Đồ Án Hệ Thống Lái Xe Du Lịch 5 Chỗ Đhbkhn.docx

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Mục Lục MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI .5 Công dụng, phân loại, yêu cầu .5 1.1 Công dụng 1.2 Yêu cầu hệ thống lái 1.3 Phân loại .5 Kết cấu hệ thống lái 2.1.Vô lăng 2.2.Trục lái 2.3.Cơ cấu lái Các góc đặt bánh xe 10 3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe ( Camber ) .11 3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster khoảng caster ) .12 3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin ) .13 3.4 Độ chụm độ mở ( góc dỗng ) 14 3.5 Bán kính quay vịng (góc bánh xe , bán kính quay vịng ) 16 Dẫn động lái 17 Cường hóa lái 21 5.1 Đặt vấn đề 21 + Van phân phối kiểu van quay 27 +Van phân phối kiểu van cánh .29 +Van phân phối kiểu van ống 30 Chương 33 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 33 2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cấu lái 33 Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 2.1.1 Cơ cấu lái trục vít lăn 33 2.1.2 Cơ cấu lái trục vít chốt quay .34 2.1.3 Cơ cấu lái trục vít cung .36 2.1.4 Cơ cấu lái loại liên hợp 37 2.1.5 Bánh răng-thanh 38 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái 40 2.2.1 Dẫn động lái với hình thang lái khâu 40 2.2.2 Dẫn động lái với hình thang lái khâu 40 2.3 Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái 41 Chương 43 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI .43 3.1 Các số liệu thiết kế 43 Xe du lịch chỗ ngồi 43 3.2 Tính toán động học hệ thống lái 43 3.2.3 Xác định lực tác động lớn vành tay lái 46 3.3 Tính thơng số hình học dẫn động lái 47 3.3.1 Tính động học hình thang lái 47 3.3.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 50 3.4 Tính bền các chi tiết của hệ thống lái .54 3.4.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh .55 3.4.2 Xác định thông số bánh 55 3.4.3 Xác định kích thước thơng số .56 3.4.4 Tính bền cấu lái bánh - .57 3.4.5 Tính trục lái 61 3.4.6 Tính bền đòn kéo ngang .62 3.4.7 Tính bền địn bên hình thang lái 64 3.4.8 Tính bền nối bên dẫn động lái 65 3.4.9 Tính bền khớp cầu (rotuyl) 65 3.5 Tính toán thiết kế cường hóa lái .67 3.5.1 Công tiêu hao người lái để quay vành tay lái .67 3.5.2 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 68 3.5.3 Tính toán xi lanh lực 70 Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 3.5.4 Xác định suất bơm 72 3.5.5 Tính chi tiết van phân phối 74 Chương 79 THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 79 4.1 Dầu mỡ bôi trơn 79 4.2 Tháo cấu lái 79 4.3 Lắp cấu lái 80 4.4 Lắp ráp cụm cường hóa 80 4.4.1 Lắp ráp phận xi lanh 80 4.4.2 Lắp van phân phối 81 4.5 Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái ô tô và biện pháp khắc phục .82 Bảng chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái và biện pháp khắc phục.82 4.6 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái 85 4.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 85 4.6.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái .85 4.6.3 Kiểm tra xe trợ lực lái 87 KẾT LUẬN .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 Nguyễn Văn Thắng Ô tô và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI MỞ ĐẦU Ngày này, công nghiệp đại ngày phát triển, hầu hết lĩnh vực kinh tế xã hội Ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp tơ nói riêng thời kỳ hoàn thiện phát triển vượt bậc, đảm bảo phục vụ lợi ích tốt người, với yêu cầu kỹ thuật chất lượng không ngừng nâng cao Với ngành công nghiệp ô tô, để đảm bảo tính tiện nghi, an tồn cho người sử dụng việc thiết kế hệ thống lái đảm bảo đầy đủ yêu cầu đặt điều cần thiết xã hội đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vịng bánh xe dẫn hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng phù hợp với phần lớn đối tượng sử dụng Cũng mà hệ thống lái ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống lái ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Qua tìm hiểu nghiên cứu, với yêu cầu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ :‘‘Thiết kế hệ thống lái cho ôtô du lịch, loại chỗ ngồi ” Do điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án tập trung vào cấu lái tính tốn cường hóa lái chủ yếu Trong q trình thực khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy hướng dẫn bạn tận tình giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn! Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chun dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1 Cơng dụng Hệ thống lái giữ vai trị điều khiển hướng chuyển động ô tô (thay đổi hay trì) theo tác động người lái Hệ thống lái tham gia hệ thống điều khiển khác thực điều khiển tơ đóng góp vai trị quan trọng việc đảm bảo an tồn giao thơng ô tô chuyển động Hệ thống lái bao gồm cụm chi tiết từ cấu điều khiển (vành lái) tới cấu điều khiển hướng chuyển động toàn xe 1.2 Yêu cầu hệ thống lái Giữ chuyển động thẳng, ổn định Quay vòng ngoặt diện tích bé, thời gian ngắn Động học quay vịng phải đúng, để bánh xe khơng bị trượt Lái phải nhẹ nhàng, thuận tiện Giảm va đập từ mặt đường lên vô lăng Hạn chế tối đa ảnh hưởng của hệ thống treo với hệ thống lái,nhằm đảm bảo khả điều khiển hướng của ô tô hoat động đường xấu 1.3 Phân loại Có nhiều cách phân loại hệ thống lái: a) Phân loại theo số lượng cầu dẫn hướng - Các bánh dẫn hướng cầu trước - Các bánh dẫn hướng cầu sau - Các bánh dẫn hướng tất cầu b) Phân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực - Hệ thống lái khí - Hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực, khí nén, kết hợp… Nguyễn Văn Thắng Ơ tơ và xe chun dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI c) Phân loại theo kết cấu cấu lái - Trục vít – bánh vít - Trục vít - cung - Trục vít – lăn - Trục vit – chốt quay - Cơ cấu lái loại liên hợp (trục vít, ê cu, cung răng) - Bánh – d) Phân loại theo bố trí vành lái - Bố trí vành lái bên trái (theo luật đường bên phải) - Bố trí vành lái bên phải (theo luật đường bên trái) Kết cấu hệ thống lái Sơ đồ tổng quát hệ thống lái khơng có trợ lực: Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 1.Vành tay lái 5.Thanh kéo dọc 2.Trục lái 6.Địn quay ngang 3.Cơ cấu lái 7.Hình thang lái 4.Địn quay đứng Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI 2.1.Vơ lăng Vơ lăng có dạng vành trịn, có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái 2.2.Trục lái Trục lái thường có dạng ống, đảm nhận việc truyền mômen từ vô lăng tới cấu lái 2.3.Cơ cấu lái Cơ cấu lái phận hệ thống lái, có nhiệm vụ biến chuyển động quay vòng trục lái thành chuyển động góc địn quay đứng đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu Về chất, cấu lái hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng mômen truyền từ vô lăng tới bánh xe dẫn hướng Các thông số đặc trưng cho cấu lái gồm tỷ số truyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch a) Tỷ số truyền cấu lái Tỷ số truyền cấu lái định nghĩa sau: ic = ω1 ω đó: - ω : Là góc quay vơ lăng - ω : Là góc quay trục địn quay đứng Tỷ số truyền cấu lái khơng đổi thay đổi Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp thể giản đồ sau:   Ngũn Văn Thắng      Ơ tơ và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI Hình 1.2 Giản đồ thể quan hệ tỷ số truyền cấu lái góc quay vành tay lái * I = góc quay vơ lăng /góc quay bánh dẫn hướng (đối với cấu lái trục - ) * Phân tích đồ thị: Với quy luật thay đổi trên, ô tô chuyển động đường thẳng với vận tốc cao, người lái phải đánh lái với góc nhỏ xung quanh vị trí trung gian, nên tỷ số truyền lớn giúp cho người lái điều khiển ô tơ nhẹ nhàng Hơn tỷ số truyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vơ lăng Ở góc đánh lái lớn tỷ số truyền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạt hơn, cho phép tơ quay vịng chỗ hẹp, bán kính quay vịng nhỏ Tuy nhiên cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp, đắt tiền Vì với hệ thống lái có trang bị trợ lực nên sử dụng cấu lái có tỷ số truyền khơng đổi b) Hiệu suất cấu lái Trong cấu lái người ta phân biệt hiệu suất thuận nghịch * Hiệu suất thuận: hiệu suất tính theo lực truyền từ vô lăng tới bánh xe Hiệu suất lớn tổn hao lượng điều khiển nhỏ, nghĩa lái nhẹ * Hiệu suất nghịch: hiệu suất tính theo lực truyền từ bánh xe lên vơ lăng, thiết kế cấu lái nên chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm bớt lực truyền từ mặt đường lên vô lăng Như vậy, với hiệu suất nghịch nhỏ, lực va đập từ mặt đường truyền ngược lên vô lăng giảm đáng kể Đây ưu điểm cấu lái cần tận dụng tối đa Tuy nhiên, chọn hiệu suất nghịch q bé vơ lăng khả tự trở vị trí trung gian nhờ mô men ổn định Bởi thiết kế nên chọn hiệu suất nghịch mức độ hợp lý Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chun dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI c) Các yêu cầu cấu lái Phần lớn yêu cầu hệ thống lái cấu lái đảm bảo Vì cấu lái cần phải đảm bảo yêu cầu sau: + Có thể quay hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết xe + Có hiệu suất cao để lái nhẹ, cần có hiệu suất thuận lớn hiệu suất nghịch để va đập từ mặt đường giữ lại phần lớn cấu lái + Đảm bảo thay đổi trị số tỷ số truyền cần thiết + Đơn giản việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp cấu lái + Độ dơ cấu lái nhỏ + Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp tuổi thọ cao + Chiếm không gian dễ dàng tháo lắp Lực dùng để quay vô lăng gọi lực lái, giá trị lực đạt giá trị max xe đứng yên chỗ, giảm dần tốc độ xe tăng lên đạt nhỏ tốc độ xe lớn Sự đàn hồi hệ thống lái có ảnh hưởng tới truyền va đập từ mặt đường lên vô lăng Độ đàn hồi lớn va đập truyền lên vơ lăng ít, độ đàn hồi lớn ảnh hưởng đến khả chuyển động xe Độ đàn hồi hệ thống lái xác định tỷ số góc quay đàn hồi tính vành lái vơ lăng mô men đặt vành lái Độ đàn hồi hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi phần tử cấu lái, địn dẫn động d) Các dạng cấu lái thơng dụng Hiện ô tô thường sử dụng loại cấu lái như: + Loại bánh – răng, + Loại trục vít glơbơit – lăn, + Loại trục vít – ê cu bi – – cung răng, + Loại trục vít – cung răng, Ngồi cịn có cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh – cung răng… Nguyễn Văn Thắng Ơ tơ và xe chun dụng K57 - ĐHBKHN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Các góc đặt bánh xe Việc bố trí bánh xe dẫn hướng liên quan trực tiếp tới tính điều khiển xe, tính ổn định chuyển động ơtơ Các yêu cầu việc bố trí điều khiển chuyển động nhẹ nhàng, xác đảm bảo ổn định thẳng quay vòng, kể có cố hệ thống khác Đối với xe yêu cầu ngày quan tâm nâng cao vận tốc xe không ngừng nâng lên.Trên cầu dẫn hướng bánh xe dẫn hướng bố trí quan tâm thích đáng Ở bánh xe khơng dẫn hướng việc bố trí ý, song bị hạn chế giá thành chế tạo phức tạp kết cấu nên việc bố trí tuân thủ theo điều kiện truyền thống Ô tơ chuyển động hướng tác động người lái quanh vô lăng Tuy nhiên, ôtô trạng thái thẳng mà người lái phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe trạng thái chạy thẳng, hay người lái phải tác dụng lực lớn để quay vịng xe gây mệt mỏi căng thẳng bắp lẫn tinh thần điều khiển xe Đó điều khơng mong muốn, để khắc phục vấn đề nêu bánh xe lắp vào thân xe với góc định tuỳ theo yêu cầu định loại xe tính sử dụng loại Những góc gọi chung góc đặt bánh xe Việc điều khiển xe trở lên dễ dàng bánh xe đặt theo góc xác theo yêu cầu thiết kế Các góc đặt bánh xe ngăn cản việc mài mòn lốp Nếu góc đặt bánh xe khơng dẫn đến tượng sau: + Khó lái + Tính ổn định lái + Trả lái đường vòng + Tuổi thọ lốp giảm ( mịn nhanh ) Góc đặt bánh xe gồm góc sau : + Góc nghiêng ngang bánh xe ( Góc Camber ) Ngũn Văn Thắng Ơ tơ và xe chuyên dụng K57 - ĐHBKHN 10 ... định bán kính vịng lăn bánh .55 3.4.2 Xác định thông số bánh 55 3.4.3 Xác định kích thước thông số .56 3.4.4 Tính bền cấu lái bánh - .57 3.4 .5 Tính trục lái 61 3.4.6... 85 4.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 85 4.6.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái . 85 4.6.3 Kiểm tra xe trợ lực lái 87 KẾT LUẬN .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO . 95 Ngũn... vành lái bên trái (theo luật đường bên phải) - Bố trí vành lái bên phải (theo luật đường bên trái) Kết cấu hệ thống lái Sơ đồ tổng qt hệ thống lái khơng có trợ lực: Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống