thiết kế hệ thống lái của ô tô

TKMH Thiết kế Ôtô MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU A-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ .3 I Công dụng, phân loại , yêu cầu I.1 Công dụng 1.2 Phân loại .4 1.3 Yêu cầu Lựa chọn phương án thiết kế B- PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆTHỐNG LÁI: C- THIẾT KẾ HỆTHỐNG LÁI .7 I-Xác định thông số hệ thống lái: .7 II- Lập vẽ kết cấu cấu lái dẫn động lái: III- Kiểm tra bền cấu lái: 10 IV- Kiểm tra động học hình thang lái: 17 V- Tính bền dẫn động lái: .19 5.1 Tính bền trục lái 19 5.2 Tính bền đòn quay đứng 20 5.3 Tính bền đòn kéo dọc 22 5.4 Tính bền đòn kéo ngang 23 5.5 Tính bền đòn bên .24 5.6 Tính bền khớp cầu (Rotuyl) .25 Sau so sánh hai giá trị lực ta lấy trị số Q =15510(N) làm số liệu tính toán kiểm bền khớp cầu 26 Hình 5.4 Sơ đồ kết cấu khớp cầu (Rotuyl) .26 VI-Trợ Lực Lái 27 6.1 ĐẶC ĐỂ I M CỦA CƯỜNG HOÁ LÁI 27 6.1.1 Các yêu cầu cường hoá 27 6.1.2 Chọn loại trợ lực 28 6.2-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐTRÍ CƯỜNG HOÁ LÁI 28 Hình 6.1Bộ cường hoá lái bố trí cấu lái van phân phối xilanh lực thành .29 cụm 29 5.2.1.2 Van phân phối, xilanh lực đặt thành cụm, tách biệt với cấu lái 30 .30 Hình 6.2 Bộ cường hóa bố trí cấu lái riêng xilanh lực van phân phối thành cụm 30 5.2.1.4 Van phân phối, xi lanh lực cấu lái đặt riêng biệt với 32 5.2.1.5 Chọn van phân phối: 34 5.2.1.6 Nguyên lý làm việc van phân phối kiểu van xoay .34 5.3TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA LÁI .36 5.3.1 Lực lái lớn đặt lên vành tay lái .36 5.3.2 Xây dựng đặc tính cường hoá lái 37 5.3.3.1 Tính đường kính kiểm tra bền xilanh lực: 40 5.3.4 Tính sơ hành trình làm việc Piston: 41 5.3.5 Xác định lưu lượng bơm dầu: 42 5.3.6 Tính toán chi tiết van phân phối .43 KẾT LUẬN 45 Tài Liệu Tham Khảo 47 Page TKMH Thiết kế Ôtô LỜ I NÓI ĐẦU Ngày phương tiện giao thông không ngừng đổi mới, phát triển theo hướng ngày thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày cao người Trong loại phương tiện giao thông có giới, ôtô có tầm quan trọng hàng đầu thu hút nhà khoa học đầu tư nghiên cứu Trong phạm vi đề tài giao, viết đề cập đến việc thiết kế hệ thống lái ô tô Để cho trình vận tải thực hệ thống lái đóng vai trò quan trọng, dùng để thay đổi phương hướng chuyển động ô tô giữ cho ô tô chuyển động theo hướng định trước người lái Trong trình chuyển động đường, hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an toàn chuyển động xe tốc độ cao, chúng không ngừng hoàn thiện Page TKMH Thiết kế Ôtô Thiết kế hệ thống lái ô tô với số liệu sau: Số thứ tự Thông số Số liệu Phương án 11 Loại ô tô Tải Bánh xe 12-20 Ga1 Ga2 L 4225 KG 10000 KG 3850mm B 1950mm Rn 8,5m Loại cấu lái Loại hệ thống treo Trục vít ê cu bi cung Trước phụ thuộc nhíp, sau phụ thuộc nhíp kép A-LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I Công dụng, phân loại , yêu cầu I.1 Công dụng Hệ thống lái hệ thống điều khiển hướng chuyển động ô tô nhờ quay vòng gỏc bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn người lái Hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an toàn chuyển động xe tốc độ cao, chúng không ngừng hoàn thiện theo thời gian Việc điều khiển hướng chuyển động xe thực nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cấu lái), cấu lái (tăng lục quay vô lăng để truyền mô men lớn tới dẫn động lái), dẫn động lái (truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng) Page TKMH Thiết kế Ôtô Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung loại xe 1.2 Phân loại Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: a) Phân loại theo phương pháp chuyển hướng + Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước + Chuyển hướng tất bánh xe b) Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực + Hệ thống lái khí + Hệ thống lái khí có trợ lực thủy lực khí nén c) Phân loại theo kết cấu cấu lái + Cơ cấu lái kiểu trục vit lõm –con lăn + Cơ cấu lái kiểu trục vít – rẻ quạt trục vít đai ốc + Cơ cấu lái kiểu trục vít – + Cơ cấu lái kiểu bánh – + Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn d) Phân loại theo bố trí vành lái + Bố trí vành lái bên phải + Bố trí vành lái bên trái e) Phân loại theo kết cấu dẫn động + Dẫn động lái cầu + Dẫn động lái hai cầu 1.3 Yêu cầu - Hệ thống lái phải đảm bảo quay vòng ô tô thật ngặt thời gian ngắn diện tích bé - Hệ thống lái phải đảm bảo điều khiển lái thuận lợi - Hệ thống lái phải đảm bảo động học quay vòng để bánh xe không bị trượt lê quay vòng - Hệ thống lái phải đảm bảo giảm thiểu va đập từ mặt đường truyền lên vành tay lái Page TKMH Thiết kế Ôtô - Hệ thống lái phải đảm bảo giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định - Hệ thống lái phải thuận tiện việc sử dụng bảo dưỡng Lựa chọn phương án thiết kế Dựa vào ưu điểm trình bày phần tổng quan cấu lái, ta chọn phương án cho cấu lái loại trục vít - êcu bi - cung Cơ cấu lái loại có ưu điểm hiệu suất cao (0,65 - 0,7), độ bền cao, dễ dàng phối hợp với van phân phối xy lanh cường hoá thuỷ lực hệ thống lái khâu Cơ cấu lái loại trục vít ê cu bi cung răng: Gồm trục vít có hai đầu đỡ ổ bi đỡ chặn Trục vít êcu có rãnh tròn có chứa viên bi lăn rãnh Khi đến cuối rãnh viên bi theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động làm quay rẻ quạt Trục bánh rẻ quạt trục đòn quay đứng Khi bánh rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn hướng Hình 1.1- Cơ cấu lái trục vít ê cu bi cung – Vỏ cấu lái - Ổ bi – Trục vít – Eecu bi - Ổ bi - Đai ốc hãm – Phớt 10 – Đai ốc điều chỉnh 10 - Bi – Bánh rẻ quạt Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát trục vít trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn) Page TKMH Thiết kế Ôtô B- PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI: Dựa vào ưu nhược điểm loại hệ thống lái