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

Vành láivô 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 trớchoặc phía sau với lực lái nhẹ bằng ngón ta

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà x hội chủ nghĩa việt nam ã hội chủ nghĩa việt nam

trờng đại học bách khoa Độc lập -Tự do - Hạnh phúc

hà nội

nhiệm Vụ thiết kế tốt nghiệp

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 thốnglái

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

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 n ớc và sựhội nhập của các nghành công nghiệp, kỹ thuật Ôtô ở nớc ta ngày càng đợcchú trọng và phát triển Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp Ôtô giữa nớc tavới nớc ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nớcnh: 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 nềncông nghiệp phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng nh sử dụng bảo dỡngtrên xe Ôtô

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của Ôtô là hệ thống lái Hệthống này có chức năng điều khiển hớng chuyển động của Ôtô, nó đảm bảotính 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 antoàn 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 năngcủa nó

Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kỹ thuậthiện đại Em đã đợc giao nhiệm vụ “ thiết kế hệ thống lái xe DULịCH có trợ lực ”

Với hệ thống lái có trợ lực cải tiến quá trình điều khiển làm tăng tínhnăng 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 nhngvới khả năng và thời gian hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi saisót cũng nh còn nhiều vấn đè không đợc đề cập tới Em mong các thầy và cácbạn đồng nghiệp góp ý để bản đồ án đợc hoàn thiện hơn

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 trìnhnghiên cứu và hoàn thành đồ án

Sinh viên

Nguyễn Đức Thành

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 M2 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

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

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

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 độngcủa xe Nó có thể giữ nguyên hớng chuyển động thẳng cũng nh quay vòng xekhi 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

Vành tay lái:

Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mô men quay cần thiết khi ngời láitác 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 dụngvào 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 trớchoặc phía sau với lực lái nhẹ bằng ngón tay thì độ dơ cực đại của vô lăng đốivới vô lăng không đợc vợt quá 30 mm

Bản thân vành lái có thể đợc làm bằng chất dẻo, cao su nhân tạo hoặcbằng 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 cấulái và ống trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe Đầu phía trên của trụclái chính đợc gia công ren và then hoa để lắp vô lăng lên đó và đợc giữ chặtbằng 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:

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 hoặcbên trái (tính theo chiều chuyển động của xe) Bánh lái bố trí bên trái dùngcho những nớc thừa nhận luật đi đờng theo phía phải nh ở các nớc xã hội chủnghĩa Bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nớc thừa nhận luật đi đờng

Theo số lợng bánh dẫn hớng chia ra hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ởcầu 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 :

Đảm bảo đợc động học 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 thốnglái 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 đỡ dễ vỡ để 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 đặtlực 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 quay 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 lớn: Với xe có vận tốc lớn nhất trên

Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, không gây tổn thơng cho ngờilái khi xảy ra tai nạn Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đờng qua kết cấu lái lên vô lăng

Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hớng Không đòi hỏi ngời lái xe một cờng độ lao động quá lớn khi điều khiển

ôtô

Độ tin cậy cao

Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dỡng và sửa chữa

thành chế tạo và sự phức tạp của kết cấu nên việc bố trí vẫn đợc tuân thủtheo các điều kiện truyền thống.

ô tô có thể chuyển động mọi hớng bằng sự tác động của ngời lái quanh vôlăng Tuy nhiên, nếu ôtô ở trạng thái đi thẳng mà ngời lái vẫn phải tác động liêntục lên vô lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hay ngời lái phải tác dụng mộtlực lớn để quay vòng xe thì sẽ gây sự mệt mỏi và căng thẳng về cả cơ bắp lẫntinh thần khi điều khiển xe Đó là điều không mong muốn, vì vậy để khắc phục

đợc các vấn đề nêu trên thì các bánh xe đợc lắp vào thân xe với các góc nhất

định tuỳ theo yêu cầu nhất định đối với từng loại xe và tính năng sử dụng củatừng loại Những góc này đợc gọi chung là góc đặt bánh xe

Việc điều khiển xe sẽ trở lên dễ dàng hơn nếu các bánh xe đợc đặt theomột góc một cách chính xác theo yêu cầu thiết kế Các góc đặt bánh xe đúng

sẽ ngăn cản việc mài mòn lốp nếu nh các góc đặt bánh xe không đúng thì cóthể dẫn đến các hiện tợng sau:

Góc Camber( góc nghiêng ngang của bánh xe ).

Góc Caster và khoảng Caster(Góc nghiêng dọc của trụ đứng và chế độ

lệch dọc)

Góc Kingpin (Góc nghiêng ngang trụ đứng)

Độ chụm và độ mở (góc doãng)

1.3.1.1 Góc Camber ( góc nghiêng ngang của bánh xe ):

Góc tạo bởi đờng tâm của bánh xe dẫn hớng ở vị trí thẳng đứng với ờng tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng đợc gọi là gócCAMBER, và đo bằng

đ-độ Khi bánh xe dẫn hớng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “CAMBER

d-ơng”, và ngợc lại gọi là góc”CAMBER âm” Bánh xe không nghiêng thìCAMBER bằng không(bánh xe thẳng đứng )

Hình 1.2- Góc CAMBER.

Chức năng của góc CAMBER:

Những năm về trớc bánh xe đợc đặt với góc CAMBER dơng để cải thiện

độ bền của cầu trớc và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đờng (dotrọng lợng của xe )nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên đờng,

do có phần giữa cao hơn hai bên

Góc camber còn đảm bảo sự lăn thẳng của các bánh xe, giảm va đậpcủa mép lốp với mặt đờng Khi góc CAMBER bằng không hoặc gần bằngkhông có u điểm là khi đi trên đờng vòng bánh xe nằm trong vùng có khảnăng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất

Góc CAMBER ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngợclại dới tác động của trọng lợng xe do các khe hở và sự biến dạng trong cácchi tiết của trục trớc và hệ thống treo trớc Đồng thời giảm cánh tay đòn củaphản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn

động lái và giảm lực lên vành tay lái

Khi chuyển động trên đờng vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xenghiêng theo hớng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, cácbánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gầnvuông góc với mặt đờng để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao,

hệ treo độc lập thì góc CAMBER thờng âm

1.3.1.2 Góc Caster và khoảng Caster (Góc nghiêng dọc của trụ đứng và chế độ lệch dọc ):

Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trớc hoặc phía saucủa trụ đứng Nó đợc đo bằng độ, và đợc xác định bằng góc giữa trụ xoay

90 0 CAMBER

đứng và phơng thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Nếu trụ xoay đứng nghiêng

về phía sau thì gọi là góc nghiêng dơng và ngợc lại gọi là góc nghiêng âm Khoảng cách từ giao điểm của đờng tâm trục đứng với mặt đất đến đờngtâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đờng đợc gọi là khoảng Caster c

Góc Caster và khoảng Caster đợc thể hiện ở hình sau :

Hình 1.3 – Caster và khoảng Caster Tác dụng của góc Caster :

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe

vào đờng vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lợng xe khi xe

đi vào đờng nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng sẽ xuất

Khi trụ quay đứng đợc đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với

tiếp xúc một mô men ổn định, mô men đó đợc xác định bằng công thức sau: M=Yb.c

Mômen này có xu hớng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi

nó bị lệch khỏi vị trí này Nhng khi quay vòng ngời lái phải tạo ra một lực đểkhắc phục mô men này Vì vậy, góc Caster thờng không lớn Mômen này phụthuộc vào góc quay vòng của bánh xe dẫn hớng Đối với các xe hiện đại thì

1.3.1.3 Góc Kingpin (Góc nghiêng ngang trụ đứng):

Góc nghiêng ngang của trụ đứng đợc xác định trên mặt cắt ngang của xe.Góc Kingpin đợc tạo nên bởi hình chiếu của đờng tâm trụ đứng trên mặt cắtngang đó và phơng thẳng đứng

c

Góc Caster

(-)(+)

V

Hình 1.4 - Góc KingPin

Tác dụng của góc KingPin :

Giảm lực đánh lái :Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ

quay quanh trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đờng congmặt phẳng nằm ngang của bánh xe giữa đờng kéo dài đờng tâm trụ quay

sinh ra mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp , vì vậy

trụ quay đứng tức là tạo góc KingPin

Giảm sự đẩy ngợc và kéo lệch sang một phía : Nếu khoảng cách lệch

khi phanh sẽ sinh ra một mômen quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làmcác bánh xe bị kéo sang một phía có phản lực lớn hơn Các va đập từmặt đờng tác dụng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị

đẩy ngợc

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng : Góc KingPin sẽ làm cho cácbánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng Tức là khiquay vòng, quay vô lăng để quay vòng xe, ngời lái phải tăng lực đánhlái, 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 láivới một lực nhất định nào đó Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quayvòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngợc) tác dụng từ mặt đ-

90

°

) (+) Kingpin

(-ờng lên bánh xe Giá trị của mômen ngợc phụ thuộc vào độ lớn của gócKingPin.

Thông thờng độ chụm đợc biểu diễn bằng khoảng cách B-A Kích

th-ớc B, A đợc đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đithẳng Độ chụm là dơng nếu B-A>0, là âm nếu B-A<0

Độ chụm có ảnh hởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vànhtay lái Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trờng hợp hai bánh xelăn phẳng hoàn toàn

ng-ợc chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng Lực

với tâm trụ quay đứng Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai

của xe tức là ổn định vành tay lái

a

b v

Hình 1.5 - Độ chụm bánh xe

ở cầu dẫn hớng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh

hởng của lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột

ngột (phanh bằng động cơ ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt  có giátrị nhỏ hơn hoặc bằng không.

1.3.1.5 Bán kính quay vòng (góc bánh xe , bán kính quay vòng ):

Hình 1.6 -Sự trợt bên khi quay vòng Khi vào đờng cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hớng không bị trợtnết hoặc trợt quay thì đờng vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động củatất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quaytức thời của xe

Để đạt đợc góc lái chính xác của bánh dẫn hớng bên phải và bên tráithì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt đ-

ợc bán kính quay vòng mong muốn

Hình 1.7- Sơ đồ quay vòng

O

Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hớng bắt xe quayvới bán kính lớn hơn bán kính dự định của ngời lái trừ khi xe có thể sinh ramột lực ngợc lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm Lực này là lực h ớng tâm.Lực hớng tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trợt bên của lốp do ma sát giữalốp và mặt đờng, lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng.

1.3.1.6 Độ đàn hồi của lốp theo hớng ngang:

Đối với các bánh xe lắp lốp đàn hồi, dới tác động của các phản lực bên,bánh xe sẽ bị lệch bên và vết tiếp xúc của lốp với mặt đờng sẽ bị lệch so vớimặt phẳng giữa của bánh xe một góc 

Phần trớc của vết tiếp xúc, lốp chịu biến dạng không lớn và độ biến dạng nàytăng dần cho tới mép sau cùng của vết Các phản lực riêng phần bên đợc phân

bố tơng ứng với khoảng biến dạng nói trên Biểu đồ phân bố các phản lực

của hợp lực sẽ lùi về phía sau so với tâm tiếp xúc 0 của vết và nằm ở khoảngcách chừng một phần ba chiều dài của vết tính từ mép sau cùng của nó

Nh vậy, do độ đàn hồi bên của lốp, mômen ổn định đợc tạo nên ở bánh xe là:

M = Y Syδb b

Mômen này sẽ tăng lên cùng với sự tăng độ đàn hồi bên của lốp Vì vậy vớinhững lốp có độ đàn hồi lớn ta có thể giảm bớt góc nghiêng dọc của trụ đứng.Tác dụng ổn định của góc nghiêng ngang của trụ đứng lớn hơn nhiều làn tácdụng ổn định của góc nghiêng dọc trụ đứng Sự ổn định do góc nghiêng ngang



a

b c

d o1 o

Hình 1.8 Sơ đồ bánh xe lăn khi lốp bị biến dạng

d ới tác động của lực bên.

phổ biến hơn do nó có hệ thống lái đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo đợc độnghọc quay vòng của ôtô

Khi xe vào đờng vòng, để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hớng không bị trợtlết hoặc trợt quay thì đờng vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động củatất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó chính là tâm quay tứcthời của xe (điểm 0 trên hình 1.12)

Từ sơ đồ trên ta rút ra đợc biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòngcủa hai bánh xe dẫn hớng để đảm bảo cho chúng không bị trợt lết khi xe vào

 - Góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên ngoài so với tâm quay

 - Góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên trong so với tâm quay

