Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải theo chiều chuyển động của ôtô đợc dùng trên ô tô của các nớc có luật đi đờng bên trái nh ở Anh, Nhật,Thuỵ Điển, …  Theo số lợng cầu dẫn hớng

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469

mục lục

Nhiêm vụ thiết kế tốt nghiệp

Mục lục .1

Lời nói đầu 3

Chơng I: Giới thiệu tổng quan về hệ thống lái 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 5

1.1.1 Công dụng 5

1.1.2 Phân loại 5

1.1.3 Yêu cầu 6

1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái 7

1.3 Các loại hệ thống lái 8

1.3.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại liền và hệ thống lái với cầu dẫn hớng loai rời 8

1.3.2.Hệ thống lái có cờng hóa 9

1.4 Câú tạo của các bộ phân trong hệ thống lái 9

1.4.1 Trục lái 9

1.4.2 Cơ cấu lái 10

1.4.3 Dẫn động lái 17

1.5 Các góc đặt bánh xe dẫn hớng 20

Chơng II: Tính toán hệ thống lái xe UAZ 469 2.1 Các thông số cơ bản của xe UAZ 469 .21

2.2 Kết cấu hệ thống lái xe thiết kế .21

2.2.1Sơ đồ hệ thống lái xe UAZ 469 22

2.2.2 Đặc điểm 22

2.2.3 Ưu điểm 23

2.2.4 Nhợc điểm 24

2.3 Tính toán hệ thống lái 24

2.3.1 Xác định kích thớc hình học hình thang lái va quan hệ động học của bánh xe dẫn hớng 24

Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh Lớp:Ô tô-K4821

Trang 2

2.3.2 Xác định chế đọ tải trọng tính toán trong hệ thống lái 26

2.3.3 Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng của ôtô .28 2.3.4 Tính toán cơ cấu lái trục vít globoit-con lăn 29

2.3.5 Tính toán kiểm nghiệm bền cho hệ thống lái 34

Chơng III: Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 3.1 Những yêu cầu khi thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 42

3.2 Phân tích lựa chọn phong án cải tiến 42

3.3 Nguyên lý làm viêc của hệ thống trợ lực lái 48

3.3.1 Khi xe đi thẳng 48

3.3.2 Khi xe quay vòng 48

3.3.3 Trờng hợp lực cản hai bánh xe khác nhau 50

3.3.4 Trờng hợp bơm thủy lực bị hỏng 51

3.4 Xác định hệ số cờng hóa và xây dựng đờng dặc tính cờng hóa 51

3.4.1 Phân chia lực trong hệ thống lái 51

3.4.2 Xây dựng đạc tính cờng hóa lái 53

3.5 Tính bộ cờng hóa láI 55

3.5.1 Xác định kích thớc xi lanh lực 56

3.5.2 Xác định hành trình của pitton 57

3.5.3 Kiểm bền cần pitton của xi lanhlực 58

3.5.4 Kiểm bền xi lanh lực 60

3.5.5 Tính toán chọn bơm 63

3.5.6 Tính toán cac chi tiết cua van phânphối 66

Chơng IV: Quy trình công nghệ gia công chi tiết con trợt van phân phối 4.1 Phân tích chi tiết gia công 78

4.1.1 Kết cấu con trợt 78

4.1.2 Điều kiện làm việc của con trợt 78

4.1.3 Phân tích kết cấu công nghệ trong kết cấu con trợt 79

4.1.4 Chọn phôi và xác định bề mặt gia công 79

4.2 Lập sơ đồ các nguyên công 80

4.2.1 Nguyên công 1 80

Trang 3

Chơng V: Lắp ráp và bảo dỡng sửa chữa hệ thống lái xe UAZ 469 5.1 Lắp ráp các chi tiết 88

5.1.1 Lắp van phân phối 88

5.1.2 Lắp ráp các bộ phận của xy lanh 88

5.1.3 Lắp ráp tổng thành 89

5.2 Một số h hỏng và sửa chữa 89

Kết luận 91

Tài liệu tham khảo 92

LờI nói đầu

Ô tô là một trong những phơng tiện giao thông hữu ích phục vụ con

ng-ời, rút ngắn khoảng cách giao lu kinh tế - văn hoá giữa các vùng trong một

n-ớc nói riêng và giữa các quốc gia nói chung Là phơng tiện quan trọng góp phần thành công vào công cuộc xây dựng phát triển kinh tế ở nứoc ta

Ngày nay, nền công nghiệp Ô tô, đã có những tiến bộ vợt bậc cả về số l-ợng cũng nh chất ll-ợng Tính trung bình hàng năm, ll-ợng ô tô trên thế giới tăng gần 6 triệu chiếc, trong đó ô tô con chiếm 75%, còn lại 25% là xe tải và xe khách

