Khai thác kĩ thuật hệ thống lái xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2 0 , cần bản vẽ liên lạc usd6782000@gmail.com

Khai thác kĩ thuật ,hệ thống lái, xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2 0

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 3

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái 3

1.2 Các sơ đồ hệ thống lái 5

1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 6

1.4 Các thông số đánh giá cơ bản 7

1.5 Dẫn động lái 16

1.6 Hình thang lái 17

1.7 Hình học lái 18

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI 22

XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 22

2.1 Giới thiệu xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 22

2.2 Hệ thống lái ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 25

2.3 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 35

CHƯƠNG 3 49

CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA KĨ THUẬT HTL XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 49

3.1 Quy trình chẩn đoán kỹ thuật hệ thống lái 49

3.2 Bảo dưỡng ,sửa chữa HTL TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 54

3.3 Tháo lắp cơ cấu lái 63

3.4 Bảng tổng quát về chẩn đoán và bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 70

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

LỜI MỞ ĐẦU

Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải cókinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện chongười vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàncao.Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòngcác bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển độngcong của ôtô khi cần thiết

Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhậnlực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vôlăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn động lái,các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng.Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửachữa Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu vànguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái

Hệ thống lái là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó giúp xe chuyển độngtạo môi trường đi lại ,làm việc cho con người trong các lĩnh vực kinh tế -xã hội Đối

với đồ án tốt nghiệp được giao: “Khai thác kĩ thuật hệ thống lái xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nước,

Em đã chọn phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời được những tiêu chí

ấy Với sự hướng dẫn chỉ bảo của thầy CHU VĂN HUỲNH và sự giúp đỡ của các bạn

,em đã hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này Tuy nhiên do năng lực bản thân và kinhnghiệm thực tế không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy

Em rất mong sự thông cảm, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các bạn

Em xin chân thành cám ơn !

Sinh viên thực hiện

ĐINH KHẮC PHONG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái

1.1.1 Công dụng.

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển độngtheo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theoyêu cầu cơ động của xe

Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:

- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tácdụng lên vô lăng đến dẫn động lái

- Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫnhướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng

- Cường hóa lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa Nó dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài Trên các xe

cỡ nhỏ có thể không có

1.1.2 Phân loại.

-Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:

+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xãhội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,

+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thuỵ Điển Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe

.-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:

+ Trục vít - Cung răng

+ Trục vít - Chốt quay;

+ Trục vít - Con lăn;

+ Bánh răng - Thanh răng;

+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng).Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:

+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;

+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;

- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:

+ Cường hoá thuỷ lực

+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không)

+ Cường hoá điện

+ Cường hoá cơ khí

+ Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường hóa lái

+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều

kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động

- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong mộtkhoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé

- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mònlốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe

- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặcchướng ngại vật

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vôlăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:

+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xedẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc

1.2 Các sơ đồ hệ thống lái.

1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.

Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặcdầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật Trên hình 1.1 Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc

1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hình thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực.

Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:

+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng

+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng

+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đivào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng + Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế

1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.

Trên hình 1.2 trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay đứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe.

Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽlàm các nhiệm vụ :

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh

- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điềukiện chuyển động

Và phải đảm bảo các yêu cầu sau :

- Đảm bảo tính êm dịu

- Dập tắt nhannh các dao động

- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động

1.3 Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái.

1.3.1 Vô lăng.

Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng đểtạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bố trí

Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của ngườilái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xekhách cở lớn ).

1.3.2 Trục lái.

Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vôlăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng,nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển

1.3.3 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quaytròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mômen theo tỷ số truyền yêu cầu

1.4 Các thông số đánh giá cơ bản.

Tỷ số truyền động học i được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho gócquay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các

vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đốivới ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiểnkhi xe quay vòng

Giá trị của i phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22 đối với

ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40

Tỷ số truyền động học i có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo gócquay của vô lăng Cơ cấu lái có i thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không

có cường hoá Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắthơn so với loại cơ cấu lái có i không đổi

Qui luật thay đổ i có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tínhnăng của xe Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i có dạng như trên hình2-3 đường 4 là hợp lý nhất

Trong phạm vi góc quay  9001200, tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng

độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng Khi xe chạy trên đườngthẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc vớigóc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian Ngoài ra i tăng còn làm giảm đượccác va đập từ mặt đường

Ở các góc quay > 900 - 1200 tỷ số iω cần giảm để tăng tốc độ quay vòng,tăng tính cơ động của xe

Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi iω đượclàm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cầntác dụng nhỏ

Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1 Khi đó, trongthời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi quayvòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng

Đối với các xe có cường hoá lái: thì i được làm không đổi (đường 3) vì lúc này

(1-2)

Ở đây:

iF- Tỷ số truyền lực

Mr- Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng)

Mv- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng)

1.4.3 Hiệu suất.

Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau:

= = (1-3)

Ở đây:

Mr, Mv - Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái

, - Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái

Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều

Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền từ bánh

xe lên vô lăng

1.4.4 Khe hở trong cơ cấu lái.

Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng vớichuyển động thẳng của xe Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làmviệc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác Dovậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí nàyđược làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ Trong quá trình sử dụng,chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần.

Hình 1.4 Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái 1- cơ cấu lái còn mới; 2- cơ cấu lái đả sử dụng.

3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian.

1.4.5 Các loại cơ cấu lái thông dụng.

a) Loại trục vít - Cung răng.

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhượcđiểm là hiệu suất thấp th= 0,5-0,7; ng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạpnếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít

(hình 1.5) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1.6) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đườngtiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộchiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đótuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trụcvít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ănkhớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn

Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120 Khe hở ăn khớp khi quay đònquay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03  0,5 mm Sự thayđổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng cóbán kính khác.

b) Loại trục vít - con lăn.

7 8

Hình 1 7 Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành 1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.7) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô

tô do có ưu điểm:

+ Kết cấu gọn nhẹ;

+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;

+ Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82;

+ Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6;

+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần

Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệchvới đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trụcquay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũng

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằngcách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;

i0- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít

Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thayđổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như

iω = const

c) Trục vít - chốt quay.

Trên hình 8 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cáchchế tạo bước răng trục vít khác nhau

Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:

1 2

Hình 1.8 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay 1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay.

d) Bánh răng - thanh răng

Trên hình 1.10 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ốngdẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răngbằng lò xo

+ Ưu điểm:- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao Vì vậy được sửdụng rộng rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao

- Hiệu suất cao

- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo

+ Nhược điểm:- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ)

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng

e) Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

Trên hình 1.11 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.Êcu (5) lắp lên trục vít (6) qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thayđổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanhrăng ăn khớp với cung răng trên trục (4)

25

23 24

13 14

B B

Hình 1.11 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng 1– Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2– Trục tròn quay đứng; 3– Vòng chặn dầu; 4, 6- Ổ bi kim; 5– Vỏ cơ cấu lái; 7– Tấm đệm; 8- Đai ốc điều chỉnh; 9– Vít điều chỉnh ăn khớp; 10– Đai ốc hãm; 11– Vòng làm kín; 12– Mặt bích bên cơ cấu lái; 13– Đai ốc tháo dầu; 14– Vòng làm kín; 15– Chốt định vị; 16– Tấm chặn; 17– Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18– Nắp dưới cơ cấu lái;19- Ổ đỡ chặn; 20– Êcu; 21– Ống dẫn hướng bi; 22– Bi; 23– Vít đậy lỗ rót ầu; 24- Ổ đỡ chặn; 25– Vòng chặn dầu; 26– Then bán nguyệt; 27– Cung răng.

Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức :

Ở đây: R2 - Là bán kính chia cung răng;

t - Bước răng trục vít

+ Ưu điểm:

- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận = 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch = 0,85

Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính

ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng

- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn

1.5 Dẫn động lái.

Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh

xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng

- là góc quay của bánh xe dẫn hướng, = 360.+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái:

Gọi ic là tỷ số truyền của cơ cấu lái thống lái Xác định ic theo công thức:

Trong đó:

+ Tỷ số truyền lực:

(1-9)Trong đó:

Mr (Mdq) - Mômen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);

Mv (Mvl) - Mômen trên trục vào (hay trên vô lăng)

+ Hiệu suất:

- Hiệu suất thuận ( ): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống

- Hiệu suất nghịch ( ): tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên

- Với cơ cấu bánh răng-thanh răng ta có:

Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việcchọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ

sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở

Hình 1.12 Sơ đồ hình thang lái

+ Tác dụng của góc doãng dương:

- Giảm tải trọng thẳng đứng :Nếu góc doãng bằng không tải trọng tác dụng lêntrục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 1.14 b ) Nó dễ làmtrục hay cam quay bị cong Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụng vào phíatrong của trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay

- Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Phản lực F (trên hình 1.14 a) có độ lớn bằng tảitrọng xe, tác dụng lên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường F được phântích thành F1 vuông góc với đường tâm trục và F2 song song với đường tâm trục Lực

F2 đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tụt khỏi trục Vì vậy ổ bi trong làm lớn hơn

ổ bi ngoài để chịu tải trọng này

- Ngăn cản góc doãng 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 hệthống 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

a b.

Hình 1.14.Tác dụng của góc doãng dương

+ Tác dụng của góc doãng âm,

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

xe Như vậy, lực cản lăn đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên

- Góc doãng cũng có thể bằng không Lý do chính để đặt góc doãng bằng không là

để ngăn cản sự mòn không đều của lốp Cả góc doãng dương hay âm đều làm mòn lốpnhanh Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tập trung một bên lốp

- Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc doãng, lốp có xu hướng lúnxuống Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng lúc đó tínhđàn hồi của lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đường theohướng A Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber Lực camber tăngcùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải

Hình 1.15 Tác dụng của góc doãng âm

1.7.2 Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng.

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía saucủa trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường Nếu đầu trên trục xoay nghiêng

ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương Nếu đầu trên trục xoay nghiêng raphía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm

Hình 1.16 Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứng

1- Đường tim trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc caster dương;

3- Đường thẳng góc mặt đất; 4-Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe.

Hình 1.17 Góc nghiêng dọc a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm.

+ Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả trở về

vị trí chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng

+ Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:

- Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mômen cản quayvòng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc của bánh xe vớimặt đường

- Ô tô có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng

- Khi ô tô quay vòng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vòng càngnhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức độquay vòng của ô tô trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng càng lớn

Hình 1.18 Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng

1.7.4 Độ chụm đầu.

Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi nhìn

từ trên xuống thì gọi là độ chụm đầu (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở) Độ chụm đượcxác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) và trước (A) củavành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI

XE TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

2.1 Giới thiệu xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

- Corolla Altis 2.0 là một trong ba mẫu sedan chủ lực của hãng Toyota: Camry,Altis, Vios

- Toyota Corolla Altis 2.0 mang phong cách thiết kế của dòng Corolla thế hệ thứ

10, được sản xuất vào năm 2008 Corolla Altis 2.0 được trang bị động cơ xăng 3ZR-FEdung tích 2 lít, đi kèm với hộp số tự động 4 cấp và ứng dụng nhiều công nghệ mới nêntăng cường cho xe khả năng vận hành mạnh mẽ những lúc cần bức phá tốc độ, và vẫnđảm bảo độ êm dịu tiện nghi cho người ngồi trên xe

- Thiết kế nội và ngoại thất mang phong cách thể thao trẻ trung với nhiều điểmnhấn sang trọng và cao cấp hơn Bên cạnh đó xe được trang bị nhiều hệ thống an toàn

và tiện nghi: hệ thống túi khí, hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS

Danh tiếng toàn cầu với sức mạnh và độ tin cậy tuyệt đối, Toyota Corolla Altis2.0 khẳng định những giá trị truyền thống dựa trên nền tảng mới của thiết kế và côngnghệ một cách thiết phục

Hình dáng tổng thể của ô tô Toyota Corolla Altis 2.0 được thể hiện trên hình 2.1,hình 2.2

Hình 2.2 Hình dáng tổng thể ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

ALTIS

Bảng 1 Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS

11 Công suất cực đại (Kw/v/ph) 139/5600

3 Hệ thống phanh Trước Dĩa thông gió 15”

Có

thông tin

21 Hệ thống điều hoà nhiệt

2.2 Hệ thống lái ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

2.2.1 Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.

+ Hệ thống lái của ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 là hệ thống lái có trợ lực Cấu tạocủa hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ

trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái Trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 người ta bố trí cơcấu lái và bộ trợ lực lái riêng thành hai cụm như trên sơ đồ hình 22.

Phương án bố trí này có ưu điểm:

- Kết kấu cơ cấu lái nhỏ gọn

- Dễ bố trí bộ trợ lực lái

- Tăng tính thống nhất sản phẩm

- Giảm tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống lái

+ Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững, chiều dài các đường ống lớn dẫn đến tăngkhả năng dao động các bánh xe dẫn hướng

+ Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làmgiảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng Bộ trợ lực còn làmtăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ Vì lúc đó người lái đủ sức giữtay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt

+ Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được truyềnđộng từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai

+ Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái, làmgiảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng Bộ trợ lực còn làmtăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ Vì lúc đó người lái đủ sức giữtay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt

+ Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa-gần đến vị trí thích hợp làmtăng sự thoải mái cho người lái

+ Cơ cấu lái là loại bánh răng-thanh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số truyềnnhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao

Hình 2.3 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái 1- Đai ốc hãm; 2- Khớp cầu; 3- Đòn quay đứng; 4- Đai ốc dầu; 5- Đường dầu từ bơm đến; 6- Đường dầu hồi về bình chứa; 7- Hộp điều khiển lái; 8- Vô lăng; 9- Trục lái; 10- Trục các đăng; 11- Khớp các đăng; 12- Đai ốc định vị trục van điều khiển; 13- Cơ cấu lái; 14- Gân tăng cứng; 15- Đường dầu nối giữa khoang phải xylanh với van xoay; 16- Đường dầu nối giữa khoang trái xylanh với van xoay; 17- Xylanh trợ lực; 18- Đai ốc dầu; 19- Thanh kéo ngang; 20- Thanh kéo bên; 21- Đai ốc hãm; 22- Bánh xe; 23- Puly; 24- Bơm; 25- Bình chứa dầu; 26- Đai ốc dầu

Bảng 3.Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết trong hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

12 Số răng trên thanh răng Z2 34

16 Đường kính vỏ ngoài xylanh trợ lực Dxl 58 mm

2.2.2 Kết cấu, nguyên lý làm việc hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 a) Vành tay lái.

1 2

Hình 2.4 Vành tay lái 1- Vành trong vô lăng bằng thép; 2- Vành ngoài vô lăng bằng nhựa.

+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền chotrục lái

+ Cấu tạo: vành tay lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS có dạng hình tròn,với ba nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái Bán kính ngoài củavành tay lái là 195 mm

Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiểncòi, túi khí an toàn

Hình 2.5 Túi khí an toàn

Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủneoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâm thẳng vàomột xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thànhmột chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng mộtlần Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới

b) Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA COROLLA ALTIS

2 3

5 6

7 8

11

Hình 2.6 Kết cấu trục lái 1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6- Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng;

11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá

- Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyềnmomen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các

bộ phận bao che trục lái Trục lái trên xe Toyota Corolla có cấu tạo phức tạp hơn nócho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại khingười lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái

Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như : cần điều khiển hệthống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và cácđầu nối điện,

- Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái Trên trụccác đăng có khớp nối chữ thập Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trục lái vàtrục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau

Hình 2.7 Hình ảnh tổng thể của trụ lái c) Cơ cấu lái.

Trên ô tô Toyota Corolla người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng-Thanh răng kếthợp dùng trợ lực thủy lực trực tiếp

Cơ cấu lái loại này có ưu điểm là tỷ số truyền nhỏ, kết cấu đơn giản, hiệu suấtcao nên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ

= =0,99

và là hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái

Hình 2.8 Kết cấu van phân phối 1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; 3- Trục van điều khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6- Vòng chắn dầu; 7- Đường dầu cao áp từ bơm tới;8- Đường dầu hồi về bình chứa ;9- Then hoa; 10- Ổ bi đũa; 11- Vỏ cơ cấu lái; 12-

Ổ bi kim; 13- Chốt; 14- Con lăn; 15- Chốt 3x22; 16- Chốt 3x9; 17- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh; 18- Đường dầu đến khoang bên phải xy lanh; 19- Van xoay; 20- Vỏ van xoay; 21- Then hoa;

3

4

2 1

Hình 2.9 Kết cấu thanh răng 1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín

Nguyên lý làm việc của trợ lực lái:

 Khi xe đi thẳng.

Hình 2.10 Van xoay ở vị trí trung gian

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

6-Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

+ Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí nhưhình 2.10 Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suất chấtlỏng ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) của xylanh lực lànhư nhau, do đó piston không dịch chuyển Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đithẳng Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chấtlỏng ở áp suất cao

 Khi xe quay vòng sang trái

Hình 2.11 Van hoạt động quay trái 1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

+ Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.11 Thân vantrong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang I của xylanh và mởđường dầu ở khoang II thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch

về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái

+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưngdầu vẫn tiếp tục đi vào khoang I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại,các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa haikhoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp

 Khi xe quay vòng sang phải

Hình 2.12 Van hoạt động quay phải 1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.12 Thân vantrong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang II của xylanh và mởđường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch

về bên phải đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải

+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưngdầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn

trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn địnhgiữa hai khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp

+ Độ rơ kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào độ rơ của cơ cấu lái Sự gàitrợ lực phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi Khả năng trợ lực của hệ thốnglái thực hiện nhờ quá trình biến dạng thanh xoắn, mở thông các đường dầu, do vậy kếtcấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác các miệng rãnhđường dầu của thân van trong và thân van ngoài của van phân phối và khả năng biếndạng thanh xoắn Thanh xoắn càng nhỏ khả năng trợ lực càng sớm Thanh xoắn được

+ Kết cấu van xoay cho phép khả năng tạo nên góc mở thông các đường dầu bé, dovậy độ nhạy của cơ cấu cao.

d) Dẫn động lái.

Dẫn động lái trên ôtô Toyota Corolla bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơcấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của dẫnđộng lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh bên Nó

có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bị trượt lê khiquay vòng Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn địnhkhi quay vòng

4

5 2

Hình 2.13 Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên 1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo.

e) Bơm trợ lực lái.

Bơm trợ lực lái lắp trên xe Toyota Corolla là loại bơm cánh gạt tác dụng kép,nghĩa là trong một vòng quay bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy, số cánh gạt là

10 cánh Bơm cánh gạt có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, làm việctin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh được lưu lượng

 Hút

Hút Đẩy

8

4 9

Đẩy

Hình 2.14 Kết cấu bơm trợ lực lâi loại cânh bơm cânh gạt

1 - Trục bơm; 2 - Vỏ bơm; 3 - Stato; 4 - Roto; 5 - Đường dẫn dầu; 6 - Đường dầu tới van điều chỉnh lưu lượng; 7 - Cânh gạt; 8 - Chốt định vị; 9 - Bu lông lắp.

Bơm cânh gạt được dẫn động bằng mômen của động cơ nhờ truyền động puly-đai

Nó bao gồm 10 cânh gạt vừa có thể di chuyển hướng kính trong câc rênh của một roto

Nguyín lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực:

Khi roto quay, dưới tâc dụng của lực ly tđm câc cânh gạt năy bị văng ra vă tì sâtvăo một không gian kín hình ô van Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có âp suất thấp

vă bị nĩn tới một đầu ra có âp suất cao Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc văo tốc

độ của động cơ Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơchạy không tải, vă do vậy nó sẽ cung cấp quâ nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc

độ cao Để trânh quâ tải cho hệ thống ở âp suất cao, người ta lắp đặt cho hệ thống mộtvan giảm âp Khi âp suất dầu quâ lớn thì hệ thống sẽ mở van giảm âp vă cho dầu chạy

về khoang chứa dầu

2.3 Tính toân kiểm nghiệm hệ thống lâi ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

Câc thông số chính của hệ thống lâi ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS.2.0

4 Chiều dài thanh kéo n 1345 mm

12 Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic 17,5

2.3.1 Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất.

Lực đặt lên vành lái được xác định cho trương hợp ôtô quay vòng tại chỗ vì lúcnày lực cản quay vòng đạt giá trị cực đại Lúc đó mômen cản quay vòng trên một bánh

xe dẫn hướng Mc sẽ bằng tổng số của mômen cản lăn M1, mômen ma sát giữa bánh xe

và mặt đường M2 và mômen ổn định M3 gây nên bởi các góc đặt của các bánh xe vàtrụ đứng

(2-4)Trong đó:

rbx - bán kính làm việc của bánh xe

rbx=0,95.r0

r0- bán kính tự do của bánh xe dẫn hướng, r0=0,408 [m]

rbx=0,95 0,408=0,3876 [m]

α- góc doãng của bánh xe; α = 20

β - góc nghiêng của trục chuyển hướng; β = 80

Hình 2.16 Sơ đồ xác định mô men cản quay vòng gây ra do lực ngang

Hình 2.17 Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và không có lực ngang tác dụng

a- Không có lực ngang; b- Có lực ngang; c- Phân bố phản lực ngang ở vết tiếp xúc.

Trên hình 2.17 là sơ đồ mô tả sự lăn của bánh xe đàn hồi khi không có và khi cólực ngang tác dụng Do độ đàn hồi bên của lốp mà khi bánh xe đàn hồi lăn dưới tácdụng của lực ngang nó sẽ lăn lệch và vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường sẽ quaytương đối đối với mặt phẳng bánh xe (hình 2.17 b) Biến dạng ngang của lốp tăng dần

từ phía trước ra phía sau vết tiếp xúc làm cho điểm đặt lực ngang tổng hợp Y dịch vềphía sau so với tâm một lượng x (hình 2.17c)

Một cách gần đúng có thể thừa nhận ; ở đây lk- chiều dài vết tiếp xúc, tức

(2-7)Trong đó:

dđ- Hiệu suất của dẫn động lái; dđ= 0,98

idd - Tỷ số truyền của dẫn động lái; idd = 1,0

KM3- Hệ số tính đến ảnh hưởng của mô men ổn định các bánh xe dẫnhướng M3; Khi tính toán có thể lấy KM3 =1,07-1,15 Chọn KM3 = 1,15

Thế vào (7) ta được:

[N.m]

2.3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng.

Lực cần thiết tác dụng lên vô lăng được xác định theo công thức sau

(2-8)Trong đó:

R- Bán kính vô lăng; R = 195 [mm] = 0,195 [m]

ic– Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái; ic = 17,5

ηt- Hiệu suất thuận cơ cấu lái; ηt = 0,99

Pd = 8 (KG/cm2) áp suất dầu trợ lực

D = 58 mm đường kính xy lanh trợ lực