Khi người lái quay vô lăng 1 để điều khiển xe, qua cơ cấu lái 4 làm cho taybiên 5 quay một góc thông qua đòn kéo dọc 11 và đòn quay cam 7 làm bánh xe dẫn hướng bên trái dịch chuyển qua c
Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống lái
1.1.1 Công dụng hệ thống lái
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.
1.1.2 Phân loại hệ thống lái
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái trên xe ô tô
- Theo vị trí bố trí vành lái, chia ra:
+ Vành lái bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,
+ Vành lái bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thụy Điển
- Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:
+ Cơ cấu lái Trục vít - Cung răng
+ Cơ cấu lái Trục vít - Chốt quay;
+ Cơ cấu lái Trục vít - Con lăn;
+ Cơ cấu lái Bánh răng - Thanh răng;
+ Cơ cấu lái Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng)
- Theo số lượng bánh xe dẫn hướng, chia ra:
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cầu trước;
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cầu sau;
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;
- Theo đặc điểm kết cấu dẫn động:
+ Theo phương pháp dẫn động bánh xe dẫn hướng:
• Dẫn động chung cho cả hai bánh dẫn hướng
+ Theo kết cấu hình thang lái:
• Hình thang lái phân chia
+ Theo cách bố trí hình thang lái:
• Bố trí trước dầm cầu
• Bố trí sau dầm cầu
- Theo đặc điểm trợ lực lái, chia ra:
+ Trợ lực khí nén (hoặc chân không)
Ngoài ra còn có thể phân loại theo: theo sơ đồ bố trí trợ lực lái.
1.1.3 Yêu cầu hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe ô tô phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:
+ Để đảm bảo yêu cầu này thì hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ
+ 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 một khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt bên gây mòn lốp, 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 hoặc chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên
+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vành lái và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng (Tính tùy động).
Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái
Sơ đồ tổng quan hệt thống lái được biểu diễn ở hình 1.1
Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái
Khớp cầu nối; 10 Đòn ngang (thanh ngang); 11 Đòn kéo dọc
Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc Trục lái thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc) để truyền mô men quay từ vành tay lái tới cơ cấu lái Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của tay biên trong mặt phẳng thẳng đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết Cơ cấu lái được bắt chặt lên xà dọc (phần được treo của ô tô) Dẫn động lái (gồm: 11,7,8,9,10) có nhiệm vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống bánh xe dẫn hướng đảm bảo tỷ số truyền nhất định và chủ yếu giữ được động học quay vòng đúng của ô tô.
Khi người lái quay vô lăng (1) để điều khiển xe, qua cơ cấu lái (4) làm cho tay biên (5) quay một góc thông qua đòn kéo dọc (11) và đòn quay cam (7) làm bánh xe dẫn hướng bên trái dịch chuyển qua các đòn (8,10) của hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướng bên kia cũng dịch chuyển quanh trụ đứng, lệch phương chuyển động theo ý muốn của người lái.
Giới thiệu sơ bộ một số chi tiết và bộ phận trên hệ thống lái
Vành lái hay còn gọi là bánh lái (vô lăng) thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để tạo và truyền mô men quay do người lái, tác dụng lên trục lái Các nan hoa có thể bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái.
Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô lăng xuống cơ cấu lái Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vành lái, nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển Tuy nhiên, trên một số xe, độ nghiêng của vô lăng và độ dài của trục là có thể điều chỉnh được để tăng độ thích nghi với người lái xe và thuận tiện cho việc ra vào chỗ ngồi lái.
Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vô lăng (vành lái) thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng moment theo tỷ số truyền yêu cầu.
Các loại cơ cấu lái thông dụng
Trên xe ô tô thường sử dụng một số loại cơ cấu lái cơ bản sau : a Cơ cấu lái kiểu trục vít - Cung răng.
Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp ηth= 0,5-0,7; ηng=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu 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 1.2) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1.3) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm) Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.
Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít.
Hình 1.2: Trục vít lăn - cung răng đặt giữa
1 Ổ bi; 2 Trục vít; 3 Cung răng; 4.Vỏ
Hình 1.3: Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên
1 Ổ bi ; 2 Trục vít; 3 Cung răng ; 4 Vỏ b Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn.
Hình 1.4: 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 1.4) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm:
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
+ 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 được bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,5-5 mm. c Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt quay.
Trên hình 1.5 là kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay.
Cơ cấu lái loại này có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.
Hình 1.5: Cơ cấu lái trục vít - chốt quay
1 Chốt quay; 2 Trục vít; 3 Đòn quay d Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng
Trên hình 1.6 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
Hình 1.6: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
5 Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6 Lò xo; 7 Dẫn hướng thanh răng
Trên hình 1.7 là kết cấu van phân phối
Hình 1.7: 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;
Hình 1.8 là sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
Hình 1.8: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, thanh răng được ép đến bánh răng bằng lò xo. e Cơ cấu lái kiểu liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.
Trên hình 1.9 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng. Êcu (20) lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục đòn lái đứng.
Hình 1.9: 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.
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận η t = 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch η n = 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 trợ lực thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng.
- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn.
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. a Hình thang lái.
Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái Hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng Mục đích làm cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định.
Giới thiệu chung về xe Ford Everest
Hình dáng bên ngoài của xe Ford Everest được thể hiện trên hình 2.1
Hình 2.1: Hình dáng xe Ford Everest
Ford Everest là một mẫu xe thể thao đa dụng (SUV) 7 chỗ khá phổ biến ở Việt Nam Ford Everest được sản xuất từ năm 2000 tại nhà máy ô tô FORD Mĩ, sau đó được nhập vào thị trường Việt Nam và được lắp ráp tại nhà máy liên doanh ô tô Việt Nam Gia nhập thị trường ô tô Việt Nam khá sớm, Everest đạt doanh số cộng dồn khoảng 12.000 chiếc được bán ra kể từ năm 2005 và cho đến nay vẫn giữ vị trí là một trong những mẫu xe bán chạy hàng đầu của phân khúc xe đa dụng chỉ đứng sau Toyota Fortuner.
Ford Everest có 3 lọai : 2.5L, 4x2 (truyền động cầu sau, động cơ diezel) ; 2.6L, 4x2(truyền động cầu sau, động cơ xăng) ; 2.5L,4x4 (hai cầu chủ động, động cơ diezel).
Các kích thước cơ bản của xe Everest được biểu diễn trên hình 2.2
Hình 2.2: Các kích thước cơ bản của xe Ford Everest.
2.1.2 Một số cụm bộ phận cơ bản trên xe Ford Everest a Động cơ:
Ford Everest lắp ráp tại Việt Nam sử dụng động cơ Turbo TDCi dung tích 2.5 lít, 16 van, 4 xi lanh thẳng hàng, trục cam đơn có hệ thống làm mát intercooler. Dung tích thùng nhiên liệu lớn với 71 lít cho phép di chuyển đường dài mà không phải đổ nhiên liệu nhiều lần Everest động cơ khỏe mang lại sự hài lòng cao nhất khi vận hành trong các điều kiện đường xá và địa hình phức tạp nhưng lại tiêu hao rất ít nhiên liệu, trung bình tiêu hao khoảng 8 lít/100 km
Hệ thống cam đơn SOHC đã được thay thế bởi kiểu cam kép TDCi, động cơ có công suất cực đại 156 mã lực tại vòng tua 3.200 vòng/phút mo men xoắc cực đại đạt 380 Nm tại 1800 vòng/phút Bản 2,5 có công suât 143 mã lực mô men xoắc cực đại 330Nm Không chỉ mạnh mẽ hơn so với các xe cùng phân khúc Everest còn tự tin với phiên bản 2.5 có mức tiêu hao nhiên liệu thấp hơn 22% so với các phiên bản cũ và đáp ứng tiêu chuẩn Euro 2.
Hệ thống làm mát có hệ thống làm mát khí xả intercooler Hệ thống làm mát bằng phương pháp tuần hoàn cưỡng bức Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cưỡng bức:bôi trơn kết hợp bơm và vung té, có dung lượng 4.7 lít. b Hệ thống truyền lực:
Hệ thống truyền lực kiểu cơ khí có cấp gồm: Li hợp, hộp số, truyền lực chính, vi sai và các đăng.
Li hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo điã.
Hộp số: Hệ thống truyền động hộp số AT 5 cấp, ngoài ra hộp số tự động cấp Everest mới được tích hợp module kiểm soát thông minh TCM (Transmission Control Module) TCM có thể tự phát hiện và nhảy số một cách nhanh chóng theo vòng tua động cơ và điều kiện lái Hơn nữa, TCM sẽ giữ hệ thống truyền động luôn ở trạng thái ít tổn hao năng lượng nhất khiến xe hoạt động hiệu quả, giảm mức tiêu hao nhiên liệu trên đường trường cũng như trong thành phố.
Truyền lực chính và vi sai: Vì đây là loại xe du lịch, động cơ và hộp số đặt ngang, cầu trước chủ động nên cặp bánh răng truyền lực chính và vi sai cũng được bố trí trong cụm hộp số Xe Everest sử dụng truyền lực chính một cấp, bánh răng trụ răng nghiêng, vi sai thường.
Các đăng: Xe sử dụng các đăng đồng tốc kiểu Zeppa và Tripot để truyền lực cho bán xe chủ động cầu trước (cầu dẫn hướng). c Hệ thống lái:
Hệ thống lái xe Everest bao gồm cơ cấu lái thanh răng bánh răng, dẫn động lái và trợ lực lái Cơ cấu lái loại bố trí thanh lái ngang Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam đơn và khớp nối.
Cơ cấu lái bánh răng thanh răng xuất hiện và nhanh chóng được sử dụng phổ biến trên các xe ô tô du lịch nhỏ xe SUV Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại, một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.
Bán kính vòng quay: Bán kính vòng quay tối thiểu 6,2 m. d Hệ thống phanh
Hệ thống phanh xe Everest là hệ thống phanh dẫn động thủy lực, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước, cơ cấu tang trống ở cầu sau Hệ thống chống bó cứng
Force Distribution) cùng thiết bị cảm ứng biến trọng để đảm bảo tối ưu hóa trên mọi địa hình e Hệ thống khung, gầm
Hệ thống treo trên xe :
- Trước : Hệ thống treo độc lập bằng thanh xoắn kép và giảm chấn ống.
- Sau : Loại nhíp với giảm chấn ống
Lốp xe gồm 4 lốp và 1 lốp dự phòng (vành đúc hợp kim), cỡ lốp: 245/70R16 Phần chịu lực là phần khung vỏ xe f Hệ thống điện
1 Thiết bị đo đạc : Đồng hồ tốc độ động cơ, đồng hồ đo tốc độ…
2 Hệ thống đèn xe: đèn ở khu vực chính bên trong, đèn xi nhan, đèn phanh, đèn khi xe đi thẳng, đèn sương mù,đèn báo áp suất dầu, đèn báo nạp ắc quy, đèn báo mức xăng thấp…
3 Thiết bị điều hòa: máy lạnh, bộ lọc khí g Thiết bị phụ
Bố trí nội thất trong xe được thể hiện trong hình 2.3
Hình 2.3: Bố trí nội thất trên xe Ford Everest
Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật chính của FORD EVEREST
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài tổng thể L mm 5062
2 Chiều rộng tổng thể B mm 1788
3 Chiều cao tổng thể H mm 1826
4 Chiều dài cơ sở Lcs mm 2860
5 Bề rộng vệt bánh xe
6 Trọng lượng không tải G kg 1740
7 Số chỗ ngồi ( Kể cả người lái ) n Chỗ 07
8 Dung tích xi lanh cc 2499
9 Công suất cực đại (Hp/v/ph) 143 / 3500
10 Mô men xoắn cực đại (Nm/v/ph) 330 / 1800
Bảng 2.2 Một số thông số kỹ thuật của hệ thống lái FORD EVEREST
STT Tên gọi Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 Bán kính vô lăng Rvl 195 Mm
2 Chiều dài trục lái l 818 Mm
3 Tỷ số truyền cơ cấu lái ic 17
4 Tỷ số truyền động học iω 18.5
5 Tỷ số truyền động lực iF 17
Số răng trên thanh răng Z1 4
Số răng của cung răng Z2 3
7 Đường kính pittông dp 70 mm
2.2 Phân tích kết cấu hệ thống lái trên xe Ford Everest
2.2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống lái trên xe Ford Everest
Hệ thống lái trên xe Ford Everest sử dụng loại thanh răng – bánh rang và được biểu diễn trên hình 2.4
Hình 2.1: Hệ thống lái cơ học loại thanh răng – bánh răng
1 Vô lăng; 2 Trục lái; 3 Cơ cấu lái; 4 Thanh kéo; 5 Tay đòn;
6 Trục ( trụ ) đứng; 7 Trục hay ngỗng trục; 8 Bánh xe dẫn hướng
Hệ thống lái cơ học loại thanh răng-bánh răng gồm có : Vành tay lái hay vô lăng 1 cố định với trục lái 2 Trục lái 2 lồng hay đặt trong ống lái và nối với trục bánh răng A của cơ cấu lái 3 Thanh kéo 4 cố định với thanh răng B của cơ cấu lái và nối bản lề với tay đòn 5 Tay đòn 5 cố định với trục hay ngỗng trục 7 của bánh xe dẫn hướng 8 và quay xung quanh trục đứng 6.
Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô, giả sử quay vòng sang bên trái, người lái phải quay vành tay lái hay vô lăng 1 theo chiều mũi tên hay ngược chiều kim đồng hồ, qua cơ cấu lái 3, thanh kéo 4 và tay đòn 5, làm cho trục 7 của bánh xe dẫn hướng 8 ở bên trái quay xung quanh trục đứng 6 theo chiều quay của vô lăng Đồng thời qua thanh kéo 4’, tay đòn 5’ làm cho trục 7’ của bánh xe dẫn hướng bên phải 8’ cũng quay xung quanh trục đứng 6’ theo chiều quay của vô lăng hay bánh xe dẫn hướng bên trái 8.
2.2.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái Ford Everest
Hình dáng vành tay lái được thể hiện ở hình 2.5 và 2.6
1 Vành trong vành lái bằng thép; 2 Vành ngoài vành lái.
Hình 2.6: Hình ảnh chụp tổng thể vành tay lái
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận moment quay từ người lái truyền cho trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái có dạng hình tròn, với bốn nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái Bán kính ngoài của vành tay lái là 195 mm.
Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn
Hình 2.7: Túi khí an toàn
Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái Hình 2.7 thể hiện túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.
2.2.2.2 Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái
- Trục lái là chi tiết cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái Ngoài ra trục lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ô tô như : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,
Thông số đầu vào
Môt số thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Ford Everest được chỉ ra trong bảng 3.1
Bảng 3.1: Thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe FORD
TT Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài tổng thể L mm 5062
2 Chiều rộng tổng thể B mm 1788
3 Chiều cao tổng thể H mm 1826
4 Chiều dài cơ sở Lcs mm 2860
5 Bề rộng vệt bánh xe
7 Số chỗ ngồi ( Kể cả người lái )
8 Dung tích xi lanh Cc 2499
9 Công suất cực đại (Hp/v/ph) 143 / 3500
10 Mô men xoắn cực đại (Nm/v/ph) 330 / 1800
Thông số kỹ thuật của hệ thống lái xe Ford Everest được chỉ ra trong bảng 3.2
Bảng 3.2: Một số thông số kỹ thuật của hệ thống lái FORD EVEREST
STT Tên gọi Ký hiệu
1 Bán kính vô lăng Rvl 195 Mm
2 Chiều dài trục lái l 818 Mm
3 Tỷ số truyền cơ cấu lái ic 17
4 Tỷ số truyền động học iω 18.5
5 Tỷ số truyền động lực iF 17
Số răng trên thanh rang Z1 4
Số răng của cung rang Z2 3
7 Đường kính pittông dp 70 mm
3.2.1 Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái
Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẫn hướng: điều kiện quay vòng lý tưởng để các bánh xe không bị trượt bên là : ( Kết cấu và tính toán ô tô )
Trong đó: βi – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ); αi – góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng ngoài (độ);
B0 – khoảng cách giữa 2 đường tâm trụ đứng (mm);
L – chiều dài cơ sở của xe (mm).
Hình 3.1: Sơ đồ quay vòng của ô tô.
Từ hỡnh vẽ 3.1 ta cú: gúc (GAã E) = α (gúc quay của bỏnh xe dẫn hướng ngoài).
Như vậy gúc quay của bỏnh xe dẫn hướng trong β bằng gúc (GBEã ) Từ đú ta có ứng với các cặp (αi, βi) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm Ei nằm trên đường thẳng GC, thì động học hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng mà các bánh xe không xảy ra trượt ngang.
Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là các giá trị cặp (αi,βi) thực tế không thoả mản điều kiện (3.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫn xảy ra trượt ngang Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm
Ei tạo ra càng gần đường thẳng GC. a Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học
Hình 3.2: Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.
- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.
- Xác định các cặp góc (αi,βi).
- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B0.
- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.
- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).
- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (αi,βi) cắt nhau tại các điểm Ei. Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm Ei càng gần GC càng tốt.
Kết luận: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái bằng phương pháp hình học trên xe Ford Everest gần đúng với tiêu chuẩn quy định của xe b Kiểm tra bằng phương pháp đại số
Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số δi được xác định theo công thức sau: δi= B L i i i i 0
* Trình tự kiểm tra như sau:
- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị βi khác nhau.
- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay αi tương ứng của bánh
Hình 3.3: Các vị trí của hình thang lái.
- Xác định các giá trị của hệ số δi tương ứng với từng cặp góc (αi, βi) khác nhau theo công thức (3.2).
- Các giá trị δi càng gần bằng 1 thì khi ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.
- Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới đây:
Bảng 3.2: Kết quả tính toán góc δ βi(độ) αi (độ) δi
40 29,33 0,97 Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động δi trong khoảng δ = 0,9 ÷ 1,07 Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe Ford Everest đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.
3.2.2 Tính toán bền các chi tiết a Tính bền đòn quay đứng.
Trên thực tế, ô tô ford Everest, đòn quay đứng, thanh kéo bên và thanh kéo ngang được bố trí trong không gian không đồng phẳng nhưng các mặt phẳng chứa các thanh đó lệch nhau theo phương ngang (phương song song với mặt đường) một góc rất nhỏ Do đó ta có thể xét các thanh trên chuyển động trong cùng một mặt phẳng song song với mặt đường.
Hình 3.4: Thanh AB chịu lực
Hướng từ B tới A ứng với chiều chuyển động thẳng tiến của ô tô Xét sự chịu lực của đòn quay đứng khi bắt đầu quay vòng trong khi ô tô đứng yên tại chỗ: Ngay lúc bắt đầu quay vòng, xem điểm A là ngàm, đầu B (khớp cầu) chịu lực
P (phản lực từ thanh kéo BC) tác dụng lên:
Q = P = 2509,7 (N) Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt ngang của tiết diện nguy hiểm với moment uốn lớn nhất:
W σ M [N/mm2] = 4339,8 [kG/cm2] Để đảm bảo cho đòn quay đứng đủ khả năng chịu bền uốn thì ứng suất bền uốn cho phép của vật liệu chọn chế tạo[σ] u phải lớn hơn ứng suất trên, tức:
[σ σ < E00[kG/cm2] b Tính bền đòn kéo dọc Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 20X Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn Do vậy ta tính bền theo điều kiện uốn:
M u = AB Q× 2 0× 2485, 4 = 397644(Nm) ( 3.3 ) Kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí nguy hiểm nhất tại chỗ giao nhau giữa hai tiết diện.
Theo tài liệu [3], lấy hệ số an toàn n = 1,5 và với thép 20X thì ta có:
Vậy: σ u = 198,822 ( N mm 2 ) < [ ] σ u = 533 ( N mm 2 ) Nên thoả mãn điệu kiện bền uốn c Tính bền thanh kéo bên.
Xét thanh BC cân bằng.Trường hợp này, thanh BC chịu nén: m
Hình 3.5: Thanh BC chịu lực
Lực tác dụng lên thanh BC là lực dọc trục N = P = 2601,8 (N), do đó xét khả năng chịu lực nén ( chính bằng lực kéo) của thanh:
Dùng mặt cắt và xét phần thanh chịu lực ở 3 tiết diện:
Tiết diện tròn dạng ống của thanh kéo lái phía trong (phía ngoài):
S = π(D2 – d2)/4 = π(13,752 – 8,62)/4 = 115,1 (mm2) Ứng suất nén trên mặt cắt ngang:
Tiết diện hình chữ nhật của thanh kéo lái trong : S = a.b
S = a.b = 15.8,5 = 127,5 (mm2) Ứng suất nén trên mặt cắt ngang:
Tiết diện tròn của chốt nối thanh kéo lái trong và thanh kéo lái ngoài:
S = πD2/4 = π8,62/4 = 58,06 (mm2) Ứng suất nén trên mặt cắt ngang:
Nếu các chi tiết trên cùng được chế tạo từ một loại vật liệu, chọn ứng suất nén để tính toán là lớn nhất: σ n = 4481 [kG/cm2] Để đảm bảo cho thanh kéo đủ khả năng chịu bền nén thì ứng suất nén cho phép của vật liệu chọn chế tạo[σ ] n phải lớn hơn ứng suất trên, tức: