Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe toyota fortuner 2018

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2018 Sinh viên thực hiện: PHAN VĂN TÂM Đà Nẵng – Năm 2019 TĨM TẮT Tên đề tài: Khảo sát tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Sinh viên thực hiện: Phan Văn Tâm Số thẻ sinh viên: 103140114 Lớp: 14C4B Tất nội dung đồ án, tồn bao gồm có chương với nội dung chương khác chúng có liên kết chặt chẽ bổ sung cho để tạo thành tổng thể hoàn chỉnh Dưới phần tóm tắt nội dung chương trình bày theo trình tự sau: Chương 1: Tổng quan hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Nội dung chương chủ yếu khái qt lên cơng dụng số yêu cầu loại hệ thống lái khác sử dụng phổ biến tơ Bên cạnh đề cập thêm số kết cấu phận hệ thống lái cấu lái, dẫn động lái, cường hóa lái…thường sử dụng Chương 2: Giới thiệu xe Toyota Fortuner 2018 Trong chương phần làm rõ thông số kỹ thuật xe, kiểu loại hệ thống hệ thống phanh, treo hệ thống lái mà xe trang bị Qua giúp ta hiểu rõ loại xe Chương 3: Khảo sát hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Nội dung phần sâu khai thác thông số kỹ thuật đồng thời làm rõ nguyên lý làm việc kết cấu phận hệ thống lái sử dụng xe Toyota Fortuner 2018 Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương vào tính tốn xác định thơng số giá trị mơ men cản quay vịng, lực tác dụng lên vơ lăng để làm sở tính tốn kiểm nghiệm bền chi tiết thơng số liên quan đến trợ lực lái Ngoài nội dung cịn có thêm tính tốn kiểm tra động học hình thang lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương 5: Chẩn đoán hư hỏng hệ thống lái biện pháp khắc phục Nội dung chương chủ yếu trình bày số nguyên nhân gây hư hỏng thường gặp hệ thống lái phương pháp khắc phục chúng Chương 6: Bảo dưỡng cách sửa chữa chi tiết hệ thống lái Chương cuối giới thiệu số phương thức bảo dưỡng hệ thống lái cách sửa chữa chi tiết chúng bị hư hỏng i ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phan Văn Tâm Số thẻ sinh viên: 103140114 Lớp: 14C4B Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Các thông số kỹ thuật xe phận hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 từ tài liệu nhà chế tạo cung cấp Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan hệ thống lái ô tô Chương 2: Giới thiệu xe Toyota Fortuner 2018 Chương 3: Khảo sát hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương 5: Chẩn đoán hư hỏng hệ thống lái biện pháp khắc phục Chương 6: Bảo dưỡng cách sửa chữa chi tiết hệ thống lái Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): - Bản vẽ tổng thể xe Toyota Fortuner 2018 (A3) Bản vẽ sơ đồ hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 (A3) Bản vẽ kết cấu cấu lái xe Toyota Fortuner 2018 (A3) Bản vẽ kết cấu đòn kéo xe Toyota Fortuner 2018 (A3) - Bản vẽ sơ đồ nguyên lý trợ lực lái xe Toyota Fortuner 2018 (A3) Đồ thị kiểm tra động học quay vòng xe Toyota Fortuner 2018 (A3) Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Việt Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 9/06/2018 Đà Nẵng, ngày 25 tháng năm 2019 Trưởng Bộ mơn Người hướng dẫn ii LỜI NĨI ĐẦU Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thơng đồ án tốt nghiệp khơng thể thiếu, điều kiện tất yếu quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết cách chặt chẽ nắm vững sâu ô tô Trong q trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát hệ thống xe hay tổng thể xe việc quan trọng Điều củng cố kiến thức học, thể am hiểu kiến thức vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý: Nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Hệ thống lái ô tô hệ thống quan trọng xe, dùng để giữ cho tơ chuyển động theo hướng xác định đấy, thay đổi hướng chuyển động cần thiết theo yêu cầu động xe Nên hệ thống lái ô tô cần phải đảm bảo: Chuyển động thẳng ổn định, tính động cao, động học quay vòng đúng, giảm va đập, điều khiển nhẹ nhàng, Để tăng tính an tồn cho tơ vận hành Trong tập đồ án tốt nghiệp em chọn thực đề tài “Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018” Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống ôtô nói chung hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 nói riêng; từ sâu nghiên cứu chun mơn Để hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Hoàng Việt dành phần thời gian quý báu để bảo tận tình, giúp đỡ hướng dẫn em suốt thời gian thực đồ án Và em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy, cô giảng dạy khoa khí giao thơng trường đại học bách khoa Đà Nẵng truyền đạt lại kiến thức quý báu từ đến chuyên mơn để em vận dụng hồn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn hẹp, chưa tiếp xúc nhiều với thực tiễn tài liệu tham khảo cịn q thời gian thực có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận lời dẫn thêm từ thầy Đà nẵng, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực Phan Văn Tâm iii CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung tập đồ án tơi thực hướng dẫn thầy giáo TS Nguyễn Hoàng Việt Các nội dung, kết đề tài trung thực chưa cơng bố hình thức trước Những số liệu có nội dung thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Sinh viên thực Phan Văn Tâm iv MỤC LỤC Tóm tắt Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu cảm ơn i Lời cam đoan liêm học thuật ii Mục lục iii Danh sách bảng biểu, hình vẽ sơ đồ v Trang MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Yêu cầu 1.1.3 Phân loại 1.2 Các sơ đồ hệ thống lái 1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1.2.3 Các sơ đồ dẫn động lái 1.2.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa 1.3 Các chi tiết phận hệ thống lái ô tô 1.3.1 Vô lăng 1.3.2 Trục lái 1.3.3 Cơ cấu lái 1.3.4 Dẫn động lái 10 1.3.5 Các loại cấu lái thông dụng 11 v 1.3.6 Hình thang lái 20 1.3.7 Hình học lái 21 1.4 Cường hoá lái 25 1.4.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 25 1.4.2 Các thông số đánh giá 26 1.4.3 Các sơ đồ bố trí 27 1.5 Liên hệ hệ thống lái hệ thống treo 29 Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE TOYOTA FORTUNER 2018 30 2.1 Các thông số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2018 30 2.2 Một số hệ thống xe Toyota Fortuner 2018 32 2.2.1 Hệ thống lái 32 2.2.2 Hệ thống phanh 33 2.2.3 Hệ thống treo 34 Chương : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA 35 FORTUNER 2018 35 3.1 Tổng quan hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 35 3.1.1.Các thông số kỷ thuật hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018… 37 3.2 Kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 37 3.2.1 Vành tay lái 37 3.2.2 Cơ cấu lái 38 3.2.3 Dẫn động lái 40 3.2.4 Bơm trợ lực lái 40 Chương 4: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2018 45 4.1 Các thơng số hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 45 vi 4.2 Xác định mơ men cản quay vịng 46 4.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 49 4.4 Tính tốn kiểm tra động học hình thang lái 50 4.4.1 Cơ sở lý thuyết 50 4.4.2 Tính tốn kiểm tra động học quay vòng 54 4.5 Tính tốn kiểm nghiệm sức bền chi tiết 56 4.5.1 Tính kiểm nghiệm sức bền trục lái 56 4.5.2 Tính kiểm nghiệm sức bền dẫn động lái 56 4.6 Tính tốn kiểm nghiệm thông số liên quan đến trợ lực lái 61 4.6.1 Tính kiểm nghiệm lực tác dụng lên vơ lăng lái có trợ lực 61 4.6.2 Kiểm tra hiệu trợ lực 66 4.6.3 Kiểm tra số phản lực trợ lực lên vành tay lái 66 Chương 5: CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG TRONG HỆ THỐNG LÁI VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 68 5.1 Độ rơ vành tay lái tăng 69 5.2 Lực vành tay lái gia tăng hay không 69 5.3 Áp suất cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định 70 Chương 6: BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI 71 6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 72 6.2 Sữa chữa chi tiết hệ thống lái 72 KẾT LUẬN 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 vii DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật xe Toyota Fortuner 2018 Bảng 2.2 Các thông số, kiểu loại thiết bị hệ thống xe Toyota Fortuner 2018 Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật phận hệ thống lái xe Toyota Fortune 2018 Bảng 4.1 Các thơng số hệ thống lái xe xe Toyota Fortuner 2018 Bảng 4.2 Kết tính βlt βtt tương ứng với góc α mức độ sai lệch ε Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc Hình 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Hình 1.3 Các sơ đồ dẫn động lái Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa Hình 1.5 Quy luật thay đổi thay đổi tỷ số truyền động học cấu lái Hình 1.6 Sự thay đổi khe hở cấu lái Hình 1.7 Cơ cấu lái trục vít lăn – cung đặt Hình 1.8 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung đặt bên Hình 1.9 Cơ cấu lái trục vít glơbơít - lăn hai vành Hình 1.10 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay Hình 1.11 Cơ cấu lái bánh - Hình 1.12 Sơ đồ lắp đặt cấu lái bánh - Hình 1.13 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - - cung Hình 1.14 Cơ cấu lái loại trục vít – đai ốc – địn quay Hình 1.15 Cơ cấu lái loại trục vít lắc - đai ốc Hình 1.16 Cơ cấu lại loại trục vít – đai ốc quay Hình 1.17 Sơ đồ hình thang lái Hình 1.18 Góc dỗng Hình 1.19 Tác dụng góc dỗng dương Hình 1.20 Tác dụng góc dỗng âm Hình 1.21 Góc nghiêng dọc dương trụ xoắn đứng Hình 1.22 Góc nghiêng dọc Hình 2.1 Hình dáng bên ngồi xe Toyota Fortuner 2018 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Hình 2.3 Kết cấu cấu phanh Hình 2.4 Kết cấu tổng thể hệ thống treo Hình 3.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái Hình 3.2 Vành tay lái xe xe Toyota Fortuner 2018 Hình 3.3 Túi khí an tồn xe xe Toyota Fortuner 2018 Hình 3.4 Kết cấu Hình 3.5 Kết cấu khớp cầu kéo bên Hình 3.6 Kết cấu bơm trợ lực lái loại cánh bơm cánh quạt Hình 3.7 Kết cấu van phân phối Hình 3.8 Van xoay vị trí trung gian Hình 3.9 Van hoạt động quay trái viii Hình 3.10 Van hoạt động quay phải Hình 4.1 Sơ đồ tính tốn mơ men cản quay vịng lực cản lăn tác dụng bánh xe dẫn hướng Hình 4.2 Sơ đồ xác định mô men cản quay gây lực ngang Hình 4.3 Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn có khơng có lực ngang tác dụng Hình 4.4 Động học quay vịng lý tưởng (a) thực tế (b) dùng hình thang lái Hình 4.5 Sơ đồ hình thang lái (a) quan hệ hình học thơng số hình thang lái (b) Hình 4.6 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ góc quay bánh xe dẫn hướng Hình 4.7 Sơ đồ biểu diễn thay đổi góc lệch giửa phương lực cản quay với phương kéo bên Hình 4.8 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái xe quay vòng chỗ để chuyển động thẳng Hình 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái xe quay vòng chỗ để chuyển hướng qua trái Hình 4.10 Sơ đồ biểu diễn lực sinh ra(a) lăn lệch lốp biến dạng (b) tơ quay vịng lúc chuyển động ix hg = mp Z1 L b 1,35.1375.2,745 1,79 - = = 0,74[m] G0 φ φ 2105.0,85 0,85 Có hg ta thay vào (4.24) tìm Zbx = 9337,95 [N], tiếp tục thay Zbx vừa tìm vào cơng thức (4.23) (4.22) ta tính lực tác dụng lên kéo bên hệ thống lái N phanh đường dốc có giá trị bằng: 9337,95.1,35.0,85.0,025 N= = 1785,8[N] 0,15 So sánh hai trường hợp ta thấy, xe phanh đường dốc lực tác dụng lên kéo lớn có giá trị N = 1785,8[N] Vậy từ cơng thức (4.21) ta tiến hành tính kiểm nghiệm bền cho kéo với giá trị ứng suất sinh lúc bằng: σk = 1785,8 -4 = 5,68[MN/m2 ] = 56,8[KG/cm2 ] 3,14.10 Như giá trị tính σk = 56,8[KG/cm2 ] nhỏ so với giá trị cho phép [σk ] = 2500[KG/cm2] nên ta kết luận kéo bên hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 đủ bền trường hợp ô tô phanh xuống dốc 4.6 Tính tốn kiểm nghiệm thông số liên quan đến trợ lực lái 4.6.1 Tính kiểm nghiệm lực tác dụng lên vơ lăng lái có trợ lực Để đảm bảo cho người lái cảm giác sức cản mặt đường hệ thống lái có bố trí trợ lực, hệ thống phải đảm bảo cho lực lớn cần thiết người lái tác dụng lên vô lăng để quay vòng bánh xe dẫn hướng phải nằm giới hạn cho phép Như trường hợp đặc biệt, quay vòng bánh xe dẫn hướng chỗ giá trị phải mức giới hạn khoảng giới hạn cho phép điều kiện quay vịng bình thường giá trị khơng thấp giới hạn Nếu lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng có trợ lực q nhỏ dẫn đến tay lái nhẹ mức khiến cho người lái cảm giác đường, dẫn đến trình điều khiển phần xác đồng thời làm lốp bánh xe dẫn hướng bị mòn nhanh lạm dụng trợ lực để quay bánh xe dẫn hướng chỗ, ngược lại lực không lớn để góp phần giảm nhẹ lao động cho người điều khiển Với xe Toyota Fortuner 2018 dòng xe du lịch, ta có khoảng giới hạn cho phép lực tác dụng lên vơ lăng có trợ lực áp dụng cho loại xe du lịch [Pltl] = 40 ÷ 100N Có khoảng giới hạn cho phép ta thực tính kiểm nghiệm lực tác dụng lên vơ lăng có trợ lực theo trường hợp sau: 61 a) Trường hợp quay vòng xe chỗ Khi xe quay vòng chỗ số trường hợp cần thiết lực tác dụng lên vơ lăng lớn mơ men cản quay vòng sinh lúc tổng hợp từ mô men cản thành phần tương ứng với giá trị lớn Vì dựa sở ta cần phải tiến hành kiểm tra lực tác dụng lên vô lăng cho trường hợp nói Trong trường hợp cụ thể, giả sử xe thực quay vòng chỗ để tiến hành chuyển hướng qua trái, lúc lực cần thiết người lái tác dụng lên vô lăng Pltl phải có giá trị đủ để đảm bảo cho cộng thêm với lực trợ lực sinh quy dẫn vành vô lăng để tạo lực tổng hợp, mà mô men sinh lực tổng tính tâm vành tay lái phải cân với mô men cản quay tổng từ bánh xe dẫn hướng quy dẫn tâm trục tay lái, điều thể hình 4.9 đây: Mcq Mcq Y Y P1 Pltl Hình 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái xe quay vòng chỗ để chuyển hướng qua trái Từ sơ đồ lực tác dụng hình 4.9 với lý giải đây, thực quy dẫn lực sinh người lái Pltl trợ lực Ptl với mô men cản quay vòng tổng MΣ bánh xe dẫn hướng tâm vơ lăng lúc ta nhận biểu thức quan hệ Ptl, Pltl với MΣ có dạng: ( Ptl MΣ + Pltl ) R = iω ηth iω ηth Trong đó: 62 (4.26) Ptl - Lực sinh trợ lực cấu lái Với thông số áp suất dầu trợ lực đường kính piston xác định ta tìm lực Ptl lúc có giá trị bằng: Pltl 3,14(0,062 - 0,0322 ) Ptl = 1500.1000 = 3033,24[N] - Lực cần thiết từ người lái tác dụng lên vô lăng có trợ lực để làm quay bánh xe dẫn hướng; MΣ - Mô men cản quay tổng thực quay vịng chỗ Thơng số tìm từ biểu thức (4.7) với giá trị MΣ = 2.Mcq/(idd ηdd ) = 760,56 [Nm]; iω - Tỷ số truyền động học cấu lái, iω = 16,5; ηth - Hiệu suất thuận cấu lái, ηth = 0,99; R - Bán kính vô lăng, R = 0,195m Thay tất thơng số tìm vào biểu thức (4.26) đồng thời thực phép biến đổi trung gian ta tìm trị số lực tác dụng lên vô lăng có trợ lực trường hợp xe quay vịng chỗ có giá trị bằng: Pltl = 760,56 3033,24 = 53,08[N] 0,195.16,5.0,99 16,5.0,99 Như vậy, so sánh với khoảng giá trị cho phép [Pltl] = 40 ÷ 100N, ta thấy lực cần thiết tác dụng lên vô lăng để quay vòng bánh xe dẫn hướng chỗ có trợ lực thõa mãn u cầu, khơng nhẹ đảm bảo cho người điều khiển cảm giác sức cản mặt đường b) Trường hợp quay vòng bánh dẫn hướng xe chạy Từ thực nghiệm cho ta thấy điều, rõ ràng trường hợp ta thực quay vòng xe dịch chuyển mơ men cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng giảm đáng kể so với lúc quay vòng chỗ Và từ lý thuyết ta lý giải cho điều giá trị mô men cản phản lực ngang vết tiếp xúc gây M2 công thức (4.6) đây, trường hợp nhỏ nhiều so với lúc quay vòng chỗ nhờ độ lệch bên lốp Để dễ nhận thấy, ta tiến hành xây dựng sơ đồ biểu diễn lực sinh tơ quay vịng lúc chuyển động mơ tả hình 4.10 đây: 63 Y Y v Pj G Y Y v O a) b) Hình 4.10 Sơ đồ biểu diễn lực sinh (a) lăn lệch lốp biến dạng (b) tơ quay vịng lúc chuyển động Từ hình 4.10 ta dễ dàng nhận thấy, trường hợp ô tô thực quay vịng chuyển động với vận tốc quay vịng cho phép v, vị trí trọng tâm G xe xuất lực qn tính Pj có phương hướng kính với tâm quay vòng O theo chiều ly tâm Chính thế, phải chịu tác động lực Pj nên để xe không bị trượt ngang quay vòng lúc chuyển động với vận tốc cho phép phản lực ngang Y sinh bề mặt tiếp xúc bánh xe với mặt đường phải cân với lực quán tính Nhưng lốp xe có tính đàn hồi nên chịu tác động lực ngang bị biến dạng lăn lệch đi, đồng thời vết tiếp xúc bánh xe với mặt đường bị xoay tương đối so với mặt phẳng quay bánh xe góc δ(hình 4.10b) Mức độ biến dạng lốp lúc đánh giá thông qua thông số thể khả chống lại lệch bên hay gọi hệ số cản lệch kp, lệch bên lốp tỷ lệ thuận với lực ngang sinh vết tiếp xúc Y quan hệ với góc lệch δ theo biểu thức kp = Y/δ Qua lý giải ta rút rằng, xe quay vòng lúc chuyển động giá trị M2 xác định cơng thức (4.6) khơng cịn phù hợp nữa, giá trị M2 đại lượng tỷ lệ với hệ số cản lệch bên lốp kp xác định biểu thức quan hệ: M2 = 2.kp δ.x Ở đây: 64 (4.27) kp - Hệ số cản lệch bên lốp Đối với loại xe du lịch quay vòng lúc xe chạy hệ số cản lệch bên lốp gây đàn hồi bên lốp có giá trị khoảng kp = 250 ÷ 750N/độ Ta chọn kp = 750N/độ cho việc tính tốn; δ - Góc lệch bên lốp Góc lệch bên lốp δ = ÷ 40 Ta chọn δ = 40 để tính tốn; x - Độ dịch phía sau điểm đặt lực ngang tổng hợp so với tâm diện tích tiếp xúc lốp với mặt đường đàn hồi bên lốp gây Ta có: x = 0,062 m Thay thông số xác định vào biểu thức (4.26) ta tìm trị số mô men cản phản lực ngang M2 vết tiếp xúc gây xe chuyển động bằng: M2 = 2.750.30 0,062 = 279[Nm] Còn giá trị mô men cản quay lực cản lăn M1 gây trường hợp không thay đổi, giá trị M1 chủ yếu phụ thuộc vào hệ số cản lăn f, mà xe quay vòng tốc độ nhỏ hệ số f khơng thay đổi Như lúc M1 xác định từ cơng thức (4.2) có giá trị bằng: M1 = 0,018.6744,375.0,025 = 3,03[Nm] Bên cạnh M1 mô men ổn định bánh xe dẫn hướng M3 khơng thay đổi trường hợp, mà ta tìm mơ men cản quay bánh xe dẫn hướng quy đầu cấu lái cách thay (4.26) vào (4.7) ta nhận được: (3,03 + 279).1,15 MΣ = = 661,9[Nm] 1.0,98 Với mơ men cản quay vịng MΣ tìm được, từ biểu thức (4.8) ta tính lực cần thiết người lái tác dụng lên vô lăng chưa có trợ lực với giá trị bằng: 661,9 Plmax = = 207,7[N] 0,195.16,5.0,99 Nếu coi áp suất dầu xi lanh trợ lực không thay đổi van điều khiển lưu lượng chưa làm việc xe bị giảm tốc độ lúc quay vịng Vì ta chấp nhận giá trị gần lực sinh trợ lực trường hợp này, với giá trị xác định từ biểu thức (4.14): 3,14(0,062 - 0,0322 ) Ptl = 1500.1000 = 183,8[N] 4.16,5 Khi thông số liên quan xác định, từ biểu thức (4.9) ta tìm giá trị lực tác dụng lên vô lăng có trợ lực trường hợp quay vịng xe chuyển động là: 65 Pltl = 207,7 - 183,8 = 23,9[N] Với thơng số Pltl tính tốn cho trường hợp quay vòng xe chuyển động nằm khoảng giới hạn cho phép [Pltl] = 40 ÷ 100N Như ta đến kết luận, hệ thống trợ lực lái xe Toyota Fortuner 2018 đảm bảo điều kiện cho người lái cảm giác sức cản mặt đường trường hợp quay vòng xe chuyển động 4.6.2 Kiểm tra hiệu trợ lực Hiệu trợ lực lái đánh giá thông qua hệ số hiệu Khq có giá trị tỷ số lực cần thiết tác dụng lên vô lăng có trợ lực, nghĩa là: Khq = Plmax Pltl (4.28) Trong đó: Plmax - Lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng khơng có trợ lực để quay vịng bánh xe dẫn hướng Thơng số xác định từ biểu thức (4.8) có giá trị Plmax = 238,7[N]; Pltl - Lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng có trợ lực để quay vòng bánh xe dẫn hướng điều kiện với Plmax Từ công thức (4.10) xác định lực có giá trị Pltl = 54,86[N] Từ (4.28) dễ dàng nhận thấy rằng, hệ số Khq có giá trị gần tới nghĩa trị số Pltl gần với Plmax, hiệu trợ lực cao ngược lại Thay Plmax Pltl biết vào cơng thức (4.28) ta tìm hệ số hiệu trợ lực lái bằng: 238,7 Khq = = 4,35 54,86 Theo số liệu tham khảo từ [1] hệ số hiệu cho phép kết cấu thường nằm khoảng [Khq] = ÷ 15 Với số liệu Khq = 4,35 tính với nhận xét cho thấy rằng, trợ lực đạt hiệu làm việc tốt 4.6.3 Kiểm tra số phản lực trợ lực lên vành tay lái Để đặc trưng cho khả đảm bảo cảm giác đường phận trợ lực, cách so sánh giá trị lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng có trợ lực 66 trường hợp với giá trị cho phép xét đây, để tương quan người ta đưa số phản lực nhằm dễ dàng đánh giá khả cảm giác đường trợ lực sử dụng Về giá trị, số tỷ số số gia lực tác dụng lên vơ lăng có trợ lực với mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng, hay: dPltl ρ= (4.29) MΣ Trong đó: dPltl - Số gia lực tác dụng lên vô lăng có trợ lực Theo biểu thức (4.13) dễ dàng thấy được, giá trị lực tác dụng lên vơ lăng có trợ lực hàm phụ thuộc vào hai đại lượng bao gồm lực tác dụng lên vơ lăng khơng có trợ lực Plmax lực sinh trợ lực Ptl, hay Pltl = f(Plmax,Ptl) Nhưng ta giả thiết rằng, trường hợp quay vòng lúc chuyển động xe giảm tốc độ để đảm bảo an toàn, áp suất dầu sinh trợ lực lúc không thay đổi so với lúc xe quay vòng chỗ van điều chỉnh áp suất chưa làm việc làm việc mức thấp, nghĩa coi đại lượng Ptl không đổi Như giá trị Pltl lúc hàm bậc phụ thuộc vào đại lượng Plmax Như ta biết, số gia hàm số tính hiệu hai giá trị khác hàm số miền xác định Trong trường hợp ta xét cho hàm số lực tác dụng lên vô lăng có trợ lực Pltl số gia hàm số Pltl lúc có giá trị bằng: dPltl = Pltl – Pltlc (4.30) Ở đây: Pltl - Giá trị lực cần thiết tác dụng lên vô lăng có trợ lực trường hợp xe quay vịng chỗ, từ biểu thức (4.9) ta tìm Pltl có giá trị Pltl = 54,86[N]; Pltlc - Giá trị lực cần thiết tác dụng lên vô lăng có trợ lực trường hợp xe quay vịng lúc chuyển động Như xác định đây, thông số có giá trị Pltlc = 23,9[N] Thay tất thơng số tìm vào biểu thức (4.30) ta xác định số gia lực tác dụng trường hợp có giá trị bằng: dPltl = 54,86 – 23,9 = 30,96[N] 67 MΣ - Mô men cản quay tổng bánh xe dẫn hướng điều kiện tính Pltl Từ biểu thức (4.7) ta tìm MΣ có giá trị MΣ = 760,56 [Nm] Từ biểu thức (4.30) cho thấy, rõ ràng số ρ lớn xét điều kiện quay vịng, nghĩa MΣ khơng thay đổi lúc giá trị Pltl phải tăng lên Như khả cảm giác đường trợ lực giảm xuống ngược lại Với thông số liên quan xác định đây, tiến hành thay vào biểu thức (4.33) ta tìm số phản lực trợ lực sử dụng ô tơ Honda Accord có giá trị bằng: 30,96 = 0,04[N/N.m] 760,56 Theo số liệu tham khảo từ [1], trợ lực để đảm bảo ρ= cảm giác đường tốt cho người lái giá trị cho phép số phản lực ρ nằm khoảng [ρ] = 0,02 ÷ 0,05[N/Nm] Như với giá trị ρ tính từ cơng thức (4.30) nằm khoảng giới hạn cho phép, nên ta kết luận trợ lực sử dụng ô tô Honda Accord đảm bảo khả cảm giác đường cho người lái Chương 5: CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG TRONG HỆ THỐNG LÁI VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 68 Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy hướng mong muốn, điều kiện đường xá tốc độ ôtô Người lái nhiều công sức để điều khiển vành tay lái, xe chạy thẳng thao tác lái Trong trình vận hành sử dụng xe, chi tiết hệ thống lái thường xuyên làm việc Các chi tiết chịu ma sát bị mịn, dẫn đến rơ lỏng làm sai lệch động học quay vòng, lốp bị mòn nhanh dẫn đến khơng an tồn chuyển động.Vì vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe 5.1 Độ rơ vành tay lái tăng Độ rơ vành tay lái lớn cho phép 30 [mm], lớn nguyên nhân sau: - Vòng bi trục bánh xe bị mịn; - Các khớp cầu (rơ tuyn) bị mịn; - Ổ bi cấu lái bị mòn; - Bánh bị mịn; - Bu lơng bắt vỏ cấu lái bị hỏng; 5.2 Lực vành tay lái gia tăng hay không Vành tay lái quay nặng nguyên nhân sau: - Điều chỉnh không ăn khớp bánh răng; - Bơm trợ lực bị hỏng thiếu dầu; - Rơ ổ bi, thiếu dầu bôi trơn: Các cấu lái bôi trơn mỡ, cần lưu ý đến thất thoát dầu mỡ cấu lái thông qua chảy dầu mỡ Ngun nhân thiếu dầu bơi trơn rách nát đệm kín, joăng phớt làm kín, bạc mòn tạo nên khe hở hướng tâm lớn mà phớt khơng đủ khă làm kín - Dây đai bơm trợ lực tay lái hỏng; - Ổ trụ đứng bị mịn làm sai lệnh góc đặt bánh xe; - Lốp xe bơm không đủ áp suất: Áp suất lốp thấp không làm tăng lực người lái vào vơ lăng điều khiển xe; - Góc chụm bị sai, cần kiểm tra lại góc chụm 69 5.3 Áp suất cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định + Van lưu thông bơm bị bẩn: - Van lưu thông hạn chế việc nạp dầu vào cường hố số vịng quay động tăng lên Van bị bẩn làm cho cường hố làm việc khơng bình thường Áp suất trở nên không điều - Chỉ phép đổ vào hệ thống cường hoá loại dầu tiêu chuẩn, đổ phải dùng phểu lọc Trong thùng dầu đường dầu phải có lưới lọc Dùng dầu bẩn làm cho chi tiết bơm cường hố thuỷ lực bị mịn nhanh chóng + Ống dẫn dầu bơm bị vỡ: - Áp suất dầu khơng đồng cường hố thuỷ lực hệ thống lái phát sinh dầu bị chảy rò mạnh qua đoạn ống dẫn hỏng + Bơm dầu không làm việc làm việc không ổn định: - Kiểm tra dây đai xem có bị chùng hay hỏng không, bị hỏng phải thay dây đai Lưu ý: Dùng dưỡng độ căng dây đai dẫn động; đai mới: 45-55 kgf, đai cũ: 25-35 kgf Nếu độ căng đai không tiêu chuẩn thay + Khơng khí lọt vào hệ thống cường hóa lái: - Khơng khí lọt vào cường hố thuỷ lực thay dầu Điều làm cho áp suất cường hố thuỷ lực khơng đồng điều + Mức dầu bơm bình dầu khơng đủ có bọt: - Mức dầu quy định bình dầu phải lên tới mức đánh dấu Mức dầu thấp làm cho khí lọt vào hệ thống Do phải luôn kiểm tra mức dầu bình dầu Kiểm tra xem có bọt vẩn đục khơng, có bọt vẩn đục xả khí hệ thống lái + Đế van an toàn bơm khơng xiết chặt: - Van an tồn giới hạn áp suất dầu hệ thống cường hoá lái xe chạy tốc độ cao hay tải Cũng có trường hợp bơm bắt đầu làm việc không điều, ảnh hưởng xấu tới việc điều khiển Thông thường tượng đế van an toàn bơm bị lỏng Điều siết đế van khơng chặt trình lắp ráp Để phục hồi lại áp suất quy định bơm, cần thiết phải siết lại đế van an toàn + Lướt lọc bơm bị bẩn: - Trong bầu lọc có đặc hai lưới lọc Lưới thứ để lọc dầu đổ vào hệ thống, lưới thứ hai lọc tất dầu từ cường hoá bơm Trường hợp lưới lọc bị bẩn, cuờng hoá thuỷ lực không làm việc + Vành tay lái bị rung: 70 - Vô lăng bị rung áp suất lốp không đều, bánh xe không cân xứng bị đảo Sai lệch độ chụm lớn Các khớp cầu cấu lái bị rơ Cụm cấu lái bị rơ - Do để đảm bảo cho xe có tính dẫn hướng tốt ta phải bơm đo lại áp suất lốp bánh xe bánh xe bị đảo mà khơng điều chỉnh phải thay điều chỉnh lại độ chụm, điều chỉnh độ rơ khớp cầu dẫn động lái theo tiêu chuẩn cho phép, điều chỉnh lại độ lơ cấu lái + Xe có xu hướng chuyển động lệch: - Xe có xu hướng chuyển động lệch áp suất lốp không đều, độ nghiêng tới độ nghiêng ngang quay bánh xe dẫn hướng không cân (do mịn khơng đều), dầm cầu bị lệch (do bị biến dạng), lò xo hệ thống treo không đều, chùng gãy - Để khắc phục tượng cần kiểm tra lại độ nghiêng, phục hồi lại bạc trục trục quay bánh xe dẫn hướng, khơng phục hồi phải thay Uốn đo chỉnh lại dầm cầu khơng phải thay Thay lò xo bị gãy chọn lựa để lắp lại lò xo phải + Tay lái bị rung nhanh mạnh: - Tay lái bị rung nhanh mạnh, dội ngược lại bánh xe phía trước chạm phải chướng ngại vật áp suất lốp căng Thanh giảm chấn bị hỏng Khe hở tự dẫn động lái nhỏ.Giảm chấn trục lái hỏng Do cần phải đo lại áp suất lốp, phục hồi thay giảm chấn trục lái giảm chấn hệ thống treo, chỉnh lại khe hở dẫn động lái cấu lái + Vành tay lái khơng trả vị trí cân bằng: - Sai góc đặt bánh xe: góc nghiêng ngang dọc trụ đứng, mòn gây giảm hiệu ứng nghịch từ bánh xe lên vành tay lái + Bơm làm việc có tiếng ồn: - Do dầu bình khơng đủ, khí lọt vào hệ thống thuỷ lực, trục bơm bị cong joăng đệm cổ bơm bị hư hỏng, đệm joăng cấu lái bị mòn hỏng, đường ống cao áp thấp áp bị hỏng, đầu nối bị lỏng Chương 6: BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI 71 6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái Trong bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày, kiểm tra khoảng chạy tự tay lái tác động hệ thống lái đường ơtơ Cần xem tình trạng bên ngồi đệm khít cácte cấu lái để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu Trong bảo dưởng kỹ thuật cấp một, kiểm tra độ kín khít mối ghép nối trợ lực lái, vặn chặt đai ốc bắt chặt cấu lái vào khung xe, chốt cầu đòn lái Bảo dưởng kỹ thuật cấp hai gồm việc sau đây: cọ rửa bầu lọc bơm trợ lực, kiểm tra độ bắt chặt đòn quay đứng vào trục chốt cầu vào đòn quay đứng kiểm tra khe hở cấu lái khe hỏ vượt giới hạn quy định điều chỉnh lại 6.2 Sữa chữa chi tiết hệ thống lái Để xác định mức độ mài mịn tính chất sửa chữa, phải tháo rời chi tiết hệ thống lái Khi tháo tay lái đòn quay đứng phải dùng van tháo Những hư hỏng chi tiết hệ thống lái là: mịn – bánh răng, ống lót, vịng bi ổ lắp vịng bi Mặt bích bắt chặt cacte bị sứt mẻ nứt, mòn bạc cácte dành cho ổ bi kim đở ổ trục đòn quay đứng chi tiết khớp cầu chuyển hướng, chuyển hướng bị cong Phải thay cấu lái bề mặt làm việc mịn rỏ rệt hay lớp tơi bị tróc Thải bỏ cung bề mặt có khe nứt hay vết lõm Cổ trục đòn quay đứng, mịn phải phục hồi cách mạ crơm mài theo kích thước danh nghĩa Cổ trục phục hồi cách lắp vào cacte ống lót đồng mài theo kích thước sửa chữa Đầu có ren đầu trục địn quay đứng bị cháy phục hồi cách hàn đắp hồ quang điện rung Trước hết phải tiện hết ren củ máy tiện hàn đắp kim loại, tiện kích thước danh nghĩa định cắt ren Trục đòn quay đứng bị xoắn phải loại bỏ Các ổ lắp vịng bi cấu lái, bị mịn phục hồi cách lắp thêm chi tiết phụ Muốn phải khoan rộng lỗ, lắp ép vào ống lót gia cơng đường kính theo kích thước vòng bi 72 Những chổ sứt mẻ khe nứt mặt bích cacte khắt phục phương pháp hàn Thường dùng hàn khí, có nung nóng tồn chi tiết trước hàn Lỗ cácte dành cho ổ bi kim đở trục tròn quay đứng niếu bị mòn doa lại theo kích thước sửa chữa Trong cấu dẫn động lái, chốt cầu máng lót chuyển hướng ngang bị mòn nhanh hơn, đầu mịn Ngồi cịn có hư hỏng khác mòn lổ mút thanh, cháy ren, lò xo ép máng đệm vào chốt cầu bị gãy yếu Tuỳ theo tính chất mài mịn mà xác định khả tiếp tục sử dụng nắp chuyển hướng ngang hay chi tiết Nếu cần thiết tháo rời khớp nắp Muốn vậy, tháo chốt chẻ nút ren, vặn nút khỏi lổ tháo chi tiết Chốt cầu bị mòn, bị sứt mẻ hay có vết xước, cần thay Đồng thời lắp máng lót chốt cầu Thay lò xo mòn gãy Những hư hỏng đặc trưng trợ lực lái khơng có lực tác dụng tần số quay động cơ, lực không đủ lớn không đồng điều quay tay lái sang bên hay bên Để khắc phục hư hỏng hay tháo rời bơm ra, xả hết dầu nhờn, cọ rửa cẩn thận chi tiết Khi tháo lắp sửa chữa bơm, không tách riêng cụm chi tiết nắp bơm van chuyển, stato, rôto cánh bơm 73 KẾT LUẬN Sau thời gian tháng làm đồ án với đề tài khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyata Fortuner 2018, đến em hoàn thành đề tài với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Hồng Việt thầy khoa Qua q trình tìm hiểu nghiên cứu để thực đồ án, kiến thức thực tế kiến thức em nâng cao Em hiểu sâu sắc hệ thống lái, đặc biệt hệ thống lái xe Toyata Fortuner 2018, biết kết cấu nhiều điều mẻ từ thực tế Em học tập nhiều kinh nghiệm công tác bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái nói chung, hệ thống lái xe Toyata Fortuner 2018 nói riêng, khái quát kiến thức chuyên ngành cốt lõi Với tập đồ án này, việc giúp ích cho thân cịn sử dụng tài liệu tham khảo bản, giúp người đọc phần biết loại kết cấu chi tiết phận cách làm việc chúng hệ thống lái xe xe Toyata Fortuner 2018 Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em nâng cao kiến thức công nghệ thông tin: Word, Excel, AutoCAD… phục vụ cho cơng tác sau Đồng thời qua thân em cần phải cố gắng học hỏi để đáp ứng yêu cầu người cán kỹ thuật ngành động lực Em mong thầy cô góp ý để đồ án tốt nghiệp hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] T.S Nguyễn Hoàng Việt, Kết cấu, tính tốn thiết kế tơ – hệ thống lái Đà Nẵng: Giáo trình mạng nội Khoa Cơ Khí Giao Thơng – trường Đại Học Bách Khoa, 2000 [2] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài Lê Thị Vàng, Lý thuyết ô tô máy kéo Hà Nội: NXB Khoa học kỹ thuật, 1996 [3] PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành, Chẩn đốn hệ thống tơ Đà Nẵng: Trường Đại Học Bách Khoa [4] Catalog xe Toyata Fortuner 2018 75 ... Hình 2.4b Hệ thống treo sau 34 Chương : KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2018 3.1 Tổng quan hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Hệ thống lái ôtô Toyota Fortuner 2018 hệ thống lái có... Fortuner 2018 Chương 3: Khảo sát hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 Chương 5: Chẩn đoán hư hỏng hệ thống lái biện pháp khắc phục... Tổng quan hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 35 3.1.1.Các thông số kỷ thuật hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018? ?? 37 3.2 Kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2018 37