Đồ án tốt nghiệp- Giới thiệu sợ lược về dòng xe IFA – W50 và mục đích của đề tài

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải Theo chuyền chuyển động của ôtô dùng cho các nước có luật đi đường bên trái như ở nước Anh, Nga… * Theo số lượng cầu dẫn động: - Hệ thống lái

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 4

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 4

1.1.1 Công dụng 4

1.1.2 Phân loại 4

1.1.3 Yêu cầu 5

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống lái 6

1.3 Các góc kết cấu của bánh xe 7

1.3.1 Tác dụng của các góc kết cấu 7

1.3.2 Các góc đặt bánh xe 7

1.3.3 Các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng 11

1.4 Cơ cấu lái 14

1.4.1 Cơ cấu lái loại trục vít glôbôit - con lăn 15

1.4.2 Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi – thanh răng - cung răng 17

1.4.3 Cơ cấu lái loại bánh răng – thanh răng 19

1.5 Dẫn động lái 20

1.5.1 Công dụng và yêu cầu dẫn động lái 20

1.5.2 Các loại dẫn động lái 21

1.6 Trợ lực hệ thống lái 26

1.6.1 Công dụng và yêu cầu 26

1.6.2 Phân loại 27

1.7 Giới thiệu sợ lược về dòng xe IFA – W50 và mục đích của đề tài 27

CHƯƠNG II : KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE IFA- W50 28

2.1 Đặc điểm và các thông số kỹ thuật xe IFA – W50 28

2.2 Hệ thống lái xe IFA – W50 32

2.2.1 Đặc điểm: 32

2.2.2 Ưu điểm của hệ thống lái xe IFA – W50 33

2.2.3 Nhược điểm của hệ thống lái IFA – W50 33

2.3 Tính động học hình thang lái 33

2.3.1 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết 33

2.3.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 35

2.3.3 Tính chiều dài đòn kéo ngang hình thang lái 40

2.4 Kiểm nghiệm động lực học 40

2.4.1 Tính mômen cản quay vòng 41

2.4.2 Tính mô men cản quy dẫn tới vành lái 45

2.5 Kiểm tra bền hệ thống lái 46

2.5.1 Kiểm bền cơ cấu lái 47

2.5.2 Kiểm tra bền đòn quay đứng 52

2.5.3 Kiểm bền đòn kéo dọc 55

2.5.4 Kiểm bền đòn kéo ngang hình thang lái 58

2.5.5 Kiểm bền khớp cầu (Rotuyl) 61

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CẢI TIẾN HỆ THỐNG LÁI XE IFA – W50 65

3.1 Những yêu cầu khi cải tiến hệ thống lái xe IFA – W50 65

3.2 Một số phương pháp bố trí trợ lực lái thủy lực 65

3.2.1 Xi lanh lực, van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái 66

3.2.2 Van phân phối được bố trí cùng với xi lanh lực, còn cớ câu lái là một cụm riêng biệt 67

3.2.3 Van phân phối được đặt trong cơ cấu lái, còn xi lanh lực là một cụm riêng biệt nằm trên hình thang lái 69

3.2.4 Van phân phối, xylanh lực và cơ cấu lái là những cụm riệng biệt 70

3.2.5 Chọn phương án bố trí trợ lực 71

3.3 Nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái 71

3.3.1 Khi xe đi thẳng 71

3.3.2 Khi xe chạy vòng 72

3.3.3 Trường hợp lực cản của hai bánh xe khá nhau 74

3.3.4 Trường hợp bơm thủy lực bị hỏng 74

3.4 Xác định hệ sô cường hóa và xây dựng đường đặc tính trợ lực lái 74

3.4.1 Phân chia lực trong hệ thống lái 74

3.4.2 Xậy dựng đặc tính cường hóa lái 76

3.5 Tính bộ cường hóa lái 78

3.5.1 Xác định kích thước xylanh lực 79

3.5.2 Xác định hành trình của piston 80

3.5.5 Kiểm bền cần piston của xylanh lực 82

3.5.4 Kiểm bền xylanh lực 84

3.5.5 Tính toán chọn bơm 88

3.5.6 Tính toán các chi tiết của van phân phối 91

CHƯƠNG IV: CÁC DẠNG HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ CÁCH KHẮC PHỤC CÁC DẠNG HƯ HỎNG, BẢO DƯỠNG CỦA HỆ THỐNG LÁI 103

5.1 Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phực các dạng hư hỏng 103

5.2 Bảo dưỡng hệ thống lái 105

5.2.1 Bảo dưỡng hằng ngày 105

5.2.2 Bảo dưỡng 1 105

5.2.3 Bảo dưỡng 2 105

Kết Luận 107

TÀI LIỆU THAM KHẢO 108

CHƯƠNG 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 giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô (Thay đổihoặc duy trỳ) theo tác động của người lái Hệ thông lái còn giữ vai trò quan trọngviệc đảm bảo an toàn giao thông khi ô tô chuyển động

- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (Theo chuyền chuyển động của ôtô) dùng cho các nước có luật đi đường bên trái như ở nước Anh, Nga…

* Theo số lượng cầu dẫn động:

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước

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

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

* Theo kết cấu của cơ cấu lái:

- Cơ cấu lái trục vít - bánh vít

- Cớ cấu lái trục vít - cung răng

- Cơ cấu lái trục vít - con lăn.

- Cơ cấu lái 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 nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái:

- Loại trợ lực lái thủy lực

- Loại trợ lực lại loại khí (Khí nén hoặc chân không)

- Loại trợ lực lái cơ khí

- Loại trợ lực lái dùng điện

* Phân loại theo phương pháp truyền lực

- Hệ thống lái cơ khí

- Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực, bằng khí, bằng dẫn động cơđiện

* Phân loại theo phương pháp chuyển hướng

- Chuyển hướng hai bánh ở cầu trước (2WS)

- Đảm bảo tính năng vẫn hành cao của ô tô, có nghĩa là khả năng quayvòng nhanh và ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.

- Lực tác dụng lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với ngườilái

- Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượtlết khi quay vòng

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

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

- Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu của hệ thống treokhông bị ảnh hưởng đến động học của cơ câu lái

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống lái.

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lái được thể hiện trên hình 1.1 , bao gồm các bộphân chính như sau:

Hình 1.1 Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại

liền.

- Vành lái: Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòngcủa người lái từ trục vít của cơ cấu lái

- Cơ cấu lái : Cơ cấu lái ở sơ đồ 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 đònquay đúng và khuếch đại lực điều khiển trên vành lái

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

- Hình thang lái : Hình thang lái bao gồm các đòn 8, 9 và 10 Ba khẩu vớidầm cầu dẫn hướng tạo thành bốn khẩu dạng hình thang nên gọi là hình thanglái Hình thang lái có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai bánh xe dẫn hướngtheo một quan hệ xác định bảo đảm các bánh xe không bị trượt khi quay vòng

1.3 Các góc kết cấu của bánh xe.

1.3.1 Tác dụng của các góc kết cấu.

Ngoài chức năng đỡ toàn bộ tải trọng ô tô và tạo nên chuyển động thân xe,bánh xe dẫn hướng còn đảm nhận nhiệm vụ dẫn hướng, do vậy các bánh xe cầnđược bố trí với các góc kết cấu nhằm giải quyết nhiệm vụ:

- Đảm bảo điều kiện truyền lực tốt nhất giữa bánh xe và mặt đường

- Đảm bảo ổn định chuyển động cho ô tô khi đi thẳng cũng như đi khi quayvòng

1.3.2 Các góc đặt bánh xe.

Trong thực tế khi xe đứng yên chưa chịu tải, bánh xe dẫn hướng được bốtrí với các góc đặt bánh xe gồm: Góc nghiêng trên mặt phẳng ngang và gócnghiêng trên mặt phẳng dọc (Độ chụm)

a, Góc nghiêng ngang bánh xe dẫn hướng (Chamber).

Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng là góc đặt nghiêng bánh xe đotrên mặt phẳng ngang giữa mặt phẳng lăn bánh xe so với mặt phẳng đối xứngdọc của xe

Hình 1.2 : Góc nghiêng ngang

bánh xe dẫn hướng.

Bố trí bánh xe dẫn hướng với góc nghiêng ngang dương có tác dụng:

+ Khi bánh xe chịu tải, khắc phục các khe hở trong kết cấu, góc nghiêngngang giảm nhỏ, đảm bảo đa số bánh xe lăn phẳng giúp bánh xe có khả năng tiếpnhận phản lực tốt hơn và tạo sự mòn đều bề mặt lăn của lốp

+ Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe có xu hướng đẩy bánh xevào trong, khắc phục độ rơ ổ bi moay ở bánh xe

+ Giảm cánh tay đòn, tức là giảm nhỏ mô men cản quay vòng, đồng thờigiảm lực trên vành lái.

Bố trí bánh xe dẫn hướng với góc nghiêng ngang âm giảm khả năng trượtngang của bánh xe ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm khi chuyển động với vậntốc cao

* Camber dương:

Camber dương có tác dụng như sau:

- Giảm tải theo phương thăng đứng

Hình 1.3: Camber dương.

