Đồ án môn học kết cấu khung gầm ô tô Đề tài Nghiên cứu khai thác hệ thống trên xe Toyota Vios

- Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với cơchế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn địnhngay cả khi phanh gấp trên đường trơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG ĐÔ KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Đề tài: Nghiên cứu khai thác hệ thống trên xe Toyota Vios Sinh viên thực hiện : Nguyễn Việt Linh

Mã sinh viên : OT5240109 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Thiện

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

MỤC LỤC Lời mở đầu 1 Chương 1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios 3 1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Vios 3 1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios 5 Chương 2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 10 2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô 10

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 10 2.1.2 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios 12 2.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios 13 2.2.1 Cơ cấu lái 13

2.2.2 Dẫn động lái 15 2.2.3 Trợ lực lái 17 2.2.4 Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Vios 23 Chương 3 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Vios 25 3.1 Thông số đầu vào 25

3.2 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Vios 26 3.2.1 Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái 26 3.2.2 Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học 27 3.3.3 Kiểm tra bằng phương pháp đại số 28

3.3 Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái 29 3.3.1 Xác định mômen cản quay vòng 29

3.3.2 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 32 3.3.3 Tính bền cơ cấu lái bánh răng trụ – thanh răng 32 3.3.4 Tính bền trục lái 36

3.3.5 Tính bền đòn kéo ngang 37 3.3.6 Tính bền đòn kéo dọc 39 3.3.7 Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái 40 3.3.8 Tính bền khớp cầu 41

Chương 4 Khai thác, sử dụng hệ thống lái xe Toyota Vios 43 4.1 Các yêu cầu chung 43

4.2 Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 44 4.2.1 Bảo dưỡng thường xuyên 44

4.2.2 Bảo dưỡng 1 (sau 6500 Km) 44 4.2.3 Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km) 44 4.3 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 45 4.3.1 Lái nặng 45

4.3.2 Hành trình tự do lớn 45 4.3.3 Trợ lực lái làm việc nhưng lực trợ lực nhỏ 45

4.3.4 Lực trợ lực nhỏ và không đều khi quay vòng về hai phía 46 4.3.5 Mất trợ lực lái 47

4.3.6 Có tiếng ồn khi bơm làm việc 47 4.3.7 Có tiêng gõ trong cơ cấu lái 47 4.3.8 Dầu chảy qua lỗ thông hơi của bơm 48 4.3.9 Dầu nóng quá gây lọt dầu 48

4.3.10 Dây đai quá căng 48 4.3.11 Dây đai chùng 48 4.3.12 Chảy dầu ở các đệm phớt 49 4.4 Một số nội dung bảo dưỡng sửa chữa chính 49 4.4.1 Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái 49 4.4.2 Kiểm tra đầu thanh nối 50

4.4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 51 4.4.4 Điều chỉnh góc quay vôlăng 52 4.4.5 Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp 52 4.4.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 53 4.4.7 Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin 54 4.4.8 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm 55

4.4.9 Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái 57 4.5 Tháo lắp cơ cấu lái 60

Kết luận 68 Tài liệu tham khảo 69

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

1 Lời nói đầu

Đồ án khai thác hệ thống lái trên Toyota Vios:

 Sẽ giúp mình hiểu hơn về cấu tạo, nguyên lý làm việc cũng như tính toán và kiểmnghiệm hệ thống lái trên Toyota Vios

N i dung tài li u ộ ệ Đồ án khai thác h th ng ệ ố lái trên Toyota Vios:

GI i thi u chung v xe và h th ng lái trên Toyotaớ ệ ề ệ ố

Vios:

Toyota Vios là phiên bản Sedan cỡ nhỏ ra đời năm 2003 để thay thế cho dòngSoluna ở thị trường Đông Nam Á và Trung Quốc Thế hệ Vios đầu tiên là một phần trong dự án hợp tác giữa các kĩ sư Thái Lan và những nhà thiết kế Nhật củaToyota được sản xuất tại nhà máy Toyota Gateway, tỉnh Chachoengsao, Thái Lan

Với sự ra đời của Vios thế hệ thứ 2 năm 2007, Toyota bắt đầu cho dòng xe này tiếnquân sang các thị trường khác ngoài châu Á, thay thế chiếc Toyota Soluna, mộtmẫu subcompact bình dân hơn Toyota Corolla và Toyota Camry trong khu vựcĐông Nam Á

Thế hệ đầu 2003–2007Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗ

Động cơ: 1.3 và 1.5 lít Những chiếc xe đầu tiên của Vios ra đời tại Thái Lan dưới bàn tay của các kỹ sưThái Lan và các nhà thiết kế Nhật Phần lớn các mẫu xe Vios tại các quốc giaĐông Nam Á trong đó có Việt Nam được trang bị động cơ 1,5 lít trừ những chiếcVios của quốc đảo Philippines Người dân quốc đảo này ưa chuộng phiên bản sửdụng động cơ nhỏ hơn với dung tích 1,3 lít.

 Phiên bản đầu tiên của Vios được chế tạo dựa trên mẫu Toyota Platz Nhờ một sốcải tiến về ngoại thất, những chiếc Vios mang một dáng vẻ khác biệt, đặc biệt làvới phiên bản 2006 Phiên bản này được chỉnh sửa đáng kể với lưới tản nhiệt, đèn pha, đèn hậu được làm mới cùng vành đúc và nội thất mới

Thế hệ thứ 2 (từ năm 2007 đến nay)Kiểu thiết kế thân xe: sedan 4 chỗĐộng cơ: 1.5 lít

Chiếc Toyota Vios mới là sự tái hiện lại mẫu Toyota Belta sedan trình làng tháng11/2005 Toyota Belta còn có tên gọi khác là Toyota Yaris (tên này chỉ có ở Mỹ, Nhật và Australia), Toyota Echo (tên gọi tại Canada) và Toyota Vitz Nếu Vios chỉ

có phiên bản sedan thì Belta có thêm phiên bản hachtback

Toyota Vios 2007 vẫn sử dụng động cơ cũ (ra mắt vào tháng 8/2003) I4 ký hiệu1NZ-FE 1.5L DOHC tích hợp công nghệ điều khiển van biến thiên VVT-i Côngsuất cực đại của động cơ là 107 mã lực, mô-men xoắn tối đa 144 Nm Tuy nhiên,khung gầm thiết kế hoàn toàn mới

Phiên bản Vios 1.5E mới (5 số sàn) được nâng cấp từ xe Vios 2003 1.5G (5 sốsàn), còn phiên bản Vios 1.5G mới (4 số tự động) lần đầu tiên được giới thiệu tạithị trường Việt Nam

Xe Vios 2007 có kích thước lớn hơn xe đời cũ Trang bị an toàn và tiện nghi cónhiều cải tiến Về ngoại thất, thay đổi lớn nhất là lưới tản nhiệt có cấu trúc hìnhchữ V, cụm đèn hậu nhô ra ngoài, đèn xi-nhan tích hợp trên gương (gương có thểgập lại khi không sử dụng), vành hợp kim thiết kế mới

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Vios1.2.1 Động cơ 1NZ-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i)

Động cơ sử dụng trên xe Toyota 2- 4 Động cơ sử dụng trục cam kép, dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho

xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi Vios là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy lanhđặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- trường

 - Công suất tối đa: 107 HP / 6000 rpm

 - Mô men xoắn tối đa: 144 Nm / 4200 rpm

 - Tỉ số nén: 10,5:1

 - Mức tiêu hao nhiên liệu: 5,5L/100 Km (trong điều kiện thử nghiệm)

 - Hệ thống cung cấp nhiên liệu: xe Toyota Vios sử dụng hệ thống phun xăng điện

tử đa điểm (MPI) với các loại xăng có chỉ số octan là RON 95, 92, 87, 83 Dung

 - Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng , có lò xo ép hình đĩa, dẫn động cơkhí kiểu cáp Ở loại ly hợp này sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn từ đó có thể tậndụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng Mặt đáycủa lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với vỏ.

