Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG BIỂU3MỤC LỤC HÌNH VẼ4LỜI NÓI ĐẦU6PHẦN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI71. Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu71.1. Tính cấp thiết của đề tài71.2. Ý nghĩa của đề tài72. Mục tiêu của đề tài83. Đối tượng và khách thể nghiên cứu83.1. Đối tượng nghiên cứu83.2. Khách thể nghiên cứu84. Nhiệm vụ của nghiên cứu85. Phương pháp nghiên cứu85.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn85.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu8PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI9CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI91.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại91.1.1. Nhiệm vụ91.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái91.1.3. Phân loại hệ thống lái101.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái111.2.1. Cấu tạo111.2.2. Nguyên lý hoạt động111.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái121.3.1. Trục lái121.3.2. Cơ cấu lái121.3.2.1. Chức năng121.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng131.3.3. Dẫn động lái171.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái201.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái201.4.2. Góc đặt bánh xe221.4.2.1. Góc doãng (góc camper)221.4.2.2. Góc nghiêng dọc (góc caster)251.4.2.3. Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (góc kingpin)281.4.2.4. Độ chụm đầu301.4.2.5. Góc quay vòng301.5. Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử)321.5.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực321.5.2. Bộ trợ lực lái loại khí331.5.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn thanh răng341.5.3.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực341.5.3.2. Bộ trợ lực thủy lực351.5.4. Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử361.6.2. Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển điện tử381.6.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử401.6.4. Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử41CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE Ô TÔ ĐIỆN CỠ NHỎ422.1. Thiết kế hệ thống lái cho xe422.1.1. Một số loại xe ô tô điện cỡ nhỏ hiện nay422.1.2. Phân tích phương án thiết kế chọn hệ thống lái cho xe432.1.3. Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe432.1.3.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống lái432.1.3.2. Xác định mômen cản quay vòng Mcq442.1.3.3. Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái482.1.3.4. Tính toán thiết kế cơ cấu lái55CHƯƠNG 3: TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THÔNG LÁI583.1. Tính toán kiểm tra bền các chi tiết583.1.1. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng583.1.2. Kiểm tra độ bền bánh răng, thanh răng58KẾT LUẬN62TÀI LIỆU THAM KHẢO63

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn:

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

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

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG BIỂU 3

MỤC LỤC HÌNH VẼ 4

LỜI NÓI ĐẦU 6

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 7

1 Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu 7

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 7

1.2 Ý nghĩa của đề tài 7

2 Mục tiêu của đề tài 8

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 8

3.1 Đối tượng nghiên cứu 8

3.2 Khách thể nghiên cứu 8

4 Nhiệm vụ của nghiên cứu 8

5 Phương pháp nghiên cứu 8

5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 8

5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 8

PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 9

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 9

1.1 Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 9

1.1.1 Nhiệm vụ 9

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống lái 9

1.1.3 Phân loại hệ thống lái 10

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái 11

1.2.1 Cấu tạo 11

1.2.2 Nguyên lý hoạt động 11

1.3 Các bộ phận chính của hệ thống lái 12

1.3.1 Trục lái 12

1.3.2 Cơ cấu lái 12

1.3.2.1 Chức năng 12

1.3.2.2 Một số cơ cấu lái thường dùng 13

1.3.3 Dẫn động lái 17

1.4 Các thông số cơ bản của hệ thống lái 20

1.4.1 Tỉ số truyền của hệ thống lái 20

1.4.2 Góc đặt bánh xe 22

1.4.2.1 Góc doãng (góc camper) 22

1.4.2.4 Độ chụm đầu 30

1.4.2.5 Góc quay vòng 30

1.5 Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử) 32

1.5.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực 32

1.5.2 Bộ trợ lực lái loại khí 33

1.5.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 34

1.5.3.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực 34

1.5.3.2 Bộ trợ lực thủy lực 35

1.5.4 Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử 36

1.6.2 Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển điện tử 38

1.6.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 40

1.6.4 Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 41

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE Ô TÔ ĐIỆN CỠ NHỎ42 2.1 Thiết kế hệ thống lái cho xe 42

2.1.1 Một số loại xe ô tô điện cỡ nhỏ hiện nay 42

2.1.2 Phân tích phương án thiết kế chọn hệ thống lái cho xe 43

2.1.3 Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe 43

2.1.3.1 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống lái 43

2.1.3.2 Xác định mômen cản quay vòng Mcq 44

2.1.3.3 Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái 48

2.1.3.4 Tính toán thiết kế cơ cấu lái 55

CHƯƠNG 3: TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THÔNG LÁI 58

3.1 Tính toán kiểm tra bền các chi tiết 58

3.1.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng 58

3.1.2 Kiểm tra độ bền bánh răng, thanh răng 58

KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Quan hệ giữa α và β theo lý thuyết 52 Bảng 2.2 Quan hệ giữa α và β theo thực tế 54

MỤC LỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Các phương pháp quay vòng xe cơ giới 9

Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái 11

Hình 1.3 Cấu tạo chung của trục lái 12

Hình 1.4 Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng 13

Hình 1.5 Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn 14

Hình 1.6 Hộp số lái kiểu trục vít –đòn lắc 15

Hình 1.7 Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng 15

Hình 1.8 Hộp số lái bánh răng - thanh răng 16

Hình 1.9 Cấu tạo hình thang lái điển hình 18

Hình 1.10 Kết cấu của thanh nối bên 19

Hình 1.11 Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang 21

Hình 1.12 Các yếu tố góc đặt bánh xe 22

Hình 1.13 Góc camper 23

Hình 1.14 Tác dụng của góc camper dương 24

Hình 1.15 Tác dụng của góc camper âm 25

Hình 1.16 Góc caster và khoảng 25

Hình 1.17 Góc caster dương và âm 26

Hình 1.18 Ổn định chạy trên đường thẳng nhờ có khoảng caster 26

Hình 1.19 Hồi vị bánh xe nhờ khoảng caster 27

Hình 1.20 Góc kingpin 28

Hình 1.21 Giảm lực đánh lái 29

Hình 1.22 Giảm phản hồi và kéo lệch sang một phía 29

Hình 1.23: Độ chụm độ choãi 30

Hình 1.24: Góc quay vòng 31

Hình 1.25 Hệ thống lái có trợ lực 32

Hình 1.26 Bộ trợ lực lái loại khí 33

Hình 1.27 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 34

Hình 1.28 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng35 Hình 1.29 Cấu tạo bộ trợ lực 36

Hình 1.30 Một số bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 37

Hình 1.31 Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện tử 38

Hình 1.32 Sơ đồ bộ trợ lực lái điều khiển điện tử 38

Hình 1.33 Bộ trợ lực điện 39

Hình 1.34 Các chi tiết của bộ trợ lực lái 40

Hình 2.1 Một số loại xe ô tô điện trên thị trường hiện nay 42

Hình 2.2: Sơ đồ dẫn động lái 43

Hình 2.3 Sơ đồ tính toán mômen cản quay vòng do tác dụng của lực cản lăn 45

Hình 2.4 Sơ đồ xác định mômen cản quay gây ra do lực ngang 46

Hình 2.5 Sơ đồ quay vòng của ôtô 47

Hình 2.6 Sơ đồ quay vòng của ôtô 49

Hình 2.7 Sơ đồ dẫn động lái khi xe đi thẳng 50

Hình 2.9: Đồ thị đặc tính động học hình thang lái 55

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung vàgiao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển củanền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triểnhoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ô tô đã có những thành tựu kỹ thuật vượt bậc,

như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháptính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ô tô.

Song song với sự phát triền đó là sự nảy sinh một số vấn đề về năng lượng, môitrường Không chỉ riêng ở các nước phát triển mà ngay ở nước ta hiện nay vấn đề ônhiễm môi trường và năng lượng cũng rất đang được nhà nước ta quan tâm và coi đó

là tiền đề cho sự phát triển của xã hội Ngày nay, khi mà các nguồn năng lượng cónguồn gốc hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường chở thànhmối quan tâm của cả thế giới

Chính vì thế việc tìm ra và sử dụng những nguồn năng lượng sạch, ít gây ảnhhưởng đến môi trường trong các nghành công nghiệp là hết sức quan trọng và cânthiết Trong tất cả các nghành công ngiệp nói chung và nghành công nghiệp ô tô nóiriêng thì vấn đề này cũng đang được các hãng xe hết sức quan tâm và đưa nó vàochính sách phát triển hàng đầu Mà tiêu biểu cho vấn đề này là sự ra đời của các dòng

xe hoàn toàn mới, sử dụng những nguồn năng lượng hoàn toàn thân thiện với môitrường Như xe sừ dụng năng lượng sinh học, xe hybrid Chúng là những mẫu xe đápứng một cách tốt nhất với những nhu cầu bức thiết đang đặt ra cho vấn đề năng lương

và ô nhiễm môi trường Đặc biệt phải kể đến những mẫu xe sử dụng động cơ điện,đang được các hãng xe đưa vào hòa nhập cùng thị trường ô tô

Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ” 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 thốnglái của ôtô nói riêng, từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn

Nội dung chuyên đề được chia làm 3 chương sau:

- Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái

- Chương 2: Tính toán thiêt kế hệ thống lái xe ôtô điện cỡ nhỏ

- Chương 3: Tính kiểm nghiệm bền một số chi tiết của hệ thống lái

Em xin chân thành cả ơn thầy giáo hướng dẫn: Đỗ Văn Cường và các thầy giáo bộ

môn, đã hết sức tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài củamình

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

1 Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng cho hành khách

và hàng hoá đối với các ngành kinh tế nước nhà, đồng thời đã trở thành phương tiệngiao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển

Hiện nay do vấn đề ô nhiễm môi trường nên các hãng xe đã đi vào nghiên cứu

và cho ra đời các dòng xe chạy bằng điện và đưa vào hòa nhập vào thị trường ô tô, mật

độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụtai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động.Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trụctrặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống lái chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệthống lái trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sửdụng hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Vì vậy viêc tính toán thiết kế hệ thống lái mang ý nghĩa quan trọng không thểthiếu nhằm cải tiến hệ thống lái, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệuquả lái, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi lái, tăng độ tin cậy làm việc với mụcđích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô

Với mục đích đó, em chọn đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ” Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính toán thiết kế hệ thống lái,

kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinhnghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiệnhơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các thầygiáo bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài củamình

1.2 Ý nghĩa của đề tài

- Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị cho sinhviên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc Đề tài nghiên cứu

về “Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ” giúp cho chúng em hiểu

rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này

- Nội dung và kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viêncác khoá

- Kết quả đạt được sẽ làm cơ sở để phát triển đề tài ở mức cao hơn

2 Mục tiêu của đề tài

- Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe điện cỡ nhỏ loại 4 chỗ ngồi

- Kiểm nghiệm bền một số chi tiết trong hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi

3.2 Khách thể nghiên cứu

- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi

4 Nhiệm vụ của nghiên cứu

- Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi

- Kiểm bền một số chi tiết trong hệ thống lái

- Tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thiện thành đề tài của mình

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Quan sát, tìm hiểu các thông số kết cấu (thông số bên ngoài), tính năng kỹ thuật

- Đề suất cải tiến hệ thống lái

5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu

- Phương pháp được thực hiện khi chúng ta đã thu thập một số lượng tài liệu thamkhảo 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 cứucác văn bản, tài liệu, sách báo đã có sẵn bằng tư duy logic để rút ra kết luận cần thiết

* Tài liệu nghiên cứu:

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 liệu này

đã được giải thích và phân tích dựa trên thực tiễn và lý thuyết một cách chính xác

* Các bước thực hiện:

- Bước 1: Thu thập tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống lái trên ô tô

- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic, chặt chẽ theo từngbước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định

- Bước 3: Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe điện dựa trên các thông số ban đầu

PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống lái dùng để giữ đúng hướng chuyển động hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô khi cần thiết Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách:

+ Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng (hình1.1.(a))

+ Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động (hình1.1.(b))

+ Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên

Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe cơ giới được sử dụngphổ biến nhất hiện nay Phương pháp thay đổi hướng mômen ở các bánh xe chủ độngthường áp dụng cho các loại xe cơ giới bánh xích Đối với xe bánh xích, có thể kết hợpviệc truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của xe với việc hãmcác bánh xe phía gần tâm quay vòng để quay vòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí cóthể quay vòng xe tại chỗ

Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là hệ thống quan trọngnhất

Hình 1 Các phương pháp quay vòng xe cơ giới

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống lái

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, trong thời gian ngắn, trên diện tích bé

+ Đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng tránh trượt lê gâymòn lốp

+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng tháichuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cầnđặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng

+ Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướng lêncác vành tay lái.

+ Hệ thống lái không được có độ dơ lớn Với xe có tốc độ lớn hơn 100Km/h độ dơvành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trongkhoảng (25 – 100) Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 270

+ Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định

+ Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ thống treo không ảnhhưởng đến cơ cấu lái), cấu tạo đơn giản điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi

+ Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điềukhiển được xe Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người

sử dụng khi bị đâm chính diện

1.1.3 Phân loại hệ thống lái

a) Phân loại theo cách bố trí cơ cấu lái

+ Loại cơ cấu lái đặt bên trái (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiềuchuyển động là bên phải, đại đa số các nước có luật giao thông đi bên phải)

+ Loại cơ cấu lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiềuchuyển động là bên trái)

b) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái

+ Loại trục vít- bánh vít (với cung răng con lăn và trục vít)

+ Loại trục vít đòn lắc

+ Loại liên hợp (trục vít - ê cu - cung răng)

+ Loại bánh răng - thanh răng

c) Theo số bánh dẫn hướng

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu

d) Theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái

+ Loại trợ lực lái thủy lực

+ Loại trợ lực lái loại khí (khí nén hoặc chân không)

+ Loại trợ lực lái cơ khí

+ Loại trợ lực lái dùng điện

Ngoài ra hệ thống lái còn được phân ra: Hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái khôngtrợ lực Trong hệ thống lái có trợ lực lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không cóđiều khiển và hệ thống lái trợ lực có điều khiển điện tử

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái

1.2.1 Cấu tạo

Hình 1 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái 1.Vành tay lái (vô lăng) 6.Trụ đứng(chốt chuyển hướng)

2.Trục lái 7.Đòn quay (cam quay)

3.Ống bọc trục lái 8.Thanh bên của hình thang lái

4.Cơ cấu lái 9.Khớp

5.Tay biên 10.Đòn ngang

11.Đòn kéo dọc

1.2.2 Nguyên lý hoạt động

Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái tạo ra

mô men quay để hệ thống lái làm việc Trục lái thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc)

để truyền mô men quay từ vành tay lái tới cơ cấu lái Cơ cấu lái có nhiệm vụ biếnchuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của tay biên trong mặtphẳng thẳng đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết Cơ cấu lái được bắtchặt lên xà dọc (phần được treo của ô tô) Dẫn động lái (gồm: 11, 7, 8, 9, 10) có nhiệm

vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống bánh xe dẫn hướng đảm bảo tỷ số truyềnnhất định và chủ yếu giữ được động học quay vòng đúng của ôtô

Khi người lái quay vô lăng (1) để điều khiển xe, qua cơ cấu lái (4) làm cho tay biên (5)

quay một góc thông qua đòn kéo dọc (11) và đòn quay cam (7) làm bánh xe dẫn hướngbên trái dịch chuyển qua các đòn (8, 10) của hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướngbên kia cũng dịch chuyển quanh trụ đứng, lệch phương chuyển động theo ý muốn củangười lái.

1.3 Các bộ phận chính của hệ thống lái

1.3.1 Trục lái

Hình 1 Cấu tạo chung của trục lái

Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấulái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe Đầu phía trên của trục láichính được làm thon và xẻ hình răng cưa Vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai

ốc Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập Cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tácdụng lên người truyền chấn động lái khi xe bị tai nạn Trục lái được gá với thân xe quamột giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập Đầudưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp mềm hoặc khớp các đăng để giảmthiểu việc từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập,trục lái chính trên một số xe còn có thể có một số kết cấu dùng để khống chế và điềuchỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khóa tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái

1.3.2 Cơ cấu lái

1.3.2.1 Chức năng

Cơ cấu lái hay còn gọi là hộp số lái có chức năng:

+ Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang của dẫn động lái

+ Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện quay vòng xe nhẹnhàng hơn.

Cơ cấu lái hoạt động tương tự như một hộp số với hai bộ phận cơ bản được gọiquy ước là trục quay của cơ cấu lái và trục lắc của cơ cấu lái

Trục quay là đầu vào của cơ cấu lái, nó trực tiếp liên kết với đầu dưới của trụclái và thực hiện chuyển động quay theo chuyển động của trục lái Trục lắc là đầu racủa hộp số lái nó liên kết với đòn lắc chuyển hướng của dẫn động lái

1.3.2.2 Một số cơ cấu lái thường dùng

Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cặp truyền động trụcquay – trục lắc có thể phân biệt các kiểu cơ cấu lái sau:

* Cơ cấu lái trục vít - cung răng

Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng 1-Trục vít , 2-Cung răng, 3- Trục lắc

Loại cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là: Giảm trọng lượng và kíchthước so với trục vít - bánh răng

* Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn

Trục quay (liên kết với trục lái) của hộp số lái kiểu trục vít - con lăn có cấu tạogiống một trục vít vô tận

Trên trục lắc của hộp số lái có một bộ phận gọi là con lăn Con lăn giống mộtbánh xe có ren phía ngoài Các ren của con lăn ăn khớp với các ren của trục vít Khitrục vít quay, con lăn sẽ quay quanh trục của nó đồng thời chuyển động dịch chuyểndọc theo trục của trục vít Kết quả của các chuyển động đó là chuyển động xoay củatrục lắc

Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn 1- Trục vít, 2- Con lăn, 3- Đòn chuyển hướng của dẫn động lái

Hộp số lái kiểu trục vít- con lăn được sử dụng khá phổ biến hiện nay

Ưu điểm của hộp số lái kiểu này là có kết cấu gọn, trục vít và con lăn có độ bềncao do ma sát giữa chúng là ma sát lăn và ứng suất nhỏ nhờ có nhiều ren của con lăn

và trục vít tiếp xúc với nhau, hiệu suất cao, dễ điều chỉnh khe hở giữa các bộ phận liênkết trong hộp số lái

* Cơ cấu lái kiểu trục vít – đòn lắc

Hộp số lái kiểu trục vít-đòn lắc có trục quay của nó hoạt động tương tự như một trụcvít nhưng có mặt cắt ngang giống một trục cam do các rãnh có độ sâu thay đổi theochu vi, bởi vậy hộp số lái kiểu này còn gọi là kiểu cam đòn lắc Trên trục lắc của hộp

số lái có gắn chi tiết gọi là đòn lắc, trên đòn lắc có các chốt Trục quay và trục lắc liênkết với nhau thông qua các chốt Khi trục vít quay theo trục lái, các chốt sẽ trượt lên,xuống trong rãnh của trục vít và làm cho đòn lắc xoay trái, phải

Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít –đòn lắc 1-Trục vít, 2-Đòn lắc, 3-Chốt

4- Trục lắc, 5- Đòn lắc chuyển hướng

Cơ cấu lái kiểu trục vít- đòn quay cho phép dễ dàng thay đổi tỷ số truyền theoyêu cầu, nhưng có hiệu suất thấp và các chốt của kiểu hộp số lái này thường mònnhanh Kiểu hộp số lái này ngày càng ít được sử dụng trên các loại ôtô đời mới

* Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng

Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng

1- Trục vít, 2- Êcu, 3- Cung răng, 4- Trục lắc

5- Bi, 6- Đòn lắc chuyển hướng

Hộp số lái kiểu trục vít- êcu- bi - cung răng có trục quay là một trục vít, còntrục lắc tương tự như trục lắc của hộp số lái kiểu trục vít- cung răng, nhưng cung răng

không ăn khớp với trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thông qua êcu và các viênbi.

Êcu có các răng thẳng phía ngoài và các rãnh phía trong tương ứng với các rãnhtrên trục vít

Các viên bi nằm trong rãnh giữa êcu và trục vít và trong ống dẫn bao quanhêcu Khi trục vít quay các viên bi trong rãnh giữa trục vít và êcu sẽ đẩy nhau và luânchuyển trong ống dẫn để quay trở lại rãnh, đồng thời làm cho êcu dịch chuyển dọctheo trục vít

Thông qua các răng của êcu và cung răng, chuyển động tĩnh tiến của êcu đượcbiến đổi thành chuyển động xoay của trục lắc

Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với trục vít nhờ các viên bitròn Các bi này có hai tác dụng: một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết nên hiệu suấtcao

Thứ hai, nó làm giảm độ dơ của cơ cấu Độ dơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái,nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát gây nên độ dơ của taylái

* Kiểu bánh răng - thanh răng

Hình 1 Hộp số lái bánh răng - thanh răng

Hộp số lái kiểu bánh răng - thanh răng có trục quay (đầu vào) được chế tạogiống một bánh răng trên đoạn trục liên kết trục lắc (đầu ra)

Trục lắc là một thanh răng thẳng Hai đầu của thanh răng liên kết với hai thanhnối bên của dẫn động lái thông qua các khớp cầu.

Các răng trên bánh răng và thanh răng liên kết với nhau Khi bánh răng quay,thanh răng sẽ chuyển động tịnh tiến trên mặt phẳng ngang sang trái hoặc phải tuỳ theochiều quay của vành tay lái

Trong dẫn động lái với hộp số lái kiểu bánh răng - thanh răng không có đòn lắcchuyển hướng mà thanh răng trực tiếp truyền chuyển động ngang cho các thanh nối

1.3.3 Dẫn động lái

Dẫn động lái gồm hệ thống các đòn, các thanh liên kết với nhau để truyền lực từ

cơ cấu lái đến các bánh xe điều khiển, đồng thời đảm bảo cho các bánh xe của ô tôquay vòng với động học đúng

Bộ phận quan trọng của dẫn động lái là hình thang lái, có nhiệm vụ đảm bảođộng học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe không bị trượt, lê khi lái,giảm mòn lốp

Kết cấu của hình thang lái phải phù hợp với bộ phận dẫn hướng của hệ thốngtreo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng đến động học của dẫnđộng lái

Cấu tạo hình thang lái điển hình(Hình 1.9)

+ Đòn lắc chuyển hướng: là chi tiết liên kết với trục lắc của hộp số lái và truyềnchuyển động của trục lắc đến phần còn lại của dẫn động lái

Thông thường một đầu của đòn lắc chuyển hướng liên kết với trục lắc của hộp

số lái bằng then hoa, đầu còn lại liên kết với một đầu của thanh nối giữa bằng khớpcầu

+ Thanh nối bên: là bộ phận trực tiếp truyền chuyển động cho đòn chuyển hướng trênngỗng quay của bánh xe dẫn hướng Thông thường mỗi cơ cấu dẫn động lái có haithanh nối bên, mỗi thanh nối bên được cấu thành từ ba đoạn được gọi là đầu trong, đầungoài, và đoạn điều chỉnh Đầu ngoài liên kết với đòn chuyển hướng Đầu trong liên

dẫn động lái Đoạn điều chỉnh dùng để thay đổi chiều dài toàn bộ của thanh nối bên đểđiều chỉnh hình học lái trong quá trình kiểm tra, bảo trì gầm ôtô mà không cần phảitháo rời dẫn động lái.

Hình 1 Kết cấu của thanh nối bên 1- Đầu ngoài của thanh nối bên, 2- Kẹp đàn hồi,

3 - Đầu trong của thanh nối bên, 4- Ống điều chỉnh, 5 - Bulông điều chỉnh

a) Kiểu ống, b) Kiểu bulông

Với hình (H1.10.a.), ống điều chỉnh có ren, các đầu của đầu trong và đầu ngoàicủa thanh nối bên cũng có ren, trong đó có một đầu ren trái, còn đầu kia có ren phải.Khi cả hai đầu đã được vặn vào ống điều chỉnh, nếu xoay ống điều chỉnh sẽ làm chochiều dài toàn bộ của thanh nối bên tăng lên hoặc giảm đi tuỳ theo chiều xoay của ốcđiều chỉnh Các kẹp đàn hồi có tác dụng ngăn không cho ống điều chỉnh tự xoay trongquá trình ôtô vận hành

Với hình (H1.10.b) bulông điều chỉnh có ren, các đầu trong và đấu ngoài củathanh nối bên cũng có ren, trong đó có một ren trái và một đầu có ren phải Xoaybulông điều chỉnh sẽ làm thay đổi chiều dài toàn bộ thanh nối bên

1.4 Các thông số cơ bản của hệ thống lái

1.4.1 Tỉ số truyền của hệ thống lái

Trong hệ thống lái có các tỉ số truyền sau:

+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái iω

+ Tỉ số truyền của dẫn động lái id

+ Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái ig

+ Tỉ số truyền lực của hệ thống lái il

Tỉ số truyền của cơ cấu lái iω

Tỉ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn lắc chuyển hướng.Tùy theo cơ cấu lái iω có thể không đổi hoặc thay đổi Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyềnthay đổi, tỉ số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trunggian

Loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi theo xu hướng giảm khi quay vành taylái ra khỏi vị trí trung gian được sử dụng phổ biến

Tỉ số truyền này có giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí trung gian Như vậyđảm bảo được ô tô chuyển động thẳng ở vận tốc cao an toàn hơn, tránh quay vòngngẫu nhiên Vì khi vành tay lái quay đi một góc bé sẽ làm cho bánh dẫn hướng quay ít.Đồng thời cũng làm giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh xe dẫn hướng lên vànhtay lái

Khi quay vành tay lái ra xa vị trí trung gian thì tỉ số truyền giảm nhanh, lúc nàyquay vành tay lái một góc nhỏ cũng có thể làm cho bánh xe dẫn hướng quay một góctương đối lớn do đó xe có thể quay vòng linh hoạt

Đối với hệ thống lái trang bị trợ lực lái thì tỉ số truyền không là vấn đề quantrọng Vì thao tác cơ cấu lái ở đây chủ yếu dùng để đóng mở các van của bộ trợ lực láikhiến nó làm việc

Để đề phòng hỏng bộ trợ lực lái thì tỉ số truyền vẫn phải chọn đủ lớn để ngườilái vẫn đủ sức lái xe

Tỉ số truyền của dẫn động lái id

Nó phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn Trong quá trìnhbánh dẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay đòn của các đòn dẫn động sẽ thay đổi.Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm

id = 0,85 ÷ 1,1

Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái ig

Tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay của bánh dẫn hướng Tỉ số truyềnnày bằng tích số của tỉ số truyền của cơ cấu lái iω với tỉ số truyền của dẫn động lái

Tỉ số truyền lực của hệ thống lái i

Hình 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

Ở 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 đếnđường trục đứng kéo dài

Ml: mômen lái đặt trên vành tay lái

r: bán kính vành tay lái

Như vậy:

Bỏ qua các lực ma sát ta có : và do đó

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

ig 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 xenghiêng trong mặt phẳng ngang nhiều quá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 100 ÷ 300.

Nếu tỉ số truyền il đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải đặt bộ trợ lực tay láitrong hệ thống lái

Nếu góc đặt bánh xe không hợp lý thì sẽ xuất hiện các vấn đề như lái bị chémgóc, lái không ổn định, trả lái trên đường vòng kém và tuổi thọ của lốp xe giảm

1.4.2.1 Góc doãng (góc camper)

Khái niệm:

Góc camber là góc bánh xe nghiêng về bên phải hay nghiêng về trái đối với

gọi là “Camber dương”.Ngược lại, khi bánh xe nghiêng vào trong thì gọi là “Camberâm”

Hình 1.13 Góc camber

Trong các kiểu xe trước đây, các bánh xe thường có camber dương để tăng độbền của trục trước, và để cho lốp xe tiếp xúc thẳng góc với mặt đường nhằm ngănngừa hiện tượng mòn không đều vì phần tâm đường thường cao hơn phần rìa đường.Tuy nhiên nếu xe có góc camber dương hoặc âm quá lớn thì sẽ làm cho lốp xe mònkhông đều Nếu bánh xe có độ camber âm quá lớn thì phần phía trong của lốp xe bịmòn nhanh, còn nếu bánh xe có độ camber dương quá lớn thì phần phía ngoài của lốp

xe bị mòn nhanh

Trong các kiểu xe hiện đại, hệ thống treo và trục có độ bền cao hơn trước đây,

và mặt đường lại bằng phẳng nên bánh xe không cần nghiêng dương nhiều như trướcnữa.Vì vậy góc camber được giảm xuống gần đến “không” (một số xe có góc camberbằng không) Trên thực tế, bánh xe có camber âm đang được áp dụng phổ biến ở các

xe du lịch để tăng tính năng chạy đường vòng của xe

* Tác dụng của góc camber dương

+ Giảm tải theo phương thẳng đứng: Trong trường hợp góc camber bằng không, tảitrọng tác dụng lên trục bánh xe theo hướng F’

+ Khi có camber dương, tải trọng F’ này chuyển thành lực F tác dụng theo hướng camlái Nhờ thế, mômen tác dụng lên trục bánh xe và cam lái giảm xuống

+ Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Tải trọng F tác dụng lên bánh xe có thể phân chia thànhhai thành phần F1 và F2 F2 là lực theo chiều trục và có xu hướng đẩy bánh xe vàophía trong, giữ cho bánh xe không bị trượt ra khỏi trục

Hình 1.14 Tác dụng của góc camber dương

+ Ngăn cản góc camper âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra: Khi chất đầy tải lên xe,phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng của chi tiết của

hệ thống treo và các bạc tương ứng Góc doãng dương giúp chống lại hiện tượng này.+ Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quay đứngvới khoảng lệch là bán kính Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra momen lớn quanh trục quayđứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái Do đó khi khoảng cáchnày nhỏ thì giảm lực đánh tay lái

* Tác dụng của góc camber âm

Giả sử có một tải trọng thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe nghiêng thì sẽ sinhramột lực theo phương nằm ngang Lực này được gọi là “lực đẩy ngang”, nó tác độngtheo chiều vào trong khi bánh xe có camber âm, và theo chiều ra ngoài xe khi bánh xe

có camber dương

Khi xe chạy trên đường vòng, lực ly tâm làm cho xe nghiêng ra phía ngoài, vìtác động của các lò xo của hệ thống treo nên camber của lốp xe trở nên dương hơn, lựcquay vòng bị giảm xuống.Trường hợp này nếu xe có góc camber âm thì bánh xe sẽđược giữ không bị nghiêng dương khi chạy vào đường vòng và duy trì lực quay vòngthích hợp

Hình 1.15 Tác dụng của góc camper âm

Góc camber bằng không:

Góc camber cũng có thể bằng không Lý do chính để đặt góc camber bằngkhông là để ngăn cản sự mòn không đều của lốp Cả góc camber dương hay âm đềulàm mòn lốp nhanh Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tậptrung một bên lốp

1.4.2.2 Góc nghiêng dọc (góc caster)

Khái niệm:

Góc caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng Góccaster được xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng,nhìn từ cạnh xe Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì được gọi là “góc casterdương”, còn trục nghiêng về phía trước thì được gọi là “góc caster âm”

Hình 1.16 Góc caster và khoảng

Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đếntâm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là “khoảng caster” của trục quayđứng Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, cònkhoảng caster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên đườngvòng Với bánh xe có góc caster dương lớn thì độ ổn định trên đường thẳng tăng lên,nhưng lại khó chạy trên đường vòng.

Hình 1.17 Góc caster dương và âm A- Góc nghiêng dọc caster dương B- Góc nghiêng dọc caster âm

* Ảnh hưởng của góc caster

+ Ổn định chạy thẳng: Đối với những xe có góc caster dương, độ ổn định khi chạytrên đường thẳng sẽ tăng Vì khi trục xoay đứng quay để xe chạy vào đường vòng, nếucác bánh xe có góc caster dương thì lốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ramômen kích, có xu hướng nâng thân xe lên Mômen kích này đóng vai trò như một lựchồi vị bánh xe, có xu hướng đưa thân xe trở về vị trí nằm ngang và duy trì độ ổn địnhtrên đường thẳng của xe

Hình 1.18 Ổn định chạy trên đường thẳng nhờ có khoảng caster

+ Làm tăng khả năng quay trở lại của hai bánh xe dẫn hướng: bánh xe có góc casterdương thì giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trướctâm điển tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lựckéo này sẽ lấn át các lực có xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xechạy ổn định theo đường thẳng

Khi bánh xe được chuyển hướng sang một bên (do lái hoặc do trở ngại khi chạytrên đường thẳng) thì sẽ phát sinh các lực bên F2 và F’2 Những lực bên này có tácdụng làm quay trục xoay đứng (nhờ có khoảng caster) và có xu hướng hồi vị bánh xe

về vị trí ban đầu của nó (lực hồi vị T và T’) Vào lúc này, với cùng một lực bên nhưnhau, nếu khoảng caster lớn, lực hồi vị bánh xe cũng lớn.Vì vậy, khoảng caster cànglớn thì độ ổn định trên đường thẳng và lực hồi vị càng lớn

+ Góc caster dương đến bánh xe và thân xe: Với góc caster dương cho cả hai bánh xetrước, thân sẽ dạt ra ngoài khúc quanh

Đối với trường hợp caster dương, khi lái xe về bên phải, bên trái của xe xụmxuống trong lúc mé bên phải của xe lại nhấc lên cao làm cho xe dạt ra ngoài vòngquay Đặc tính này không làm thoả mãn được sự an toàn củaxe khi qua đoạn đườngcong, vì nó cộng hưởng thêm lực ly tâm rất dễ lật xe

+ Góc caster âm đến bánh xe và thân xe: Nếu cả hai bánh trước đều có góc caster âmthì thân xe sẽ dạt vào phía trong vòng quay Đối với trường hợp nghiêng dọc âm, khilái xe về bên phải, bên trái của xe được nâng lên trong lúc mé bên phải của xe xụm

Hình 1.19 Hồi vị bánh xe nhờ khoảng caster

xuống Có nghĩa là thân xe dạt vào phía trong của vòng quay, động tác này chống trảlại với lực ly tâm muốn đẩy xe ra ngoài của vòng quay

Kiểu thiết kế này tạo được an toàn cho xe khi vòng qua một khúc quanh với vận tốclớn, nhất là với ôtô đua cao tốc

1.4.2.3 Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (góc kingpin)

Khái niệm:

Hình 1.20 Góc kingpin

Góc kingpin của chốt chuyển hướng, còn gọi là góc nghiêng ngang của chốtchuyển hướng, là góc đo giữa trục xoay và đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìnvào đầu xe

* Tác dụng của góc kingpin:

+ Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải và sang trái quanh trục xoayđứng với khoảng lệch là bán kính

+ Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra momen lớn quanh trục xoay đứng do sự cản lăn của lốp,

vì vậy làm tăng lực tay lái Để giảm bớt lực lái, ta có thể giảm độ lệch bằng 2 cách.Tăng góc kingpin hoặc làm lốp có góc camber dương