- Ngăn cẳn sự tuột bánh xe

- Giảm mô men cản quay vòng

* Camber 0:

Lý do đặt camber không là để ngăng cản sự mòn không đều của lốp

Nếu bánh xe đặt camber dương, phía ngoài lốp sẽ quay với bán kính nhỏhơn phía trong Do vậy tốc độ dài của lốp tại khu vực tiếp xúc với mặt mặtđường ở phía trong sẽ lớn hơn phía ngoài, nên phía ngoài sẽ bị trượt trên mặtđường và sẽ bị mòn nhiều hơn Nếu camber bằng 0 thì hiện tượng trên sẽ đượckhắc phục

Hình 1.4: Lý do để bố trí camber 0.

* Camber âm:

Ở ô tô có camber dương, khi quay vòng xuất hiện lực ly tâm có xu hướnglàm camber tăng thêm nên biến dạng chung của lốp và hệ thống treo làm thân ô

tô nghiêng nhiều hơn

Đối với ô tô có camber âm, khi quay vòng xuất hiện lực ly tâm, lực ly tâmnày có xu hướng làm giảm camber âm và bánh xe có thể trở về trạng thái camber

0 hoặc dương Vì vậy giảm sự biến dạng của bánh xe và hệ thống treo nên thân ô

tô bị nghiêng ít hơn

Hình 1.5: Camber âm.

b, Góc nghiêng dọc bánh xe dẫn hướng (Độ chụm).

Góc nghiêng dọc của bánh xe dẫn hướng là góc đặt nghiêng bánh xe đotrên mặt phẳng song song với nền đường giữa mặt phẳng lăn bánh xe với mặtphẳng đối xứng dọc của bánh xe

+ V= (2 ÷ 4) mm đối với xe con

+ V= (5÷10) mm đối với ô tô tải và ô tô buýt lớn

Nếu độ chụm trước quá lớn hoặc quá nhỏ so với thiết kế ban đầu, có thểgây ra hiện tượng mòn lốp không đồng đều trên bề mặt lăn, lực vành lái lớn

1.3.3 Các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng.

a, Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

Góc nghiêng ngang trụ đứng là góc kết cấu đặt nghiêng trụ đứng, được đotrên mặt phẳng ngang giữa đừng tâm trụ đứng với mặt phẳng đối xứng của bánh

xe Góc nghiêng ngang của trụ đứng thường nghiêng phía trên vào trong

Công dụng của góc kingpin:

- Giảm mô men cản quay vòng

- Cải thiện tính ổn định khi ô tô chạy thẳng

Hình 1.8: Góc kingpin làm giảm mô men cản quay vòng.

b, Góc nghiêng dọc trụ đứng ( Caster ).

Góc nghiêng dọc trụ đứng là góc đặt nghiêng trụ đứng đo trên mặt phẳngdọc giữa đường tâm trụ đứng với mặt phẳng cắt ngang của xe Góc nghiêng dọctrụ đứng thường đặt nghiêng phía trên về sau và được gọi là dương và ngược lại

vùng tiếp xúc giữa lốp với đường được gọi là khoảng cách caster

Caster có công cụ hồi vị bánh xe do khoảng caster

Khi khoảng cách caster dương có nghĩa là trụ đứng (a) của mỗi bánh xe ởphía trước tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và đường Như vậy có thể thấy rằng cácbánh xe bị kéo ở phía sau trụ quay đứng khi ô tô chuyển động, giống như cácbánh xe con của các xe đẩy bị kéo về phía sau đường tâm các trục xoay của bánhxe

Hình 1.10: Caster có công cụ hồi vị bánh xe.

Sự hồi vị này là do mô men sinh ra quanh trục xoay đứng a và a’ khi cácbánh xe quay khỏi vị trí trung gian Giả sử khi quay vòng sang trái, lực kéo chủđộng là P và P’ tác dụng tại các điểm a và a’ còn lực cản lên bánh xe dẫn hướngtác dụng tại tâm O và O’ của vùng tiếp xúc giữa lốp với đường đó là các lực F vàF’ Phản lực F được phân ra làm hai thành phần F1 và F2 còn F’ được phân ra làF’1 và F’2 Thành phần F2 và F’2 tạo ra mô men T và T’ có xu hướng làm bánh

xe trở về vị trí trung gian quanh trục a và a’ Những mô men này chính là mômen hồi vị bánh xe

1.4 Cơ cấu lái.

Cơ cấu lái là hộp giảm tốc có tỷ số truyền lớn, đảm nhận chức năng giảmnhẹ lực trên vành tay lái, tăng tính tiện nghi trong sử dụng

Khi đánh giá hệ thống lái, cơ cấu lái đóng vai trò quan trọng và cần thỏamãn các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo tỷ số truyền hợp lý: nhằm giảm nhẹ lực trên vành lái trong giớihạn số vòng quay vành lái cho phép.

+ Hiệu suất truyền lực cao

+ Độ rơ của cơ cấu lái nhỏ

+ Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi tho cao

+ Chiếm ít không gian, tháo, lắp điều chỉnh dễ dàng

+ Hạn chế các va đập ngược từ bánh xe dẫn hướng lên vành lái

Cơ cấu lái có các thông số đặc trưng cho tính kỹ thuật như sau:

: Là góc quay tưng ứng của vành lái và trục đòn quay đứng.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái có thể thay đổi hoặc không thay đổi Tỷ sốtruyền của cơ cấu lái có phạm vi thay đổi rộng, cao ở các vùng trung gian vàthấp ở các vị trí rìa thường được dùng ở hệ thống lái không có cường hóa

- Hiệu suất thuận : là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống.Hiệu suât thuận càng cao thì lái càng nhẹ Vì vậy, nói chung khi thiết kế cơ cấulái phải có hiệu suất thuận cao

- Hiệu suất nghịch : là hiệu suât tính theo lực truyền từ dưới đòn quayđứng lên trục lái Thông thường yêu cầu phải có hiệu suất nghịch thấp hơn hiệusuất thuận Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên các hệthống chuyển động của ô tô sẽ không truyền lên đến vành lái được vì chúng bịtriệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái Đây là một tính chất rất quý của cơ cấu lái.Tuy nhiên, không thể đưa hiệu suất nghịch xuống quá thấp, vì lúc đó bánh xedẫn hướng không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới lực tác dụng của cácmômem ổn định Vì vậy, để đảm bảo khả năng tự trả bánh xe dẫn hướng từ vị trí

đã quay về vị trí ban đầu và hạn chế các va đập từ đường lên vành lái được thiết

kế với một hiệu suất nghịch nhất định

1.4.1 Cơ cấu lái loại trục vít glôbôit - con lăn

Hình 1.11: Cấu tạo cơ cấu lái loại trục vít glôbôit - con lăn.

Cơ cấu lái loại trục vít glôbôit - con lăn có những ưu điểm như sau:

- Nhờ trục vít có dạng glôbôit cho nên chiều dài trục vít không lớn nhưng

sự tiếp xúc của các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, có ý nghĩa

là giảm được kích thước chung và giảm ứng suất tiếp xúc của các răng

- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc với nhau được phân tán, tùy 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 trượt thành ma sát lăn

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

Đường trục của con lăn nằm lệch với đường 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 hoa mòn

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

i ccl=2 π r2

tz

Trong đó :

r2 : Bán kính vòng chia của con lăn đối với trục quay đứng

t : Bước ren của trục vít

z : Số mối ren của trục vít

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

tỷ số truyền không đổi

Hiệu suất thuận vào khoảng 0,65 và hiệu suất nghịch vào khoảng 0,5 Cơcấu lái loại này được sử dụng rộng rãi trên các loại xe khác nhau

1.4.2 Cơ cấu lái loại trục vít êcu bi – thanh răng - cung răng.

Cơ cấu trục vít ê cu bi – thanh răng – cung răng là loại được dùng rộng rãirtrene các loại ô tô tải trọng lượng lớn, còn các loại xe tải trọng nhỏ thường ítdùng loại cơ cấu lái loại này Cơ cấu trục vít ê cu bi – thanh răng – cung răngcòn có tên gọi khác là cơ cấu liên hợp Hinh 1.12 trình bày kết cấu chung của cơcấu lái loại trục vít ê cu bi – thanh răng – cung răng

Hình 1.12: Cấu tạo cơ cấu

lái loại trục vít êcu bi – thanh răng - cung răng.

a, Cấu tạo.

Cơ cấu loại này bao gồm các bộ phận chính sau:

Trục vít vô tận 1 là phần chủ động gắn liền với trục lái và vành tay lái Làloại trục vít dạng trụ có các rãnh có các rãnh vít vô tận bố trí với góc nghiêngnhỏ ( Góc nâng ren ) Profin của ren có dạng tròn lõm, thanh hoặc tam giác, cácviên bi 3 chạy trong rãnh lõm, trục vít được quay trơn trong các trục bi đỡ, các ô

bi này không cho phép trục vít di chuyển dọc trục

Liên kết với trục vít vô tận là êcu thanh răng 2 thông qua các viên bi Cácviên bi được bố trí nằm trong nửa rãnh ren trục vít và rãnh ren êcu, chiều

nghiêng của rãnh ren ê cu cùng chiều nghiêng của rãnh ren trục vít để các viên bi

có thể di chuyển được đễ dang hơn Êcu ăn khớp với cung răng 5 nên khôngquay được mà chỉ dịch chuyển tịnh tiến theo chiều dọc trục

