục Thanh Tuấn GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động ôtô giữ cho ôtô chuyển động hướng 1.2 Phân loại a Theo cách bố trí vành tay lái: - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (khi chiều thuận đường chiều phải ở nước xã hội chủ nghĩa…) - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (khi chiều thuận đường chiều trái ở Anh, Nhật, Thụy Điển…) b Theo kết cấu cấu lái: - Trục vít – cung - Trục vít – lăn - Bánh – - Trục vít – chốt quay - Liên hợp (Trục vít – êcu- địn quay hay trục vít – êcu – – cung răng) c Theo kết cấu nguyên lý làm việc trợ lực: - Trợ lực thuỷ lực - Loại trợ lực khí nén (gồm cường hóa chân khơng) - Loại trợ lực điện d Theo số lượng cầu dẫn hướng: - Một cầu dẫn hướng - Nhiều cầu dẫn hướng - Tất cầu dẫn hướng 1.3 Yêu cầu Dựa vào yêu cầu tối thiểu an tồn xe hàng hệ thống lái phải có u cầu sau: - Đảm bảo tính vận hành cao ơtơ có nghĩa khả quay vòng nhanh ngoặt thời gian ngắn diện tích bé GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi người lái - Đảm bảo động học quay vịng để bánh xe khơng bị trượt lết quay vòng - Hệ thống trợ lực phải xác, tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ tác động hệ thống lái quay vòng bánh xe dẫn hướng - Đảm bảo quan hệ tuyến tính góc quay vành lái góc quay bánh xe dẫn hướng - Cơ cấu lái phải đặt ở phần treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cấu lái - Hệ thống lái phải bố trí cho thuận tiện việc bảo dưỡng sửa chữa 1.4 Cấu tạo chung hệ thống lái a Hệ thống lái khơng có trợ lực: Trên số tơ tải có trọng tải nhỏ, tơ du lịch có cơng suất lít trung bình nhỏ khơng bố trí trợ lực lái, cấu tạo hệ thống lái gồm: cấu lái, dẫn động lái 10 Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống lái khơng có trợ lực 1.Vành tay lái 5.Thanh kéo dọc 9.Trụ đứng 2.Trục lái 6.Đòn quay ngang 10.Dầm cầu 3.Cơ cấu lái 7.Cam quay 4.Địn quay đứng 8.Hình thang lái Hệ thống lái khơng sử dụng trợ lực mặt cấu tạo đơn giản hệ thống lái có bố trí trợ lực, thường sử dụng cấu lái loại trục vít- lăn b Hệ thống lái có trợ lực: GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đối với ơtơ tải có trọng tải lớn, xe khách loại vừa lớn lực tác dụng lên vành tay lái lớn, để làm giảm nhẹ lực tác dụng lên vành tay lái điều khiển hệ thống lái bố trí thêm trợ lực lái, để tăng tính an tồn cho ơtơ chuyển động ở tốc độ cao loại ô tô bố trí trợ lực Hình 1.2: Hệ thống lái có trợ lực xylanh lực bố trí thang lái; van phân phối bố trí cấu lái dùng ô tô a Một số loại cấu lái thường dùng Hiện cấu lái thường dùng ơtơ có loại: trục vít cung răng, trục vít lăn, trục vít chốt quay loại liên hợp  Cơ cấu lái trục vít - lăn: Loại cấu lái sử dụng rộng rãi Trên phần lớn ôtô Liên Xô loại có tải trọng bé tải trọng trung bình đặt loại cấu Trên hình 1.3 trình bày cấu lái loại trục vít lăn Cơ cấu lái gồm trục vít glơbơ-it ăn khớp với lăn (có ba ren) đặt ổ bi kim trục đòn quay đứng Số lượng ren loại cấu lái trục vít lăn một, hai ba tuỳ theo lực truyền qua cấu lái GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP A-A A A Nhìn theo B B Hình 1.3:Cơ cấu lái trục vít lăn Ưu điểm: - Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it chiều dài trục vít khơng lớn tiếp xúc ăn khớp lâu diện rộng hơn, nghĩa giảm áp suất riêng tăng độ chống mài mòn - Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc phân tán tùy theo cỡ ơtơ mà làm lăn có hai đến bốn vòng ren - Mất mát ma sát nhờ thay ma sát trượt ma sát lăn - Có khả điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh Đường trục lăn nằm lệch với đường trục trục vít đoạn ∆=5  7mm, điều cho phép triệt tiêu ăn mòn ăn khớp cách điều chỉnh trình sử dụng Tỷ số truyền cấu lái trục vít lăn xác định vị trí trung gian xác định theo cơng thức: ic  GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 2. r2 t z1 SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong đó: r2- bán kính vịng trịn ban đầu hình glơ-bơ-it trục vít t - bước trục vít z1- số đường ren truc vít Tỷ số truyền cấu lái i c tăng lên từ vị trí đến vị trí rìa khoảng 7% tăng khơng đáng kể coi tỷ số truyền loại trục vít lăn không thay đổi.Hiệu suất thuận ηth= 0,65, hiệu suất nghịch ηng= 0,5  Cơ cấu lái trục vít chốt quay Cơ cấu lái loại gồm hai loại: + Cơ cấu lái trục vít chốt quay + Cơ cấu lái trục vít hai chốt quay Hình 1.4:Cơ cấu lái trục vít chốt quay Ưu điểm: Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước Tùy theo điều kiện cho trước chế tạo trục vít ta có loại cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng giảm quay vành lái khỏi vị trí trung gian Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào đòn quay ngỗng trục vít hay địn quay trục vít phát sinh ma sát trượt Để tăng hiệu suất cấu lái giảm độ mòn trục vít chốt quay chốt đặt ổ bi Nếu bước trục vít khơng đổi tỷ số truyền xác định theo công thức: ic  GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 2. r2 cos  t SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong đó: Ω - góc quay địn quay đứng r2- bán kính địn quay Hiệu suất thuận hiệu suất nghịch cấu lái vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái dùng trước hết ở hệ thống lái khơng có trợ lực dùng chủ yếu cho ôtô tải ôtô khách Loại cấu lái trục vít địn quay với chốt quay ngày sử dụng áp suất riêng chốt trục vít lớn, chốt mịn nhanh, thân chốt có độ chịu mài mịn Để điều chỉnh khe hở chốt trục vít cách dịch chuyển trục quay đứng theo chiều trục, ngồi cịn phải điều chỉnh khoảng hở trục lái  Cơ cấu lái trục vít - cung Với tiết diện bên mặt cắt ngang mối trục vít cung hình thang, trục vít cung tiếp xúc theo đường nên toàn chiều dài cung truyền tải trọng.Vì áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mịn trục vít cung giảm Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục địn quay ổ bi kim tìm cách hạn chế độ võng cung Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25  0,6mm ở vị trí hai bên rìa.Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày đệm đồng Khắc phục khoảng hở ổ, lăn nhờ giảm bớt đệm điều chỉnh từ nắp vỏ Hình 1.5:Cơ cấu lái trục vít - cung Ưu điểm: GVHD: TRẦN NGỌC VŨ SVTH: LỤC THANH TUẤN TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cơ cấu lái trục vít cung có ưu điểm giảm trọng lượng kích thước so với loại trục vít bánh Do ăn khớp toàn chiều dài cung nên áp suất bé, giảm ứng suất tiếp xúc hao mịn Tuy nhiên loại có nhược điểm có hiệu suất thấp Tỷ số truyền cấu lái trục vít cung xác định theo công thức: ic  2. r0 t Trong đó: ro - bán kính vịng trịn sở cung t - bước trục vít Tỷ số truyền cấu lái loại có giá trị khơng đổi Hiệu suất thuận khoảng 0,5 hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại dùng loại ôtô khác  Cơ cấu lái loại liên hợp Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng loại trục vít - êcu - cung Sự nối tiếp trục vít êcu dãy bi nằm theo rãnh trục vít Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn Hình 1.6:Cơ cấu lái loại liên hợp Tỷ số truyền cấu lái có giá trị không đổi xác định theo công thức: ic  GVHD: TRẦN NGỌC VŨ 2. r0 t 10 SVTH: LỤC THANH TUẤN