TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ KHÍ Ô TÔ Đồ án tốt nghiệp Tên đề tài Thiết kế tính toán hệ thống lái dựa trên cơ sở ô tô tải Hyundai HD72 Sinh viên Trần Đình Nam Mã sinh viên 1[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ - Đồ án tốt nghiệp Tên đề tài: Thiết kế tính tốn hệ thống lái dựa sở ô tô tải Hyundai HD72 Sinh viên : Trần Đình Nam Mã sinh viên : 191304266 Lớp : Cơ khí tơ Hệ : Chính quy Khóa : K60 Giảng viên hướng dẫn : PGS TS Vũ Tuấn Đạt Hà Nội - 2024 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .2 DANH MỤC BẢNG LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1.1 Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống lái 1.2 Kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống lái ô tô 1.3 Giới thiệu ô tô Hyundai HD72 .22 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ TẢI HYUNDAI HD72 25 2.1 Sơ đồ bố trí chung nguyên lý làm việc .25 2.2 Cơ cấu lái 25 2.3 Trợ lực lái ô tô Hyundai HD72 26 2.4 Dẫn động điều khiển hệ thống lái ô tô Hyundai HD72 29 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN CƠ SỞ XE HYUNDAI HD72 32 3.1 Lựa chọn phương án thiết kế 32 3.2 Tính tốn thông số cần thiết 33 3.3 Tính tốn thiết kế cấu lái 37 3.4 Tính tốn thiết kế dẫn động lái 44 3.5 Tính tốn thiết kế trợ lực lái 55 KẾT LUẬN 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu giản………………………………………………… hệ Hình 1.2 Sơ đồ cấu răng…………………………………………… thống lái lái bánh Hình 1.3 Sơ đồ cấu lăn……………………………………………………… lái đơn trục vít Hình 1.4 Sơ đồ cấu lái ecubi cung răng………………………………… … 10 Hình 1.5 Sơ đồ cấu lái ……………………………………………… 10 trục vít – cung Hình 1.6 Sơ đồ hóa cấu lái trục vít – chốt quay.…………………………………………… 11 Hình 1.7 Địn kéo ngang ……………………………………… 12 Hình 1.8 Cơ cấu địn lập…………………… 12 kéo với hệ ngang nối Hình 1.9 Bố trí dẫn động …………………………………… 13 lái thống liên kiết hai với cầu treo hệ phụ thống trước dẫn thuộc treo độc hướng Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực.………………………………………………… 14 Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống …………………………………………………… 15 Hình 1.12 Sơ đồ cấu lái lực…………………………………… 16 Hình 1.13 Sơ đồ van biệt……………………….17 phân phối, bố xi lanh lái trí trợ trợ lực lực cụm cấu điện với trợ lái tách Hình 1.14 Sơ đồ bố trí xi lanh trợ lực van phân phối liền nhau, cấu lái tách biệt ……17 Hình 1.15 Sơ đồ bố trí phận phân phối liền với cấu lái, xi lanh trợ lực tách biệt …….18 Hình 1.16 Sơ đồ bố trí cấu lái – trợ lực liền với đòn kéo ngang ………………………….18 Hình 1.17 Góc …………………………………………………………………… 19 CAMBER Hình 1.18 Caster ………………………………………………………… 19 khoảng Caster Hình 1.19 Kingpin……………………………………………………………………… 20 Góc Hình 1.20 chụm…………………………………………………………………………… 21 Độ Hình 1.21 Lực cản lăn nó…………………………………………………… 21 vị trí đặt Hình 1.22 Ơ tơ Hyundai HD72 thùng lửng…………………………………………………… 22 Hình 1.23 Tuyến hình tấn…………………………………………….22 Hình 2.1 Sơ đồ bố trí HD72……………………………… 25 tô chung hệ Hyundai thống lái HD72 ô tô 3,5 Hyundai Hình 2.2 Cơ cấu lái trục vít – ê cu bi – – cung răng……………………………… 26 Hình 2.3 Bơm ……………………………………………….26 cánh gạt.……………………… Hình 2.4 Khi xe quay trái……………………………………………………………….27 Hình 2.5 Khi xe quay …………………………………………………………….28 Hình 2.6 Khi xe …………………………………………………………………… 28 Hình 2.7 Dẫn động hình ……………………………………… 29 thang lái bên bên phải thẳng dầm cầu liền Hình 2.8 Vơ lăng tơ Hyundai HD72 …………………………………………………… 30 Hình 2.9 Các địn dẫn động tơ Hyudai HD72 ………………………………………… 30 Hình 2.10 Rotuyn lái ngồi ………………………………………………………………… 31 Hình 3.1 Sơ đồ quay ………………………………………………………… 33 Hình 3.2 Sơ đồ tính tốn ………………………… 34 mơ men cản vịng bánh bánh xe dẫn xe hướng Hình 3.3 Các thơng số ………………………………………………… 38 Hình 3.4 Sơ đồ truyền …………………………………………….41 trục vít – ê cu cung bi Hình 3.5 Sơ đồ xác định kích thước hình thang lái ………………………………… 46 Hình 3.6 Sơ đồ quay vịng hình thang lái …………………………………… ………… 46 Hình 3.7 Đồ thị đường đặc tính lý thuyết thực tế ………………………………………… 48 Hình 3.8 Cấu tạo địn …………………………………………………………… 50 Hình 3.9.Tiết diện …………………………………………………………… 52 Hình 3.10 Sơ đồ tính ………………………………………………………… 53 tốn Hình 3.11 Sơ đồ lực tác ……………………………………… 54 bán dụng Hình 3.12 Đồ thị đặc ………………………………………………………… 57 tính quay đứng kéo địn kính trợ khớp bên cầu lực… DANH MỤC BẢNG Bảng 1-1: Thông số kỹ …………………………………………….23 thuật ô tô Hyundai HD72 Bảng 2-1: Góc đặt bánh xe tơ Hyundai HD72 ……………………………………………… 31 Bảng 3-1: Thông số kỹ thuật chọn ……………………………………………………… 32 Bảng 3-2: Thông số …………………………………………….45 đường Bảng 3-3: Mối quan hệ thực ……………………………………………………… 47 đặc tính tế lý thuyết α, β Bảng 3-4: Bảng hệ số α.………………………………………………………………………… 51 LỜI NĨI ĐẦU Như biết, tơ với đặc điểm có tính động linh hoạt cao trở thành phương tiện cần thiết nghành giao thông vận tải Ngày nay, ô tô thành viên thiếu xã hội Ơ tơ đóng góp vai trị phát triển công nghiệp kinh tế Đồng thời, cịn phương tiện nâng cao tiện nghi đời sống hỗ trợ giao lưu, phát triển văn hóa xã hội Hệ thống lái hệ thống quan trọng ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động ô tô giữ cho ô tô chuyển động xác định theo hướng Một hệ thống lái hoàn thiện kết cấu, điều khiển dễ dàng giúp ta điều khiển xe dễ dàng, thoải mái đảm bảo an tồn xe q trình vận hành khai thác Đồng thời cịn nâng cao tính tiện nghi, đại xe Do vậy, ĐATN mình, em chọn thực đề tài: “Thiết kế tính tốn hệ thống lái sở ô tô tải Hyundai HD72” Được hướng dẫn tận tình xuyên suốt thầy giáo: PGS.TS Vũ Tuấn Đạt, giúp đỡ thầy cô mơn khí tơ, nỗ lực thân, em hoàn thành đề tài Tuy nhiên, kiến thức, kinh nghiệm, thời gian điều kiện có hạn, nên đề tài em cịn nhiều sai xót cịn nhiều vấn đề chưa giải triệt để Vì vậy, em mong nhận bảo thầy cô để em hồn thành tốt đề tài Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn chân thành chúc sức khỏe đến thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Vũ Tuấn Đạt, thầy cô giáo mơn khí tơ bạn bè giúp đỡ em trình thực đề tài Sinh viên thực Nam Trần Đình Nam CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TƠ 1.1 Cơng dụng, phân loại u cầu hệ thống lái 1.1.1 Công dụng hệ thống lái Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động tơ (thay đổi hay trì) theo tác động người lái Hệ thống lái tham gia hệ thống điều khiển khác thực điều khiển tơ đóng góp vai trị quan trọng việc đảm bảo an tồn giao thơng tô chuyển động 1.1.2 Phân loại hệ thống lái Hệ thống lái tơ phân thành nhiều loại tùy vào cấu tạo, vị trí đặt trục dẫn hưỡng khả trợ lực * Phân loại theo cách bố trí vành tay lái Loại vành tay lái đặt bên trái (dùng cho nước có luật giao thơng qui định chiều chuyển động bên phải, đại đa số nước có luật giao thông bên phải) Loại vành tay lái đặt bên phải (dùng cho nước có luật giao thơng qui định chiều chuyển động bên trái, có nước thí dụ: Anh, Thụy Điển, Nhật…) * Phân loại theo kết cấu cấu lái Loại trục vít – lăn Loại trục vít – cung Loại bánh – Loại trục vít – chốt quay Loại liên hợp (trục vít – ê cu – cung răng) * Phân loại theo số bánh dẫn hướng Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng cầu trước Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng cầu sau Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng tất cầu * Phân loại theo dẫn động lái Dẫn động lái loại khí Dẫn động lái loại thủy lực Dẫn động lái loại điện * Phân loại theo nguyên lý làm việc phận trợ lực lái Trợ lực lái thủy lực Trợ lực lái loại khí (khí nén chân khơng) Trợ lực lái khí Trợ lực lái dùng điện 1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái Một hệ thống định đến tính an tồn ổn định chuyển động ơtơ hệ thống lái Theo hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau: Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm vị trí tiện lợi với người lái Đảm bảo tính vận hành cao tơ có nghĩa khả quay vòng nhanh ngặt thời gian ngắn diện tích bé Đảm bảo động học quay vòng để bánh xe không bị trượt lết quay vịng Hệ thống trợ lực lái phải có tính chất tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ tác động hệ thống lái 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 ổn định Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện việc bảo dưỡng sửa chữa 1.2 Kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống lái ô tô Cùng với đời mẫu mã tơ khác hệ thống lái vô phong phú, đa dạng Điều kết cấu mà nguyên lý hoạt động Tuy nhiên, hầu hết hệ thống lái bao gồm phận chính: Vành lái, trục lái, cấu lái, dẫn động lái Dưới sơ đồ hệ thống lái đơn giản: Vành lái, Trục lái, Cơ cấu lái, Khung xe, Các đòn dẫn động lái Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái đơn giản 1.2.1 Vành lái Vành tay lái phận đặt buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mô men quay người lái truyền cho trục lái Vành tay lái có cấu tạo tương đối giống loại xe tơ, bao gồm vành hình trịn lõi thép bên ngồi bọc vật liệu nhựa hoạc da, lắp ghép với trục lái then hoa, ren đai ốc Bên vành lái thơng thường có bố trí ba nan hoa 1.2.2 Trục lái Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cấu lái Trục lái gồm có trục lái chuyển động truyền chuyển động quay vô lăng xuống cấu lái ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với cấu hấp thụ va đập Cơ cấu hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái có va đập mạnh tai nạn xảy Ngoài cấu hấp thụ va đập trục lái cịn có thêm số cấu điều khiển như: cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cấu nghiêng trục lái để điều chỉnh vị trí vơ lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượt trục lái để điều chỉnh chiều dài trục lái đạt vị trí ngồi lái tốt cho người lái 1.2.3 Cơ cấu lái Cơ cấu lái phận hệ thống lái, có nhiệm vụ biến chuyển động quay vòng trục lái thành chuyển động góc địn quay đứng đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu Về chất, cấu lái hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng mômen truyền từ vô lăng tới bánh xe dẫn hướng Các thông số đặc trưng cho cấu lái gồm tỷ số truyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch 1.2.3.1 Cơ cấu lái bánh Hình 1.2 Sơ đồ cấu lái bánh * Ưu điểm: Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cấu lái nhỏ thân tác dụng dẫn động lái nên khơng cần địn kéo ngang cấu lái khác Có độ nhạy cao ăn khớp trực tiếp, tự động triệt tiêu khe hở chỗ ăn khớp