Sự ăn khớp giữa trục vít và êcu thông qua các viên bi cầu 3 Các viên biđược chứa đầy trong các rãnh của êcu và có thể di chuyển tuần hoàn thành mộtvòng kín trên phần thân của êcu 2 Số lượng các viên bi phụ thuộc vào kết cấucủa cơ cấu lái, mặt ngoài của êcu là thanh răng 2 Dạng răng của thanh răng cótiết diện thay đổi từ tiết diện lớn dần ra phía ngoài Êcu có thể di chuyển dọctheo trục vít và mang theo các răng di chuyển, các răng của thanh răng ăn khớpvới bánh vít chỉ có một phần của răng nên gọi là êcu bi cung răng

Cung răng 5 là phần bị động của cơ cấu lái, trục của cung răng gọi là trục

“ dẻ quạt “ răng của cung răng có tiết diện thay đổi : Từ tiết điện bé đến lớn,ngược chiều với thanh răng Khi làm việc các răng ăn khớp chuyển động sẽ làmcho trục bị động của cung răng quay quanh tâm trục của nó

b, Nguyên lý làm việc.

Khi người lái tác dụng vào vành tay lái sẽ làm cho trục lái quay tạo nênchuyển động quay theo của trục vít vô tận Trục vít không di chuyển dọc trụcnên êcu bên ngoài sẽ dịch chuyển, tức là đẩy thanh răng chuyển động tịnh tiến

Sự dịch chuyển của thanh răng sẽ làm quay cung răng và trục bị động, do đònquay đứng nối với trục bị động bằng then hoa nên khi trục bị động quay sẽ làmcho đòn quay đứng xoay đi một góc tương thích với lực mà người lái dùng quayvành tay lái Nếu như trục vít và êcu ăn khớp trực tiếp (Không thông qua cácviên bi trung gian) thì sẽ phát sinh ra lực ma sát trượt lớn sẽ gây ra mài mòn chitiết lớn Việc dùng các viên bi nằm giữa (Truyền lực trục vít sang êcu) sẽ làm

giảm lực ma sát đi nhiều lần Do vậy kết cấu cho phép các chi tiết có độ bền caohơn nhiều lần.

Trong quá trình làm việc quá trình ăn khớp của êcu thanh răng và cungrăng thường xuyên chịu tải trọng nên việc sử dụng cung răng có dạng tiết diệnthay đổi sẽ có tác động tự động điều chỉnh khe hở ăn khớp Khi bị mòn, chúng tađiều chỉnh khe hở ăn khớp bằng cách đẩy xâu ốc điều chỉnh 6 như vật cung răng

sẽ đi sâu vào thanh răng Như vậy khe hở ăn khớp sẽ giảm Cơ cấu có tỷ sốtruyền lớn

1.4.3 Cơ cấu lái loại bánh răng – thanh răng.

- Cơ cấu lái loại bánh răng - thanh răng được thể hiện trên hình:

ngang bên, 15- Đai

giữ, 16- Bọc cao su,

a, Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

- Các chi tiết chính của cơ cấu lái bao gồm : Bánh răng 5 liên kết với trụclái thực hiện chuyển động quay của vành lái, thanh răng 11 ăn khớp với bánhrăng thực hiện chuyển động tịnh tiến trong vỏ cơ cấu lái 12 Phần lớn cơ cấu láiloại này sử dụng bánh răng (Chủ động) và thanh răng (Bị động) răng nghiêng.Khe hở ăn khớp giữa bánh răng 5 và thanh răng 11 được tự động khác phục nhờ

+ Nhược điểm của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng là kích thước chiềudài cơ cấu lớn, thanh răng chế tạo bằng thép chất lượng cao, kích thước nhỏ, tuyvậy dễ bĩ cong trong quá trình sử dụng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại bánh răng – thanh răng :

1.5 Dẫn động lái.

1.5.1 Công dụng và yêu cầu dẫn động lái.

Dẫn động lái có nhiệm vụ truyền dẫn lực của người lái từ cơ cấu lái tớibánh xe dẫn hướng, thực hiện việc quay vòng đúng của ô tô

Cấu tạo của dẫn động lái phụ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, không giancho phép bố trí các đòn và khâu khớp, do vậy dẫn động lái rất đa dạng Tuynhiên việc dẫn động lái phải phù hợp với quan hệ động học của hệ thống treo.Dẫn động lái bao gồm : đòn quay đứng, đòn kéo dọc, đòn quay ngang, trụ đứng,hình thang lái và ngõng trục của bánh xe

9- Trục chuyển hướng Hình 1.14: Cấu tạo dẫn động lái cơ

khí.

Khi người lái xoay vành lái 1 qua lại, trục lái 3 quay theo, cơ cấu lái 2 hoạtđộng làm cho đòn quay đứng 4 xoay tói lui chung quanh trục của nó kéo theothanh dọc 5, làm cho đòn quay ngang 6 xoay trục chuyển hướng 9 làm tác độnglên các cần chuyển hướng 7 và thanh kéo giữa 8 Như vậy các bánh xe dẫnhướng di chuyển Khi ngừng tác động lên vành lái thì bánh xe ngưng chuyểnhướng

* Vành lái và trục lái:

Vành lái và trục lái là các bộ phận truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơcấu lái, điều khiển hướng chuyển động của ô tô

Vành lái có dạng hình tròn có cốt bằng thép, bề mặt ngoài làm từ vật liệu

có hệ số ma sát cao Vành lái có các lan hoa được nối với moay ơ Moay ơthường được nối với trục lái thông qua then hoặc then hoa

Trục lái là chi tiết cần chuyền mô men lớn nên cần có : Độ cứng vữngcao, hạn chế ảnh hưởng của dung động buồn lái và bánh xe tới vành lái, kết cấunhỏ gọn, thích hợp với tầm thước của người lái, có khả năng giảm va đập dọctruyền nên vành lái nhằm hạn chế tổn thương có thể xảy ra khi gặp tai nạn

a, Trục lái cố định không thay đổi được góc nghiêng.

b, Trục lái thay đổi được góc nghiêng.

Hình 1.15: Cấu tạo trục lái.

Đối với loại không thay đổi được góc nghiêng thì trục lái gồm một thanhthép hình trụ rỗng Đầu trên của trục lái được lắp bằng then hoa với moay ơ củavành lái (vô lăng), còn đầu dưới cũng được lắp bằng then hoa với khớp các đăng.Trục chính được đỡ trong ống lái bằng các ổ bi Ống trục lái được cố đinh trên

vỏ cabin bằng các giá đỡ Vành lái có dạng một thanh thép hình tròn với một sốnan hoa (hai hoặc ba) nối vành thép với moay ơ vành lái cũng bằng kim loại.Moay ơ có làm lỗ với các then hoa để ăn khớp then với đầu trên của trục lái

b, Đòn quay dẫn động.

Đòn quay có nhiệm vụ truyền mô men từ trục đòn quay của cơ cấu lái tớicác đòn kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng

Cấu tạo của đòn quay có dạng thanh gồm thân đòn quay, đầu to, đầu nhỏ.Đầu to là lỗ hình trụ hoặc côn có then hoa bên trong để ăn khớp then hoa cới đầutrục đòn quay Đầu nhỏ đòn quay cũng có lỗ trơn hình côn để bắt với rôtuyn.Thân đòn quay có tiết diện nhỏ dần từ đầu to đến đầu nhỏ và hình dạng tiết diệnphù hợp với phương chịu lực Tùy theo loại cơ cấu lái và dẫn động lái mà đònquay có thể quay trong mặt phẳng ngang (Hình 1.10.a) hoặc mặt phẳng đứng(1.10.b).

Hình 1.16: Đòn quay.

c, Đòn quay kéo hình.

Hình 1.17: Đòn kéo.

Đòn kéo được dùng để tryền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam quaybánh xe dẫn hướng Tùy theo phương đòn đặt kéo mà người ta có thể gọi đònkéo dọc hoặc đòn kéo ngang Đòn kéo cũng được sử sụng nối và truyền lực giữahai cam của bánh xe dẫn hướng Nó là khâu thứ ba (Trừ dầm cầu dẫn hướng)trong hình thang lái nên còn được gọi là thanh “ ba ngang “

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

bố trí rôtuyn với liên kết cầu Vì trong quá trình làm việc vị trí của các đòn kéo

có thể thay đổi trong không gian nên các điểm nối giữa các đòn kéo phải làm liênkết cầu để tránh cưỡng bức

Liên kết cầu bao gôm một rôtuyn với một đầu có dạng cầu và các bátrôtuyn có bề mặt lắp ghép là một phần chõm cầu lõm được lắp rắp với mặt cầucủa rôtuyn Một yêu cầu đối với dẫn động lái là phải chính xác, không có độ dơ,đồng thời dập tắt các lực va đập truyền qua dẫn động lái nên hầu hết các khớprôtuyn đều dùng lò xo để ép bát rôtuyn với mặt cầu của rôtuyn Lực ép của lò xo

này lên rôtuyn được điều chỉnh bằng các nút tỳ có ren Để bôi trơn các bề mặtlàm việc của rôtuyn và bát rôtuyn thì người ta bố trí một vú mỡ và các đườngdẫn mỡ từ vú mỡ đến các rôtuyn Trên một đòn kéo có hai rôtuyn thì việc bố trí

lò xo ở các đầu rôtuyn này phải đảm bao khi truyền lực từ chốt rôtuyn này đếnchốt kia chỉ có một trong hai lo xo làm việc

d, Hình thang lái.

Hình thang lái thực

chất là một tứ giác gồm 4

thanh lái bên (Cánh bản lề) ở vị trí trung gian, tứ giác này có dạng hình thangnên được gọi là hình thang lái Vì vậy, ở đây chúng ta không xét thêm về mặtcấu tạo mà chủ yếu đưa ra hình dạng và kích thước của hình thang lái Để đảmbảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe bên trong và bên ngoài để các bánh xecùng quay trên một tâm quay tức thời thì kích thước của các thanh lái ngang,cánh bên lề và góc  phải có những giá trị xác định.

- Trợ lực cho người lái, nhằm làm giảm nhẹ sức lao động của người lái

- Làm giảm các va đập của bánh xe trên nền đường truyền lên vành lái,tăng tính tiện nghi trong sử dụng

- Giúp hỗi trợ tính an toàn chuyển động trong một sso trường hợp nguycấp của ô tô (Một bánh dẫn hướng bị vỡ đột ngột, va mạnh vào chướng ngại vậtlàm lệch hướng chuyển động)

* Yêu cầu :

- Khi hỏng trợ, lực hệ thống lái vẫn làm việc

- Khi có trợ lực, lực trên vành lái đủ để có thể gây cảm nhận sự biến đổilực điều khiển với các bán kính quay khác nhau (Có nghĩa lực trên vành lái vẫnduy trì ở giá trị nhất định đảm bảo cho người lái cảm nhận được sức cản của mặtđường và trạng thái của mặt đường)

- Đảm bảo tỷ lệ góc quay của vành lái và bánh xe dẫn hướng

- Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực

- Hệ thống trợ lực cần có đỗ nhạy cao, làm việc ổn đinh

- Khi có trợ lực, độ rơ vành lái phải nằm trong giới hạn cho phép

- Kết cấu đơn giản, hợp lý, giá thành phù hợp

Các yêu cầu trên nhằm đảm bảo cho hệ thống trợ lực làm việc theo nguyêntắc tùy động có nghĩa là: đánh lái thì bánh xe dẫn hướng quay ít, đánh lái nhiềuthì quay nhiều, giữ nguyên vành lái thì bánh xe dẫn hướng không quay

1.7 Giới thiệu sợ lược về dòng xe IFA – W50 và mục đích của đề tài.

Dòng xe IFA được sản xuât tại nhà máy chế tạo ô tô IFA của nước CộngHòa Dân Chủ Đức IFA là nhà máy sản xuất xe tải lớn nhất thời Cộng Hòa Dân

Chủ Đức, hang vạn chiếc xe IFA typ W50 và L60 được nhà máy sản xuất cungcấp đi khắp các nước trên thế giới.

Hiện nay trên thế giới, xe tải IFA đã không còn được sử dụng Nhưng ởnước ta, với những ưu điểm của xe tải IFA vẫn được dùng để phục vụ cho việcvẫn chuyển trong quân đội, tại các vùng mỏ hay vùng đồi núi

Xe IFA – W50 do nhà máy chế tạo của Cộng Hòa Dân Chủ Đức sản xuấtvào năm 1969 với hệ thống lái cơ khí không có trợ lực Ngày này, khi kinh tế xãhội ngày càng phát triển nhu cầu của con người ngày càng cao Để tạo cảm giácthoải mới hơn và giảm bớt nặng nhọc cũng như mệt mỏi cho người lái thì đề tàinày em sẽ cải tiến hệ thống lái của xe ô tô tải IFA – W50 Từ hệ thống lái cơ khíđơn thuần thành hệ thống lái cơ khí có trợ lực Trong đề tài này em xin được lựachọn phương pháp trợ lực cho hệ thống lái của xe IFA – W50 là hệ thống trợ lựcthủy lực

Kết luận: Vậy phương án để cải tiến hệ thống lái cho xe IFA – W50 là từ

hệ thống lái cơ khí sang hệ thống lái cơ khí có trợ lực Phương pháp trợ lực đượcchọn là phương pháp trợ lực thủy lực

CHƯƠNG II : KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE IFA- W50 2.1 Đặc điểm và các thông số kỹ thuật xe IFA – W50.

* Đặc điểm kỹ thuật của xe IFA – W50.

Xe IFA – W50 do nhà máy chế tạo IFA của Cộng hòa dân chủ Đức sản xuấtnăm 1969 Vỏ xe bằng kim loại có sàn xe tự đổ, thành sau mở lật được, đổ tảiqua 3 phía Trang bị khí nén, thủy lực, để nâng ben của rơmóoc Cabin có chỗngồi bằng kim loại

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe IFA – W50

3 Trong lượng toàn bộ :

- Phần lên cầu trước

- Phần lên cầu sau

6 Chiều dài cơ sở Chiều dài toàn bộ 3200mm

7 Chiều dài toàn bộ Chiều cao của xe 6480 mm

18 Vết bánh:

27 Công suất cực đại 125 mã lực ở 2300 vòng/phút

28 Mô men xoắn cực đại 43 KG.m ở1350 vòng/phút

30 Vòi phun Điện áp thiết bị điện Se 170 66-1, TGL 12348

II, III, IV, V

34 Truyền lực chính 2 cấp, côn răng xoắn, bánh răng

hành tinh

35 Tỷ số truyền của hộp số:

42 Hệ thống treo phía sau Nhíp có đệm cao su phụ

43 Phanh công tác Tang trống có dẫn động thủy lực

tách rời và cường hóa khí nén

44 Phanh khi dừng Phanh tang trống, dẫn, động cơ

khí, tính năng lượng đàn hồi

Hệ thống lái lắp trên xe IFA – W50 có các đặc điểm sau :

- Là hệ thống lái cơ khí, không có cường hóa 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 kéo ngang

- Hình thang lái gồm : Dầm cầu trước, đòn kéo ngang và đòn bên, các chi tiết liên hệ với nhau thông qua khớp cầu.

- 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 được hiện tượng kẹt răng

- Hiệu suât thuận lớn hơn hiệu suất nghịch ( t = 0,72;  n = 0,55), do vậy giảm được va đập từ mặt đường lên vành tay lái

- Độ bền và chống mòn của trục vít và con lăn cao, có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa trục vít và con lăn, do đó điều chỉnh được tốc độ dơ vành tay lái

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

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

2.3 Tính động học hình thang lái.

- Nhiệm vụ của việc tính động học hình thang lái là xác đinh những thông

số tối ưu của hình thang lái Sự chuyển động của ô tô là quá trình kết hợp hài hòagiữa bánh xe dẫn hướng với những góc quay khác nhau được s Để nhận được sựlăn tinh của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải khi quay vòng lăn trên vòngtròn đồng tâm Do đó, cơ cấu hình thang lái sẽ giải quyết tốt những yêu cầu trên

2.3.1 Xõy dựng đường cong đặc tớnh hỡnh thang lỏi lý thuyết.

Như ta đó biết từ lý thuyết quay vũng đó chứng minh rằng muốn cỏc bỏnh

xe ụ tụ quay vũng đỳng thỡ quan hệ giữa chỳng phải thỏa món điều kiện sau :

cot gαα−cot gαβ=

B

Trong đó:

 - Là gúc quay của bỏnh xe dẫn hướng bờn ngoài

 - Là gúc quay của bỏnh xe dẫn hướng bờn trong

B - Là khoảng cỏch giữa hai đường tõm trụ đứng.B = 1500 mm

Lo - Là chiều dài cơ sở của ụ tụ Lo = 3200 mm

Hình 2.2 Sơ đồ động học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng phía

20,941

24,436

27,797

31,06

2.3.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế.

Xe tải IFA – W50 có cấu tạo hình thang lái là cơ cấu 4 khêu hay còn gọi là

hình thang lái kiểu Đan – tô

Hình 2.3 Sơ đồ hình thang lái.

Thông qua hình thang lái, từ mối quan hệ hình học chúng ta rút ra đọc vềmối quan hệ giữa các góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong, đượcxác đinh theo công thức :

Trong đó :

 - Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía ngoài

 - Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong.

 - Góc nghiêng đòn bên của hình thang lái

m - Chiều dài đòn bên

B - Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng

Chọn sơ bộ chiều dìa đòn bên hình thang lái : m = 200 mm, m thường đượcchọn theo kinh nghiệm : m = (0,11  0,16).B với m = 0,135B Như vậy là thỏamãn điều kiện trên

Tính sơ bộ  theo công thức:

Bảng 2.2 Ứng với  1 = 17 o