Đang tải... (xem toàn văn)
Vũ Hải Quân và các thầy trong Bộ môn Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Công nghệ ô tô Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài.Hà Nội, Ngày tháng năm
lOMoARcPSD|39270540 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH NGHÀNH :CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA YARIS 2018 Giáo viên hướng dẫn : T.S Vũ Hải Quân Sinh viên thực hiện : Trần Đình Tới Mã SV : 2020605822 Hà Nội – 10/2023 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 i Mục lục Mục lục i DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iv LỜI NÓI ĐẦU v CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN OTO 1 1.1 Giới thiệu về hệ thống lái 1 1.2 Phân loại hệ thống lái 1 1.2.1 Theo số lượng cầu dẫn hướng 1 1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu lái 3 1.2.3 Theo phương pháp trợ lực lái 4 CHƯƠNG 2: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC ĐIỆN 8 2.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực điện 8 2.1.1 Các phần tử cơ bản của trợ lực lái điện 8 2.1.2 Sơ đồ khối nguyên lý của hệ thống trợ lực lái điện 10 2.2 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của EPS 12 2.2.1 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 1 12 2.2.2 Hệ thống lái có trợ lực điện kiểu 2 15 2.3 Các cảm biến trong hệ thống lái trợ lực điện 17 2.3.1 Cảm biến tốc độ đánh lái 18 2.3.2 Cảm biến mômen lái 19 2.3.3 Loại 4 vành dây 21 2.3.4 Cảm biến tốc độ ôtô 22 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA YARIS 2018 26 3.1 Giới thiệu về Toyota Yaris 2018 26 3.1.1 Thông số của xe Toyota Yaris 2018 26 3.1.2 An toàn cùng Toyota Yaris 2018 28 3.2 Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Toyota Yaris 2018 29 3.2.1 Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái trên xe Toyota Yaris 2018 29 3.2.2 Các bộ phận chính 30 3.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực trên xe Toyota Yaris 2018 35 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 37 4.1 Các số liệu tham khảo, và lựa chọn thông số 37 4.1.1 Các thông số của xe du lịch TOYOTA 37 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 ii 4.1.2 Thông số hệ thống lái 37 4.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 37 4.2.1 Phương án dẫn động lái 37 4.2.2 Phương án thiết kế cơ cấu lái 39 4.3 Tính toán động học hệ thống lái 45 4.3.1 Tính động học dẫn động lái 45 4.3.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 48 4.3.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 49 4.4 Tính toán động lực học hệ thống lái 51 4.4.1 Xác định mômen cản quay vòng 51 4.4.2 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 52 4.4.3 Xác định các thông số hình học của dẫn động lái và cơ cấu lái 53 4.4.4 Kiểm nghiện bền 59 4.5 Tính toán cường hóa lái 66 4.5.1 Chọn những thông số làm việc của hệ thống lái 66 4.5.2 Xây dựng đặc tính cường hoá lái 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH hình 1.1 Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước 2 hình 1.2 Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước 2 hình 1.3 Kết cấu của cơ cấu lái 3 hình 1.4 Sơ đồ cơ cấu lái hình thàng trên xe ô tô 4 hình 1.5 Cấu tạo trợ lực lái thủy lực trên ô tô 5 hình 1.6 Cấu tạo trợ lực lái điện trên ô tô 6 hình 1.7 Cấu tạo trợ lực lái thủy lực – điện tử 6 hình 2 1 Sơ đồ khối nguyên lý trợ lực lái điện 10 hình 2 2 Trợ lực lái điện với moto trợ lực trên trục lái 12 hình 2 3 Hộp giảm tốc dùng cho trợ lực lái kiểu 1 13 hình 2 4 Tổng quát hệ thống điều khiển 13 hình 2 5 Bố trí các cụm và Taplô thể hiện đèn báo lỗi P/S 14 hình 2 6 Môtơ trợ lực lắp rời trên cơ cấu lái 15 hình 2 7 Sơ đồ trợ lực lái điện trên cơ cấu lái 16 hình 2 8 Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay 16 hình 2 9 Cụm mô tơ và trục vít, thanh răng và cảm biến góc quay 17 hình 2 10 Cấu tạo và 琀n hiệu của cảm biến tốc độ đánh lái 18 hình 2 11 Cảm biến tốc độ đánh lái ( góc đánh lái) loại Hall 19 hình 2 12 Sơ đồ đặc 琀nh và các vị trí làm việc của cảm biến mômen lái loại lõi thép trượt 20 hình 2 13 Vị trí lắp, cấu trúc và đặc 琀nh của cảm biến mômen lái loại lõi thép xoay 21 hình 2 14 Cấu tạo cảm biến mômen lái loại 4 vành dây 21 hình 2 15 Sơ đồ nguyên lý và xung của cảm biến mômen lái loại 4 vành dây 22 hình 2 16 Cảm biến loại công tắc lưỡi gà 23 hình 2 17 Cảm biến loại từ điện 23 hình 2 18 Cảm biến loại quang điện 24 hình 2 19 Cảm biến tốc độ ôtô loại MRE 24 hình 3 1 Hình dáng tổng thể xe Toyota corolla Yaris 2018 26 hình 3 2 Cụm vô lăng 30 hình 3 3 Cấu tại trục lái 31 hình 3 4 Cụm công tắc 32 hình 3 5 Cụm thước lái 32 hình 3 6 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên (rô tuyn lái ngoài) 33 hình 3 7 Mô tơ điện trợ lực 34 hình 3 8 Cấu tạo cảm biến mô men trục lái 34 hình 3 9 Cảm biến loại từ điện 35 hình 3 10 Kết cấu bố trí hệ thống lái trợ lực điện (EPS) 35 Hình 4 1 hình thang lái đan tông 38 Hình 4 2 Dẫn động lái 6 khâu 38 Hình 4 3 Cơ cấu lái trục răng thanh răng 40 Hình 4 4 Cơ cấu lái trục vít con lăn 41 Hình 4 5 Cơ cấu lái trục vít chốt quay 42 Hình 4 6 Cơ cấu lái trục vít cung răng 43 Hình 4 7 Cơ cấu lái trục vít liên hợp 44 Hình 4 8 : Sơ đồ dẫn động lái trong trường hợp xe đi thẳng 46 Hình 4 9 Sơ đồ dẫn động lái khi xe quay vòng 47 Hình 4 10 : Sơ đồ phân 琀ch lực trên các khâu 54 Hình 4 11 Khớp Ro-tuyn 65 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA YARIS 2018 27 Bảng 2 Giới thiệu về các hệ thống và các trang thiết bị của xe TOYOTA COROLLA ALTIS 1.8 27 Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 v LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển nhanh chóng của Khoa học kỹ thuật nói chung, ngành công nghiệp ôtô nói riêng trong vài thập kỷ gần đây đã có những bước phát triển nhanh chóng vượt bậc với nhiều loại ôtô hiện đại ra đời, nhờ thành tựu các lĩnh vực điện tử, tin học, cơ khí, vật liệu mới và dần được hoàn thiện để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người cũng như của các ngành kinh tế khác Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của nước ta hiện nay với chủ trương “Công nghiệp hoá - hiện đại hoá” đã có nhiều loại ôtô được nhập và lắp ráp tại Việt Nam Dòng xe con, xe du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi bởi chúng có nhiều tính năng ưu việt: điều khiển dễ dàng, an toàn, độ bền tốt và có kích thước nhỏ gọn nên đi lại dễ dàng trong các đường hẹp đặc biệt trong các đường giao thông đô thị ở thành phố lớn nước ta hiện nay Việc đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn đòi hỏi các hệ thống của xe phải luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt Trong đó, hệ thống lái chiếm vai trò rất quan trọng trong việc điều khiển hướng di chuyển của xe và đảm bảo cho sự an toàn của xe khi di chuyển Giúp cho người lái có được cảm giác lái tốt nhất Nhận thấy sự quan trọng này, em đã được giao nhiệm vụ nghiên cứu hệ thống lái trên xe Toyota Yaris 2018 Để từ đó hiểu được cấu tạo, cách bố trí và nguyên lý hoạt động của ly hợp Qua quá trình làm đề tài em đã tập sự làm công việc của người kỹ sư trong việc nghiên cứu cũng như tác phong làm việc và học hỏi thêm nhiều kiến thức chuyên sâu hơn Điều đó rất bổ ích cho sự nghiệp của em trong ngành kỹ thuật ô tô trong tương lai Trong quá trình làm đề tài, bản thân em đã hết sức cố gắng và được sự giúp đỡ của các thầy trong Bộ môn Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Công nghệ ô tô trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội song do khả năng và thời gian Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 vi có hạn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong sự hướng dẫn, phê bình của các thầy, các đồng nghiệp Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn TS Vũ Hải Quân và các thầy trong Bộ môn Ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô, Khoa Công nghệ ô tô Trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội đã tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài Hà Nội, Ngày tháng năm 2023 SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Đình Tới Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 1 CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN OTO 1.1 Giới thiệu về hệ thống lái Bạn có thể đang sở hữu một chiếc ô tô được trang bị động cơ có công suất lớn và hộp số có hiệu suất cao để có thể truyền hầu hết công suất mà động cơ sinh ra đến bánh xe, nhưng nếu bạn không thể điều khiển các bánh xe làm cho chiếc xe di chuyển theo hướng bạn mong muốn, thì động cơ công suất lớn hay hộp số có hiệu suất cao cũng không còn có ý nghĩa nữa bởi vì bạn không thể điều khiển chiếc xe của mình di chuyển trên đường Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô Trong khi động cơ và hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, thì hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định nào đó như: quay vòng trái, quay vòng phải, đi thẳng… Hệ thống lái là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau Hệ thống lái trên ô tô có nhiệm vụ giúp ô tô chuyển hướng theo ý muốn của người lái và đảm bảo tâm quay của các bánh xe tuân thủ theo đúng động học quay vòng ô tô để hạn chế hiện tượng mòn bánh xe khi quay vòng 1.2 Phân loại hệ thống lái 1.2.1 Theo số lượng cầu dẫn hướng Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước, loại này thường được trang bị trên hầu hết các dòng xe ô tô du lịch hiện nay như TOYOTA Vios, TOYOTA Camry, KIA Morning, KIA Cerato, HYUNDAI I10, HYUNDAI Elantra…và xe thương mại như FORD Transit, HYUNDAI County… Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 2 hình 1.1 Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau, loại hệ thống lái này ít được trang bị trên ô tô vì kết cấu hệ thống lái phức tạp khi phải bố trí thêm các trục và đòn dẫn từ phía trước đến phía sau, đồng thời đòi hỏi việc trợ lực lái nhiều hơn khi xe tăng tốc do lực quán tính làm tải trọng tập trung về phía cầu sau do đó làm tăng mức tiêu hao nhiên liệu, nó thường được trang bị trên các loại máy nâng chuyển, xe chuyên dùng… Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và cầu sau, mục đích của việc trang bị hệ thống lái trên các cầu nhằm để giảm bán kính quay vòng của ô tô, giúp xe dễ quay vòng khi vận tốc thấp, giảm khả năng bị mòn bánh không được dẫn hướng, đồng thời tăng sự ổn định cho xe khi di chuyển với vận tốc cao hình 1.2 Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com) lOMoARcPSD|39270540 3 Loại hệ thống lái này được trang bị trên các dòng xe của nhà sản xuất Porsche như: Panamera, Cayenne2018, 911 GT3, AG… và các nhà sản suất xe cao cấp khác như Audi, Mercedes-Benz, BMW, Lexus…với phiên bản hiện đại hơn, được điều khiển điện tử Khi vận tốc xe trên 80km/h bánh phía sau sẽ tự động xoay cùng chiều với bánh trước để làm tăng hiện tượng quay vòng thiếu của xe, giúp xe ổn định hơn Khi vận tốc xe dưới 50km/h, bánh sau sẽ quay ngược chiều với bánh trước để đảm bảo xe dễ vào cua, người lái sẽ không bị cảm giác giằng vô lăng và nặng tay lái 1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu lái Trục vít – thanh răng, hay còn gọi là thước lái Đây là kiểu cơ cấu lái dùng rất phổ biến trên hầu hết các dòng xe du lịch hiện nay như TOYOTA Vios, Altis, Camry, Fortuner, Mazda 3, Mazda 6, HONDA city, HONDA Civic, KIA Cerato, KIA Morning… Sở dĩ thước lái được dùng phổ biến bởi vì sự đơn giản trong kết cấu của nó, dễ dàng sửa chữa khi có hư hỏng xảy ra và cũng dễ dàng bố trí các hệ thống trợ lực lái đi kèm hình 1.3 Kết cấu của cơ cấu lái Downloaded by sau xanh (saudinh2@gmail.com)