Công dụng - Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyểnđộng theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cầnthiết theo yêu cầu cơ động củ
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
Những vấn đề chung của hệ thống lái
Hệ thống lái ôtô là một tập hợp các cơ cấu quan trọng giúp duy trì hướng di chuyển của xe và điều chỉnh hướng đi khi cần thiết, đảm bảo tính cơ động cho phương tiện.
Các hệ thống điều khiển ô tô đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông, đồng thời phối hợp hiệu quả với nhau để thực hiện chức năng điều khiển.
Hệ thống lái có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau:
Theo cách bố trí vị trí vành tay lái:
Cơ cấu lái bên trái được thiết kế cho các quốc gia có luật giao thông quy định di chuyển bên phải, là lựa chọn phổ biến ở hầu hết các nước.
+ Loại cơ cấu lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao thông đi bên trái).
Theo kết cấu của cơ cấu lái: tùy thuộc vào kết cấu bộ truyền dùng trong cơ cấu lái, ngày nay thường dùng:
+ Loại cơ cấu lái thanh răng – bánh răng.
+ Loại cơ cấu lái trục vít (glôbôit) - con lăn.
+ Loại cơ cấu lái trục vít ê cu bi – thanh răng – cung răng.
Theo số bánh dẫn hướng:
+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước.
+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau.
+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu.
Theo hệ thống lái có trợ lực:
+ Loại trợ lực lái thủy lực.
+ Loại trợ lực lái khí (khí nén hoặc chân không).
+ Loại trợ lực lái cơ khí.
+ Loại trợ lực lái điện.
Theo kết cấu của hệ thống đòn dẫn động lái:
+ Phù hợp với hệ thống treo phụ thuộc.
+ Phù hợp với hệ thống treo độc lập.
Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái.
Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.
Giữ chuyển động thẳng ổn định.
Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
Cấu tạo chung hệ thống lái
Cấu tạo của hệ thống lái ô tô gồm có cơ cấu lái, dẫn động lái và có thể có trợ lực lái.
Hình 1.1: Hệ thống lái ô tô con
Vô lăng là thiết bị quan trọng giúp tạo và truyền momen quay từ tay người lái đến trục lái Các nan hoa của vô lăng có thể được sắp xếp đối xứng hoặc không đối xứng, tùy thuộc vào sự tiện lợi cho người lái Bán kính của vô lăng được lựa chọn dựa trên loại xe và cách bố trí chỗ ngồi, với kích thước dao động từ 190mm cho xe con đến 275mm cho xe tải cỡ lớn.
Trục lái là một thành phần quan trọng trong hệ thống lái của xe, có nhiệm vụ truyền momen từ vành lái đến cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái ảnh hưởng trực tiếp đến sự thoải mái của người lái Hiện nay, hầu hết các xe sử dụng trục gẫy được cấu tạo từ các trục đặc và khớp các đăng, giúp cải thiện tính an toàn Nhờ thiết kế này, khi xe bị xô ngang, cơ cấu lái sẽ di chuyển về phía sau mà không gây áp lực lên người lái, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo lắp.
1.2.3 Cơ cấu lái a Cơ cấu lái trục vít glôbôit - con lăn:
Cơ cấu lái trục vít con lăn được trình bày trong hình ảnh, bao gồm trục vít globoit 1 kết hợp với con lăn 2 (có 3 ren) nằm trên các ổ bi kim của trục 3 thuộc đòn quay đứng Số lượng ren trong cơ cấu lái này có thể là một, hai hoặc ba, tùy thuộc vào lực truyền qua hệ thống lái.
Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít glôbôit - con lăn 1: Trục vít globoit; 2: Con lăn; 3: Trục đòn quay đứng.
Trục vít globoit có thiết kế đặc biệt giúp tăng cường sự tiếp xúc giữa các răng ăn khớp, mặc dù chiều dài trục vít không lớn Điều này không chỉ kéo dài thời gian tiếp xúc mà còn mở rộng diện tích tiếp xúc, từ đó giảm áp suất riêng và nâng cao khả năng chống mài mòn.
Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ô tô mà làm con lăn có hai đến bốn vòng ren.
Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay đổi được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
Cơ cấu có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng, với đường trục của con lăn lệch so với đường trục của trục vít một đoạn từ 5 đến 7 mm, giúp triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp thông qua việc điều chỉnh trong quá trình sử dụng Bên cạnh đó, cơ cấu lái trục vít êcubi kết hợp với thanh răng và cung răng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu suất hoạt động.
Trục vít được hỗ trợ bởi ổ bi đỡ chặn, trong đó trục vít xoay quanh tâm và êcu bi ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp Bộ truyền trục vít – êcu được hình thành từ cấu trúc này, với êcu có các răng dạng thanh răng Trục bị động kết hợp với cung răng ăn khớp với thanh răng, tạo thành bộ truyền thanh răng bánh răng Trong hệ thống này, trục vít đóng vai trò chủ động, trong khi cung răng giữ vai trò bị động.
Hình 1.5: Cấu tạo cơ cấu lái trục vít êcu bi - thanh răng - cung răng
1: Cung răng và trục bị động; 2,13,19: Vòng làm kín; 3: Ổ thanh lăn kim;
4,12,14: Nắp; 5: Đai ốc hãm; 6: Vít điều chỉnh; 7: Ốc xả dầu;
8: Đai ốc điều chỉnh; 9: Tấm chặn; 10: Bulông; 11: Chốt của đai ốc;
16: Vỏ cơ cấu lái; 17: Trục vít; 18: Nút đổ dầu; 20: Đai ốc thanh răng.
Hiệu suất thuận đạt khoảng 0,7, trong khi hiệu suất nghịch lên đến 0,85 Điều này có nghĩa là khi lái xe trên đường mấp mô, xe sẽ gặp khó khăn hơn, nhưng lại có khả năng duy trì sự ổn định tốt hơn khi di chuyển trên đường bằng phẳng.
Cơ cấu lái ô tô cỡ lớn nổi bật với khả năng làm việc dự trữ lớn, trong khi cơ cấu lái bánh răng - thanh răng được sử dụng phổ biến trên xe ô tô con 4 đến 5 chỗ ngồi, chuyển đổi chuyển động quay của vôlăng thành chuyển động sang trái hoặc phải của thanh răng.
Hình 1.6: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng 1: Vôlăng; 2: Trục lái chính và ống trục lái; 3: Cơ cấu lái;
4: Vỏ thanh răng; 5: Trục vít; 6: Thanh răng. Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ.
Do thiết kế hộp truyền động nhỏ gọn, thanh răng trở thành thành phần quan trọng trong việc dẫn động lái Các răng ăn khớp trực tiếp, giúp tăng độ nhạy và độ chắc chắn cho cơ cấu lái.
+ Ít quay trượt và ít sức cản quay, và truyền mômen tốt nên lái nhẹ.
+ Cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng.
Bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến trục đứng của bánh xe.
Vì vậy nó cần đảm bảo các chức năng sau:
- Nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng.
Đảm bảo rằng các bánh xe dẫn hướng quay vòng một cách hiệu quả để ngăn chặn hiện tượng trượt Việc này không chỉ giúp duy trì ổn định mà còn tạo ra sự liên kết chặt chẽ giữa các bánh xe dẫn hướng.
Phần cơ bản của hệ thống dẫn động lái là hình thang lái, bao gồm cấu trước, đòn ngang và đòn dọc Hình thang lái cho phép khi quay vô lăng một góc, các bánh xe dẫn động cũng sẽ quay theo một góc tương ứng Tùy vào thiết kế tổng thể của từng loại xe, hình thang lái có thể được bố trí phía sau cầu dẫn hướng.
Trợ lực lái giúp giảm bớt sức lao động của người lái, đặc biệt đối với xe tải nặng có mô men cản quay lớn Nó cũng nâng cao an toàn khi xảy ra sự cố ở bánh xe như nổ lốp hoặc áp suất lốp thấp, giảm tải trọng va đập lên vành lái, đồng thời tăng tính tiện nghi và êm dịu trong quá trình điều khiển.
Hệ thống trợ lực được phân loại theo:
+ Trợ lực thủy lực + Trợ lực khí nén + Trợ lực điện + Trợ lực cơ khí
- Theo kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
+ Hệ thống trợ lực kiểu van ống +Hệ thống trợ lực kiểu van quay + Hệ thống trợ lực kiểu van cánh
Hình 1.8: Kết cấu van phân phối
Hình 1.6: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng 1: Vôlăng; 2: Trục lái chính và ống trục lái; 3: Cơ cấu lái;
4: Vỏ thanh răng; 5: Trục vít; 6: Thanh răng. Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ.
Hệ thống lái sử dụng hộp truyền động nhỏ với thanh răng đóng vai trò dẫn động, giúp tăng cường độ nhạy và độ chắc chắn cho cơ cấu lái Các răng ăn khớp trực tiếp, giảm thiểu hiện tượng quay trượt và sức cản quay, mang lại khả năng truyền mômen hiệu quả, khiến việc lái trở nên nhẹ nhàng hơn.
+ Cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng.
XÂY DỰNG MÔ HÌNH HÌNH HỌC CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI
Giới thiệu về phần mềm Solidworks
SolidWorks là phần mềm thiết kế 3D được phát triển bởi Dassault Systèmes SolidWorks Corp., một chi nhánh của Dassault Systèmes, S A tại Vélizy, Pháp Kể từ khi ra mắt vào năm 1997, SolidWorks đã trở thành công cụ phổ biến cho các kỹ sư và nhà thiết kế trên hệ điều hành Windows.
SolidWorks hiện tại được dùng bởi hơn 2 triệu kỹ sư và nhà thiết kế với hơn 165,000 công ty trên toàn thế giới.
Hiện nay, Solidworks là phần mềm thiết kế được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu Tại Việt Nam, Solidworks không chỉ phổ biến trong lĩnh vực cơ khí mà còn được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác như điện, khoa học ứng dụng và mô phỏng cơ học.
Phần mềm Solidworks nổi bật với các tính năng thiết kế chi tiết 3D và lắp ráp các bộ phận máy móc, cùng khả năng xuất bản vẽ 2D Ngoài ra, Solidworks còn cung cấp các tính năng phân tích động học và động lực học, giúp người dùng tối ưu hóa thiết kế Đặc biệt, Solidworks tích hợp modul Solidcam cho gia công CNC, bao gồm phay và tiện, cũng như hỗ trợ gia công nhiều trục Modul 3Dquickmold cũng được sử dụng để thiết kế khuôn hiệu quả.
- Việc tích hợp nhiều tính năng và modul cũng như các Add-in trên phần mềm Solidworks giúp cho người sử dụng chuyên môn hóa trên phần mềm hơn.
Và không cần phải sử dụng nhiều phần mềm để thực hiện các công việc khác nhau b) Những tính năng trên phần mềm Solidworks
- Thiết kế mô hình 3D chi tiết
SOLIDWORKS là giải pháp phần mềm thiết kế 3D CAD nổi bật nhờ tính trực quan và phương pháp xây dựng mô hình 3D tham số, giúp người dùng dễ dàng và nhanh chóng tạo ra các mô hình Khả năng tái sử dụng dữ liệu 2D cho phép chuyển đổi thuận tiện từ bản vẽ 2D sang mô hình 3D Đặc biệt, SOLIDWORKS còn hỗ trợ dựng mô hình 3D từ ảnh chụp, mang lại sự tiện lợi cho quá trình sáng tạo và phát triển sản phẩm.
- Thiết kế lắp ghép và cụm lắp ghép
Sau khi hoàn thiện thiết kế, các chi tiết 3D có thể được lắp ráp thành bộ phận máy hoặc máy hoàn chỉnh, giúp người dùng dễ dàng chỉnh sửa và sáng tạo cho sản phẩm mới Từ phiên bản 2019 trở đi, SOLIDWORKS đã được cải tiến với nhiều tính năng hỗ trợ lắp ghép lớn, tăng tốc độ tải và cho phép xem bản vẽ một cách nhanh chóng.
- Xuất bản vẽ dễ dàng
Phần mềm SOLIDWORKS cho phép người dùng tạo hình chiếu vuông góc cho các chi tiết hoặc bản lắp với tỉ lệ và vị trí tùy chỉnh, đảm bảo không làm thay đổi kích thước.
Công cụ tự động điều chỉnh kích thước và tùy chỉnh theo yêu cầu của người dùng, cho phép tạo chú thích cho các lỗ một cách nhanh chóng Chức năng ghi độ nhám bề mặt, dung sai kích thước và hình học được thiết kế dễ sử dụng.
- Tính năng Tab và Slot
Phần mềm SOLIDWORKS 2018 mang đến khả năng tự động tạo các tính năng tab và slot, hỗ trợ quá trình lắp ghép các bộ phận hàn một cách hiệu quả Ngoài ra, phiên bản này còn cải tiến tính năng Normal Cut, giúp duy trì khoảng cách sản xuất hợp lý, cùng với khả năng uốn mới, cho phép người dùng dễ dàng tạo và trải phẳng các góc uốn.
- Cải tiến Quản lý dự án và quy trình
SOLIDWORKS Manage là một giải pháp toàn diện giúp quản lý dữ liệu, dự án và quy trình trong một nền tảng phần mềm quen thuộc Phần mềm này mở rộng khả năng của SOLIDWORKS PDM Professional, cung cấp các công cụ mạnh mẽ để tối ưu hóa quản lý dự án và quy trình làm việc.
- Các tiện ích cải tiến
Online Licensing mang lại sự tiện lợi vượt trội trong việc sử dụng license trên nhiều máy tính Với SOLIDWORKS Login, người dùng có thể chuyển nội dung và cài đặt tùy chọn đến bất kỳ máy tính nào cài đặt SOLIDWORKS Đồng thời, Admin Portal giúp quản lý sản phẩm và dịch vụ SOLIDWORKS một cách dễ dàng hơn.
SOLIDWORKS là phần mềm CAD hàng đầu, hợp tác với nhiều giải pháp CAM như SolidCAM, MasterCAM và PopCADCAM Kể từ năm 2017, SOLIDWORKSCAM đã được bổ sung và phát triển từ phần mềm CAMWorks.
Xây dựng các chi tiết
Bước 1: Vẽ biên dạng ống và sử dụng lệnh Revolved Boss/Base
Bước 2: Vẽ biên dạng 2 lỗ và dụng lệnh Extrude Boss/Base
Bước 3: Vẽ biên dạng ống thứ 2 và sử dụng lệnh Revolved Boss/Base
Bước 4: Vẽ biên dạng trong lòng ống và sử dụng lệnh Revolved Cut
Bước 6: Vẽ biên dạng 2 lỗ tiếp theo ở ống thứ 2 và sử dụng lệnh Extrude Boss/Base
Bước 7: Sử dụng Fillet để bo tròn khớp nối của các chi tiết ống
Bước 8: Vẽ tâm đường ống và sử dụng Sweep
Bước 9: Vẽ biên dạng lục giác và sử dụng Extrude Boss/Base để vẽ đai ốc
Bước 10: Làm tương tự bước 8 và 9 cho ống còn lại
Bước 1: Sử dụng Revolve để tạo hình cho chi tiết theo biên dạng đã vẽ
Bước 2: Tạo các plane để chia đoạn cho rotuyn và vẽ hình tròn trên các rotuyn đó
Bước 3: Sử dụng Loft và Extrude để tạo khối trụ nối các plane với nhau
Bước 4: Sử dụng Extrude Cut để tạo lỗ trên Rotuyn
2.2.3 Chụp cao su chắn bụi
Bước 1: Vẽ biên dạng chi tiết, sử dụng Offset Entities
Bước 3: Dùng lệnh Revolved Boss/Base
Bước 1: Sketch hình dáng trục
Bước 2: Revole hình dáng trục
Bước 3: Tạo mặt phẳng để vẽ răng trục lái, vẽ hình dáng răng
Bước 5: Dùng lệnh pattern để điền đầy vết răng trên mặt phẳng trục
Bước 1: Tạo thân khớp nối bằng cách extrud base một hình tròn
Bước 2: Tạo mặt đỡ khớp nối bằng cách vẽ trên mặt đầu thân khớp một hình chữ nhật
Bước 3:Extrude base hình chữ nhật tạo mặt đỡ khớp nối
Bước 4: Vẽ các mặt nối khớp bằng cách sketch một hình chữ nhật trên mặt phẳng đỡ khớp và extrude base nó
Bước 6: Dùng lệnh extrud cut để đục lỗ hình tròn
Bước 7: Bo các khớp hàn giữa thân và mặt phẳng đỡ khớp bằng lệnh fillet
Bước 8: Bo tròn các cạnh của khớp bằng lệnh fillet
Bước 9: Bo tròn các cạnh của mặt khớp nối bằng lệnh fillet
Bước 10:hoàn thành khớp nối chữ thập
Bước 2: Extrud base hình tròn ấy qua mid plane
Bước 3: Vẽ phần nối với khớp nối bằng cách vẽ một hình tròn nhỏ hơn và dùng lệnh extrud cut sẽ được như trong hình
Bước 4: Trọn mặt phẳng right plane và vẽ một hình tròn sau đó extrud base nó đễ tạo hình dấu cộng
Bước 5: Vẽ phần nối với khớp nối bằng cách vẽ một hình tròn nhỏ hơn và dùng lệnh extrud cut
Bước 6: Fillet các góc nối của cơ cấu vừa vẽ
Bước 1 : vẽ biên dạng rotuyn ngoài bằng lệnh line trong sketch
Bước 2 : Dùng lệnh revole base để thành hình
Bước 1: Vẽ biên dạng hình thanh răng sau đó dùng lệnh relove
Bước 2: Tạo mặt phẳng phụ
Bước 4: Tạo mặt phẳng phụ thứ 2 vuông góv với biên dạng bánh răng vừa vẽ
Bước 5: Vẽ đương thẳng 1 góc độ so với mặt phẳng phụ đầu tiên để tạo đương dẫn cắt rãnh răng
Bước 6: Sử dụng lệnh sweep cut để tạo rãnh răng
Bước 8: Vẽ 1 một hình chứ với tâm của 2 đường chéo tạo với tâm thanh răng 1 một đường thẳng
Bước 9: Tạo mặt phẳng phụ nội tiếp với biên dạng ngoài của thanh răng, sau đó sử dụng lệnh convert entities để chuyển đổi thành hình chữ nhật Tiếp theo, áp dụng lệnh extrude cut để tạo mặt vát phẳng cho đầu mỗi răng.
Bước 10: Khoét lỗ 2 đầu của thanh răng bằng lệnh extrude cut và mirror
CHƯƠNG III : CÁC BƯỚC GHÉP CƠ CẤU LÁI TRỤC VÍT THANH
Ghép trục lái vào vỏ cơ cấu lái
Bước 1 : Nhấn chọn vào thân trục lái
Bước 2 : Nhấn chọn vào ống để lắp trục lái trên cơ cấu lái và chọn lệnh mate với ràng buộc đồng tâm
Sau đó ta được kết quả như hình dưới đây
3.3 Lắp khớp các đăng vào trục lái
Bước 1 : Vào Mate sau đó nhấn chọn lỗ trên khớp các đăng để nối với trục và trục, sau đó chọn ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc
Bước 2 : Nhấn chuột vào các khớp để nối khớp chữ thập vào khớp nối sau đó chọn ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc
Bước 3: Làm giống bước 2 để lắp phần còn lại khớp nối vào chữ thập
3.4 Lắp khớp cầu vào thanh răng
Bước 1: Mở Mate, sau đó chọn lỗ để lắp với thanh răng trên khớp cầu Tiếp theo, chọn phân trục lắp với khớp cầu trên thanh răng và thiết lập ràng buộc đồng tâm cùng với tiếp xúc.
3.5 Lắp rotuyn ngoài vào khớp cầu
Vào lệnh Mate sau đó ấn chọn khối hình cầu trên rotuyn ngoài vào lỗ hình cầu trên khớp cầu sau đó chọn ràng buộc đồng tâm
3.6 Lắp rotuyn lái vào rotuyn ngoài
Vào Mate sau đó ấn vào lỗ ăn khớp với trục trên 2 cơ cấu và dùng ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc, ta được hình như dưới đây
Lắp khớp các đăng vào trục lái
Bước 1 : Vào Mate sau đó nhấn chọn lỗ trên khớp các đăng để nối với trục và trục, sau đó chọn ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc
Bước 2 : Nhấn chuột vào các khớp để nối khớp chữ thập vào khớp nối sau đó chọn ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc
Bước 3: Làm giống bước 2 để lắp phần còn lại khớp nối vào chữ thập
Lắp khớp cầu vào thanh răng
Bước đầu tiên, truy cập vào Mate và chọn lỗ để lắp với thanh răng trên khớp cầu Tiếp theo, chọn phân trục lắp với khớp cầu trên thanh răng, sau đó thiết lập ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc.
Lắp rotuyn ngoài vào khớp cầu
Vào lệnh Mate sau đó ấn chọn khối hình cầu trên rotuyn ngoài vào lỗ hình cầu trên khớp cầu sau đó chọn ràng buộc đồng tâm
Lắp rotuyn lái vào rotuyn ngoài
Vào Mate sau đó ấn vào lỗ ăn khớp với trục trên 2 cơ cấu và dùng ràng buộc đồng tâm và tiếp xúc, ta được hình như dưới đây