Đồ án Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA Camry 2.4

Đờ án mơn học SVTH:Trần Văn Thêm LỜI NĨI ĐẦU Kể từ đời đến ngành khí động lực không ngừng phát triển đạt thành tựu to lớn Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ôtô chế tạo nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính kỹ thuật cao để đảm bảo vấn đề an tồn tính động ơtơ Trong tập đồ án tốt nghiệp em nhận đề tài ”Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA Camry 2.4” Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống ơtơ nói chung hệ thống lái ơtơ CAMRY 2.4 nói riêng; từ sâu nghiên cứu chuyên môn Tập đồ án trang bị cho người sử dụng, vận hành ơtơ có kiến thức hệ thống lái ơtơ Trong q trình làm việc hệ thống lái tránh khỏi hư hỏng hao mịn chi tiết Vì đề tài đề cập đến vấn đề bảo dưỡng, sửa chữa Được hướng dẫn tận tình thầy giáo TS.Lê Hồng Quân, với nổ lực thân, em hoàn thành nhiệm vụ đề tài Vì thời gian kiến thức có hạn nên tập đồ án tránh khỏi sai sót định Vì em mong thầy, mơn đóng góp ý kiến để đề tài em hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS.Lê Hồng Quân Qua em xin gửi lời cảm ơn đến thầy, cô giáo môn truyền đạt cho em nhiều kiến thức quý bấu trình học tập trường thời gian làm đồ án tốt nghiệp Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2012 Sinh viên thực Trần Văn Thêm Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thêm CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỞNG QUAN VỀ HỆ THỚNG LÁI C«ng dụng, phân loại, yêu cầu 1.1 Công dụng Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động nhờ quay bánh xe dẫn hớng nh để giữ hớng chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết 1.2 Phân loại Theo bố trÝ b¸nh l¸i chia hƯ thèng l¸i víi b¸nh lái bố trí bên phải bên trái (tính theo chiều chuyển động xe) Bánh lái bố trí bên trái dùng cho nớc thừa nhận luật đờng theo phía phải nh nớc xà hội chủ nghĩa Bánh lái bố trí bên phải dùng cho nớc thừa nhận luật đờng theo phía bên trái nh Anh, Nhật, Thụy Điển Theo số lợng b¸nh dÉn híng chia hƯ thèng l¸i víi c¸c bánh dẫn hớng cầu trớc, hai cầu tất cầu Theo kết cấu cấu lái chia loại trục vít loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, khía, quạt răng) Loại Theo kết cấu nguyên lý làm việc cờng hóa chia loại cờng hóa thuỷ lực, loại cờng hoá khí nén, loại cờng hoá liên hợp (kết hợp thuỷ lực điện) 1.3 Yêu cầu Dựa vào yêu cầu tối thiểu an toàn xe hàng hệ thống lái phải có yêu cầu sau: Đảm bảo tính vận hành cao ôtô có nghĩa khả quay vòng nhanh ngặt thời gian ngắn diện tích bé Nghiờn cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đờ án mơn học SVTH:Trần Văn Thêm  Lùc t¸c động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm vị trí tiện lợi ng ời Đảm bảo đợc động học quay vòng để bánh xe không bị trợt lết lái quay vòng Hệ thống trợ lực phải xác tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ tác động hệ thống lái quay vòng bánh xe dẫn hớng Đảm bảo quan hệ tuyến tính góc quay vành lái góc quay bánh xe dẫn hớng Cơ cấu lái phải đợc đặt phần đợc treo để kết cấu hệ thống treo trớc không ảnh hởng đến động học cấu lái Hệ thống lái phải bố trí cho thụân tiện việc bảo dỡng sửa chữa 1.4 Tỷ số truyền hệ thống lái 1.4.1 Tỷ số truyền cấu lái ic Tỷ số truyền cấu lái ic tỷ số góc quay phần tử tơng ứng bánh lái góc quay đòn quay đứng ic = dθ ωθ = d Ω ωΩ (1 – 1) ωθ : gãc quay b¸nh l¸i ωΩ : gãc quay đòn quay đứng Tỷ số truyền ic không đổi thay đổi Cơ cấu lái với tỷ số truyền thay đổi 25 giới hạn rộng đợc dùng trớc hết 20 hệ thống lái cờng hóa Trong trờng 15 10 hợp nên dùng qui luật thay đổi tỷ số truyền nh h×nh 1.1 720 540 360 180 Nghiên cứu hệ thớng lái xe du lịch 180 360 540 720 H×nh 1.1 Quy lt2.4) thay ®ỉi tû sè trun TOYOTA(Camry cđa cấu lái ic thích hợp ụ an mơn học SVTH:Trần Văn Thêm Tõ h×nh vÏ thÊy r»ng phạm vi góc quay /2 tỷ số truyền cấu lái có giá trị cực đại điều đảm bảo xác cao lái ôtô đờng thẳng với tốc độ cao làm nhẹ nhàng lái đa số thời gian lái quay bánh lái góc nhỏ quanh vị trí trung gian Ngoài việc lái nhẹ ra, cấu lái có tỷ số truyền thay đổi theo qui luật nh làm giảm ảnh hởng va đập từ bánh dẫn hớng lên ngời lái Khi > /2 ic giảm nhanh hai phía rìa đồ thị i c hầu nh không thay đổi đoạn quay bánh lái góc nhỏ làm cho bánh dẫn hớng quay góc lớn nghĩa làm cho khả uốn lợn ôtô tốt 1.4.2 Tỷ số truyền dẫn động lái id Tỷ số truyền phụ thuộc vào kích thớc quan hệ cánh tay đòn Trong trình bánh xe dẫn hớng quay vòng giá trị cánh tay đòn thay ®ỉi Trong c¸c kÕt cÊu hiƯn id thay ®ỉi không nhiều id = 0,9 ữ 1,2 1.4.3 Tỷ số truyền theo góc hệ thống lái ig Là tỷ số góc quay vành tay lái góc quay bánh xe dẫn hớng Tỷ số truyền tích số tỷ số truyền cấu lái ic tỷ số truyền dẫn động lái id ig= ic id (1 - 2) 1.4.4 Tû sè truyền lực hệ thống lái il Là tỷ số tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng il = pc pl pc = Mc c (1 - 3) , pl = Ml r (1 - 4) Trong ®ã: Nghiên cứu hệ thống lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thêm  Mc - mômen cản quay vòng bánh xe c - cánh tay đòn quay vòng tức khoảng cách từ tâm mặt tựa lốp đến đờng trục đứng kéo dài Ml - mômen lái đặt vành lái r - bán kính vành tay lái Nh ta cã: il = Mc r c Ml (1 - 5) Bán kính vành tay lái da số ôtô 200 ữ 250mm tỷ số truyền góc ig không vợt 25 il không đợc lớn quá, il chọn khoảng tõ 10 ÷ 30 1.4.5 HiƯu st thn HiƯu st thuận hiệu suất tính theo lực truyền từ trục lái xuống Hiệu suất thuận cao lái nhẹ Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuận cao 1.4.6 Hiệu suất nghịch Hiệu suất nghịch hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái Nếu hiệu suất nghịch bé lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động ôtô không truyền đến bánh lái đợc chúng bị triệt tiêu ma sát cấu lái Đây tính chất quí cấu lái Nhng đa hiệu suất nghịch xuống thấp bánh lái xẽ không tự trả lại đợc vị trí ban đầu dới tác dụng mômen ổn định Bởi để đảm bảo khả tự trả bánh lái từ vị trí đà quay vị trí ban đầu để hạn chế va đập từ đờng tác dụng lên hệ thống lái phạm vi cấu lái đợc thiết kế với hiệu suất nghịch định 1.5 Một số loại cÊu l¸i thêng dïng Nghiên cứu hệ thớng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học SVTH:Trần Vn Thờm Hiện cấu lái thờng dùng ôtô có loại: trục vít cung răng, trục vít lăn, trục vít chốt quay loại liên hợp 1.5.1 Cơ cấu lái trục vít lăn Loại cấu lái đợc sử dụng rộng rÃi Trên phần lớn ôtô Liên Xô loại có tải trọng bé tải trọng trung bình đặt loại cấu Trên hình 1.2 trình bày cấu lái loại trục vít lăn Cơ cấu lái gồm trục vít gơbôlôit ăn khớp với lăn (có ba ren) đặt ổ bi kim trục đòn quay đứng Số lợng ren loại cấu lái trục vít lăn một, hai ba tuỳ theo A-A lực truyền qua cấu lái 1 B Nhìn theo B A A Hình 1.2 Cơ cấu lái trục vít lăn Ưu điểm: Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it chiều dài trục vít không lớn nhng tiếp xúc ăn khớp đợc lâu diện rộng hơn, nghĩa giảm đợc áp suất riêng tăng độ chống mài mòn Nghiờn cu hờ thụng lai xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thờm Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc đợc phân tán tùy theo cỡ ôtô mà làm lăn có hai đến bốn vòng ren Mất mát ma sát nhờ thay đợc ma sát trợt ma sát lăn Có khả điều chỉnh khe hở ăn khớp bánh Đờng trục lăn nằm lệch với đờng trục trục vít đoạn = ữ 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 gian xác định theo c«ng thøc: ic = 2.π r2 t.z1 (1 - 6) Trong đó: r2 - bán kính vòng tròn ban đầu hình glô-bô-it trục vít t - bớc cđa trơc vÝt z1 - sè ®êng ren cđa truc vít Tỷ số truyền cấu lái ic tăng lên từ vị trí đến vị trí rìa khoảng ữ 7% nhng tăng không đáng kĨ coi nh tû sè trun cđa lo¹i trơc vÝt lăn không thay đổi Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5 1.5.2 Cơ cấu lái trục vít chốt quay Cơ cấu lái loại gồm hai loại: + Cơ cấu lái trục vít chốt quay + Cơ cấu lái trục vít vµ hai chèt quay Nghiên cứu hệ thớng lái xe du lich TOYOTA(Camry 2.4) Hình 1.3 Cơ cấu lái trục vÝt chèt quay Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thờm Ưu điểm: Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trớc Tùy theo điều kiện cho trớc chÕ t¹o chÕ t¹o trơc vÝt ta cã thĨ 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 đòn quay trục vít phát sinh ma sát trợt Để tăng hiệu suất cấu lái giảm độ mòn trục vít chốt quay chốt đợc đặt ổ bi Nếu bớc trục vít không đổi tỷ số truyền đợc xác định theo c«ng thøc: ic = 2.π r2 CosΩ t (1 - 7) Trong đó: - góc quay đòn quay đứng r2 - bán kính đòn quay Hiệu suất thuận hiệu suất nghịch cấu lái vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái đợc dùng trớc hết hệ thống lái cờng hoá đợc dùng chủ yếu cho ôtô tải ôtô khách Loại cấu lái trục vít đòn quay với chốt quay ngày đợc sử dụng áp suất riêng chốt trục vít lớn, chốt mòn nhanh, thân chốt có độ chịu mài mòn Để điều chỉnh khe hở chốt trục vít cách dịch chuyển trục quay đứng theo chiều trục, phải điều chỉnh khoảng hở trục l¸i Nghiên cứu hệ thớng lái xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thêm 1.5.3 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 đờng 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 ngời 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 ữ 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 Hình 1.4 Cơ cấu lái trục vít cung Ưu điểm: Cơ cấu lái trục vít cung có u điểm giảm đợc trọng lợng kích thớc so với loại trục vít bánh Do ăn khớp toàn chiều dài cung nên áp suất bé, giảm đợc ứng suất tiếp xúc hao mòn Tuy nhiên loại có nhợc điểm có hiệu suất thấp Tỷ số truyền cấu lái trục vít cung đợc xác định theo công thức: Nghiờn cu hờ thụng lai xe du lịch TOYOTA(Camry 2.4) Đồ án môn học ic = SVTH:Trần Văn Thêm 2.π r0 t (1 - 8) Trong đó: r0 - bán kính vòng tròn sở cung t - bớc trục vít Tỷ số truyền cấu lái loại có giá trị không đổi Hiệu suất thuận khoảng 0,5 hiệu suất nghịch khoảng 0,4 Cơ cấu lái loại dùng loại ôtô khác 1.5.4 Cơ cấu lái loại liên hợp Loại cấu lái gần đợc sử dụng rộng rÃi loại ôtô tải GMC, cờng hoá thuỷ lực ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với cờng hoá thuỷ lực Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng loại trục vít - êcu - cung Sự nối tiếp trục vít êcu d·y bi n»m theo r·nh cđa trơc vÝt Nhê cã dÃy bi mà trục vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn Hình 1.5 Cơ cấu lái loại liên hợp Nghiờn cu hờ thụng lai xe du lich TOYOTA(Camry 2.4) 10 Đồ án môn học SVTH:Trần Văn Thêm 3.2.2 Kiểm tra sửa chữa bơm trợ lực lái 3.2.2.1 Các dạng h hỏng nguyên nhân hậu ã Vòng bi bị mòn dơ ,nứt vỡ làm việc lâu ngày ã Phớt cao su ,vòng bi ,cao su làm kín bị mòn rách biến cứng ã Rôto cánh gạt , lòng thân bơm bị mòn xớc ã Van an toàn van lu lợng bị mòn , lò so bị gẫy làm giảm tác dụng trợ lực tay lái nặng ã Dây đai dẫn động bị trùng , dầu trợ lực thiếu hết 3.2.2.2 Kiểm tra sửa chữa a kiểm tra ã Lắp đờng dầu đồng hồ đo áp suất cho động làm việc chế độ không tải đo áp suất đầu phải lớn 70KG/cm2 không đạt phải tháo sửa chữa ã Tháo dời phận bơm để khay để tiến hành làm vệ sinh chi tiết ã Dùng dụng cụ chuyên dùng để kiểm tra chi tiết (panme, đồng hồ so) ã Dùng để đo khe hở giữ cánh gạt rÃnh thân rôtô, rôtô lòng thân bơm.(khe hở cho phép