Trong tình hình phát triển kinh tế như hiện nay thì ở các cảng nói riêng và các đầu mối giao thông vận tải nói chung việc áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật vào công tác cơ giới hóa xếp dỡ là rất quan trọng và cần thiết vì nó có thể nâng cao năng suất lao động và giảm nhẹ sức lao động. Bất cứ hoạt động nào muốn có hiệu quả và có thể tồn tại lâu dài trên thương trường thì phải không ngừng cải tiến chất lượng sản xuất kinh doanh. Do đó, ngoài công tác quản lý, tổ chức sản xuất hợp lý còn đòi hỏi phải đầu tư trang thiết bị, máy móc vận chuyển và xếp dỡ tốt. Để đáp ứng được yêu cầu đó khoa cơ khí trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh đã trang bị cho các sinh viên trong viện những kiến thức cơ bản về trang thiết bị máy xếp dỡ và vận tải, đồng thời tạo điều kiện cho sinh viên làm quen với các công tác xếp dỡ và bố trí các trang thiết bị xếp dỡ.
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Lý do chọn đề tài
- Thiết kế hệ thống lái là một lĩnh vực không kém quan trọng trong ngành kỹ thuật ô tô và cơ khí Với sự nghiên cứu phát triển và đưa vào thực tế những công nghệ mới cũng như nhu cầu ngày càng tăng về an toàn và hiệu suất của xe hơi, đối với một sinh viên cơ khí ô tô em đã quan tâm và được thu hút bởi lĩnh vực này
- Hệ thống lái là một phần quan trọng của một chiếc xe và ảnh hưởng nhiều đến sự an toàn và trải nghiệm lái xe của người lái Nghiên cứu, phát triển và cải tiến hệ thống lái phù hợp sẽ giúp giảm nguy cơ tai nạn giao thông và đảm bảo rằng xe sẽ di chuyển an toàn và dễ dàng trong mọi điều kiện Nếu thiết kế ra hệ thống lái tốt sẽ giảm thiểu được chi phí bảo trì và sữa chữa, tăng cường hiệu xuất vận hành của xe Nó cũng sẽ tăng tính cạnh tranh và mang lại nhiều lợi ích cho những công ty khi xe của họ có hệ thống lái tốt Và từ đó đưa tên tuổi, thương hiệu của những chiếc ô tô có hệ thống lái tốt đi khắp thế giới
- Thiết kế hệ thống lái đang rất có triển vọng trong tương lai Em mong muốn học được các kỹ năng và kiến thức về cơ khí, động lực học, vật liệu, điện tử và tính toán số để thiết kế và tính toán các thông số kỹ thuật của hệ thống lái Ngoài ra, việc nghiên cứu để tính toán thiết kế hệ thống lái cũng giúp em nắm được rõ hơn về các tiêu chuẩn an toàn và quy định liên quan đến hệ thống lái, giúp em có được tầm nhìn tổng thể và hiểu rõ hơn các yêu cầu an toàn và hiệu suất của hệ thống lái
- Với những luận điểm về hệ thống lái nêu trên, em quyết định lựa chọn đề tài luận văn tốt nghiệp “ Tính toán, thiết kế hệ thống lái của xe HUYNDAI 8,5 tấn – HUYNDAI HD170 sử dụng công cụ INVENTOR” với mục đích nắm rõ về cấu tạo của hệ thống lái cũng như học hỏi được những công nghệ, các giải pháp thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và an toàn của hệ thống lái.
Mục tiêu nghiên cứu
- Tìm hiểu những ảnh hưởng có thể xảy ra trên hệ thống lái đang thiết kế và phân tích những ảnh hưởng đó tác động như thế nào đến hiệu suất và an toàn của hệ thống lái, bao gồm: Độ chính xác, độ bền, độ nhạy cảm, độ tin cậy và độ ổn định cũng như nhiều vấn đề liên quan khác tác động đến hệ thống lái
- Tối ưu hóa hiệu suất cũng như đáp ứng được sự an toàn của hệ thống lái trên xe tải Huyndai HD170
- Tìm hiểu những ảnh hưởng có thể xảy ra trên hệ thống lái đang thiết kế và phân tích những ảnh hưởng đó tác động như thế nào đến hiệu suất và an toàn của hệ thống lái, bao gồm: Độ chính xác, độ bền, độ nhạy cảm, độ tin cậy và độ ổn định
- Thiết kế và phát triển hệ thống lái hiện được sử dụng trên xe HUYNDAI HD170 để đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu suất và an toàn
- Hiểu rõ cấu tạo chi tiết và nguyên lí hoạt động của hệ thống lái, từ đó tính toán thiết kế và vẽ mô hình 3D mô phỏng lại hế thống lái bằng công cụ Inventor.
Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
- Phạm vi nghiên cứu xoay quanh việc nghiên cứu để tính toán và đưa ra phương án để thiết kế hệ thống lái xe HUYNDAI HD170 và vẽ mô phỏng lại hệ thống lái từ những thông số tính toán được
- Đối tượng của đề tài nghiên cứu gói gọn trong hệ thống lái của xe HUYNDAI HD170
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI XE HUYNDAI HD170
Những vấn đề chung của hệ thống lái
2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại
2.1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống lái
- Hệ thống lái có vai trò rất lớn việc thay đổi phương chuyển động của ô tô bằng cách điều khiển quay các bánh xe để tạo ra chuyển động thẳng hoặc chuyển động cong khi cần thiết
- Để quay vòng một chiếc ô tô cần có mô-men quay vòng Mô-men quay vòng được tạo ra bằng cách tạo ra các phản lực bên trong quá trình quay bánh xe dẫn hướng Thao tác điều khiển hướng chuyển động của xe thông qua hệ thống lái diễn ra theo quy trình như sau:
+ Vành lái: Tài xế tác động lực lên vô lăng, vô lăng nhận lực tác động này và chuyển tiếp nó xuống trục lái
+ Trục lái: Trục lái là thành phần quan trọng chịu trách nhiệm truyền mô-men từ vô lăng vào cơ cấu lái
+ Cơ cấu lái: Cơ cấu lái tăng mômen truyền từ trục lái và chuyển đổi nó thành chuyển động của các thanh dẫn động lái
+ Các thanh dẫn động lái: Chịu trách nhiệm truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng Thông qua các liên kết và bộ truyền động, chuyển động được truyền từ cơ cấu lái tới bánh xe, từ đó thay đổi hướng di chuyển của xe
- Kết cấu lái của mỗi loại xe có thể khác nhau, phụ thuộc vào cấu trúc và thiết kế chung của xe đó Các loại xe khác nhau có thể có các cơ cấu lái đặc biệt phù hợp với yêu cầu cụ thể của chúng Tuy nhiên, quá trình điều khiển hướng chuyển động của xe thông qua hệ thống lái vẫn tuân theo nguyên tắc chung
- Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay vòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo
2.1.1.2 Yêu cầu của hệ thống lái
- An toàn khi tham gia giao thông vận tải bằng ô tô là một yếu tố cực kỳ quan trọng và là chỉ tiêu hàng đầu để dánh giá chất lượng một chiếc ô tô Hệ thống lái đóng vai trò quan trọng trong đảm bảo an toàn và ổn định chuyển động của ô tô Để đáp ứng yêu cầu này, hệ thống lái cần đáp ứng những điều sau đây:
+ Quay vòng ô tô thật ngoặc trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé (tức là khả năng quay vòng hẹp được thực hiện một cách dễ dàng)
+ Trong quá trình quay vòng, các bánh xe của một xe ô tô cần lăn theo những vòng tròn đồng tâm để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống lái (Nếu các bánh xe không lăn theo các vòng tròn đồng tâm và trượt trên đường, sẽ xảy ra hiện tượng mất ma sát và lốp sẽ bị mòn nhanh hơn Đồng thời, công suất của động cơ sẽ bị mất đi để vượt qua lực ma sát trượt, dẫn đến tăng tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất giảm)
+ Lái nhẹ, có nghĩa là người lái có thể dễ dàng và mượt mà xoay vô-lăng mà không cần tác động lực quá lớn
+ Bánh xe dẫn hướng phải giữ được độ ổn định, khi xe chạy thẳng vẫn đảm bảo được độ ổn định
+ Đặt cơ cấu lái trên phần được treo (việc đặt cơ cấu lái trên phần được treo giúp tách biệt hoạt động của hệ thống lái và hệ thống treo giúp động học tốt hơn cũng như độ nhạy và độ phản hồi tốt hơn)
+ Khả năng quay vòng bị động của xe phải được bảo đảm
+ Khả năng an toàn bị động của xe phải được bảo đảm
+ Góc quay bánh xe dẫn hướng và góc quay vô lăng cần phải đảm bảo tỷ lệ thuận giữa
+ Đáp ứng độ nhạy và chính xác đối với lệnh lái từ người lái, dễ dàng thao tác khi sử dụng xe và đặc biệt là ổn định ở những tình huống tốc độ cao + Độ rơ của hệ thống lái phải ổn định và không được quá lớn
+ Các hệ thống trợ lực lái được bố trí phải cung cấp mức trợ lực phù hợp để người lái có thể điều khiển xe một cách dễ dàng và thoải mái
2.1.1.3 Phân loại của hệ thống lái
- Hệ thống lái xe ô tô được phân loại dựa theo nhiều tiêu chí khác nhau, dưới đây là một số phương pháp để phân loại hệ thống lái: a) Phân loại hệ thống lái theo phương pháp chuyển hướng
+ Hệ thống lái trước: các bánh xe trước được sử dụng để chuyển hướng và quay đầu Loại này phổ biến trên nhiều loại xe hơi hiện nay và có độ ổn định cao
+ Hệ thống lái tất cả các bánh xe hay hệ thống lái cùng hướng: cả bánh xe trước và bánh xe sau đều được sử dụng để chuyển hướng và quay đầu Phương pháp này cung cấp khả năng vận hành tốt trên nhiều điều kiện địa hình và thời tiết b) Phân loại hệ thống lái theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ trợ lực + Hệ thống lái sử dụng trợ lực thủy lực
+ Hệ thống lái sử dụng trợ lực khí (gồm cả cường hóa chân không) + Hệ thống lái sử dụng trợ lực điện
+ Hệ thống lái sử dụng trợ lực cơ khí c) Phân loại hệ thống lái theo cấu tạo của cơ cấu lái
- Cơ cấu lái loại trục vít: gồm 4 loại cơ bản:
+ Trục vít và cung răng đặt ở giữa trục vít
+ Trục vít và cung răng đặt ở cạnh bên trục vít
+ Trục vít và con lăn
- Cơ cấu lái loại trục vít vô tận: gồm 4 loại cơ bản:
+ Trục vít vô tận – êcu – đòn: iω tăng ở vị trí ngoài rìa
+ Trục vít vô tận di động – êcu: iω giảm ở vị trí ngoài rìa
+ Trục vít vô tận – êcu di động: iω tăng ở vị trí ngoài rìa
+ Trục vít – êcu – cung răng: iω không đổi
- Cơ cấu lái loại đòn quay: gồm 2 loại cơ bản:
+ Trục vít và đòn quay với 1 chốt quay
+ Trục vít và đòn quay với 2 chốt quay
- Cơ cấu lái loại thanh khía d) Phân loại theo bố trí vô lăng
- Hệ thống lái với vô lăng bố trí bên phải: Là hệ thống lái được sử dụng trong các nước mà chiều thuận (phía phải của đường) là quy định chính thức Một số quốc gia và khu vực sử dụng hệ thống lái này bao gồm các nước thuộc phe xã hội chủ nghĩa như Nga, Trung Quốc, Cuba và cũng bao gồm một số nước có ảnh hưởng từ Pháp như Việt Nam, Lào, Campuchia
Giới thiệu chung về xe tải HUYNDAI HD170
- Hệ thống lái xe tải Hyundai HD170 được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu vận chuyển hàng hóa nặng và đa dạng Xe có khối lượng tải trọng cao, cho phép chở được hàng hóa lớn và nặng nhưng vẫn đảm toàn Hệ thống lái được trang bị để cung cấp độ ổn định cao điều khiển một cách linh hoạt trên đường
- Hình thang lái của xe tuân thủ điều kiện liên kết của hình thang lái 4 khâu bản lề, và sử dụng trợ lực thủy lực để trợ lực cho hệ thống lái
- Để phù hợp với hệ thống đường giao thông ở Việt Nam, Hyundai đã nghiên cứu rất kỹ đến việc trang bị động cơ máy móc cho các dòng xe của mình Cụ thể ở dòng xe tải HD170 8,5 tấn này Hyundai đã trang bị thế hệ động cơ mới D6AB-D với công suất mạnh mẽ lên tới 290PS Động cơ này hoạt động bền bỉ, mạnh mẽ và đặc biệt tiết kiệm nhiên liệu tối ưu đem lại hiệu quả sử dụng và kinh tế cao cho chủ sở hữu
Bảng 1: Thông số xe tải Huyndai HD170
STT Tên thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài toàn bộ La 7850 mm
2 Chiều rộng toàn bộ Ba 2495 mm
3 Chiều cao toàn bộ Ha 3140 mm
5 Vệt bánh Bánh sau Bs 1850 mm
6 Vận tốc tối đa Vmax 139 Km/h
Trọng lượng không tải Go 8010 KG
Trọng lượng toàn tải Ga 18800 KG
Trọng lượng phân bố lên cầu trước Ga1 7000 KG Trọng lượng phân bố lên cầu sau Ga2 11800 KG
11 Thể tích công tác 1 xi lanh Vh 1858 Cm 3
12 Công suất cực đại của động cơ Nemax 209 KW
13 Số vòng quay ứng với Nemax nN 2000 v/p
14 Mô men cực đại của động cơ Memax 110 N.m
15 Só vòng quay ứng với Memax nm 1200 v/p
17 Đường kính xi lanh D 130 mm
19 Tỷ số truyền hộp số Số 1 ih1 6.552
23 Khả năng leo dốc 0.607 Tg( )
24 Bán kính quay vòng min Rmin 7.5 m
25 Chiều dài cơ sở 4395 mm
Lựa chọn phương án thiết kế
2.3.1 Lựa chọn phương án dẫn động lái
Hình 2.10 Sơ đồ dẫn động hình thang lái 4 khâu bản kề
- Dẫn động lái là hệ thống gồm tất cả các chi tiết truyền động lực từ cơ cấu lái đễn ngõng trục quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng
- Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái 4 khâu bản lề, nó được cấu tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kéo dọc Sự quay vòng của ô tô là một quá trình phức tạp và đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo mối quan hệ động học giữa bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi quay vòng Mặc dù không thể đạt được mối quan hệ động học hoàn hảo, các hệ thống lái hiện đại sử dụng hình thang lái 4 khâu bản lề, cùng với các khâu khớp và đòn kéo, để tạo ra một sự tương đối gần đúng của mối quan hệ động học khi quay vòng
- Như vậy chọn phương án thiết kế dẫn động lái là hình thang lái 4 khâu bản lề 2.3.2 Lựa chọn cơ cấu lái
2.3.2.1 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
- Cơ cấu lái kiểu này thường được phổ biến trên các loại xe có 4-5 chỗ ngồi
Có hai dạng cấu tạo sau:
+ Thanh răng liên kết với đòn ngang bên qua ổ bắt bu lông
+ Thanh ngang liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng
Hình 2.11 Sơ đồ cơ cấu lái thanh răng bánh răng
1 Trục lái, 2: Chụp nhựa, 3: Đai ốc điều chỉnh, 4: Ổ bi trên, 5: Vỏ cơ cấu lái 6: Dẫn hướng thanh răng, 7: Đai ốc, 8: Đai ốc điều chỉnh, 9: Lò xo
10: Thanh răng, 11: Trục, 12: Ổ bi dưới
- Thanh răng có răng cưa chỉ ở một phía, phần còn lại của thanh răng có tiết diện tròn Thanh răng được thiết kế để trượt lên các bạc trượt hình vành khăn Hệ thống bạc trượt bao gồm hai loại bạc trượt Một bạc trượt nằm ở phía dưới không có răng cưa, và một bạc trượt nữa hình vành khăn nằm phía dưới thanh răng Các bạc trượt này cho phép thanh răng trượt một cách ổn định và có thể điều chỉnh thông qua êcu điều chỉnh nằm phía dưới cơ cấu lái Giữa bạc trượt và êcu có một khe hở nhỏ để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ sát bạc và thanh răng Khe hở này giúp duy trì một mức tỳ sát chính xác và giữ cho hệ thống lái ổn định
- Độ nhạy cao: Do cơ cấu lái bánh răng, thanh răng truyền động trực tiếp và ăn khớp trực tiếp, nên có độ nhạy cao
- Truyền mômen tốt và tay lái nhẹ
- Hiệu suất cao: Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng có hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch từ 0.8 – 0,9
- Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng có độ rơ nhỏ ( lượng di chuyển ngang của thanh răng nhỏ)
- Cấu trúc gọn gàng: Các cơ cấu được bao kín nên ít phải bảo dưỡng và sữa chữa
2.3.2.2 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng
- Trục vít và êcu bi: Trục vít là một trục có rãnh xoắn, và êcu bi là một bộ phận hình trụ có rãnh tương ứng Trục vít quay quanh tâm và êcu bi quay quanh ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp
- Khi trục vít quay, êcu di chuyển lên xuống theo đường trục vít, tạo ra chuyển động truyền động
- Các rãnh dẫn bi trên trục vít và êcu bi được thiết kế để hướng dẫn và hỗ trợ chuyển động của các viên bi trong quá trình quay và di chuyển Rãnh dẫn bi trên trục vít và êcu bi có hình dạng phù hợp với viên bi giúp lăn trơn tru và ổn định
Hình 2.12: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng - cung răng
1: Vỏ, 2: Ổ bi, 3: Trục lái, 4: Êcu bi thanh răng, 5: Ổ bi, 6: Phớt,
7: Đai ốc điều chỉnh, 8: Đai ốc hãm, 9: Bánh răng rẻ quạy, 10: Bi
- Trục vít - êcu bi có tỷ số truyền cố định, nghĩa là một vòng xoay đầy của trục vít sẽ dẫn đến một di chuyển xác định của êcu bi Bộ trợ lực lái được sử dụng để giảm sức nặng và hỗ trợ lực cho người lái khi đánh lái Trong trường hợp này, trục vít - êcu bi chịu trách nhiệm truyền động từ bộ trợ lực lái đến hệ thống lái
- Giảm lực cản lăn: Nhờ có viên bi giữa trục vít và ê cu bi, ma sát trượt giữa chúng được giảm đáng kể Việc giảm ma sát trượt giữa các bộ phận truyền động giúp giảm lực cản lăn và năng lượng tiêu thụ Điều này giúp tăng hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong quá trình truyền động
- Tỷ số truyền lớn: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi có khả năng cung cấp tỷ số truyền lớn Tỷ số truyền có thể đạt đến mức rất cao, thậm chí lên đến 40 Điều này cho phép chuyển đổi chuyển động từ trục vít thành chuyển động lớn hơn trên trục bị động Tỷ số truyền lớn cung cấp độ nhạy cao và kiểm soát chính xác trong quá trình lái xe hoặc ứng dụng khác
- Cơ cấu lái trục vít-ê cu bi có hiệu suất cao, tức là năng lượng đầu vào được truyền đến năng lượng đầu ra một cách hiệu quả Hiệu suất nghịch bằng hiệu suất nghịch và trong khoảng (0,7 - 0,85) Điều này đảm bảo sự tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống lái
2.3.2.3 Cơ cấu lái trục vít – con lăn
Hình 2.13 Cơ cấu lái trục vít con lăn 1: Vỏ cơ cấu lái, 2: Trục bị động, 3: Con lăn, 4: Phớt, 5: Trục vít lõm
6: Nắp đổ dầu, 9: Trục vít con lăn, 10: Trục chủ động
13: Phớt, 14: Đòn quay đứng, 15: Êcu
- Cơ cấu lái trục vít – con lăn bao gồm hai thành phần chính là trục vít và con lăn Trục vít có dạng vít lõm, và con lăn tiếp xúc với mặt xoắn ốc của trục vít
- Truyền động: Chuyển động từ vành lái được truyền vào trục vít thông qua cơ cấu dẫn động Trục vít lõm ăn khớp với con lăn đặt trên các ổ bi kim Con lăn có góc ren ăn khớp với trục vít, khi trục vít quay, con lăn cũng quay theo Điều này tạo ra chuyển động trục vít thành chuyển động trục bị động
- Con lăn muốn tiếp xúc được với mặt xoắn của trục vít, thì giữa tâm con lăn và trục vít có độ lệch tâm (5-7mm) và để sử dụng khi chỗ ăn khớp bị mòn, khi đó có thể điều chỉnh độ ăn khớp bằng cách đẩy sâu con lăn vào ăn khớp với trục vít tạo nên độ ăn khớp mới với độ rơ cho phép bằng đai ốc điều chỉnh ở đầu trục bị động
- Tỷ số truyền: Cơ cấu lái trục vít – con lăn cung cấp tỷ số truyền cố định Tỷ số truyền phụ thuộc vào số răng của con lăn và trục vít Thông thường, loại con lăn 3 răng được sử dụng để giảm áp lực tác động lên con lăn
- Hiệu suất và ma sát: Cơ cấu trục vít – con lăn có hiệu suất cao trong việc truyền động Hiệu suất thuận (hiệu suất năng lượng đầu ra) của cơ cấu này thường nằm trong khoảng 0,6 - 0,7 trong khi hiệu suất nghịch (hiệu suất năng lượng đầu vào) thường nằm trong khoảng 0,3 – 0,5 Con lăn quay trơn trên trục, thường thông qua ổ bi kim, giúp giảm ma sát và tăng hiệu suất
* Xe đang tính toán thiết kế là xe có tải trọng trung bình nên các phương án ở trên được nêu ra ta lựa chọn phương án như sau:
+ Dẫn động lái: Sử dụng phương pháp dẫn hướng cầu trước với hình thanh lái 4 khâu bản lề
+ Cơ cấu lái: Chọn cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng vì có khả năng trợ lực lớn
Thiết kế dẫn động lái
3.1.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái
3.1.1.1 Tỷ sô truyền của cơ cấu lái i ω
- Là tỉ số của góc quay vô lăng chia cho góc quay của đòn quay đứng Tủy theo cơ cấu lái iω có thể không đổi hoặc thay đổi Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi, tỉ số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung gian
- Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng được tính theo công thức sau:
𝑡 Trong đó: t: Bước ren của trục vít
R0: Bán kính vòng chia của cung răng
- Do t và R0 là không đổi nên tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng là không đổi Nhưng tỉ số truyền cảu cơ cấu lái có thể thay đổi nếu bán kính vòng chia của cung răng và bước thanh răng thay đổi