Mặt đỉnh của lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó

 - Hộp số:+ Đối với phiên bản 1.5G là tự động 4 cấp + Đối với phiên bản 1.5E làhộp số thường 5 cấp

 - Truyền lực chính và vi sai: Đây là loại xe du lịch động cơ và hộp số đặt ngang,cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố tríluôn trong cụm hộp số Xe Toyota Vios sử dụng truyền lực chính một cấp, bánhrăng trụ răng nghiêng

1.2.3 Hệ thống phanh Hệ thống phanh xe Toyota Vios bao gồm hệ thống phanhchân và phanh dừng (phanh tay)

 - Hệ thống phanh chân có dẫn dộng phanh thuỷ lực trợ lực chân không hai dòngchéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cả bánh trước và bánh sau Bộ trợ lực phanh và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối Ty đẩy của bàn đạp phanh trước khi tác dụng vào pittông trong xi lanh chính có liên hệ với van phân phối của bộ cường hoá nên khi phanh lực tác dụng lên pittông xi lanh chính baogồm cả lực của người lái và lực của bộ trợ lực phanh

 - Xe Toyota Vios còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh ABS, với cơchế phân bố lực phanh điện tử EBD, giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn địnhngay cả khi phanh gấp trên đường trơn trượt

 1.2.4 Hệ thống lái Hệ thống lái trên xe Toyota Vios là hệ thống lái cơ khí với taylái trợ lực thủy lực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình thường khi xe chạy ở tốc độ cao Hệ thống lái xe Toyota Vios bao gồm cơ cấulái, dẫn động lái, và trợ lực lái

 - Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năngcủa thanh lái ngang trong hình thang lái

 - Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng,thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối

- Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanh lực

 - Bán kính quay vòng: Bán kính quay vòng tối thiểu 4,9 m

 1.2.5 Phần vận hành Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau

 - Treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu nến (mcpherson), kích thước đòn treo

trên của hệ thống treo này giảm về bằng 0 Còn đầu trong của đòn treo dưới đượcliên kết bản lề với dầm ôtô, đầu ngoài liên kết với trục khớp nối dẫn hướng màđiểm liên kết nằm trên đường tâm của trụ xoay đứng Đầu trên của giảm chấn ốngthuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏ ôtô Phần tử đàn hồi là lò xo được đặtmột đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên vỏ ôtô.

Trên xe Toyota Vios vì đòn treo dưới chỉ gồm một thanh nén nên có bố trí thêmmột thanh giằng ổn định Ngoài ra đây là bánh xe dẫn hướng nên trụ đứng là vỏgiảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi xe quay vòng

 - Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ, vì lò xo trụ chỉ cókhả năng chịu lực theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần

 - Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)

 - Hệ thống đèn chiếu sáng và đèn báo hiệu bao gồm: đèn pha, đèn si nhan, đèn phanh, đèn sương mù, đèn soi biển số, đèn trần trong xe, đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp

 - Hệ thống thông gió, sưởi ấm, điều hoà nhiệt độ, bộ gạt nước, rửa kính

 - Hệ thống âm thanh gồm có radio, cassette và dàn loa

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

c đi m và k t c u c a h th ng lái trên xe ô tô

Toyota Vios:

Nhi m v và ch c n ng c a h th ng lái trên ô tô:   ệ ụ ứ ă ủ ệ ố

Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên Toyota Vios Như chúng ta đã tìm hiểu ở môn học cấu tạo hệ thống lái trên ô tô Nhiệm vụcủa Hệ thống lái của ôtô là để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quayvòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng haychuyển động quay vòng của ôtô khi cần thiết

Cấu tạo hệ thống lái trên ô tô trên xe ô tô Toyota Vios:

Hệ thống lái trên ô tô được chia làm 3 cụm chi tiết chính:

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

Cấu tạo trục lái trong hệ thống lái trên Toyota Vios

Cơ cấu lái sẽ giúp người lái đánh lái đảm bảo được động học quay vòng trên ô tô

Trên các ô tô du lịch thường ta sẽ sử dụng chi tiết cơ cấu lái Trục Vis – Thanhrăng

Cơ cấu lái trục Vis – Thanh răng trên hệ thống lái Toyota ViosHầu hết dẫn động lái và cơ cấu lái trên các hệ thống lái trên ô tô đều giống nhau.

Điều làm cho hệ thống lái trở nên đặc biệt đó chính là cụm chi tiết trợ lực lái Đây

là cụm chi tiết giúp cung cấp cảm giác lái cho ô tô do mỗi giá trị mà cơ cấu trợ lựclái tạo ra đều sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến lực quay ở các chi tiết dẫn động lái vàtùy theo giá trị trợ lực mà sẽ tạo ra các hệ thống lái “Đầm” hay không

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

Cấu tạo van phân phối kiểu van xoay trên trợ lực lái Toyota Vios

Nguyên lý làm việc của van phân phối trong trợ lực lái ô tô Toyota Vios

Ki m nghi m và khai thác h th ng lái trên ô tô Toyota Vios:  ể ệ ệ ố

Sơ đồ động học quay vòng hệ thống lái Toyota ViosPhần tiếp theo của tài liệu Đồ án khai thác hệ thống lái trên Toyota Vios là tínhtoán kiểm nghiệm về hệ thống lái trên Toyota Vios Trong tất cả các yếu tố, yêucầu quan trọng nhất của hệ thống lái trên ô tô đó chính là đảm bảo được động họcquay vòng đúng trên ô tô Động học quay vòng đúng là động học tuân thủ hoặcgần đúng với động học Ackerman nhất Thực tế, đối với các xe FWD thì tâmquay vòng thường nằm vào hơn 1 tí so với tâm quay vòng đúng chính vì thế mà ô

tô có thể chuyển hướng dễ hơn Đây được coi là 1 ưu điểm trong “Quá nhiềunhược điểm” của ô tô dẫn động cầu trước FWD so với ô tô dẫn động cầu sau

19:13 25/03/2024 Documents Downloader

RWD Đối với 1 xe chỉ hơn 100 mã lực và chỉ di chuyển lanh quanh thành phố thìnhiều khi lại là ưu điểm đó

Công dụng, phân loại, yêu cầu

a Công dụng của hệ thống lái ô tô

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyểnđộng quay vòng của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vànhlái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tănglực quay của vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và cácthanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng)

 b Phân loại hệ thống lái ô tô

 * Theo cách bố trí vành tay lái

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải

* Theo số lượng cầu dẫn hướng

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu

* Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;

- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;

- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;

- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;

- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ

c Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

- Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diệntích rất bé

- Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé

- Đảm bảo động học quay vòng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu phảilăn theo những vòng tròn đồng tâm

- Đảm bảo ô tô chuyển động thẳng ổn định.

- Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơnhiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng

- Đảm bảo tính tùy động

2.1.2 Bố trí chung hệ thống lái xe Toyota Vios Hệ thống lái ô tô Toyota Vios baogồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái xeToyota Vios được cho trên hình 2.1

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Toyota Vios 1.Vành lái(vô lăng); 2

Trục lái; 3 Thanh răng lái; 4 Xi lanh trợ lực; 5 Cảm biến tốc độ; 6.Bơm trợ lực;

7 Bình chứa dầu; 8 Van điều khiển; 9 Thanh nối;10 Làm mát dầu trợ lực; 11 Rôtuyn

 - Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòngcủa người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là cơ cấu lái bánh răng trụ vàthanh răng Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển độnggóc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái

- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rô tuyn, cam quay

 Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động góccủa trục bánh xe dẫn hướng

-Hệ thống trợ lực lái: có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái đểgiảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thống điềukhiển lái So với hệ thống lái không có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái cótrợ lực gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống với các

hệ thống lái thông thường, phần trợ lực với các bộ phận chính sau:

 - Nguồn năng lượng của trợ lực (Bơm thủy lực)

 - Van phân phối (Van điều khiển)

- Cơ cấu chấp hành (Xi lanh lực)2.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Vios2.2.1 Cơ cấu lái Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Vios là loại bánh răng trụ

- thanh răngHình 2.2 Cơ cấu lái bánh răng trụ- thanh răng 1 Bạc lệch tâm; 2 Ổ bi đỡ; 3

Trục răng; 4 Vít điều chỉnh; 5 Dẫn hướng thanh răng; 6 Lò xo nén; 7 Thanhrăng; 8 Vỏ thanh răng; 9 Kẹp; 10 Bạc lót; 11.Cao su chắn bụi; 12 Đầu thanhrăng; 13 Thanh nối

Cơ cấu lái bánh răng trụ

- thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất bé Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía