Đồ-Án-hệ-thống-lái

LỜI NĨI ĐẦU Cùng với q trình cơng nhiệp hóa đại hóa đất nước, số lượng phương tiện vận tải ngày tăng Trong tơ phương tiện sử dụng rộng rái nước ta nhiều lĩnh lực như: Giao thông vận tải, công nghiệp, nông nghiệp, xây dựng… Trên ô tô hệ thống lái hệ thống quan trọng q trình vận hành tơ Tình trạng kỹ thuật hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ chuyển động tính an tồn tơ Do việc tìm hiểu sâu nắm nguyên lý vè hệ thống lái ô tô cần thiết kỹ sư khí tơ Trong thời gian học tập trường với khiến thức thu từ thực tế hệ thống lái ô tô hệ thống khác ô tô, cá nhân em thấy việc tìm hiểu cấu tạo , khai thác bảo dưỡng hệ thống lái vô quan trọng Do em lựa chọn đề tài là: “ Thiết kế hệ thống lái xe sở ô tô HUYNDAI PORTER 1.25 TẤN” Mục đích nghiên cứu đề tài tìm hiểu cấu tạo tứ đưa phương án thiết kế phù hợp với hệ thống lái ô tô HUYNDAI PORTER II Sau tháng nhận đề tài, với nỗ lực thân với hướng dẫn giúp đớ thầy giáo môn khí tơ, đặc biệt hướng dẫn giáo TẠ Thị Thanh Huyền giúp em hồn thành đồ án theo tiến độ giao Em xin chân hành cảm ơn cô giáo TẠ Thị Thanh Huyền thầy môn giúp em hồn thành cơng việc giao Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Phạm Văn Dũng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng phân loại hệ thống lái a Công dụng Hệ thống lái hệ thống điều khiển hướng chuyển động tơ nhờ quay vịng 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 tồn chuyển động xe tốc độ cao, chúng khơng ngừng hồn 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) Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung loại xe Để quay vịng người lài cần phải tác dụng vào vô lăng lực, đồng thời để quay vịng cần có phản lực sinh từ mặt đường lên bánh xe Để quay vịng bánh xe dẫn hướng quay đường trịn đồng tâm với nhau, tâm quay tức thời quay vịng b phân loại Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: Phân loại theo phương pháp chuyển hướng dựa vào chuyển hướng bánh xe, người ta phân làm loại Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước Chuyển hướng tất bánh xe Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực : dựa vào đặc tính truyền lực loại hệ thống lái người ta chia thành loại Hệ thống lái khí hệ thống lái khí có trợ lực thủy lực khí nén 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 hồn Phân loại theo bố trí vành lái dựa vào chiều xe nước người ta bố trí vành tay lái khách : bố trí vành lái bên phải dạng bố trí vành lái dành cho nước theo chiều bên tay phải bố trí vành lái bên trái dạng bố trí dành cho nước theo chiều bên tay trái Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động , dựa vào kết cấu đòn dấn động lái,ta chia thành loại sau dẫn động lái cầu dẫn động lái hai cầu c yêu cầu hệ thống lái An toàn chuyển động giao thông vận tải ô tô tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lượng thiết kế sử dụng phương tiện Một hệ thống định đến tính tốn ổn định chuyển động ô tô hệ thống lái Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng an tồn Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng Đảm bảo khả quay vòng hẹp dễ dàng Đảm bảo lực lái thích hợp Hệ thống lái khơng có độ dơ lớn Đảm bảo khả quay vòng bị động xe Đảm bảo khả an toàn bị động xe Đảm bảo tỷ lệ thuận góc quay vơ lăng với góc quay bánh xe dẫn hướng Khơng địi hỏi người lái xe cường độ lao động lớn điều khiển ô tơ d Vấn đề quay vịng dẫn hướng tơ Vấn đề quay vịng xe Có nhiều phương pháp để quay vịng tơ Cụ thể là: - Quay vòng nhờ điều khiển bánh xe dẫn hướng Tùy theo loại ô tô, số bánh xe dẫn hướng từ – bánh Thông thường loại xe du lịch, xe tải nhỏ, trung bình sử dụng hai bánh trước dẫn hướng Cịn xe có tải trọng lớn, Xe có tính thơng qua cao sử dụng bánh xe dẫn hướng - Quay vòng cách bẻ gẫy thân xe Khơng có bánh xe dẫn hướng, quay vòng nhờ khớp nối thân xe khớp động di chuyển, làm tâm quay vòng chuyển hướng - Quay vòng nhờ lực kéo bánh chủ động khác Quay vòng máy kéo loại bánh xích có hai loại: Loại cấu quay vịng với dịng cơng suất đến bánh chủ động loại có hai dịng cơng suất đến bánh chủ động Loại máy kéo bánh xích quay vịng nhờ lực kéo bánh chủ động khác e Các trạng thái quay vòng xe Sự chuyển động thay đổi hướng chuyển động xe đường trình phức tạp Nếu cho xe chuyển động đường vịng với tốc độ chậm, βvl ứng với vị trí góc quay vành lái định , xe quay vịng với bán kính R0 tương ứng Trạng thái quay vịng coi “quay vịng tĩnh” Mối βvl tương quan góc quay vành lái với bán kính R0 mối tương quan lý thuyết Trạng thái quay vòng gọi quay vịng đủ Trong thực tế q trình quay vịng “động”, trang thái “quay vịng đủ” sẩy Chúng ta thường gặp trạng thái “quay vòng thiếu” “quay vòng thừa” Các trạng thái quay vòng động sẩy sở việc tăng tốc độ chuyển động đàn hồi bánh xe, hệ thống lái βvl Quay vịng thiếu: Với góc quay vành lái thực song bán kính quay vịng thực tế lại lớn bán kinh R để thực quay vịng, người lái phải tăng góc vành lái lượng ∆β vl βvl Quay vịng thừa: Khi góc quay vành lái , bán kính quay vịng thực tế nhỏ bán kinh R0 Để xe chuyển động với bán kinh R người lái phải giảm góc quay vành lái lượng ∆β vl R R R R bx o o bx a) b) Hình 1.1: Các trạng thái quay vịng ô tô a) Quay vòng thừa b) Quay vòng thiếu ∆β vt = const ∆β vt = const Rqv > Ro Rqv < Ro Vấn đề dẫn hướng xe Dựa vào nhiều yếu tố điều kiện khai thác kĩ thuật, thời tiết, khí hậu vv mà người ta thiết kế xe có hệ thống lái khác Xe có số cầu dẫn hướng từ – cầu Xe có cấu dẫn hướng: thường sử dụng với xe ô tô du lịch, ô tô thường, tơ có tải trọng nhỏ Xe có hai cầu dẫn hướng: Thường ứng dụng với xe ô tơ tải cỡ trung bình, cỡ lớn có tính thông qua cao 1.2 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái HÌNH 1.5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái 1: Vành lái, 2: Trục lái, 3: Cơ cấu lái, 4: Đòn quay đứng, 5: Thanh kéo dọc, 6: Địn quay ngang, 7: Hình thang lái * Ngun lý làm việc: đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái (1) qua trục lái (2) dẫn đến cấu lái (3) Chuyển động từ cấu lái đưa đến phận dẫn động lái thông qua đòn quay đứng Dẫn động lái gồm kéo dọc (5), địn quay bên (6) hình thang lái cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe hai bên 1.3 Các kết cấu cấu lái, dẫn động lái Kiểu trục – Cơ cấu lái kiểu trục – gồm bánh phía trục lái ăn khớp với răng, trục bánh lắp ổ bi Điều chỉnh ổ dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, vỏ êcu có phớt che bụi đảm bảo trục quay nhẹ nhàng Thanh có cấu tạo dạng nghiêng, phần cắt nằm phía giữa, phần cịn lại có tiết diện trịn Khi vơ lăng quay, bánh quay làm chuyển động tịnh tiến sang phải sang trái hai bạc trượt.Sự dịch chuyển truyền tới đòn bên qua đầu răng, sau làm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xuay đứng Trục lái Chụp nhựa Đai ốc điều chỉnh Ô bi Vỏ cấu lái Cơ cấu lái Đai ốc Đai ốc điều chỉnh Lị xo 10 Thanh 11 Trục Hình 2.3: Cơ cấu lái trục Cơ cấu lái đặt vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho truyền nghiêng, trục đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng răng, nhờ ăn khớp truyền lớn,do làm việc êm phù hợp với việc bố trí vành lái xe Cơ cấu lái kiểu bánh răng- có ưu điểm sau: Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ Do cấu lái nhỏ thân tác dụng dẫn động lái nên không cần đòn kéo ngang cấu lái khác Có độ nhạy cao ăn khớp trực tiếp Sức cản trượt, cản lăn nhỏ truyền mô men tốt nên tay lái nhẹ Cơ cấu lái trục vít lăn Loại cấu lái sử dụng rộng rãi Trên phần lớn ơtơ Liên Xơ loại có tải trọng bé tải trọng trung bình đặt loại cấu Cơ cấu lái gồm trục vít gơbơlơit ăn khớp với lăn (có ba ren) đặt ổ bi kim trục đòn quay đứng Số lượng ren loại cấu lái trục vít lăn một, hai ba tuỳ theo lực truyền qua cấu lái Ưu điểm: Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it chiều dài trục vít khơng lớn tiếp xúc ăn khớp lâu diện rộng hơn,nghĩa giảm áp suất riêng tăng độ chống mài mòn Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc phân tán tùy theo cỡ ơtơ mà làm lăn có hai đến bốn vịng ren.Mất mát ma sát nhờ thay ma sát trượt ma sát lăn Hình 2.4: Cơ cấu lái trục vít lăn Có khả điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh Đường trục lăn nằm lệch với đường trục trục vít đoạn ∆ = ÷ 7mm, điều cho phép triệt tiêu ăn mòn ăn khớp cách điều chỉnh trình sử dụng Tỷ số truyền cấu lái trục vít lăn xác định vị trí trung Trong đó: r - bán kính vịng trịn ban đầu hình glơ-bơ-it trục vít t - bước trục vít z - số đường ren truc vít Tỷ số truyền cấu lái i tăng lên từ vị trí đến vị trí rìa khoảng c ÷ 7% tăng không đáng kể coi tỷ số truyền loại trục vít lăn không thay đổi Hiệu suất thuận η th = 0,65, hiệu suất nghịch η ng = 0,5 Cơ cấu lái trục vít chốt quay Hình 5: Cơ cấu lái trục vít chốt quay Ưu điểm Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước Tùy theo điều kiện cho trước chế tạo chế tạo trục vít ta có loại cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng giảm quay vành lái khỏi vị trí trung gian Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào đòn quay ngỗng trục vít hay địn quay trục vít phát sinh ma sát trượt Để tăng hiệu suất cấu lái giảm độ mịn trục vít chốt quay chốt đặt ổ bi Nếu bước trục vít khơng đổi tỷ số truyền xác định theo cơng thức: (2.2) Trong đó: Ω - góc quay địn quay đứng r - bán kính địn quay Hiệu suất thuận hiệu suất nghịch cấu lái vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái dùng trước hết hệ thống lái khơng có cường hố dùng chủ yếu cho ôtô tải ôtô khách Loại cấu lái trục vít địn quay với chốt quay ngày sử dụng áp suất riêng chốt trục vít lớn, chốt mịn nhanh, thân chốt có độ chịu mài mịn Để điều chỉnh khe hở chốt trục vít cách dịch chuyển trục quay đứng theo chiều trục, ngồi cịn phải điều chỉnh khoảng hở trục lái Cơ cấu lái trục vít cung Với tiết diện bên mặt cắt ngang mối trục vít cung hình thang, trục vít cung tiếp xúc theo đường nên toàn chiều dài cung truyền tải trọng Vì áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mòn trục vít cung giảm Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục đòn quay ổ bi kim tìm cách hạn chế độ võng cung Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25 ÷ 0,6mm vị trí hai bên rìa Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày đệm đồng Khắc phục khoảng hở ổ, lăn nhờ giảm bớt đệm điều chỉnh từ nắp vỏ 1,2 – vòng đệm điều chỉnh Cơ cấu lái trục vít cung có ưu điểm giảm trọng lượng kích thước so với loại trục vít bánh Do ăn khớp tồn chiều dài cung nên áp suất bé, giảm ứng suất tiếp xúc hao mòn Tuy nhiên loại có nhược điểm có hiệu suất thấp Cơ cấu lái loại liên hợp : Loại cấu lái gần sử dụng rộng rãi loại ơtơ tải GMC, khơng có cường hố thuỷ lực ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với cường hoá thuỷ lực Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng loại trục vít - êcu - cung Sự nối tiếp trục vít êcu dãy bi nằm theo rãnh trục vít Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn Hình 7: Cơ cấu lái trục vít liên hợp Tỷ số truyền cấu lái có giá trị khơng đổi xác định theo cơng thức: Trong đó: r – bán kính ban đầu cung t - bước trục vít Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85 Do hiệu suất nghịch cấu lái loại liên hợp lớn lái đường mấp mô nặng nhọc, có khả làm cho ơtơ chạy ổn định hướng thẳng nguyên nhân làm bánh xe phải quay vịng Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm bật có khả làm việc dự trữ lớn, dùng chủ yếu loại ơtơ cỡ lớn Đối với đề tài: Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch, cấu lái tốt thích hợp cấu lái trục – lý sau: Đơn giản Có bố trí hệ thống trợ lực Đảm bảo khả lắp lẫn thay cho xe thực tế 1.4 Các kết cấu trợ lực lái a) Công dụng: - Giảm nhẹ sức lao động người lái việc điều khiển hướng chuyển động xe tơ, đặc biệt xe có tải trọng lớn có mơ men cản quay vịng lớn - Trợ lực lái cịn có ý nghĩa nâng cao an tồn chuyển động có cố sẩy bánh xe (nổ lốp, áp suất lốp thấp…) giảm tải trọng va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi êm dịu điều khiển nên sử dụng nhiều xe du lịch Hệ thống lái có trợ lực có loại: Thủy lực, khí nén, điện, khí Loại trợ lực thủy lực với kết cấu nhỏ gọn sử dụng nhiều - Lực lái giảm nhiều cách khác nhau, tăng tỷ số truyền cấu lái Tuy nhiên việc dẫn đến số vòng quay vành lái nhiều hơn, người lái phải quay vành lái nhiều dẫn đến phản ứng điều kiện khó theo ý muốn