Đồ án tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống lái trên xe ô tô innova

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU1PHẦN 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI4PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA5CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA INNOVA51.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Innova51.2. Thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova6CHƯƠNG 2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA 112.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô112.1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu112.1.1.1. Công dụng112.1.1.2. Phân loại112.1.1.3. Yêu cầu122.1.2. Các chỉ tiêu và thông số đánh giá hệ thống lái132.1.2.1. Tỷ số truyền của hệ thống lái132.1.2.2. Hiệu suất của hệ thống lái152.1.2.3. Khe hở ăn khớp của hệ thống lái172.1.2.4. Độ rơ vành lái182.1.2.5. Góc đặt bánh xe192.1.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái292.1.3.1. Vô lăng292.1.3.2. Trục lái292.1.3.3. Cơ cấu lái292.1.3.4. Dẫn động lái382.1.3.5. Trợ lực lái402.1.4. Bố trí chung hệ thống lái xe trợ lực thủy lực432.2.Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Innova472.2.1. Vành tay lái472.2.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái Innova482.2.3. Cơ cấu lái512.2.4. Dẫn động lái532.2.5. Trợ lực lái542.2.5.1. Bơm trợ lực lái552.2.5.2. Van phân phối58CHƯƠNG 3. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC633.1. Độ rơ vành tay lái tăng633.2. Lái nặng643.3. Áp suất dầu của trợ lực lái trong hệ thống lái không ổn định653.4. Vành tay lái bị rung663.5. Xe có xu hướng chuyển động lệch663.6. Sự nảy ngược của vô lăng663.7. Trả lái kém663.8. Tiếng kêu bất thường66CHƯƠNG 4. BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA674.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái674.1.1. Các yêu cầu chung674.1.2. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái674.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái754.2.1. Sửa chữa bơm trợ lực lái754.2.2. Sửa chữa cụm thanh nối dẫn động lái79PHẦN 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC1. ĐẶT VẤN ĐỀ832. THIẾT KẾ MÔ HÌNH832.1. Các bước hoàn thành mô hình832.2. Kích thước mô hình832.3. Tính toán kiểm tra hình thang lái842.4. Tính toán chọn công suất bơm902.5. Các bộ phận chính của mô hình90PHẦN 4: KẾT LUẬN94TÀI LIỆU THAM KHẢO95LỜI NÓI ĐẦUKể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạt được thành tựu to lớn.Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài “ Nghiên cứu hệ thống lái xe Toyota Innova, thiết kế mô hình hệ thống lái có trợ lực thủy lực ”. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống lái của xe Toyota Innova nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiến thức cơ bản về hệ thống lái trên ôtô. Trong quá trình làm việc của hệ thống lái không thể tránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết. Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa.Được sự hướng dẫn rất tận tình của thạc sĩ Trần Văn Trung, cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Trần Văn Trung. Qua đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập ở trường và thời gian làm đồ án tốt nghiệp. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 3 năm 2012.Sinh viên thực hiện.Nguyễn Hồng NamPHẦN 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀIĐể đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao.Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết.Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận lực lái tác động của người 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 hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe.Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái. Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA – THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC”.Ngoài mục đích chính là báo cáo tốt nghiệp, nghiên cứu hệ thống lái còn giúp sinh viên hệ thống và nâng cao kiến thức đã được học. Qua đó, sinh viên có nền tảng kiến thức về kỹ thuật vững vàng để tiếp thu các công nghệ mới, các thiết bị mới của các hãng danh tiếng khác nhau và tích lũy kinh nghiệm có ích cho công việc sau này. Về phần mô hình hệ thông lái trợ lực thủy lực chúng tôi hoàn thành cũng không ngoài mục đích tạo một cái nhìn trực quan nhất để có thể dễ dàng hình dung và nắm bắt các kiến thức đã được học và cũng có thể làm mô hình giảng dạy cho các bạn sinh viên khóa sau.PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

PHẦN 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 4

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA 5

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA INNOVA 5

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Innova 5

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova 6

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA 11

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô 11

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 11

2.1.1.1 Công dụng 11

2.1.1.2 Phân loại 11

2.1.1.3 Yêu cầu 12

2.1.2 Các chỉ tiêu và thông số đánh giá hệ thống lái 13

2.1.2.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái 13

2.1.2.2 Hiệu suất của hệ thống lái 15

2.1.2.3 Khe hở ăn khớp của hệ thống lái 17

2.1.2.4 Độ rơ vành lái 18

2.1.2.5 Góc đặt bánh xe 19

2.1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 29

2.1.3.1 Vô lăng 29

2.1.3.2 Trục lái 29

2.1.3.3 Cơ cấu lái 29

2.1.3.4 Dẫn động lái 38

2.1.3.5 Trợ lực lái 40

2.1.4 Bố trí chung hệ thống lái xe trợ lực thủy lực 43

2.2.Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Innova 47

2.2.1 Vành tay lái 47

2.2.2 Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái Innova 48

2.2.3 Cơ cấu lái 51

2.2.4 Dẫn động lái 53

2.2.5 Trợ lực lái 54

2.2.5.1 Bơm trợ lực lái 55

2.2.5.2 Van phân phối 58

CHƯƠNG 3 CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 63

3.1 Độ rơ vành tay lái tăng 63

3.2 Lái nặng 64

3.3 Áp suất dầu của trợ lực lái trong hệ thống lái không ổn định 65

3.4 Vành tay lái bị rung 66

3.5 Xe có xu hướng chuyển động lệch 66

3.6 Sự nảy ngược của vô lăng 66

3.7 Trả lái kém 66

3.8 Tiếng kêu bất thường 66

CHƯƠNG 4 BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE INNOVA 67

4.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 67

4.1.1 Các yêu cầu chung 67

4.1.2 Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 67

4.2 Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 75

4.2.1 Sửa chữa bơm trợ lực lái 75

4.2.2 Sửa chữa cụm thanh nối dẫn động lái 79

PHẦN 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 83

2 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 83

2.1 Các bước hoàn thành mô hình 83

2.2 Kích thước mô hình 83

2.3 Tính toán kiểm tra hình thang lái 84

2.4 Tính toán chọn công suất bơm 90

2.5 Các bộ phận chính của mô hình 90

PHẦN 4: KẾT LUẬN 94

TÀI LIỆU THAM KHẢO 95

LỜI NÓI ĐẦU

Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí động lực không ngừng phát triển và đạtđược thành tựu to lớn.

Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô

đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảovấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài “ Nghiên cứu hệ thống lái

xe Toyota Innova, thiết kế mô hình hệ thống lái có trợ lực thủy lực ” Nội dung của đề

tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệthống của ôtô nói chung và hệ thống lái của xe Toyota Innova nói riêng; từ đây có thể

đi sâu nghiên cứu về chuyên môn

Tập đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiến thức cơbản về hệ thống lái trên ôtô Trong quá trình làm việc của hệ thống lái không thểtránh khỏi những hư hỏng hao mòn các chi tiết Vì vậy đề tài này còn đề cập đến vấn

đề bảo dưỡng, sửa chữa

Được sự hướng dẫn rất tận tình của thạc sĩ Trần Văn Trung, cùng với sự nỗ lựccủa bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thời gian và kiến thức cóhạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Vì vậy emmong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiệnhơn

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thạc sĩ Trần Văn Trung Qua đây emcũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền đạt cho em rấtnhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập ở trường và thời gian làm đồ án tốtnghiệp

Tp Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 3 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hồng Nam

PHẦN 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải cókinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện chongười vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàncao.Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển độngcong của ôtô khi cần thiết.

Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhậnlực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vôlăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn độnglái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫnhướng Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửachữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu vànguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái Xuất phát từ những yêu cầu vàđặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài

“NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA – THIẾT KẾ MÔ HÌNH

HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC THỦY LỰC”

Ngoài mục đích chính là báo cáo tốt nghiệp, nghiên cứu hệ thống lái còn giúpsinh viên hệ thống và nâng cao kiến thức đã được học Qua đó, sinh viên có nền tảngkiến thức về kỹ thuật vững vàng để tiếp thu các công nghệ mới, các thiết bị mới củacác hãng danh tiếng khác nhau và tích lũy kinh nghiệm có ích cho công việc sau này

Về phần mô hình hệ thông lái trợ lực thủy lực chúng tôi hoàn thành cũngkhông ngoài mục đích tạo một cái nhìn trực quan nhất để có thể dễ dàng hình dung vànắm bắt các kiến thức đã được học và cũng có thể làm mô hình giảng dạy cho các bạnsinh viên khóa sau

PHẦN 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA INNOVA

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA INNOVA

1.1 Giới thiệu chung về xe Toyota Innova.

Toyota Innova là thế hệ mới của dòng xe đa dụng nằm trong chiến lược toàn cầu củaToyota, kể từ khi được giới thiệu lần đầu trên thế giới vào tháng 8/2004, mẫu xe này

đã được khách hàng đón nhận nồng nhiệt Tới Việt Nam vào tháng 1/2006, ngay lậptức Innova đã lập nên những kỷ luật trên thị trường xe hơi Việt Nam, trở thành modelđầu tiên và duy nhất cho tới hiện nay đạt và vượt ngưỡng tiêu thụ 1.000 xe/thángcũng như là mẫu xe bán chạy nhất liên tục trong 5 năm vừa qua Tính tới hết tháng1/2010, mẫu xe Innova đã đạt doanh số bán tổng cộng hơn 53.600 chiếc, chiếm tới64% thị phần phân khúc xe đa dụng ở việt Nam Trong 5 năm này, đã có nhiều mẫu

xe đa dụng khác, của các thương hiệu khác xuất hiện, thậm chí có những đối thủ từngđược dự đoán sẽ cạnh tranh trực tiếp với vị trí của Innova Thế nhưng mọi dự đoándường như đều trật ! Vị trí số một- Xe bán chạy nhất trên thị trường của Innovakhông những được củng cố mà còn tiếp tục nới rộng thêm khoảng cách với các đốithủ phía sau

Hình 1.1 Hình dáng ngoài xe Toyota Innova

Tại Việt Nam, kể từ khi ra mắt vào tháng 1/2006, mẫu Innova đã đạt đượcnhững thành công lớn Hiện tại, Innova là mẫu xe bán chạy nhất thị trường, với doanh

số cộng dồn đạt trên 45.789 xe (tính đến hết tháng 12/2009) Bao gồm các mẫu xeInnova J, G, V

Tháng 1/2010 Toyota Việt Nam ra mắt phiên bản mới INNOVA GSR

Innova GSR được trang bị hộp số tay 5 cấp, động cơ 2.0L DOHC 4 xy-lanhthẳng hàng, phun xăng điện tử 1TR-FE, sử dụng hệ thống điều khiển phối khí thôngminh (VVT-i)

Trang thiết bị an toàn gồm : cấu trúc khung gầm TOP (Toyota OutstandingPerformance), khung xe GOA (Global Outstanding Assessment) hấp thụ xung lực, hệthống phanh đĩa phía trước và phanh tang trống phía sau có sự hỗ trợ của van phânphối lực phanh

Ngoài ra, Innova GSR còn được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh, cảmbiến lùi, hai túi khí phía trước, cột lái tự đổ

Hệ thống treo của Innova GSR là loại lò xo cuộn, đòn kép và thanh cân bằngcho hệ thống treo trước Hệ thống treo sau có cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn

và tay đòn bên

Những trang bị khác so với các phiên bản cũ gồm: gương chiếu hậu ngoài mạcrôm tích hợp đèn báo rẽ, bậc lên xuống, tấm chắn nắng sườn xe, la-zăng thiết kế mớivới 5 cánh kép, cánh hướng gió nóc cửa sau, chụp ống xả mạ crôm

1.2 Thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova.

Được trang bị động cơ 1TR-FE mạnh mẽ cùng các công nghệ hiện đại, đặc biệt

là cấu trúc khung và gầm xe TOP cứng cáp cùng hệ thống treo ưu việt giúp xe vậnhành hiệu quả và êm ái trên mọi địa hình

Động cơ sử dụng trên xe Toyota Innova là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xylanh đặt thẳng hàng Động cơ sử dụng trục cam kép với công nghệ điều khiển đóng

mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môitrường

- Công suất tối đa: 134 HP / 5600 rpm.

- Mô men xoắn tối đa: 186 Nm / 4000 rpm

Hộp số tự động 4 cấp được trang bị trên Innova V là một cải tiến hoàn toànmới khẳng định Innova thật sự là 1 chiếc xe gia đình, ngay cả phụ nữ cũng có thểđiều khiển dễ dàng và thoải mái

Khung và gầm xe TOP (Toyota Oustanding Performance) chắc khỏe và cứng

cáp, cho hiệu quả lái ổn định Khả năng giảm xóc và chống rung tốt tạo cảm giác nhẹnhàng và êm ái cho hành khách trên mọi hành trình

Hệ thống treo trước độc lập với lò xo cuộn, đòn kép, thanh cân bằng làm tăng

độ ổn định của xe cho hành khách cảm giác thoải mái tối đa

Hệ thống treo sau có cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn và tay đòn bên,cho hiệu quả giảm xóc tối ưu

Hệ thống lái trên xe Toyota Innova là hệ thống lái cơ khí với tay lái trợ lực thủylực, giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình thường khi xechạy ở tốc độ cao

Hệ thống lái xe Toyota Innova bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, và trợ lực lái.

 Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luônchức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái

 Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động cácđăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối

 Trợ lực lái gồm các bộ phận cơ bản: bơm dầu, van phân phối và xi lanhlực

 Bán kính quay vòng:Bán kính quay vòng tối thiểu 5,4 m

Các thông số kỹ thuật của xe Toyota Innova

3 Kích thước tổng thể (dài xrộng x cao) mm 4.580 x 1.770 x 1.745

5 Chiều rộng cơ sở(trước/sau) mm 1.510/1.510

7 Trọng lượng không tải kg 1.565-1.585 1.530 -1.550

9 Hệ thống phanh TrướcSau Đĩa thông gióTang trống

CHƯƠNG 2: ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA

2.1 Giới thiệu chung về hệ thống lái ô tô :

2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu :

2.1.1.1 Công dụng :

 Để thay đổi phương chuyển động của ô tô

 Để giữ đúng phương chuyển động của ô tô theo ý muốn của lái xe

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:

 Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người láitác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái

 Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xedẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng

 Trợ lực lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa Nó dùng đểgiảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các xe

cỡ nhỏ có thể không có

2.1.1.2 Phân loại :

a Theo cách bố trí vô lăng:

 Vô lăng bố trí bên trái: ( tính theo chiều chuyển động ) dùng cho những nước xãhội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ

 Vô lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên tráinhư: Anh , Thuỵ Điển

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khivượt xe

b Theo đặc điểm kết cấu cơ cấu lái:

 Trục vít - Cung răng

 Trục vít – con lăn

 Trục vít - Chốt quay

 Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng

 Bánh răng – thanh răng

c Theo đặc điểm kết cấu dẫn động :

 Theo phương pháp dẫn động bánh xe dẫn hướng :

 Dẫn động riêng biệt

 Dẫn động chung cho cả 2 bánh xe dẫn hướng ( loại phổ biến)

 Theo kết cấu hình thang lái

 Hình thang lái liền

 Hình thang lái phân chia

 Theo cách bố trí hình thang lái

 Bố trí trước dầm cầu

 Bố trí sau dầm cầu

 Bố trí hỗn hợp

d Theo đặc điểm trợ lực lái :

 Trợ lực thủy lực (loại phổ biến)

 Trợ lực điện (đang được áp dụng)

 Trợ lực khí nén, trợ lực cơ khí ( rất không phổ biến)

2.1.1.3 Yêu cầu.

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:

 Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: Để đảm bảo yêu cầu này thì :

+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vịtrí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi cótrợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực)

 Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vôlăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:

+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N;

+ Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N

 Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xedẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa gócquay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng

2.1.2 Các chỉ tiêu và thông số đánh giá hệ thống lái.

2.1.2.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái.

Với ô tô du lịch :13 22 

Với ô tô vận tải : 20 25 

Trong hệ thống lái có các tỷ số truyền sau:

- Tỷ số truyền của cơ cấu lái i

- Tỷ số truyền của dẫn động lái id

- Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái ig

- Tỷ số truyền lực của hệ thống lái il

a Tỷ số truyền của cơ cấu lái i.

Tỷ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn quay đứng Tùy theo cơ

cấu lái icó thể không đổi hoặc thay đổi Ở loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi, tỷ

số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung gian

Đối với ô tô du lịch cần ứng dụng loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi Tỷ sốtruyền này có giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí trung gian Như vậy đảm bảođược ô tô

chuyển động ở vận tốc cao an toàn hơn, vì khi vành tay lái quay đi một góc bé sẽ làmcho bánh dẫn hướng quay ít Ngoài ra khi ô tô chạy ở tốc độ cao, sự ổn định của bánh

dẫn hướng ảnh hưởng đến hệ thống lái cao ; tỷ số truyền thay đổi sẽ làm cho tay láinhẹ người lái đỡ mệt.

Ở các ô tô có khả năng thông qua lớn cũng sử dụng cơ cấu lái có tỷ số truyềnthay đổi nhưng giá trị cực tiểu của tỷ số truyền lại ứng với vị trí trung gian của vànhtay lái Bố trí tỷ số truyền như vậy là hợp lý nhất vì nó đảm bảo cho tay lái nhẹ khi ô

tô cần chuyển động linh hoạt

b Tỷ số truyền của dẫn động lái id .

Nó phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn Trong qúa trìnhbánh

dẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay đòn của các đòn dẫn động sẽ thay đổi Trongcác kết

cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm.

Tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay của bánh dẫn hướng Tỷ số truyền này

bằng tích số của tỷ số truyền của cơ cấu lái ivới tỷ số truyền dẫn của động lái id

Hình 2.1 : Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang

Tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng chia cho lực đặt trên vành tay lái cầnthiết để khắc phục được lực cản quay vòng

c l

l

P i

P



;

c c

M P

c



;

l l

M P

r



Trong đó: M c - mômen cản quay vòng của bánh xe ;

C - cánh tay đòn quay vòng, tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đếnđường trục đứng kéo dài ( hình 2.1);

Ml - mômen lái đặt trên vành tay lái ;

r - bán kính vành tay lái.

Như vậy :

c l

l

M r i

cM



Bỏ qua các lực ma sát ta có

c g l

M i

M  và do đó

l g

r

i i c

không vượt quá 25 vì vậy il không được chọn lớn quá Cánh tay đòn c cũng

không nên giảm nhiều vì giảm nhiều sẽ làm cho ô tô chuyển động không ổn định vì

bánh xe nghiêng trong mặt phẳng ngang nhiều quá, il hiện nay chọn trong khoảng

từ 100300

Nếu tỷ số truyền il đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải đặt bộ trợ lực tay lái

trong hệ thống lái

2.1.2.2 Hiệu suất của hệ thống lái.

Hiệu suất (l) của hệ thống lái được đánh giá bằng tích :

 Hiệu suất thuận: là hiệu suất tính theo chiều lực truyền từ trên trục lái xuống.

Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Vì vậy nói chung khi thiết kế cơ cấu lái yêucầu phải có hiệu suất thuận cao

 Hiệu suất nghịch: là hiệu suất tính theo chiều lực truyền từ dưới đòn quay

đứng lến trục lái Thông thường yêu cầu hiệu suất nghịch phải có trị số bé hơn hiệusuất thuận Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập từ bánh xe dẫn hướng sẽkhông truyền đến vành lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Đây

là một tính chất rất quý của cơ cấu lái Tuy nhiên không thể đưa hiệu suất nghịchxuống quá thấp vì lúc đó bánh xe dẫn hướng sẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầudưới tác dụng của các mô men ổn định Vì vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh xedẫn hướng từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường lênvành lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suấtnghịch phù hợp

r

M - mômen ma sát trong cơ cấu lái quy dẫn về trục đòn quay đứng.

vl

M - mômen xoắn tác dụng trên vành lái.

M - mômen đặt vào trục đòn quay đứng được truyền từ bánh xe dẫn hướng.

Nhận xét:

 Để lái xe điều khiển nhẹ nhàng, t càng lớn càng tốt.

 Mặt khác, khi n lớn dẫn đến tính chất tự hãm của cơ cấu lái giảm , do đó lực va

đập truyền lên vành lái lớn

Ngược lại , nếu n nhỏ dẫn đến giảm được va đập truyền từ mặt đường không

bằng phẳng lên vành lái Nhưng lại làm giảm khả năng chuyển động ổn định ( do M c

của bánh xe dẫn hướng tăng, bánh xe dẫn hướng khó tự trở về vị trí trung gian )

 Để tăng tính ổn định của bánh xe dẫn hướng và cảm giác của lái xe với mặt

đường: cần tăng n.

 Để giảm va đập từ đường lên vành lái : cần giảm n .

Do đó , trong thiết kế , giải quyết mâu thuẫn này bằng cách chọn n thích hợp.

Khi trong hệ thống lái có trợ lực, những yêu cầu đặt ra về n không đòi hỏi khắt khe

nữa vì trợ lực có tác dụng làm giảm lực va đập truyền đến vô lăng và có khả năng tựđộng đảm bảo tính ổn định cho bánh xe dẫn hướng

2.1.2.3 Khe hở ăn khớp của hệ thống lái.

 Khe hở trong các khâu của hệ thống lái cần trong giới hạn thấp nhất cho phép đểkhông ảnh hưởng đến sự làm việc của bánh xe dẫn hướng

 Khi làm việc, bề mặt các cặp chi tiết bị mài mòn ( đặc biệt ứng với vị trí xe đithẳng ), do đó tại vị trí này, khe hở ăn khớp là nhỏ nhất (  0) và tăng dần sang 2phía (250 350)

 tại vị trí trung gian

 Làm tăng độ nhạy điều khiển

 Quá trình điều khiển được chính xác khi ô tô chạy trên đường tốt, tốc độcao

 Quy luật thay đổi để khi điều chỉnh, bù trừ được sự mài mòn ở phần giữa màkhông gây kẹt khi quay vòng về 2 phía

 - góc quay trục đòn lái đứng.

2.1.2.4 Độ rơ vành lái.

Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốttuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới Sau thời gian sửdụng các mặt lắp ghép bị mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡngsửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý

Quy định về độ rơ vành lái như sau:

 Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18

 Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá27

 Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36

Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chitiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình sau:

Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vựcmòn nhiều nhất Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác định độ rơ tạitrạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng.

2.1.2.5 Góc đặt bánh xe.

Các góc đặt của bánh xe và trụ quay đứng của bánh xe dẫn hướng nhằm các mục đíchsau:

 Giảm lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng;

 Tạo sự ổn định của bánh xe dẫn hướng, khi bánh xe dẫn hướng lệch khỏi vị trítrung gian thì nó có xu hướng tự quay trở lại

Các góc này bao gồm góc nghiêng ngang của bánh xe (camber), góc nghiêngdọc của trụ quay đứng (caster), góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (kingpin) và độchụm của bánh xe

a Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber):

Các bánh trước của xe được lắp vào khung xe với những góc nghiêng, có thểnghiêng ra ngoài hoặc nghiêng vào trong so với phương thẳng đứng Góc như vậyđược gọi là góc “camber” Khi bánh xe nghiêng ra ngoài gọi là góc camber dương,ngược lại khi nghiêng vào trong thì gọi là góc camber âm Nếu bánh xe trùng vớiphương thẳng đứng thì góc camber bằng 0

Hình 2.2 : Góc Camber.

 Chức năng của góc camber:

 Đa số các xe trước đây, các bánh xe được bố trí gắn với khung xe tạo thànhgóc camber dương Mục đích của việc tạo ra góc camber này, để cải thiện độ bền củacầu trước và lốp sẽ tiếp xúc vuông góc với mặt đường, để hạn chế sự mòn không đềucủa lốp

 Ở những loại xe được thiết kế hiện nay, hệ thống treo được thiết kế rấtcứng vững nên đảm bảo được độ bền của cầu trước Vì vậy, các góc camber đượcthiết kế gần bằng 0, có loại xe góc camber bằng 0 Mặc khác, người ta còn tạo ra góccamber cho một số xe, để cải thiện tính năng quay vòng của xe

 Camber dương:

Mục đích của việc bố trí góc camber dương:

 Giảm tải theo phương thẳng đứng: Nếu góc camber bằng 0, lúc này tải trọng

tác dụng lên trục sẽ có điệm đặt tại giao điểm của đường tâm lốp và trục Lực nàyđược trình bày trên hình (lực F’), sự tác dụng của lực này làm cho trục hay cam quay

dễ bị cong Vì thế, góc camber dương sẽ giảm tải trọng tác dụng tác dụng vào phíatrong của trục, làm giảm lực tác dụng lên trục và cam quay

 Ngăn cản sự tuột bánh xe: Góc camber dương được bố trí như hình vẽ, lúc này

xuất hiện lực F có độ lớn bằng tải trọng của xe, có phương vuông góc với mặt đường.Lực F được phân tích thành 2 lực thành phần:

Lực F1 có phương vuông góc với đường tâm của trục

Lực F2 có phương song song với đường tâm của trục

Chính vì, lực F2 xuất hiện và có phương như hình vẽ mà làm cho bánh xe khó bị tuột

ra khỏi trục Tuy nhiên, phải dùng ổ bi trong lớn hơn ổ bi ngoài để chịu tải trọng này

 Camber bằng 0:

Người ta bố trí góc camber bằng 0 cho một số xe với mục đích chính là để ngăncản sự mòn không đều của lốp xe khi tiếp xúc với mặt đường

 Nếu như bánh xe được đặt camber dương: phía ngoài lốp sẽ quay với bán kính

nhỏ hơn phía trong lốp Tuy nhiên, vì tốc độ của bánh xe là như nhau cho cả phíangoài và phía trong lốp Chính vì vậy, khi quay vòng phía ngoài lốp sẽ bị trượt trênmặt đường trong khi đợi cho phía trong theo kịp nó Vì lý do này, phía ngoài lốp dễ

bị mòn hơn phía trong

 Nếu như bánh trước đặt góc camber âm: Thì xảy ra theo chiều ngược lại Kết

quả là phía bên trong của lốp dễ bị mòn hơn phía bên ngoài lốp

Hình 2.4 : Góc camber bằng 0.

 Camber âm:

Với việc bố trí góc camber âm, khi xe có tải thẳng đứng tác dụng lên lốp xe, lốp

xe có xu hướng bị lún xuống Tuy nhiên do mặt cản của đường nên lốp xe sẽ bị biếndạng như hình vẽ Lúc này:

 Sinh ra lực theo phương nằm ngang, lực này được gọi là lực đẩy ngang và cóchiều hướng vào trong

 Khi xe quay vòng, lúc này xe có xu hướng bị nghiêng ra ngoài nên lực tácdụng phía ngoài có tác dụng giảm lực quay vòng do camber có xu hướng dương Do

đó, ưu điểm của góc camber âm là khắc phục quá trìng tăng góc camber dương khiquay vòng và tạo ra lực quay vòng phù hợp

Hình 2.5 : Góc camber âm.

 Quá trình thay đổi góc Camber khi quay vòng:

Khi xe chuyển động trên đường vòng, vì lực đẩy ngang có tác dụng giảm lựcquay vòng Lực ly tâm xuất hiện làm cho thân xe bị nghiêng dưới tác dụng của lò xothuộc hệ thống treo Chính vì thế, góc camber thay đổi khi xe quay vòng

Hình 2.6 : Sự thay đổi camber khi quay vòng.

b Góc nghiêng dọc của trụ quay đứng (góc caster):

 Góc Caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục Góc Casterđược xác định bằng cách đo giữa trục xoay đứng và phương thẳng thẳng đứng nhìn từcạnh xe

Nếu nghiêng về phía trước gọi là Caster dương

Nếu nghiêng về phía sau của trục gọi là Caster âm

 Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trục đứng tới mặt đất mặt đất tiếpxúc lốp xe và đường, khoảng cách này là khoảng Caster

 Góc Caster thì ảnh huởng đến độ ổn định của chuyển động, còn khoảng Casterảnh hưởng đến tính năng hồi vị của bánh xe khi xe chuyển động quay vòng.

Hình 2.7 : Góc caster và khoảng caster.

Chức năng của góc Caster.

 Ổn định chuyển động thẳng: Trường hợp xe quay vòng, xe bố trí góc Caster

dương quay sang trái Lúc này, trục của bánh xe có xu hướng bị đè xuống do nó quay

quanh trục xoay đứng đặt nghiêng Thực tế thì cam quay bên trái bị đẩy lên phía trên,tác dụng nâng thân xe lên (do thân xe gắn với trục) Khi quay vòng hoàn tất vàvôlăng ở vị trí cân bằng (tâm cân bằng), trọng lượng của xe được đẩy lên làm camdịch chuyển xuống phía dưới Chính vì vậy, trục bánh xe sẽ xoay về vị trí chuyểnđộng thẳng ban đầu

Việc nâng thân xe lên, làm bánh xe hồi vị do xuất hiện mômen kích tác dụng làm

ổn định chuyển động của xe

 Hồi vị bánh xe do tác dụng của khoảng Caster: Người ta thường bố trí bánh xe

có cả góc Caster và khoảng Caster, việc bố trí này có các ưu điểm:

 Vì giao điểm giữa đường tâm xoay đứng với mặt đường nằm phía trước giaođiểm giữa lốp xe với mặt đường Bánh xe lúc này có xu hướng bị kéo về phía trước,

xu hướng này giúp ổn định chuyển động thẳng

 Caster dương có tác dụng hồi vị bánh xe, quá trình hồi vị này là do tác dụngcủa mômen sinh ra quay quanh trục xoay đứng a và a’ khi xe quay vòng Lực kéo chủđộng P và P’ tác dụng lên a và a’, còn lực cản quay vòng tác dụng lên tâm O và O’của vùng tiếp xúc lốp và đường (lực này là phản lực F và F’)

 Lực F được phân tích thành 2 lực thành phần F1 và F2, còn lực F’ được phântích ra làm 2 lực F1’, F2’ Chính các lực F2 và F2’ tạo ra mômen T và T’ làm cho cácbánh xe hồi vị về vị trí ban đầu

Hình 2.8: Tính ổn định chạy thẳng và hồi vị bánh xe.

c Góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (góc kingpin):

 Khi bánh xe quay sang phải hoặc sang trái thì bánh xe sẽ xoay quanh trụcthẳng đứng Trục này có thể xác định bằng cách vẽ một đường thẳng đi qua giữa đỉnh

của ổ bi đỡ trên giảm chấn và khớp cầu của hệ thống treo Việc xác định đường thẳngnày không chính xác, chỉ tương đối.

 Đường này sẽ bị nghiêng vào trong khi nhìn từ phía trước xe, đường này hợpvới phương thẳng đứng một góc và góc này gọi là góc KingPing

 Khoảng cách từ giao điểm của trục xoay đứng với mặt đất và đường tâm xe vớimặt đất gọi là độ lệch “L”

Hình 2.9: Góc Kingpin.

Chức năng của góc King pin.

 Giảm lực đánh lái lên vôlăng: Khi bánh xe quay sang phải hoặc sang trái, với

tâm quay là trục xoay đứng và bán kính quay là khoảng lệch “L” Nếu như, khoảnglệch L này có giá trị càng lớn thì tạo ra mômen tác dụng lên trục xoay đứng càng lớn.Chính vì thế, đòi hỏi người lái khi điều khiển xe phải tác dụng lên vôlăng một lựcđánh lái lớn, làm tổn hao năng lượng của người lái Vì vậy, góc Kingping có ưu điểmkhắc phục vấn đề trên Có 2 phương pháp để điều chỉnh khoảng lệch “L” nhỏ lại.Tạo ra góc camber dương

Làm nghiêng trục xoay đứng

 Giảm phản lực tác dụng và lực kéo lệch sang một bên : Trường hợp xe chuyển

động hay sử dụng hệ thống phanh, nếu như khoảng lệch “L’ quá lớn thì phản lực tácdụng lên bánh xe sẽ tạo ra mômen quay quanh trục xoay đứng Lúc này, phía nàoxuất hiên lực lớn hơn thì bánh xe sẽ bị kéo sang hướng đó, làm vôlăng dễ bị giậtmạnh Mômen này có giá trị tỉ lệ thuận với khoảng lệch “L” Nghĩa là nếu nhưkhoảng lệch “L” có giá trị càng nhỏ thì mômen quay quanh trục xoay đứng có giá trịcàng nhỏ, giá trị mômen nhỏ sẽ giảm phản lực tác dụng lên bánh xe Lúc này, vô lăngkhông chịu tác dụng lực lớn như trường hợp “L” lớn, đảm bảo tính ổn định chuyểnđộng lái

 Cải thiện tính ổn định chạy thẳng: Khi quá trình quay vòng được hoàn tất, do

trục lái được bố trí nghiêng nên giúp cho bánh xe tự động trở về trạng thái chạy thẳngban đầu

d Độ chụm và độ mở của bánh xe :

Khi chúng ta nhìn từ trên xuống, nếu khoảng cách phía trước các bánh xe gầnhơn khoảng cách phía sau các bánh xe Lấy hiệu các khoảng cách này, ta được độchụm Góc lệch bánh xe theo hình, được gọi là góc chụm Nếu như khoảng cách phíatrước các bánh xe lớn hơn khoảng cách phía sau các bánh xe, ngược lại trường hợptrên ta gọi là độ mở.

Hình 2.11 : Góc chụm.

Chức năng của góc chụm.

 Triệt tiêu lực ngang tác dụng: Ở các loại xe bố trí góc Camber dương, độ cụm có

tác dụng giảm lực ngang tác dụng lên bánh xe, góc chụm sẽ ngăn trường hợp bánh xe

sẽ mở rộng sang 2 bên do có Camber dương

 Ổn định chuyển động khi chạy trên đường thẳng: Đa số các loại xe ngày nay,

người ta bố trí góc Camber âm, do đạt điều kiện về độ cứng vững của hệ thống treocũng như giảm tối thiểu quá trình mòn lốp xe Chính vì thế, độ chụm không còn cótác dụng giảm lực ngang tác dụng lên bánh xe nữa mà nó giúp xe chuyển động ổnđịnh trên đường thẳng

 Ổn định chuyển động thẳng khi xe chạy trên đường nghiêng: Khi xe chạy trên

đường nghiêng, lúc này các thân xe sẽ bị nghiêng về một bên Nếu như phần phía

trước của mỗi bánh xe nghiêng vào trong thì xe có xu hướng chuyển động theo chiềungược lai Lúc này, tính ổn định chuyển động thẳng trên đường nghiêng tăng lên.

2.1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái.

2.1.3.1 Vô lăng.

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng đểtạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bốtrí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái

Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi củangười lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xetải và xe khách cở lớn )

2.1.3.2 Trục lái.

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vôlăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng,nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

2.1.3.3 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quaytròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mômen theo tỷ số truyền yêu cầu

Một số loại cơ cấu lái thông dụng.

a Trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhượcđiểm là hiệu suất thấp th= 0,5  0,7; ng=0,4  0,55), điều chỉnh khe hở ăn khớpphức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình2.12) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 2.13) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đườngtiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn

bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do

đó tuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn.Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì sốrăng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiềudài của trục vít

Hình 2.12 Trục vít lăn - cung răng đặt giữa

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ

Hình 2.13 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

b Trục vít – con lăn

x

0 0

1 2

R0

R 1

2

3

4

7 8

5

6

A-A

Hình 2.14 Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn

5-Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2.14) được sử dụng rộng rãi trên các loại

ô tô do có ưu điểm:

- Kết cấu gọn nhẹ;

- Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;

- Hiệu suất thuận: ηt = 0,77  0,82;

- Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6;

- Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần

Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệchvới đường trục của trục vít một khoảng 57 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theotrục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi

Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằngcách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trụcvít O1 một lượng x =2,55 mm.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;

i0- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thayđổi này không lớn khoảng từ 57% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như

iω = const

c Trục vít - Chốt quay

Hình 2.15 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờcách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.

Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo côngthức:

d Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng

Trên hình 2.16 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.Êcu (20) lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thayđổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thànhthanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (2)

Hình 2.16 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu; 4, 6 - Ổ

bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8 - Đai ốc điều chỉnh; 9 – Vít điều chỉnh ănkhớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín; 12 – Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 – Đai ốctháo dầu; 14 – Vòng làm kín; 15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 – Đai ốc điềuchỉnh độ rơ của ổ bi; 18 – Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 – Êcu; 21 – Ốngdẫn hướng bi; 22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 – Vòng chặn dầu;

26 – Then bán nguyệt; 27 – Cung răng.

Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức :

- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận η t = 0,7  0,85, hiệu suất nghịch η n = 0,85

Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính ổnđịnh về hướng cao khi chuyển động thẳng

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quantrọng

- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn

e Bánh răng – thanh răng

Hình 2.17 Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hởbánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng

1 2 1

Hình 2.18 Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng

Trên hình 2.17 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ốngdẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răngbằng lò xo

Ưu điểm:

- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sử dụng rộngrãi trên các xe đua, du lịch, thể thao

- Hiệu suất cao

- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

Nhược điểm:

- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ)

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng

2.1.3.4 Dẫn động lái.

Bao gồm hệ thống các thanh, đòn kéo làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu láiđến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo mối quan hệ động học đúng khi quayvòng

Hình thang lái là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái Hình thang lái cónhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng Mục đíchlàm cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảmtổn hao công suất và tăng tính ổn định

Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau Đòn ngang có thể cắt rời hayliền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc Nhưng dù trường hợp nào thì kếtcấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thốngtreo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học củadẫn động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việcchọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ

sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở

Hình 2.19 Sơ đồ hình thang lái

a Các sơ đồ dẫn động lái đơn giản.

1 – Vành tay lái; 2 – Trục lái; 3 – Trục vít; 4 – Bánh vít; 5, 9 – Cam quay; 6, 10, 11 – Hình thang lái; 7 – Đòn lái xiên; 8 – Dầm cầu; 12 – Thanh lái dọc; 13 – Đòn lái đứng

Hình 2.20 Các sơ đồ hình thang lái đơn giản.

b Kết cấu các khớp nối dẫn động lái.

Kết cấu quan trọng nhất trong dẫn động lái là khớp cầu:

 Triệt tiêu các khe hở trong mối ghép

 Giảm va đập từ đường lên vành lái

Hình 2.21 Khớp cầu đòn ngang bên.

1 – Vòng lò xo; 2 – Chụp cao su; 3 – Vỏ khớp cầu; 4 – Đĩa giữ; 5 – Bạc tựa; 6 – Chốtcầu; 7 – Bạc tựa; 8 – Lò xo; 9 – Vòng chữ O; 10 – Nắp; 11 – Phe chặn nắp

2.1.3.5 Trợ lực lái.

a Công dụng.

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đạithường có trang bị trợ lực lái để:

+ Giảm nhẹ lao động cho người lái

+ Tăng an toàn cho chuyển động

Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, trợ lực lái đảm bảocho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang mộtbên

Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng trợ lực

để quay vòng tại chỗ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việcbảo dưỡng