phân tích vào nhiệm vụ giao lựa chọn phương án “ Thiết kế hệ thống lái loại trục vít ê cu bi cung cho ôtô tải có hệ thống treo trước phụ thuộc nhíp, sau phụ thuộc nhíp kép” mô tả hình H.1.2 Bố trí hệ thống lái với cấu lái kiểu trục vít êcu bi bánh - đòn quay ngang - Thanh kéo dọc - Đòn quay đứng - Đòn bên hình thang lái - Thanh kéo ngang * Nguyên lý làm việc: đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái qua trục lái dẫn đến cấu lái Chuyển động từ cấu lái đưa đến phận dẫn động lái thông qua đòn quay đứng Dẫn động lái gồm kéo dọc , đòn quay bên hình thang lái cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe hai bên a) Vành lái: Vành lái có dạng hình tròn, có gân nan hoa bố trí quanh vành vành tay lái Để quay vòng xe, người lái cần tác dụng lực lên vô lăng để tạo mô mem quay vòng, hệ thống lái làm việc b) Trục lái: Có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cấu lái Trục lái gồm có trục lái chính, truyền chuyển động quay vô lăng xuống cấu lái Đầu phía Page TKMH Thiết kế Ôtô trục lái gia công ren lỗ lắp then hoa để lắp then hoa lên giữ chặt đai ốc c) Cơ cấu lái: Là giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động người lái đến bánh xe dẫn hướng, chúng có chức giảm lực đánh lái cách tăng mô men đầu Tỷ số giảm tốc gọi tỷ số truyền cấu lái thường 21 – 25 xe tải C- THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI I-Xác định thông số hệ thống lái: I.1 Xác định góc quay lớn bánh xe dẫn hướng quanh trụ đứng: = arctg[ Trong đó: ], độ - Bán kính quay vòng nhỏ bánh xe phía trước =8,5m B=1950mm L= 3850 mm Chọn a=60 mm = arctg[ = arc cotg( = arc cotg(cotg 34 41 + ]=34 41 + ), độ ) = 27 I.2 Xác định tỉ số truyền hệ thống lái iL, cấu lái icc, dẫn động lái idd: Page TKMH Thiết kế Ôtô = = Trong đó: ; ; = 23,6 Chọn =1,3 =23,6.1,3=30,68 = = =948 ; I.3 Xác định mô men cản quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ đứng Mô men cản quay vòng cầu dẫn hướng: = ,N.m Trong đó: X= 1,07 f: Hệ số cản lăn f=0,015 Y a Pf c:Tay đòn lực cản lăn trụ đứng hệ thống lái c=60mm :là hiệu suất tính đến tổn hao ma sát cam quay khớp dẫn động lái Lấy η= 0,6(η=0,5-0,7) r b x : Bán kính làm việc trung bình bánh xe r b x = λ.r (λ= 0.93 ÷ 0.95 : áp suất lốp bánh xe ) Ta chọn :λ = 0.93 r0 = d + 2B 25,4 (mm) Với thông số lốp cho ta có: Page TKMH Thiết kế Ôtô r b x = 0,93 = 1,07.(0,015 20 + 2.12 25,4 = 519,684(mm) +0,14 )=3630(N.m) rbx I.4 Xác định lực lớn tác dụng lên vô lăng Qmax: x A HÌNH 1.3 Điểm đặt lực tác dụng lên bánh xe + Lực tác dụng lên vành tay lái = , N Trong đó: R: Bán kính vành tay lái R= 250 (mm) :Tỉ số truyền tổng cộng từ vành tay lái đến bánh xe dẫn hướng η t h l : Hiệu suất thuận hệ thống lái η t h =0,7 = =676N II- Lập vẽ kết cấu cấu lái dẫn động lái: Page TKMH Thiết kế Ôtô III- Kiểm tra bền cấu lái: Hình1.5- Hệ thống lái trục vít - êcu- bi-thanh răng, cung *Cặp truyền lực trục vít êcubi – Vỏ cấu lái - Ổ bi – Trục vít 10 - Bi – Eecu bi - Ổ bi – Phớt – Đai ốc điều chỉnh - Đai ốc hãm – Bánh rẻ quạt Page TKMH Thiết kế Ôtô CC B 12 11 10 11 13 Hình 5.4: Bộ cường hóa bố trí van phân phối cấu lái xylanh lực nằm riêng rẽ - Cơ cấu lái - Thanh kéo dọc - Đòn quay ngang - Vân phân phối - Cầu trước bánh xe dẫn hướng 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái - Trục lái - Vành tay lái 11 - Bánh xe dẫn hướng 12 – Trụ xoay đứng 13 - Xilanh lực Trong phương án ta bố trí cụm cấu lái, van phân phối xilanh lực nằm tách biệt với Nó có đầy đủ ưu điểm phương án bố trí trước cấu lái dẫn động lái giảm tải khỏi lực tác động cường hoá, công suất cường hoá dễ dàng thay đổi xilanh lực thay đổi tự cách bố trí Tuy nhiên lực tác động lên van phân phối thay đổi cánh tay đòn thay đổi Page TKMH Thiết kế Ôtô Vì kết cấu cụm chi tiết xe nhỏ gọn, để phù hợp với hình dáng kích thước xe ta phải lựa chọn phương án thiết kế cụm cường hóa đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo tính cường hoá, phải tạo “cảm giác” lực cản mặt đường cho người lái - Cách bố trí phương án phải phù hợp với xe thiết kế - Giá thành sản xuất, thay phải đảm bảo tính kinh tế - Dễ dàng tháo lắp, bảo dưỡng sửa chữa Qua đánh giá phân tích ưu, nhược điểm phương án bố trí cường hoá Ta thấy phương án phương án thích hợp để tính toán thiết kế 5.2.1.5 Chọn van phân phối: Van phân phối có hai dạng dùng phổ biến loại van trượt loại van xoay Loại van trượt có kết cấu phức tạp Với cấu lái liên hợp xe thiết kế, loại van xoay có kết cấu gọn, độ dịch chuyển dọc 5.2.1.6 Nguyên lý làm việc van phân phối kiểu van xoay Van ống ngoài( van xoay): Dng = 40(mm); dtr = 26(mm) Có đường dầu đến d = 7mm, khoan thẳng, hai lỗ cường hoá khoan chéo góc d = 4mm Đục mặt lỗ cách nhau, có tất 12 lỗ mặt van Mặt có khoét rãnh vuông mặt có khoét rãnh êlíp Van lắp chặt với trục vít chốt đường kính 3(mm) Van ống ( trục van phân phối): Dng = 26(mm); dtr = 13(mm) Van có hai loại lỗ: lỗ trung gian (khi xe thẳng) lỗ nằm cao để hồi dầu Van làm rỗng bên Thanh xoắn nằm cố định van Cả van ống xoắn lắp với trục vít chốt đường kính 4(mm), đầu lại xoắn lắp chặt với van ống chốt 4(mm) Mặt bên van ống có rãnh êlíp để dẫn dầu cường hoá Nguyên lý cường hoá: Page TKMH Thiết kế Ôtô Van ống Về A Van ống Về B Thanh xoắn Hình 5.5 Khi xe thẳng Khi xe thẳng: lúc ba lỗ trung gian trùng Dầu từ bơm qua lỗ trung gian vào van ống qua cửa hồi bình chứa Buồng trái buồng phải xi lanh bị nén nhẹ chênh lệch áp suất chúng nên trợ lực lái Khi xe rẽ bên: Van ống có phần vỏ nối với đăng vành lái Khi đăng xoay, van ống xoay, xoắn bị xoắn góc làm cho van ống van ống lệch góc nhỏ (khoảng gần độ) đủ để đường dầu thẳng van ống đến bên đường dầu cần cường hoá, đồng thời hướng mặt bên không cần cường hoá vào khoang trống để dầu bên không cường hoá bình chứa Khi đánh lái mà giữ nguyên vành lái, xoắn bị xoắn, dầu trợ lực tiếp tục trợ lực cho buồng (trái phải) xi lanh lực tuỳ theo quay vòng theo hướng Vì giữ nguyên vành lái nên đứng yên Do trục vít bị quay theo chiều ngược lại, tức xoắn không bị xoắn nữa, van trở vị trí trung gian xe thẳng Khi người lái tiếp tục đánh lái, trình lại diễn xe quay vòng phía trình bày Page TKMH Thiết kế Ôtô Van ống Về A Về B Thanh xoắn Van ống Xe quay sang phải Về A Van ống Van ống Về B Thanh xoắn Xe quay sang trái 5.3TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA LÁI 5.3.1 Lực lái lớn đặt lên vành tay lái Ta biết chưa có cường hoá lái, muốn quay vòng ôtô người lái phải tác dụng lực lớn lên vành tay lái để thắng lực cản quay vòng Nếu sử dụng lực thời gian dài người lái bị mệt không an toàn di chuyển Theo phần 3.2.3 (chương II), ta xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản mặt đường Qmax = 676( N ) Page TKMH Thiết kế Ôtô 5.3.2 Xây dựng đặc tính cường hoá lái Theo giáo trình TKTT ôtô đặc tính cường hoá rõ đặc trưng trình làm việc cường hoá lái Nó biểu thị mối quan hệ lực mà người lái đặt lên vành tay lái Pl mômen cản quay vòng bánh dẫn hướng Mc Ql = Mc (N ) R.iϖ i d η th Qua ta thấy cường hoá lực đặt lên vành tay lái phụ thuộc vào mômen cản quay vòng bánh xe dẫn hướng: Ql = A.M c ( N ) Với A= R.i i η =hằng số ϖ d th Do đường đặc tính đường bậc qua gốc toạ độ Theo tính toán phần trước quay vòng ôtô chỗ mômen cản quay vòng lớn nhất, toạ độ xác định điểm đường đặc tính B [3630; 676] Vậy đường đặc tính xác định Q1 = f(Mc) qua gốc toạ độ qua điểm B Khi hệ thống lái lắp cường hoá đường đặc tính của biểu thị mối quan hệ lực tác dụng lên vành tay lái mômen cản quay vòng bánh xe dẫn hướng Mc Đây mối quan hệ bậc Khi van phân phối vị trí trung gian lực cường hoá quy dẫn lên vành tay lái Qc = nên mômen cản quay vòng Mc = Do cường hoá thiết kế với van phân phối có xoắn định tâm, va đập mặt đường truyền ngược lên vành tay lái, nằm giới hạn lực xoắn sơ ban đầu xoắn lực truyền lên vành tay lái Nếu lực ngược mà vượt giới hạn xoắn xoắn tiếp dẫn đến van bị xoay cường hoá bắt đầu làm việc Cụ thể, chọn điểm bắt đầu cường hoá: Q L =25(N); M c = Ql 25 = = 134( N ) Vậy A[134;25] A 0,186 Page TKMH Thiết kế Ôtô Khi lực đặt lên vành tay lái lớn 25(N) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động cường hoá giai đoạn đường bậc có độ dốc thấp so với đường đặc tính chưa có cường hoá (độ dốc cần thiết phải có để đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản mặt đường tác dụng lên vành tay lái) Khi mômen cản quay vòng lớn M c = 3630(Nm) hệ thống lái làm việc hệ thống lái khí ban đầu (cường hoá làm việc hết khả năng) Cụ thể người lái muốn quay vòng ôtô phải tác dụng lên vành tay lái lực Ql > Qc Đồ thị đường đặc tính chưa cường hoá Q l0 = f(Mc0) lắp cường hoá QlCH = f(McCH) thể hình Ta thấy rằng: Đặc tính chưa có cường hoá đường bậc nhất, đoạn OB Đặc tính có cường hoá đường bậc gãy khúc thấp đường đặc tính chưa có cường hoá Đoạn OA: QL0 = f(Mc0) lực người lái hoàn toàn đảm nhận Bộ cường hoá chưa làm việc Đoạn AC: Q LCHmax = f(McCH) biểu thị lực mà người lái cảm nhận chất lượng mặt đường Chọn QLCHmax = 150(N), McCHmax =3630 Điểm C[3630; 150] Từ C trở đi: Qc = f(Mc) song song với đường QL0 = f(Mc0) Hiệu số toạ độ hai đường Q c Ql lực tạo nên cường hoá Lực phải phụ thuộc vào áp suất môi trường làm việc đường kính xilanh Page TKMH Thiết kế Ôtô C 676 Không có D 150 cường hóa 25 có cường hóa C A Đồ Thị Đặc Tính Bộ Cường Hóa 3630 Lực cường hoá cực đại quy dẫn vành tay lái: PCH max = PL max − PLCH max = 676 − 150 = 526( N ) 5.3.3 Tính toán xilanh lực Kích thước xilanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh lực cần thiết áp suất chất lỏng hệ thống trợ lực lái có giới hạn Với hệ thống lái có cường hoá, để người lái giữ cảm giác mặt đường ta chọn lực lớn người lái đặt vào vành lái là: P LCH max = 150 (N) - Mômen quay vòng người lái lớn quy dẫn đến trụ xoay đứng: M L max = PLCH max Rv i ω η t idd đó: ηt – hiệu suất thuận cấu lái trục vít - êcu bi – – cung răng, ηt = 0,7 Vậy: M L max = 150.0,25.23,6.0,7.1,3 = 805,35( Nm ) - Mômen cản quay vòng trục đòn quay đứng thu nhận xilanh lực: M CH max = M C max − M L max M CH max = 3630 − 805,35 = 2824,65( Nm ) - Lực cản dọc trục cản chuyển động tịnh tiến êcu bi thu nhận xilanh lực: Page TKMH Thiết kế Ôtô PXL max = M CH max 2824,65 = = 68893( N ) Rc 0,041 Với đường kính trục vít là: dt = 22 (mm) Đường kính xilanh lực là: Dxl 2 XL max Ta có diện tích xilanh lực: Fxl = ( D xl − d t ) = p max π P (3-2) Trong đó: pmax- áp suất dầu cực đại pmax =60(KG/cm2)= 6(MN/ m2) Thay số vào công thức ta có: Fxl = ( ) 68893 = 11,5.10 −3 m 6.10 Ta có đường kính xilanh lực: Dxl = Fxl +d2 = π 4.11500 + 22 = 123(mm) π 5.3.3.1 Tính đường kính kiểm tra bền xilanh lực: a.Yêu cầu chọn vật liệu chế tạo: Xy lanh lực chịu áp suất p = 60(KG/cm 2) nên ta chọn vật liệu chế tạo gang cầu Độ bóng bề mặt làm việc xy lanh lực, piston thường cấp 10 cấp 11 b.Tính độ bền xy lanh lực: Khi tính độ bền xy lanh lực thường bỏ qua tác động ngẫu nhiên lên (va đập từ bên ngoài…) mà để ý ảnh hưởng áp suất chất lỏng bên xy lanh Xilanh xem ống thành dày: PÝt t«ng Xi lanh Page TKMH Thiết kế Ôtô Hình 3.9: Xi lanh lực Pít-tông Chiều dày thành xy lanh xác định theo công thức: t= Dxl σ + P −1 σ −P (3-3) Trong đó: t – chiều dày thành (cm), Dxl - đường kính xy lanh (cm), với vật liệu gang cầu ta có: [σ] = 700 (KG/cm2) Dxl = 123(mm) P = 60 KG/cm t= 123 700 + 60 − = 26(mm) chọn t = 26(mm) 700 − 60 Đường kính xilanh lực: dn = Dxl + 2.t =123 + 2.26 =175 (mm) Ứng suất xy lanh lực xác định theo công thức: d n2 + Dxl P σ= d n − Dxl σ= (3-4) 17,5 + 12,3 60 = 177( KG / cm ) ≤ [σ] 2 17,5 − 12,3 Kết luận: xilanh đảm bảo độ bền 5.3.4 Tính sơ hành trình làm việc Piston: Xét bánh xe dẫn hướng đặt tay đòn ngang: - Góc quay lớn bánh xe dẫn hướng là: ϕmax = αmax + βmax βmax =27 8’; αmax = 34 41’ ; ⇒ ϕmax = 61 49’; Với αmax đòn quay đứng quay góc : ln α max = 1,3.34 41' = 45 5' l dd Với βmax đòn quay đứng quay góc : ϕ1 = ln β max = 1,3.27 08' = 35 016 l dd Góc quay toàn đòn quay đứng: ϕ = 610 49’ ϕ2 = Góc quay lớn bánh rẻ quạt từ vị trí trung gian góc quay lớn đòn quay đứng, góc đánh lái lớn vô lăng từ phía trái sang phải là: Page TKMH Thiết kế Ôtô α rq = 610 49' Hành trình SC piston chiều dài cung tròn bánh rẻ quạt ứng với góc quay lớn α rq SC = α rq π d rq 610 49'.Π +5= + = 39,1(mm) 180 180 5.3.5 Xác định lưu lượng bơm dầu: Năng suất bơm xác định từ điều kiện cho xilanh lực cường hóa phải kịp làm quay bánh xe dẫn hướng nhanh người lái Nếu không đảm bảo điều kiện trường hợp quay vòng ngoặt, người lái phải tiêu hao lực lớn để thắng lực cản quay vòng bánh xe dẫn hướng mà để đẩy dầu di chuyển từ phần bên sang phần bên xilanh lực, bơm không kịp làm đầy tăng thể tích phần làm việc xilanh Để thoả mãn điều kiện ta cần có: Q b η b (1 − δ ) ≥ F ds dt (3-5) Trong đó: Qb – suất định mức bơm ηb – hiệu suất thể tích bơm áp suất 0,5pmax = 30 (MN/m2) ηb = 0,75 F – diện tích piston xilanh lực, F = 11.10 –3 (m2) δ - độ hao hụt (lọt) dầu hệ thống, δ = 0,05÷0,1 ; lấy δ = 0,1 ds - tốc độ piston xilanh lực (m/s) dt Đối với cường hoá có xilanh lực đặt cấu lái: ds = π.d t n v tgγ (3-6) dt 60 dt - đường kính trục vít, dt = 22(mm) γ - góc nghiêng đường ren vít, γ = 6,50 nv – số vòng quay cực đại vành tay lái người lái thực phút, nv = 60 (v/p) Thay số vào công thức ta có: Page TKMH Thiết kế Ôtô Qb 0,75(1 − 0,1) ≥ 11.10 −3 Π.22.10 −3.60.tg 6,5 60 Qb ≥ 12,8 10 –5 (m3/s) Vậy ta có suất định mức bơm Qb = 128(cm3/s) Chọn bơm cường hoá: Bơm cánh gạt kép có kết cấu nhỏ, hiệu suất từ 0.7 ÷ 0.9, áp suất đạt 100 (at), lưu lượng từ ÷ 100 (l/phút) 5.3.6 Tính toán chi tiết van phân phối 5.3.6.1 Tính góc xoay van quay (3-6) ∆ = ∆' + ∆'' a ∆' : Khe hở mép van ống van ống Q ∆' = 2.h.d (3-7) 2.g.∆p γ d ψ Trong đó: + Q: lưu lượng dầu cung cấp cho cường hoá làm việc Q=128(cm3/s) + d1: Đường kính lõi van, chọn d1 = 2,6(cm) + h: độ dài chiều dọc rãnh van, chọn h = 2,1(cm) + g: Gia tốc trọng trường g = 10(m/s2) = 100(cm/s2) + ∆p : Tổn thất áp suất hành trình không tải ∆P = 0.3 KG cm3  g + γ d : Trọng lượng riêng dầu γ d = 0.9 cm3  = 0.009 KG cm3  + ψ: Tổn thất cục ψ = 3,1 ⇒ ∆' = 128 2.100.0,3 2.2,1.2,6 0.009.3,1 = 0,25( cm ) Khi tính đến tiết lưu đường rãnh dầu lấy: ∆' = 0,25( cm ) =2,5(mm) b ∆'' : Độ trùng khớp cực đại mép van ống van ống (độ “chờm” van) xác định từ điều kiện lượng lọt dầu van xoay (Q1) ∆" = ε h.d Pmax 24.η Q1 (3-8) Page TKMH Thiết kế Ôtô Do ∆" nhỏ nên lấy ∆" = 0,01(cm) Vậy hành trình toàn van xoay phía tính theo chu vi van: ∆ = ∆' + ∆" = 0,25 + 0,01 = 0,26(cm) = 2,6(mm) 3.6.2 Các thông số khác a Góc xoắn xoắn để mở van: ϕ 0CH = ∆ d /2 (3-9) ∆ : Hành trình theo chu vi van xoay cường hoá làm việc d: Đường kính lõi van, chọn d = 2,6(cm) = 26(mm) Vậy: ϕ 0CH = 2,6 = 0,2( rad ) = 110 13 Vậy xoắn phải xoắn góc 6,4 đường dầu cường hoá làm việc Góc quay tự toàn ϕ vành tay lái có cường hoá: a ϕ = ϕ c + 2.ϕ oCH ϕ oc độ dơ hệ thống lái cường hoá, ϕ oc = ϕ = ϕ 0c + 2.ϕ oCH = + 2.110 = 30 5.3.6.3 Tính toán xoắn Thanh xoắn có vai trò giống lò xo định tâm kết cấu van trượt Chọn vật liệu chế tạo xoắn thép lò xo G60A có modul đàn hồi: G = 8*104 N/mm Đường kính xoắn phải thoả mãn cho bắt đầu trợ lực, ứng với lực đặt lên vành tay lái QVL0 = 25(N) xoắn phải xoắn góc 110 Ứng suất xoắn xoắn xác định theo công thức : τ= QVL RVL 0.2.D (3-10) Góc xoắn xoắn xác định theo công thức : θ= 2.τ L D.G ⇒ D= 2.τ L θ G Page TKMH Thiết kế Ôtô Chiều dài xoắn: L= 92 (mm) D=4 2.QVL RVL L = 0,2.θ G 2.25.250.92 = 4,5(mm) 7,9 0.Π 0,2 .80000 180 0,63 0,63 Chọn đường kính xoắn là: D = 5(mm) o 0,01 1x45 0,01 A A o 1x45 1,25 Ø5 Ø12g6 A Ø12g6 1,25 +0,2 +0,2 Ø4 Ø4 11 11 95 41 5,5 42 148 Hình 3.10: Thanh xoắn Kiểm nghiệm điều kiện bền: τ= τ= QVL RVL ≤ [τ ] = 500( MPa) 0,2.D 25.250.10 −3 = 200( MPa) ≤ [τ ] = 500( MPa) 0,2.5 3.10 −9 Vậy xoắn thoả mãn điều kiện bền KẾT LUẬN Nền công nghiệp ôtô giới ngày phát triển, thoả mãn yêu cầu đòi hỏi khắt khe tính tiện nghi, kinh tế, thân thiện với môi trường đặc biệt, vấn đề an toàn chuyển động tốc độ cao coi trọng Sau thời gian nghiên cứu, tính toán thiết kế, trợ giúp tận tình Thầy giáo Thầy môn toàn thể bạn lớp em hoàn thành công việc sau dựa số liệu xe thiết kế: - Thiết kế tính toán hoàn thiện cấu lái dạng trục vít ê cu bi cung - Tính toán lựa chọn cách hợp lý phần trợ lực lái, giúp giảm cường độ lao động cho người lái tăng tính an toàn chuyển động xe Page TKMH Thiết kế Ôtô - Kiểm bền tất phận đảm bảo yêu cầu độ an toàn Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian kinh nghiệm nghiên cứu hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót.Vì em mong nhận bảo đắn Thầy Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên Cao Trọng Tư - Lớp Cơ khí Ôtô – K50 Page TKMH Thiết kế Ôtô Tài Liệu Tham Khảo 1- Kết Cấu Và Tính Toán Ô Tô- Nhà xuất Giao Thông Vận Tải 1984 Thái Nguyễn Bạch Liên, Trịnh Chí Thiện, Tô Đức Long, Nguyễn Văn Bang 2-Tính Toán Hệ Dẫn Động Cơ Khí _T1,2 Trịnh Văn Chất, Lê Văn Uyển Page ... ti c thc hin thỡ h thng lỏi úng vai trũ ht sc quan trng, dựng thay i phng hng chuyn ng ca ụ tụ hoc gi cho ụ tụ chuyn ng theo hng nh trc ca ngi lỏi Trong quỏ trỡnh chuyn ng trờn ng, h thng lỏi... thng lỏi l h thng iu khin hng chuyn ng ca ụ tụ nh quay vũng gc bỏnh xe dn hng, vi nhim v thay i hoc gi nguyờn hng chuyn ng theo ý mun ca ngi lỏi H thng lỏi cú nh hng rt ln n an ton chuyn ng ca... Phõn loi h thng lỏi theo c tớnh truyn lc + H thng lỏi c khớ + H thng lỏi c khớ cú tr lc bng thy lc hoc bng khớ nộn c) Phõn loi theo kt cu ca c cu lỏi + C cu lỏi kiu trc vit lừm ln + C cu lỏi kiu