Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ

Mục lụcLời nói đầu ………………………………………………….04Chương I: Tổng quan về hệ thống láiI. Tổng quan hệ thống lái ôtô……………………….05II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô ………….08 Chương II: Tính toán hệ thống láiI.Các thông số của xe thiết kế…………………….. 26II.Chọn phương án thiết kế………………………… 26III.Tính toán động học hình thang lái………………. 27IV.TTTK cơ cấu lái Trục vítÊcu bithanh răng cung răng..38V.Tính bền các chi tiết còn lại của hệ thống lái…….49Chương III: Thiết kế hệ thống cường hoá láiI. Đặc điểm của cường hoá lái………………………..60II. Lựa chọn phương án bố trí cường hoá lái………….61III. Tính toán cường hoá lái…………………………..69Chương IV: Quy trình công nghệ gia công khớp cầu……....81Chương V: Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái…………...91Kết luận…………………………………………………… 94Tài liệu tham khảo…………………………………………95

Bộ giáo giục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

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

NHIệM Vụ THIếT Kế TốT NGHIệP

Họ và tên : Ngô Tiến Hiệp

Khoá : K52

1 Nhiệm vụ đề tài:

Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Tổng quan về hệ thống lái ô tô

2 Kiểm nghiệm hệ thống láI cơ sở

3 Tính toán thiết kế hệ thống lái

4 Xây dựng quy trình lắp ráp,điều chỉnh và bảo dỡng

hệ thống lái

5 Kết luận

3 Các bản vẽ và đồ thị:

1 Bản vẽ bố trí chung cơ cấu lái

1A0

2 Bản vẽ lựa chọn các phơng án trợ lực 1A0

3 Bản vẽ quan hệ động học quay vòng và đặc tính cờng hoá 1A0

4 Bản vẽ cơ cấu lái + xy lanh lực +van phân phối 1A0

5 Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 1A0

6 Bản vẽ chi tiết của hệ thống lái (4 chi tiết) 1A0

-Điểm thuyết minh……… Ngày…tháng…năm 2012

Ngày…tháng…năm 2012 (ký tên)

Chủ tịch hội đồng

(Ký và ghi rõ họ tên)

I Các thông số của xe thiết kế……… 26

II Chọn phơng án thiết kế……… 26III Tính toán động học hình thang lái……… 27

IV TT-TK cơ cấu lái Trục vít-Êcu bi-thanh răng cung răng 38

V Tính bền các chi tiết còn lại của hệ thống lái…….49

Chơng III: Thiết kế hệ thống cờng hoá lái

I Đặc điểm của cờng hoá lái……… 60

II Lựa chọn phơng án bố trí cờng hoá lái………….61III Tính toán cờng hoá lái……… 69Chơng IV: Quy trình công nghệ gia công khớp

cầu…… 81

Chơng V: Bảo dỡng - sửa chữa hệ thống lái………… 91

Kết luận……… 94

Tài liệu tham khảo………95

Lời nói đầu

Trong nền kinh tế đang tăng trởng mạnh mẽ của nớc ta, nhucầu về giao thông vận tải ngày càng lớn Vai trò quan trọng của

ôtô ngày càng đợc khẳng định vì ôtô có khả năng cơ độngcao, vận chuyển đợc ngời và hàng hoá trên nhiều loại địahình khác nhau

Những năm gần đây, lợng xe du lịch có xu hớng tăng lên,

đặc biệt là các loại xe 7 chỗ với u điểm về khả năng cơ động,tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khácnhau

Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển

động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lợng thiết

kế và sử dụng của phơng tiện Một trong các hệ thống quyết

định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ

thống lái đặc biệt là ở tốc độ cao Với đồ án tốt nghiệp củamình, em đã cơ bản hoàn thành việc thiết kế hệ thống láicho xe du lịch 7 chỗ.

Sau hơn ba tháng, đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy ĐỖTIẾN MINH và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bảnhoàn thành đồ án tốt nghiệp Trong quá trình thực hiện, chắcchắn em không tránh khỏi những thiếu sót Do đó, em rấtmong nhận đợc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội ngày tháng…năm2012

Sinh viên

Chơng I Tổng quan Hệ thống lái

1.1 CÔNG DụNG,PHÂN LOạI và yêu cầu

1.1.1 Công Dụng.

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển độngcủa ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữphơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtôkhi cần thiết

Việc điều khiển hớng chuyển động của xe đợc thực hiện

nh sau: vành lái tiếp nhận lực tác động của ngời lái và truyềnvào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái,cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn

động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơcấu lái đến các bánh xe dẫn hớng Kết cấu lái phụ thuộc vào cơcấu chung của xe và của từng chủng loại xe

Để quay vòng đợc thì ngời lái cần phải tác dụng vào vôlăng một lực Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đ-ờng lên mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng đúng thìcác bánh xe dẫn hớng phải quay quanh một tâm quay tức thờikhi quay vòng

1.1.2 Các trạng thái quay vòng của xe.

Sự chuyển động và thay đổi hớng chuyển động của xetrên đờng là quá trình phức tạp Khi xe chuyển động trên đ-ờng vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quay củavành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vòng với một bán kínhquay vòng R0 tơng ứng Đây có thể coi là trạng thái quay vòngtĩnh (quay vòng đủ)

Trong thực tế xe thờng chuyển động ở tốc độ lớn, do vậyquá trình quay vòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy

ra mà thờng gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay vòngthừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển

động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theobán kính R0 ngời lái phải tăng góc quay vành lái một lợng vl Khi

ngời lái phải giảm góc quay vành lái một lợng vl

Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng tháiquay vòng nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điềukhiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòngcủa xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng) ở nhữngtrạng thái này yêu cầu ngời lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt.Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh hởng tới tínhnăng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặcbiệt là những xe có vận tốc lớn

Hình 1.1-Các trạng thái quay vòng của xe.

1.1.3 Phân loại hệ thống lái.

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:

1.1.3.1 Phân loại theo phơng pháp chuyển hớng.

+Chuyển hớng hai bánh xe ở cầu trớc (2WS)

1.1.3.3 Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.

+Cơ cáu lái kiểu trục vít glôbôit - con lăn

+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi + Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng.

1.1.3.4 Phân loại theo cách bố trí vành lái.

+ Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đờng bên phải)

+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đờng bên trái)

1.1.4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô.

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn

và ổn định chuyển động của ôtô là hệ thống lái Theo đó

hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khảnăng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé

 Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với ngời lái

 Đảm bảo đợc động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trợt lết khi quay vòng

 Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sựquay vòng của bánh xe dẫn hớng

 Tránh va đập truyền ngợc từ bánh xe lên vành lái

 Cơ cấu lái phải đợc đặt ở phần đợc treo để kết cấu hệ thống treo trớc không ảnh hởng đến động học cơ cấu lái.

4 5 6

7

9 8

1.2.1 Vành lái.

Vành lái có dạng vành tròn Lực của ngời lái tác dụng lên vànhlái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc Mô men tạo ra

trên vành lái là tích số của lực ngời lái trên vành tay lái với bánkính của vành lái.

Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cơ cấu lái Trục

lái gồm có trục lái chính có thể chuyển động truyền chuyển

động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống truc lái để cố

định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấpthụ va đập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên ngờilái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra

Trục lái thờng có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi đợcgóc nghiêng và loại trục lái không thay đổi đợc góc nghiêng Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể cóthêm một số cơ cấu điều khiển nh : cơ cấu khoá lái để khoácứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh vịtrí vô lăng theo phơng thẳng đứng phù hợp với ngời lái, hệ

thống trợt trục lái để có thể điều chỉnh đợc chiều dài của trụclái và đạt đợc vị trí ngồi lái tốt nhất cho ngời lái

1.2.3 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác độngcủa ngời lái đến các bánh xe dẫn hớng Tỷ số truyền của cơcấu lái thờng bằng 18 đến 20 đối với xe con và bằng từ 21

đến 25 đối với xe tải

1.2.3.1 Các yêu cầu của cơ cấu lái.

Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:

+ Có thể quayđợc cả hai chiều để đảm bảo chuyển độngcần thiết của xe

+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suấtthuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đ-ờng 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 cơcấu lái

+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất

+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổithọ cao

+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp

c d i

Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hởng tới sự truyền các va

đập từ măt đờng 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 Độ đàn hồi

của hệ thống lái đợc xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi

tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái Độ đàn

hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử

nh cơ cấu lái, các đòn dẫn động …

1.2.3.2 Tỉ số truyền của cơ cấu lái:

Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh

lái và góc quay của đòn quay đứng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành

lái đến các bánh xe dẫn hớng Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh

lái nhng ngời lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi quay vòng

Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với

1 đến 2 vòng quay

của vô lăng thì bánh

xe phải quay đợc tối

đa từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi Quy luật thay

đổi tỷ số truyền thích hợp nhất đợc thể hiện trên giản đồbên:

Trong phạm vi góc quay   /2 thì tỷ số truyền của cơ cấulái có giá trị cực đại đảm bảo chính xác cao trong khi lái ôtôtrên đờng thẳng với tốc độ cao và giúp lái nhẹ nhàng vì đa

số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí trunggian Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổitheo qui luật nh thế sẽ giảm ảnh hởng của những va đập từbánh dẫn hớng lên vành lái

Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì

ic hầu nh không thay đổi ở đoạn này khi quay vành lái mộtgóc nhỏ thì bánh dẫn hớng quay một góc lớn giúp khả năngquay vòng của ôtô tốt hơn

1 2 3.3 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d

Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thớc và quan hệ củacác cánh tay đòn Trong quá trình bánh xe dẫn hớng quay vònggiá trị của các cánh tay đòn sẽ thay đổi Trong các kết cấuhiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9  1,2

1.2.3.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i l

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xedẫn hớng và lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lựccản quay vòng

(1 - 2)

(1 - 3)

Trong đó:

Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe

c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặttựa của lốp đến đờng trục đứng kéo dài

Ml - mômen lái đặt trên vành lái

r - bán kính vành tay lái

Nh vậy ta có:

(1 4)

Bán kính vành tay lái ở da số ôtô hiện nay là 200  250mm

và tỷ số truyền góc ig không vợt quá 25 vì vậy il không đợc lớnquá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10  30

1.2.3.5 Hiệu suất thuận

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trêntrục lái xuống Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Khithiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuận cao

1.2.3.6 Hiệu suất nghịch

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đònquay đứng lên trục lái Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì cáclực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽkhông truyền đến bánh lái đợc vì chúng bị triệt tiêu bởi masát trong cơ cấu lái Nhng không thể đa hiệu suất nghịchxuống thấp quá vì khi đó bánh lái xẽ không tự trả lại đợc về vịtrí ban đầu dới tác dụng của mômen ổn định Bởi vậy để

đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị tríban đầu và để hạn chế các va đập từ đờng tác dụng lên hệthống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái đợc thiết

kế với một hiệu suất nghịch nhất định

1.2.3.7 Một số loại cơ cấu lái thờng dùng:

a) 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

A A

A-A

B Nhìn theo B

gian Để tăng hiệu suất của

cơ cấu lái và giảm độ mòn

của trục vít và chốt quay

thì chốt đợc đặt trong ổ

bi

b) Cơ cấu lái trục vít

con lăn

Loại cơ cấu lái này đợc sử

dụng rộng rãi nhất Cơ cấu

lái gồm trục vít glôbôit 1 ăn

khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim củatrục 3 của đòn quay đứng Số lợng ren của loại cơ cấu lái trụcvít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền quacơ cấu lái

vị trí ban đầu

Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trụcvít, chuyển động này làm quay răng rẻ quạt Trục của bánhrăng rẻ quạt là trục đòn quay đứng Khi bánh răng rẻ quạt quaylàm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làmquay bánh xe dẫn hớng

10 9 8

3 2

Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái

đến ngõng quay của bánh xe Dẫn động lái phải đảm bảo cácchức năng sau:

+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hớng

ì n

h 2 1

1 S

ơ

đ

ồ b i ể

u d i ễ

n c

á

c k í c

h t

h ớ

c c ủ

a

đ ò

n q u a

y

đ ứ

B

O

+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hớng sao chokhông xảy ra hiện tợng trợt bên lớn ở tất cả các bánh xe,

đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hớng

+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởicầu trớc, đòn kéo ngang và đòn kéo bên Nhờ hìnhthang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh xedẫn hớng sẽ quay đi một góc nhất định Hình thang lái

có thể bố trí trớc hoặc sau cầu dẫn hớng tùy theo bố tríchung

Quan hệ hình học ACKERMAN

Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quaycủa các bánh xe dẫn hớng quanh trục đứng với giả thiết tâmquay tức thời của xe nằm trên đờng kéo dài của tâm trục cầusau

Hình 1.7- Quan hệ hình học của ACKERMAN.

Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7

Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hớng (trêncùng một cầu) phải quay theo các góc ,  khác nhau và quan

hệ hình học đợc xác định theo biểu thức sau :

Trong đó :

L : chiều dài cơ sở của xe

trong mặt phẳng đi qua tâm trục bánh xe và song songvới mặt đờng

,  : Góc quay của bánh xe dẫn hớng phía trong vàphía ngoài

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hìnhthang lái 4 khâu gọi là hình thang lái Đantô Hình thang lái

Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song do kết cấu

đơn giản nên đợc dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, cókích thớc và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệchtrong quan hệ hình học của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệhình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hớnglớn Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xedẫn hớng ở vùng quay vòng gấp

Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạocủa hình thanh lái Đantô nh sau:

Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai

đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết với các

đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái) Các đòn bên quayquanh đờng tâm trụ đứng (hình 1.8)

Hình 1.8 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu

liền.

a Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền

b Đòn kéo ngang nằm trớc dầm cầu

Trên hệ thống treo độc lập, số lợng các đòn và khớp tănglên nhằm đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau

Số lợng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái,

vị trí bố trí cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo…nhngvẫn đảm bảo quan hệ hình học ACKERMAN, tức gần đúng vớihình thang lái Đantô Hai phơng pháp bố trí dẫn động lái

điển hình ở hệ thống treo độc lập đợc trình bày theo

hình 1.9:

Hình1.9 - Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo

độc lập

a Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu

b Đòn ngang nối nằm trớc dầm cầu

Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trớc tức

4 bánh dẫn hớng và hai hình thang lái 4 khâu Đantô

9 0 0

CAMB ER

+ Khó lái

+ Tính ổn định lái kém

+ Trả lái trên đờng vòng kém

+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh)

1.2.5.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber).

Góc tạo bởi đờng tâm của bánh xe dẫn hớng ở vị tríthẳng đứng với đờng tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng đợcgọi là góc Camber, và đo bằng độ

Hình 1.11- Góc CAMBER.

Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngợc lại dới tác động của trọng lợng xe do các khe hở và sự

Góc Caster

(-)(+)

V

biến dạng trong các chi tiết của trục trớc và hệ thống treo trớc

Đồng thời giảm cánh tay đòn

của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảmmômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành taylái

Khi chuyển động trên đờng vòng, do tác dụng của lực lytâm thân xe nghiêng theo hớng quay vòng, các bánh xengoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra ngoài

so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt ờng để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệtreo độc lập thì góc Camber thờng âm

1.2.5.2.Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster).

Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác địnhbằng góc giữa trụ xoay đứng và phơng thẳng đứng khinhìn từ cạnh xe Khoảng cách từ giao điểm của đờng tâm

trục đứng với mặt đất đến đờng tâm vùng tiếp xúc giữa lốp

và mặt đờng đợc gọi là khoảng Caster c

Hình 1.12 – Caster và khoảng Caster.

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dới tác dụng của

lực ly tâm khi bánh xe vào đờng vòng hoặc lực do gióbên hoặc thành phần của trọng lợng xe khi xe đi vào đ-ờng nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đ-ờng sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb

Khi trụ quay đứng đợc đặt nghiêng về phía sau một góc

nào đó so với chiều tiến của xe (Caster dơng) thì phản lực bên

men đó đợc xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c(1- 6)

Mômen này có xu hớng làm bánh xe trở lại vị trí trung gianban đầu khi nó bị lệch khỏi vị trí này Nhng khi quay vòngngời lái phải tạo ra một lực để khắc phục mô men này Vìvậy, góc Caster thờng không lớn Mômen này phụ thuộc vào gócquay vòng của bánh xe dẫn hớng Đối với các xe hiện đại thì trị

số của góc Caster bằng khoảng từ 00đến 30

°

(+) (-) Kingpin

1.2.5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin).

Góc nghiêng ngang của trụ đứng đợc xác định trên mặtcắt ngang của xe Góc Kingpin đợc tạo nên bởi hình chiếu của

đờng tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và phơng thẳng

tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của r0 có thể đợc giảm đểgiảm lực đánh lái, phơng pháp để giảm r0 là tạo Camber d-

ơng và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin)

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin

sẽ làm cho các bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳngsau khi quay vòng do có mômen phản lực (gọi là mômenngợc) tác dụng từ mặt đờng lên bánh xe Giá trị củamômen ngợc phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin

1.2.5.4 Độ chụm và độ mở (góc doãng).

Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trớc của các bánh xegần nhau hơn phía sau thì gọi là độ chụm Nếu bố tríngợc lại là độ mở

Độ chụm đợc biểu diễn bằng khoảng cách B-A Kích thớc

B, A đợc đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái khôngtải khi xe đi thẳng Độ chụm có ảnh hởng lớn tới sự mài mòncủa lốp và ổn định của vành lái

B

A

Hình 1.14 Độ chụm

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn

Pf ngợc chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với

R 0

P f

R 0

tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng Mômen nàytác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau Để lăn

thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái

Hình 1.15 - Lực cản lăn và vị trí đặt của nó.

ở cầu dẫn hớng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển

động sẽ ép bánh xe về phía trớc Bởi vậy góc Δ giảm.Trongtrờng hợp này, để giảm ảnh hởng của lực cản lăn và lựcphanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột(phanh bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt

1.2.6 Hệ thống lái có trợ lực.

1.2.6.1 Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái.

Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cờng độ lao

động của ngời lái Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nângcao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe vàgiảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái Ngoài ra đểcải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại

đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếpxúc với mặt đờng Kết quả là cần một lực lái lớn hơn

Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉcần lực lái nhỏ, phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống láigọi là trợ lực lái

1 2.6.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái.

Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh

Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực:

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặtchung trong cơ cấu lái

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặtriêng

+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kếthợp trong đòn kéo

Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của

xe là van phân phối, xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung Cònnguồn năng lợng là một bơm cánh gạt đợc dẫn động từ độngcơ của xe nhờ dây đai

1.2.6.3 Nguyên lý trợ lực lái.

Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực sử dụng công suất của

động cơ để giảm nhẹ lực lái Động cơ dẫn động bơm tạo radầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xy lanh lực Piston trợgiúp cho việc chuyển động của thanh răng Mức độ trợ giúpphụ thuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston Vìvậy nếu cần trợ lực lớn hơn thì phải tăng áp suất dầu

a) Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng).

Dầu từ bơm đợc đẩy lên van điều khiển Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu sẽ chảy qua van vào cửa xả và hồi về bơm Vì áp suất dầu bên trái và bên phải piston là nh nhau nênpiston không chuyển động về hớng nào

Xy lanh lực

b)Khi quay vòng

Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hớng nào, giả sử quaysang phải thì van điều khiển cung di chuyển làm đóng mộtphần cửa dầu, còn cửa kia mở rộng hơn Vì vậy làm thay đổi

Khối van

điều khiển

Piston

Xy lanh lực

lợng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu đợc tạo ra Nhvậy tạo ra sự trênh lệch áp suất giữa hai khoang trái và phảicủa piston Sự trênh lệch áp suất đó làm piston dịch chuyển

về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ đợc đẩy quavan điều khiển về bơm

Hình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng.

Ch¬ng II TÝnh to¸n hÖ thèng l¸i 2.1 c¸c th«ng sè cña xe thiÕt kÕ

d

3020

mmmm

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ, nó

đợc tạo bởi cầu trớc, đòn kéo ngang và các đòn kéo bên Sựquay vòng của ôtô rất phức tạp,

để đảm bảo mối quan hệ động học của các bánh xe phíatrong và phía ngoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện.Hiện nay ngời ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ độnghọc đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo nên hìnhthang lái Với xe thiết kế có hệ thống treo phụ thuộc, do đóchọn phơng án dẫn động lái với hình thang lái Đantô (hìnhthang lái 4 khâu)

2.2.2 Chọn phơng án cơ cấu lái.

Dựa vào những u điểm đã trình bày trong phần tổng quancơ cấu lái, ta chọn phơng án cho cơ cấu lái là loại trục vít - êcu

bi - cung răng

Cơ cấu lái loại này có u điểm là hiệu suất cao (0,65 - 0,7),

độ bền cao, dễ dàng phối hợp với van phân phối và xy lanhcủa cờng hoá thuỷ lực và hệ thống lái 4 khâu

2.3 tính toán động học hình thang lái.

Nhiệm vụ của tính toán động học hình thang lái là xác

định những thông số tối u của hình thang lái, đảm bảo độnghọc quay vòng của các bánh xe dẫn hớng

2.3.1 Xác định kích thớc hình học của hình thang lái

và quan hệ động học của góc quay bánh xe dẫn ớng

2.3.1.1 Xây dựng quan hệ lý thuyết

Từ lý thuyết quay vòng, hệ thống lái phải đảm bảo gần

đúng mối quan hệ giữa góc quay bánh xe dẫn hớng bên ngoài

và bên trong so với tâm quay vòng Theo giáo trình thiết kế vàtính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó đợc thể hiện ở côngthức sau:

 : là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên ngoài.

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

Khi xe đi thẳng các đòn bên tạo với phơng dọc một góc .Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau màquan hệ giữa  và  vẫn đợc giữ nguyên nh công thức trên thìhình thang lái Đantô không thể thoả mãn hoàn toàn đợc Tuynhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái sao cho sailệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sailệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớnnhất ở những góc quay lớn không đợc vợt quá 1,5 độ

R s

0





2.3.1.2 Xây dựng các quan hệ thực tế của cơ cấu Đantô

Hình thang lái Đantô là cơ cấu đảm bảo gần đúng quan

hệ của công thức trên Khi cho trớc các kích thớc ,L,m,n, thìquan hệ , đợc xác định nhờ công thức sau:

đặc tính của hình thang lái so với đờng đặc tính lý thuyết

là nhỏ nhất

Hình2.2 Sơ đồ động học quay vòng xe có hai bánh dẫn

h-ớng phía trớc.