MỤC LỤCCHƯƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI31. Mô tả chung hệ thống lái51.1. Tổng quan51.2. Các trạng thái quay vòng của xe51.3. Phân loại hệ thống lái61.4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô.72. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô.82.1. Vành lái.82.2. Trục lái.92.3. Cơ cấu lái.92.4. Dẫn động lái.162.5. Các góc đặt bánh xe.192.6. Hệ thống lái có trợ lực.24CHƯƠNG II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI281. Lựa chọn phương án thiết kế282. Các thông số của xe thiết kế283. Tính toán động học hình thang lái293.1. Động học hình thang lái293.2. Xác định góc quay vành lái314. Tính toán thiết kế cơ cấu lái trục vít – con lăn334.1. Lực cực đại tác dụng lên vô lăng334.2. Thiết kế trục vít – êcu bi364.3. Thiết kế bộ truyền thanh răng – cung răng415. Tính bền các chi tiết còn lại của hệ thống lái445.1. Tính bền trục lái445.2. Tính bền đòn quay đứng455.4. Tính bền đòn kéo dọc485.5. Tính bền đòn kéo ngang495.6 .Tính bền đòn bên525.7 .Tính bền Rô tuyn536. Tính trợ lực lái546.1. Tính toán xilanh lực546.2. Tính sơ bộ hành trình làm việc của piston586.3. Xác định lưu lượng của bơm dầu:596.4. Tính toán các chi tiết của van phân phối61CHƯƠNG III. MÔ PHỎNG CƠ CẤU LÁI651. Xây dựng mô hình cơ cấu lái.652. Mô phỏng lắp ghép cơ cấu lái69CHƯƠNG IV. BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI701.Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái702. Một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục723. Bảo dưỡng và sửa chữa bơm dầu73
MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU Hiện ngành cơng nghiệp ô tô nước ta phát triển mạnh mẽ ngày khẳng định vai trò to lớn ngành cơng nghiệp trọng điểm quốc gia Nhận thấy tiềm công nghiệp ô tô nên nước ta chủ động mở cửa cho nhà đầu tư nước xây dựng nhà máy lắp ráp sản xuất linh kiện ô tô nước góp phần giải vấn đề nhân lực thúc đẩy kinh tế, đóng góp khơng nhỏ vào nguồn thu phủ Với tốc độ phát triển mạnh mẽ đòi hỏi nguồn nhân lực ngành cơng nghiệp tơ cần phải có trình độ chun mơn cao Điều thể việc đời nhiều trung tâm chun nghiên cứu phát triển cơng nghệ, thiết kế tính tốn, mơ lắp ráp tơ… Trong trường đại học việc khuyến khích sinh viên nghiên cứu công nghệ ô tô đại sinh viên nhiệt tình tham gia Một hệ thống đặc biệt quan trọng ô tô hệ thống lái Hệ thống có chức điều khiển hướng chuyển động tơ, đảm bảo tính ổn định chuyển động thẳng quay vịng bánh xe dẫn hướng Trong q trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn người sử dụng, đặc biệt với loại xe đại có tốc độ cao Do người ta không ngừng cải tiên hệ thống lái để nâng cao tính Là sinh viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội, trường đại học hàng đầu nước, việc tìm hiểu ứng dụng công nghệ tiên tiến giới để áp dụng vào thực tế nước ta cần phải trọng đặc biệt Bởi chúng em giao nhiệm vụ “Thiết kế tính tốn hệ thống lái xe tải tấn” Với hệ thống lái có trợ lực cải tiến q trình điều khiển làm tăng tính an toàn chuyển động giúp cho người lái giảm mệt mỏi Tuy nhiên, với đề tài rộng đề cập đến nhiều vấn đề mẻ địi hỏi phải có thời gian dài nghiên cứu tìm hiểu Mặc dù có nhiều cố gắng với hiểu biết thời gian tìm hiểu hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi sai sót nhiều vấn đề chưa đề cập tới Em mong thầy bạn góp ý để đồ án hồn thiện Qua mở hướng nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống tơ song song với tính tốn thiết kế truyền thống Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy: Dương Ngọc Khánh tận tình bảo để em hồn thành đồ án Và em xin chân thành cảm ơn thầy môn ô tô xe chuyên dụng - Viện khí động lựctrường Đại Học Bách Khoa Hà Nội toàn thể bạn giúp đỡ em trình nghiên cứu để hoàn thành đồ án Hà Nội, ngày tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Thanh Tùng CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI Mô tả chung hệ thống lái 1.1 Tổng quan Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động ơtơ nhờ quay vịng bánh xe dẫn hướng để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết Việc điều khiển hướng chuyển động xe thực sau: vành lái tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cấu lái, cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới dẫn động lái, dẫn động lái truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vịng người lái cần phải tác dụng vào vô lăng lực Đồng thời cần có phản lực sinh từ mặt đường lên mặt vng góc với bánh xe Để quay vịng bánh xe dẫn hướng phải quay quanh tâm quay tức thời quay vòng 1.2 Các trạng thái quay vòng xe Sự chuyển động thay đổi hướng chuyển động xe đường trình phức tạp Khi xe chuyển động đường vịng với tốc độ thấp ứng với vị trí góc quay vành tay lái định θvl xe quay vịng với bán kính quay vịng R0 tương ứng Đây coi trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ) Trong thực tế xe thường chuyển động tốc độ lớn, trình quay vịng động, trạng thái quay vịng đủ xảy mà thường gặp trạng thái quay vòng thiếu quay vòng thừa xảy sở việc thay đổi tốc độ chuyển động, đàn hồi lốp hệ thống treo Khi quay vòng thiếu, để thực quay vòng xe theo bán kính R người lái phải tăng góc quay vành lái lượng θvl Khi quay vòng thừa, để thực quay vịng xe theo bán kính R người lái phải giảm góc quay vành lái lượng θvl Quay vòng thừa quay vòng thiếu trạng thái quay vịng nguy hiểm, làm tính ổn định tính điều khiển xe chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng xe tăng kéo theo lực ly tâm quay vòng tăng) Ở trạng thái yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt Vấn đề chất tải, độ đàn hồi lốp có ảnh hưởng tới tính nng quay vũng v Ro Rqv Ro Trạng thái quay vòng thiêu: Rqv>Ro Rqv tớnh an ton chuyn ng ca xe, đặc biệt xe có vận tốc lớn Trạng thái quay vòng thừa: Rqv π/2 ic giảm nhanh, hai rìa đồ thị ic khơng thay đổi đoạn quay vành lái góc nhỏ bánh dẫn hướng quay góc lớn giúp khả quay vịng ơtơ tốt 2.3.3 Tỷ số truyền dẫn động lái id Tỷ số truyền phụ thuộc vào kích thước quan hệ cánh tay địn Trong q trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay đòn thay đổi Trong kết cấu id thay đổi khơng nhiều lắm: id = 0,9 ÷ 1,2 2.3.4 Tỷ số truyền lực hệ thống lái il Là tỷ số tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng il = pc pl pc = Mc c pl = Ml r Trong đó: Mc - mơmen cản quay vòng bánh xe c - cánh tay đòn quay vòng tức khoảng cách từ tâm mặt tựa lốp đến đường trục đứng kéo dài Ml - mơmen lái đặt vành lái r - bán kính vành tay lái Như ta có: il = Mc r c Ml Bán kính vành tay lái đa số ơtơ 200 ÷ 250mm tỷ số truyền góc ig khơng vượt q 25 i l không lớn quá, i l chọn khoảng từ 10 ÷ 30 10 φ0 = φ0 c + 2.φoCH = 80 + 2.6,40 = 20,80 6.4.3 Tính tốn xoắn Thanh xoắn có vai trò giống lò xo định tâm kết cấu van trượt Chọn vật liệu chế tạo xoắn thép lị xo 60Si2 có modul đàn hồi: G = 8*104 N/mm Đường kính xoắn phải thoả mãn bắt đầu trợ lực, ứng với lực đặt lên vành tay lái PVL0 = 25(N) xoắn phải xoắn góc 6.70 Ứng suất xoắn xoắn xác định theo công thức : τ= P RVL VL 0.2.D Góc xoắn xoắn xác định theo công thức : θ= 2.τ L D.G ⇒ D= 2.τ L θ G Chiều dài xoắn: L= 92 (mm) D= × P × RVL × L VL = 0.2 × θ × G × 25 × 250 × 92 = 4.8mm 7.90 × Π 0.2 × × 80000 1800 Chọn đường kính xoắn là: D = 6.5 mm 0.01 A 0.01 A Ø11g6 Ø6.5 1.25 1.25 Ø11g6 l? Ø5H7 1.25 A 1.25 10 10 20 21 195 63 Hình 2.19: Thanh xoắn Kiểm nghiệm điều kiện bền: τ= P × RVL VL ≤ [ τ ] = 500 MPa 0.2 × D 25 × 250 × 10−3 τ= = 250MPa ≤ [ τ ] = 500 MPa 0.2 × 53 × 10−9 Vậy xoắn thoả mãn điều kiện bền 64 CHƯƠNG III MÔ PHỎNG CƠ CẤU LÁI Xây dựng mơ hình cấu lái Hình 3.1: Cấu tạo cấu lái 65 Thống kê chi tiết cần xây dựng: STT Tên chi tiết Số lượng Piston Khoang van Trục chốt Thanh xoắn Trục vít vơ tận Bi trục vít 45 Vịng đệm kín Chốt thẳng Vịng bít 10 Ổ bi 11 Lồng bi 12 Rô to 13 Thân cấu lái 14 Phớt dầu 15 Ống dẫn bi 16 Ổ bi đũa 17 Trục cung 18 Vòng giữ 19 Nắp cạnh 20 Ốc chỉnh 21 Ốc khóa 22 Vít xả 24 Nút chỉnh 25 Bu lông 12 26 Gioăng dầu Từ khảo sát thực tế với tài liệu liên quan đến hệ thống lái xe, xây dựng lên mơ hình 2D, 3D cấu lái Một số chi tiết điển hình cấu lái: Thân cấu lái: 66 Khoang van: Piston (Thanh răng): 67 Trục cung răng: Trục vít vơ tận: 68 Mơ lắp ghép cấu lái Hình 3.2: Trước lắp ghép Hình 3.3: Sau lắp ghép 69 CHƯƠNG IV BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI Thơng qua việc trình bày hư hỏng thường gặp hệ thống lái cách sửa chữa giúp cho có thêm kiến thức sử dụng xe chẩn đoán hư hỏng gặp tình bất thường Những tượng hư hỏng hệ thống lái Một số tượng hư hỏng hệ thống lái, cách phát hiện, nguyên nhân phương pháp xử lý tóm tắt bảng đây: Hiện tượng Nguyên nhân Kiểm tra sửa chữa a Hệ thống trợ lực hỏng b Áp suất lốp xe Bơm đủ dẫn hướng không đủ không c Các chi tiết ma sát hệ Bổ sung dầu mỡ bôi thống thiếu dầu Tay lái nặng trơn hộp tay lái khớp nối d Chốt khớp chuyển hướng Điều chỉnh lại cho nghiêng phía sau nhiều quy định e Khung xe bị cong Sửa chữa, nắn thẳng lại Độ rơ vành a Độ rơ lớn vành tay lái, Điều chỉnh thay chi tay lái lớn tiết mòn khớp nối, mòn khớp 70 cầu b Mòn ổ bi bánh xe dẫn hướng Điều chỉnh lại độ rơ a Độ chụm bánh xe âm Điều chỉnh lại cho b Các nối, khớp cầu Điều chỉnh thay hộp tay lái có độ rơ lớn Xe lạng sang chi tiết cần c Các nối bị cong hai bên Nắn lại hình dạng ban đầu d Áp suất lốp bánh xe dẫn Bơm đủ áp suất hướng không đủ không a Áp suất lốp bánh xe dẫn Bơm đủ áp suất hướng không b Độ nghiêng ngang độ Điều chỉnh lại cho nghiêng dọc chốt khớp tiêu chuyển hướng hai bánh xe chuẩn kỹ thuật Xe lạng không bên c Ổ bi bánh xe chặt Điều chỉnh lại thay chi tiết mòn hỏng a Áp suất lốp bánh xe dẫn Đầu xe lắc hướng không đủ không Bơm đủ áp suất qua lại b Lỏng, rơ nối, khớp cầu Điều chỉnh lại hộp tay lái thay chi tiết mịn hỏng 71 cần c Góc nghiêng ngang chốt Điều chỉnh lại khớp chuyển động hướng hai bánh xe không Một số hư hỏng thường gặp cách khắc phục Những hư hỏng chi tiết cấu lái mòn cụm trục ống lót địn quay đứng, vịng bi, ổ để lắp vịng bi, mặt bích bắt mặt te bị sứt mẻ nứt, lỗ cácte để lắp ống lót trục địn quay đứng bị mòn STT Hư hỏng Cách khắc phục Bề mặt trục mòn, rỗ bề mặt, ăn Điều chỉnh lại thay khớp không Mòn trục đòn quay đứng Mòn ống lót đồng Ren đòn quay đứng bị chờn Rãnh then hoa trục quay đứng bị xoắn, hư hỏng Sứt mẻ nứt mặt bích cacte Chốt cầu bị mịn bị nứt mẻ hay có vết xước, lị xo yếu Các hệ thống bị cong Mạ crôm mài theo kích thước danh nghĩa Phải thay Tiện hết ren cũ hàn đắp kim loại tiện theo kích thước danh nghĩa, cắt ren Thay Phục hồi phương pháp hàn Thay Nắn nguội 72 Nắp chắn bụi bị rách làm bụi bẩn cấu lái Thay nắp chắn bụi Các phớt chắn dầu bị rách làm 10 chảy dầu dẫn đến trợ Thay phớt lực Kiểm tra xem có ăn 11 khớp không nghe thấy tiếng ồn vận hành Điều chỉnh vít điểu chỉnh bên cạnh Bảo dưỡng sửa chữa bơm dầu Để sửa chữa cần tháo rời bơm ra, xả hết dầu nhờn, cọ rửa cẩn thận Sau đó, tháo chi tiết phải cọ rửa thùng dung dịch rửa nước sau thổi khơng khí nén, kiểm tra cánh gạt mòn phải thay thế, thân bơm mòn phải thay Sau lắp ráp nên chạy rà bơm bệ thử kiểm tra lưu lượng áp suất phát huy theo yêu cầu kỹ thuật Thử nghiệm hệ thống lái đường: Để xe đứng yên mặt đường tốt phẳng đánh lái tới vị trí tận Dùng lực kế đo giá trị lực để xác định lực vành lái lớn Kiểm tra mức dầu bình dầu cường hố bình dầu có vạch min, max ý kiểm tra dầu nguội 73 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu phần mềm Catia tìm hiểu thực tế hệ thống lái xe tải Lifan tấn, giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo Dương Ngọc Khánh thầy môn, đề tài tốt nghiệp “Thiết kế tính tốn hệ thống lái xe tải tấn” em hoàn thành thu số kết sau: - Thực xây dựng cụm chi tiết 3D, sau mơ tháo lắp mô hoạt động - Nắm bắt phần mềm Catia, bước tiếp cận phương pháp thiết kế, tính tốn tiên tiến giới Giảm thời gian chi phí cho thử nghiệm thực tế qua cách kiểm nghiểm mơ hình thiết kế Xây dựng thuật toán khai thác mạnh phần mềm, bước mở rộng, áp dụng hệ thống khác ơtơ nói chung khí nói riêng - Việc thiết kế chi tiết 3D hệ thống lái cho phép trực quan hóa chi tiết, kiểm tra độ xác tổng thể lắp ráp thiết kế chung, có thuộc tính vật thể để phục vụ cho tốn nâng cao tính bền, tối ưu hóa, gia cơng chi tiết… Mơ tả kết cấu cụm cách trực quan sinh động, phục vụ công tác giảng dạy kết cấu, cho sinh viên chuẩn bị thực tập công nhân trường dạy nghề phân xưởng Mặc dù cố gắng thời gian kiến thức hạn chế nên đề tài khơng tránh thiếu sót q trình tính toán thiết kế chi tiết hệ thống lái Rất mong đóng góp ý kiến thầy mơn để đồ án em hồn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 Nguyễn Trọng Hoan: Tập giảng thiết kế tính tốn tơ Hà Nội 2011 Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng: Kết cấu ô tô NXB Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 2009 Ninh Đức Tốn: Dung sai lắp ghép NXB giáo dục Việt Nam Trịnh Chất, Lê Văn Uyển: Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí NXB giáo dục Nguyễn Trọng Hiệp: Chi tiết máy NXB giáo dục 75 ... bánh xe (4WS) 1 .3. 2 Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực + Hệ thống lái khí + Hệ thống lái khí có trợ lực thuỷ lực khí nén 1 .3. 3 Phân loại theo kết cấu cấu lái + Cơ cấu lái kiểu trục... đường Kết cần lực lái lớn Vì để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy cần lực lái nhỏ, phải có vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi trợ lực lái 2.6.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái Dựa vào kết... 2.6 Hệ thống lái có trợ lực 2.6.1 Cơng dụng cần thiết hệ thống trợ lực lái Trợ lực hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động người lái Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái cịn nâng cao tính