Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe ford fiesta

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI .4 1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÁI 1.1.1 Nhiệm vụ .4 1.1.2 Yêu cầu .4 1.1.3 Phân loại 1.2 KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ 1.2.1 Hệ thống lái với cấu trục vít - cung 1.2.2 Hệ thống lái với cấu trục vít - lăn 1.2.3 Hệ thống lái với cấu trục vít - chốt quay 1.2.4 Hệ thống lái với cấu liên hợp 1.2.5 Hệ thống lái với cấu bánh - 11 Chương 2: KẾT CẤU VÀ TÍNH KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD FIESTA 12 2.1 GIỚI THIỆU XE THAM KHẢO - Ô TÔ FORD FIESTA 12 2.1.1 Sơ đồ tổng thể ô tô Ford fiesta 12 2.1.2 Hệ thống truyền lực 13 2.1.3 Hệ thống phanh 14 2.1.4 Hệ thống treo .14 2.1.5 Hệ thống an toàn .15 2.1.6 Hệ thống lái .16 2.2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÁI XE FORD FIESTA 21 2.2.1 Đặc điểm kết cấu: 21 2.2.2 Nguyên lý hoạt động 22 2.3 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD FIESTA 25 2.3.1 Kiểm nghiệm mơmen cản quay vịng taị chỗ 25 2.3.2 Kiểm nghiệm chiều dài răng: .28 2.3.3 Tính tốn kiểm nghiệm truyền cấu lái 29 2.3.3.1 Kiểm nghiệm bán kính vịng lăn bánh .29 SVTH: Phùng Tấn Hưng -1- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền 2.3.3.2 Kiểm nghiệm thông số bánh răng: .29 2.3.3.3 Kiểm nghiệm kích thước thông số răng: 30 2.3.3.4 Kiểm nghiệm bền cấu lái trục - răng: .31 2.3.4 Kiểm nghiệm bền dẫn động lái .35 2.3.4.1 Kiểm nghiệm bền trục lái: .35 2.3.4.2 Kiểm nghiệm bền Rô-tuyn: 35 2.3.5 Tính kiểm nghiệm trợ lực lái 37 2.3.5.1 Kiểm nghiệm xoắn 37 2.3.5.2 Kiểm nghiệm motor điện trợ lực .38 2.3.5.3 Kiểm nghiệm điều khiển motor điện .39 2.3.5.4 Kiểm bền trục vít - bánh vít .40 Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI .45 3.1 BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG TRÊN HỆ THỐNG LÁI 46 3.1.1 Quy trình tháo hệ thống lái 46 3.1.2 Quy trình lắp hệ thống lái 53 3.1.3 Bảo dưỡng hệ thống lái .53 3.2 Một số hư hỏng biện pháp khắc phục hệ thống lái 55 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .59 SVTH: Phùng Tấn Hưng -2- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền LỜI MỞ ĐẦU Ngành ôtô giữ vị trí quan trọng phát triển kinh tế xã hội Ơtơ phương tiện sử dụng phổ biến phát triển nhiều lĩnh vực khác công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thơng tải, quốc phịng an ninh Trên tảng đất nước đà phát triển lớn mạnh kinh tế, ngành công nghiệp ôtô nước ta ngày trọng phát triển Nhiều nhà máy, công ty liên doanh lắp ráp ô tơ nước ta với nước ngồi thành lập với thương hiệu lớn như: HONDA, TOYOTA, HYUNDAI, DAEWOO Một vấn đề lớn đặt việc nắm vững lý thuyết, kết cấu loại xe đại, hệ thống xe để từ khai thác sử dụng xe cách có hiệu cao, đáp ứng yêu cầu khai thác, an toàn, tiết kiệm Một hệ thống quan trọng ô tô hệ thống lái Hệ thống lái có chức điều khiển hướng chuyển động tơ, đảm bảo tính ổn định chuyển động thẳng quay vòng bánh xe dẫn hướng Hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến tính an tồn chuyển động quỹ đạo chuyển động tơ, đặc biệt xe có tốc độ cao Do người ta khơng ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính Xuất phát từ yêu cầu đặc điểm đó, em chọn thực nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Khai thác kỹ thuật hệ thống lái xe Ford Fiesta” Thái Nguyên, ngày tháng năm 2023 Sinh viên Phùng Tấn Hưng SVTH: Phùng Tấn Hưng -3- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÁI Để đảm bảo an tồn ơtơ chuyển động đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí thành thạo thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực thao tác đó, địi hỏi ơtơ phải đảm bảo tính an toàn cao Mà hệ thống lái phận quan trọng đảm bảo tính Việc quay vịng hay chuyển hướng ôtô gặp chướng ngại vật đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác 1.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống lái tập hợp cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo hướng xác định để thay đổi hướng chuyển động cần thiết theo yêu cầu động xe Hệ thống lái bao gồm phận sau: - Cơ cấu lái, vô lăng trục lái: Dùng để tăng truyền mômen người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái; - Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng để đảm bảo động học quay vòng đúng; - Trợ lực lái: Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng người lái nguồn lượng từ bên 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: + Hành trình tự vô lăng tức khe hở hệ thống lái vơ lăng vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn 15 có trợ lực khơng lớn 50 khơng có trợ lực); + Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt; + Khơng có tượng tự dao động bánh dẫn hướng điều kiện làm việc chế độ chuyển động - Đảm bảo tính động cao: tức xe quay vòng thật ngoặt, khoảng thời gian ngắn, diện tích bé; - Đảm bảo động học quay vịng đúng: để bánh xe khơng bị trượt lê gây mịn lốp, tiêu hao cơng suất vơ ích giảm tính ổn định xe; SVTH: Phùng Tấn Hưng -4- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền - Giảm va đập từ đường lên vô lăng chạy đường xấu gặp chướng ngại vật; - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) quy định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch tải trọng nhỏ: Plvmax không lớn 150 200 N; + Đối với xe tải khách không lớn 500 N - Đảm bảo tỷ lệ lực tác dụng lên vô lăng mô men quay bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) tương ứng động học góc quay vơ lăng bánh xe dẫn hướng 1.1.3 Phân loại * Theo vị trí bố trí vơ lăng - 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 * Theo số lượng bánh xe dẫn hướng - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu trước; - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu sau; - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng tất cầu * Theo kết cấu cấu lái - Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung răng; - Cơ cấu lái kiểu trục vít - lăn; - Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt quay; - Cơ cấu lái kiểu liên hơp (trục vít - ê cu - cung răng); - Cơ cấu lái kiểu bánh - * Theo kết cấu nguyên lí làm việc trợ lực - Trợ lực thuỷ lực; - Trợ lực khí (khí nén chân khơng); - Trợ lực điện; - Trợ lực khí SVTH: Phùng Tấn Hưng -5- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền 1.2 KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ 1.2.1 Hệ thống lái với cấu trục vít - cung Loại có ưu điểm kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy có nhược điểm hiệu suất thấp, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp bố trí cung mặt phẳng qua trục trục vít Cung cung thường đặt mặt phẳng qua trục trục vít (hình 1.1) Cung đặt bên có ưu điểm đường tiếp xúc cung trục vít trục vít quay dịch chuyển tồn chiều dài cung nên ứng suất tiếp xúc mức độ mài mịn giảm, tuổi thọ khả tải tăng Cơ cấu lái loại thích hợp cho xe tải cỡ lớn Trục vít có dạng trụ trịn hay lõm Khi trục vít có dạng lõm số ăn khớp tăng nên giảm ứng suất tiếp xúc mài mịn Ngồi cịn cho phép tăng góc quay cung mà không cần tăng chiều dài trục vít A-A A Hình 1.1 Cơ cấu trục vít - cung 1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ Tỷ số truyền cấu lái trục vít - cung khơng đổi xác định theo công thức: i  2 R0 tZ t (1.1) Trong đó: R0 - Bán kính vịng lăn cung răng; t - Bước trục vít; Zt - Số mối ren trục vít SVTH: Phùng Tấn Hưng -6- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền Góc nâng đường ren vít thường từ ÷ 120 Khe hở ăn khớp quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến vị trí biên thay đổi từ 0,03 ÷ 0,05 mm Sự thay đổi khe hở đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít vịng trịn sở cung có bán kính khác 1.2.2 Hệ thống lái với cấu trục vít - lăn Hình 1.2 Cơ cấu lái trục vít glơbơít - lăn hai vành 1-T rục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục lăn Cơ cấu lái loại trục vít - lăn (hình 1.2) sử dụng rộng rãi loại ô tơ có ưu điểm: - Kết cấu gọn nhẹ; - Hiệu suất cao thay ma sát trượt ma sát lăn; - Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82; t = 0,77 - 0,82; - Hiệu suất nghịch: ηt = 0,77 - 0,82; n = 0,6; - Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản thực nhiều lần Để điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục lăn bố trí lệch với đường trục trục vít khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển lăn dọc theo trục quay địn quay đứng khoảng cách trục lăn trục vít thay đổi Do khe hở ăn khớp thay đổi SVTH: Phùng Tấn Hưng -7- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí đến vị trí biên thực cách dịch chuyển trục quay O2 đòn quay đứng khỏi tâm mặt trụ chia trục vít O1 lượng x =2,5-5 mm Tỷ số truyền cấu lái trục vít - lăn xác định theo công thức sau: i  2 Rk 2 R0 Rk R  i k tZ t tZ t R0 R0  1.2  Trong đó: t - Bước mối trục vít; Z t - Số đường ren trục vít; Rk - Bán kính vịng (tiếp xúc) lăn trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng); R0 - Bán kính vịng chia bánh cắt trục vít; i0 - Tỷ số truyền giửa bánh cắt trục vít Theo cơng thức ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy thay đổi không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí vị trí biên) Nên coi i = const 1.2.3 Hệ thống lái với cấu trục vít - chốt quay Hình 1.3 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay 1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Địn quay Ưu điểm: thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật nhờ cách chế tạo bước trục vít khác Nếu bước trục vít khơng đổi tỷ số truyền xác định theo cơng thức: i  2 R cos  t (1.3) Trong đó: SVTH: Phùng Tấn Hưng -8- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền  - Góc quay địn quay đứng; R - Bán kính địn dặt chốt Hiệu suất thuận hiệu suất nghịch cấu loại vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái dùng nhiều hệ thống lái khơng có cường hố chủ yếu ơtơ tải khách Tuy chế tạo phức tạp tuổi thọ khơng cao nên sử dụng 1.2.4 Hệ thống lái với cấu liên hợp Êcu 20 lắp lên trục vít qua viên bi nằm theo rãnh ren trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần êcu bi có cắt tạo thành ăn khớp với cung trục (2) Hình 1.4 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - - cung rang 1- Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2- Trục tròn quay đứng; 3- Vòng chặn dầu; 4, 6- Ổ bi kim; 5- Vỏ cấu lái; 7-Tấm đệm; 8-Đai ốc điều chỉnh; 9-Vít điều chỉnh ăn khớp; 10-Đai ốc hãm; 11-Vịng làm kín; 12-Mặt bích bên 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 ổ SVTH: Phùng Tấn Hưng -9- Lớp: 70DCOT31 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: Th.S Vũ Thế Truyền bi; 18-Nắp cấu lái;19 -Ổ đỡ chặn; 20-Êcu; 21-Ống dẫn hướng bi; 22-Bi;23-Vít đậy lỗ rót dầu;24-Ổ đỡ chặn; 25-Vòng chặn dầu;26-Then bán nguyệt;27-Cung Tỷ số truyền động học cấu lái loại không đổi xác định theo công thức: 2 R i  t (1.4) Trong đó: R - Bán kính chia cung răng; t - Bước trục vít + Ưu điểm: - Hiệu suất cao: hiệu suất thuận t = 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch  n = 0,85; - Khi sử dụng với cường hố nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn khơng quan trọng; - Có độ bền cao thường sử dụng xe cỡ lớn 1.2.5 Hệ thống lái với cấu bánh - Hình 1.5 Cơ cấu lái bánh - 1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng; 6- Lị xo; 7- Dẫn hướng Bánh răng thẳng hay nghiêng Thanh trượt ống dẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh ép đến lị xo Ưu điểm: - Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì sử dụng rộng rãi xe du lịch, thể thao; - Hiệu suất cao; - Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo Nhược điểm: - Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ); SVTH: Phùng Tấn Hưng -10- Lớp: 70DCOT31