tính toán và kiểm nghiệm htl

Lời giới thiệu Hiện nay vấn đề về giao thông đường bộ đang là vấn đề rất được quan tâm không chỉ với những quốc gia phát triển mà với cả những quốc gia kém phát triển . Trong các phương tiện giao thông đường bộ thì ôtô là phương tiện chủ yếu , nó không những đa dạng về chủng loại mà nó còn là một phương tiện vận chuyển dễ dàng với mọi địa hình và giá thành dẻ Với yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống ôtô không chỉ là phương tiện vận chuyển , mà nó còn mặt hàng sa sỉ thể hiện sự thành công của mỗi người . Cùng với thời gian ôtô đã có rất nhiều thay đổi cả về công suất , hiệu suất và kiểu dáng . Rất nhiều hãng sản xuất ôtô đã tạo cho mình một thương hiệu có chỗ đứng vững chắc trên thị trường như : TOYOTA ,MERCEDES , MISUBISHI,FORD , NISSAN … Mặc dù công dụng của ôtô là rất lớn nhưng xung quanh nó có rất nhiều vấn đề phải giải quyết nh , độ an toàn , môi trường , giá thành … Mét trong những vấn đề phải nói đến đó là độ an toàn , ta thấy rằng các vụ tai nạn giao thông đường bộ chủ yếu là do ôtô gây ra ,để giải quyết tốt vấn đề này thì ta phải trang bị một hệ thống lái tốt cho mỗi xe đảm bảo an toàn cho người và hành khách trên xe Trong đồ án này tôi xin được trình bày về hệ thống lái trên xe yza 469 là xe do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản xuất năm 1972 .Xe có bốn cửa , xe chạy bằng động cơ xăng ,gồm hai cầu chủ động phù hợp với địa hình đường xá Việt Nam đặc biệt là với vùng cao . Xe yza là loại xe du lịch dễ điều khiển ,dễ bảo dưỡng và đặc biệt có phụ tùng thay thế sẵn có ở Việt Nam , giá thành thấp ,được sử dụng khá phổ biến trong công tác đào tạo lái xe Cuối cùng em xin cảm ơn thầy Đàm Hoàng Phúc và các thầy trong bộ môn ôtô đã nhiệt tình giúp em hoàn thành đồ án này PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. I- Công dụng, phân loại, yêu cầu về hệ thống lái. 1-Công dông: Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng nhất định nào đó. 2-Phân loại: Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải hoặc bên trái. Theo số lượng bánh dẫn hướng chia ra hệ thống lái với các bánh đẫn hướng ở cầu trước, ở hai cầu và ở tất cả các cầu. Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra loại trục vít, loại liên hợp (gồm trục vít,ê cu, thănh khía, quạt răng ), loại thanh răng v v Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra loại cường hoá thuỷ lực, loại cường hoá khí và loại cường hoá liên hợp( kết hợp cả thuỷ lực và điện.) 3- Yêu cầu: - Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô, có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngoặt trong những diện tích giới hạn. -Nhẹ nhàng trong điều khiển khi quay vòng tại chỗ và khi chuyển động.Lực trên vành lái không được vượt quá 6 KG khi ôtô chạy với vận tốc 20 km/h trên đường bê tông-nhựa theo quĩ đạo hình số 8 có bán kính vòng tròn 15m và khoảng cách giữa tâm của hai vòng tròn là 42m. Lực khi quay vòng tại chỗ trên mặt đường bê tông nhựa không vượt quá 16 đến 25KG. 2 -Động học quay vòng quay đúng, có nghĩa khi quay vòng tất cả các bánh xe lăn mà không bị trượt. -Truyền tối thiểu những va đập nghịch đảo lên vành lái. -Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay trở về vị trí ban đầu và giữ được hướng chuyển động dang có của ôtô. -Chính xác về tính tuỳ động, động học và động lực học. -Có độ bền lâu và không bị hư hỏng trong toàn bộ thời gian hoạt động. -Thuận tiện trong việc sử dụng và bảo dưỡng. -Không có những khe hở trong hệ thống lái. II.KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÁI. Trường hợp tổng quát hệ thống láI gồm có: 1.Vô lăng: là vành tay lái để người lái xe cầm để điều khiển hướng chuyển động của xe. 2.Trục lái: ống thép,truyền mô men tư vô lăng đến cơ cấu lái. Trục lái được chế tạo nhiều đoạn,nối với nhau bằng khớp các đăng. 3.Cơ cấu lái: biến chuyển động quay trục lái đén chuyển động quay của đòn quay đứng. 4.Dẫn động lái:đòn kéo –hình thang lái. 5.Trợ lực lái: thuỷ lực,khí nén,điện. 3 PHầN ii. TíNH TOáN Và KIểM NGHIệM Hệ THốNG LáI của XE CƠ Sở YAZ-469. .Kết cấu nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469. 1.Sơ đồ hệ thống xe yaz-469. 1-Vô lăng vành tay lái 6-Đòn bên hình thang lái 2-Trục lái 7-Thanh kéo ngang 3-Cơ cấu lái 8-Bánh xe dẫn hướng 4-Đòn quay đứng 9-cầu dẫn hướng 5-Thanh kéo dọc 10-Tay đòn Có thể chia hệ thống lái yaz-469 ra thành 2 phần chính sau: +Cơ cấu lái. +Dẫn động lái. 2.Cơ cấu lái. 4 Gồm trục vít lõm con glôbôit,trục đòn quay đứng cùng quay con lăn tạo thành cơ cấu truyền lực,trục vít lõm lắp ở vỏ hộp tay lái trên 2 vòngbi côn không có vỏ áo trong.Vỏ áo ngoài của vòng bi lắp vào vỏ cơ cấu lái. Trong vỏ cơ cấu lái giữa lắp dưới của vỏ hộp và ỏ hộp tay lái có một số miếng đệm mỏng đẻ điều chỉnh độ dơ của vòng bi khi cần thiết trục vít lõm được Ðp vào đầu cuối có then hoa dọc ở đầu trên của trục láivà tay lái được lấy vào răng dọc của trục lái bằng êcu.ở phần trên của trục láicó lắp vòng bi vành tay lái.Con lăn của cơ cấu lái ăn khớp với trục vit lõm nằm ở trên trục.Con lăn dùng bạc lót bằng đồng lắp vào lỗ của cơ cấu lái,đầu trục hình trụ lắp vào trong vòng bi đũa.Có điều chỉnh khe hở ăn khớp trục vít và con lăn. b)Truyền động lái: Dùng để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng.Cấu tạo của truyền động lái phải đảm bảo đúng yêu cầu kĩ thuật và khi quay vòng thì các bánh xe không bị trượt lê , điều khiển nhẹ nhàng mòn lốp Ýt. Muốn vậy các bánh xe phải cùng tâm quay vòng. Cấu tạo hình thang lái gồm: cầu trước,các đòn kéo ngang.Hình thang lái bố trí phía trên cầu dẫn hướng. 3. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469. Khi vô lăng quay đi một góc ω tạo ra mô men quay truyền qua trục lái xuống trục vít lõm glôbôit thuộc cơ cấu lái.đo sự ăn khớp của trục vít lõm với con lăn 2 răng có tác dụng biến chuyển động quay của vành lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng trong mặt phẳng thẳng đứng qua thanh kéo dọc,thanh kéo ngang và cam quay là bánh xequay sang phải hoặc sang trái. 4. Yêu cầu của hệ thống lái. 5 -Đảm bảo cho ôtô quay vòng ở đoạn đường với bán kính vòng quay nhỏ nhất . -Giữ cho ôtô chuyển động thẳng,ổn định,đảm bảo tỉ số truyền cần thiết. - Đảm bảo lực tác dụng lên bánh lái nhỏ,lái nhẹ nhàng . -Đảm bảo tỉ số truyền từ trục lái xuống bánh xe cao và hiệu suất từ bánh xe lên vô lăng nhỏ. - Động lực học quay vòng đúng để xác định bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp,do hình thang lái phải đảm bảo động học các bánh xe dẫn hướng của ôtô. - Ngoài ra hình thang lái phải có kết cấu phù hợp với bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng gì đến động học của dẫn động lái. II. CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN CỦA XE YAZ-469. Xe YAZ-469 do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản suất năm 1972. Khối lượng xe khi không tải (kg) 1540 Khối lượng phân bố lên cầu trước (kg) 850 Khối lượng phân bố lên cầu sau (kg) 690 Khối lượng toàn bộ xe khi đầy tải (kg) 2290 Kltb phân bố lên cầu trước (kg) 960 Kltb phân bố lên cầu sau (kg) 1330 Bán kính vòng quay nhỏ nhất theo vết bánh xe trước phía ngoài (m) 6 Bkqv theo vá xe 6,5 Tốc độ cực đại (km/h) 100 Cơ cấu lái trục vít lõm có 2 rãnh conlăn tỉ số 6 truyền=20,3 Công thức bánh xe 4*4 Kích thước lốp 8,4-15 áp suất hơi trong bánh xe (kg/cm 2 ) Bánh trước 1,7 Bánh sau 1,9 Chiều dài cơ sở (mm) L= 2380 Chiều rộng cơ sở (mm) B = 1280 Đường kính vô lăng lái (mm) 400 Đường kính ngoài ống lái (mm) 32 Đường kính trục lái (mm) 28 Chiều dài đòn quay đứng (mm) 210 Chiều dài thanh kéo (mm) 775 Chiều dài thanh kéo ngang (mm) 1305 Chiều dài đòn bên htl (mm) 180 III. KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI. 1.Xác định kích thước hình học của hình thang lái và quan hệ động học của góc quay bánh xe dẫn hướng. Mục đích là: xác định m,n,θ theo B 0 ,L nhằm đảm bảo gần đúng quan hệ góc quay của bánh xe dẫn hướng, α. L x.L θ θ n m β α β α a). Xâydựng quan hệ lý thuyết Để đảm bảo cho xe ôtô không bị trượt lê khi quay vòngthì các bánh 7 xe dẫn hướng bên phải và bên trái quay theo những góc quaykhác nhau theo mối quan hệ sau: cotgα - cotgβ = 2380 1280 = 0,538 (1) Trong đó: -α , β: góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong và bên ngoài. - B 0 :khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng. - L: chiều dài cơ sở của xe. - Từ (1) ta có: β = artg( L B g  + α cot 1 ) - Để đảm bảo khi xe quay vòng với bán kính quay vòng khác nhau và quan hệ giữa α và βvẫn giữ nguyên theo công thức trên ta lập bảng quan hệ giữa góc quay vòng lý thuyết α và β: Cho trước giá trị α,tính các giá trị β theo công thức (1): α 0 0 5 10 15 20 α(rad) 0 0,087 0,174 0,261 0,349 β(rad) 0 0,067 0,129 0,188 0,243 α 0 25 30 35 40 45 α(rad) 0,436 0,523 0,610 0,698 0,785 β(rad) 0,29 5 0,344 0,392 0,437 0,481 8 b)Xây dưng quan hệ thực tế : Thực tế xe sử dụng hình thang lái Đantô.Thông qua hình thang lái từ mối quan hệ hình học chúng ta có biểu thức sau: β = + θ arctg ( ) ( ) αθ αθ +− + sin. cos. lm l - - ( ) ( ) ( ) [ ] 2 22 2 sin.cos. sin.sin2sin2 arcsin αθαθ αθθθ +−++ +−−− lml mlml (2) Trong đó : θ- góc nghiêng của đòn bên hình thang lái so với dầm cầu trước. m- chiều dài đòn bên hình thang lái: m = (0,14 ÷ 0,16).B 0 = (0,14 ÷ 0,16).1280 = (179,2 ÷ 204,8) Chọn m = 180 mm Tính θ sơbộ : θ sơ bé = artg 0 0 21 2380702 1280 702 == ., ,. artg L B Các thông số của hình thang lái có thể chọn sơ bộ. Vì hình thang lái của xe yaz –469 bố trí trước dầm cầu trước.Vì vậy việc chọn giao điểm của đường kéo dài hai đòn bên sẽ nằm trực tiếp trên tâm cầu sau.Ta có thể trọn sơ bộ θ=21 0 sau khi dựa vào công thức (2) ở trên ta có thể tính để đưa ra sù sai số cá góc quay lý thuyết và góc 9 quay thực tế sai khác <1 0 .Thay các giá trị α,θ 1 vào (2) lần lượt cho các góc quayvòng của xe những giá trị từ 0-45 0 ; sau đó chọn tiếp các giá trị θ 2 =21,5 0 ;θ 3 =22 0 ;θ 4 =20,5 0 ;θ 5 =20 0 xung quanh giá trị θ 1. Tính toán giá trị β TT và vẽ đồ thị bằng chương trình matlab sau đây: %%% Nhập số liệu: L=2380 B 0 =1280 m=180 teta=linspace(18*pi/180,35*pi/180,10) alpha=linspace(0,45*pi/180,10) betalt=acot(m/L+cot(alpha)) %%%%Tinh beta thuc nghiem T=ones(1,10); Teta=[teta(1)*T;teta(2)*T;teta(3)*T;teta(4)*T;teta(5)*T;teta(6)*T; teta(7)*T;teta(8)*T;teta(9)*T;teta(10)*T]; Alpha=alpha*ones[1,10]; Beta=Teta+atan(m*cos(Teta+Alpha)./(B 0 -m*sin(Teta+Alpha)))- asin((m+2*B 0 *sin(Teta)-2*m*sin(Teta).^2- B 0 *sin(Teta+Alpha))./sqrt(m^2*cos(Teta+Alpha).^2+(B 0 - m*sin(Teta+Alpha)).^2))plot(alpha,Beta(1,:),alpha,Beta(2,:),alpha, Beta(3,:),alpha,Beta(4,:),alpha,Beta(5,:),alpha, Beta:alpha,Beta(7,:),alpha,Beta(8,:),alpha,Beta(9,:),alpha,Beta(10,: ),alpha,betalt) Giá trị thu được đưa vào bảng sau: 10 [...]... khí Tập1,2 6-Dung sai và lắp ghép 31 Mục lục NỘI DUNG trang Lời giới thiệu PHẦN I.TỔNG QUAN VỀ HTL 1 I.Công dụng phân loại và các yêu cầu 1 1.Công dụng .1 2.Phân loại 1 3.Yêu cầu 1 II.Kết cấu của hệ thống lái 2 Cơ cấu tay lái 2 PHẦN II.TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM HTL 3 I.Kết cấu nguyên lý làm việc của HTL .3 1.Sơ đồ hệ... mm Đường kính vành lái D= 400 mm Chiều dài trục lái: l= 1100 mm Tiết diện hình vành khăn: D= 20 mm; d= 14 mm Lực tác dụng lên vành lái khi quay đầu xe tại chỗ: Pmax=15,44 KG Tỷ số truyền của cơ cấu lái i = 20,3 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo 2- Hướng dẫn làm đồ án môn học thiết kế hệ thống lái của ôtô 3- Cấu tạo ôtô 4- Giáo trình chi tiết máy 5 -Tính toán thiết kế... bền chi tiết của hệ thống lái 15 3.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng của ôtô .15 32 4-Cơ cấu lái trục vít lõm – con ăn 16 IV -tính bền các chi tiết chủ yếu của hệ thống láI 19 1Trục lái 20 2 -Kiểm nghiệm bền cơ cấu lái trục vít -conlăn 21 3- Đòn quay đứng 22 4 -Tính bền đòn kéo dọc AB và đòn ngang CD 25 5 -Tính bền chốt cầu 27 V kếtluận 28... của cơ cấu lái id-Tỷ số truyền của dẫn động lái a-Xác dịnh ic Dựa vào các yêu cầu mà hệ thống lái cần có: -Thuận tiện điều khiển -Tính năng quay vòng tốt -Đảm bảo tính năng dẫn hướng của xe -Cải thiện tính năng vận hành và nhẹ nhàng điều khiển Tính năng quay vòng cao chỉ nhận được khi i c nhỏ, nhưng với giá trị nhỏ lại làm giảm khá lớn tính năng dẫn hướng của xe khi chuyển động thẳng Mặt khác xe thiết... quay vành lái và bán kính quay vòng của ôtô a)Góc quay vành lái lớn nhất Góc quay vành lái lớn nhất được xác định theo góc quay bánh xe dẫn hướng yêu cầu nhằm tạo nên khẳ năng quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất.Thông thường góc quay bánh xe dẫn hướng kể từ vị trí trung gian đến vị trí quay lớn nhất lấy trung bình cho cả hai bên βbxmax xe con lấy βbxmax = 300 Góc quay vành lái lớn nhất khi tính. .. định chế độ tải trọng để tính bền chi tiết của hệ thống lái a-Xác định mô men cản quay vòng ở các bánh xe Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định khi ôtô quay vòng trên đường nhựa khô và chở đủ tải Mô men cản quay vòng tính tại bánh xe lớn nhất khi xe quay đầu tại chỗ và gồm 3 thành phần: Mmax = (2.M1+2.M2+ M3) 1 η 1 η1- Hiệu suất tính đến ma sát ở cam quay và khớp nối η1= 0,5 ÷... quá trình làm việc đòn quay đứng chịu uốn và xoắn *Tính bền theo uốn Từ biểu đồ mô men ta thấy tại tiết diện A-A mô men uốn là lớn nhất bởi vậy ta kiểm nghiệm bền tại tiết diện đó N '.lc σuA-A= w u wu= b a.b 2 Chọn a= 25mm; b= 35 mm; 6 ' σ 6.N l c 6.280,4 = = 55 MN/m2 = 2 a.b 0,025.0,035 2 A-A u [σu]=150 ÷ 200 MPa 24 → σ < [σu] Vậy đòn quay đứng đủ bền uốn *Tính bền theo xoắn Coi đòn quay đứng là thẳng... Hệ sè dự trữ k cho phép k= 1,25 ÷ 2,5 27 Hệ sè k tính ra lớn hơn giá trị cho phép nhiều Nhưng vì đòn ba ngang nằm ở dưới gầm ngay sau cầu trước có thể bị va đập khi đi vào những đường có nhiều nhấp nhô lớn Bởi vậy để đảm bảo làm việc tốt ta vẫn giữ nguyên kich thước đã chọn Thanh kéo dọc và đòn ba ngang làm bằng thép các bon C40 5 -Tính bền chốt cầu *Kiểm tra theo ứng suất chèn dập ở mặt cầu σcd= Q... M2=0,14.0,402 960 0,85 = 23 (KG.m) 2 -Mô men cản do góc đặt bánh xe M3 M3 tính phức tạp do vậy dể tính M3 người ta thêm vào hệ số χ χ = 1,07÷ 1,15 – Hệ số mô men tính đến góc đặt bánh xe Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng: 1 Mmax= ( M1 + 2M2 ).χ.η 1 Chọn η1=0,6; χ=1,12 1,12 →Mmax= ( 1,036 + 23 ) 0, 6 = 44,86KG.m 14 b-Lực trên vành lái : Pmax= M i i η R max c dd t ηt= 0,85- Hiệu suất thuận của... tích tiếp xúc của răng con lăn và răng trục vít nên sẽ ảnh hưởng đến ứng suất tiếp xúc và ứng suất chèn dập Do vậy sẽ chọn sau ở phần tính bền *Vật liệu: Chọn sơ bộ Để đảm bảo độ bền lâucó ưthể chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép hợp kim 20CrNi Bánh vít do có chuyển ma sát trượt thành ma sát lăn nên bánh vít có thể chọn bằng đồng thanh Chọn chính thức sau khi kiểm nghiệm độ bền theo chèn dập *Vấn . nén,điện. 3 PHầN ii. TíNH TOáN Và KIểM NGHIệM Hệ THốNG LáI của XE CƠ Sở YAZ-469. .Kết cấu nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469. 1.Sơ đồ hệ thống xe yaz-469. 1-Vô lăng vành tay lái 6-Đòn. i c . Dựa vào các yêu cầu mà hệ thống lái cần có: -Thuận tiện điều khiển -Tính năng quay vòng tốt -Đảm bảo tính năng dẫn hướng của xe. -Cải thiện tính năng vận hành và nhẹ nhàng điều khiển. Tính. vành lái. -Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay trở về vị trí ban đầu và giữ được hướng chuyển động dang có của ôtô. -Chính xác về tính tuỳ động, động học và động lực học. -Có độ bền lâu và