đồ án thiết kế hệ thống lái xe du lịch có trợ lực xe corola

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà x hội chủ nghĩa việt namã trờng đại học bách khoa Độc lập -Tự do - Hạnh phúc hà nội nhiệm Vụ thiết kế tốt nghiệp Họ và tên : NGuyễn Đức Thành Lớp : ôtô Khoá : 46 Ngành : Cơ Khí - Ôtô 1. Đề tài thiết kế: Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch có trợ lực. 2. Các số liệu ban đầu: Tham khảo xe TOYOTA COROLLA 3. Nội dung công việc: 3.1 Thuyết minh tính toán: 3.1.1 Tổng quan về hệ thống lái 3.1.2 Thiết kế tính toán hệ thống lái 3.1.2.1 Tính toán thiết kế dẫn động lái 3.1.2.2 Tính toán thiết ké cơ cấu lái 3.1.2.3 Tính toán thiết kế trợ lực lái 3.1.3 Xây dựng qui trình gia công chi tiết điển hình 3.1.4 Xây dựng qui trình lắp ráp, điều chỉnh, bảo dỡng và sửa chữa hệ thống lái 3.2 Các bản vẽ: 3.2.1 Bản vẽ bố trí chung 3.2.2 Bản vẽ đồ thị động học 3.2.3 Bản vẽ các phơng án cơ cấu lái 3.2.4 Bản vẽ các phơng án bố trí trợ lực 1 3.2.5 Bản vẽ chi tiết. 3.2.6 Bản vẽ lắp trợ lực lái 3.2.7 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý làm việc của trợ lực lái 3.2.8 Bản vẽ qui trình công ghệ chế tạo chi tiết 4. Cán bộ hớng dẫn : ThS . Đỗ Tiến Minh 5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 20 tháng 02 năm 2006 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 20 tháng 05 năm 2006 Ngày 20 tháng 02 năm 2006 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hớng dẫn thiết kế 2 Lời nói đầu === === Trên nền tảng của đất nớc đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sự thay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc và sự hội nhập của các nghành công nghiệp, kỹ thuật Ôtô ở nớc ta ngày càng đợc chú trọng và phát triển. Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp Ôtô giữa nớc ta với nớc ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nớc nh: FORD, TOYOTA, NISAN, DAEWOO, KIA, Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ kỹ thuật tiên tiến của các nớc có nền công nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng nh sử dụng bảo dỡng trên xe Ôtô. Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của Ôtô là hệ thống lái. Hệ thống này có chức năng điều khiển hớng chuyển động của Ôtô, nó đảm bảo tính năng ổn định chuỷên động thẳng cũng nh quay vòng của bánh xe dẫn h- ớng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của Ôtô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó ngời ta không ngừng cải tiên hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó. Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kỹ thuật hiện đại. Em đã đợc giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống lái xe DU LịCH có trợ lực . Với hệ thống lái có trợ lực cải tiến quá trình điều khiển làm tăng tính năng an toàn chuyển động và giúp cho ngời lái giảm mệt mỏi. Tuy nhiên, với một đề tài khá rộng đề cập đến nhiều vấn đề đòi hỏi phải có thời gian dài nghiên cứu và thực nghiệm. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhng với khả năng và thời gian hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi sai sót cũng nh còn nhiều vấn đè không đợc đề cập tới. Em mong các thầy và các bạn đồng nghiệp góp ý để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn. 3 Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hớng dẫn : Đỗ Tiến Minh tận tình chỉ bảo để em có thể hoàn thành đợc bản đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong bộ môn Ôtô - Khoa cơ khí trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội cùng các bạn đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành đồ án. Sinh viên. Nguyễn Đức Thành 4 Mục lục Nhiệm vụ : 1 Lời nói đầu: 3 Chơng I: giới thiệu tổng quan hệ thống lái: 7 1.1công dụng và cấu tạo: 7 1.2Phân loại: 10 1.3Yêu cầu: 10 Chơng II: Tính toán thiết kế hệ thống lái 22 2.1 Các số liệu tham khảo và lựa chọn các thông số: 22 2.2. Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế: 22 2.1.1.Các thông số của xe du lịch TOYOTA COROLLA: 22 2.2.1. Phơng án dẫn động lái: 22 2.2.1.1. Dẫn động lái bốn khâu, (Hình thang lái Đantô): 22 2.2.1.2. Dẫn động lái sáu khâu: 23 2.2.2 Phơng án thiết kế cơ cấu lái: 24 2.2.2.1. Kiểu trục răng thanh răng: 25 2.2.2.2. Cơ cấu lái trục vít con lăn: 26 2.2.2.3. Cơ cấu lái trục vít chốt quay: 27 2.2.2.4. Cơ cấu lái trục vít cung răng: 28 2.2.2.5. Cơ cấu lái loại liên hợp: 30 2.3 Tính toán động học hệ thống lái: 31 2.3.1. Tính động học hình thang lái: 31 a. Trờng hợp xe đi thẳng: 32 b.Trờng hợp khi xe quay vòng 33 2.3.2. Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái lý thuyết: 34 2.3.3. Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực tế: 35 2.4. Tính toán động lực học hệ thống lái: 37 2.4.1 Xác định mômen cản quay vòng: 37 2.4.1.1. Mômen cản M1 37 2.4.1.2. Mômen cản M 2 do sự trợt lê của bánh xe trên mặt đờng:38 2.4.1.3. Mômen ổn định ở các bánh xe: 39 2.4.1.4. Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái: .39 2.4.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 40 5 2.4.3. xác định các thông số hình học của dẫn động lái và cơ cấu lái: 40 2.4.3.1. Chiều dài thanh răng: 40 2.4.3.2. Các thông số của bộ truyền cơ cấu lái: 41 2.4.4. Tính bền: 44 2.4.4.1. Tính bền cơ cấu lái bánh răng thanh răng: 44 2.4.4.2. Tính bền trục lái: 47 2.4.4.3. Tính bền đòn kéo ngang: 48 2.4.4.4. Tính bền đòn kéo dọc: 50 2.4.4.5.Tính bền thanh nối bên: .51 2.4.4.6. Tính bền khớp cầu (Rô - tuyn): 51 2.5. Tính toán thiết kế trợ lực lái: 53 2.5.1. Sự cần thiết của việc trang bị trợ lực cho hệ thống lái: 53 2.5.2. Nguyên lý trợ lực: 54 2.5.2.1 Các phần tử cơ bản của trợ lc: 54 2.5.2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái khi có trợ lực: 57 2.5.3. Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế: 59 2.5.3.1. Phân tích lựa chọn phơng án bố trí trợ lực lái: 59 2.5.3.2. Phân tích lựa chọn phơng án trợ lực: 62 2.5.4.tính toán cờng hóa lái: 67 2.5.4.1. Chọn những thông số làm việc của hệ thống lái: 67 2.5.4.2. Xây dựng đặc tính cờng hoá lái: 68 2.5.4.3. Tính toán xilanh lực: 71 2.5.4.4. Xác định năng suất của bơm: 72 2.5.4.5. Tính toán các chi tiết của van phân phối: 74 Chơng 3:quy trình công nghệ gia công chi tiết rotuyl 77 3.1. Phân tích chi tiết gia công: 77 3.1.1. Kết cấu rotuyl: 77 3.1.2. Điều kiện làm việc của rotuyl: 77 3.1.3. Phân tích kết cấu công nghệ trong kết cấu khớp cầu: 77 3.1.4. Chọn phôi: 78 3.2. Lập sơ đồ các nguyên công: 78 6 Chơng IV: lắp ráp và bảo dỡng sửa chữa hệ thống lái của xe du lịch: 85 4.1. Lắp ráp các cụn chi tiết: 85 4.1.1. Lắp ráp các bộ phận của xy lanh lực: 85 4.1.2. Lắp van phân phối: 85 4.2. Lắp ráp các cụm chi tiết: 86 4.3. Một số h hỏng và sửa chữa: 86 Kết luận: 89 Tài liệu tham khảo: 90 7 Chơng I: Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái 1.1 Công dụng và cấu tạo: 1.1.1 Công dụng: Hệ thống lái là một hệ thống an toàn dùng để thay đổi hớng chuyển động của xe. Nó có thể giữ nguyên hớng chuyển động thẳng cũng nh quay vòng xe khi cần thiết. 1.1.2 Cấu tạo chung: Sơ đồ tổng quát của hệ thống lái không có trợ lực . Gồm có vành tay lái, trục lái, và dẫn động lái: Hình1.1- Sơ đồ tổng quát hệ thống lái. 1- Vành tay lái. 5- Thanh kéo dọc. 2- Trục lái. 6- Đòn quay đứng. 3- Cơ cấu lái. 7- Hình thang lái. 4- Đòn quay đứng. 8 Vành tay lái: Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mô men quay cần thiết khi ngời lái tác dụng một lực vào vành tay lái. Vành tay lái có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí đều hay không đều quanh vành trong của vành lái . Mô men tạo ra trên vành tay lái là tích số của lực lái do ngời lái tác dụng vào và bán kính của vành tay lái . Vành lái(vô lăng) của bất kỳ hệ thống ô tô nào cũng có độ dơ nhất định. Khi xe dừng, các bánh dẫn hớng ở vị trí thẳng, lắc nhẹ vô lăng về phía trớc hoặc phía sau với lực lái nhẹ bằng ngón tay thì độ dơ cực đại của vô lăng đối với vô lăng không đợc vợt quá 30 mm. Bản thân vành lái có thể đợc làm bằng chất dẻo, cao su nhân tạo hoặc bằng gỗ, và nó có thể đợc bọc bằng da thật hoặc da nhân tạo. Trục lái: Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có : Trục lái chính có thể truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính đợc gia công ren và then hoa để lắp vô lăng lên đó và đợc giữ chặt bằng một đai ốc. Cơ cấu lái: Cơ cấu lái có tác dụng biến chuyển động quay truyền đến từ vành lái thành chuyển động lắc. Các loại cơ cấu lái thờng gặp nhất là: Cơ cấu lái trục vít ê cu bi, Cơ cấu lái trục răng thanh răng, Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn Đòn quay đứng: Đòn quay đứng có tác dụng truyền momen từ trục đồn quay của cơ cấu lái tới các đòn kéo dọc hoặc kéo ngang đợc nối với cam quay của ánh xe dẫn hớng. Đòn kéo: 9 Đòn kéo đợc dùng để truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam quay của bánh xe đẫn hớng. Tuỳ theo phơng đặt đòn mà ngời ta có thể gọi là đòn kéo dọc hoặc đòn kéo ngang. Hình thang lái: Hình thang lái thực chất là một hình tứ giác gồm 4 khâu: dầm cầu, thanh lái ngang va hai thanh bên. Hình thang lái sẽ đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe đẫn hớng nhờ vào các kích thớc của các thanh lái ngang, cánh bản lề và các góc đặt phải xác định. 1.2. Phân loại: Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải hoặc bên trái (tính theo chiều chuyển động của xe). Bánh lái bố trí bên trái dùng cho những nớc thừa nhận luật đi đờng theo phía phải nh ở các nớc xã hội chủ nghĩa. Bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nớc thừa nhận luật đi đờng theo phía bên trái nh ở Anh, Nhật, Thụy Điển Theo số lợng bánh dẫn hớng chia ra hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ở cầu trớc, ở hai cầu và ở tất cả các cầu. Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra loại trục vít loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, thanh khía, quạt răng). Loại thanh răng Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cờng hóa chia ra loại cờng hóa thuỷ lực, loại cờng hoá khí nén, loại cờng hoá liên hợp (kết hợp cả thuỷ lực và điện). 1.3. Yêu cầu: An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ôtô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lợng thiết kế và sử dụng phơng tiện này. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ôtô là hệ thống lái. Để giảm nhẹ lao động cho ngời lái cũng nh tăng thêm độ an toàn cho ôtô , ngày nay trên ôtô thờng sử dụng cờng hoá lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động trên mọi loại đờng từ giải tốc độ thấp tới giải tốc độ cao, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau : 10 [...]... Nhng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hớng ) Do đó chỉ đợc áp dụng cho 22 các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên xe du lịch ngày nay có hệ thống treo độc lập thì không dùng đợc V Hình 2.1: Dẫn động lái 4 khâu 2.2.1.2 Dẫn động lái sáu khâu: Dẫn động lái sáu khâu đợc lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống treo độc lập lắp trên cầu... quay vòng: các bánh xe lăn không trợt Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hớng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không gây lên các dao động và va đập trong hệ thống lái Trục lái kết hợp với cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên ngời lái khi có tai nạn Trục lái đợc gắn lên thân xe qua một giá... của dẫn động lái sáu khâu là dễ lắp đặt cơ cấu lái, giảm đợc không gian làm việc, bố trí cờng hoá lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái, Hiện nay dẫn động lái sáu khâu đợc dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch nh : Toyota, Nisan, Mercedes, Với đề tài thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch, hệ thống treo độc lập do đó ta chọn dẫn động lái sáu khâu Đặc điểm của dẫn động lái sáu khâu là có thêm thanh... ảnh hởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn hớng này lên bánh xe dẫn hớng khác 23 Hình 2.2 : Dẫn động lái sáu khâu 2.2.2 Phơng án thiết kế cơ cấu lái: Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo.Vì vậy cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau : Có thể quayđợc cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn... đó làm bánh xe phải quay vòng Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổi bật là có khả năng làm việc dự trữ rất lớn, vì vậy nó đợc dùng chủ yếu trên các loại ôtô cỡ lớn Đối với đề tài: Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch, thì cơ cấu lái tốt nhất và thích hợp nhất là cơ cấu lái trục răng thanh răng 2.3 Tính toán động học hệ thống lái: 2.3.1 Tính động học hình thang lái: Nhiệm vụ của tính toán động học... ngặt các bánh xe trớc một cách dễ dàng Quay vòng ngặt là trạng thái quay vòng với thời gian quay vòng ngắn và bán kính quay vòng nhỏ Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực ngời lái đặt lên vành lái khi quay vòng phải nhỏ, lực lái cần thiết sẽ lớn khi xe đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng Vì vậy cần phải đảm bảo lực lái nhỏ nhng vẫn gây đợc cảm giác về trạng thái mặt đờng Hệ thống lái không đợc có độ dơ... của xe Để đạt đợc góc lái chính xác của bánh dẫn hớng bên phải và bên trái thì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt đợc bán kính quay vòng mong muốn O Hình 1.7- Sơ đồ quay vòng 18 Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hớng bắt xe quay với bán kính lớn hơn bán kính dự định của ngời lái trừ khi xe có thể sinh ra một lực ngợc lại đủ lớn để cân bằng với lực. .. trục lái đễ dàng tụt xuống khi có va đập Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hớng: các bánh xe dẫn hớng sau khi thực hiện quay vòng cần có khả năng tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng chỉ cần đặt lực trên vành lái nhỏ hơn khi xe đi đờng vòng Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đờng hẹp ,đờng gấp khúc, hệ thống lái có thể... 1.3.1.7 Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài bánh xe dẫn hớng: Để thực hiện quay vòng ôtô ngời ta có thể quay vòng các bánh xe dẫn hớng phía trớc hoặc quay vòng đồng thời cả các bánh xe dẫn hớng phía trớc và phía sau, tuy nhiên biện pháp quay vòng hai bánh xe dẫn hớng phía trớc đợc dùng phổ biến hơn do nó có hệ thống lái đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo đợc động học quay vòng của ôtô Khi xe vào đờng... quay vòng, quay vô lăng để quay vòng xe, ngời lái phải tăng lực đánh lái, nếu bỏ lực tác dụng lên vô lăng thì bánh xe tự trả về vị trí trung gian (vị tri đi thẳng ) Để giữ cho xe quay vòng thì cần thiết phải giữ vành lái với một lực nhất định nào đó Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quay vòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngợc) tác dụng từ mặt đờng lên bánh xe Giá trị của mômen ngợc phụ thuộc . giao nhiệm vụ thiết kế hệ thống lái xe DU LịCH có trợ lực . Với hệ thống lái có trợ lực cải tiến quá trình điều khiển làm tăng tính năng an toàn chuyển động và giúp cho ngời lái giảm mệt mỏi. Tuy. Tham khảo xe TOYOTA COROLLA 3. Nội dung công việc: 3.1 Thuyết minh tính toán: 3.1.1 Tổng quan về hệ thống lái 3.1.2 Thiết kế tính toán hệ thống lái 3.1.2.1 Tính toán thiết kế dẫn động lái 3.1.2.2. tổng quát của hệ thống lái không có trợ lực . Gồm có vành tay lái, trục lái, và dẫn động lái: Hình1.1- Sơ đồ tổng quát hệ thống lái. 1- Vành tay lái. 5- Thanh kéo dọc. 2- Trục lái. 6- Đòn