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 8 1. Lý do chọn đề tài và lịch sử vấn đề nghiên cứu 8 1.1. Tính cấp thiết của đề tài 8 1.2. Ý nghĩa của đề tài 8 2. Mục tiêu của đề tài 9 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 9 3.1. Đối tượng nghiên cứu 9 - Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi 9 3.2. Khách thể nghiên cứu 9 4. Nhiệm vụ của nghiên cứu 9 5. Phương pháp nghiên cứu 9 5.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 9 5.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu 9 PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 10 1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 10 1.1.1. Nhiệm vụ 10 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: 10 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái 10 1.1.3. Phân loại hệ thống lái 11 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái 12 1.2.1. Cấu tạo 12 1.2.2. Nguyên lý hoạt động 12 1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái 13 1.3.1. Trục lái 13 1.3.2. Cơ cấu lái 13 1.3.2.1. Chức năng 13 1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng 14 1 1.3.3. Dẫn động lái 18 1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái 21 1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái 21 1.4.2. Góc đặt bánh xe 23 1.4.2.1. Góc doãng (góc camper) 23 1.4.2.2. Góc nghiêng dọc (góc caster) 26 1.4.2.3. Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (góc kingpin) 29 1.4.2.4. Độ chụm đầu 31 1.4.2.5. Góc quay vòng 31 1.5. Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử) 33 1.5.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực 33 1.5.2. Bộ trợ lực lái loại khí 34 1.5.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 35 1.5.3.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực 35 1.5.3.2. Bộ trợ lực thủy lực 36 1.5.4. Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử 37 1.6.2. Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển điện tử 39 1.6.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 41 1.6.4. Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 42 CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE Ô TÔ ĐIỆN CỠ NHỎ 43 2.1. Thiết kế hệ thống lái cho xe 43 2.1.1. Một số loại xe ô tô điện cỡ nhỏ hiện nay 43 2.1.2. Phân tích phương án thiết kế chọn hệ thống lái cho xe 44 2.1.3. Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe 44 2.1.3.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống lái 44 2.1.3.2. Xác định mômen cản quay vòng Mcq 45 2.1.3.3. Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái 49 2.1.3.4. Tính toán thiết kế cơ cấu lái 56 CHƯƠNG 3:TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THÔNG LÁI 59 3.1. Tính toán kiểm tra bền các chi tiết 59 3.1.1. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng 59 2 3.1.2. Kiểm tra độ bền bánh răng, thanh răng 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Quan hệ giữa α và β theo lý thuyết 53 Bảng 2.2. Quan hệ giữa α và β theo thực tế 54 3 MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình 1 Các phương pháp quay vòng xe cơ giới 10 Hình 1 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái 12 1.Vành tay lái (vô lăng) 12 2.Trục lái 12 7.Đòn quay (cam quay) 12 3.Ống bọc trục lái 12 4.Cơ cấu lái 12 9.Khớp 12 5.Tay biên 12 10.Đòn ngang 12 Hình 1 Cấu tạo chung của trục lái 13 Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng 14 Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn 15 Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít –đòn lắc 16 Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng 16 Hình 1 Hộp số lái bánh răng - thanh răng 17 Hình 1 Cấu tạo hình thang lái điển hình 19 Hình 1 Kết cấu của thanh nối bên 20 Hình 1 Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang 22 Hình 1.12. Các yếu tố góc đặt bánh xe 23 Hình 1.13. Góc camber 24 Hình 1.14. Tác dụng của góc camber dương 25 Hình 1.15. Tác dụng của góc camper âm 26 4 Hình 1.16. Góc caster và khoảng 26 Hình 1.17. Góc caster dương và âm 27 Hình 1.18. Ổn định chạy trên đường thẳng nhờ có khoảng caster 27 + Làm tăng khả năng quay trở lại của hai bánh xe dẫn hướng: bánh xe có góc caster dương thì giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trước tâm điển tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường. Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định theo đường thẳng. 28 Hình 1.19. Hồi vị bánh xe nhờ khoảng caster 28 Hình 1.20. Góc kingpin 29 Hình 1.21. Giảm lực đánh lái 30 Hình 1.22. Giảm phản hồi và kéo lệch sang một phía 30 Hình 1.23: Độ chụm độ choãi 31 Hình 1.24: Góc quay vòng 32 Hình 1.25. Hệ thống lái có trợ lực 33 Hình 1.26. Bộ trợ lực lái loại khí 34 Hình 1.27. Hệ thống lái trợ lực thủy lực 35 Hình 1.28. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 36 Hình 1.29. Cấu tạo bộ trợ lực 37 Hình 1.30. Một số bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 38 Hình 1.31. Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện tử 39 Hình 1.32. Sơ đồ bộ trợ lực lái điều khiển điện tử 39 Hình 1.33. Bộ trợ lực điện 40 Hình 1.34. Các chi tiết của bộ trợ lực lái 41 Hình 2.1. Một số loại xe ô tô điện trên thị trường hiện nay 43 Hình 2.2. Sơ đồ dẫn động lái 44 46 46 Hình 2.3. Sơ đồ tính toán mômen cản quay vòng do tác dụng của lực cản lăn 46 Hình 2.4. Sơ đồ xác định mômen cản quay gây ra do lực ngang 47 Hình 2.5. Sơ đồ quay vòng của ôtô 48 Hình 2.6. Sơ đồ quay vòng của ôtô 50 Hình 2.7. Sơ đồ dẫn động lái khi xe đi thẳng 51 5 Hình 2.9: Đồ thị đặc tính động học hình thang lái 56 LỜI NÓI ĐẦU Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển của nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển 6 hoàn 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 pháp tính 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, môi trường. Không chỉ riêng ở các nước phát triển mà ngay ở nước ta hiện nay vấn đề ô nhiễm 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 có nguồn gốc hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường chở thành mối quan tâm của cả thế giới. Chính vì thế việc tìm ra và sử dụng những nguồn năng lượng sạch, ít gây ảnh hưởng đến môi trường trong các nghành công nghiệp là hết sức quan trọng và cân thiết. Trong tất cả các nghành công ngiệp nói chung và nghành công nghiệp ô tô nói riêng thì vấn đề này cũng đang được các hãng xe hết sức quan tâm và đưa nó vào chính 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 môi trường. Như xe sừ dụng năng lượng sinh học, xe hybrid. Chúng là những mẫu xe đáp ứng 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 thống lái 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 của mình. 7 [...]... toàn hệ thống lái chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệ thống lái trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng 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 thể thiếu nhằm cải tiến hệ thống lái, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệu quả lái, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi lái, ... làm việc với mục đích 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 kinh nghiệm thực tế... + 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. .. trợ lực và hệ thống lái không trợ lực Trong hệ thống lái có trợ lực lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không có điều khiển và hệ thống lái trợ lực có điều khiển điện tử 11 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... giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị cho sinh viên 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 viên các khoá - Kết... 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... 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 lên các vành tay lái 10 + Hệ thống lái không được có độ dơ lớn Với xe có tốc độ lớn hơn 100Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong khoảng (25 – 100) Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 270 + Giữ cho xe chuyển động... bánh xe Với hệ thống lái có góc quay bánh xe dẫn hướng khác nhau, các bánh xe bên phải và bên trái sẽ có góc quay khác nhau (α β) Nên chúng có thể điều chỉnh để có bán kính quay khác nhau (r1> r2) để quay quanh cùng một tâm (O), nhờ thế mà có được góc lái đúng 32 1.5 Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử) 1.5.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực Hình 1.25 Hệ thống lái có trợ lực Để tăng tính. .. định + Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ thống treo không ảnh hưởng 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 điều khiển 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... và giảm áp suất của lốp lái mà không phải quay vô lăng quá nhiều Các nhà chế tạo đã lắp thêm cho hệ thống lái các thiết bị phụ trợ gọi là hệ thống lái có trợ lực lái, xe để tăng cường khả năng bám đường khi xe di chuyển với tốc độ cao Nhưng như vậy cần nhiều lực đánh lái hơn do tăng diện tích tiếp xúc lốp Nếu tăng tỷ số truyền thì rõ ràng sẽ giảm được lực đánh lái nhưng khi lái xe bạn phải quay vô lăng . 43 2.1. Thiết kế hệ thống lái cho xe 43 2.1.1. Một số loại xe ô tô điện cỡ nhỏ hiện nay 43 2.1.2. Phân tích phương án thiết kế chọn hệ thống lái cho xe 44 2.1.3. Tính toán thiết kế hệ thống lái. 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. 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