B - Khoảng cách giữa hai trụ đứng của cầu dẫn hớng

L - Chiều dài cơ sở của xe

Trong thực tế, để duy trì đợc mối quan hệ động học quay vòng giữa cácbánh xe dẫn hớng, trên ôtô hiện nay ngời ta thờng phải sử dụng một hệ thống

các khâu khớp tạo nên hình thang lái Hình thang lái đơn giản về mặt kết cấunhng không đảm bảo đợc mối quan hệ chính xác giữa những góc quay vòngcủa các bánh xe dẫn hớng nh nêu trong biểu thức (1.1) Mức độ sai khác nàyphụ thuộc vào việc chọn lựa các khâu tạo nên hình thang lái Độ sai lệch giữagóc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn,

định theo bánh xe dẫn hớng bên ngoài phụ thuộc vào góc quay vòng  vàchiều dài cơ sở L

2

R Sin

 

Nh vậy bán kính quay vòng càng nhỏ khi chiều dài cơ sở L càng nhỏ hoặc

Chơng II: Tính toán thiết kế hệ thống lái

2.1 Các số liệu tham khảo và lựa chọn các thông số:

2.1.1.Các thông số của xe du lịch TOYOTA COROLLA:

Chiều dài toàn bộ xe :4530 mm

Khoảng cách giữa hai trụ đứng : B = 1440 mm

Chiều dài đòn bên hình thang lái : m = 160 mm

Khoảng cách giữa đòn ngang và trụ trớc : y = 182 mm

Chiều dài đòn thanh nối bên hình thang lái : p = 250 mm

2.2 Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế:

2.2.1 Phơng án dẫn động lái:

Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗngquay của tất cả các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó đợc tạo bởi cầu trớc,

đòn kéo ngang và các đòn bên Sự quay vòng của ôtô là rất phức tạp, để đảmbảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khiquay vòng là một điều khó thực hiện vì phải cần tới dẫn động lái 18 khâu.Hiện nay ngời ta chỉ đáp ứng điều kiện gần đúng của mối quan hệ động học

đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo lên hình thang lái

2.2.1.1 Dẫn động lái bốn khâu, (Hình thang lái Đantô):

Hình thang lái bốn khâu đơn giản dễ chế tạo đảm bảo đợc động học và

động lực học quay vòng các bánh xe Nhng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệthống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hớng ) Do đó chỉ đợc áp dụng chocác xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên xe du lịch ngàynay 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 thốngtreo độc lập lắp trên cầu dẫn hớng Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễlắp đặt cơ cấu lái, giảm đợc không gian làm việc, bố trí cờng hoá lái thuận tiệnngay trên dẫn động lái, Hiện nay dẫn động lái sáu khâu đợc dùng rất thông

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 cóthêm thanh nối nên ngăn ngừa đợc ảnh hởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫnhớng này lên bánh xe dẫn hớng khác

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 hiệusuất nghịch để các va đập từ mặt đờng đợc giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái

Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết

Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái

Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất

Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao

Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp

Lực dùng để quay vô lăng đợc gọi là lực lái ,giá trị của lực này đạt giá trịmax khi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạtnhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất

Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hởng tới sự truyền các va đập từ măt ờng lên vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít,nhng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hởng đến khả năng chuyển động của xe

đ-Độ đàn hồi của hệ thống lái đợc xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tínhtrên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái Độ đàn hồi của hệ thống láiphụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử nh cơ cấu lái, các đòn dẫn động … Hiện nay cơ cấu lái thờng dùng trên ôtô có những loại: trục răng – thanhrăng, trục vít cung răng, trục vít con lăn, trục vít chốt quay và loại liên hợp

2.2.2.1 Kiểu trục răng – thanh răng:

Cơ cấu lái kiểu trục răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dới trục lái

chính ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng đợc lắp trên các ổ bi Điều chỉnhcác ổ này dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảotrục răng quay nhẹ nhàng

Thanh răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răngnằm ở phía giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn Khi vô lăng quay, bánhrăng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trênhai bạc trợt.Sự dịch chuyển của thanh răng đợc truyền tới đòn bên qua các

đầu thanh răng, sau đó làm quay bánh xe dẫn hớng quanh trụ xuay đứng

Hình 2.3 - Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng

Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răngnghiêng, trục răng đặt nghiêng ngợc chiều với chiều nghiêng của thanh răng,nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn,do đó làm việc êm và phù hợp với việc

bố trí vành lái trên xe

Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các u điểm sau:

Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răngtác dụng nh thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang nh các cơcấu lái khác

Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp

Sức cản trợt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ

2.2.2.2 Cơ cấu lái trục vít con lăn:

Loại cơ cấu lái này hiện nay đợc sử dụng rộng rãi nhất Trên phần lớn các

ôtô Liên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấunày

11

1.Trục lái 7 Đai ốc 2.Chụp nhựa 8.Đai ốc đ.c3.Đai ốc điều chỉnh 9.Lò xo

4 ổ bi trên 10.Thanh răng5.Vỏ cơ cấu lái 11.trục răng

6 Dẫn hớng 12 ổ bi dới Thanh răng

Trên hình 1.2 trình bày cơ cấu lái loại trục vít con lăn Cơ cấu lái gồm trụcvít gơbôlôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các ổ bi kim của trục

3 của đòn quay đứng Số lợng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể làmột, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái

1 – Bánh vít 2 – Con lăn 3 – Trục vít

Ưu điểm:

Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhng

sự tiếp xúc các răng ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm

đợc áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn

Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đợc phân tán tùy theo cỡ ôtô mà làmcon lăn có hai đến bốn vòng ren

Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay đợc ma sát trợt bằng ma sát lăn

Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng Đờng trục củacon lăn nằm lệch với đờng trục của trục vít một đoạn  = 5  7mm, điều nàycho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian xác

định theo công thức:

1

2

c

r i

t z



 Trong đó:

Hình 2.4 Cơ cấu lái trục vít con lăn

A-A

B Nhìn theo B

r2 - bán kính vòng tròn ban đầu của hình glô-bô-it của trục vít

t - bớc của trục vít

5  7% nhng sự tăng này không đáng kể coi nh tỷ số truyền của loại trục vít

0,5

2.2.2.3 Cơ cấu lái trục vít chốt quay:

Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:

Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay

Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng 0,7 Cơcấu lái này đợc dùng trớc hết ở hệ thống lái không có cờng hoá nó đợc dùngchủ yếu cho ôtô tải và ôtô khách

Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít đợc sửdụng vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt

có độ chịu mài mòn kém

Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay

đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái

2.2.2.4 Cơ cấu lái trục vít cung răng:

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cungrăng là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đờng nên toàn bộchiều dài của cung răng đều truyền tải trọng Vì vậy áp suất riêng, ứng suấttiếp xúc, độ mòn của trục vít và cung răng đều giảm Để đạt độ cứng vững tốtngời ta đặt trục đòn quay trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cungrăng

Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25  0,6mm ở

vị trí hai bên rìa Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm

đồng 2 Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các đệm

điều chỉnh 1 từ nắp trên của vỏ

1,2 – vòng đệm điều chỉnh

Ưu điểm:

Cơ cấu lái trục vít cung răng có u điểm là giảm đợc trọng lợng và kích thớc

so với loại trục vít bánh răng Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cung răngnên áp suất trên răng bé, giảm đợc ứng suất tiếp xúc và hao mòn

Tuy nhiên loại này có nhợc điểm là có hiệu suất thấp

Hình 2.6Cơ cấu lái trục vít cung răng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng đợc xác định theo công thức:

2 0

c

r i

t



 Trong đó:

t - bớc trục vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi Hiệu suất thuậnkhoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại này có thể dùngtrên các loại ôtô khác nhau

2.2.2.5 Cơ cấu lái loại liên hợp:

Loại cơ cấu lái này gần đây đợc sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tảiGMC, không có cờng hoá thuỷ lực và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với c ờnghoá thuỷ lực Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại trục vít - êcu -cung răng Sự nối tiếp giữa trục vít và êcu bằng dãy bi nằm theo rãnh của trụcvít Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn

t



 Trong đó:

t - bớc của trục vít

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85 Do hiệusuất nghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên đờng mấp mô sẽ

Hình 2.7Cơ cấu lái loại liên hợp

nặng nhọc, nhng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hớng thẳng nếuvì một nguyên nhân nào 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 trữrất 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 vàthích 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 dẫn động lái là xác định nhữngthông số tối u của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của cácbánh xe dẫn hớng một cách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay

đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông

số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái

Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận đợc sự lăn tinh của các bánh

xe dẫn hớng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quay hệ sau đâycủa của góc quay bánh xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong so với tâm quayvòng Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó đợcthể hiện ở công thức sau:

L

B Cotg

Trong đó:

 : là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên trong

 : là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên ngoài

B : là khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ đứng

L : là chiều dài cơ sở của ôtô

Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hớng lăn tinh mà không bị trợt lếttrong quá trình quay vòng thì hiệu số cotg góc quay của bánh xe bên ngoài vàbên trong phải luôn là một hằng số và bằng B/L

Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫnhớng Nó bao gồm các khâu đợc nối với nhau bằng các khớp cầu và các đònbên đợc bố trí nghiêng một góc so với dầm cầu trớc

a) Trờng hợp xe đi thẳng:

Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 2.8 ta có thể tính đợc mối quan hệ giữacác thông số theo các biểu thức sau:

 * cos  * cos 

* 2

B x

Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch vớiquan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quayvòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhng cũng

b).Trờng hợp khi xe quay vòng:

Hình 2.8 Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng.

X



D A C

B





Hình 2.9 Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng

Khi bánh xe bên trái quay đi một góc  và bên phải quay đi một góc , lúcnày đòn bên của bánh xe bên phải hợp với phờng ngang một góc (-) vàbánh xe bên trái là ( +)

Từ sơ đồ dẫn động trên hình 2.9 ta có mối quan hệ của các thông số theoquan hệ sau:

 cos

*

*

* 2

2 2

Thay(2.8) vào biểu thức trên ta có:

2 2

2 2 2 2 2 2 2

* 2

*

* 2

cos

y AD m

p AD m y AB AC

BC AB AC

*

* 2

arccos

y AD m

AD p m y





Mặt khác:

2 2 2 2

*

* 2

arccos

y AD m

AD p m y AD

2 2

sin

* cos

*

sin

* cos

m y p m

AD

(2.13)

2.3.2 Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái lý thuyết:

Trên hệ trục toạ độ đề các 0 ta xác định đợc đờng cong đặc tính lýthuyết qua quan hệ  = f(,)

1440 cot

L

B g

ứng của góc  Các giá trị này đợc lập trong bảng 1 dới đây:

Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực tế:

Để xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng

đợc đờng cong biểu thị hàm số  = f(,) Theo mối quan hệ này thì nếu biếttrớc một góc  nào đó ứng với một giá trị của góc  thì ta có một giá trị của

góc  Mối quan hệ giữa các góc ,  và  theo công thức (2.12) và (2.13) đợcthể hiện nh sau:

Trong đó:

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên ngoài

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên trong

L - chiều dài cơ sở của xe L = 2450 (mm)

B - khoảng cách giữa hai trục đứng của cầu dẫn hớng B = 1440(mm)

m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 160 (mm)

y – Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trớc trong hình thang lái

y = 182 (mm)

p – Chiều dài đòn thanh nối bên hình thang lái P = 250 (mm) Dựa vào công thức (2.12) ta xây dựng các đờng đặc tính hình thang lái thực

Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ đợc đồ thị đặc tính động học hình

thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục toạ độ:

40

30 25 20 15 10 5

35 30 25 20 15 10 5 0

độ

độ

Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay

dẫn hớng do đó các thông số của hình thang lái xe thiết kế là thoả mãn

2.4 Tính toán động lực học hệ thống lái:

2.4.1 Xác định mômen cản quay vòng:

Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay

1 M M M

Đờng thực tế.

Đờng cong lý tởng

Mômen cản quay vòng đợc xác định theo công thức:

2.4.1.2 Mômen cản M2 do sự trợt bên của bánh xe trên mặt đờng:

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp

và đờng sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe Nguyên nhân lệch này là do sự đànhồi bên của lốp Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xemột đoạn x về phía sau đoạn x đợc thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâmdiện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo

công thức sau:

2 2

5

B t

r G

x G

M2  2 * bx*  *  2 * bx*  * 0 14 * (Nm) ( 2.18 )

Với  là hệ số bám ngang Lấy  = 0,8

Vậy:

4 260 3556 0

* 14 0

* 8 0

* 6550

2.4.1.3 Mômen ổn định ở các bánh xe:

Mômen ổn định tạo nên bởi độ nghiêng ngang,nghiêng dọc của trụ

2.4.1.4 Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái:

1

* 0 4 260 94



c

2.4.2 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái:

Khi đánh lái trong trờng hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng đợc lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng là lớn nhất Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái đợc xác định theo công thức:

th d c

c

vl R i i

M P

d

n

d l l l

* 4 20

* 18 0

6 487

vl

2.4.3 xác định các thông số hình học của dẫn động lái và cơ cấu lái:

2.4.3.1 Chiều dài thanh răng:

Theo sơ đồ dẫn động lái, khi bánh xe dẫn hớng quay đi một góc



40

max 

  * cos   * cos  * cos cos

sin

* 160 182 250

78 cos

*

160

)]

40 78 sin(

* 160 182 [ 250 40

78 cos

* 160

2

2 1

2.4.3.2 Các thông số của bộ truyền cơ cấu lái:

+ Chọn trớc số vòng quay của vành lái rồi sau đó xác định bán kính vònglăn của bánh răng đối với cơ cấu lái loại thanh răng – bánh răng thì số vòngquay của vành lái thì cũng là số vòng quay của bánh răng

Dựa vào xe tham khảo, chọn số vòng quay của vành lái ứng với bánh xequay là n = 1.5 vòng

Ta có công thức :

X1 = 2**R*n ( 2.23) Suy ra:

R =

5 1

*

* 2

* Z

( 2.24) Trong đó:

 : Góc nghiêng ngang của bánh răng, chọn sơ bộ góc nghiêng  = 120.

12 cos

* 68

5 2

* 6

n

m

18 cos

5 2

= 2.62

Số răng tối thiểu:

Zmin = 17*cos3 = 17*cos3180 = 14.62

h= (hf + hf” )*m =(1 +1.25)*2.5 = 5.625 + Chiều cao đỉnh răng:

h’ = (f’ + )* m = (1+ 0.647) *2.5 = 4.12 + Chiều dày của răng trên vòng chia:

 

3

* 2

x

M

 ( 2.25) Trong đó:

[] : ứng suất tiếp xúc cho phép tại tiết diện nguy hiểm nhất

mômen cản quay vòng từ bánh xe:

10

* 6

*m n

18 cos

5 2

*



= 8.25Suy ra:

Z =

25 8

78 147

= 18.9Vậy ta chọn Z = 20 răng

2.4.4.1 Tính bền cơ cấu lái trục răng – thanh răng:

Đối với loại truyền động truc răng – thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao

 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền trục răng – thanh răng

20

* 5 4514 cos

P

P v r

Kiểm tra vật liệu

Trong quá trình làm việc trục răng, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc

và chịu tải trọng va đập từ mặt đờng Vì vậy thờng gây ra hiện tơng rạn nứt chân răng Do ảnh hởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái Để đảm bảo đợc những yêu cầu lam việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo trục răng –thanh răng đợc dùng là thép XH đợc tôi cải thiện

Có:  

  1000

700

+.ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của trục răng:

- Giới hạn bền mỏi uốn của trục răng:

* Kiểm nghiệm độ bền uốn

- Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:

 

u b

K u

K K T d

Z Z

* 1

*

*

*

* 2

* 2 sin(

18 cos

* 2 )

* 2 sin(

cos

* 2

1 1

* 1 1

* 2 3 88 1

2 1

H H

K K T

d b K

*

*

* 2

*

* 1

* 1

* 76 944

* 2

24

* 4 14

* 1 1

* 4 14

08 1

* ) 1 81 22 (

* 02 1

* 1

* 76 944

* 2

* 24

884 0

* 72 1

* 175

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

ứng suất uốn đợc tính theo công thức:

1

2 1

F

F F F F F

Y Y

m d d

Y K K K Y T

23 18 cos

20 cos

2 3 986

6 18 cos

6 cos

1 3

3

2 2

1 3

3

1 1

F td

Y

Z Z

Y

Z Z

F F

K K T

d b K

*

*

* 2

*

* 1

3 3

* 5 65

5 65 5

2

* 24

* 4 14

714 0

* 048 1

* 25 1

* 1

* 2 3

* 76 944

* 2