- Hệ thống lái điện trợ lực EPS: Sử dụng mô-tơ điện hoặc bơm dẫn độngbởi động cơ xe để hỗ trợ người lái điều khiển bánh lái.- Hệ thống lái hydraulics: Sử dụng dầu thủy lực để truyền động
GIỚI THIỆU
Mục tiêu
Trong ngành công nghiệp ô tô đang phát triển không ngừng, hệ thống lái đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và nâng cao trải nghiệm lái xe Mục tiêu chính của hệ thống lái không chỉ là định hướng xe mà còn mang lại nhiều lợi ích cho người lái và xã hội.
Mục tiêu hàng đầu của hệ thống lái là đảm bảo an toàn tối đa cho tất cả người tham gia giao thông Hệ thống này cung cấp khả năng kiểm soát chính xác và linh hoạt, giúp người lái tránh tai nạn và xử lý các tình huống khẩn cấp một cách an toàn.
Hệ thống lái không chỉ là công cụ điều khiển xe mà còn là người bạn đồng hành đáng tin cậy cho tài xế Mục tiêu chính là mang đến trải nghiệm lái xe thoải mái, dễ dàng và thú vị hơn, thông qua tính linh hoạt và khả năng phản ứng tốt trong mọi tình huống.
Một trong những mục tiêu quan trọng của hệ thống lái là tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng Hệ thống này giúp tinh chỉnh điều khiển và truyền động, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của xe, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và hạn chế khí thải độc hại ra môi trường.
Ý nghĩa
Tính toán hệ thống lái ô tô đóng vai trò quan trọng trong công nghệ ô tô, giúp nâng cao hiệu suất và an toàn cho xe Nghiên cứu và phát triển các phương pháp tính toán tiên tiến như mô phỏng 3D và phân tích động học không chỉ tối ưu hóa thiết kế hệ thống lái mà còn cải thiện tính ổn định, độ chính xác và an toàn của xe ô tô Sự tiến bộ này góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp ô tô toàn cầu.
NỘI DUNG
Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh
Muốn quay vòng ô tô phải có mômen quay vòng Mômen này có thể phát sinh nhờ các phản lực bên khi quay bánh dẫn hướng.
Hệ thống lái ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một hướng nhất định nào đó.
Hệ thống lái giúp người lái điều khiển hướng di chuyển của ôtô.
Hệ thống lái giúp ôtô quay vòng, thay đổi hướng di chuyển một cách linh hoạt và chính xác.
Hệ thống lái giúp giữ cho ôtô đi thẳng và ổn định trên đường.
Hệ thống lái có tác động trực tiếp đến tốc độ của phương tiện bằng cách điều chỉnh góc quay của bánh lái hoặc thông qua việc vận hành hệ thống lái tự động.
- Theo cách bố trí vô lăng chia ra:
Hệ thống lái với vô lăng bên trái cho phép người lái điều khiển xe theo chiều thuận của luật giao thông, tức là di chuyển bên phải, như quy định tại các quốc gia trong phe xã hội chủ nghĩa, bao gồm cả Pháp và Mỹ.
Hệ thống lái với vô lăng đặt bên phải (khi chiều thuận chuyển động là chiều trái như ở các nước Anh, Nhật, Thụy Điển).
Hình 1 Vô lăng đặt bên phải và bên trái
- Hệ thống lái cơ học: Sử dụng cơ cấu và bánh răng để truyền động từ tay lái của người lái tới bánh lái.
- Hệ thống lái điện trợ lực (EPS): Sử dụng mô-tơ điện hoặc bơm dẫn động bởi động cơ xe để hỗ trợ người lái điều khiển bánh lái.
- Hệ thống lái hydraulics: Sử dụng dầu thủy lực để truyền động từ tay lái tới bánh lái.
- Hệ thống lái điện tử: Kết hợp công nghệ điện tử để cải thiện kiểm soát và khả năng phản ứng của hệ thống lái.
- Theo bố trí bánh lái:
Bánh lái bố trí bên phải.
Bánh lái bố trí bên trái.
- Theo số lượng bánh dẫn hướng:
Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu sau ít được sử dụng trên ô tô do cấu trúc phức tạp, cần thêm trục và đòn dẫn từ phía trước đến phía sau Hệ thống này cũng yêu cầu trợ lực lái lớn hơn khi xe tăng tốc, gây tăng mức tiêu hao nhiên liệu do lực quán tính tập trung về phía cầu sau Thường thấy trên các máy nâng chuyển và xe chuyên dụng.
Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở hai cầu.
Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cả cầu trước và cầu sau giúp giảm bán kính quay vòng của ô tô, tạo điều kiện cho xe dễ dàng quay vòng ở vận tốc thấp Đồng thời, hệ thống này giảm khả năng mòn bánh không dẫn hướng và tăng cường sự ổn định cho xe khi di chuyển với tốc độ cao.
Khi xe vận hành với tốc độ trên 80km/h, bánh sau tự động xoay cùng chiều với bánh trước, giúp tăng cường khả năng ổn định và giảm hiện tượng quay vòng thiếu Ngược lại, khi tốc độ dưới 50km/h, bánh sau sẽ quay ngược chiều với bánh trước, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vào cua, giúp người lái cảm thấy nhẹ nhàng và dễ kiểm soát vô lăng.
Hình 4 Sơ đồ hoạt động của bánh dẫn hướng
- Theo kết cấu và nguyên lý của cơ cấu lái:
Hình 5 Bộ phận của cơ cấu lái
Loại trục vít - cung răng.
Loại trục vít - con lăn.
Loại trục vít - chốt quay.
Hình 6 Cấu tạo của loại thanh khía hệ phống phanh
Cấu tạo của thước lái được biểu diễn như hình dưới đây:
Hình 7 Cấu tạo của thước lái
Hệ thống lái của xe được cấu tạo chính từ một trục vít kết hợp với thanh răng Khi người lái xoay vô lăng, trục vít quay theo và làm cho thanh răng di chuyển sang trái hoặc phải Để kết nối thước lái với moay-ơ bánh xe, các khớp cầu hay rotuyn được bố trí thêm, trong đó mỗi thước lái bao gồm một cặp rotuyn lái trong và ngoài Sự kết hợp giữa các rotuyn và thanh răng tạo thành một hệ dẫn động lái hình thang, thường được gọi là hình thang lái.
Mục đích của hình thang lái là đảm bảo xe di chuyển ổn định khi quay vòng, giúp bánh xe phía trong góc cua không bị trượt so với bánh xe phía ngoài.
- Theo kết cấu bộ trợ lực (cường hoá):
Loại trợ lực bằng khí nén.
Trợ lực lái bằng thủy lực là hệ thống đầu tiên được trang bị cho ô tô, với cấu tạo đơn giản gồm hai đường ống dầu dẫn vào hai khoang trong thước lái, các van điều hướng và một bơm dầu trợ lực được điều khiển bởi động cơ Hệ thống này giúp tăng cường khả năng điều khiển xe, mang lại sự dễ dàng và an toàn cho người lái.
Hình 9 Sơ đồ bố trí hệ thống trợ lực dầu
Hình 10 Sơ đồ đường ống trợ lực dầu Loại trợ lực lái điện.
Hệ thống trợ lực lái điện được phát triển để khắc phục nhược điểm của trợ lực thủy lực, đặc biệt là khi xe di chuyển với tốc độ cao Khi đó, việc đánh lái trở nên nhẹ nhàng, dễ dẫn đến mất cảm giác lái Người lái có thể đánh lái một góc nhỏ nhưng xe lại quay vòng lớn, trong khi hệ thống thủy lực không thể điều chỉnh mức trợ lực Do đó, trợ lực lái điện ra đời nhằm cải thiện trải nghiệm lái xe.
Hệ thống trợ lực lái điện có cấu tạo đơn giản, bao gồm một mô tơ điện và một trục vít cố định trên trục mô tơ Trục vít này ăn khớp với bánh vít gắn trên trục lái Mô tơ được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua tín hiệu từ các cảm biến.
Hình 11 Sơ đồ trợ lực lái điện
Trợ lực lái thủy lực – điện tử
Trợ lực lái thủy lực – điện tử, hay còn gọi là trợ lực lái thủy lực điều khiển điện tử, là hệ thống tương tự như trợ lực thủy lực truyền thống Tuy nhiên, điểm khác biệt chính là các van điều hướng dầu thủy lực được điều khiển bởi bộ điều khiển thông qua cảm biến, thay vì được điều chỉnh cơ khí bởi tác động của vô lăng như trong hệ thống truyền thống.
Hình 12 Trợ lực lái thủy lực điện tử
- Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Hệ thống lái cần hoạt động đáng tin cậy, đặc biệt là trong các tình huống khẩn cấp.
Quay vòng ô tô trong không gian hẹp đòi hỏi kỹ thuật lái nhẹ nhàng và chính xác Để tránh tình trạng trượt bánh, các bánh xe cần lăn theo những vòng tròn đồng tâm Nếu không, lốp sẽ bị mài mòn nhanh chóng và hiệu suất sẽ giảm do mất mát năng lượng cho lực ma sát trượt.
Tránh được các va đập từ bánh dẫn hướng truyền lên vôlǎng.
Giữ được chuyển động thẳng ổn định của ô tô.
Hệ thống lái phải có khả năng phản ứng nhanh chóng và linh hoạt để đáp ứng các tình huống đột ngột trên đường.
Người lái xe sẽ cảm thấy ít mệt mỏi hơn nhờ vào hệ thống lái hiệu quả, cho phép họ dễ dàng quay vòng tay lái Hệ thống này cũng đủ mạnh để ngăn chặn va chạm từ các bánh dẫn hướng lên vành tay lái, mang lại cảm giác thoải mái hơn cho người điều khiển.
Tỷ số truyền của hệ thống lái
Tỷ số truyền của hệ thống lái, ký hiệu là i, là tỷ lệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe Công thức tính tỷ số truyền được xác định là: i = Góc quay vô lăng.
Tỉ số truyền của cơ cấu lái i
Tỉ số truyền lái là tỷ lệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của đòn quay đứng Tùy thuộc vào loại cơ cấu lái, tỉ số này có thể cố định hoặc thay đổi Đối với cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi, tỉ số này có khả năng tăng hoặc giảm khi vô lăng được quay ra khỏi vị trí trung gian.
Đối với ô tô du lịch, việc ứng dụng cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi là rất cần thiết Tỉ số truyền đạt giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí trung gian, giúp ô tô di chuyển an toàn hơn ở vận tốc cao Khi vành tay lái quay một góc nhỏ, bánh dẫn hướng sẽ quay ít, đảm bảo sự ổn định Ngoài ra, tỉ số truyền thay đổi còn giúp tay lái nhẹ hơn, giảm mệt mỏi cho người lái khi chạy ở tốc độ cao.
Các ô tô có khả năng thông qua lớn thường sử dụng cơ cấu lái với tỉ số truyền thay đổi, trong đó giá trị tối thiểu của tỉ số truyền đạt được khi vành tay lái ở vị trí trung gian Bố trí này là hợp lý, giúp tay lái nhẹ nhàng, tạo điều kiện cho ô tô di chuyển linh hoạt hơn.
Tỉ số truyền dẫn động lái (id) phụ thuộc vào kích thước và mối quan hệ giữa các cánh tay đòn của hệ thống dẫn động Khi bánh dẫn hướng quay, giá trị cánh tay đòn sẽ thay đổi, tuy nhiên trong các kết cấu hiện nay, id chỉ thay đổi không đáng kể với giá trị dao động từ 0,85 đến 1,1.
Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái ig là tỷ lệ giữa góc quay của vành tay lái và góc quay của bánh dẫn hướng Công thức tính tỉ số truyền này được xác định bằng tích của tỉ số truyền của cơ cấu lái (i) và tỉ số truyền của dẫn động lái (id), tức là ig = i id.
Tỉ số truyền lực của hệ thống lái il
Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang il thể hiện tỷ số giữa tổng lực cản khi ô tô quay vòng và lực cần thiết đặt lên vành tay lái để khắc phục lực cản quay vòng.
Mc là mômen cản quay vòng tác động lên các bánh xe dẫn hướng Cánh tay đòn quay vòng (c) được định nghĩa là khoảng cách từ tâm diện tích tiếp xúc của lốp với mặt đường đến đường trục đứng kéo dài.
Ml – Mômen lái tác dụng lên vành tay lái
R – Bán kính vành tay lái
Bán kính vành tay lái của hầu hết ô tô hiện nay dao động từ 200 đến 250mm, với tỉ số truyền góc ig không vượt quá 25, do đó il không nên chọn quá lớn Cánh tay đòn cũng cần được giữ ở mức hợp lý, không giảm quá nhiều, vì điều này có thể làm cho ô tô mất ổn định, dẫn đến hiện tượng bánh xe nghiêng quá nhiều trong mặt phẳng ngang Hiện tại, il thường được chọn trong khoảng từ 100 đến 300.
Nếu tỉ số truyền il đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải đặt bộ trợ lực tay lái trong hệ thống lái.
Tỷ số truyền cho biết mức độ "nhanh" hay "chậm" của hệ thống lái.
Tỷ số truyền cao trong hệ thống lái yêu cầu vô lăng phải quay nhiều vòng hơn để bánh xe quay một góc nhất định Điều này mang lại cảm giác lái thể thao và chính xác, nhưng cũng cần lực lái lớn hơn từ người điều khiển.
Tỷ số truyền thấp trong hệ thống lái giúp vô lăng quay ít vòng hơn để bánh xe đạt được một góc nhất định Điều này mang lại cảm giác lái nhẹ nhàng và thoải mái, nhưng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác khi điều khiển.
Tỷ số truyền được sử dụng để thiết kế hệ thống lái phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng loại xe.
Xe gia đình: Thường sử dụng tỷ số truyền thấp để mang lại cảm giác lái nhẹ nhàng, thoải mái.
Xe thể thao: Thường sử dụng tỷ số truyền cao để mang lại cảm giác lái thể thao, chính xác.
Tỷ số truyền không phải là yếu tố duy nhất quyết định cảm giác lái của xe; các yếu tố khác như cấu tạo hệ thống treo và kích thước lốp xe cũng góp phần quan trọng vào trải nghiệm lái.
Một số hệ thống lái hiện đại có thể có tỷ số truyền thay đổi để phù hợp với điều kiện vận hành khác nhau.
Chiếc xe có thể có tỷ số truyền 20:1, nghĩa là vô lăng cần quay 20 vòng để bánh xe quay được 1 vòng.
Chiếc xe có thể có tỷ số truyền 15:1, nghĩa là vô lăng cần quay 15 vòng để bánh xe quay được 1 vòng.
Xác định lực của người lái tác dụng lên vô lăng
Lực tác dụng lên vành tay lái của ô tô đạt giá trị cực đại khi xe quay vòng tại chỗ, lúc này mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng M' c sẽ bằng tổng các mômen cản chuyển động M 1, mômen cản do bánh xe trượt M 2, và mômen cản cần thiết để ổn định dẫn hướng M 3 Để xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái F lmax, có thể bỏ qua M 3, nhưng nếu cần độ chính xác cao, thì phải tính đến M 3.
Mômen cản chuyển động: M =G bfc
G b – Tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng f – Hệ số cản lăn: f = 0,015 c – Chiều dài cánh tay đòn (hình 10.9)
Khi lực ngang Y b tác động lên bánh xe, sự đàn hồi của lốp sẽ làm cho diện tích tiếp xúc giữa lốp và mặt đường bị quay tương đối so với mặt phẳng bánh xe Điểm đặt của lực Y b sẽ dịch chuyển một đoạn x về phía sau trục bánh xe, với x được xác định bằng một phần tư chiều dài bề mặt tiếp xúc Theo hình 10.10, đoạn x được tính bằng công thức: x = 0,5√(r² - r b).
2 Ở đây: r – Bán kính tự do của bánh xe.
Nếu r b = 0,96r ta có x = 0,14r thì: M 2 = Y b x = 0,14G b ❑yr Ở đây: ❑ y – Hệ số bám ngang, lấy ❑ y = 0,85
Tổng mômen cản quay vòng ở cả hai bánh dẫn hướng là:
Hệ số M3 phản ánh tác động của cầu trước ô tô khi xe quay vòng, với giá trị từ 1,07 đến 1,15 Hiệu suất η1, tính đến tiêu hao do ma sát ở cam quay và các khớp nối trong hệ thống truyền động lái, đối với ô tô chỉ có cầu trước dẫn hướng, nằm trong khoảng từ 0,50 đến 0,70.
❑t – Hiệu suất thuận của cơ cấu lái.
Cánh tay đòn c min thường xác định theo thực nghiệm, với ô tô tải loại thường c min = 30 ÷ 60mm, ô tô tải loại lớn c min = 60 ÷ 100mm.
Bán kính của vành tay lái ô tô dao động từ 0,19m cho ô tô có công suất nhỏ đến 0,275m cho ô tô tải nặng và ô tô buýt, với F lmax được tính là 500N Tỉ số truyền i ω cho ô tô du lịch là từ 12 đến 20, trong khi ô tô tải từ 16 đến 32 Để giảm F lmax, cần tăng i ω, tuy nhiên điều này sẽ làm giảm góc quay của bánh dẫn hướng, dẫn đến thời gian quay vòng tăng Do đó, đối với xe cao tốc, cần chọn i ω nhỏ để đảm bảo quay vòng nhanh Nếu chọn i ω tương ứng với góc quay bánh dẫn hướng từ 35 đến 40 độ, vành tay lái sẽ quay từ 1,0 đến 1,75 vòng, không vượt quá 2,0 vòng khi ô tô chạy thẳng.
Tính trục lái
Căn cứ vào kết cấu của cơ cấu lái hiện có ta chọn khoảng cách trục
A 0 h.25 mm Công suất lớn nhất mà cơ cấu lái phải truyền xác định theo côngthức:
Trong đó: N max công suất lớn nhất mà cơ cấu lái phải truyền ω max tốc độ góc lớn nhất của trục vành tay lái ω max =π n max
30 (rad/s) n max số vòng quay lớn nhất của trục vành tay lái, ta chọn n max = 60 vòng/phút
M max moomen xoắn lơn nhất của trục vành tay lái
Thay các giá trị vào (1) ta tính được:
Mặt khác công suất lớn nhất cơ cấu lái có thể truyền được xác định theo công thức:
N' max công suất lớn nhất mà cơ cấu lái có thể truyền mà không sảy ra hiện tượng kẹt răng
K 1 hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo bộ truyền K 1 = 1 đến 0,8
K 2 hệ số phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo
Nếu bộ truyền chế tạo chính xác cấp 2 thì K 2 = 1
Nếu bộ truyền chế tạo chính xác cấp 3 thì K 2 = 0,8
K 3 hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc
Làm việc không va đập K 3 = 1
Làm việc có va đập K 3= 0,85
J- hệ số phụ thuộc vào tỉ số truyền tra tài liệu(11) chọn JH-thông số công suất KW phụ thuộc vào khoảng cách trục A 0 và n vmax tra trong tài liệu (11) được HThay các thông số vào (2) ta có kết quả:
Khoảng cách trục đã được chọn là hợp lý, đảm bảo khe hở ăn khớp giữa các ren của trục vít và con lăn thay đổi theo quy luật, với giá trị nhỏ nhất ở một vị trí xác định.
Trong quá trình thiết kế, cần bố trí 28 vị trí trung gian, tăng dần và đạt giá trị tối đa ở hai đầu trục vít Đặc biệt, tâm quay của trục đòn lái không được trùng với tâm quay của dao cắt trục vít Ngoài ra, tâm quay của trục đòn lái đứng phải được dịch chuyển theo phương vuông góc của đòn lái đứng với khoảng cách từ 2,5 đến 5,0mm.
Vậy chọn n=3 thì ta có:
Tính cơ cấu lái
* Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo.
Vì vậy cơ cấu lái phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn định của ô tô.
Để đảm bảo hiệu suất lái nhẹ và hiệu quả, cần có sự chênh lệch giữa hiệu suất theo chiều thuận (từ vành lái xuống bánh xe dẫn hướng) và hiệu suất theo chiều nghịch Hiệu suất theo chiều thuận nên lớn hơn một chút so với chiều nghịch, giúp giữ lại một phần lớn các va đập từ mặt đường ở cơ cấu lái.
Để đảm bảo giá trị tỉ số truyền phù hợp với yêu cầu thiết kế, cần thực hiện các điều chỉnh cần thiết Đồng thời, việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái cũng rất quan trọng để đạt hiệu quả tối ưu.
Các thông số đánh giá của cơ cấu lái bao gồm tỉ số truyền theo góc, hiệu suất (thuận và nghịch) và trị số khoảng hở cho phép giữa các chi tiết ăn khớp.
+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái là:
Tỷ số truyền cơ cấu lái được định nghĩa như sau: trong đó: d là góc quay của vô lăng dQ là góc quay của trục đòn quay đứng.
P1 – Công suất dẫn đến trục lái.
Pr – Công suất mất mát do ma sát trong cơ cấu lái.
Mr1 – Tổng số mômen các lực ma sát trên trục lái (hình 10.3)
Mr2 – Tổng số mômen các lực ma sát trên trục đòn quay đứng
M1 – Mômen ngoại lực tác dụng lên vành tay lái.
P2 – Công suất trên trục đòn quay đứng.
M2 – Mômen ngoại lực tác dụng lên trục đòn quay đứng.
Qua các công thức (10.2) và (10.3) ta thấy ma sát trên trục lái ảnh hưởng đến hiệu suất truyền động lớn hơn ma sát trên trục đòn quay đứng.
Nếu không tính đến ma sát trong ổ bi đệm chắn đầu và các vị trí khác, mà chỉ tập trung vào cặp bánh răng ăn khớp, thì theo giáo trình nguyên lý máy, hiệu suất của cặp bánh răng trục vít, bánh vít hoặc trục vít vô tận sẽ được xác định.
Cơ cấu lái sử dụng cặp bánh răng trục vít để truyền động từ vành tay lái xuống bánh dẫn hướng, với góc nghiêng của đường xoắn trục vít là 30° và góc ma sát là 10° Tổng mô men lực ma sát trên trục lái đạt 100 Nm, trong khi trên trục đòn quay đứng là 50 Nm Mô men ngoại lực tác động lên vành tay lái là 150 Nm và lên trục đòn quay đứng là 100 Nm Công suất dẫn đến trục là 200 W, còn công suất trên trục đòn quay đứng là 150 W Cần tính toán hiệu suất thuận và nghịch của cấu lái.
Lời giải: Đặt giá trị cụ thể:
Góc nghiêng của đường xoắn trục vít (B): 30°
• Tổng số mômen các lực ma sát trên trục lái (Mr1): 100 Nm
• Tổng số mômen các lực ma sát trên trục đòn quay đứng (Mr2): 50 Nm
• Mômen ngoại lực tác dụng lên vành tay lái (M1): 150 Nm
• Mômen ngoại lực tác dụng lên trục đòn quay đứng (M2): 100 Nm
• Công suất dẫn đến trục lái (P1): 200 W
Công suất trên trục đòn quay đứng (P2): 150 W
1 Tính hiệu suất thuận (nt):
Thay các giá trị đã biết vào công thức:
Thay các giá trị đã biết vào công thức:
Hình 14 Sơ đồ cơ cấu lái.
Hiệu suất của cơ cấu lái phụ thuộc vào cấu trúc của nó Nếu thừa nhận rằng hiệu suất thuận là 12 và hiệu suất nghịch là 8, thì hiệu suất nghịch chỉ đạt khoảng 0,6, trong khi hiệu suất thuận là 0,33, tức là hiệu suất nghịch chỉ bằng khoảng một nửa so với hiệu suất thuận Đối với cơ cấu trục vít thông thường, hiệu suất dao động trong khoảng 0,5 đến 0,65.
Khi sử dụng cặp trục vít bánh vít trong hệ thống lái, hiệu suất có thể đạt từ 0,8 đến 0,85 nhờ vào việc chuyển từ ma sát trượt sang ma sát lăn Để có được cảm giác lái nhẹ nhàng, cần đảm bảo hiệu suất thuận lớn, điều này yêu cầu tăng góc theo công thức (10.4) Tuy nhiên, việc tăng góc cũng dẫn đến việc hiệu suất nghịch tăng theo công thức (10.5), gây ra va đập từ bánh xe truyền lên vành tay lái Để ngăn chặn va đập này mà vẫn duy trì tính ổn định của hệ thống lái, cần thiết phải có truyền động không nghịch đảo Có nhiều phương pháp để giảm thiểu va đập từ mặt đường mà vẫn giữ được cơ cấu lái nghịch đảo, trong đó việc chọn i theo quy luật trên hình 10.4 là một giải pháp hiệu quả, đặc biệt cho hầu hết ô tô và ô tô buýt.
Trên hình 10.4, đoạn trung bình không lớn (90° - 120°) cho thấy giá trị lớn nhất, điều này giúp tăng cường độ chính xác khi điều khiển ô tô trên đường thẳng với tốc độ cao Hơn nữa, thiết kế này cho phép người lái duy trì tay lái ở vị trí trung gian, giảm thiểu va đập và tạo cảm giác lái nhẹ nhàng hơn.
Vượt quá giá trị = (90 120 0 ), i sẽ giảm nhanh trong khoảng
= (50 100 0 ) rồi sẽ giữ giá trị không đổi, i ứng với giá trị này với một góc quay nhỏ của vành lái bánh xe sẽ quay đi một góc lớn.
Khi ôtô di chuyển với vận tốc cao trên đường thẳng, người lái chỉ cần đánh lái với các góc nhỏ, nhờ vào tỷ số truyền lớn, giúp việc điều khiển trở nên nhẹ nhàng và giảm va đập từ đường lên vô lăng Ở những góc đánh lái lớn, tỷ số truyền nhỏ hơn mang lại sự linh hoạt, cho phép ô tô quay vòng dễ dàng trong không gian hẹp với bán kính quay vòng nhỏ.
Cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp và tốn kém Do đó, nếu hệ thống lái được trang bị trợ lực, việc sử dụng cơ cấu lái với tỷ số truyền không đổi sẽ là lựa chọn hợp lý.
Tính đòn quay đứng và các đòn khác của dẫn động lái
Đòn quay đứng truyền động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến đòn dọc của dẫn động lái Nó được kết nối với dẫn động lái thông qua các khớp cầu và gắn với trục cơ cấu lái bằng then hoa hình tam giác.
Lực Q là lực tác dụng lên chốt cầu duới đòn quay đứng.
Vì vây khi tính đòn quay đứng ta sẽ lấy lực Q nào lớn hơn trong hai lực tác dụng dưới đây.
Chúng ta lựa chọn Q737 (N) để tính toán độ bền cho đòn quay đứng, tập trung vào các tiết diện nguy hiểm Vật liệu chế tạo cho đòn quay đứng được chọn là thép 40X Giả định rằng tiết diện cắt ngang của đòn quay đứng có dạng hình chữ nhật.
Hình dạng và kích thước của đòn quay đứng được minh họa trong hình vẽ, trong đó I-I thể hiện tiết diện nguy hiểm Đòn quay đứng có chức năng truyền chuyển động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến đòn dọc của dẫn động lái.
34 Đòn quay được nối với dẫn động lái nhờ các khớp cầu và nối với trục cơ cấu lái bằng then hoa hình tam giác.
Do vậy ta chọn Q60,59 (KG) khi tính bền đòn quay đứng Khi tính bền ta tính tại những tiết diện nguy hiểm ( Ở đây ta tính cho tiết diện I-I).
Chọn vật liệu cho đòn quay đứng là thép carbon tôi và ram Sau đó, hoa tam giác ở đầu đòn quay đứng sẽ được kiểm tra thông qua quy trình dập và cắt.
Dựa vào số liệu thực tế đo được ta chọn sơ bộ kích thước tại mặt cắt I-I : au (mm) b% (mm)
Hình 15 Cấu tạo của đoàn quay đứng.
1 Rô tuyn lái, 2 Ðòn quay đứng, 3 Trục quay đòn quay đứng
Kiểm tra đòn đứng theo uốn:
Ta tính tại tiết diện nguy hiểm nhất I-I Coi đòn quay đứng có mặt cắt là hình chữ nhật.
Vật liệu chế tạo là thép 40X nên ta có:[δ]00(N /mm 2 )
Vậy δ u #6 (N / mm 2 )