Trang 4

Việt Nam là một nớc có nền công nghiệp đang trong giai đoạn pháttriển, trong đó nền công nghiệp ô tô cũng đang trong thời kỳ phát triển sơ khai.Hiện nay, nớc ta có hàng loạt các công ty liên doanh ô tô, chủ yếu lắp ráp vàchuyển giao công nghệ từng phần, việc tiến tới sản xuất ô tô có qui mô mangthơng hiệu Việt Nam là một trong những mục tiêu đã và đang trong giai đoạnthực hiện của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam

Là một sinh viên chuyên nghành ô tô, việc đi đến thiết kế ô tô là cả mộtquá trình học hỏi và tích luỹ Đứng trớc thực tại phát triển với nhiều lựa chọnthì việc cải tiến và áp dụng một thành quả tiên tiến của khoa học kỹ thuật vàocải tiến xe hiện có để phù hợp với tính năng sử dụng là một trong những đòi

hỏi cần có của một kỹ s Từ những yêu cầu thực tế, em đợc giao đề tài: Thiết“Thiết

kế cải tiến hệ thống lái cho xe UAZ- 469 ” nhằm mục đích giảm cờng độ chongời lái, làm tăng thêm tính cơ động và độ an toàn chuyển động của xe

Em vô cùng cảm ơn thầy giáo: Phạm Huy Hừờng , cùng các thầy cô

trong bộ môn đã nhiệt tình hớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.Tuy nhiên, do lần đầu làm công tác thiết kế, thời gian lại có hạn nên khôngtránh khỏi những thiếu sót Kính mong sự góp ý, chỉ bảo của các thầy cô vàcác bạn để em hiểu rõ hơn

Trang 5

Chơng i Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô

1.1 công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1.Công dụng

Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hớng chuyển động hoặc giữ cho

ô tô chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) đợc dùng trên ô tô của các nớc có luật đi đờng bên trái nh ở Anh, Nhật,Thuỵ Điển, …

 Theo số lợng cầu dẫn hớng

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ở cầu trớc

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ở cầu sau

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hớng ở tất cả các cầu

 Theo kết cấu của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái loại trục vít – bánh vít

- Cơ cấu lái loại trục vít – cung răng

Trang 6

- Cơ cấu lái loại trục vít – con lăn

- Cơ cấu lái loại trục vít – chốt quay

- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng)

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ – thanh răng

 Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cờng hoá

- Hệ thống lái có cờng hoá thuỷ lực

- Hệ thống lái có cờng hoá khí nén

- Hệ thống lái có cờng hoá liên hợp

- Hệ thống trợ lực phải chính xác, tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợpchặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe

- Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành lái và góc quay bánh

1 2.cấu tạo chung hệ thống lái

Trang 7

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lái đợc thể hiển trên hình 1.1, bao gồm các

Hình 1.1– Hệ thống lái với cầu dẫn h ớng loại liền

- Cơ cấu lái: Cơ cấu lái ở sơ đồ hình 1.1 gồm có trục vít 3 và cung răng

4 Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển

động góc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành lái

-Dẫn động lái: Dẫn động lái bao gồm đòn quay đứng 5, thanh kéo 6, cam quay 7 Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng 5thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hớng

- Hình thang lái: Hình thang lái bao gồm các đòn 8, 9 và 10 Ba khâunày hợp với dầm cầu dẫn hớng tạo thành bốn khâu dạng hình thang nên gọi làhình thang lái Hình thang lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai bánh

xe dẫn hớng theo một quan hệ xác định bảo đảm các bánh xe không bị trợt khiquay vòng

Trang 8

1.3 các loại hệ thống lái

1.3.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại liền (hình 1.1) và hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại rời (hình 1.2)

Hình 1.2 – Hệ thống lái với bánh dẫn hớng trong hệ thống treo độc lập

ở hệ thống lái cầu liền (hệ thống treo phụ thuộc) khi ô tô hoặc cầu dao

động thì toàn bộ các chi tiết của hình thang lái dao động cùng một khối vớicầu dẫn hớng Nhng ở hệ thống lái với hệ thống treo độc lập (hình 1.2), cácbánh xe dẫn hớng bên trái hoặc bên phải có thể dao động độc lập với nhau nêncấu tạo của dẫn động lái và hình thang lái có khác so với loại cầu liền Đó làthanh ngang của hình thang lái không thể làm liền mà phải cắt rời thành nhiều

đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu

Còn các bộ phận khác nh vành lái, trục lái, cơ cấu lái đều có cấu tạo vànguyên lý làm việc nh đã nói trong mục 2

1.3.2 Hệ thống lái có cờng hoá

Bố trí chung của hệ thống lái loại này đợc thể hiện trên hình 1.3

Trang 9

Hình 1.3 – Hệ thống lái có cờng hoá

So với hệ thống lái không có cờng hoá đã trình bày ở trên, cấu tạo chung của

hệ thống lái có cờng hoá gồm hai phần chính: phần lái cơ khí và phần cờng hoá

Phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống nh các trờng hợp đã trìnhbày ở trên

Phần cờng hoá với các bộ phận chính sau:

- Nguồn năng lợng của bộ cơng hoá, trong sơ đồ hình 1.3 là bơm thuỷlực

- Van phân phối (van điều khiển)

- Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực)

1.4 CấU TạO CủA CáC Bộ PHậN TRONG Hệ THốNG LáI

Trang 10

Hình 1.4 – Cấu tạo trục láia) Trục lái cố định không thay đổi đợc góc nghiêng

b) Trục lái thay đổi đợc góc nghiêng

Đối với loại không thay đổi đợc góc nghiêng thì trục lái gồm một thanhthép hình trụ rỗng Đầu trên của trục lái đợc lắp bằng then hoa với moayơ củavành lái (vô lăng), còn đầu dới cũng đợc lắp bằng then hoa với khớp các đăng.Trục chính đợc đỡ trong ống trục lái bằng các ổ bi ống trục lái đợc cố địnhtrên vỏ cabin bằng các giá đỡ Vành lái có dạng một thanh thép hình tròn vớimột số nan hoa (hai hoặc ba) nối vành thép với moayơ vành lái cũng bằng kimloại Moayơ có làm lỗ với các then hoa để ăn khớp then với đầu trên của trụclái

Đối với loại không thay đổi đợc góc nghiêng thì ngoài những chi tiết kểtrên, trục chính không phải là một thanh liên tục mà đợc chia thành hai phần

có thể chuyển động tơng đối với nhau trong một góc độ nhất định nhờ kết cấu

đặc biệt của khớp nối (hình 1.4.b) Tuỳ thuộc vào t thế và khuôn khổ của ngờilái mà vành lái có thể đợc điều chỉnh với góc nghiêng phù hợp

Trang 11

Cơ cấu lái có các thông số đặc trng cho tính năng kỹ thuật sau:

ở các vị trí rìa thờng đợc dùng ở hệ thống lái không có cờng hoá

- Hiệu suất thuận:

Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống.Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ Vì vậy, nói chung khi thiết kế cơcấu lái yêu cầu phải có hiệu suất thuận cao

- Hiệu suất nghịch:

Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ dới đòn quay đứnglên trục lái Thông thờng yêu cầu phải có hiệu suất nghịch phải có trị số bé hơnhiệu suất thuận Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệthống chuyển động của ô tô sẽ không truyền đến vành lái đợc vì chúng bị triệttiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Đây là một tính chất rất quý của cơ cấu lái.Tuy nhiên, không thể đa hiệu suất nghịch xuống quá thấp, vì lúc đó bánh xedẫn hớng sẽ không tự trả lại đợc về vị trí ban đầu dới tác dụng của các mômen

ổn định Vì vậy, để đảm bảo khả năng tự trả bánh xe dẫn hớng từ vị trí đã quay

về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đờng lên vành lái trong một phạm

vi nào đấy thì cơ cấu lái đợc thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định

 Cơ cấu lái loại trục vít cung răng (hình 1.5)

Cơ cấu lái loại trục vít cung răng có u điểm là giảm đợc trọng lợng vàkích thớc so với loại trục vít bánh răng Cung răng có thể là cung răng thờng(hình 1.5.a) hoặc cung răng bên (hình 1.5.b) Cung răng bên có u điểm là tiếp

Trang 12

xúc theo toàn bộ chiều dài răng, do đó giảm đợc ứng suất tiếp xúc và răng íthao mòn, cho nên thờng dùng cho ô tô tải cỡ lớn

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng đợc xác định nh sau:

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi Hiệu suấtthuận khoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4

 Cơ cấu lái loại trục vít con lăn (hình 1.6)

Trang 13

Hình 1.6 – Cơ cấu lái loại trục vít con lănCơ cấu lái loại trục vít con lăn có những u điểm sau:

- Nhờ trục vít có dạng glôbôit cho nên mặc dù chiều dài trục vít khônglớn nhng sự tiếp xúc của các răng ăn khớp đợc lâu hơn và trên diện rộng hơn,

có nghĩa là giảm đợc kích thớc chung và giảm ứng suất tiếp xúc của các răng

- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc với nhau đợc phân tán, tuỳ theoloại ô tô mà có thể làm con lăn có từ hai đến bốn vòng ren

- Tổn thất do ma sát ít hơn nhờ thay ma sát trợt bằng ma sát lăn

- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của các bánh răng

Đờng trục của con lăn nằm lệch với đờng trục của trục vít một khoảng e

= 5 - 7 mm Điều này cho phép điều chỉnh lại khe hở ăn khớp sau một thờigian làm việc các chi tiết bị hao mòn

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít con lăn tại vị trí trung gian xác địnhtheo công thức:

1 2

Trang 14

z1 - số mối ren của trục vít

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìakhoảng từ 5 - 7%, nhng sự tăng này không đáng kể nên có thể bỏ qua và coi

nh tỉ số truyền không đổi

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,65 và hiệu suất nghịch vào khoảng 0,5.Cơ cấu lái loại này đợc sử dụng rộng rãi trong các loại ô tô khác nhau

 Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay (hình 1.7)

Cơ cấu lái loại này có u điểm cơ bản là có thể thiết kế tỷ số truyền thay

đổi theo các quy luật khác nhau tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng

Hình 1.7 – Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay

Nếu bớc của trục vít t không đổi thì tỷ số truyền đợc xác định theo công

 - góc quay của đòn quay đứng;

r2 - bán kính từ chốt quay đến trục đòn quay đứng

Trang 15

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái loại này đều vàokhoảng 0,7 Cơ cấu lái loại này thờng đợc sử dụng ở hệ thống lái không có c-ờng hoá trên ô tô tải và ô tô khách

 Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng (hình 1.8)

Hai đầu trục vít đợc đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, một đai ốc bi chạy trên trụcvít nhờ rất nhiều các viên bi ở trong các rãnh xoắn trên trục vít và bên trong đai

ốc Các viên bi lăn trong các rãnh này, các rãnh đợc thiết kế để cho phép cácviên bi tuần hoàn một cách liên tục

Hình 1.8 – Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng

Một trục với bánh răng rẻ quạt đợc lắp trong hộp cơ cấu lái bằng các ổ

bi kim Phần răng rẻ quạt ăn khớp với răng của đai ốc bi Khi trục vít quay dẫn

đến trục đòn quay đứng quay

Ưu điểm của cơ cấu lái loại trục vít êcu bi cung răng là: tổn thất ma sátgiữa trục vít và trục rẻ quạt rất nhỏ nhờ biến ma sát trợt thành ma sát lăn

 Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng (hình 1.9)

Bánh răng trụ đợc chế tạo liền với trục lái nên còn gọi là trục răng Khiquay vành lái trục răng quay làm thanh răng dịch chuyển sang phải hoặc sang

Trang 16

trái Sự dịch chuyển của thanh răng đợc truyền tới cam quay qua các đầu thanhrăng và khớp cầu

Hình 1.9- Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng.

1.Trục lái 7.Đai ốc

2.Chụp nhựa 8.Đai ốc điều chỉnh

3.Đai ốc điều chỉnh 9.Lò xo

4 ổ bi trên 10.Thanh răng

5.Vỏ cơ cấu lái 11.trục răng

6 Dẫn hớng thanh răng 12 ổ bi dới

Cơ cấu lái loại trục răng thanh răng có các u điểm sau:

- Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng cótác dụng nh thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang nh ở cơ cấu láikhác

- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao

- Ma sát trợt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ

- Cơ cấu lái đợc bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dỡng

1.4.3 Dẫn động lái

11

109

8

543

12

36

Trang 17

mà đòn quay có thể quay trong mặt phẳng ngang (hình 1.10.a) hoặc mặt phẳng

Trang 18

Cấu tạo chung của đòn kéo gồm một thanh thép hình trụ rỗng hai đầu có

bố trí các rôtuyn với liên kết cầu Vì trong quá trình làm việc vị trí của các đònkéo có thể thay đổi trong không gian nên các điểm nối giữa các đòn kéo phải

là liên kết cầu để tránh cỡng bức

Liên kết cầu bao gồm một rôtuyn với một đầu có dạng cầu và các bátrôtuyn có bề mặt lắp ghép là một phần chỏm cầu lõm đợc lắp ráp với mặt cầucủa rôtuyn Một yêu cầu đối với dẫn động lái là phải chính xác, không có độdơ, đồng thời để dập tắt các lực va đập truyền qua dẫn động lái nên hầu hết cáckhớp rôtuyn đều dùng lò xo để ép bát rôtuyn với mặt cầu của rôtuyn Lực épcủa các lò xo này lên rôtuyn đợc điều chỉnh bằng các nút tỳ có ren Để bôi trơncác bề mặt làm việc của rôtuyn và bát rôtuyn thì ngời ta thờng bố trí một vú

Trang 19

mỡ và các đờng dẫn mỡ từ vú mỡ tới các rôtuyn Trên một đòn kéo có hairôtuyn thì việc bố trí lò xo ở các đầu rôtuyn này phải bảo đảm sao cho khi lựctruyền từ chốt rôtuyn này đến chốt kia chỉ có một trong hai lò xo làm việc

 Hình thang lái

Hình thang lái thực chất là một tứ giác gồm bốn khâu (hình 1.12): dầmcầu, thanh lái ngang và hai thanh bên (cánh bản lề) ở vị trí trung gian, tứ giácnày có dạng hình thang nên đợc gọi là hình thang lái Trừ giầm cầu ra cáckhâu còn lại của hình thang lái có cấu tạo nh các đòn kéo Vì vậy, ở đây chúng

ta không xét thêm về mặt cấu tạo mà chủ yếu đa ra hình dạng và kích thớc củahình thang lái Để đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe bên trong vàbánh xe bên ngoài để các bánh xe cùng quay trên một tâm quay tức thời thìkích thớc của các thanh lái ngang, cánh bản lề và góc  phải có những giá trịxác định

Hình 1.12 – Hình thang lái

ở một số ô tô do kết cấu của hệ thống treo và hệ thống lái khác nhaunên hình thang lái cũng đợc suy biến theo

 Giảm chấn của hệ thống lái :

Để nâng cao chất lợng của xe, trên một số loại xe có dùng giảm chấntrong hệ thống lái Trong hệ thống lái có cờng hoá thì cờng hoá đóng vaitrò nh một giảm chấn

Trang 20

Tác dụng của giảm chấn là dập tắt các dao động từ mặt đờng lên vànhtay lái, ổn định vành lái khi đi trên đờng xấu

Chơng 2 tính toán hệ thống lái xe uaz 469 2.1 Các thông số cơ bản của xe UAZ 469

Loại xe UAZ 469 đợc Liên Xô sản suất năm 1972 có các thông số cơ bản sau:

Trang 21

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống lái xe UAZ 469

Trang 22

Hệ thống lái lắp trên xe UAZ 469 có các đặc điểm sau:

Trang 23

- Là hệ thống lái cơ khí, không có cờng hoá lái

- Cơ cấu lái loại trục vít – con lăn 2 răng, tỷ số truyền ic = 23,4

- Dẫn động lái gồm: đòn quay đứng, đòn kéo dọc, đòn quay ngang

- Hình thang lái gồm: dầm cầu trớc, đòn kéo ngang và đòn bên, các chitiết liên hệ với nhau thông qua khớp cầu

2.2.3 Ưu điểm của hệ thống lái xe UAZ 469

- áp suất tác dụng lên con lăn giảm đáng kể so với loại trục vít – bánh vít

- Khe hở giữa trục vít và con lăn nhỏ nhất khi xe đi thẳng nên khắc phục

2.2.4 Nhợc điểm của hệ thống lái xe UAZ 469

- Là hệ thống lái cơ khí nên lực lái lớn, nhất là khi quay vòng nhanh, nêngây mệt mỏi cho ngời lái, làm giảm tính năng cơ động của xe

- Lực va đập từ bánh xe với mặt đờng lên vành tay lái còn lớn, nên vànhtay lái bị rung lắc mạnh khi xe đi vào đờng xấu

-Có thể chia hệ thống lái của xe UAZ 469 thành 2 phần chính:

a.Cơ cấu lái: gồm trục vít lõm glôboit, trục của đòn quay đứng cùng với con

lăn tạo thành cơ cấu truyền lực Trục vít lõm ở vỏ hộp tay lái trên hai vòng bi

đũa hình côn không có vỏ áo trong Vỏ áo trong của của vòng bi thay bằngrãnh lăn trên trục vít lõm và các viên bi lăn trong rãnh lăn đó Vỏ áo ngoài củavòng bi lắp vào vỏ cơ cấu lái Trong vỏ cơ cấu lái giữa lớp dới của vỏ hộp và vỏhộp tay lái có lắp một số miếng đệm mỏng để điều chỉnh độ rơ của vòng bi khicần thiết

Trang 24

răng có tác dụng biến chuyển động quay của vành lái thành chuyển động góccủa đòn quay đứng trong mặt phẳng thẳng đứng qua thanh kéo dọc, thanh kéongang và cam quay làm bánh xe quay sang phải hoặc trái

2.3 Tính toán hệ thống lái

2.3.1.Xác dịnh kích thớc hình học của hình thang lái và quan hệ động học

của góc quay bánh xe dẫn hớng

Việc xác định các thông số của hình thang lái là việc rất quan trọng

 xây dựng quan hệ lý thuyết

từ quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng

lý thuyết của bánh xe:

L

B g

thay các giá trị tơng ứng ta có bảng sau:

lt

 Xây dựng các quan hệ thực tế của cơ cấu lái kiểu Đantô

Hầu hết các ôtô ngày nay đều dùng hình thang lái đantô Hình thang lái đantô

là cơ cấu đảm bảo gần đúng quan hệ của công thức trên

Chọn m ( 0 , 14  0 , 16 )B o  0 , 15 1280  192mm

Sơbộ:

21

384 , 0 2380 7 , 0 2

1280

7 , 0 2 ) 90 (

Hình 2.3: Các thông

số hình họcSau khi xác định đợc góc sơ bộ ta xác định các góc thực tế theo công thức sau:

Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh Ôtô - K482

Trang 25

2

0

2 0

sin 2 sin 2 sin

arcsin

sin

cos

B m

B m m

B

m artg

(giáo trình tính toán thiết kế ô tô - Tg: Nguyễn Trọng Hoan)

Sau đó chọn các giá trị  2 ,  3 xung quanh 1.Giá trị tính đợc ghi trong bảng

theta1 theta2 theta3 theta4

3

Đồ thị góc láI lý thuyết và thực tế

Trang 26

2.3.2.Xác định chế độ tải trọng tính toán trong hệ thống lái

Tải trọng tính toán qui định cho hệ thống lái đuợc xác định thông qua mô mencản quay vòng và mô men tác động lớn nhất đặt trên vành lái

 Tính toán mômen cản quay vòng

Mô men cản quay vòng đợc tính toán khi xuất hiện lực cản lăn của hai bánh xengợc chiều nhau ,có mặt lực bên Y, moment ổn dịnh bánh xe dẫn hớng

3 2

P

KG

G bx  890 : 2  445 là tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hớng

Hình 2.5 Các lực tác dụng khi phanh

c =60 mm là cánh tay đòn của lực Pr quay xung quanh trụ đứng

Giá trị mô men do Y gây nên M2 đợc tính cho một bánh xe, phản lực bên lùisau một đoạn x

Giá trị của x thừa nhận bằng 1/4chiều dài của vết tiếp xúc và gây nên mô menquay cùng chiều M1

M2 = Y.x=0.14.G bx y.r bx

85 0

c

4

Trang 27

Mô men ổn định M3 có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số 

Mô men cản tổng cộng trên cầu dẫn huớng đợc tính nh sau:

M

r c

f G M

M M M

c

bx y bx

c

56 , 46328 11

, 1 384 85 , 0 14 , 0 60 02 , 0 445 2

14 , 0 2

3 2 1

i r c

f

G

6 , 0

1 56 , 46328

1

14 , 0 2

63 , 77214

.ccl ddl  

c

i i R

M

kG = 290,4N R=200mm là bán kính vành lái

Hình2.6 Các góc đánh lái

2.3.3.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ôtô

 Góc quay vành lái lớn nhất:

Bhl

Rnmi n

Trang 28

góc quay vành lái lớn nhất đợc xác định theo góc quay bánh xe dẫn hớng yêucầu nhằm tạo nên khả năng quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất.Thôngthờng góc quay bánh xe dẫn hớng kẻ từ vị trí trung gian đến vi trí quay lớnnhất, lấy trung bình cho cả hai bên bxmaxcó thể lấy nh sau: với xe du lịch:

tg

L R



Bán kính nhỏ nhất Rtmincủa hành lang quét phía trong:

3422 60

640 30

2380

0 max

tg c

B tg

30 sin 640 30

sin

2380 sin

2 sin

0 0

max 0

max



Chiều rộng hành lang quét:B hl R nmin  R tmin  5140-3422=1718mm

2.3.4 Tính toán cơ cấu lái trục vít glôbôit - con lăn

Coi con lăn thay thế một phần bánh vít Xác định kích thớc hình học của trụcbánh vít:

1 Chọn các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít - bánh vít

-Chọn q =9 là hệ số đờng kính trục vít và ms=6 (mm) là mô đun dọc củatrục vít cần thiết sao cho đảm bảo đìêu kiện gia công theo tiêu chuẩn theo bảngquy chuẩn

-Chọn số mối ren trục vít Z tv  1 nhằm đảm bảo kích thứơc có kết cấu nhỏgọn

R n

Rd 1





Trang 29

§å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ c¶i tiÕn hÖ thèng l¸i xe UAZ 469

§êng kÝnh vßng chia nhá nhÊt Dcl m s.q  6 9  54 54

Gãc quay lín nhÊt cña b¸nh xe

Sinh viªn: §ç Cêng Thanh ¤t« - K487

Trang 30

Bán kính cung cắt chế tạo 0,5D ctao 102,78.0,5 51,39Tại tiết diện lớn nhất:

Để tạo nên sự thay đổi khe hở bên  trong chế tạo dùng biên pháp dịch chuyển giữa dao cắt đờng biên dạng của trục vít con lăn và dao cắt răng con lăn:

Khi đó R 2 R1 và R R2  R1

-Giá trị khe hở   R tg thay đổi( là góc nửa đỉnh

của răng trục vít và con lăn)

Giá trị độ dơ vành lái cho phép của cơ cáu lái :

Dd2 Dc2 Df2

Trang 31

Độ giơ tổng cộng của hệ thống lái vl:

với xe du lịch <8 0,độ giơ bao gốm của cơ cấu lái, khớp trụ đứng, bi bánhxe.Độ dơ cho cơ cấu lái chiếm khoảng 40% - 60% độ giơ tổng cộng

Độ giơ cho phép trong cơ cấu lái tại vị trí trung gian:

 = 4.0,5.sin(6,43)=1,44 với là góc nâng trục vít

Xác định góc nửa đỉnh làm việc của bánh vít tơng đơng:

2

sin

c D

tg = 2,5 mmgía trị R=2,5 – 5 mm

Xác định đờng cong biên dạng trục vít lõm nhờ đờng kính bánh vít củadao cắt D cdao

R D

D cdao  c2  2 

Tâm trục dao cắt biên dạng trục vít đợc dịch chuyển một đoạn R

Độ lệch bên khi lắp ráp :e0 , 10  0 , 18.D col=0,15.54=8,1mm

Sau khi có độ dịch trục e cần thiết tính lại khoảng cách trục của trục vít

và trục của đòng quay đứng A0nhờ công thức sau:

Trang 32

Hình 2.9 Các thông số con lăn

Để đảm bảo độ bền tơng đơng của bộ truyền ,đờng kính con lăn có thể lấy

bằng đờng kính trục vít tại chỗ nhỏ nhất:

Biên dạng con lăn đợc chế tạo theo biên dạng của trục vít

Chiều dài làm việc của con lăn l cl tuỳ thuộc vào số răng con lăn (chọntheo xe tham khảo) và tính nh sau:





 0 , 95 0 , 97 = 0,96.tg(6,43-4,57)/tg6,43=0,28

Hiệu suất thuận cơ cấu lái bằng 0,55-0,7

2.3.5.Tính toán bền cho hệ thống lái

1) Tính toán bền cho cơ cấu lái:

Sơ đồ lực đợc đợc chỉ ra trên hình bên:

Khi tính toán các răng ăn khớp, lực chiều trục T đợc tính:



tg r

R P

2  max

Khi tính bền lấy Pvlmax=50kG>Pvl(tinh toán)

cl

r :bán kính vòng tròn chia của trục vít

Trang 33

=6,43:góc nghiêng của răng, R=200mm bán kính vành lái

2 1

 -xác định qua việc dựng kết cấu nh đã tính

toán ,tính theo radian

 cd=3286/297,68=11,03(kG/mm2)=110,3MN/m2

Kiểm tra theo uốn cho răng trục vít dới tác dụng của lực T:

k u

y m q

k T

3 , 1

Z

981 , 0

23

=23,37tra bảng ta có yk =0,509

Suy ra u=2300,2.1,3/(1,3.9.6.6.0,509)=12,95kG/mm2

Vật liệu trục vít thép20, 20Cr,18CrMnTi, đợc xêmentit hoá hay thép

35Cr,35CrNi xianua hoá cd 700  800MN/m2 ;u 120  150MN/m2

Thoả mãn điều kiện bền

r1

r2

fi1 fi2

e

Trang 34

2) Tính toán các chi tiết dẫn động lái

 Trục lái:

Đợc làm từ thép ống hoặc tròn đặc và tính toán theo xoắn dới tác dụng của mômen đặt lên vành lái:

Với các thông số kết cấu cho trớc là:

Pmax = 50kG(lấy để tính toán)

R = 200 mm : bán kính vô lăng

D = 32mm : đờng kính ngoài của trục lái

d = 28mm : đờng kính vòng trong của trục lái

) /

2 , 0

max

4

4 d D

D R P

 =50.200.32/(0,2(324 -284 ))=3,68 kG/mm2 = 36,8 MN/m2 <[ ] = 50- 80 MN/m2

Trục lái làm bằng thép 20,30,40,có ứng suất

cho phép    50  80MN/m2

Các trục dài cần thiết phải kiểm tra góc

xoắn:

) (

2

rad G D

L



 

L=1 m :chiều dài của trục lái;

G: mô đun đàn hồi dịch chuyển:

Hình 2.11 Kích thớc đòn quay đứng

3

10

Trang 35

Q=

c

th c

l

i R

Pmax 

=35.200.19.0,56/210=355kG Lấy Q = 445kG= 4450N

ứng suất uốn ,xoắn tại tiết diện 1-1 :



.

a b

c Q

chịu lực kéo nén dới tác dụng của lực Q đã tính ở trên

Tiết diện đòn thờng ở dạng tròn đặc hoặc tròn rỗng (chọn rỗng với kích thớcDxd=26x20)

2

.

min

J   =3,142 (264 -204 )/64=45751mm4 =4,5751cm4với D đờng kính ngoài ,d đờng kính trong

1



 hệ số liên kết với khớp cầu

l=775mm: chiều dài thanh

 2

5 2

5 , 77

575 , 4 10 2





th

Khi xác định kích thớc yêu cầu hệ số dự trữ bền ổn định [n] > 1,8-3,0

Trang 36

  1 , 8 3 38

, 3 445 / 5 ,

Đòn ngang của hình thang lái:

Chế độ tải trọng tính toán với lực phanh (cầu trớc ) cực đại P pmax:

x t lp

Gt là tải trong đặt lên cầu trớc trong trạng thái tĩnh

mtp là hệ số phân bố tải trong khi

Đòn ngang chịu lực kéo nén dới tác dụng của lực N đã tính ở trên

Tiết diện đòn thờng ở dạng tròn đặc hoặc tròn rỗng (chọn rỗng với kích thớcDxd=32x26)

2

.

min

J   =3,142 (324 -264 )/64=91139mm4 =9,11cm4với D đờng kính ngoài ,d đờng kính trong

1



 hệ số liên kết với khớp cầu

l=132mm: chiều dài thanh

N

Trang 37

 2

5 2

132

1139 , 9 10 2

, 4 2 , 249 / 1 ,

Mặt cắt khi chịu cắt nguy hiểm là chỗ thắt của rotuyn

Vật liệu chế tạo là thép 15CrMg,12CrNi đợc xêmentit hoá bề mặt

cd

 = Q/F= 4450/301,44=14,76(N/mm2 )=14,76(MN/m2)

Vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện bền

Lò xo đợc tính sao cho có khả năng đàn hồi và tự bù khe hở do mòn, lực nén khilắp ráp tính bằng 0,8 giá trị lực truyền qua các đòn nối của chúng

Nh vậy các chi tiết của hệ thống lái thoả mãn mọi điều kiện bền.Vậy cơ cấu láithiết kế phù hợp với điều kiện tính toán

Chơng iii Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ469

ỉ 28

23

Trang 38

3.1 những yêu cầu khi cải tiến hệ thống lái xe UAZ469

- Đảm bảo điều khiển ô tô một cách nhẹ nhàng

- Tránh khả năng gây ra sự dao động của các bánh xe dẫn hớng

- Độ chậm tác dụng phải nằm trong phạm vi cho phép

- Không có hiện tợng tự cờng hoá, nghĩa là không có hiện tợng ngời lái

xe không đánh tay lái mà xe vẫn tự quay vòng

- Đảm bảo tính chất tuỳ động lực, có nghĩa “Thiếtcảm giác của đờng” , đợc thểhiện ở chỗ lực đặt vào vành tay lái phải tăng cờng cùng với sự tăng của lực cảnquay vòng

- Hệ thống lái vẫn đảm bảo làm việc đ ợc khi hệ thống cờng hoá bịhỏng

- Có độ nhạy cao, làm việc ổn định, bộ phận cải tiến chi tiết là ít nhất

- Không làm ảnh hởng tới khả năng việt dã của xe

- Không làm thay đổi quan hệ động học và động lực học giữa hệ thốngtreo và hệ thống lái

- Chăm sóc bảo dỡng đợc thuận tiện, dễ dàng

- Chế tạo đơn giản, có giá thành cải tiến thấp

3.2 phân tích lựa chọn phơng án cải tiến

3.2.1 Phơng án 1: Xi lanh lực và van phân phối đợc bố trí trong cơ cấu lái

Trang 39

Có kết cấu gọn, tốn ít đờng ống dẫn nên độ chậm tác dụng nhỏ, giảm

đ-ợc va đập từ mặt đờng lên vành tay lái

 Nhợc điểm

- Cấu tạo của cơ cấu lái rất phức tạp, các chi tiết của hệ thống phải chịutoàn bộ mômen cản quay vòng, do vậy ứng suất biến dạng lớn

- Phải thay cơ cấu lái mới nên có giá thành cải tiến cao

3.2.2 Phơng án 2: Van phân phối đợc bố trí cùng với xi lanh lực, còn cơ cấu

lái là một cụm riêng biệt

Định dạng
Số trang	79
Dung lượng	6,61 MB