Tỷ số truyền của hệ thống lái (tỉ số truyền động học) bằng tỷ số góc quay của trục vành tay lái và góc quay tương ứng của cam quay hay bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền này một mặt phải đủ lớn để ứng với một lực nhất định nào đó tác động vào vành tay lái sẽ làm quay được bánh xe dẫn hướng trong những điều kiện nặng nhọc nhất, đó là khi quay vòng tại chỗ trên mặt đường nhựa khô, xe đầy tải. Với xe tham khảo là xe du lịch có bố trí trợ lực lái nên tỷ số truyền của hệ thống lái i = 12 20, vì tỷ số truyền của dẫn động lái ta chọn idđ = 1 nên ta chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái cần thiết kế là icc = 17 . Tỉ số truyền của hệ thống lái xác định theo công thức: il = idđ.icc = 1.17 = 17 (2.3) Ta có công thức: 〖α〗_max= (α_max.i_l)360 (2.4) Trong đó: 〖α〗_max : gọi là vòng quay vành lái lớn nhất từ vị trí đi thẳng. α_max : góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng. α_max = 〖37,23〗0 i_l : tỷ số truyền của hệ thống lái. i_l = 17 Thay số (2.4) vào ta được: 〖α〗_max= (〖(37,23〗0 .17))360= 1,75 (vòng) Phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ ********** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CON DỰA TRÊN XE CƠ SỞ TOYOTA FORTUNER 2015 Sinh viên: L Chun ngành: Cơ khí tơ Hệ: Chính quy Khóa: 59 Người hướng dẫn: TS Trương Mạnh Hùng Hồ Chí Minh - 2022 Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: MỤC LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iv MỞ ĐẦU Chương I TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ CON 1.1 Những vấn đề chung hệ thống lái 1.1.1 Công dụng hệ thống lái 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái 1.1.3 Phân loại hệ thống lái ô tô 1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái ô tô 1.2.1 Vành tay lái trục lái 1.2.2 Cơ cấu lái 1.2.3 Hệ dẫn động lái 1.2.4 Trợ lực lái .13 1.2.5 Các thông số đánh giá hệ thống lái 14 1.3 Giới thiệu Toyota Fortuner .15 1.3.1 Các thông số 15 1.3.2 Hệ thống truyền lực .17 1.3.3 Hệ thống điều khiển .18 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế .20 Chương II THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TƠ .21 2.1 Tính tốn thơng số hệ thống lái 21 2.1.1 Xác định góc quay lớn bánh xe dẫn hướng 21 2.1.2 Xác định phân phối tỷ số truyền hệ thống lái 22 2.1.3 Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 23 2.1.4 Tính tốn động học hình thang lái 26 2.2 Tính tốn thiết kế cấu lái 33 2.2.1 Xác định chiều dài làm việc 33 2.2.2 Xác định bán kính vịng lăn bánh 34 2.2.3 Xác định thông số bánh 34 2.3.4 Xác định kích thước thơng số 36 2.2.4 Tính bền cấu lái bánh – 37 2.3 Tính tốn thiết kế dẫn động lái 40 GV HD: TS Trương Mạnh Hùng i Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: 2.3.1 Tính toán thiết kế trục lái 40 2.3.2 Tính tốn thiết kế đòn kéo ngang 41 2.3.2 Tính tốn thiết kế địn bên hình thang lái .43 2.3.4 Tính tốn thiết kế khớp cầu (rơ tuyn) 44 2.4 Tính tốn thiết kế trợ lực lái 46 2.4.1 Mômen cản mà trợ lực cần phải khắc phục: 47 2.4.2 Xây dựng đường đặc tính trợ lực lái .47 2.4.3 Tính tốn thiết kế xi lanh lực 49 2.4.4 Xác định lưu lượng bơm 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 GV HD: TS Trương Mạnh Hùng ii Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1 Thông số xe Toyota Forturner 2015 17 Bảng 1: Quan hệ theo lý thuyết Bảng 2: Quan hệ theo thực tế GV HD: TS Trương Mạnh Hùng iii Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG I Hình 1.1: Cấu tạo chung hệ thống lái .3 Hình 1.2: Vành tay lái trục lái Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít cung Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít - lăn .6 Hình 1.5: Cơ cấu lái bánh .7 Hình 1.6: Sơ đồ lắp đặt cấu lái bánh - Hình 1.7: Đòn quay Hình 1.8: Khớp cầu Hình 1.9: Khớp cầu Hình 1.10: Góc dỗng 10 Hình 1.11: Góc nghiêng dọc 11 Hình 1.12: Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng .11 Hình 1.13: Độ chụm bánh xe 12 Hình 1.14: Dẫn động lái khâu 12 Hình 1.15: Dẫn động lái khâu 13 Hình 1.16: Kết cấu liên kết đòn dẫn động ngang cụm khớp cầu 13 Hình 1.17: Hình ảnh thực tế Toyota Fortuner 2015 16 Hình 1.18: Kích thước Toyota Fortuner 2015 16 Hình 1.19: Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe Fortuner 19 Hình 1.20: Sơ đồ bố trí hệ thống lái theo phương án thiết kế .20 CHƯƠNG II Hình 2.1: Sơ đồ động học quay vòng 21 Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên vành tay lái .23 Hình 3: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe 24 Hình 2.4: Sơ đồ động học quay vịng xe với bánh dẫn hướng phía trước 27 Hình 2.5: Sơ đồ động học hình thang lái xe thẳng 28 Hình 2.6: Sơ đồ động học hình thang lái xe quay vòng 29 Hình 2.7: Đồ thị đường đặc tính thực tế 33 Hình 2.8: Kích thước hình học bánh 35 Hình 2.9: Kích thước hình học .36 Hình 2.10: Địn kéo ngan 41 Hình 2.11: Sơ đồ phân bố lực phanh .42 Hình 2.12: Tiết diện đòn kéo 42 Hình 2.13: Sơ đồ dẫn động lái .43 Hình 2.14: Kết cấu khớp cầu 45 Hình 2.15: Đồ thị đặc tính khơng có trợ lực có trợ lực 49 GV HD: TS Trương Mạnh Hùng iv Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: MỞ ĐẦU Giao thông vận tải chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân, đặc biệt nước có kinh tế phát triển Có thể nói mạng lưới giao thông vận tải mạch máu quốc gia, quốc gia muốn phát triển thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành ô tô ngày phát triển Khởi đầu từ ô tô thô sơ ngành cơng nghiệp tơ có phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng yêu người Những ô tô ngày trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi để theo kịp với xu thời đại Song song với việc phát triển ngành tơ vấn đề bảo đảm an toàn cho người xe trở nên cần thiết Do tơ xuất nhiều cấu bảo đảm an toàn như: cấu lái, dây đai an tồn, túi khí…trong cấu phanh đóng vai trị quan trọng Cho nên thiết kế hệ thống lái phải đảm bảo lái có hiệu cao, an tồn tốc độ tốc độ cao; để nâng cao suất vận chuyển người hàng hoá điều cần thiết Đề tài có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống lái ô tô con” dựa xe tham khảo xe Toyota Fortuner 2015 Sau thời gian nghiên cứu thiết kế hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy TS.Trương Mạnh Hùng tồn thể thầy mơn tơ giúp em hồn thành đồ án Mặc dù khơng tránh khỏi thiếu sót em mong thầy giúp em tìm thiếu sót để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy TS Trương Mạnh Hùng tồn thể thầy mơn giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực GV HD: TS Trương Mạnh Hùng Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ CON 1.1 Những vấn đề chung hệ thống lái 1.1.1 Công dụng hệ thống lái Hệ thống lái tập hợp cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển động theo hướng xác định để thay đổi hướng chuyển động cần thiết theo tác động người lái Việc điều khiển hướng chuyển động xe thực sau: vành lái tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vành tay lái tới cấu lái, cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới dẫn động lái, dẫn động lái truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vịng người lái cần phải tác dụng vào vành tay lái lực Đồng thời cần có phản lực sinh từ mặt đường lên mặt vng góc với bánh xe Để quay vịng bánh xe dẫn hướng phải quay quanh tâm quay tức thời quay vòng 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái + Đảm bảo quay vịng tơ thật ngoặt thời gian ngắn diện tích bé + Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé + Đảm bảo động học quay vịng bánh xe tất cầu phải lăn theo vịng trịn đồng tâm + Đảm bảo tơ chuyển động thẳng ổn định + Đảm bảo khả an toàn bị động xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cấu lái lên vô lăng + Đảm bảo tính tùy động 1.1.3 Phân loại hệ thống lái tơ Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: a) Theo vị trí bố trí vành tay lái (vơ lăng) GV HD: TS Trương Mạnh Hùng Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: + Vơ lăng bố trí bên trái: ( tính theo chiều chuyển động ) dùng cho nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ + Vơ lăng bố trí bên phải : Dùng cho nước thừa nhận luật đường bên trái như: Anh , Thuỵ Điển Sở dĩ bố trí để đảm bảo tầm quan sát người lái, đặt biệt vượt xe b) Phân loại theo kết cấu cấu lái + Cơ cấu lái kiểu trục vít glơbơit - lăn + Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung + Cơ cấu lái kiểu bánh - c) Theo số lượng bánh xe chuyển hướng chia + Các bánh xe dẫn hướng nằm hai cầu + Các bánh xe dẫn hướng tất cầu d) Theo kết cấu nguyên lí làm việc cường hoá lái chia + Cường hoá thuỷ lực + Cường hố khí (khi nén chân khơng) + Cường hố điện + Cường hố khí + Cường hóa điều khiển điện tử Ngồi cịn phân loại theo: Số lượng bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn hướng cầu trước, hai cầu hay tất cầu), theo sơ đồ bố trí trợ lực lái 1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái ô tô Trong trường hợp tổng qt hệ thống lái gồm có phận chính: vành tay lái, trục lái, cấu lái, truyền động lái, bánh xe dẫn hướng GV HD: TS Trương Mạnh Hùng Hình 1.1: Cấu tạo chung hệ thống lái Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: 1- Vành tay lái; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Đòn quay đứng; 5- Đòn kéo dọc; 6- Đòn quay trên; 7,9- Đòn quay bên; 8- Đòn ngan liên kết; 10-Dầm cầu; 11,12- Bánh xe dẫn hướng 1.2.1 Vành tay lái trục lái + Vành tay lái có nhiệm vụ tạo mômen điều khiển tác động lên hệ thống lái Mơmen điều khiển có giá trị lực người lái tác động nhân với bán kính vành lái + Trục lái có nhiệm vụ truyền mơmen điều khiển từ vành lái đến cấu lái + Trên vành tay lái trục lái thường bố trí thiết bị điều khiển phục vụ trình điều khiển, sử dụng tơ như: cịi, cơng tắc điện điều khiển đèn, gạt nước mưa Hình 1.2: Vành tay lái trục lái 1: Vành tay lái; 2: Ống trượt trục lái; 3: Trục lái; 4: Cơ cấu trượt trục lái + Trục lái thường có hai loại: Trục lái thay đổi góc nghiêng trục lái khơng thay đổi góc nghiêng - Trục lái thay đổi góc nghiêng: Giúp cho lái xe điều chỉnh góc vơ lăng so với phương thẳng đứng tùy theo khổ người sở thích lái xe - Trục lái khơng thay đổi góc nghiêng (trục lái trượt): Giúp cho lái xe dịch chuyển vô lăng theo phương dọc trục tùy theo khổ người sở thích lái xe 1.2.2 Cơ cấu lái Chuyển đổi mômen lái góc quay từ vơ lăng truyền tới bánh xe thơng qua dẫn động lái xe quay vịng Cơ cấu lái bắt chặt với thân xe Các cấu lái thơng dụng Trục vít - Cung GV HD: TS Trương Mạnh Hùng Đồ án Tốt nghiệp Sinh viên: 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 Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít cung 1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ Ưu điểm: Cơ cấu lái trục vít cung có ưu điểm giảm trọng lượng kích thước so với loại trục vít bánh Do ăn khớp tồn chiều dài cung nên áp suất bé, giảm ứng suất tiếp xúc hao mòn Nhược điểm: Tuy nhiên loại có nhược điểm có hiệu suất thấp Phạm vi sử dụng: sử dụng rộng rãi xe xe tải nhỏ Trục vít – lăn Trục vít lõm liên kết với vàng lái thông qua trục quay, trục đăng trục có ren dạng răng, đặt quay ổ bi cơn, khơng di chuyển dọc, giữ vai trị chủ động Con lăn đặt quay trục lăn nhờ ổ bi lăn kim Con lăn dạng tầng ăn khớp với trục vít Trục vít lăn bố trí nghiêng phù hợp với chiều nâng ren trục vít Con lăn dịch chuyển quay theo trục vít, dẫn động trục địn quay đứng, phần bị động lăn trục kết cấu biến hình bánh vít ăn khớp trục vít lõm Đầu ngồi trục địn quay đứng có then hoa để lắp với đòn quay đứng Nhờ ổ bi kim, phần lực ma sát trượt thay phần ma sát lăn, đảm bảo GV HD: TS Trương Mạnh Hùng