Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống lái cho ôtô tải cỡ lớn có hai cầu dẫn hướng

Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Lời nói đầu Trong kinh tế quốc dân nay, vai trò giao thông ôtô quan trọng việc vận chuyển ngời hàng hoá Một nhiệm vụ quan trọng ôtô điều khiển hớng chuyển động, nhiệm vụ đợc đảm bảo hệ thống lái ôtô Đối với xe tải lớn, tải trọng phân bố lên cầu trớc lớn nên với hệ thống lái cầu dẫn hớng, để đảm bảo an toàn, kích thớc chi tiết phải đủ lớn, việc sửa chữa thay khó khăn Từ em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống lái cho xe tải 27 có hai cầu dẫn hớng, với công thức bánh xe x Trong trình làm đồ án, đợc hớng dẫn tận tình thầy giáo Phạm Hữu Nam thầy giáo môn, em đà hoàn thành đồ án tốt nghiệp Do trình độ thân thời gian có hạn nên đồ án em không tránh khỏi khiếm khuyết Em mong đợc bảo thầy Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên: Vũ Văn Hoà Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng chơng I nhiệm vụ, yêu cầu Hệ thống láI xe tảI lớn Nhiệm vụ hệ thống lái Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động ôtô nhờ quay vòng bánh xe dẫn hớng nh để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết Trong trình chuyển động đờng, hệ thống lái có ảnh hởng lớn ®Õn an toµn chun ®éng cđa xe nhÊt lµ ë tốc độ cao, chúng không ngừng đợc hoàn thiện Việc điều khiển hớng chuyển động xe đợc thực nhờ vô lăng (vành lái ), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cấu lái), cấu lái (tăng lực quay vô lăng để truyền mômen lớn tới dẫn động lái), dẫn động lái (truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hớng) Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vòng đợc ngời lái cần phải tác dụng vào vô lăng lực, đồng thời để quay vòng đợc cần có phản lực sinh từ mặt đờng lên bánh xe Để quay vòng bánh xe dẫn hớng quay đờng tròn đồng tâm với Đó tâm quay tức thời quay vòng Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Phân loại hệ thống lái Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô: a Phân loại theo phơng pháp chuyển hớng +Chuyển hớng hai bánh xe cầu trớc +Chuyển hớng tất bánh xe b Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực +Hệ thống lái khí +Hệ thống lái khí có trợ lực thuỷ lực khí nén c Phân loại theo kết cấu cấu lái +Cơ cáu lái kiểu trục vít lõm - lăn + Cơ cấu lái kiểu trục vít - rẻ quạt trục vít -đai ốc + Cơ cấu lái kiểu trục vít - + Cơ cấu lái kiểu bánh - + Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn d Phân loại theo bố trí vành lái + Bố trí vành lái bên trái (theo luât đờng bên trái ) + Bố trí vành lái bên phải (theo luật đờng bên phải ) e Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động - Dẫn động lái cầu - Dẫn động lái hai cầu Yêu cầu hệ thống lái xe tải lớn An toàn chuyển động giao thông vận tải ôtô tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lợng thiết kế sử dụng phơng tiện Một hệ thống định đến tính an toàn ổn định chuyển Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng động ôtô hệ thống lái Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau : Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng an toàn Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hớng Đảm bảo khả quay vòng hẹp dễ dàng Đảm bảo lực lái thích hợp Hệ thống lái không đợc có độ dơ lớn Đảm bảo khả an toàn bị động xe Đảm bảo tỷ lệ thuận góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hớng Không đòi hỏi ngời lái xe cờng độ lao động lớn điều khiển ôtô Sơ đồ tổng quát hệ thống lái ôtô Sơ đồ tổng quát hệ thống lái trợ lực gồm có vành tay lái, trục lái, cấu lái dẫn động lái Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 1.vành tay lái Đồ án tốt nghiệp 5.Thanh kéo dọc Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.Trục lái 6.Đòn quay ngang 3.Cơ cấu lái 7.Hình thang lái 4.Đòn quay đứng 4.1 Vành tay lái Để tạo mô men quay vòng ngời lái cần phải tác dụng lực lên vô lăng.Vô lăng có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí hay không quanh vành vành tay lái 4.2 Trục lái Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cấu lái Trục lái gồm có trục lái chuyển động truyền chuyển động quay vô lăng xuống cấu lái ống trục lái để cố định trục lái vào thân xe Đầu phía trục lái đợc gia công ren then hoa để lắp vô lăng lên đợc giữ chặt đai ốc 4.3 Cơ cấu lái Cơ cấu lái giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động ngời lái đến bánh xe dẫn hớng, chúng có chức giảm lực đánh lái cách tăng mô men đầu ra, tỷ số giảm tốc đợc gọi tỷ số truyền cấu lái thờng 18 đến 20 xe từ 21 đến 25 đối víi xe t¶i Tû sè trun lín sÏ gi¶m lực đánh lái nhng ngời lái phải quay vô lăng nhiều quay vòng Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 4.4 Dẫn động lái Dẫn động lái bao gồm tất chi tiết truyền lực từ cấu lái đến ngõng quay bánh xe Vì dẫn động lái xe phải đảm bảo chức sau : + Nhận chuyển động từ cấu lái tới bánh xe dẫn hớng + Đảm bảo quay vòng bánh xe dẫn hớng cho không xảy tợng trợt bên lớn tất bánh xe, đồng thời tạo liên kết bánh xe dẫn hớng + Phần tử dẫn động lái hình thang lái tạo cầu trớc ,đòn kéo ngang đòn kéo bên Nhờ hình thang lái nên quay vô lăng góc bánh xe dẫn hớng quay góc định Hình thang lái bố trí trớc sau cầu dÉn híng tïy theo bè trÝ chung Sè liệu tham khảo Xe tải hạng nặng HUYNDAI đời 1994 ChiỊu dµi toµn bé :12270 mm ChiỊu cao toµn :2780 mm Khoảng cách hai trụ quay đứng : B0=1880 mm Chiều dài sở cầu dần hớng thứ : L1=7060 mm Chiều dài sở cầu dẫn hớng thứ hai : L2=5360 mm Trọng lợng không tải : G0=93000 N Trọng Lợng toàn tải : GT=273000 N Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Ký hiệu lốp :10.00-20 Trọng lợng toàn tải phân bố hai cầu dẫn động lái (cầu I cầu II) : GT1=GT2=32500 N Trọng lợng toàn tải phân bố hai cầu sau (cầu III cầu IV ) : GT3=GT4=104000 N Chơng ii Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng thiết kế dẫn động lái Dẫn động lái gồm tất cấu truyền lực từ cấu lái đến ngõng quay bánh xe dẫn hớng quay vòng Phần tử dẫn động lái hình thang lái ĐANTÔ, đợc tạo cầu trớc, đòn kéo ngang đòn kéo bên Sự quay vòng ôtô phức tạp, để đảm bảo mối quan hệ động học bánh xe phía phía quay vòng mét ®iỊu khã thùc hiƯn HiƯn ngêi ta chØ đáp ứng gần mối quan hệ động học hệ thống khâu khớp đòn kéo tạo nên hình thang lái Với xe thiết kế xe tải hạng nặng, ta chọn phơng án dẫn động lái bao gồm hai cầu dẫn hớng, với hai hình thang lái ