NGHIÊN cứu THIẾT kế hệ THỐNG lái TRÊN XE SINH THÁI TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU

MỤC LỤCNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN1DANH MỤC BẢNG, BIỂU5DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ5LỜI NÓI ĐẦU7Phần I: MỞ ĐẦU8Tính cấp thiết của đề tài8Ý nghĩa của đề tài8Mục tiêu của đề tài8Nội dung nghiên cứu8Phương pháp nghiên cứu và cải tiến9Phần II: NỘI DUNG10Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI111.1 Mô tả chung hệ thống lái111.1.1. Tổng quan hệ thống lái111.1.2. Các trạng thái quay vòng của xe.111.1.3. Phân loại hệ thống lái121.1.4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô121.2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô131.2.1. Vành lái.131.2.2. Trục lái.141.2.3. Cơ cấu lái151.2.4. Dẫn động lái181.2.5. Các góc đặt bánh xe211.2.6. Hệ thống lái có trợ lực26Chương 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SINH THÁI292.1. Lựa chọn góc đặt bánh xe292.1.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)292.1.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)292.1.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)292.1.4. Độ chụm và độ mở (góc doãng)292.2. Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu312.2.1 . Các thông số trên xe thiết kế.312.2.2. Lựa chọn phương án thiết kế322.2.3. Tính toán động học hình thang lái33Chương 3: KIỂM TRA BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI393.1. Xác định mômen cản quay vòng393.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái403.3. Kiểm tra bền trục lái413.4. Kiểm tra bền đòn quay đứng.423.4.1. Kiểm tra bền đòn quay đứng theo uốn443.4.2. Kiểm tra bền đòn quay đứng theo xoắn443.5.Kiểm tra bền các thanh kéo453.5.1 Kiểm tra bền đòn kéo ngang473.5.2 Kiểm tra bền đòn kéo dọc483.6. Kiểm tra bền đòn bên483.7. Kiểm tra bền rôtuyn503.7.1 Kiểm tra ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu513.7.2 Kiểm tra theo độ bền uốn513.7.3 Kiểm tra theo độ bền cắt.523.8. Kiểm tra bền cam quay523.9. Tính bền trụ đứng563.9.1. Kiểm nghiệm độ bền uốn của trụ đứng563.9.2. Kiểm nghiệm bền xoắn của lõi trụ đứng57BẢO DƯỠNG, HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SINH THÁI58KẾT LUẬN60TÀI LIỆU THAM KHẢO61PHỤ LỤC 1: Thành tích của đội trong cuộc thi lái xe sinh thái – tiết kiệm nhiên liệu Honda62PHỤ LỤC 2: Một số hình ảnh trong cuộc thi lái xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu Honda 201364

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN :

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013

Giáo viên hướng dẫn

Vũ Xuân Trường

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN :

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN1

DANH MỤC BẢNG, BIỂU 5

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 5 LỜI NÓI ĐẦU 7

Phần I: MỞ ĐẦU 8

Tính cấp thiết của đề tài 8

Ý nghĩa của đề tài 8

Mục tiêu của đề tài 8

Nội dung nghiên cứu 8

Phương pháp nghiên cứu và cải tiến 9

Phần II: NỘI DUNG 10

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 11

1.1 Mô tả chung hệ thống lái 11

1.1.1 Tổng quan hệ thống lái 11

1.1.2 Các trạng thái quay vòng của xe. 11

1.1.3 Phân loại hệ thống lái 12

1.1.4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô 12

1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô 13

1.2.1 Vành lái. 13

1.2.2 Trục lái. 14

1.2.3 Cơ cấu lái 15

1.2.4 Dẫn động lái 18

1.2.5 Các góc đặt bánh xe 21

1.2.6 Hệ thống lái có trợ lực 26

Chương 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SINH THÁI 29

2.1 Lựa chọn góc đặt bánh xe 29

2.1.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber) 29

2.1.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster) 29

2.1.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) 29

2.1.4 Độ chụm và độ mở (góc doãng) 29

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu 31

2.2.1 Các thông số trên xe thiết kế. 31

2.2.2 Lựa chọn phương án thiết kế 32

2.2.3 Tính toán động học hình thang lái 33

Chương 3: KIỂM TRA BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI 39

3.1 Xác định mômen cản quay vòng 39

3.2 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 40

3.3 Kiểm tra bền trục lái 41

3.4 Kiểm tra bền đòn quay đứng 42

3.4.1 Kiểm tra bền đòn quay đứng theo uốn 44

3.4.2 Kiểm tra bền đòn quay đứng theo xoắn 44

3.5.Kiểm tra bền các thanh kéo 45

3.5.1 Kiểm tra bền đòn kéo ngang 47 3.5.2 Kiểm tra bền đòn kéo dọc 48

3.6 Kiểm tra bền đòn bên 48

3.7 Kiểm tra bền rôtuyn 50

3.7.1 Kiểm tra ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu Error: Reference source not found 3.7.2 Kiểm tra theo độ bền uốn Error: Reference source not found 3.7.3 Kiểm tra theo độ bền cắt 52

3.8 Kiểm tra bền cam quay 52

3.9 Tính bền trụ đứng 56

3.9.1 Kiểm nghiệm độ bền uốn của trụ đứng 56

3.9.2 Kiểm nghiệm bền xoắn của lõi trụ đứng 57

BẢO DƯỠNG, HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SINH THÁI 58

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 61

PHỤ LỤC 1: Thành tích của đội trong cuộc thi lái xe sinh thái – tiết kiệm nhiên liệu Honda 62 PHỤ LỤC 2: Một số hình ảnh trong cuộc thi lái xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu Honda 2013 64

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển không ngừng nghỉ của nền công nghiệp thế giới, đã làmcho lượng khoáng sản hóa thạch ngày càng cạn kiệt Đi cùng với đó, lượng nhiên liệucung cấp cho các ngành công nghiệp, đặc biệt là nhiên liệu cung cấp cho ngành ô tô-

xe máy đang giảm đi trông thấy Điều đó khiến cho giá cả của nhiên liệu mỗi lúc mộtleo thang không chỉ ở trên thế giới nói chung, còn ở Việt Nam nói riêng Với tìnhhình đó đã đặt ra một bài toán,làm thế nào để giảm tối đa lượng nhiên liệu cần thiếtcho quá trình sử dụng

Từ đó Honda đã tổ chức “Cuộc thi Lái xe sinh thái Tiết kiệm nhiên liệu” là sânchơi nơi những người tham gia sử dụng những ý tưởng và kỹ thuật cho động cơ xemáy Honda nhằm cạnh tranh về hiệu suất tiêu hao nhiên liệu với thử thách “Bạn cóthể đi được bao nhiêu km chỉ với 1 lít xăng ?”

Cuộc thi đã tạo ra cơ hội quý báu cho các bạn trẻ tư duy sáng tạo về kỹ thuật,công nghệ, đưa các ý tưởng này vào thực tế, và góp một phần không nhỏ vào việc đẩymạnh phong trào tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường sống, qua đó thể hiện sựquan tâm của Honda vào quá trình phát triển các giá trị bền vững cho thế hệ tương lai.Thông qua đó, em đã được khoa giao cho đồ án tốt nghiệp:

“Nghiên cứu, thiết kế Hệ thống lái trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu”

Trong quá trình thực hiện đồ án do trình độ và hiểu biết còn hạn chế nhưng được

sự chỉ bảo của các thầy cô trong khoa cùng sự giúp đỡ của bạn bè cùng lớp và đặcbiệt là thầy hướng dẫn Vũ Xuân Trường đến nay đồ án của em đã hoàn thành Trongquá trình làm còn nhiều thiếu xót mong các thầy cô trong khoa chỉ bảo thêm để đồ áncủa em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hưng Yên , ngày tháng năm 2013 Sinh viên thực hiện

Đỗ Quốc Sử

MỞ ĐẦU

•Tính cấp thiết của đề tài

Trong tình trạng phát triển không ngừng nghỉ của nền công nghiệp hiện nay, đãlàm cho sản lượng khoáng sản ngày càng cạn kiệt Theo thống kê của các nhà nghiêncứu trên thế giới: lượng dầu mỏ và khí đốt hiện chiếm khoảng 60-80% cán cân nănglượng thế giới Với tốc độ tiêu thụ như hiên nay và trữ lượng dầu mỏ hiện có, nguồnnăng lượng này sẽ nhanh chóng bị cạn kiệt trong vòng 40-50 năm nữa Diễn biếnphức tạp của giá xăng dầu gần đây do nhu cầu dầu thô ngày càng lớn và những bất ổnchính trị tại những nước sản suất dầu mỏ Để đối phó tình hình đó, cần đặt ra bài toánlàm thế nào để giảm thiểu tối đa lượng tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng

Với tình hình như vậy, công việc nghiên cứu và cải tiến làm sao cho động cơhoạt động một cách hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu nhất là vô cùng phức tạp và khókhăn Vì vậy, đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết, học hỏi sáng tạo

để bắt kịp với khoa học tiên tiến hiện đại, nắm bắt được những thay đổi về đặc tính kĩthuật của từng loại xe, dòng xe, đời xe… để có thể nghiên cứu sâu sắc nhất và đưa racác phương án cải tiến tối ưu nhất để làm giảm lượng tiêu hao nhiên liệu cho động cơđược hiệu quả cao nhất

•Ý nghĩa của đề tài

-Nâng cao tư duy sáng tạo về kỹ thuật, công nghệ, đưa các ý tưởng này vào thực

tế, và góp một phần không nhỏ vào việc đẩy mạnh phong trào tiết kiệm năng lượng vàbảo vệ môi trường sống

-Nâng cao khả năng làm việc theo nhóm, phát huy tinh thần đồng đội ở mức caonhất kết hợp làm việc độc lập

-Đề tài giúp sinh viên củng cố, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên ngànhtrong học tập cũng như ngoài thực tế xã hội

- Đề tài giúp em sau này ra trường có thêm nhiều kiến thức và tăng khả năng tư duy, nghiên cứu vận dụng vào thực tế

•Mục tiêu của đề tài

- Nghiên cứu hệ thống lái cho xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu

- Đưa ra những phương án thiết kế lái cho xe tự chế đảm tính ổn định khi xechuyển động và đáp ứng yêu cầu cuộc thi

- Làm tài liệu phục vụ nghiên cứu sau này

• Nội dung nghiên cứu

- Phân tích đặc điểm, kết cấu, điều kiện chịu lực của hệ thống lái cho xe sinh tháitiết kiệm nhiên liệu

• Phương pháp nghiên cứu và cải tiến

- Phương pháp nghiên cứu và cải tiến thực tiễn

* Trong phương pháp này chúng ta phải có các bước sau :

+ Bước 1: Quan sát, tìm hiểu các thông số kết cấu của hệ thống lái cho xe tự

chế tiết kiệm nhiên liệu

+ Bước 2: Đưa ra các phương án cải tiến và thử nghiệm

+ Bước 3: Từ kết quả thử nghiệm chọn được các phương án tối ưu nhất để cảitiến sử dụng trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu

- Phương pháp nghiên cứu và cải tiến dựa trên tài liệu

+ Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệutham khảo cũng như những đề tài có liên quan và được thực hiện trước đó

* Mục đích : Nghiên cứu, tham khảo, tìm hiểu các thông tin khoa học trên cơ sở

nghiên cứu các văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra kếtluận cần thiết

* Phân loại tài liệu nghiên cứu:

- Tài liệu sơ cấp: Là tài liệu mà người nghiên cứu thu thập, phỏng vấn trực

tiếp, thu thập số liệu và tài liệu nghiên cứu chưa qua phân tích, thảo luận

- Tài liệu thứ cấp: Là tài liệu có nguồn gốc từ tài liệu sơ cấp đã được phân tích,

thảo luận và diễn giải như: Sách giáo khoa, báo chí và các giáo trình… Các tài liệunày đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết qua những lần thitrước do Honda tổ chức

* Các bước thực hiện:

- Bước 1: Thu thập tìm tòi các tài liệu viết về hệ thống lái và treo cho xe sinh

thái tiết kiệm nhiên liệu

- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic,chặt chẽ theo

từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhấtđịnh

- Bước 3: Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống lái cho xe

tự chế tiết kiệm nhiên liệu, dựa trên các kiến thức đã được học trong trường và kiếnthức từ thực tế: Phân tích kết cấu một cách khoa học

- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích và nghiên cứu được, hệ thống hóa lạinhững kiến thức đã nắm được để thiết kế chế tạo hệ thống lái cho xe tự chế tham dựcuộc thi xe tiết kiệm nhiên do hãng Honda tổ chức

- Phương pháp thống kê mô tả

Là phương pháp tổng hợp kết quả nghiên cứu thực tiễn và nghiên cứu để đưa rakết quả chính xác và khoa học

* Các bước thực hiện:

- Bước 1:Thống kê ra các bộ phận cấu tạo nên hệ thống treo và lái cho xe tựchế tiết kiệm nhiên liệu một cách chi tiết sau đó mô tả kết cấu của từng bộ phận đó

- Bước 2: Phân tích và giải thích kết cấu từng bộ phận trong hệ treo và lái cho

xe tự chế tiết kiệm nhiên liệu từ đó rút ra trình tự thiết kế chế tạo

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1 Mô tả chung hệ thống lái

1.1.1 Tổng quan hệ thống lái

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quayvòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyểnđộng cong của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành láitiếp nhận lực 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 dẫnđộng lái, 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

Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực Đồngthời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe Đểquay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng 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 hướng chuyển động của xe trên đường là quá trìnhphức tạp Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trígóc quay của vành tay lái nhất định θvl xe sẽ quay vòng với một bán kính quay vòng

R0 tương ứng Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ)

Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay vòng

là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường 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 hồicủa lốp và hệ thống treo

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0 người lái phảităng góc quay vành lái một lượng θvl Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xetheo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng θvl

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 tốcquay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng) Ở những trạng tháinày yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt Vấn đề chất tải, độ đàn hồi củalốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe,đặc biệt là những xe có vận tốc lớn

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 phương pháp chuyển hướng

+Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS).

+Chuyển hướng 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 cấu 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 đường bên phải)

+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường 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 củaôtô 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 vòngnhanh 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 người lái

 Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khiquay vòng

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

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

 Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trướckhông ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái

 Giữ chuyển động thẳng ổn định

 Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.

1 Vành lái 6 Hình thang lái

2 Trục lái 7 Đòn quay ngang

3 Cơ cấu lái 8 Trụ xoay đứng

Mvl=Pl.rvl (1.1)

Trong đó:

Mvl : Là mô men vành lái

Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái

rvl : Là bán kính vành lái

Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không đượcvượt quá 80

1.2.2 Trục lái

Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cơ cấu lái Trục lái gồm có trục láichính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái vàống truc lái để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ vađập Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặckhi tai nạn xảy ra

Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loạitrục lái không thay đổi được góc nghiêng

Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấuđiều khiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để cóthể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thốngtrượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi láitốt nhất cho người lái

1.2.3 Cơ cấu lái

Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến cácbánh xe dẫn hướng Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường 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 quayđược 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 suấtnghịch để các va đập từ mặt đường được 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 hưởng tới sự truyền các va đập từ măt đườnglên vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu

độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe Độ đàn hồi của hệthống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mômen đặt trên vành lái Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của cácphần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động …

1.2.3.2 Tỉ số truyền của cơ cấu lái

Tỷ số truyền cơ cấu lái là tỷ số giữa

góc quay của bánh lái và góc quay của đòn

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 được tối đa từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi.Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ bên:

Trong phạm vi góc quay θ ≤π/2 thì tỷ số truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đạiđảm bảo chính xác cao trong khi lái ôtô trên đường thẳng với tốc độ cao và giúp láinhẹ nhàng vì đa số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí trung gian.Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi theo qui luật như thế sẽ giảmảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái

Khi θ > π/2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như không thayđổi Ở đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc lớngiúp khả năng quay vòng của ôtô tốt hơn

Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.Trong quá trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ thay đổi.Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9 ÷ 1,2

Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực đặtlên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng

180 360 540

720 180 360 540 720

5 10 15 20 25

Hình 1.2: Quy luật thay đổi tỷ số truyền i c của cơ cấu lái

, (1.3)

Trong đó:

Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe

c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đườngtrục đứng kéo dài

- mômen lái đặt trên vành lái

r - bán kính vành tay lái

Như vậy ta có:

(1.4)

Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay là 200 ÷ 250mm và tỷ số truyền góc

ig không vượt quá 25 vì vậy không được lớn quá, 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 trên trục lái xuống Hiệu suấtthuận càng cao thì lái càng nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuậncao

1.2.3.6 Hiệu suất nghịch

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái.Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động củaôtô sẽ không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái.Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh lái xẽ không tựtrả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn định Bởi vậy để đảm bảokhả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từđường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kếvới một hiệu suất nghịch nhất định

1.2.3.7 Một số loại cơ cấu lái thường 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

Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít chốt quay

Ưu điểm:

Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu chotrước Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơcấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi

vị trí trung gian Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốtquay thì chốt được đặt trong ổ bi

b) Cơ cấu lái trục vít con lăn

Loại cơ cấu lái này được 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 của trục 3 của đòn quayđứng Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳtheo lực truyền qua cơ cấu lái

Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít con lăn

c) Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn Trục vít và êcu có rãnhtròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đườnghồi bi quay trở lại vị trí ban đầu

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

Hình 1.5- Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

1 Vỏ cơ cấu lái 6 Phớt

2 ổ bi dưới 7 Đai ốc điều chỉnh 3.Trục vít 8 Đai ôc hãm

4 Êcu bi 9 Bánh răng rẻ quạt

+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiệntượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xedẫn hướng.

+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéongang và đòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì cácbánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định Hình thang lái có thể bố trítrước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung

1.2.4.1 Quan hệ hình học ACKERMAN

Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫnhướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường kéo dàicủa tâm trục cầu sau

Hình 1.6- Quan hệ hình học của ACKERMAN.

Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu) phảiquay theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thứcsau :

L

β − α = (1.5)Trong đó :

L : chiều dài cơ sở của xe

B0 : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua tâmtrục bánh xe và song song với mặt đường

α, β : Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi làhình thang lái Đantô Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song

do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, có kích thước

và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái

B

O

α ββ

4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướnglớn Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quayvòng gấp.

Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh láiĐantô như 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 bênquay quanh đường tâm trụ đứng

v

b) a)

v

Hình 1.7 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền.

a Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền

b Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu

Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo cácbánh xe dịch chuyển độc lập với nhau

Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấulái, dẫn động lái và hệ thống treo…nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình họcACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô Hai phương pháp bố trí dẫnđộng lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.8:

Hình1.8- 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 trước dầm cầu

Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trongkhoảng từ 0,85 đến 1,1.

1.2.5 Các góc đặt bánh xe.

Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ởtrạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các bánh

xe được lắp vào thân xe với các góc nhất Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh

xe Nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau: + Khó lái

+ Tính ổn định lái kém

+ Trả lái trên đường vòng kém

+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh)

1.2.5.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâmcủa bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ

Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dướitác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trụctrước và hệ thống treo trước Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến vớitrục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành taylái

a) Camber dương

Camber dương có các tác dụng như sau:

- Giảm tải theo phương thẳng đứng (hình 1.10)

Nếu camber bằng 0, phản lực tác dụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục, ký hiệu lực F' trên hình vẽ Nó dễ làm trục hay cam quay bị cong

c

θ

Hình 1.9 - Góc Camber

Việc đặt camber dương sẽ làm phản lực tác dụng vào phía trong của trục, lực F trên hình vẽ, sẽ giảm mô men tác dụng lên trục bánh xe và cam quay.

- Ngăn cản sự tuột bánh xe (hình 1.10b)

Phản lực F từ đường tác dụng lên bánh xe có thể chuyển về trục bánh xe Lực này được phân thành hai lực thành phần:

Lực F1 vuông góc với trục bánh xe; lực F2 song song với trục bánh xe Lực F2

có xu hướng đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tuột ra khỏi trục Vì vậy thường

ổ bi trong được chọn lớn hơn ổ bi ngoài để chịu tải trọng này

Hình 1.10 Góc Camber dương

- Giảm mô men cản quay vòng

Khi quay vòng bánh xe dẫn hướng sẽ quay quanh tâm là giao điểm của đường trục trụ quay đứng kéo dài với mặt đường Khi bố trí góc camber dương thì khoảng cách giữa tâm bánh xe với tâm quay sẽ nhỏ nên giảm mô men cản quay vòng

b) Camber bằng 0

Lý do chính đặt camber 0 là để ngăn cản sự mòn không đều của lốp Nếu bánh xeđược đặt camber dương, phía ngoài lốp sẽ quay với bán kính nhỏ hơn phía trong (hình1.11b) Do vậy tốc độ dài của lốp tại khu vực tiếp xúc với mặt đường ở phía trong sẽlớn hơn ở phía ngoài, nên phía ngoài sẽ bị trượt trên mặt đường và sẽ bị mòn nhiềuhơn Nếu camber bằng 0 thì hiện tượng trên sẽ được khắc phục Đối với trường hợpcamber âm (hình 1.11c) cũng được giải thích tương tự

Hình 1.11: Góc Camber bằng 0

c) Camber âm

Ở ôtô có camber dương, khi ôtô quay vòng xuất hiện lực ly tâm, có xu hướng làmcamber dương tăng thêm nên biến dạng chung của cả lốp và hệ thống treo tăng làmthân ôtô nghiêng nhiều hơn

Đối với ôtô có camber âm, khi ôtô quay vòng xuất hiện lực ly tâm, lực ly tâmnày có xu hướng làm giảm camber âm và bánh xe có thể trở về trạng thái Camber 0hoặc dương Vì vậy giảm sự biến dạng của bánh xe và hệ thống treo nên thân ôtô bịnghiêng ít hơn

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 định bằng góc giữa trụ xoay đứng

và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Khoảng cách từ giao điểm của đường tâmtrục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường được gọi làkhoảng Caster c

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vàođường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vàođường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phảnlực bên Yb

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều tiếncủa xe (Caster dương) thì phản lực bên Yb của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một mômen ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c

Hình 1.12 – Caster và khoảng Caster.

Mômen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó bịlệch khỏi vị trí này Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc phục

mô men này Vì vậy, góc Caster thường không lớn Mômen này phụ thuộc vào gócquay vòng của bánh xe dẫn hướng Đối với các xe hiện đại thì trị số của góc Casterbằng khoảng từ 00 đến 30

1.2.5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

Hình 1.13: Góc Kingpin

a, Góc kingpin ở hệ thống treo Macpherson;

b, Góc kingpin ở hệ thống treo phụ thuộc;

c, Góc kingpin ở hệ thống treo độc lập hai đòn ngang.

Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe GócKingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó vàphương thẳng đứng

Tác dụng:

Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là bánkính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r0 Nếu r0 lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanhtrụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái Do vậy giá trị của r0

có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r0 là tạo Camber dương

và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin)

Khi quay vòng, mô men cản tạo ra tại bánh dẫn hướng bằng tích số của lực cảnđặt tại tâm vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường với độ lệch tâm Nếu góc Camberbằng 0 và góc Kingpin cũng bằng 0 (hình 1.14a) thì khoảng lệch này là lớn nên mômen cản quay vòng cũng lớn Để giảm mô men cản quay vòng người ta giảm độ lệchbằng cách tạo góc Camber dương của bánh xe và tạo góc kingpin của trụ quay đứng(hình 1.14b) Do có hai góc này nên độ lệch tâm rất nhỏ vì vậy mô men cản quay vònggiảm đáng kể

Hình 1.14: Góc Kingpin làm giảm mô men cản quay vòng

Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các bánh xe tựđộng quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng do có mômen phản lực (gọi làmômen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe Giá trị của mômen ngược phụthuộc vào độ lớn của góc KingPin

Hình 1.15: Độ chụm của bánh xe

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn Pf ngược chiềuchuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Lực Pf này đặt cách trụquay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng Mômennày tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau Để lăn phẳng thì các bánh

xe đặt với độ chụm ∆ = B-A dương

Với góc ∆ như thế thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là

ổn định vành tay lái

Hình 1.16 - Lực cản lăn và vị trí đặt của nó.

Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe vềphía trước Bởi vậy góc ∆ giảm.Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của lực cảnlăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh bằng động cơ), thì

bố trí các bánh xe với góc đặt ∆ có giá trị nhỏ hơn hoặc 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 cường độ lao động của người 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 thiệntính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp

để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường 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 cómột 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

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 kéoHiện 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 Còn nguồn năng lượng là một bơm cánh gạt đượcdẫn động từ động cơ 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 nhẹlực lái Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xylanh lực Piston trợ giúp cho việc chuyển động của thanh răng Mức độ trợ giúp phụthuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston Vì vậy nếu cần trợ lực lớn hơnthì phải tăng áp suất dầu

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

Dầu từ bơm được 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 như nhau nên piston không chuyển động về hướng nào

BơmKhối van điều khiển

Piston

Hình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi xe đi thẳng.

Hình 1.16 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái ở vị trí trung gian

Xy lanh lực

b) Khi xe quay vòng

Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hướng nào, giả sử quay sang phải thì van điềukhiển cung di chuyển làm đóng một phần cửa dầu, còn cửa kia mở rộng hơn Vì vậylàm thay đổi lượng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu được tạo ra Như vậy tạo

ra sự trênh lệch áp suất giữa hai khoang trái và phải của piston Sự trênh lệch áp suất

đó làm piston dịch chuyển về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ được đẩyqua van điều khiển về bơm

Hình 1.18 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng.

BơmKhối van điều

khiển

Piston

Xy lanh lực

Chương 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE SINH THÁI

TIẾT KIỆM NHIÊN LIỆU 2.1 Lựa chọn góc đặt bánh xe trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu

Tương tự như ô tô thông thường ta cũng cần đặt các góc lái để xe có thể chạy ổn định khi tiến thẳng và có khả năng phục hồi tiến thẳng sau khi xe quay vòng

2.1.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

Ở xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu Eco Car này có những đặc điểm đặc trưngkhông giống với các chiếc ô tô bình thường, đó là để đảm bảo mục tiêu giành thànhtích trong cuộc thi Chính vì một số đặc điểm như: xe chạy ở tốc độ thấp ( tốc độ tối

đa chỉ khoảng 50km/h ) và tải trọng nhỏ ( tính tổng cả khối lượng xe và người láikhoảng 85-90 kg ) vì vậy góc Camber sẽ lấy theo video hướng dẫn chế tạo của Hondacung cấp và bằng 0

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

Đối với các xe hiện đại thì trị số của góc Caster bằng khoảng từ 00đến 30

Dựa vào kinh nghiệm thực tế từ cuộc thi những năm trước và hướng dẫn chế tạo

ta chọn được góc Caster bằng

2.1.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

Dựa theo video hướng dẫn chế tạo của ban tổ chức cung cấp và thực tế làm xe tachọn góc kingpin bằng 7 độ

Các góc đặt được chọn ở trên có thể chưa phải là tốt nhất nhưng có thể giúp xechuyển động ổn định khi đi thẳng, quay vòng

bị võng do trọng lượng cơ thể của người lái tác động lên xe làm thay đổi các góc đặt

Vì vậy việc điều chỉnh các góc đặt chỉ tiến hành sau khi đã trang bị đầy đủ các linhkiện trên xe và người lái đã ngồi ở vị trí lái xe, đặc biệt độ chụm có ảnh hưởng nhiềutới lượng nhiên liệu nên cần điều chỉnh độ chụm một cách chính xác

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe sinh thái tiết kiệm nhiên liệu.

2.2.1 Các thông số trên xe thiết kế

1 Tự trọng : 40 kG

2 Tải trọng:50 kG

3 Trọng lượng phân bố lên cầu trước:

-Lúc không tải : 10 kG-Lúc có tải : 45 kG

11 Chiều dài cơ sở của xe : 2800 (mm)

12 Chiều dài toàn bộ của xe : 2800 (mm)

13 Chiều rộng cơ sở của xe : 950 (mm)

•Các phương án dẫn động lái:

- Phương án 1: Dẫn động lái bằng cơ cấu xoay cùng lúc 2 thanh lái Mỗi thanh lái chomột bên bánh xe

Hình 2.1: Phương án dẫn động lái bằng 2 thanh lái độc lập cho mỗi bên

+ Ưu điểm: kết cấu đơn giản, giảm chiều cao vỏ trước xe

+ Nhược điểm: Khi bán kính quay vòng nhỏ, cần đánh lái với một góc lớn hoặcngười lái dùng lực đánh lái thừa sẽ làm cho bánh trước bị chụm quá gây nguyhiểm Việc điều chỉnh độ chụm cần chính xác và giống nhau cho mỗi thanh lái

Hình 2.2: Bánh xe bị chụm quá khi góc đánh lái lớn

- Phương án 2: Sử dụng thanh ngang nối 2 bên bánh xe và thanh lái để điều khiểnquay vòng

Hình 2.3: phương án sử dụng thanh ngang nối 2 bên bánh xe và một thanh lái

+ Ưu điểm: Chế tạo đơn giản, đáp ứng được khả năng đánh lái khi góc đánh lái lớn( bán kính vòng cua nhỏ)

+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn so với phương án 1, đòn quay đứng làm cho

vỏ trước của xe cao lên ảnh hưởng đến tầm nhìn

* Kết luận: Từ những ưu nhược điểm của các phương án trên cộng với kinh nghiệmcủa những năm trước và khả năng thực tế Nhóm làm xe đã lựa chọn phương án 2 làm

cơ cấu dẫn động lái

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái đantô, nó được tạo bởi cầu trước,đòn kéo ngang và các đòn kéo bên Sự quay vòng của xe rất phức tạp, để đảm bảo mốiquan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khi quay vòng là một điềukhó thực hiện Hiện nay người ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ động học đó bằng

hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo lên hình thang lái Với xe thiết kế có hệ thống treophụ thuộc, do đó chọn phương án dẫn động lái với hình thang lái Đantô (hình thang lái

4 khâu)

2.2.3 Tính toán động học hình thang lái

Nhiệm vụ của tính toán động học hình thang lái là xác định những thông số tối ưucủa hình thang lái, đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng

2.2.3.1 Xây dựng đường cong lý thuyết

Khi xe đi thẳng các đòn bên tạo với phương dọc một góc θ Khi ôtô quay vòng vớicác bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa α và β vẫn được giữ nguyên nhưcông thức trên thì hình thang lái Đantô không thể thoả mãn hoàn toàn được Tuy nhiên

ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái sao cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong

giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phéplớn nhất ở những góc quay lớn không được vượt quá 1,5 độ

Hình 2.4: Sơ đồ động học hình thang lái khi xe đi thẳng.

Khi xe quay vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặctrượt quay thì đường vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh

xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vòng tức thời của xe (điểm 0 trênhình 2.5)

Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý quay vòng

Từ lý thuyết quay vòng, để bánh xe lăn tinh khi quay vòng thì hệ thống lái phảiđảm bảo mối quan hệ dưới đây của các bánh xe dẫn hướng

cotgα - cotgβ =

L

B

(2.2)

Trong đó: B – khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng, B =820 (mm)

L – chiều dài cơ sở của xe, L = 2800 (mm)

α - góc quay bánh xe dẫn hướng phía ngoài,

β - góc quay bánh xe dẫn hướng phía trong,

Xác định góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng phía trong βmax:

=α

gcotLB

L

Thay số vào (2.4) ta có phương trình :

α = arctg

2.2.3.2 Xây dựng đường cong thực tế:

Hình 2.6: Sơ đồ hình thang lái

Các thông số của hình thang lái:

B = 820 (mm); n = 800 (mm); m = 85 (mm); θ = 6045’ = 6,750

Xây dựng mối quan hệ α = f(β) với các thông số trên :

Theo hình vẽ ta có: