Tính toán thiết kế bộ trợ lực lái cho xe tải huyndai 2,5 tấn, đh cngtvt

Tính toán thiết kế, bộ trợ lực lái ,cho xe tải huyndai 2,5 tấn, đh cngtvt

Lời nói đầu

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chởkhối lượng hàng hoá và hành khách Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt độngtrong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phương tiện chủyếu để chuyên chở những hàng hoá và hành khách

Cùng với sự phát triển của ngành khoa học và kỹ thuật khác, ngành sản xuất chếtạo ôtô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vậnchuyển, tốc độ, an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao Chủng loại xe cũng ngày càngphong phú

Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rất nhiều chủng loại xe vàxuất sang các nước khác trong đó có Việt Nam Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe tảinhỏ vừa và lớn Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nước ta Một sốloại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ như loại 2,5 tấn thìchưa có do vậy để giảm bớt nặng nhọc cho người lái thì yêu cầu đề ra là phải thiết kế bộ trợlực lái cho các loại xe này và đó cũng chính là nội dung đồ án em được giao

Trong quá trình tính toán và thiết kế đồ án này em đã cố gắng tìm hiểu và vận dụngcác kiến thức đã học Nhưng do thời gian có hạn, kinh nghiệm bản thân còn thiếu, nênkhông tránh được những sai sót trong quá trình làm đồ án

Em rất mong được các thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em đượchoàn thiện, đầy đủ

Sinh viên

Trần Công Toàn

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

Lời nói đầu 1

Chương I: Tổng quan Hệ thống lái 3

I Mô tả chung hệ thống lái 3

1 Tổng quan 3

2 Các trạng thái quay vòng của xe 3

3 Phân loại hệ thống lái 4

4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô 4

II các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô 5

1 Vành lái 5

2 Trục lái 6

3 Cơ cấu lái 6

4 Dẫn động lái 11

5 Các góc đặt bánh xe 26

6 Hệ thống lái có trợ lực 29

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI 32

I Tính toán động học của hệ thống lái 33

1 Tính toán động học hình thang lái 33

2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 35

3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 36

4 Xác định mômen cản quay vòng 39

5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 42

6 Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ôtô: 43

II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI TRỤC VÍT - ÊCU BI - THANH RĂNG - CUNG RĂNG 44

1 Thông số hình học: 44

2 Thiết kế bộ truyền trục vít- êcu bi 44

3 Thiết kế bộ truyền thanh răng-cung răng 48

III Tính bền hệ thống lái 52

3.1 Tính bền trục lái 52

3.2 Tính bền đòn quay đứng 53

3 3 Tính bền đòn kéo dọc 55

3 4 Tính bền đòn kéo ngang 56

3 5 Tính bền đòn bên 58

3 6 Tính bền khớp cầu (Rotuyl) 60

KẾT LUẬN 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

Chương I: Tổng quan Hệ thống lái

I Mô tả chung hệ thống lái.

1 Tổng quan.

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng cácbánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong củaôtô khi cần thiết

Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhậnlực 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 dẫn động lái, các thanhdẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụthuộc 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 Đồng thời cần

có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng đúngthì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng

2 Các trạng thái quay vòng của xe.

Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá trình phứctạp Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quaycủa vành tay lái nhất định vl 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 làđộng, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quayvòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và hệthống treo

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0 người lái phải tănggóc quay vành lái một lượng vl Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xe theo bánkính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng vl

Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm, làmmất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòngcủa xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng) Ở những trạng thái này yêu cầu ngườilái phải có kinh nghiệm xử lý tốt Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tớitính năng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốclớn

Hình 1.1-Các trạng thái quay vòng của xe.

3 Phân loại hệ thống lái.

Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:

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)

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

3.3 Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.

+Cơ cáu 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

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)

4 Yêu cầu của hệ thống lái ôtô.

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ôtô 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 vòng nhanh 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 khi quay vòng

Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác 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 trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái

Giữ chuyển động thẳng ổn định

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

II các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô.

1 2 3

4 5 6

7

9 8

Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.

1.Vành lái 6.Hình thang lái2.Trục lái 7.Đòn quay ngang3.Cơ cấu lái 8.Trụ xoay đứng

Mvl=Pl.rvl

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 được vượtquá 80

2 Trục lái.

Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cơ cấu lái Trục lái gồm có trục lái chính

có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống truc lái

để cố định trục lái vào thân xe Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập Cơ cấu nàyhấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra

Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loại trục 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 cấu điềukhiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điềuchỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượt trục lái

để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi lái tốt nhất chongười lái

3 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh

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

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

+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 đường lên

vô lăng Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độ đàn hồilớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe Độ đàn hồi của hệ thống lái đượcxác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái

Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, cácđòn dẫn động

3.2 Tỉ số truyền của cơ cấu lái:

Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay của đònquay đứng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh xe dẫnhướng Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô lăng nhiều hơnkhi quay vòng

Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vòng quay của vôlăng thì bánh xe phải quay được tối đa từ 350 đến

truyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ

bên:

Trong phạm vi góc quay   /2 thì tỷ số

truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm bảo

chính xác cao trong khi lái ôtô trên đường thẳng

với tốc độ cao và giúp lái nhẹ 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 giảm ảnh

hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên

vành lái

Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như không thay đổi Ởđoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc lớn giúp khảnăng quay vòng của ôtô tốt hơn

180 360 540

720 180 360 540 720

5 10 15 20 25

Hình 1.3: Quy luật thay đổi

tỷ số truyền ic của cơ cấu

lái

c

d i

 : góc quay đòn quay đứng

3.3 Tỷ số truyền của dẫn động lái i d

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

3.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i l.

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

c l l

p i p

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 đường trụcđứng kéo dài

Ml - mômen lái đặt trên vành lái

3.5 Hiệu suất thuận.

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống Hiệu suất thuậncàng cao thì lái càng nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuận cao

3.6 Hiệu suất nghịch.

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái Nếuhiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽkhông truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Nhưngkhông thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh lái xẽ không tự trả lại được

về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn định Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trảbánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên

hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịchnhất định

3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng:

3.7 1 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 1.4: 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 cho trước Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấu 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 chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi

3.7 2 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 ănkhớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng Sốlượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyềnqua cơ cấu lái

3.7.3.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 rãnh tròn

có chứa các viên bi lăn trong rãnh Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi quaytrở lại vị trí ban đầu

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

Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trụcvít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn)

3 1

3 2

Hình 1.6- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.

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

5 Ổ bi trên 10.Bi

4 Dẫn động lái.

Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe.Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:

Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng

Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượtbên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang vàđòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽquay đi một góc nhất định Hình thang lái có thể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùytheo bố trí chung

Quan hệ hình học ACKERMAN

Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn hướngquanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường kéo dài của tâm trụccầu sau

Hình 1.7- 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 ,  khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thức sau :

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

,  : 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 là hìnhthang lái Đantô Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song do kết cấuđơn giản nên được dùng rất phổ biến Mỗi một chủng loại xe, có kích thước và vị trí đòncủa cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái 4 khâu với quan

hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn Giá trị sai lệch sovới lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp

Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái Đantô nhưsau:

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 bên quayquanh đường tâm trụ đứng (hình 1.8)

H ì n

h 2.

1

1 S

ơ đ

ồ bi ể

u di ễ

n c á

c k í c

h th ư ớ

c c ủ

a đ ò

n q u a

y đ ứ n g.

β 

DÇm cÇu liÒn §ßn kÐo ngang

v

b) a)

v

Hình 1.8 - 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 các bánh 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 học ACKERMAN,tức gần đúng với hình thang lái Đantô Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở

hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.9:

Hình1.9 - Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập

Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng

và hai hình thang lái 4 khâu Đantô

Hình 1.10 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng

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

5 Các góc đặt bánh xe.

Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở trạngthái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các bánh xe đượclắp vào thân xe với các góc nhất Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe Nếucác 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)

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

Hình 1.11- Góc nghiêng ngag của bánh xe.

Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước

và hệ thống treo trước Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái

9

0 0

CAMBE R (-) (+)

Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng theohướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng rangoài so với thân xe Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường để tiếp nhận lựcbên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc Camber thường âm.

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

Hình 1.12 - Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc

Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng vàphương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trụcđứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường được gọi là khoảngCaster c

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xevào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đivào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện cácphản lực 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 mô men

ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c (1- 6)

Mômen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó bị lệchkhỏi vị trí này Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc phục mô mennày Vì vậy, góc Caster thường không lớn Mômen này phụ thuộc vào góc quay vòng củabánh xe dẫn hướng Đối với các xe hiện đại thì trị số của góc Caster bằng khoảng từ

00đến 30

5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin).

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:

c

Góc Caster

(-) (+)

V

Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm làbán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r0 Nếu r0 lớn sẽ sinh ra mô men lớnquanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái Do vậy giátrị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r0 là tạoCamber dương và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin)

Hình 1.13 - Góc nghiêng ngang trụ đứng

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

B

A

Hình 1.14 Độ chụm

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn Pf ngược chiều

chuyển 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 Mômen

90°

Kingpin

này 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 1.15 - 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 lựccản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh bằng độngcơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt  có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không

6 Hệ thống lái có trợ lực.

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 thiện tính

êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp đểtăng 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 có mộtvài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái

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 kéo

R 0

P f

R 0

Bơm Khối van điều khiển

Piston

Xy lanh lực

Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phân phối, xylanh lực và cơ cấu lái đặt chung Còn nguồn năng lượng là một bơm cánh gạt được dẫnđộng từ động cơ của xe nhờ dây đai

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 nhẹ lựclái Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xy lanh lực.Piston trợ giúp cho việc chuyển động của thanh răng Mức độ trợ giúp phụ thuộc vào độlớn của áp suất dầu tác dụng lên piston Vì vậy nếu cần trợ lực lớn hơn thì phải tăng ápsuất dầu

6.3.1 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

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

6.3.2 Khi 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 vậy làmthay đổi lượng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu được tạo ra Như vậy tạo ra sựtrênh lệch áp suất giữa hai khoang trái và phải của piston Sự trênh lệch áp suất đó làmpiston dịch chuyển về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ được đẩy qua vanđiều khiển về bơm

Hình 1.17 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng.

Bơm Khối van điều

khiển

Piston

Xy lanh lực

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN XE: HYUNDAI 2,5 TẤN

I.

Tính toán động học của hệ thống lái.

1 Tính toán động học hình thang lái.

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

TT Tên danh nghĩa Ký hiệu Giá trị Đơn vị đo

chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đànhồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái

Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận được sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hướngkhi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quay hệ sau đây của của góc quay bánh

xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng Theo giáo trình thiết kế vàtính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện ở công thức sau:

L

    (2 - 1) Trong đó:

 : là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài

 : là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong

B0 : là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng

L : là chiều dài cơ sở của ôtô

Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hướng lăn tinh mà không bị trượt lết trong quátrình quay vòng thì hiệu số cotg góc quay của bánh xe bên ngoài và bên trong phải luôn làmột hằng số và bằng B/L

Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng Nóbao gồm các khâu được nối với nhau bằng các khớp cầu và các đòn bên được bố trínghiêng một góc so với dầm cầu trước

a Trường hợp xe đi thẳng

Các đòn bên tạo với phương dọc một góc 

Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa  và vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đan - Tô không thể thoả mãnhoàn toàn được

Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lýthuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyếtcho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng không được vượt quá 1,50

b.Trường hợp khi xe quay vòng.

Trong trường hợp khi xe vào đường vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướngkhông bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyểnđộng của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vòng tứcthời của xe (điểm 0 trên hình 2.2)

Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô ta có quan hệ giữa  và  như sau:

Theo quan hệ này khi biết trước một góc  nào đó thì ứng với mỗi giá trị của góc 

ta sẽ có một giá trị của  Nghĩa là hàm số  = f(,) sẽ biểu thị được đường cong đặctính thực tế của hình thang lái Vấn đề đặt ra là phải chọn các thông số hình thang lái saocho hợp lý để sự sai khác giữa đường cong đặc tính của hình thang lái so với đường đặctính lý thuyết là nhỏ nhất

0





Trên thực tế có nhiều phương pháp để kiểm tra động học của hình thang lái xong đểđơn giản ta dùng phương pháp đồ thị để kiểm tra sự sai khác của đường đặc tính hìnhthang lái thực tế so với lý thuyết theo quan hệ  = f(,)

2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết

Trên hệ trục toạ độ đề các 0 ta xác định được đường cong đặc tính lýthuyết qua quan hệ  = f(,)

3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế.

Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng đượcđường cong biểu thị hàm số  = f(,) Theo mối quan hệ này thì nếu biết trước một góc

 nào đó ứng với một giá trị của góc  thì ta có một giá trị của góc  Mối quan hệ giữacác góc ,  và  theo giáo trình thiết kế tính toán ôtô được thể hiện như sau:

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên ngoài

 - góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên trong

L - chiều dài cơ sở của xe L = 3350 (mm)

B0 - khoảng cách giữa hai trục đứng của cầu dẫn hướng B0 = 1450 (mm)

 - góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương dọc

m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 152 (mm)

n - chiều dài đòn ngang hình thang lái n = 1290 (mm)

Dựa vào công thức (2 - 4) ta xây dựng các đường đặc tính hình thang lái thực tế ứngvới mỗi giá trị của góc  = (00, 50, , 450) ta lấy góc  theo xe thiết kế

 = 160 Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc  để so sánh Các giátrị tương ứng được thể hiện trong bảng dưới đây:

Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình thanglái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục toạ độ

Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay vòng lý thuyếtđều nhỏ hơn 1,50 trong phạm vi có thể quay vòng của bánh xe dẫn hướng do đó các thông

số của hình thang lái xe thiết kế là thoả mãn

Với xe thiết kế là xe tải cho nên tỷ số truyền góc nằm trong khoảng

16  32 Vì ta chọn idđ = 1 cho nên ig = 20,5 tức là khi góc quay lớn nhất của bánh

xe dẫn hướng là 370 thì góc quay của vành tay lái là 7600

Thời gian quay vòng tay lái là thời gian mà người lái phải quay vành tay lái từ vị trítận cùng bên trái sang vị trí tận cùng bên phải tức là phải quay vành tay lái đi một góc





Hình 2.3

Đồ thị đặc tính động học hình thang lái