- Tỷ số truyền của cơ cấu lái này thường được chọn như sau: iω = 16÷32, ta chọn iω = 24
3.1.1.2 Tỷ số của dẫn động lái i d
- Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn Trong quá trình quay vòng của bánh xe dẫn hướng giá trị cánh tay đòn dẫn hướng sẽ thay đổi Trong các kết cấu hiện nay id thường thay đổi không nhiều. id = 0,85÷1,1 Chọn id = 1
3.1.1.3 Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái i g
- Là tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay cảu bánh dẫn hướng Tỷ số này bằng tích số của tỷ số truyền cơ cấu lái iω và tỷ số truyền của dẫn động lái id ig = iω id
- Tỷ số truyền góc của hệ thống lái chọn sơ bộ: ig = iω.id = 24.1 = 24
3.1.1.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái I l
Hình 3.1 Sơ đồ trụ đứng nghiên trong mặt phẳng ngang
- Il là tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng (pc) và lực đặt trên vành tay lái khi cần để khắc phục lực cản quay vòng (pl) il = c l p p
Mc: Mômen cản quay vòng của bánh xe c: Cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đường trục đứng kéo dài (hình 3.1)
ML: Mômen lái đặt trên vành lái (hình 3.1)
R: Bán kính vành tay lái
Hình 3.2 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái
- Mômen cản quay vòng tác động lên bánh xe dẫn hướng M’c sẽ bằng tổng số của mômen cản chuyển động M1, và mômen cản do bánh xe trượt trên đường
M2 và mômen cần thiết để làm ổn định dẫn hướng M3 do cánh tay đòn c trên hình vẽ Khi xác dịnh lực cực đại Plmax, thì M3 có thể bỏ qua Khi cần độ chính xác cao thì phải tính cả M3
Gbx: Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng
F: Hệ số cản lăn (f = 0,015) c: Chiều dài cánh tay đòn (hình 3.2)
- Cánh tay đòn cmin thường xác định theo thực nghiệm, với ô tô tải lớn cmin 60÷100 (mm) Chọn c = 60 (mm)
* Mô men cản do bánh xe trượt trên đường M2
Hình 3.3 Điểm đặt lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vòng
- Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe, do sự đàn hồi của lốp, diện tích tiếp xúc giữa lốp với đường sẽ bị quay tương đối với mặt phẳng bánh xe Điểm đặt lực ngang Y sẽ dịch chuyển một đoạn x nào đó về phía sau đối với trục bánh xe Đoạn x được thừa nhận bằng một phần tư chiều dài của bề mặt tiếp xúc giữa lốp với đường Theo (hình 3.3) ta có: x = 0,5 √𝑟 2 − 𝑟 𝑏𝑥 2 rbx = 0.96r ta có x = 0.14r Thì M2 = Y.x = 0,14.Gbx φ1.r
Trong đó: φ1: Hệ số bám ngang, lấy = 0,7 r: Bán kính tự do của bánh xe, r = (B+d/2).25,4 (mm) Với lốp có ký hiệu: 12R22.5
=> x = 0,14.590,55 = 82,68 (mm) = 0,08268 (m) Lực tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng Gbx = 3500 (kG) = 34300 (N)
* Tổng mômen cản quay vòng ở cả hai bánh xe dẫn hướng Mc là:
=> Mc = 2.(M1+M2).γ = 2.(30,87+1985).1,07 = 4314 (N.m) Trong đó: γ: Hệ số tính đến ảnh hưởng của M3 gây ra do cầu trước ô tô bị nâng lên, γ
* Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái Plmax
Khi đánh lái trong trường hợp ô tô đứng yên tại chỗ để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng thì lực đặt lên vành tay lái là lớn nhất Xác định lực lớn nhất đặt lên vành tay lái theo công thức:
Mc: Mômen cản quay vòng, Mc = 4314 (Nm)
R: Bán kính của vành tay lái, lấy R = 0.25 (m) iω: Tỉ số truyền của cơ cấu lái, iω = 24 id : Tỉ số truyền của dẫn động lái, id = 1
30 ηt: Hiệu xuất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái trục vít – ecu bi thanh răng – cung răng ηt = 0,87 (Sách thiết kế ô tô Phạm Xuân Mai) ηl: Hiệu suất tính đến tiêu hao ma sát ở cam quay và các khớp nối trong truyền động lái, với ô tô cầu trước dẫn động ηl = 0,5÷0,7 Lấy ηl = 0,5 3.1.2 Tính toán động học của hệ thống lái
3.1.2.1 Tính toán động học của hình thang lái
- Việc tính toán động học của dẫn động lái giúp ta xác định bán kính quay vòng của xe, tức là khoảng cách tối thiểu mà xe có thể quay được mà không cần phải lùi hoặc di chuyển ngoặc Điều này liên quan đến các thông số của hình thang lái và góc quay của bánh lái
- Từ lý thuyết quay vòng có thể nhận thấy được sự lăn tinh của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ của góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng
- Theo giáo trình thiết kế và tính toán ô tô máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện ở công thức sau:
Trong đó: Β: Góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài; α: Góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong;
B0: Khoảng cánh giữa hau đường tâm trụ đứng;
L: Chiều dài cơ sở của ô tô
- Dựa vào biểu thức trên để bánh xe dẫn hướng lăn tinh mà không bị trượt lếch trong quá trình quay vòng thì hiệu số Cotg góc quay của bánh xe bên ngoài và bên trong phải luôn là một hằng số và bằng 𝐵 0
- Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của bánh xe dẫn hướng
Nó bao gồm các khâu được nối với nhau bởi các khớp cầu và các đòn bên được bố trí nghiên một góc so với tâm dầm cầu trước
31 a) Trường hợp xe đi thẳng
Hình 3.4 Sơ đồ đọng học hình thang lái khi xe đi thẳng
- Các đòn bên tạo với phương dọc một góc 𝜃
