Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Link Cad: https://drive.google.com/drive/folders/136iChwoGP0bkBGjIWw1uuG4gl22NEzPK MỤC LỤC Trang Mở đầu Chương 1: Tổng quan hệ thống lái Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1 Công dụng 1.2 Phân loại 1.3 Yêu cầu Kết cấu hệ thống lái 2.1 Vô lăng 2.2 Trục lái 2.3 Cơ cấu lái a Tỷ số truyền cấu lái b Hiệu suất cấu lái c Các yêu cầu cấu lái d Các dạng cấu lái thông dụng Các góc đặt bánh xe 15 Dẫn động lái 23 Giới thiệu cường hóa lái 27 5.1 Đặt vấn đề 27 5.2 Kết cấu trợ lực lái 29 5.2.1 Nguồn cung cấp 31 5.2.2 Xi lanh lực 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 5.2.3 Van phân phối 33 5.2.4 Tính chép hình hệ thống lái 37 5.2.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái có trợ lực 38 Chương 2: Tính tốn hệ thống lái 40 Các số liệu thiết kế 40 1.1 Số liệu tham khảo 40 1.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống lái 40 Chọn phương án thiết kế 41 2.1 Chọn phương án dẫn động lái 41 2.2 Chọn phương án cấu lái 41 Thiết kế hệ thống lái 42 3.1 Tính mơ men cản quay vịng max 42 3.2 Tỷ số truyền hệ thống lái 44 3.2.1 Tỷ số truyền dẫn động lái 44 3.2.2 Tỷ số truyền cấu lái 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 3.2.3 Xác định lực tác dụng lớn vành tay lái 45 3.3 Chọn phương án cường hóa lái 45 3.4 Tính thơng số hình học dẫn động lái 46 3.4.1 Tính động học hình thang lái 46 3.4.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết 49 3.4.3 Xây dựng đường đặc tính thực tế 50 3.5 Kiểm tra thơng số hình học cấu lái 54 3.5.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh 54 3.5.2 Xác định thông số bánh 54 3.5.3 Xác định kích thước thơng số 55 3.6 Tính bền cấu lái 56 3.6.1 Xác định lực tác dụng lên truyền bánh – 56 3.6.2 Kiểm tra vật liệu 57 3.7 Tính trục lái 60 3.8 Tính bền địn kéo ngang 61 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 3.9 Tính bền địn bên hình thang lái 63 3.10 Tính bền nối bên dẫn động lái 63 3.11 Tính bền khớp cầu 64 Chương 3: Thiết kế cường hóa lái 66 Cơng tiêu hao người lái để quay vành tay lái 66 Xây dựng đặc tính cường hóa lái 67 Tính tốn xi lanh lực 69 Xác định suất bơm 71 Tính chi tiết van phân phối 73 a Tính góc xoay van quay 73 b Các thông số khác 74 Chương 4: Tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái 78 4.1 Dầu mỡ bôi trơn 78 4.2 Tháo cấu lái 78 4.3 Lắp cấu lái 79 4.4 Lắp rắp cụm cường hóa 79 4.4.1 Lắp rắp phận xi lanh 79 4.4.2 Lắp van phân phối 80 4.5 Chẩn đốn hư hỏng hệ thống lái tơ biện pháp khắc phục 80 4.5.1 Độ rơ vành tay lái 81 4.5.2 Lực vành tay lái gia tăng hay không 81 4.5.3 Áp suất cường hóa lái thủy lực hệ thống lái khơng ổn định 82 4.6 Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái 84 4.6.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 84 4.6.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái 84 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Kết luận 86 Tài liệu tham khảo 87 MỞ ĐẦU Ngày này, công nghiệp đại ngày phát triển, hầu hết lĩnh vực kinh tế xã hội Ngành cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp tơ nói riêng thời kỳ hoàn thiện phát triển vượt bậc, đảm bảo phục vụ lợi ích tốt người, với yêu cầu kỹ thuật chất lượng không ngừng nâng cao Với ngành cơng nghiệp tơ, để đảm bảo tính tiện nghi, an tồn cho người sử dụng việc thiết kế hệ thống lái đảm bảo đầy đủ yêu cầu đặt điều cần thiết xã hội đại Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vịng bánh xe dẫn hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng phù hợp với phần lớn đối tượng sử dụng Cũng mà hệ thống lái ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống lái ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Qua tìm hiểu nghiên cứu, với yêu cầu nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp em giao nhiệm vụ : ‘‘Thiết kế hệ thống lái cho ôtô du lịch, loại chỗ ngồi ” Do điều kiện thời gian hạn chế nên đồ án tập trung vào cấu lái tính tốn cường hóa lái chủ yếu Trong q trình thực khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy hướng dẫn bạn tận tình giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn! ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1- Công dụng Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động tơ (thay đổi hay trì) theo tác động người lái Hệ thống lái tham gia hệ thống điều khiển khác thực điều khiển tơ đóng góp vai trị quan trọng việc đảm bảo an tồn giao thơng tô chuyển động Hệ thống lái bao gồm cụm chi tiết từ cấu điều khiển (vành lái) tới cấu điều khiển hướng chuyển động toàn xe 1.2- Phân loại Có nhiều cách phân loại hệ thống lái: a) Phân loại theo số lượng cầu dẫn hướng - Các bánh dẫn hướng cầu trước - Các bánh dẫn hướng cầu sau - Các bánh dẫn hướng tất cầu b) Phân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực - Hệ thống lái khí - Hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực, khí nén, kết hợp… c) Phân loại theo kết cấu cấu lái - Trục vít – bánh vít - Trục vít - cung - Trục vít – lăn - trục vit – chốt quay - Cơ cấu lái loại liên hợp ( trục vít, ê cu, cung răng) - Bánh – ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI d) Phân loại theo bố trí vành lái - Bố trí vành lái bên trái (theo luật đường bên phải ) - Bố trí vành lái bên phải (theo luật đường bên trái ) 1.3- Yêu cầu hệ thống lái - Giữ chuyển động thẳng, ổn định - Quay vịng ngoặt diện tích bé, thời gian ngắn - Động học quay vòng phải đúng, để bánh xe không bị trượt - Lái phải nhẹ nhàng, thuận tiện - Giảm va đập từ mặt đường lên vô lăng Kết cấu hệ thống lái Sơ đồ tổng quát hệ thống lái khơng có trợ lực: Hình 1.1- Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 1.Vành tay lái 5.Thanh kéo dọc 2.Trục lái 6.Đòn quay ngang 3.Cơ cấu lái 7.Hình thang lái 4.Địn quay đứng 2.1- Vơ lăng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Vơ lăng có dạng vành trịn, có nhiệm vụ tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái 2.2- Trục lái Trục lái thường có dạng ống, đảm nhận việc truyền mơmen từ vơ lăng tới cấu lái 2.3- Cơ cấu lái Cơ cấu lái phận hệ thống lái, có nhiệm vụ biến chuyển động quay vịng trục lái thành chuyển động góc địn quay đứng đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu Về chất, cấu lái hộp giảm tốc có nhiệm vụ tăng mơmen truyền từ vơ lăng tới bánh xe dẫn hướng Các thông số đặc trưng cho cấu lái gồm tỷ số truyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch a) Tỷ số truyền cấu lái Tỷ số truyền cấu lái định nghĩa sau: đó: - : góc quay vơ lăng - : góc quay trục địn quay đứng Tỷ số truyền cấu lái không đổi thay đổi Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp thể giản đồ sau: Hình 1.2 Giản đồ thể quan hệ tỷ số truyền cấu lái góc quay vành tay lái * i = góc quay vơ lăng /góc quay bánh dẫn hướng (đối với cấu lái trục - ) * Phân tích đồ thị: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Với quy luật thay đổi trên, ô tô chuyển động đường thẳng với vận tốc cao, người lái phải đánh lái với góc nhỏ xung quanh vị trí trung gian, nên tỷ số truyền lớn giúp cho người lái điều khiển ô tô nhẹ nhàng Hơn tỷ số truyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vô lăng Ở góc đánh lái lớn tỷ số truyền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạt hơn, cho phép tơ quay vịng chỗ hẹp, bán kính quay vịng nhỏ Tuy nhiên cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp, đắt tiền Vì với hệ thống lái có trang bị trợ lực nên sử dụng cấu lái có tỷ số truyền khơng đổi b) Hiệu suất cấu lái Trong cấu lái người ta phân biệt hiệu suất thuận nghịch * Hiệu suất thuận: hiệu suất tính theo lực truyền từ vơ lăng tới bánh xe Hiệu suất lớn tổn hao lượng điều khiển nhỏ, nghĩa lái nhẹ * Hiệu suất nghịch: hiệu suất tính theo lực truyền từ bánh xe lên vơ lăng, thiết kế cấu lái nên chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm bớt lực truyền từ mặt đường lên vô lăng Như vậy, với hiệu suất nghịch nhỏ, lực va đập từ mặt đường truyền ngược lên vô lăng giảm đáng kể Đây ưu điểm cấu lái cần tận dụng tối đa Tuy nhiên, chọn hiệu suất nghịch q bé vơ lăng khả tự trở vị trí trung gian nhờ mơ men ổn định Bởi thiết kế nên chọn hiệu suất nghịch mức độ hợp lý c) Các yêu cầu cấu lái Phần lớn yêu cầu hệ thống lái cấu lái đảm bảo Vì cấu lái cần phải đảm bảo yêu cầu sau: + Có thể quay hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết xe + Có hiệu suất cao để lái nhẹ, cần có hiệu suất thuận lớn hiệu suất nghịch để va đập từ mặt đường giữ lại phần lớn cấu lái + Đảm bảo thay đổi trị số tỷ số truyền cần thiết + Đơn giản việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp cấu lái + Độ dơ cấu lái nhỏ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI + Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp tuổi thọ cao + Chiếm khơng gian dễ dàng tháo lắp Lực dùng để quay vô lăng gọi lực lái, giá trị lực đạt giá trị max xe đứng yên chỗ, giảm dần tốc độ xe tăng lên đạt nhỏ tốc độ xe lớn Sự đàn hồi hệ thống lái có ảnh hưởng tới truyền va đập từ mặt đường lên vô lăng Độ đàn hồi lớn va đập truyền lên vơ lăng ít, độ đàn hồi lớn ảnh hưởng đến khả chuyển động xe Độ đàn hồi hệ thống lái xác định tỷ số góc quay đàn hồi tính vành lái vơ lăng mơ men đặt vành lái Độ đàn hồi hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi phần tử cấu lái, đòn dẫn động d) Các dạng cấu lái thông dụng Hiện ô tô thường sử dụng loại cấu lái như: + Loại trục vít glơbơit – lăn, + Loại trục vít – ê cu bi – – cung răng, + Loại bánh – răng, + Loại trục vít – cung răng, Ngồi cịn có cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh – cung răng… * Kiểu bánh – răng: Cơ cấu lái kiểu bánh – gồm bánh phía trục lái ăn khớp với răng, trục bánh lắp ổ bi Điều chỉnh ổ dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, vỏ êcu có phớt che bụi đảm bảo trục quay nhẹ nhàng Thanh có cấu tạo dạng nghiêng, phần cắt nằm phía giữa, phần cịn lại có tiết diện trịn Khi vơ lăng quay, bánh quay làm chuyển động tịnh tiến sang phải sang trái hai bạc trượt Sự dịch chuyển truyền tới đòn bên qua đầu răng, sau làm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Qb: lưu lượng định mức bơm : hiệu suất thể tích bơm bơm cánh gạt, = 0,75 – 0,85 ta chọn = 0,8 = 0,05 – 0,1, chọn = 0,08 v: vận tốc chuyển động piston (m/s) Tốc độ quay vịng (v/p) lớn đặt người lái theo số liệu tham khảo nv = 60 (v/p) Như quay 1,5 vịng 1,5s, dịch chuyển là: S = X1 = 87,86mm Ta có F: diện tích xi lanh lực Do ta phải chọn bơm có suất thỏa mãn điều kiện: Thực tế lưu lượng bơm phải lớn để bù vào rị rỉ van phân phối Lưu lượng rị rì Chọn (3.7) Ta có: 1,08.81,8 = 88=5,3(l/phút) 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: Lưu lượng bơm: (l/p) Số vòng quay roto: n = 950 (vòng/phút) Hiệu suất bơm: 0,78 Hiệu suất toàn 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 70 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Tính chi tiết van phân phối 5.1 Tính góc xoay van quay (3.8) Trong đó: * : khe hở mép van ống van ống (3.9) Với: - Qb: lưu lượng dầu cung cấp cho cường hịa làm việc, Qb= 88 - d: đường kính răng, d = 26mm - g: gia tốc trọng trường, g = 10(m/s2)=1000 (cm/s2) - : tổn thất áp suất hành trình khơng tải, =3N/cm3 - : trọng lượng riêng dầu = 0,09N/cm3 - : tổn thất cục bộ, = 3,1 Thay số, Khi tính đến tiết lưu đường rãnh dầu lấy 0,08cm * : độ trùng khớp cực đại mép van ống ngoài, xác định từ điều kiện lượng lọt dầu van xoay (Q1) (3.10) Do nhỏ nên lấy = 0,01cm Vậy hành trình tồn van xoay xê dịch phía: Với van xoay mở van để cường hóa phải xoay xốn góc là: Trong đó: l: hành trình van xoay hết cường hóa, l = 0,9 R: bán kính van ống van phân phối, R = 20mm 71 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Vậy xoán phải xoắn góc 2,58 độ, đường dầu cường hóa làm việc 5.2 Các thơng số khác: - Góc xoắn khơng tải (tính từ thời điểm bắt đầu tác động cường hóa ): (3.11) đó: : hành trình van xoay tới lúc bắt đầu che kín rãnh dầu=0,8mm Rvl: bán kính vành lái, Rvl = 190mm i: tỷ số truyền lực tới vành tay lái Với: - tỷ số truyền cấu lái ic = 16 - chiều dài đòn quay bên l = 180 thay số: , phù hợp với u cầu - góc quay tự tồn bộ: góc quay cho phép vành tay lái cường hóa khơng hoạt động