Đồ Án Tổng Quan Về Hệ Thống Lái.pdf

Đồ án tốt nghiệp Mục lục MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI .10 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân loại 10 1.1.1 Nhiệm vụ 10 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái 11 1.1.3 Phân loại hệ thống lái .12 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động chung hệ thống lái 13 1.2.1 Cấu tạo 13 1.2.2 Nguyên lý hoạt động .14 1.3 Các phận hệ thống lái .14 1.3.1 Trục lái .14 1.3.2 Cơ cấu lái 15 1.3.2.1 Chức 15 1.3.2.2 Một số cấu lái thường dùng 16 1.3.3 Dẫn động lái 20 1.4 Các thông số hệ thống lái 23 1.4.1 Tỉ số truyền hệ thống lái 23 1.4.2 Điều kiện không trượt quay vịng 26 1.4.3 Góc đặt bánh xe 29 1.4.3.1 Góc dỗng (góc camper) 30 1.4.3.2 Góc nghiêng dọc (góc caster) 33 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 1.4.3.3 Góc nghiêng ngang chốt chuyển hướng (góc kingpin) 36 1.4.3.4 Độ chụm đầu 38 1.4.3.5 Góc quay vòng 39 CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG .41 2.1 Hệ thống lái khí thơng thường không trợ lực 41 2.1.1 Hệ thống lái loại trục vít – bánh vít 41 Cấu tạo: .41 Nguyên lý làm việc : 42 2.1.2 Hệ thống lái loại – bánh .42 Cấu tạo: .42 Nguyên lý hoạt động: 43 2.1.3 Đánh giá hệ thống lái học loại thường ( khơng có trợ lực) 43 2.2 Hệ thống lái có trợ lực (khơng có điều khiển điện tử) 44 2.2.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực 44 2.2.2 Bộ trợ lực lái loại khí .45 Cấu tạo : 45 Nguyên lý hoạt động: 45 2.2.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh xoắn - 46 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực .46 2.2.3.2 Bộ trợ lực thủy lực 47 2.2.3.3 Bơm trợ lực lái 49 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 2.2.4 Đánh giá hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử 50 2.3 Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .51 2.3.1 Khái niệm 51 2.3.2 Một số phận hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 51 2.3.3 Sơ đồ cấu tạo trợ lực lái điều khiển điện tử .52 2.3.4 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 54 2.3.5 Những ưu điểm hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 56 CHƯƠNG III ĐÁNH GIÁ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG Ơ TƠ 58 3.1 Phương trình quay vịng tơ hai cầu 58 3.1.1 Mơ hình phẳng tơ 58 3.1.2 Mơ hình hệ thống lái .60 3.2 Đánh giá động lực học quay vòng ô tô hai cầu (Tính điều khiển tĩnh) 63 3.2.1 Động lực học mơ hình vệt bánh xe 63 3.2.2 Đánh giá tính điều khiển tĩnh tơ 67 3.2.2.1 Vận tốc góc quay thân xe, tượng quay vòng thừa, quay vòng thiếu 68 3.2.2.2 Góc lệch hướng chuyển động tơ (góc lệch bên) 71 3.2.2.3 Gia tốc bên 73 3.2.2.4 Đánh giá đặc tính tốc độ xe cụ thể .74 3.2 Đánh giá động lực học quay vịng động xe tơ hai cầu (Tính điều khiển động) .78 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục 3.2.1 Tính điều khiển động 78 3.2.1.1 Hàm truyền hệ thống 79 3.2.1.2 Điều kiện ổn định hệ thống .82 3.2.2 Đánh giá chất lượng hệ thống điều khiển động 83 3.2.2.1 Một số khái niệm .83 3.2.2.2 Đánh giá trình độ hệ thống 84 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC 92 DANH MỤC HÌNH VẼ Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục Hình - 1: Các phương pháp quay vòng xe giới 10 Hình - 2: Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái 13 Hình - 3: Cấu tạo chung trục lái 14 Hình - 4: Hộp số lái kiểu trục vít - cung .16 Hình - 5: Hộp số lái kiểu trục vít - lăn 17 Hình - 6: Hộp số lái kiểu trục vít – địn lắc 18 Hình - 7: Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung .18 Hình - 8: Hộp số lái bánh - .19 Hình - 9: Cấu tạo hình thang lái điển hình 21 Hình - 10: Kết cấu nối bên 22 Hình - 11: Sơ đồ trụ đứng nghiêng mặt phẳng ngang .25 Hình - 12: Các giai đoạn q trình quay vịng 26 Hình - 13: Sơ đồ mơ bán kính quay vịng 27 Hình - 14: Sơ đồ động học xe ôtô 28 Hình - 15: Các yếu tố góc đặt bánh xe 29 Hình - 16: Góc camper .30 Hình - 18: Tác dụng góc camper dương 31 Hình - 19: Tác dụng góc camper âm 32 Hình - 20: Góc caster khoảng caster .33 Hình - 21: Góc caster dương âm 34 Hình - 22: Ổn định chạy đường thẳng nhờ có khoảng caster .34 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục Hình - 23: Hồi vị bánh xe nhờ khoảng caster 35 Hình - 24: Góc kingpin .36 Hình - 25: Giảm lực đánh lái 37 Hình - 26: Giảm phản hồi kéo lệch sang phía 37 Hình - 27: Độ chụm độ chỗi 38 Hình - 28: Góc quay vịng 39 Hình - 1: Hệ thống lái học loại trục vít – bánh vít 41 Hình - 2: Hệ thống lái học loại – bánh .42 Hình - 3: Hệ thống lái có trợ lực 44 Hình - 4: Bộ trợ lực lái loại khí 45 Hình - 5: Hệ thống lái trợ lực thủy lực .46 Hình - 6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh xoắn - 47 Hình - 7: Cấu tạo trợ lực .48 Hình - 8: Cấu tạo bơm trợ lực cánh gạt .49 Hình - 9: Sơ đồ nguyên lý bơm trợ lực cánh gạt 50 Hình - 10: Một số phận hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 51 Hình - 11: Sơ đồ trợ lực lái điều khiển điện tử .52 Hình - 12: Bộ trợ lực điện 52 Hình - 13: Các chi tiết trợ lực lái 53 Hình - 14: Đồ thi thể thay đổi tỷ số truyền .55 Hình - 15: Vết bánh xe hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 55 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục Hình - 16: Vết bánh xe hệ thống lái khơng có điều khiển điện tử 56 Hình - 1: Mơ hình tính tốn động lực học cho ô tô .58 Hình - 2: Mơ hình hệ thống lái 61 Hình - 3: Mơ hình phẳng vệt tơ 63 Hình - 4: Quan hệ động học mơ hình vết 65 Hình - 5: Đồ thị đặc tính tốc độ vận tốc góc quay thân xe 70 Hình - 6: Đồ thị đặc tính tốc độ góc lệch bên 72 Hình - 7: Đồ thị đặc tính tốc độ gia tốc bên 74 Hình - 8: Đường Đặc tính tốc độ ε˙ β v t (1/s)/rad 75 ( ) (α) Hình - 9: Đường Đặc tính tốc độ β rad/rad 76 v t ( yă ) Hỡnh - 10: Đường Đặc tính tốc độ β [(m/s )/rad] 76 v t Hình - 11: Thời gian độ thời gian lên 84 Hình - 12: Độ điều chỉnh .84 Hình - 13: Đặc tính q độ vận tốc góc quay thân xe 85 Hình -14: Đặc tính độ góc lệch hướng chuyển động 86 Hình - 15: Đặc tính q độ gia tốc bên 87 Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ phương tiện giao thơng phổ biến nước ta Nó giữ vai trị quan trọng mạng lưới giao thơng đường Từ đời nay, ngành công nghiệp ô tô trải qua nhiều giai đoạn phát triển với phát triển khoa học kĩ thuật Với tăng trưởng tốc độ mật độ chuyển động tơ ngày địi hỏi tơ phải đảm bảo tính điều khiển mức độ cao Nhằm đảm bảo tính an tồn chuyển động xe, hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy Hệ thống lái hệ thống quan tơ Nó định tới tính điều khiển quỹ đạo chuyển động tơ Đề tài “ Nghiên cứu, phân tích đánh giá động lực học hệ thống lái ô tơ” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học tơ quay vịng Từ đưa lời khuyên để đảm bảo quỹ đạo chuyển động ổn định cho xe chuyển hướng Nội dung đề tài : Chương I: Tổng quan hệ thống lái Trình bày nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung hệ thống lái Đưa số phận thông số hệ thống lái Chương II: Một số hệ thống lái thơng dụng Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động số hệ thống lái phận hệ thống lái Hệ thống lái túy khí, hệ thống lái có trợ lực hệ thống lái trợ lực có điều khiển Chương III: Đánh giá động lực học quay vịng tơ Xây dựng phương trình động lực học xe quay vòng, xác định hàm truyền cho tham số chuyển vị xe Kết hợp với việc lập trình Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục phần mềm Matlab để đánh giá động lực học quay vịng tĩnh động tơ Sau trình thực hiện, với cố gắng nỗ lực thân giúp đỡ bảo tận tình thầy giáo Th.S Phạm Thế Minh đồ án hồn thành Song thời gian trình độ thân cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận ý kiến bảo thầy cô giáo toàn thể bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Thế Minh tồn thể thầy giáo môn Kỹ Thuật Máy tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án Hà nội, Tháng năm 2010 Sinh viên thực Nguyễn Như Huế Sinh viên: Nguyễn Như Huế Lớp Cơ điện tử K46 Đồ án tốt nghiệp Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân loại 1.1.1 Nhiệm vụ Hệ thống lái dùng để giữ hướng chuyển động thay đổi hướng chuyển động tơ cần thiết Có thể thay đổi hướng chuyển động cách: + Thay đổi phương chuyển động bánh xe dẫn hướng (hình1-1(a)) + Thay đổi mô men xoắn bánh sau chủ động (hình1-1(b)) + Kết hợp đồng thời hai phương pháp Phương pháp quay bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe giới sử dụng phổ biến Phương pháp thay đổi hướng momen bánh xe chủ động thường áp dụng cho loại xe giới bánh xích Đối với xe bánh xích, kết hợp việc truyền momen khác đến bánh chủ động hai bên xe với việc hãm bánh xe phía gần tâm quay vịng để quay vịng diện tích nhỏ, chí quay vịng xe chỗ Theo quan điểm an tồn chuyển động hệ thống lái hệ thống quan trọng Hình - 1: Các phương pháp quay vòng xe giới Sinh viên: Nguyễn Như Huế 10 Lớp Cơ điện tử K46