Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (37)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI HYUNDAI HD65 Mai Trung Phong Đồng Nai, 06/2022 ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI HYUNDAI HD65 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện – Điện Tử NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS Nguyễn Hoàng Luân Đồng Nai, 06/2022 LỜI NÓI ĐẦU Trong nền kính tế phát triển mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày lớn Vai trò quan trọng của ô tô ngày được khẳng định vị thế của tơ có khả động cao, vận chuyển được người hàng hóa nhiều loại địa hình di chuyển khác Những năm gần đây, lượng ô tô tải có xu hướng tăng lên, đặc biệt những loại ô tô tải với hệ thống lái có ưu điểm về khả động cao, tính kinh tế phù hợp với nhiều mục đích sử dụng khác của khách hàng Với xe ô tô nói chung xe ô tô tải nói riêng, an tồn của chuyển đợng mục tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lượng thiết kế sử dụng của phương tiện Một hệ thống qút định đến an tồn ởn định của chuyển động hệ thống lái Với đồ án tốt nghiệp này, em đã bản hoàn thành được việc thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô tải Sau nhiều ngày dưới chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Hồng Ln tìm hiểu của em, em đã bản hồn thành đờ án tốt nghiệp Trong trình thực luận văn, chắc chắn tránh khỏi một số thiếu sót Do đó em rất mong được chỉ bảo của thầy cô khoa để đồ án của em được hồn thiện đầy đủ Đờng nai, ngày 12 tháng 06 năm 2022 Sinh viên thực Mai Trung Phong LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu của tôi, số liệu, kết quả nêu đồ án tốt nghiệp trung thực chính xác Tôi xin cam đoan mọi giúp đỡ cho việc thực đồ án tốt nghiệp đã được xin phép, tất cả thông tin trích dẫn luận văn đều được ghi rõ nguồn góc Sinh viên thực Mai Trung Phong MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.2.1 Tình hình nghiên cứu thế giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 MỤC ĐÍCH VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG LÁI .4 2.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU .4 2.1.1 Công dụng 2.1.2 Những trạng thái quay vòng của xe 2.1.3 Phân loại hệ thống lái .5 2.1.4 Những yêu cầu của hệ thống lái xe 2.2 CÁC BỘ PHẬN TẠO THÀNH HỆ THỐNG LÁI 2.2.1 Vành lái 2.2.2 Trục lái 2.2.3 Cơ cấu lái .8 2.2.4 Góc đặt bánh xe 17 2.2.5 Dẫn động lái 23 2.2.6 Hệ thống lái có trợ lực 26 CHƯƠNG CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .29 3.1 PHÂN TÍCH CHỌN HƯỚNG THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI 29 3.1.1 Bánh Thanh .29 3.1.2 Trục vít - ê cubi - cung 29 3.2 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN HƯỚNG THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LÁI .30 3.2.1 Dẫn đợng lái với hình thang lái có khâu 30 3.2.2 Dẫn đợng lái với hình thang lái có khâu 30 3.3 PHÂN TÍCH VÀ CHỌN HƯỚNG TRỢ LỰC LÁI 31 3.3.1 Trợ lực lái điện .31 3.3.2 Trợ lực lái khí nén 31 3.3.3 Trợ lực lái thủy lực .31 CHƯƠNG TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI HYUNDAI HD65 32 4.1 TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC 32 4.1.1 Tính tốn đợng học hình thang lái của hệ thống 32 4.1.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 35 4.1.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 36 4.1.4 Xác định mô men cản xoay vòng tại chỗ .39 4.1.5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành của tay lái 43 4.1.6 Xác định góc quay vành lái bán kinh quay vòng của xe 44 4.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU LÁI TRỤC VÍT - Ê CUBI THANH RĂNG VÀ CUNG RĂNG 45 4.2.1 Thơng số hình học 45 4.2.2 Thiết kế bộ truyền trục vít ê cubi .45 4.2.3 Thiết kế bộ truyền cung 50 4.3 TÍNH BỀN BỈ CỦA HỆ THỐNG LÁI .54 4.3.1 Tinh bền của trục lái .54 4.3.2 Tính bền của đòn quay đứng 56 4.3.3 Tính bền bỉ của đòn kéo dọc 58 4.3.4 Tính bền của đòn kéo ngang 59 4.3.5 Tính bền của đòn bên 62 4.3.6 Tính bền của khớp cầu (Rô tuyn) 63 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRỢ LỰC LÁI 66 5.1 NHỮNG YÊU CẦU CỦA TRỢ LỰC LÁI 66 5.2 CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ TRỢ LỰC LÁI 66 5.2.1 Một vài phương án bố trí trợ lực lái 66 5.2.2 Lựa chọn van phân phối .71 5.2.3 Nguyên lý hoạt động của van phân phối kiểu van xoay .71 5.3 TÍNH TOÁN TRỢ LỰC LÁI 73 5.3.1 Lực lái lớn nhất đặc vành tay lái 73 5.3.2 Xây dựng đặc tính trợ lực lái .73 5.3.3 Xác định lực tính toán 76 5.3.4 Tính toán xilanh lực 76 5.3.5 Tính chọn bơm của trợ lực 79 5.3.6 Tính toán chi tiết của van phân phối .80 CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI 83 6.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN CARSIM .83 6.1.1 Cách khởi động carsim 83 6.1.2 Tạo dữ liệu 83 6.1.3 Nhập thống số 84 6.1.4 Biểu đồ khảo sát hệ thống lái 86 6.2 BẢN VẼ CỦA XE TRÊN AUTOCAD .90 KẾT LUẬN 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC Hình 1: Các trạng thái quay vòng của xe Hình 2: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái .7 Hình 3: Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cấu lái Hình 4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay 11 Hình 5: Cơ cấu lái trục vít lăn 13 Hình 6: Cơ cấu lái kiểu bánh – 15 Hình 7: Cơ cấu lái trục vít – cung 16 Hình 8: Cơ cấu lái kiểu trục vít ecubi – – cung 17 Hình 9: Góc nghiêng ngang của bánh xe 18 Hình 10: Góc nghiêng trụ đứng chế đợ lệch dọc 19 Hình 11: Góc nghiêng ngang trụ đứng 20 Hình 12: Độ chụm 21 Hình 13: Lực cản lăn vị trí đặt của nó 22 Hình 14: Sự trượt bên quay vòng 23 Hình 15: Sơ đồ quay vòng .23 Hình 16: Quan hệ hình học của ACKERMAN .24 Hình 17: Cơ cấu khâu có dầm cầu liền 25 Hình 18: Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập .26 Hình 19: Bố trí hai cầu trước dẫn hướng .26 Hình 20: Sơ đờ ngun lý trợ lực lái vị trí trung gian 28 Hình 21: Sơ đờ ngun lý trợ lực lái quay vòng .28 YHình 1: Hình thang lái khâu .30 Hình 2: Hình thang lái khâu .30 YHình 1: Sơ đờ đợng học hình thang lái xe thẳng 33 Hình 2: Sơ đờ đợng học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước 34 Hình 3: Sơ đờ lực tác dụng lên hệ thống lái 39 Hình 4: Sơ đờ đặt bánh xe dẫn hướng 40 Hình 5: Sơ đờ lực ngang tác dụng lên bánh xe xe quay vòng 42 Hình 6: Sơ đồ xác định tỷ số truyền dẫn động lái 43 Hình 7: Bán kính quay vòng ô tô 44 Hình 8: Cơ cấu lái trục vít – ê cubi – – cung 46 Hình 9: Các thông số của trục vít – ê cubi – – cung 47 Hình 10: Cơ cấu lái liên hợp 50 Hình 11: Mặt cắt trục lái 54 Hình 12: Sơ đờ biểu diễn kích thước của đòn quay đứng .56 Hình 13: Sơ đờ lực tác dụng lên đòn ngang hình thang lái 60 Hình 14: Biểu đờ mơ men uốn của đòn bên 62 Hình 15: Sơ đờ kết cấu khớp cầu (Rơ tuyn) 64 YHình 1: Bợ cường hóa lái bố trí cấu lái van phân phối xilanh lực thành một cụm67 Hình 2: Bợ cường hóa bố trí cấu lái riêng xilanh lực van phân phối thành một cụm riêng 68 Hình 3: Bợ cường hóa bố trí van phân phối cấu lái xilanh lực đặt riêng rẽ 69 Hình 4: Bợ cường hóa bố trí van phân phối cấu lái đặt thành một cụm, xilanh lực nằm hình thang lái 70 Hình 5: Khi xe thẳng 72 Hình 6: Khi xe quay sang phải 72 Hình 7: Khi xe quay sang trái 73 Hình 8: Sơ đờ hành trình dịch ngang của kéo xe quay vòng lớn nhất 78 Hình 9: Thanh xoắn .82 YHình 1: Khởi động carsim .83 Hình 2: Lựa chọn dòng xe .84 Hình 3: Nhập thông số mô phỏng hệ thống lái của xe 84 Hình 4: Chuyển động học của hai bánh xe 86 Hình 5: Góc của bánh xe .87 Hình 6: Góc của vơ lăng 87 Hình 7: Trạm tại điểm xuất phát của xe 88 Hình 8: Gia tốc thẳng đứng 88 Hình 9: Đợ trượt của lốp xe 89 Hình 10: Chiều dài tăng tốc của xe .89 Hình 11: Thiết kế của xe .90 Hình 12: Sơ đờ đợng học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước 90 Hình 13: Khớp cầu (Rơ tuyn) 89 Hình 14: Trục vít 89 Hình 15: Đòn quay đứng .90 Hình 16: Thanh xoắn .90 Chương 5: Thiết kế hệ thống trợ lực lái Vậy xoắn đã thỏa mãn điều kiện bền 82 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI 6.1 MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN CARSIM 6.1.1 Cách khởi động carsim Start → Apps → CarSim 8.02 → CarSim hoặc dùng chuột double - click vào biểu tượng Carsim hình Desktop, tiếp tục chọn theo khoanh chữ nhật 6.1.2 Tạo liệu Carsim sẽ bắt đầu với một cửa sổ có tên CarSim Run Control Chọn mục menu File Sau đó chọn continue Cửa sổ chuyển hướng tập tin Windows sẽ xuất Điều hướng đến CarSim80_Progfolder cài đặt máy tính của bạn (thường C: \ Program Files) tiếp tục vào Resources \ Import_Examples để tìm tập tin Quick_Start.cpar Chọn tập tin nhấn vào nút Load (dẫn tới hình 6.1) Hình 1: Khởi đợng carsim Sau x́t định dạng hình trên, phần Test Specifications sẻ phần ta lựa chọn dòng xe hệ thống cần mô phỏng 83 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái Hình 2: Lựa chọn dòng xe 6.1.3 Nhập thống số Hình 3: Nhập thông số mô phỏng hệ thống lái của xe 84 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái Sau lựa chọn được loại xe sẻ đến bước nhập thống số của đã có trước đó với: - Steering Column Inertia: Các mômen quán tính của tay lái thành phần cột quay - Steering System Inertia : Các mômen quán tính của hệ thống lái liên kết thành phần Hệ thống quán tính được lập chỉ mục cho thiết bị đầu vào Nó đại diện cho mô men xoắn cần thiết để tạo một gia tốc góc tại bánh đầu vào Số lượng không bao gồm mômen quán tính của bánh xe điều khiển thành phần (trục khớp nối dẫn hƣớng, phanh, bánh xe lốp xe) về trục lái - Steering column Damping : Hệ số nhớt bộ phận giảm chấn cột lái - Steering column Hysteresis : Cột độ trễ của mô-men xoắn Hệ thống lái Đây một phần khác biệt mô-men xoắn đo được quay tay lái sang trái bên phải, cho cột thành phần Nó thể ma sát cột thành phần - Steering Column Reference Hystersis: Hệ thống lái định hướng đảo ngược chiều lại, ma sát (độ trễ) mô-men xoắn không nhảy từ một giới hạn đến một số khác – mà phải mất một khoảng thời gian nhất định của dịch chuyển trình chuyển đởi Mợt phiên bản beta được gọi tham số xác định tốc độ mà mô-men xoắn ma sát làm cho q trình chuyển đởi Beta được gọi một số thời gian về khơng gian, x́t phương trình tương tự thời gian liên tục phƣơng trình vi phân bậc nhất Tuy nhiên, nó được thể theo đơn vị (độ) thời gian - Lateral offset @ center : Khoảng cách thuộc mặt bên mà mặt phẳng trung tâm của bánh xe nằm bên trục kingpin Khoảng cách đƣợc thực với quay trục của bánh xe - Kingpin inclination : Độ nghiêng của đường tâm khớp bi hệ thống treo trước (trục lái nghiêng) so với mặt phẳng XZ của xe Một trục lái với góc kingpin nghiêng dương phía cùng, thể hình hình - X coordinate @ center: Vị trí theo chiều dọc đường tâm của khớp bi hệ thống treo trước tương đối so với trục quay bánh xe 85 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái - Caster angle: Độ nghiêng đường tâm của khớp bi hệ thống treo trước nhìn từ mặt bên của xe Mợt trục lái với góc caster đường nghiêng về phía sau phía trước của phần cùng, được chỉ hình hình - Torsion Bar Stiffness: Nếu một tùy chọn hệ thống trợ lực điện, vùng được hiển thị để xác định độ cứng của xoắn hệ thống lái trợ lực 6.1.4 Biểu đồ khảo sát hệ thống lái Hình 4: Chuyển động học của hai bánh xe - Chuyển động học của bánh xe di chuyển ổn định 86 Chương 6: Mơ phỏng hệ thống lái Hình 5: Góc của bánh xe - Bánh xe trái phía trước (đường màu xanh) phải phía trước (đường màu đỏ) của xe có biên độ góc lớn bánh xe phía sau, bánh xe phía sau có biên đợ góc ởn định Hình 6: Góc của vơ lăng 87 Chương 6: Mơ phỏng hệ thống lái Hình 7: Trạm tại điểm xuất phát của xe Hình 8: Gia tốc thẳng đứng 88 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái Hình 9: Đợ trượt của lốp xe - Bánh xe bên phải phía sau có độ trượt lớn nhất so với những bánh xe còn lại Hình 10: Chiều dài tăng tốc của xe 89 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái 6.2 BẢN VẼ CỦA XE TRÊN AUTOCAD H ình 11: Thiết kế của xe Hình 12: Sơ đờ đợng học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước 90 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái Hình 13: Khớp cầu (Rơ tuyn) Hình 14: Trục vít 89 Chương 6: Mô phỏng hệ thống lái Hình 15: Đòn quay đứng Hình 16: Thanh xoắn 90 KẾT LUẬN Qua khoảng thời gian thực làm đồ án tốt nghiệp với cố gắng của chính bản thân đặc biệt hỗ trợ hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Nguyễn Hoàng Luân với toàn thể thầy giáo bợ mơn em đã hồn thành nhiệm vụ đã được giao Cũng với tinh thần chung nhằm làm quen với việc tính toán thiết kế em đã hồn thành đờ án: Trong đờ án em đã làm được những việc sau: - Nêu lên được làm việc của hệ thống lái, làm việc ổn định của hệ thống lái, kiểm nghiệm lại hệ thống lái của xe sở xe Hyundai HD65 - Tính toán hệ thống lái nói chung hệ thống dẫn động trợ lực lái nói riêng - Các mô phỏng hệ thống Carsim - Bản vẽ Auto cad Vì điều kiện thời gian có giới hạn, trình đợ kinh nghiệm còn bị hạn chế mà khối lượng công việc lớn chất lượng đồ án còn hạn chế, còn nhiều thiếu sót phần tính toán kết cấu có thể chưa hợp lý Rất mong đóng góp ý kiến của thầy cô khoa để đồ án của em được hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Mai Trung Phong 91 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lý thuyết ôtô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng, Nxb Khoa học Kĩ thật, 2008 [2] Thiết kế tính tốn tơ máy kéo (I, II, III), Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên, Giáo trình, 1998 [3] Chi tiết máy (I, II), Nguyễn Trọng Hiệp, Nxb Giáo Dục, 1997 [4] Thiết kế tính tốn hệ dẫn đợng khí (I, II), Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Nxb Giáo Dục, 1998 [5] Trang bị thủy khí ô tô xe máy, Bộ môn ô tô Trường Đại học Bách Khoa Hà Nợi, 1999 [6] Tính tốn sức kéo ô tô, Phạm Minh Thái, 1991 [7] Máy thủy lực truyền động thủy lực, Nguyễn Phú Vịnh [8] Máy thủy lực thể tích, Hoàng Thị Bích Ngọc [9] Chuẩn đốn trạng thái kỹ thuật đợng tô, Nguyễn Khắc Trai, 2000 [10] Hướng dẫn làm đồ án môn học: Thiết kế hệ thống lái của ô tô máy kéo bánh xe, Phạm Minh Thái [11] Tính toán thiết kế hệ thống lái, Nguyễn Văn Chưởng [12] Kết cấu ô tô, Nguyễn Khắc Trai - Nguyễn Trọng Hoan - Hồ Hữu Hải - Phạm Huy Hường - Nguyễn Văn Chưởng - Trịnh Minh Hoàng, Nxb Bách Khoa Hà Nợi, 2009 [13] Thiết kế tính tốn tơ, Nguyễn Trọng Hoan, 2011 [14] Kỹ thuật đo, Ninh Đức Tốn - Nguyễn Trọng Hùng, Nxb Giáo Dục, 2007 ...ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI HYUNDAI HD65 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện – Điện Tử NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC ThS... Kingpin:  Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng với khoa? ?ng lệch tâm bán kính r0, r0 bán kính quay của bánh xe quanh trụ đứng, nó khoa? ?ng cách đo bề... USA vào tháng năm 2000 đã cơng bố cơng trình về loại xe có hệ thống lái cả bánh Nhiều nhà khoa học Đức tập trung nghiên cứu về hệ thống điều khiển cho loại xe có hệ thống lái bánh Các