Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe hyundai grand i10

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI DỰA TRÊN XE THAM KHẢO 12 2.1 GIỚI THIỆU XE THAM KHẢO - Ô TÔ HYUNDAI GRAND I10 .12 2.1.1 Sơ đồ tổng thể ô tô Hyundai Grand i10 .12 2.1.3 Hệ thống truyền lực 13 2.1.4 Hệ thống phanh 13 2.1.5 Hệ thống treo .14 2.1.6 Hệ thống an toàn .15 2.1.7 Hệ thống lái .16 2.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 21 2.2.1 Phương án lựa chọn dẫn động lái 21 2.2.2 Phương án lựa chọn cấu lái 23 2.2.3 Phương án lựa chọn thiết kế trợ lực điện 24 Chương 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI 28 3.1 Đặc điểm kết cấu nguyên lý hoạt động hệ thống lựa chọn 28 3.1.1 Đặc điểm kết cấu: 28 3.1.2 Nguyên lý hoạt động 29 3.2 Kiểm tra động học quay vịng hình thang lái: 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3.2.1 Xây dựng đường cong lý thuyết: .32 3.2.2 Xây dựng đường cong thực tế: 33 3.3 Xác định mơmen cản quay vịng taị chỗ 37 3.4 Xác định chiều dài răng: .40 3.5 Tính tốn truyền cấu lái 40 3.5.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh 40 3.5.2 Xác định thông số bánh răng: .41 3.5.3 Xác định kích thước thơng số răng: 42 3.5.4 Tính bền cấu lái trục - răng: 43 3.6 Tính bền dẫn động lái 47 3.6.1 Kiểm tra bền trục lái: 47 3.6.2 Kiểm tra bền Rô-tuyn: .48 3.7 Tính tốn trợ lực 50 3.7.1 Xây dựng đặc tính cường hố lái: 50 3.7.2 Tính toán xoắn 52 3.7.3 Tính chọn motor điện trợ lực 52 3.7.4 Tính tốn điều khiển motor điện 53 3.7.5 Tính tốn kiểm bền trục vít - bánh vít 54 Chương 4: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI .60 4.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 60 4.2 BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA CÁC HƯ HỎNG TRÊN HỆ THỐNG LÁI 60 4.2.1 Quy trình tháo hệ thống lái 60 4.2.2 Quy trình lắp hệ thống lái 67 4.2.3 Bảo dưỡng hệ thống lái .67 4.2.4 Một số hư hỏng biện pháp khắc phục hệ thống lái 70 KẾT LUẬN 73 Tài liệu tham khảo 74 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 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 “Tính tốn thiết kế hệ thống lái dựa xe Hyundai Grand i10” hfdqfeq, ngày tháng năm 20… Sinh viên ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 tồn 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, vơ 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 vơ 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; ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - 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 - Vô 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 toàn 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 khơng 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 không đổi xác định theo công thức: i  Trong đó: R0 - Bán kính vịng lăn cung răng; t - Bước trục vít; Zt - Số mối ren trục vít 2 R0 tZ t (1.1) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Góc nâng đường ren vít thường từ ÷ 120 Khe hở ăn khớp quay địn 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 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 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 cơng 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 khơng 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 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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 công thức: i  2 R cos  t (1.3) Trong đó:  - 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 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) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 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- Vịng làm kín; 15- Chốt định vị; 16- Tấm chặn; 17- Đai ốc điều chỉnh độ rơ ổ bi; 18- Nắp cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20- Êcu; 21- Ống dẫn hướng bi; 22- Bi;23Vít 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 hoá nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn khơng quan trọng; - Có độ bền cao thường sử dụng xe cỡ lớn