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

c d i d = = 180 360 540 720 180 360 540 720 5 10 15 20 25 A A A-A B Nhìn theo B l 1 c 1 b a d e n c m . cos . m.cos Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 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 1A 0 2. Bản vẽ lựa chọn các phơng án trợ lực 1A 0 3. Bản vẽ quan hệ động học quay vòng và đặc tính cờng hoá 1A 0 4. Bản vẽ cơ cấu lái + xy lanh lực +van phân phối. 1A 0 5. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 1A 0 6. Bản vẽ chi tiết của hệ thống lái (4 chi tiết) 1A 0 4. Cán bộ hớng dẫn. . 5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế Ngày tháng năm 2012. Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 1 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ Ngàythángnăm 2012. CHủ NHIệM bộ môn cán bộ hớng dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Kết quả đánh giá: Sinh viên đã hoàn thành -Quá trình thiết kế. và nộp toàn bộ bản thiết kế cho khoa -Điểm thuyết minh. Ngàythángnăm 2012 Ngàythángnăm 2012 (ký tên) Chủ tịch hội đồng (Ký và ghi rõ họ tên) Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 2 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Mục lục Lời nói đầu .04 Chơng I: Tổng quan về hệ thống lái I. Tổng quan hệ thống lái ôtô .05 II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô .08 Chơng II: Tính toán hệ thống lái I. Các thông số của xe thiết kế 26 II. Chọn phơng án thiết kế 26 III. 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.61 III. Tính toán cờng hoá lái 69 Chơng 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 khảo95 Lời nói đầu Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 3 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Trong nền kinh tế đang tăng trởng mạnh mẽ của nớc ta, nhu cầu 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 động cao, vận chuyển đợc ngời và hàng hoá trên nhiều loại địa hình 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 khác nhau. 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 của mình, em đã cơ bản hoàn thành việc thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ. Sau hơn ba tháng, đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy TIN MINH và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội ngày thángnăm 2012 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 động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết . Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 4 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Việc điều khiển hớng chuyển động của xe đợc thực hiện nh sau: vành lái tiếp nhận lực tác động của ngời lái và truyền vào 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 cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn h- ớng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe. Để quay vòng đợc thì ngời lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực. Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đờng lên mặt vuông góc với bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hớng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng. 1.1.2. Các trạng thái quay vòng của xe. Sự chuyển động và thay đổi hớng chuyển động của xe trên đờng là quá trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đờng vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vòng với một bán kính quay vòng R 0 t- ơng ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ). Trong thực tế xe thờng chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay vòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thờng gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay vòng thừa 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 theo bán kính R 0 ngời lái phải tăng góc quay vành lái một lợng vl . Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R 0 ngời lái phải giảm góc quay vành lái một lợng vl . Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). ở những trạng 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 h- ởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn . Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 5 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Rqv O O1 Trạng thái quay vòng thiêu: Rqv>Ro Ro O1 O Ro Rqv Trạng thái quay vòng thừa: Rqv<Ro 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). +Chuyển hớng tất cả các bánh xe (4WS). 1.1.3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực. +Hệ thống lái cơ khí. +Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thuỷ lực hoặc bằng khí nén. 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). Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 6 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 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 khả năng 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 sự quay 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. Giữ chuyển động thẳng ổn định. Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dỡng và sửa chữa. 1.2. các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô. B A 1 2 3 4 5 6 7 9 8 Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái. Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 7 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Anh - Ôtô K46 1.Vành lái 2.Trục lái 3.Cơ cấu lái 4.Đòn quay đứng 5.Đòn kéo dọc 6.Hình thang lái 7.Đòn quay ngang 8.Trụ xoay đứng 9.Bánh xe Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ ngồi 8 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 1.2.1. Vành lái. Vành lái có dạng vành tròn. Lực của ngời lái tác dụng lên vành lái 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 bán kính của vành lái. M vl =P l .r vl . Trong đó: M vl : Là mô men vành lái P l : Là lực mà ngời lái tạo ra trên vành lái r vl : Là bán kính vành lái. Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không đợc vợt quá 8 0 . 1. 2. 2. Trục 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 hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên ngời lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra. Trục lái thờng có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi đợc góc 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 có thêm một số cơ cấu điều khiển nh : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh vị trí 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 trục lái 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 động của ngời lái đến các bánh xe dẫn hớng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thờng bằng 18 đến 20 đối với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải . Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 9 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 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 động cần thiết của xe. + Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất 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. 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. (1 1) : góc quay bánh lái : góc quay đòn quay đứng Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 10 [...]... đờng Kết quả là cần một lực lái lớn hơn Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ, phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi 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 Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con. .. bằng không 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 nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái Ngoài ra để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng... piston dịch chuyển về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ đợc đẩy qua van điều khiển về bơm Bơm Khối van điều khiển Piston Xy lanh lực Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 25 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Hình 1. 17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng Chơng II Tính toán hệ thống lái 2.1 các thông số của xe thiết kế TT Tên danh nghĩa Ký hiệu... 0 ,7) , độ bền cao, dễ dàng phối hợp với van phân phối và xy lanh của cờng hoá thuỷ lực và hệ thống lái 4 khâu Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 27 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 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 động học quay vòng của các bánh xe. .. con 7 chỗ ngồi 23 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực: + Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái + Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng + Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong đòn kéo Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của xe là... ngang khi có dầm cầu liền b Đòn kéo ngang nằm trớc dầm cầu Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 17 Đồ án tốt nghiệp K52 SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA Trên hệ thống treo độc lập, số lợng các đòn và khớp tăng lên 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 treonhng... cung răng có u điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn) 1.2.4 Dẫn động lái 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 các chức năng sau: Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 15 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 + Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hớng... bánh xe d = 20 (ins) r = 285 + 20 25, 4 = 539 2 (mm) +r bx bán kính làm việc của bánh xe Ta thừa nhận: r bx = 0,96.r = 0,96.539 = 5 17. 44 (mm) 2 2 Nên: x = 0,5 539 5 17. 44 = 75 .5(mm) Do đó mômen cản do bánh xe trợt lê là: M 2 = Gbx x (2 - 7) Với là hệ số bám ngang Lấy = 0,85 Vậy: Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 34 Đồ án tốt nghiệp K52 SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA M 2 = 78 50.0,... Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 12 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 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 trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đờng tác dụng lên hệ thống 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. .. Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thờng nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1 Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 18 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 1.2.5 Các góc đặt bánh xe Để tránh trờng hợp ngời lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hoặc ngời lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các bánh xe đợc . 1.2. các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô. B A 1 2 3 4 5 6 7 9 8 Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái. Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 7 Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn. tên) Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 2 Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52 Mục lục Lời nói đầu .04 Chơng I: Tổng quan về hệ thống lái I. Tổng quan hệ thống. h- ởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn . Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 5 Đồ án tốt nghiệp SV: