Thiết kế hệ thống lái xe toyota corolla altis

Trường UTT Với đề tài “ thiết kế hệ thống lái”, hệ thống treo độc lập do đó ta chọn dẫn động lái sáu khâu. Đặc điểm của dẫn động lái sáu khâu là có thêm thanh nối nên ngăn ngừa được ảnh hưởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn hướng này lên bánh xe dẫn hướng khác. 2.2.2 Phương án thiết kế cơ cấu lái: Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo.Vì vậy cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau : Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe . Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết. Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái. Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất. Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao. Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp. Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái ,giá trị của lực này đạt giá trị max khi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất. Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động … Hiện nay cơ cấu lái thường dùng trên ôtô có những loại: trục răng – thanh răng, trục vít cung răng, trục vít con lăn, trục vít chốt quay và loại liên hợp.

CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ Họ tên : Dương Ngọc Thành Lớp: 67dcot24 Khóa : 67 Khoa : Cơ khí G.v hướng dẫn : Lê Quỳnh Mai Đề tài thiết kế : Thiết kế hệ thống lái xe ô tô TOYOTA COROLLA ALSTIS 2.0V SPORT Hà Nội -2019 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI 1.1.1.Nhiệm vụ - Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động giữ cho ôtô chuyển động theo quỹ đạo xác định - Hệ thống lái có chức tiếp nhận tác động người điều khiển, thông qua cấu dẫn động thực điều khiển bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn Việc điều khiển phải đảm bảo tính linh hoạt, nhanh chóng xác - Trong q trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thơng qua việc nâng cao an tồn điều khiển chất lượng chuyển động hệ thống lái ngày hoàn thiện xe đạt tốc độ lớn 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống lái phải bảo đảm yêu cầu sau: + Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: để đảm bảo yêu cầu thì: - Hành trình tự vơ lăng tức khe hở hệ thống lái vô lăng vị trí trung gian (giữa) tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ - Các bánh xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt; + Đảm bảo tính động cao: tức xe quay vòng thật ngoặt, thời gian ngắn, diện tích bé + Đảm bảo động học quay vòng đúng: để bánh xe không bị trượt lê: gây mòn lốp, tiêu hao cơng suất vơ ích giảm tính ổn định xe + Giảm va đập từ bánh xe dẫn hướng truyền lên vô lăng chạy đường xấu gặp chướng ngại vật + Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) quy định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đảm bảo tỷ lệ lực tác dụng lên vô lăng mô men quay bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) tương ứng động học góc quay vô lăng bánh dẫn hướng 1.1.3 Phân loại Tuỳ thuộc vào yếu tố để phân loại, hệ thống lái chia thành loại sau: * Theo cách bố trí vành lái - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động ôtô) dùng ôtô nước có luật đường bên phải Việt nam số nước khác; - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động ôtô) dùng ôtô nước có luật đường bên trái Anh, Nhật, Thuỵ Điển, * Theo số lượng cầu dẫn hướng - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu trước - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu sau - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng tất cầu * Theo kết cấu cấu lái - Trục vít - Cung - Trục vít - Con lăn - Trục vít chốt quay - Bánh - Thanh - Thanh liên hợp (gồm Trục vít - Êcu - Bi - Thanh - Cung răng) * Theo đặc điểm truyền lực + Hệ thống lái khí + Hệ thống lái khí có trợ lực: - Trợ lực thuỷ lực: với loại van khác - Trợ lực khí ( có chân khơng) - Trợ lực điện - Trợ lực khí + Lái điện (Steering by wire) KẾT CẤU CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI 1.2.1 Các sơ đồ hệ thống lái Trên hình 1.1và 1.2 sơ đồ kết cấu chung hệ thống lái dùng với hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.1) hệ thống treo độc lập (hình 1.2) Từ sơ đồ ta thấy hệ thống lái nói chung gồm chi tiết phận sau (xét hình 1.1): - Vô lăng 1, trục lái 9, cấu lái 8, đòn quay đứng 7, đòn kéo dọc 6, đòn quay ngang 5, cam quay 4, cạnh bên hình thang lái 2, đòn kéo ngang 3; - Trong trường hợp có cướng hố lái (hình 1.3) có phận phân phối xi lanh lực - Khi dùng với hệ thống treo độc lập đòn kéo ngang khơng thể làm dạng liền nên có thêm đòn lắc kéo bên (hình 1.2) Hình.1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 1- Vơ lăng; 2- Cạnh bên hình thang lái; 3- Đòn kéo ngang; 4- Cam quay; 5- Đòn quay ngang; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay đứng; 8- Trục vít - Cung cấu lái; 9- Trục lái Hình 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1- Các đòn quay; 2- Đòn kéo bên; 3- Đòn quay trục cấu lái; 4- Đòn kéo ngang giữa; 5- Đòn lắc Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống lái có cường hố 1- Bộ phận phân phối; 2- Xi lanh lực; 3- Cơ cấu lái 1.2.2 Các chi tiết phận 1.2.2.1 Vành lái Hình 1.4 Tổng quan vành lái *Nhiệm vụ :Vành lái với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng người lái từ vành lái đến trục vít cấu lái *Cấu tạo: Vành lái có dạng thép hình tròn với số nan hoa (hai ba) nối vành thép với moayơ vành lái kim loại Moayơ có làm lỗ với then hoa để ăn khớp then với đầu trục lái Mô men tạo vành tay lái tích số lực lái người lái tác dụng vào bán kính vành tay lái Bản thân vành lái làm chất dẻo, cao su nhân tạo gỗ, bọc da thật da nhân tạo 1.2.2.2Trục lái *Nhiệm vụ: Trục lái có nhiệm vụ truyền moomen lái xuống cấu lái Trục lái có hai loại: Loại cố định khơng thay đổi góc nghiêng loại thay đổi góc nghiêng Hình 1.5.Cấu tạo trục lái a) Trục lái cố định khơng thay đổi góc nghiêng b) Trục lái thay đổi góc nghiêng *Cấu tạo: Đầu trục lái lắp then hoa với moayơ vành lái (vơ lăng) đầu lắp then hoa với khớp đăng Trục đỡ ống trục lái ổ bi ống trục lái cố định vỏ cabin giá đỡ Hình 1.6.Trục lái Trong trục lái có cấu hấp thu va đập Cơ cấu hấp thu lực đẩy tác động lên người lái xe bị tai nạn Trục lái gá với thân xe qua giá đỡ kiểu dễ vỡ xe bị đâm trục lái dễ dàng bị phá sập Hình 1.7 Trục lái có cấu hấp thu va đập Đầu trục lái nối với cấu lái khớp nối mềm khớp đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cấu lái lên vơ lăng Trục lái số xe có số kết cấu dùng để khống chế vỡ điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cấu khoá tay lái, cấu tay lái nghiêng, cấu trượt tay lái Khi hộp cấu lái chuyển dịch xe bị va đập (va đập sơ cấp) trục trung gian co lại, làm giảm khả trục lái vô lăng nhô lên buồng lái Khi lực va đập truyền vào vô lăng cố đâm xe (va đập thứ cấp) cấu hấp thụ va đập túi khí người lái giúp hấp thu va đập Hơn nữa, giá đỡ dễ vỡ giá đỡ phía tách làm cho toàn trục lái đổ phía truớc Lúc hấp thụ va đập bị biến dạng để giúp hấp thu tác động va đập thứ cấp Cơ cấu tay lái nghiêng bao gồm cặp cữ chặn nghiêng, bulơng khố nghiêng , giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng 1.2.2.3 Cơ cấu lái: Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn vơ lăng thành chuyển động góc (lắc) đòn quay đứng đảm bảo tăng mơ men theo tỷ số truyền yêu cầu a Các thông số đánh giá * Tỷ số truyền động học: (1.1) Ở đây: ,  - Các góc quay tương ứng trục vào (vơ lăng) trục (đòn quay đứng); ,  - Các vận tốc góc tương ứng i chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc quay cần thiết vơ lăng để quay bánh dẫn hướng từ vị trí trung gian đến vị trí biên khơng lớn 1,8 vòng tơ du lịch khơng lớn vòng tơ tải khách, nhằm đảm bảo yêu cầu động cao thuận tiện điều khiển xe quay vòng Giá trị i phụ thuộc loại cỡ xe, thường nằm giới hạn 13 22 ô tô du lịch 20 25 ô tô tải khách, số trường hợp tới 40 i thiết kế khơng đổi thay đổi theo góc quay vơ lăng Cơ cấu lái có i thay đổi thường dùng hệ thống lái khơng có cường hố Mặc dù kết cấu khơng phức tạp tính cơng nghệ nên đắt so với loại cấu lái có i khơng đổi Quy luật thay đổi i có số dạng khác tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ tính xe: + Đối với xe thông thường: quy luật thay đổi i có dạng hình 1.9 hay đường hình 1.8 hợp lý nhất: Hình 1.8 Các lược đồ đặc trưng cho làm việc điều khiển lái a- Quan hệ lực tác dụng lên vô lăng tốc độ ôtô (ZIL - 585); b- Các quy luật thay đổi tỷ số truyền động học cấu lái - Trong phạm vi góc quay , tỷ số truyền i cần phải lớn để tăng độ xác điều khiển giảm lực cần tác dụng lên vô lăng Khi xe chạy đường thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê đa số thời gian hệ thống lái làm việc với góc quay nhỏ vơ lăng quanh vị trí trung gian i tăng làm giảm va đập từ mặt đường truyền lên vơ lăng - Ở góc quay , tỷ số truyền i cần phải giảm để tăng tốc độ quay vòng, tăng tính động xe Hình 1.9 Quy luật thay đổi tỷ số truyền hợp lý cấu lái loại xe thông thường + Đối với xe có tốc độ thấp trọng lượng toàn lớn: quy luật thay đổi i làm theo đường 2, để quay vòng khơng ngoặt tương đối thường xuyên lực cần tác dụng nhỏ + Trên xe tốc độ lớn: thường sử dụng quy luật đường Khi đó, thời gian chuyển động thẳng với tốc độ lớn điều khiển tơ nhạy, quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải giảm lực tác dụng + Đối với xe có cường hố lái: i thường làm khơng đổi (đường 3) Vì lúc vấn đề giảm nhẹ điều khiển có cường hoá giải * Tỷ số truyền lực: (1.2) Ở đây: Mr (Mdq) - Là mô men trục (hay đòn quay đứng); Mv (Mvl) - Là mô men trục vào (hay vô lăng) * Hiệu suất: Hiệu suất cấu lái xác định theo công thức tổng quát sau: Ở đây: (1.3) Mv, Mr- Các mô men đo đầu vào cấu lái; v, r - Các tốc độ góc tương ứng đầu vào cấu lái; Do hiệu suất cấu lái có giá trị khác tuỳ theo chiều truyền lực từ trục lái xuống hay từ bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt: - Hiệu suất thuận (th): hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trục lái xuống; th cao lái nhẹ - Hiệu suất nghịch (ng): hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ bánh xe dẫn hướng lên Hiệu suất thuận cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực giảm nhẹ lực điều khiển Trong hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm va đập truyền từ hệ thống chuyển động lên vô lăng Tuy hiệu suất nghịch khơng q thấp làm tác dụng mô men ổn định bánh dẫn hướng không tự trở vị trí trung gian bị lệch khỏi vị trí va đập người lái bị cảm giác đường Khi sử dụng cường hố u cầu đặt với giá trị hiệu suất giảm nhiều Do lúc cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắt va đập truyền từ bánh xe lên vô lăng b Các loại cấu lái * Loại trục vít - cung 10  u  M u 395908,8   197, 95( N / mm ) Wu 2000 Theo tài liệu chuyên ngành lấy hệ số an toàn n=1,5 với thép 20X ta có: u   800  533,33( N / mm2 ) 1,5 Vậy < thỏa mãn điều kiện bền uốn 3.3.8 Tính bền nối bên dẫn động lái Đòn nối dẫn động lái khâu hai đầu khớp nên chịu kéo nén đường tâm Ta tính đòn nối trường hợp chịu phanh cực đại trên: Thanh uốn AB chịu lực nén: Q1=2336,8 N Ứng suất uốn thanh: u  Q1 2336,8 N   20, 67( ) Ft 113, 04 mm Trong đó: Ft   D  3,14.122 /  113, 04(mm ) : tiết diện nối bên Với đường kính nối D=12 mm, chọn theo xe tham khảo   140( N / mm ) Thanh nối làm vật liệu thép 20X có  u  Vậy: < Do đòn nối bên dẫn động lái đủ bền trình làm việc 3.3.9 Tính bền khớp cầu (Rơ - tuyn): Khớp cầu bố trí đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái Chúng khâu quan trọng dẫn động lái Các khớp cầu phân loại theo cách thức bù đắp khe hở bề mặt làm việc chúng bị mòn Hiện ơtơ thường sử dụng hai loại khớp cầu:  Khớp cầu có loxo nén đặt hướng kính  Khớp cầu có loxo nén đặt hướng trục Vật liệu chế tạo khớp cầu thép 20XH có tính: 66   d  30 N   c  80 N   mm   mm  Với điều kiện khớp làm việc chế độ tải trọng động chịu va đập Khớp cầu kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập vị trí làm việc kiểm tra độ bền cắt vị trí có tiết diện nguy hiểm Kiểm tra bền khớp cầu: Như phần tính bền kéo ngang lực tác dụng lên khớp cầu lực phanh cực đại PPMax PPMax  Q  2506, 43( N ) d D Hình 3.9 Sơ đồ kết cấu khớp cầu (Rotuyl) Tính ứng suất chèn dập bề mặt làm việc khớp cầu: u  Q F (3.36) F – diện tích tiếp xúc mặt cầu đệm rơtuyn Trong thực tế diện tích làm việc chiếm 2/3 diện tích bề mặt khớp cầu Nên mặt chịu lực tiếp xúc chiếm 1/2 2/3 = 1/3 bề mặt khớp cầu Ta có: F  D 3,14.30   942 3 (mm2) 67 D – đường kính khớp cầu: D = 30 (mm)   cd    cd   30  11.2 2506, 43 n   2, 66 N  cd 2, 66 mm Hệ số an toàn: 942   Như khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập bề mặt làm việc khớp cầu kéo dọc Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt: Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tiết diện nguy hiểm Ứng suất cắt tính theo cơng thức: u  Q Fc (3.37) Trong đó: Fc – tiết diện rotuyl vị trí có tiết diện nguy hiểm (tại chỗ thắt nhỏ rotuyl hình 3.9) Fc   d 3,14.202   314(mm ) 4 Ở đây: d đường kính chỗ thắt rô1tuyl d = 20 (mm)  c    c   80  10 2506, 43 n   7.98 N c 7,98 mm Hệ số an toàn: 314   Như khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tiết diện nguy hiểm 3.4 TÍNH TỐN TRỢ LỰC LÁI 3.4.1 Chọn thông số làm việc hệ thống lái: Trong việc tính tốn hệ thống lái để quay vòng ôtô chuyển động xác định công sau: Atb   t RV PV 180 ( 3.38 ) Trong đó: + t: Là góc quay trục lái ( độ) từ vị trí trung gian tới mép ngồi cùng, có t = 640 + RV: Bán kính vành lái =0,18m 68 + PV: Lực trung bình đặt vào vành lái: Chọn PV = 40N(Số liệu tham khảo) Thay số liệu vào công thức (3.39): Atb  3.14.640 0,18.40  80,  Nm  180 Mặt khác xe du lịch công trung bình giới hạn,  Atb  100 Nm  Như vậy: Atb  80,  Nm    Atb   100  Nm  Do thoả mãn Lực cực đại đặt lên vành lái có cường hố ta chọn P VL0 = 115N (Theo tài liệu tham khảo chuyên ngành) 282,3  115  59.3% 282,3 Từ ta tính phần trăm trợ lực là: a, Lực đặt lên vành tay lái để gài trợ lực: Đối với ôtô du lịch giá trị thường nằm khoảng (20N 40N) Đối với xe thiết kế ta chọn là: P0 = 30N Từ ta tính mơmen cần thiết để mở cường hoá (Tại vành tay lái): M o  RO RVL  30.0,18  5, 4( Nm) Mặt khác: Mo   MQ  MZ  0 i0 ( 3.40 ) Trong đó: + MZ: Mơmen cản trục lái dịch chuyển, giá trị nhỏ MZ = + MQ: Mômen cần thiết để xoắn xoắn tới vị trí bắt đầu trợ lực + 0: Là hiệu suất từ vành tay lái tới van xoắn (Hiệu suất truyền lực) Chọn 0 = + i0: Là tỷ số truyền từ vành lái tới van Chọn i0 = Vậy mômen cần thiết để bắt đầu mở trợ lực là: M0 = MQ = 5.4 (Nm)  Ở thời điểm bắt đầu cường hố mômen cản mặt đường truyền lên là: M'  P0 M c 30.686,   72,96  Nm  PVLMax 282,3 b, Mơmen cản mà cường hố phải khắc phục là: 69 M tl  M c 59.3%  686, 6.59.3%  407,15( Nm) c , Chỉ số hiệu tác dụng cường hoá(H): Là tỷ số lực đặt vào vành tay lái khơng có trợ lực có trợ lực H PVLMax 282,3   2.45 PVl 115 Chỉ số H thường cho H < Do H = 2.45 hợp lý, phù hợp với chủng loại xe thiết kế Để đảm bảo yếu cầu cường hoá phải đảm bảo tuổi thọ lốp 3.4.2 Xây dựng đặc tính cường hố lái: Theo giáo trình Thết kế tính tốn ơtơ đặc tính cường hố rõ đặc trưng q trình làm việc cường hố hệ thống lái Nó biểu thị mối quan hệ lực mà người lái đặt lên vành tay lái P l mômen cản quay vòng bánh dẫn hướng Mc: Pl  Mc R.i id th Qua ta thấy khơng có cường hố lực đặt lên vành tay lái phụ thuộc vào mơmen cản quay vòng bánh xe dẫn hướng (vì R, i , id, th số) Do đường đặc tính đường bậc qua gốc toạ độ Theo tính tốn phần trước quay vòng ơtơ chỗ mơmen cản quay vòng lớn nhất, toạ độ xác định điểm đường đặc tính B Vậy đường đặc tính xác định P = f(Mc) qua gốc toạ độ qua điểm B Khi hệ thống lái lắp cường hố đường đặc tính của biểu thị mối quan hệ lực tác dụng lên vành tay lái mơmen cản quay vòng bánh xe dẫn hướng Mc Đây mối quan hệ bậc Khi trượt van phân phối vị trí trung gian lực cường hố quy dẫn lên vành tay lái Pc = nên mômen cản quay vòng Mc = Do cường hố thiết kế van phân phối có lò xo định tâm Khi va đập mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nằm giới hạn lực nén sơ ban đầu 70 lò xo lực truyền lên vành tay lái Nếu lực ngược mà vượt q giới hạn lò xo nén tiếp dẫn đến trượt van phân phối bị lệch phía cường hoá bắt đầu làm việc Cụ thể, để cường hố làm việc lực đặt lên vành tay lái phải lớn 30 (N) Ở giai đoạn đặc tính biểu thị trùng với đặc tính chưa có cường hố Tại điểm A cường hoá bắt đầu làm việc Khi lực đặt lên vành tay lái lớn 30 (N) đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động cường hoá giai đoạn đường bậc có độ dốc thấp so với đường đặc tính chưa có cường hố (độ dốc cần thiết phải có để đảm bảo cho người lái có cảm giác sức cản mặt đường tác dụng lên vành tay lái) Khi mơmen cản quay vòng lớn Mc = 686.6 (Nm) hệ thống lái làm việc hệ thống lái khí ban đầu (cường hố làm việc hết khả năng) Cụ thể người lái muốn quay vòng ôtô phải tác dụng lên vành tay lái lực Pl > Pc Đồ thị đường đặc tính chưa cường hoá P l = f(Mc) lắp cường hoá Pc = f(Mc) thể hình P(N) 282,3 B Khơng có cường hố D 115 C A 30 72,96 Có cường hố 686,6 Mc(Nm) Hình 3.10 Đồ thị đặc tính sử dụng trợ lực không trợ lực Ta thấy rằng: + Đặc tính chưa có cường hố đường bậc nhất, đoạn OB 71 + Đặc tính có cường hố đường bậc gãy khúc thấp đường đặc tính chưa có cường hoá + Đoạn OA: Pl = Pc = f(Mc) Lực người lái hoàn toàn đảm nhận + Đoạn AC: Pc = f(Mc) Biểu thị lực mà người lái cảm nhận chất lượng mặt đường Điểm C [115 ; 686,6], chọn Pc = 115 (N) + Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đường Pl = f(Mc) Hiệu số toạ độ hai đường P c Pl lực tạo nên cường hoá Lực phải phụ thuộc vào áp suất mơi trường làm việc đường kính xilanh Nếu chọn Pc lớn quay riêng bánh xe dẫn hướng chỗ nặng hơn, chon Pc q nhỏ người lái khơng đủ cảm giác chất lượng mặt đường 3.4.3 Tính tốn xilanh lực: Kích thước xilanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh lực cần thiết áp suất chất lỏng hệ thống trợ lực lái có giới hạn Nếu kích thước nhỏ áp suất dầu trợ lực phải lớn ngược lại Áp suất dầu bơm dầu sinh ra, khơng thể q lớn Còn kích thước xilanh phải vừa phải để bố trí xe 3.4.3.1 Xác định đường kính xilanh lực đường kính cần piston * Đường kính xilanh lực tính theo cơng thức: Có cơng thức: (3.41) Trong đó: + Dx – Đường kính xilanh lực + Pmax – Là áp suất cực đại hệ thống cường hoá Pmax = 850 (N/cm2) (Theo tài liệu tham khảo) + d – Là đường kính cần đẩy piston Nó đường kính răng, chọn d = 28 (mm) 72 + Px – Lực tác dụng lên đầu cần đẩy piston xác định sau: Px  P.ic o ( 3.42 ) Với: + P: Lực tác dụng lên vành tay lái ứng với phần trăm mômen cản thu nhận cường hoá P  PvlMax  PVL  282.3  115  167,3( N ) + ic: Tỷ số truyền cấu lái: ic  16 + 0: Tỷ số truyền cấu lái: 0  0.95 + Px =167,3.16.0,95 = 2542,96(N) Như thay vào (3.41) ta có: Dx  4.2542,96  2,8 ^  4, 2(cm) 3,14.850 Lấy Dx = 4.2 (cm) 3.4.3.2 Chọn đường kính ngồi kiểm bền xilanh lực: Lấy chiều dày thành xilanh (mm) đường kính ngồi xilanh lực là: Dn  42  5.2  52(mm) Ứng suất tác dụng lên thành xilanh:   Dn2  Dx2 522  422 P  P  850  850  4890 N 0 cm Dn2  Dx2 522  422  Vật liệu làm xilanh thép 40XH   ch   8000( N / cm )    4890 N Vậy:      cm xilanh lực thoả mãn điều kiện bền 3.4.4 Xác định suất bơm: Năng suất bơm xác định từ điều kiện làm để xy lanh lực cường hoá phải làm quay bánh xe dẫn hướng nhanh điều kiện làm người lái Nếu điều kiện khơng đảm bảo trường hợp quay 73 vòng nhanh người lái bị tiêu hao lực lớn Vì khơng thắng lực cản quay vòng bánh xe dẫn hướng mà đẩy dầu từ phần sang phần xy lanh lực Để đảm bảo điều kiện ta phải chọn bơm có lưu lượng đủ lớn, có nghĩa phải thoả mãn: Qb b      F ds dt ( 3.43 ) Trong đó: + Qb: Năng suất định mức bơm + b: Hiệu suất thể tích bơm bơm cánh gạt, b = 0.75  0.85 Ta chọn b = 0.85 +  = 0.05  0.1, chọn  = 0.075 + ds/dt: Là tốc độ piston (m/s) Tốc độ quay vòng (v/p) lớn đạt người lái theo số liệu tham khảo nv = 60 (v/p) Như quay 1.5 vòng 1.5s, dịch chuyển là: S = X1 = 73,89 mm F: Là diện tích xy lanh lực 2 � �Dx � � �42 � F�  � �� 3,14 � � 1384mm �2 � � �2 �� Do ta phải chọn bơm có suất thoả mãn điều kiện: 73,89 ds 1384 3 1,5 dt  Qb �  86721.8 mm  86.7 cm s s b     0,85   0, 075  F     Thực tế lưu lượng bơm phải lớn để bù vào rò rỉ van phân phối lưu lượng rò rỉ Q : Q = (0.05  0.1).Q Chọn Q = 0.08 Q + Qtt = Q + Q = 1,08.86,7 = 93.6(cm3/s) Từ ta chọn bơm cường hóa: Bơm cánh gạt kép có kết cấu nhỏ, hiệu suất từ 0.7 – 0.8, áp suất đạt 100at, lưu lượng từ – 100 l/p Ký hiệu bơm: 74 Lưu lượng bơm: (l/p) Số vòng quay roto: n = 950 (vòng/phút) Hiệu suất bơm: 0,78 Hiệu suất tồn phần: 0,6 Hiệu suất khí: 0,8 Các phận bơm gồm có: cụm bơm tạo áp suất, cụm van điều tiết, van an toàn lưu lượng, cụm vỏ lắp, cốc đựng dầu đặt riêng rẽ với bơm nối với bơm ống dẫn dầu 3.4.5 Tính tốn chi tiết van phân phối: a) Tính góc xoay van quay:   '  ''  ' : Khe hở mép van ống van ống '  Q 2.g p 2. d  d  ( 3.44) Trong đó: + Q: lưu lượng dầu cung cấp cho cường hoá việc Q = 86.4 (cm3/s) + d: Đường kính d = 2.8(cm) + g: Gia tốc trọng trường g = 10(m/s2) = 1000(cm/s2) + p : Tổn thất áp suất hành trình khơng tải   P  N    cm3   d  0.9 g  0.09 N  cm cm d + : Trọng lượng riêng dầu + : Tổn thất cục  = 3.1 '   86.4  0, 0335  cm  2.1000.3 2.3,14.2,8 0, 09.3,1 Khi tính đến tiết lưu đường rãnh dầu lấy:  '  0.05  cm  75 '' : Độ trùng khớp cực đại mép van ống van ống xác  định từ điều kiện lượng lọt dầu van xoay (Q1)   d Pmax   24. Q1 " " " Do  nhỏ nên lấy  0.01(cm) Vậy hành trình tồn van xoay xê dịch phía:    '  "  0,05  0, 01  0,06(cm)  0, 6(mm) Với van xoay mở van để cường hoá phải quay xoắn góc là:  l 0,   0, 02727(rad )  1,56 R 22 Trong đó: + l: Chính hành trình van xoay hết cường hố l = 0,6 (mm) + R: Bán kính van ống van phân phối R = 22 (mm) Vậy xoắn phải xoắn góc 1,56 độ đường dầu cường hố làm việc b, Các thơng số khác: *.Góc xoắn khơng tải:(Tính từ thời điểm bắt đầu tác động cường hoá) 0   ' i Rvl ' +  : Hành trình van xoay tới lúc bắt đầu che kín rãnh dầu + Rvl: Bán kính vành lái Rvl = 180 (mm) + i: Tỷ số truyền lực tới vành tay lái i Rvl i 180.16   18 l 160 iw: Tỷ số truyền cấu lái iw = 16 l: Chiều dài đòn quay đứng l = 160 Vậy : 0  0,5.18 0, 05.180  0, 05(rad )   2,87 �4o 180 3,14 phù hợp với yêu cầu *.Góc quay tự tồn bộ: 76  0' góc quay cho phép vành tay lái cường hố khơng làm việc 0'  2..i 2.0,5.18 0,1.180   0,1(rad )   5, Rvl 180 3,14 Vậy : 0  5, < 300 phù hợp với yêu cầu ' c, Tính tốn xoắn: Ta chọn vật liệu chế tạo xoắn thép loxo có moduyn đàn hồi G = 8*104 N/mm Ta phải tính đường kính xoắn cho bắt đầu trợ lực, ứng với lực đặt lên vành tay lái PVL0 = 30N xoắn phải xoắn 1,56 độ Ứng suất xoắn xoắn xác định theo công thức :  PVL RVL 0, 2.D ( 3.46) Góc xoắn xoắn xác định theo công thức :  D 2. L D.G  D 2. L  G 2.PVL RVL L 2.30.180.100.180 4  6, 01(mm) 0, 2. G 3,14.1,56.0, 2.80000 Chiều dài xoắn L=100 mm Đường kính xoắn D = 6,01 mm 77 78 KẾT LUẬN Qua thời gian làm đồ án với cố gắng thân đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình giáo Lê Quỳnh Mai tồn thể thầy giáo mơn em hoàn thành nhiệm vụ giao Cũng tinh thần chung nhằm làm quen với việc tính tốn thiết kế em hoàn thành đồ án: Thiết kế hệ thống lái Trong đồ án em làm việc sau: Chương 1: - Nêu lên nhiệm vụ, yêu cầu, cấu tạo hệ thống lái - Phân tích loại cấu lái , trợ lực , góc đặt bánh xe hình thang lái Chương 2: - Nêu thông số xe thiết kế - Phân tích lựa chọn phương án thiết kế gồm + Dẫn động lái khâu + Cơ cấu lái bánh – + Trợ lực thủy lực Chương 3: - Tính tốn chi tiết - Tính bền chi tiết Sau q trình tính tốn thiết kế , nhận thấy hệ thống lái có độ bền độ an tồn đảm bảo tính động học, động lực học xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0V SPORT Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ kinh nghiệm bị hạn chế mà khối lượng cơng việc lớn thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến thầy môn để đồ án em hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội – 05/2019 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Kết cấu tính tốn tơ, Trường ĐHGT (1994), NXB GTVT [2] Kết cấu tính tốn tơ , Ngô Hắc Hùng (2008), NXB GTVT [3] Lý thuyết ôtô máy kéo , Nguyễn Hữu Cẩn-Dư Quốc Thịnh-Phạm Minh TháiNguyễn Văn Tài- Lê Thị Vàng ( 1993) [4] Thiết kế tính tốn ơtơ - máy kéo ,Trương Minh Chấp-Dương Đình KhuyếnNguyễn Khắc Trai( 1971) [5] Chi tiết máy Tập I- tập II ,Nguyễn Trọng Hiệp (1997) [6] Tính tốn thiết kế oto ,Đặng Quý (2001) [7] Một số tài liệu hướng dẫn kỹ thuật hãng: Toyota 80 ... HỆ THỐNG LÁI 1.2.1 Các sơ đồ hệ thống lái Trên hình 1.1và 1.2 sơ đồ kết cấu chung hệ thống lái dùng với hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.1) hệ thống treo độc lập (hình 1.2) Từ sơ đồ ta thấy hệ. .. cấu lái lên vơ lăng Trục lái số xe có số kết cấu dùng để khống chế vỡ điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cấu khoá tay lái, cấu tay lái nghiêng, cấu trượt tay lái Khi hộp cấu lái chuyển dịch xe bị... số lượng cầu dẫn hướng - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu trước - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu sau - Hệ thống lái với bánh dẫn hướng tất cầu * Theo kết cấu cấu lái - Trục vít - Cung -