Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe ô tô tải 8 tấn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN MỤC LỤ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Phân loại hệ thống lái 1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái ô tô 1.2 Các phận hợp thành hệ thống lái ô tô .6 1.2.1 Vành lái 1.2.2 Trục lái 1.2.3 Cơ cấu lái .7 1.3 Góc đặt bánh xe 11 1.3.1 Góc nghiêng ngang bánh xe (Camber) 12 1.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster) 13 1.3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) 14 1.3.4 Độ chụm và độ mở (góc dỗng) 14 1.3.5 Bán kính quay vịng (góc bánh xe, bán kính quay vịng) 16 1.4 Dẫn động lái .16 1.4.1 Công dụng dẫn động lái .16 1.4.2 Các loại dẫn động lái 17 1.5 Hệ thống lái có trợ lực .20 1.5.1 Công dụng và cần thiết hệ thống trợ lực lái .20 1.5.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái 20 1.5.3 Nguyên lý trợ lực lái 20 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI TẤN 22 2.1 Tổng quan xe tham khảo Huyndai HD800 22 2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 23 2.2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cấu lái .23 2.2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái 24 2.2.3 Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái 24 2.3 Tính tốn động học hệ thống lái 25 2.3.1 Tính tốn động học hình thang lái 25 GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN 2.3.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết .27 2.3.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 28 2.3.4 Xác định mơ men cản quay vịng tại chỗ 30 2.3.5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 34 2.3.6.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vịng tơ 34 2.4 Tính tốn thiết kế cấu lái trục vít –Ê CuBi- Thanh Răng- Cung Răng 35 2.4.1 Thơng số hình học 35 2.4.2 Thiết kế truyền trục vít – ê cubi .36 2.4.3 Thiết kế truyền - cung 40 2.4.4 Chọn vật liệu 40 2.4.5 Xác định thông số truyền 40 2.5 Tính bền hệ thống lái 43 2.5.1 Tính bền trục lái 43 2.5.2 Tính bền địn quay đứng .45 2.5.3 Tính bền địn kéo dọc 47 2.5.4 Tính bền địn kéo ngang .48 2.5.5 Tính bền đòn bên 50 2.5.6 Tính bền khớp cầu (Rô tuyn) 51 2.6 Thiết kế hệ thống cường hóa lái 52 2.6.1 Các yêu cầu cường hóa lái 52 2.6.2 Lựa chọn phương án bố trí cường hóa lái 53 2.6.3 Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái 53 2.6.4 Chọn van phân phối 57 2.6.5 Nguyên lý làm việc van phân phối kiểu van xoay 57 2.6.6 Tính tốn cường hóa lái 58 CHƯƠNG 3: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 66 3.1 Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái 66 3.1.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống .66 3.1.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái .66 3.2 Sửa chữa hệ thống lái .67 3.2.1 Những tượng hư hỏng hệ thống lái .67 3.2.2 Kiểm tra điều chỉnh cấu lái 70 3.2.3 Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở 70 3.2.4 Kiểm tra trợ lực lái .70 GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN KẾT LUẬN .72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN LỜI NÓI ĐẦU Trong kính tế tăng trưởng mạnh mẽ nước ta, nhu cầu giao thông vận tải ngày càng lớn Vai trị quan trọng tơ ngày càng khẳng định tơ có khả động cao, vận chuyển người và hàng hóa nhiều loại địa hình khác Những năm gần đây, lượng tơ tải có xu hướng tăng lên, đặc biệt là loại ô tô tải với ưu điểm khả động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác Với tơ nói chung và tơ tải nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện Một hệ thống định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái Với đồ án tốt nghiệp em, em hoàn thành việc Tính tốn thiết kế hệ thống lái xe ô tô tải tấn Trong trình thực đề tài em nhận hướng dẫn tận tình Thầy Vũ Thế Truyền thầy môn ôtô Mặc dù cố gắng kiến thức có hạn và thời gian làm đờ án tốt nghiệp cịn hạn chế khơng tránh khỏi sai xót kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy để em hoàn thiện tương lai Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày……tháng……năm 2023 Sinh viên thực PHẠM TIẾN ANH GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu 1.1.1 Công dụng Hệ thống lái ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động tơ nhờ quay vịng bánh xe dẫn hướng để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong ô tô cần thiết 1.1.2 Phân loại hệ thớng lái Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: 1.1.2.1 Phân loại theo phương pháp chuyển hướng + Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước (2WS); + Chuyển hướng tất bánh xe (4WS) 1.1.2.2 Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực + Hệ thống lái khí; + Hệ thống lái khí có trợ lực thủy lực; + Hệ thống lái trợ lực khí nén chân khơng; + Hệ thống lái trợ lực điện 1.1.2.3 Phân loại theo kết cấu cấu lái + Cơ cấu lái kiểu trục vít glơbơit – lăn; + Cơ cấu lái kiểu trục vít – ê cubi – răng- cung răng; + Cơ cấu lái kiểu bánh – răng; + Cơ cấu lái kiểu trục vít- cung Ngoài cịn có cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh răng- cung răng… 1.1.2.4 Phân loại theo cách 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) 1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái ô tô Một hệ thống định đến tính an toàn và ổn định chuyển động ô tô là hệ thống lái Theo hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau: + Đảm bảo tính vận hành cao tơ có nghĩa là khả quay vòng nhanh và ngặt thời gian ngắn diện tích bé; + Lực tác dụng lên vành lái nhẹ, vành lái nằm vị trí tiện lợi người lái; GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN + Đảm bảo động học quay vịng để bánh xe khơng bị trượt lết quay vòng; + Hệ thống trợ lực phải có tính tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ tác động hệ thống lái và quay vòng bánh xe dẫn hướng; + Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái; + Cơ cấu lái phải đặt phần treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cấu lái; + Giữ chuyển động thẳng ổ định; + Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện việc bảo dưỡng và sửa chữa 1.2 Các phận hợp thành hệ thống lái ô tô A B Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái Vành lái Trục lái Cơ cấu lái Đòn quay đứng 1.2.1 Vành lái Đòn kéo dọc Bánh xe Hình thang lái Địn quay ngang Trụ xoay đứng Vành lái có dạng vành tròn Lực người lái tác dụng lên vành lái tạo mô men quay để hệ thống lái làm việc Mô men tạo vành lái là tích số lực người lái vành tay lái với bán kính vành lái Mv1=P1.rv1 Trong đó: Mv1: mô men vành lái P1: lực mà người lái tạo vành lái GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN rv1: bán kính vành lái Vành lái loại tơ nào có độ rơ định, với xe không vượt 80 1.2.2 Trục lái Trục lái có nhiệm vụ truyền mơ men lái xuống cấu lái Trục lái gờm có trục lái truyền chuyển động quay vơ lăng xuống cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với cấu hấp thụ va đập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái có va đập mạnh tai nạn xảy Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái thay đổi góc nghiêng và loại trục lái khơng thay đổi góc nghiêng 1.2.3 Cơ cấu lái Cơ cấu lái là giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động người lái đến bánh xe dẫn hướng Tỷ số truyền cấu lái thường 18 đến 20 xe và từ 21 đến 25 xe tải 1.2.3.1 Các yêu cầu cấu lái Cơ 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 rơ cấu lái là nhỏ nhất; + Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thấp và tuổi thọ cao; + Chiếm không gian và dễ dàng tháo lắp 1.2.3.2 Một số loại cấu lái thường dùng 1.2.3.2.1 Cơ cấu lái trục vít chốt quay Cơ cấu lái loại này gờm hai loại: + Cơ cấu lái trục vít và chốt quay; + Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN Hình 1.2: Cơ cấu lái trục vít chốt quay Ưu điểm: + Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước Tùy theo điều kiện cho trước chế tạo chế tạo trục vít ta có loại cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng giảm quay vành lái khỏi vị trí trung gian Để tăng hiệu suất cấu lái và giảm độ mịn trục vít và chốt quay chốt đặt ổ bi 1.2.3.2.2 Cơ cấu lái trục vít lăn Loại cấu lái này sử dụng rộng rãi Cơ cấu lái gờm trục vít glơbơit ăn khớp với lăn (có ba tầng ren) đặt ổ bi kim trục đòn quay đứng Số lượng ren loại cấu lái trục vít lăn là một, hai ba tùy theo lực truyền qua cấu lái Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít lăn GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN Ưu điểm: + Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it chiều dài trục vít khơng lớn tiếp xúc ăn khớp lâu và diện rộng hơn, nghĩa là giảm áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc phân tán tùy theo cỡ ơtơ mà làm lăn có hai đến bốn vịng ren; + Mất mát ma sát nhờ thay ma sát trượt ma sát lăn; + Có khả điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh Đường trục lăn nằm lệch với đường trục trục vít đoạn  =  7(mm), điều này cho phép triệt tiêu ăn mòn ăn khớp cách điều chỉnh trình sử dụng Tỷ số truyền cấu lái i c sẽ tăng lên từ vị trí đến vị trí rìa khoảng  7% tăng này không đáng kể coi tỷ số truyền loại trục vít lăn là khơng thay đổi Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5 1.2.3.2.3 Cơ cấu lái kiểu bánh – Cơ cấu lái kiểu bánh – gờm bánh phía trục lái ăn khớp với răng, trục bánh lắp ổ bi Điều chỉnh ổ này dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, vỏ êcu có phớt che bụi đảm bảo trục quay nhẹ nhàng Thanh có cấu tạo dạng nghiêng, phần cắt nằm phía giữa, phần cịn lại có tiết diện trịn Khi vô lăng quay, bánh quay làm chuyển động tịnh tiến sang phải sang trái hai bạc trượt Sự dịch chuyển truyền tới địn bên qua đầu răng, sau làm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng Cơ cấu lái đặt vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho truyền nghiêng, trục đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng răng, nhờ ăn khớp truyền lớn, làm việc êm và phù hợp với việc bố trí vành lái xe Ưu điểm: + Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cấu lái nhỏ và thân tác dụng dẫn động lái nên khơng cần địn kéo ngang cấu lái khác; + Có độ nhạy cao ăn khớp là trực tiếp; + Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men tốt nên tay lái nhẹ GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN SVTH: PHẠM TIẾN ANH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN Hình 1.4: Cơ cấu lái kiểu bánh – 1.2.3.2.4 Cơ cấu lái trục vít cung Với tiết diện bên mặt cắt ngang mối trục vít và cung là hình thang, trục vít và cung tiếp xúc theo đường nên toàn chiều dài cung truyền tải trọng Vì áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mịn trục vít và cung giảm Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục đòn quay ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng cung Ưu điểm:  Cơ cấu lái trục vít cung có ưu điểm là giảm trọng lượng và kích thước so với loại trục vít bánh Do ăn khớp toàn chiều dài cung nên áp suất bé, giảm ứng suất tiếp xúc và hao mịn Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp Hình 1.5: Cơ cấu lái trục vít – cung GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN 10 SVTH: PHẠM TIẾN ANH