Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 mục lục Nhiêm vụ thiết kế tốt nghiệp Mục lục Lời nói đầu Chơng I: Giới thiệu tổng quan hệ thống lái 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1 Công dụng .5 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Yêu cầu 1.2 Cấu tạo chung hệ thống lái 1.3 Các loại hệ thống lái 1.3.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại liền hệ thống lái với cầu dẫn hớng loai rời 1.3.2.Hệ thống lái có cờng hóa 1.4 Câú tạo phân hệ thống lái 1.4.1 Trục lái 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 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 Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 21 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 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 bánh xe dẫn hớng 24 2.3.2 Xác định chế đọ tải trọng tính toán hệ thống lái 26 2.3.3 Xác định góc quay vành lái bán kính quay vòng ôtô .28 2.3.4 Tính toán 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 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 hệ thống trợ lực lái 48 3.3.1 Khi xe thẳng 48 3.3.2 Khi xe quay vòng 48 3.3.3 Trờng hợp lực cản hai bánh xe khác .50 Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 22 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 3.3.4 Trờng hợp bơm thủy lực bị hỏng 51 3.4 Xác định hệ số cờng hóa xây dựng đờng dặc tính cờng hóa 51 3.4.1 Phân chia lực hệ thống lái 51 3.4.2 Xây dựng đạc tính cờng hóa lái 53 3.5 Tính cờng hóa láI 55 3.5.1 Xác định kích thớc xi lanh lực .56 3.5.2 Xác định hành trình pitton 57 3.5.3 Kiểm bền cần pitton 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 trợt van phân phối 4.1 Phân tích chi tiết gia công .78 4.1.1 Kết cấu trợt 78 4.1.2 Điều kiện làm việc trợt .78 4.1.3 Phân tích kết cấu công nghệ kết cấu trợt 79 4.1.4 Chọn phôi xác định bề mặt gia công 79 4.2 Lập sơ đồ nguyên công 80 4.2.1 Nguyên công .80 4.2.2 Nguyên công .82 4.2.3 Nguyên công 84 4.2.4 Nguyên công .85 4.2.5 Nguyên công .86 4.2.6 Nguyên công 86 Chơng V: Lắp ráp bảo dỡng sửa chữa hệ thống lái xe UAZ 469 Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 23 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 5.1 Lắp ráp chi tiết 88 5.1.1 Lắp van phân phối 88 5.1.2 Lắp ráp phận xy lanh 88 5.1.3 Lắp ráp tổng thành 89 5.2 Một số h hỏng sửa chữa 89 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 LờI nói đầu Ô tô phơng tiện giao thông hữu ích phục vụ ngời, rút ngắn khoảng cách giao lu kinh tế - văn hoá vùng nớc nói riêng quốc gia nói chung Là phơng tiện quan trọng góp phần thành công vào công xây dựng phát triển kinh tế nứoc ta Ngày nay, công nghiệp Ô tô, có tiến vợt bậc số lợng nh chất lợng Tính trung bình hàng năm, lợng ô tô giới tăng Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 24 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 gần triệu chiếc, ô tô chiếm 75%, lại 25% xe tải xe khách Việt Nam nớc có công nghiệp giai đoạn phát triển, công nghiệp ô tô thời kỳ phát triển sơ khai Hiện nay, nớc ta có hàng loạt công ty liên doanh ô tô, chủ yếu lắp ráp chuyển giao công nghệ phần, việc tiến tới sản xuất ô tô có qui mô mang thơng hiệu Việt Nam mục tiêu giai đoạn thực ngành công nghiệp ô tô Việt Nam Là sinh viên chuyên nghành ô tô, việc đến thiết kế ô tô trình học hỏi tích luỹ Đứng trớc thực phát triển với nhiều lựa chọn việc cải tiến áp dụng thành tiên tiến khoa học kỹ thuật vào cải tiến xe có để phù hợp với tính sử dụng đòi hỏi cần có kỹ s Từ yêu cầu thực tế, em đợc giao đề tài: Thiết kế cải tiến hệ thống lái cho xe UAZ- 469 nhằm mục đích giảm cờng độ cho ngời lái, làm tăng thêm tính động độ an toàn chuyển động xe Em vô cảm ơn thầy giáo: Phạm Huy Hừờng , thầy cô môn nhiệt tình hớng dẫn giúp đỡ em hoàn thành đề tài Tuy nhiên, lần đầu làm công tác thiết kế, thời gian lại có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót Kính mong góp ý, bảo thầy cô bạn để em hiểu rõ Hà Nội, ngày tháng năm 2008 Sinh viên Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 25 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Đỗ Cờng Thanh Chơng i Tổng quan hệ thống lái ô tô 1.1 công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1.Công dụng Hệ thống lái ô tô dùng để thay đổi hớng chuyển động giữ cho ô tô chuyển động theo quỹ đạo xác định 1.1.2 Phân loại Tuỳ thuộc vào yếu tố để phân loại, hệ thống lái đợc chia thành loại sau: Theo cách bố trí vành lái Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 26 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động ô tô) đợc dùng ô tô nớc có luật đờng bên phải nh Việt Nam số nớc khác - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động ô tô) đợc dùng ô tô nớc có luật đờng bên trái nh Anh, Nhật, Thuỵ Điển, Theo số lợng cầu dẫn hớng - Hệ thống lái với bánh dẫn hớng cầu trớc - Hệ thống lái với bánh dẫn hớng cầu sau - Hệ thống lái với bánh dẫn hớng tất cầu Theo kết cấu cấu lái - Cơ cấu lái loại trục vít bánh vít - Cơ cấu lái loại trục vít cung - Cơ cấu lái loại trục vít 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 trụ Theo kết cấu nguyên lý làm việc 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 Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 27 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 1.1.3 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 - Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm vị trí tiện lợi ngời lái - Đảm bảo đợc động học quay vòng để bánh xe không bị trợt lết 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 - 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 2.cấu tạo chung hệ thống lái Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái đợc thể hiển hình 1.1, bao gồm phận nh sau: - Vành lái: Vành lái với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng ngời lái từ trục vít cấu lái Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 28 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 1- Vành lái 2- Trụ lái 3- Trục vít 4- Cung 5- Đòn quay đứng 6- Đòn kéo dọc - Cam quay 8, 9, 0- Hình thang lái 11- Trục bánh xe 12- Dầm cầu dẫn hớng Hình 1.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại liền - Cơ cấu lái: Cơ cấu lái sơ đồ hình 1.1 gồm có trục vít cung Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay trục lái thành chuyển động góc đòn quay đứng khuyếch đại lực điều khiển vành lái -Dẫn động lái: Dẫn động lái bao gồm đòn quay đứng 5, kéo 6, cam quay Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc đòn quay đứng thành chuyển động góc trục bánh xe dẫn hớng - Hình thang lái: Hình thang lái bao gồm đòn 8, 10 Ba khâu hợp với dầm cầu dẫn hớng tạo thành bốn khâu dạng hình thang nên gọi hình thang lái Hình thang lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc hai bánh Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 29 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 xe dẫn hớng theo quan hệ xác định bảo đảm bánh xe không bị trợt quay vòng 1.3 loại hệ thống lái 1.3.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại liền (hình 1.1) hệ thống lái với cầu dẫn hớng loại rời (hình 1.2) Hình 1.2 Hệ thống lái với bánh dẫn hớng hệ thống treo độc lập hệ thống lái cầu liền (hệ thống treo phụ thuộc) ô tô cầu dao động toàn chi tiết hình thang lái dao động khối với cầu dẫn hớng Nhng hệ thống lái với hệ thống treo độc lập (hình 1.2), bánh xe dẫn hớng bên trái bên phải dao động độc lập với nên cấu tạo dẫn động lái hình thang lái có khác so với loại cầu liền Đó ngang hình thang lái làm liền mà phải cắt rời thành nhiều đoạn liên kết với khớp cầu Còn phận khác nh vành lái, trục lái, cấu lái có cấu tạo nguyên lý làm việc nh nói mục 1.3.2 Hệ thống lái có cờng hoá Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 30 Lớp:Ô tô-K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Con trợt nằm van phân phối làm nhiệm vụ đóng mở van phân phối để đờng dầu thông với khoang xi lanh lực ô tô quay vòng Trong điều kiện trợt phải di chuyển chiều trục liên tục phụ thuộc vào chất lợng mặt đờng, nên áp suất dầu hệ thống luôn thay đổi, trợt phải đảm bảo độ kín khít thuỷ lực Do đó, bề mặt làm việc (phần di trợt) phải có độ cứng bề mặt độ chống mài mòn cao, độ đồng tâm độ không ô van lớn Nh vậy, gia công trợt phải đòi hỏi độ xác hình học cao 4.1.3 Phân tích kết cấu công nghệ kết cấu trợt Từ nhiệm vụ yêu cầu trợt vấn đề thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết phải phù hợp với điều kiện gia công, công nghệ nớc Thị trờng nớc thị trờng nhỏ việc sản xuất mang tính chất thử nghiệm, công nghệ lạc hậu ta chọn dạng sản xuất đơn Do kết cấu trợt đơn giản trình tự gia công đơn giản rõ ràng Những yêu cầu kỹ thuật trợt nh độ nhẵn bóng bề mặt phải đợc xác định hợp lý để đảm bảo điều kiện làm việc chi tiết Do phải di chuyển dọc trục liên tục, để giảm ma sát bề mặt tiếp xúc, tăng độ kín khít van trợt phải có độ nhẵn bóng định Ta phải chọn độ nhẵn bóng bề mặt R a = 0,63àm (tơng đơng với ) Để đảm bảo độ làm việc bền lâu vật liệu chế tạo trợt phải có độ cứng độ chống mài mòn cao ta chọn vật liệu chế tạo thép hợp kim có ký hiệu 40X Ngoài tiêu chuẩn độ trụ, độ đồng tâm phải đợc trọng tới để đảm bảo độ yêu cầu làm việc xác trợt 4.1.4 Chọn phôi xác định bề mặt gia công Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 55 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Để gia công trợt van phân phối ta dùng phôi thép cán 40 Trớc đa vào gia công cần vệ sinh phôi cắt bỏ ba via Bề mặt gia công trợt bao gồm: hai mặt đầu, mặt ngoài, mặt mặt rãnh van Tuy nhiên, bề mặt quan trọng mặt ngoài, mặt đầu rãnh van, định tới tuổi thọ chất l ợng chi tiết Các bề mặt gia công phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật mà chi tiết đặt 4.2 Lập sơ đồ nguyên công 4.2.1 Nguyên công 1: Tiện hai mặt đầu chi tiết, khoan lỗ 10 vát mép 10??0,01 S n Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh S Rz40 96 S ??0,01 56 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Phôi thép đặc dài 96+0,01 mm, ta gá kẹp chặt máy tiện mâm cặp chấu định vị bậc tự kẹp chặt Tiến hành tiện hai mặt đầu, sau khoan lỗ 10 vát mép Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 57 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Bớc 1: Tiện mặt đầu Chiều sâu cắt: t = mm Bớc tiến dao: s = 0,08mm/v Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, ký hiệu P9 Số vòng quay trục (tính cho dao tiến vào mép khoả mặt đầu): n = 1000.V 1000.18, 47 = = 147(v / ph) D 3,14.40 Bớc 2: Tiện mặt đầu Chiều sâu cắt: t = mm Bớc tiến dao: s = 0,08mm/v Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, ký hiệu P9 Số vòng quay trục (tính cho dao tiến vào mép khoả mặt đầu): n = 1000.V 1000.18, 47 = = 147(v / ph) D 3,14.40 Bớc 3: Khoan lỗ 10 Chiều sâu cắt: t = mm Bớc tiến dao: s = 0,18mm/v Dùng mũi khoan ruột gà có đờng kính 10, ký hiệu P18 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.33,3 = = 1061(v / ph) D 3,14.10 Bớc 4: Vát mép M12 Chiều sâu cắt: t = 0,5 mm Bớc tiến dao: s = 0,6 mm/v Dung dao vát mép ký hiệu P18 Số vòng quay trục chính: n = 265 v/ph Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 58 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Các bớc gia công đợc thể bảng dới đây: TT Bớc Tiện mặt đầu Tiện mặt đầu Khoan lỗ 10 Vát mép Máy Dao s(mm/v) t(mm) n(v/ph) 1K62 P9 0,08 147 1K62 P9 0,08 147 2A125 P18 0,18 1061 2A125 P18 0,6 0,5 265 4.2.2 Nguyên công 2: Tiện thô mặt chi tiết, tiện trụ bậc 23 28 94 23 _ ??0,01 ??0,004 17 ??0,01 R 40 z Rz 40 0,01 22,5 ?? 36 28,50,01?? Rz40 n S S Sau thực xong nguyên công 1, ta tiến hành tiếp đến nguyên công Trong nguyên công phôi đợc gá hai mũi chống tâm Bớc 1: Tiện thô bề mặt 36,5 Chiều sâu cắt: t = 40 36,5 = 1,75( mm) Bớc tiến dao: s = 0,6(mm/v) Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, ký hiệu P9 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.55,3 = = 440(v / ph) D 3,14.40 Bớc 2: Tiện bậc 23,5 Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 59 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Chiều sâu cắt: t = 36,5 23,5 = 1,5(mm) Bớc tiến dao: s = 0,2(mm/v) Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim ký hiệu P9 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.18,5 = = 147(v / ph) D 3,14.40 Bớc 3: Tiện bậc 20,5 Chiều sâu cắt: t = 36,5 20,5 = 8(mm) Bớc tiến dao: s = 0,3(mm/v) Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, có góc nghiêng 90 0, ký hiệu P9 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.55,3 = = 482,5(v / ph) D 3,14.36,5 Chọn n = 483(v/ph) Các bớc gia công đợc thể bảng dới đây: TT Bớc Máy Dao s(mm/v) t(mm) n(v/ph) Tiện thô bề mặt 1K62 P9 0,6 1,75 440 Tiện bậc 23,5 1K62 P9 0,2 1,5 147 Tiện bậc 20,5 1K62 P9 0,3 482,5 4.2.3 Nguyên công 3: Gia máy tiện101K62 10 công13rãnh 13 ???????? ??????? ??????? Sau gia công xong lỗR 40ta tiến hànhR 40gia công tiếp rãnh mặt z z ỉ 25,5 ??0,01 Định vị chi tiết hai mũi chống tâm n Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh Ôtô - K48 60 S Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Bớc 1: Tiện rãnh 25,5 Chiều sâu cắt: t = 36,5 25,5 = 5,5(mm) Bớc tiến dao: s = 0,05(mm/v) Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, ký hiệu P9 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.70 = = 611(v / ph) D 3,14.36,5 Bớc 2: Tiện rãnh 25,5 lại Chiều sâu cắt: t = 36,5 25,5 = 5,5(mm) Bớc tiến dao: s = 0,05(mm/v) Dùng dao tiện thép gió có gắn mảnh hợp kim, ký hiệu P9 Số vòng quay trục chính: n = 1000.V 1000.70 = = 611(v / ph) D 3,14.36,5 Các bớc gia công đợc thể bảng dới đây: TT Bớc Tiện rãnh 25,5 Tiện rãnh 25,5 Máy 1K62 1K62 Dao s(mm/v) t(mm) n(v/ph) P9 0,05 5,5 611 P9 0,05 5,5 611 4.2.4 Nguyên công 4: Khoan lỗ Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 61 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Dùng mặt phẳng định vị vào mặt đầu chi F tiết để hạn chế bậc tự do, dùng chốt trụ ngắn định vị vào lỗ 10 để hạn chế bậc tự do, ta dùng dẫn h- S ớng để kẹp chặt Chọn máy: máy khoan đứng 2A125, công suất 2,8 (KW) Chọn dao: mũi khoan ruột gà thép gió P18 Chiều sâu cắt: t = = 1(mm) Lợng chạy dao: s = 0,08 (mm/vòng) Tốc độ cắt theo bảng: V = 10,5 (m/phút) Số vòng quay trục chính: n= 1000.V 1000.10,5 = = 1672(v / ph) D 3,14.2 Các bớc gia công đợc thể bảng dới đây: TT Bớc Máy Dao s(mm/v) t(mm) n(v/ph) Khoan lỗ 2A125 P18 0,08 1672 Khoan lỗ 2A125 P18 0,08 1672 4.2.5 Nguyên công 5: Mài tinh mặt trợt S Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh n 62 Ôtô - K48 ỉ22 ?? 0,007 ??????? ỉ36 ?? 0,009 ??????? ỉ ỉ28 ?? 0,007 ??????? 0,63 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 25 n Chi tiết đợc gá hai mũi chống tâm hạn chế bậc tự Chọn máy: máy mài Liên Xô 3450 Bớc tiến máy: s = 0,08 (mm/vòng) Chiều sâu cắt : t = 0,25 (mm) Tốc độ quay đá: nD = 2200 (v/phút) Tốc độ quay phôi: nP = 45 (v/phút) Dùng đá mài: 4.2.6 Nguyên công 6: Kiểm tra tiêu chuẩn kỹ thuật chi tiết vừa gia công Chi tiết sau gia công đòi hỏi phải đạt đợc đầy đủ yêu cầu kỹ thuật Vì vậy, ta phải tiến hành kiểm tra Gá chi tiết hai mũi chống tâm dùng: - Đồng hồ so kiểm tra độ tròn độ đồng tâm mặt chi tiết - Đồng hồ so kiểm tra độ đảo mặt đầu mặt bên rã F D E B C A n Sinh viên: Đỗ Cờng Thanh 63 Ôtô - K48 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế cải tiến hệ thống lái xe UAZ 469 Yêu cầu kiểm tra độ bóng bề mặt làm việc trợt đạt Ra = 0,63àm, hai bên cổ trục mặt bên rãnh đạt Ra = 1,25àm Độ không vuông góc bề mặt A, B, C, D, E, F so với đờng tâm trợt < 0,01/100mm chiều dài Độ ôvan bề mặt chi tiết