- Khi ô tô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa α và β vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đantô không thể thõa mãn hoàn toàn được
- Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng khoogn được vượt quá 1,5 0 b) Trường hợp khi xe quay vòng
Tính toán cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng
- Vi phân góc quay của vành tay lái: d𝜃 = 2π p dt p: bước ren trục vít;
𝜃: góc quay vành tay lái; t: thời gian
- Vi phân góc quay của trục đòn quay đứng: dΩ = dt
Rc2: Bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt
𝑝 thay vào ta được: Rc2 = 𝑖 𝑤 𝑝
3.2.2 Thiết kế bộ truyền trục vít – êcu bi
Hình 3.14 Cơ cấu lái trục vít – ê cubi thanh răng – cung răng
1.Vỏ cơ cấu lái 6.Phớt 2.Ổ bi dưới 7.Đai ốc điều chỉnh
3.Trục vít 8.Đai ốc hãm
4.Ê cubi 9 Bánh răng rẻ quạt
- Khi đánh lái, trục vít bị xoay, tạo ra lực vuông góc từ bề mặt rãnh vít qua các viên bi tác dụng vào bề mặt rãnh bi trên êcu Lực này được phân ra thành 2 thành phần: Là lực vòng Py và lực dọc trục Pd Lực Pd Chính là lực tác dụng làm quay bánh răng rẻ quạt
Hình 3.15 Các thông số của trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng
- Lực Fa có giá trị như sau:
Mc: Mômen cản quay vòng khi xe đứng tại chỗ, Mc = 4314 (Nm); ld: Độ dài đòn quay đứng, ld = 200 (mm); ln: Độ dài đòn quay ngang, đoan nối giữa trục bánh xe với đòn kéo dọc, ln = 250 (mm); ηth: Hiệu suất thuận của cơ cấu lái, ηth = 0,7;
Rc2: Bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt; iω = 24 Tỷ số truyền của cơ cấu lái
- Ta chọn đường kính bi: db = 10 (mm)
- Do đó bước vít của trục vít: p = db + 5 = 10 + 5 = 15 (mm)
- Chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép 20X Do đặc điểm cấu tạo, êcu bi và thanh răng là một chi tiết và cùng được làm từ thép 20XH
- Xác dịnh đường kính trong của trục vít theo độ bền kéo: (Sách Trịnh Chất/168)
+ [𝜎 𝐾 ] = 𝜎 𝑐ℎ ⁄3 với 𝜎 𝑐ℎ : giới hạn chảy của vật liệu vít
- Theo bảng P2.4 (Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1) chọn d1 = 31 (mm)
- Bán kính rãnh lăn: chọn r1 = 0,51 db = 0,51.10 = 5,1 (mm)
- Khoảng cách từ tâm rãnh lăn đến tâm bi:
- Trong đó β: Góc tiếp xúc, nên chọn β = 45 0 thì khả năng tải của trục vít tăng
- Đường kính vòng tròn qua tâm viên bi: (Sách trịnh chất/169)
- Đường kính trong của đai ốc:
- Chiều sâu của profin ren: h1 = ( 0,3 0,35)db = 0,35.10 = 3,5 (mm)
- Đường kính ngoài của trục vít và đai ốc d = d1 + 2h1 = 31 +2.3,5 = 38 (mm)
- Góc nâng của trục vít được xác định như sau:
- Số bi trên các vòng ren làm việc, với số vòng ren trên êcu: K = 2,5 (vòng)
- Số bi không làm việc phụ thuộc vào chiều dài rãnh hồi bi:
- Góc ma sát lăn thay thế :
𝑑 1 𝑠𝑖𝑛 𝛽) Với ft = 0,004 ÷ 0,006 là hệ số ma sát lăn
- Hiệu suất khi biến chuyển động quay thành chuyển động tinh tiến:
- Hiệu suất khi biến chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay:
- Mô men quay đai ốc
- Tải trong riêng dọc trục được xác định theo công thức sau:
𝑍 𝑏 𝑑 𝑏 2 𝜆 Trong đó: λ = 0,8 hệ số phân bố không đều tải trọng cho các viên bi qa = 42383 31.10 2 0,8.10 −6 = 17 (MPa)
- Từ khe hở tương đối χ và tải trọng riêng dọc trục qa, xác định được ứng suất lớn nhất 𝜎 𝑚𝑎𝑥 = 3800 MPa [𝜎 𝑚𝑎𝑥 ] = 5000 (MPa) đối với mặt làm việc của trục vít Do đó trị số 𝜎 𝑚𝑎𝑥 thỏa mãn điều kiện:
𝜎 𝑚𝑎𝑥 < [𝜎 𝑚𝑎𝑥 ] 3.2.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng – cung răng
Hình 3.16 Cơ cấu lái liên hợp
- Thanh răng và bánh răng rẻ quạt được chế tạo bằng thép 20XH, thường hóa, độ rắn HRC 50 , 𝜎 𝑏 = 650 (MPa), 𝜎 𝑐ℎ = 400 (MPa), phôi rèn
3.2.3.2 Xác định các thôn số của bộ truyền
* Tính toán bánh răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc
- Bánh răng rẻ quạt là bánh răng trụ răng thẳng tính toán để thỏa mãn điều kiện tiếp xúc lớn nhất 𝜎 𝐻 sinh ra khi các đôi răng ăn khớp không vượt quá trị số cho phép [𝜎 𝐻 ]
- Ứng suất tiếp xúc lớn nhất được tính theo công thức Héc đối với hai hình trụ tiếp xúc dọc đường sinh Ta có điều kiện bền:
Trong đó: qn: cường độ tải trọng pháp tuyến (tải trọng riêng);
𝜌: bán kính cong tương đương của bề mặt;
ZM: hệ số xét đến cơ tính của vật liệu, do bánh răng rẻ quạt được chế tạo bằng vật liệu thép nên: ZM = 275 (MPa) 1/2
- Vì hiện tượn tróc rỗ xảy ra tại phần chân răng gần vùng tâm ăn khớp, nên ta tính toán độ bền tiếp xúc của răng tại tâm ăn khớp
- Đối với bánh răng trụ răng thẳng, cường độ tải trọng pháp tuyến, có xét đến sự phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng vành răng và tải trọng động là:
- Để đơn giản trong tính toán tả giả thuyết có hai răng ăn khớp cùng một lúc Nên tổng chiều dài tiếp xúc lH bẳng chiều rộng vành răng bw
- Bán kính cong tương đương:
𝜌 1 , 𝜌 2 : Bán kinh cong các bề mặt răng của thanh răng và bánh răng rẻ quạt
- Từ những công thức trên ta suy ra công thức kiểm nghiệm bánh răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc:
Md: mô men quay trục bánh răng rẻ quạt Md = Mc = 4314 (Nm);
[𝜎 𝐻 ]: ứng suất tiếp xúc cho phép (MPa);
ZH: hệ số xét đến hình dạng bề mặt tiếp xúc, tính theo công thức:
- Bánh răng rẻ quạt được thiết kế với độ dịch chỉnh bằng 0, ta có αw = 20 0 và tính được:
- Hệ số tập trung tải trọng tra theo đồ thị trên hình 10-14 (trang 157–CTM tập I) Đặt bw = ψd dw2
- Với bánh răng bằng thép ZM = 275 (MPa) 1/2
- Hệ số chiều rộng bánh răng ψa = 𝑏 𝑤
𝑎 𝑤 phụ thuộc vào vị trí của bánh răng so với các ổ Trong trường hợp thiết kế, bánh răng rẻ quạt đặt ở vị trí đối xứng nên ta có thể lấy ψa = 0,3 ÷ 0,5, ta chọn ψa = 0,4
- Bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt đã tính ở trên Rc2 = 57 (mm) Suy ra dw2 = 114 (mm) Do vậy chiều rộng bánh răng bw = 0,4.114 = 45,6 (mm) Hệ số
114 = 0,4 dùng để tra các hệ số KHβ và KFβ (theo hình 10 – 14 CTM tập I)
- Độ rắn của vật liệu chế tạo HB < 350, nên ta tìm được KHβ = 1,01
- Chọn sơ bộ hệ số KHv = 1,2 Thay những thông số vào công thức ta tính được ứng suất tác dụng lên bề mặt của bánh răng rẻ quạt
- Thỏa mãn ứng suất cho phép [𝜎 𝐻 ] = 650(𝑀𝑃𝑎) 1/2
- Đường kính vòng chia: Dc2 = 2Rc2 = 2.57 = 114 (mm)
- Chiều cao đỉnh răng: hđ2 = 0,6m = 0,6.6 = 3,6 (mm)
- Chiều cao chân răng: hf2 = h2 – hđ2 = 9,6 – 3,6 = 6 (mm)
- Khe hở chân răng: c = (0,15 ÷ 0,25)m = 0,15.6 = 0,9 (mm)
- Đường kính vòng đỉnh răng: Dđ2 = Dc2 + 2hđ2 = 114 + 2.3,6 = 121 (mm)
- Đường kính vòng chân răng: Df=Dc2 -2.(hf2+c) 4 – 2.(6+0,9)0 (mm)
- Chiều rộng bánh răng: bw = 45,6 (mm) Chọn bw = 60 (mm)
- Góc ôm của bánh răng rẻ quạt: 𝛼 = 𝑍.𝑡
3.2.3.3 Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn
- Để đảm bảo độ bền uốn cho răng, ứng suất uốn sinh ra tại chân răng không được vượt quá một giá trị cho phép:
Mđ : Mômen quay trục bánh răng rẻ quạt bằng Mc = 4314 (Nm) ;
Rc : Bán kính vòng chia bánh răng rẻ quạt, Rc = 57 (mm) ; bw : bề rộng bánh răng rẻ quạt, bw = 60 (mm) ;
𝜀 𝛼 : Hệ số trùng khớp của răng, Y 0,625
Yβ = 1 : Hệ số kể đến độ nghiêng của răng (bánh răng thẳng) ;
KF : Hệ số tải trọng khi tính về uốn, KF = 2 ÷ 2,5 Chọn KF = 2,5
=> Thỏa mãn điều kiện bền cho phép của loại vật liệu chế tạo.
Thiết kế trợ lực lái
3.3.1 Yêu cầu về phương án chọn trợ lực lái
- Khi hệ thống trợ lực lái gặp sự cố, hệ thống lái vẫn có thể hoạt động, mặc dù với độ nặng hơn và yêu cầu hỗ trợ lực vận hành lớn hơn từ người lái Nếu hư hỏng xảy ra và ngưng cấp dầu từ bơm đến cơ cấu lái, người lái vẫn có thể điều khiển xe bằng cách sử dụng sức lực của mình để quay vô lăng Tuy nhiên, điều này đòi hỏi sự cố gắng lớn hơn và khả năng vận hành xe sẽ bị ảnh hưởng
- Yếu tố quan trọng khi thiết kế trợ lực lái là đảm bảo được lực lái thích hợp: Chức năng chính của trợ lực lái là làm giảm lực đánh lái, mức độ giảm lực đánh lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển động của xe
- Lực lái khi đứng yên và chạy chậm: Khi xe đứng yên hay chạy chậm, cần lực lái lớn để vận hành xe dễ dàng Lúc này trợ lực lái cung cấp sức mạnh để giảm lực tác động lên vô lăng, giúp người lái dễ dàng xoay vô lăng và điều khiển xe
- Lực lái ở tốc độ trung bình: Khi xe di chuyển ở tốc độ trung bình, cần lực lái nhỏ hơn so với khi xe đứng yên hoặc chạy chậm Trợ lực lái được điều chỉnh sao cho người lái có thể điều khiển xe một cách linh hoạt và chính xác
- Lực lái ở tốc độ cao: Khi xe di chuyển ở tốc độ cao, chỉ cần lực lái nhỏ hoặc không cần trợ lực lái Do ma sát giữa bánh xe và mặt đường giảm, lực cản là lực tác động lên vô lăng giảm đi, và người lái có thể điều khiển xe một cách dễ dàng
- Thời gian tác động của cường hóa phải tối thiểu
- Như vậy sử dụng hệ thống trợ lực lái phải đảm bảo tính năng vận hành của xe, giảm được lực đánh lái Tuy nhiên, hệ thống lái có trợ lực kết cấu phức tạp hơn và khối lượng bảo dưỡng cũng tăng thêm so với hệ thống lái không có trợ lực 3.3.2 Lựa chọn phương án bố trí trợ lực lái
- Trên xe ô tô bố trí trợ lực lái dạng thủy lực có kết cấu gọn Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: Nguồn năng lượng, van phân phối và xi lanh lực Tùy thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau:
+ Van phân phối, xi lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái;
+ Vạn phân phối, xi lanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái; + Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xi lanh lực; + Vạn phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau;
+ Cơ cấu lái, xi lanh lực đặt chung, tách biệt với van phân phối
3.3.2.1 Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái
- Ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các đường ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định lực học do cường hóa gây nên
- Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các chi tiết của dẫn động lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vòng toàn bộ của các bánh xe dẫn hướng Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng Nên phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái để đảm bảo chịu lực ổn định
Hình 3.17 Bộ cường hóa lái bố trí VPP, XLL đặt chung trong CCL
1.Đòn quay đứng 6.9.10.Cơ cấu hình thang lái
2.Thanh kéo dọc 7.Trục lái
3.Đòn quay ngang 8.Vành tay lái 4.VPP, XLL và CCL 11.Bánh xe dẫn hướng
5.Cầu dẫn hướng 12.Trục quay
3.3.2.2 Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái
- Phương án này: Van phân phối và xinh lanh lực được bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc Kiểu bố trí như thế này cho phép ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực thành một cụm
- Bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xi lanh lực thì không đảm bảo lái nhẹ bởi vì khi quay vòng những lực thành phần bên tác dụng lên đòn quay đứng từ thanh kéo dọc (lực thành phần hướng kính tác dụng lên bỏ van phân phối) sẽ cản trở chuyển động của con trượt và chính nguyên nhân này làm tăng đáng kể lực ở vành tay lái
Hình 3.18 Bộ cường hóa VPP và XLL thành một cụm, tách biệt với CLL
1.Cơ cấu lái 6,9,10.Cơ cấu hình thang lái
2.Thanh kéo dọc 7.Trục lái
3.Đòn quay ngang 8.Vành tay lái
4 Van phân phối và xilanh lực 11.Bánh xe dẫn hướng
5.Cầu trước của bánh xe dẫn hướng 12.Trục quay
3.3.2.3 Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xi lanh lực
- Ở phương án này, van phân phối được bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xi lanh lực nằm riêng rẽ Trong kiểu bố trí này đòi hỏi các đường ống dẫn phải dài nhưng ưu điểm chính của nó lại là cơ cấu lái và dẫn động lái giảm tải khỏi tác động của cường hóa lái, công suất của cường hóa lái dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi linh hoạt do cách bố trí
- Trong trường hợp này ta bố trí xi lanh lực trên hình thang lái giảm thiểu lực tác dụng lên cơ cấu lái và dẫn động lái do vậy nó giảm kích thước của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng sinh ra
Hình 3.19 Bộ cường hóa bố trí VPP và CCL đặt thành 1 cụm, tách biệt bới XLL
1.Van phân phối 7.Trục lái
2.Thanh kéo dọc 8.Vành tay lái
3.Đòn quay ngang 11.Bánh xe dẫn hướng 4.Cơ cấu lái 12.Trục quay
5.Cầu trước của bánh xe dẫn hướng 13.Xilanh lực
6, 9, 10.Cơ cấu hình thang lái
3.3.2.4 Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau
- Trong phương án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực nằm tách biệt nhau Nó cũng có đầy đủ những ưu điểm cảu các phương án bố trí trước như cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của cường hóa, công suất của cường hóa dễ dàng thay đổi do xi lanh lực có thể thay đổi tự do nhờ cách bố trí Tuy nhiên bố trí như phương án này tay lái vẫn không nhẹ và lực tác động lên van phân phối thay đổi do lực tác động lên cánh tay đòn thay đổi
Hình 3.20 Bộ cường hóa bố trí, VPP, XLL và CCL riêng biệt với nhau
1.Cơ cấu lái 7.Trục lái
2.Thanh kéo dọc 8.Vành tay lái
3.Đòn quay ngang 11.Bánh xe dẫn hướng
4.Van phân phối 12.Trục quay
5.Cầu trước của bánh xe dẫn hướng 13.Xilanh lực
6, 9, 10 Cơ cấu hình thang lái
Khái quát cơ bản về phần mềm AUTODESK INVENTOR
- Autodesk Inventor là một phần mềm chuyên dụng dùng để thiết kế và mô phỏng các sản phẩm, máy móc và cấu trúc phức tạp trong ngành công nghiệp Được phát triển bởi Autodesk Inventor cung cấp một loạt các công cụ mạnh mẽ để tạo ra các mô hình 3D, mô phỏng và tạo kỹ thuật
- Dưới đây là một số tính năng chính của Autodesk Inventor:
+ Thiết kế 3D: Inventor cho phép người dùng tạo ra các mô hình 3D chính xác và chi tiết Người dùng có thể tạo ra các bộ phận riêng lẻ, lắp ráp chúng lại thành các sản phẩm hoàn chỉnh và xem trước các mô hình trong không gian 3D
+ Mô phỏng và phân tích: Phần mềm này cung cấp các công cụ mô phỏng và phân tích để kiểm tra tính toàn vẹn cơ học và chức năng của các thiết kế trước khi chế tạo vật lý Điều này giúp giảm thiểu rủi ro và chi phí trong quá trình phát triển sản phẩm
+ Bản vẽ kỹ thuật: Inventor cho phép tạo ra các bản vẽ kỹ thuật chi tiết và chính xác, bao gồm các bản vẽ tổng quan, bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp ráp và bản vẽ phụ trợ
+ Quản lý dữ liệu: Phần mềm này cung cấp các công cụ quản lý dữ liệu thiết kế để giúp người dùng quản lý các phiên bản, lịch sử và phiên bản của mô hình Điều này giúp đảm bảo tính nhất quán và dễ dàng truy cập vào dữ liệu thiết kế + Tích hợp với các công cụ khác: Autodesk Inventor tích hợp tốt với các phần mềm khác trong họ công cụ Autodesk, như AutoCAD và Fusion 360
- Và trong chương này em đã ứng 2 tính năng là thiết kế 3D và Mô Phỏng của phần mềm AUTODESK INVENTOR để mô hình hóa lại cơ cấu lái là mô phỏng nguyên lí hoạt động cơ bản của cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng – cung răng.
Mô hình hóa cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng – cung răng
- Bước đầu tiên trước khi có thể mô phỏng là vẽ lại 3D cơ bản những bộ phận chính của cơ cấu lái Sau đó mới tiến hành lắp ráp và mô phỏng chuyển động Và dưới đây là những bộ phận chính của cơ cấu lái
Hình 4.1 Vỏ cơ cấu lái
Hình 4.4 Bánh răng rẻ quạt
- Sau khi đã có những chi tiết chính của cơ cấu lái, có thể tiến hành ráp và bắt đầu mô phỏng chuyển động
Hình 4.5 Cơ cấu lái sau khi lắp ráp các chi tiết đã vẽ