khảo sát và khảo nghiệm hệ thống lái ô tô Toyota corolla altis 2.0

Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau: - Khảo sát hệ thống lái. + Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái. + Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo. - Tính toán kiểm tra. + Xác định mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. + Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng. + Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái. + Tính toán kiểm tra hình thang lái. - Bảo dưỡng sửa chữa. Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chi tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái. Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đào tạo nghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô. Đặc biệt là ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

MỤC LỤC Trang

MỤC LỤC 1

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 3

2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 5

2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5

2.1.1 Công dụng 5

2.1.2 Phân loại 5

2.1.3 Yêu cầu 6

2.2 Các sơ đồ hệ thống lái 7

2.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 7

2.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 8

2.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 9

2.3.1 Vô lăng 9

2.3.2 Trục lái 9

2.3.3 Cơ cấu lái 9

2.3.4 Các loại cơ cấu lái thông dụng 13

2.3.5 Dẫn động lái 20

2.3.6 Hình thang lái 21

2.3.7 Hình học lái 22

2.4 Cường hoá lái 26

2.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 26

2.4.2 Các thông số đánh giá 27

2.4.3 Các sơ đồ bố trí 27

2.5 Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo 30

3 GIỚI THIỆU ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 33

3.1 Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 34

4 HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 37

4.1 Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 37

4.1.1 Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 38

4.2 Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA

ALTIS 39

4.2.1 Vành tay lái 39

4.2.2 Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA COROLLA ALTIS 41

4.2.3 Cơ cấu lái 42

4.2.4 dẫn động lái 47

4.2.5 Bơm trợ lực lái 48

5 TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 50

5.1 Các thông số chính của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 50

5.2 Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất 50

5.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 53

5.4 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 54

5.4.1 Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ 54

5.4.2 Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao 57

5.5 Tính toán kiểm tra hình thang lái 58

5.5.1 Cơ sở lý thuyết 58

5.5.2 Tính toán kiểm tra động học quay vòng 60

6 CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 64

6.1 Độ rơ vành tay lái tăng 64

6.2 Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều 64

6.3 Áp suất của cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định 65

7 BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 67

7.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 67

7.2 Sữa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 67

8 KẾT LUẬN 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

1 MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải cókinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện chongười vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàncao.Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển độngcong của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhậnlực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vôlăng 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 hướng.Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửachữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu vànguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái

Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS2.0 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó Nội dung của đề tài đề cập đếncác vấn đề sau:

- Khảo sát hệ thống lái

+ Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái

+ Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo

- Tính toán kiểm tra

+ Xác định mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng

+ Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng

+ Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái

+ Tính toán kiểm tra hình thang lái

- Bảo dưỡng sửa chữa

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kếtcấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chitiết cũng như từng cụm chi tiết Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiếtđến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành

an toàn trên đường Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một

số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái

Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đào tạonghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô Đặc biệt là ô tôTOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

2 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI

2.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.

2.1.1 Công dụng.

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển độngtheo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theoyêu cầu cơ động của xe

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:

- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tácdụng lên vô lăng đến dẫn động lái

- Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫnhướng 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 đểgiảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các xe

cỡ nhỏ có thể không có

2.1.2 Phân loại.

-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 hộichủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như:Anh, Thuỵ Điển

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khivượt xe

-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:

+ 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 bánhdẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cườnghóa lái

2.2 Các sơ đồ hệ thống lái.

2.2.1 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 hoặcdầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật Trên hình 2.1 Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đònquay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hìnhthang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực 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 đivào 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

Trên hình 2.2 trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quayđứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe

Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽlàm 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 điềukiện chuyển động

Và phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Đảm bảo tính êm dịu

- Dập tắt nhannh các dao động

- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động

2.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái.

2.3.1 Vô lăng.

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng đểtạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bố tríđối 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 chổ ngồi của ngườilái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xekhách cở lớn ).

2.3.2 Trục lái.

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vôlăng 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

2.3.3 Cơ cấu lái.

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

2.3.3.1 Các thông số đánh giá cơ bản.

a Tỷ số truyền động học.

Hình 2.3 Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học

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 gócquay 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 đắthơn 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 tínhnăng của xe Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình2-3 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 đườngthẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc vớigóc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian Ngoài ra i tăng còn làm giảm đượccác 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 đượclàm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cầntác dụng nhỏ

Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1 Khi đó, trongthời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khiquay 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 nàyvấn 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 trunggian 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 vớichuyển động thẳng của xe Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làmviệc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác Dovậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí nàyđược 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 2.4 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

2.3.4 Các loại cơ cấu lái thông dụng.

2.3.4.1 Loại trục vít - Cung răng.

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhượcđiểm là hiệu suất thấp th= 0,5-0,7; ng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạpnếu 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 2-5) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 2-6) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đườngtiếp 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 đótuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trụcvít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ănkhớp 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 chiềudài của trục vít

Hình 2.5 Trục vít lăn - cung răng đặt giữa

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

2.3.4.2 Loại trục vít - con lăn.

7 8

Hình 2.7 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; Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn

5-Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2-7) 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 lệchvới đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trụcquay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũngthay đổi

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằngcách 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

2 2

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 thayđổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như

iω = const

2.3.4.3 Trục vít - chốt quay.

Trên hình 2-8 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 cáchchế tạo bước răng trục vít khác nhau

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

12

Hình 2.8 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

Hình 2.9 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 răng

1 2 1

Hình 2.10 Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng

Trên hình 2-10 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 ốngdẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răngbằng lò xo

+ Ưu điểm:

- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sử dụng rộngrãi 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

2.3.4.5 Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

Trên hình 2-11 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.Êcu (5) lắp lên trục vít (6) qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thayđổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanhrăng ăn khớp với cung răng trên trục (4)

21

10 11 12

Hình 2.11 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1– Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2– Trục tròn quay đứng; 3– Vòng chặn dầu; 4, 6- Ổ bikim; 5– Vỏ cơ cấu lái; 7– Tấm đệm; 8- Đai ốc điều chỉnh; 9– Vít điều chỉnh ăn khớp; 10–Đai ốc hãm; 11– Vòng làm kín; 12– Mặt bích bên cơ cấu lái; 13– Đai ốc tháo dầu; 14–Vòng làm kín; 15– Chốt định vị; 16– Tấm chặn; 17– Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18–Nắp dưới cơ cấu lái;19- Ổ đỡ chặn; 20– Êcu; 21– Ống dẫn hướng bi; 22– Bi; 23– Vít đậy

lỗ rót ầu; 24- Ổ đỡ chặn; 25– Vòng chặn dầu; 26– Then bán nguyệt; 27– Cung răng.

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

- 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

2.3.5 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 , 17 36

5 , 17







dd c

+ Tỷ số truyền lực:

3 , 17 99 , 0 5 , 17

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:

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việcchọn 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 2.12 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 lêntrục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 2-14 b ) Nó dễ làmtrục hay cam quay bị cong Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụng vào phíatrong 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 2-14 a) có độ lớn bằng tảitrọng xe, tác dụng lên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường F được phântích 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 hệthống 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 quayđứng 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 khoảngcách này nhỏ thì giảm lực đánh tay lái.

a b.

Hình 2.14.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 dụngcủa 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 lốpnhanh 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 lúnxuống Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng lúc đó tínhđàn 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 tăngcùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải.

Hình 2.15 Tác dụng của góc doãng âm 2.3.7.2 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng.

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía saucủa 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 raphía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm

Hình 2.16 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 2.17 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

2.3.7.3 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 quayvòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc của bánh xe vớimặt 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 càngnhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức độquay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng càng lớn

Hình 2.18 Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng 2.3.7.4 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 đượcxác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) và trước (A) củavành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe

Hình 2.19 Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

2.4 Cường hoá lái.

2.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.

2.4.1.1 Công dụng.

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đạithường 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 đảmbảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sangmột bên

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

2.4.1.2 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 việckhá 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

2.4.1.2 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 láinặng 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 cũngtăng 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 thìngười lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe

2.4.2 Các thông số đánh giá.

- Chỉ số hiệu dụng trợ lực:

Khq =

h l

l c

l

p p

p p

p



 (2-11)

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 kiệnquay 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:

 =

cq

c dM

dP

(2-12)

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

2.4.3 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 bộphận 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 nhưtrên hình 2-20

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trênhình 2-21

+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng như trên hình 2-22.+Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trênhình 2-23

Hình 2.20 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 2.21 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 2.22 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 2.23 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:

-Theo các sơ đồ hình 2-21; 2-22; 2-23

+ Ưu điểm: dễ bố trí, tăng tính thống nhất của sản phẩm, giảm tải tác dụng lêncác chi tiết hệ thống lái

+ Nhược điểm: kết cấu kém cứng vững hơn, chiều dài các đường ống lớn, dẫnđến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.

-Theo sơ đồ hình 2-20

+ Ưu điểm: Kết cấu gọn hơn, vững chắt hơn, chiều dài các đường ống nối ngắn,giảm hiện tượng dao động của bánh xe dẫn hướng

+ 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 takhông dùng sơ đồ bố trí này

2.5 Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo.

Hệ thống treo trước trên xe Toyota Corolla Altis 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 lênbánh 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 địnhtốt, xe chuyển động êm dịu Ngoài ra bộ treo còn có tác dụng cùng với hệ thống lái bảođảm khả năng quay vòng xe, điều khiển tay lái và điều chỉnh góc đặt bánh xe trước

Hình 2.24 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 ôtôvới các cầu hay hệ thống truyền động.

Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, bộ phậnhướng và bộ phận giảm chấn Mỗi một bộ phận đảm nhận một chức năng và nhiệm vụriêng 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, ngangcũng 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 lựccản, dập tắt dao động của phần được treo và phần không được treo, biến cơ năng củadao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

Hệ thống treo hai cầu đều sử dụng hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo trước kiểu Macpherson với thanh cân bằng làm tăng độ chắc chắn, độ

êm và độ bám đường, giúp điều khiển xe dễ dàng và thoải mái hơn

Hệ thống treo sau kiểu đòn treo kép độc lập với thanh cân bằng, tay đòn dưới đượcthiết kế dài hơn nhằm tăng độ chắc chắn và bám đường khi xe rẽ

Hình 2.25 Cơ cấu treo sau trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0

1– Lò xo trụ; 2- Ống giảm chấn; 3, 6– Các tay đòn; 4– Thanh cân bằng;

5– Thanh dẫn hướng

Hệ thống điều hòa không khí

+ Hệ thống điều hoà nhiệt độ chủ yếu có tác dụng đưa không khí đã được làm lạnh

vào trong xe khoảng 19oC ÷ 25oC (tuỳ theo mức độ hoạt động) để tăng tiện nghi cho hành khách đi đường xa, trời nóng (khi nhiệt bên ngoài trời lên trên 35oC ÷ 40oC) Ngoài ra, hệ thống điều hoà nhiệt độ trên xe còn có bộ sưởi đưa không khí đã sưởi nóng vào trong xe khi trời lạnh khoảng dưới 18oC

+ Hệ thống điều hoà không khí được trang bị trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 làloại hệ thống điều hoà một dàn lạnh, được bố trí ở bên dưới bản táp lô, có bộ lọc bụi,khử mùi

+ Cảm biến nhiệt độ không khí trong xe là một cảm biến để hút khí trong xe và xácđịnh nhiệt độ không khí trong khoang hành khách

+ Cảm biến nhiệt độ không khí môi trường: cảm biến này được đặt kín trong một

vỏ nhựa đúc được thiết kế để không không phản ứng với những thay đổi đột ngột vềnhiệt độ, nó cho phép nhận biết chính xác nhiệt độ môi trường

Hình 2.26 Tổng quan bộ điều khiển hệ thống điều hoà không khí

1- Môi chất lạnh; 2- Ống hút về; 3- Ống bơm đi; 4- Máy nén;

5- Bộ ly hợp điện từ; 6 - Bộ ngưng tụ; 7 - Ống dẫn môi chất lỏng;

8- Van giãn nở; 9- Bình lọc hút ẩm; 10- Bộ bốc hơi

+ Cảm biến giàn lạnh: cảm biến giàn lạnh phát hiện nhiệt độ của khí đi qua giànlạnh, đặc biệt nó chỉ dùng cho điều hoà không khí tự động điều khiển bằng bộ vi xử lý + Cảm biến nhiệt độ nước: cảm biến này được đặt dưới két sưởi để phát hiện nhiệt

độ nước làm mát

+ Bộ điều khiển điều hoà sẽ nhận tín hiệu từ các cảm biến này va truyền tín hiệu điều khiển:

- Điều khiển nhiệt độ;

- Điều khiển tốc độ quạt thổi;

- Điều khiển chế độ thổi (điều khiển khí ra)

3 GIỚI THIỆU ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

- Corolla Altis 2.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hảng Toyota: Camry,Altis, Vios

- Toyota Corolla Altis 2.0 mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ thứ

10, được sản xuất vào năm 2008, [8] Corolla Altis 2.0 được trang bị động cơ xăng3ZR-FE dung tích 2 lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệmới nên tăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc

độ, và vẫn đảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe

- Thiết kế nội và ngoại thất mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểmnhấn sang trọng và cao cấp hơn Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống an toàn

và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

Danh tiếng toàn cầu với sức mạnh và độ tin cậy tuyệt đối, Toyota Corolla Altis2.0 khẳng định những giá trị truyền thống dựa trên nền tảng mới của thiết kế và côngnghệ một cách thiết phục

Hình dáng tổng thể của ô tô Toyota Corolla Altis 2.0 được thể hiện trên hình 3.1,hình 3.2

Hình 3.1 Hình dáng chụp tổng thể ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Hình 3.2 Hình dáng tổng thể ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

3.1 Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

Dưới đây là các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS.Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS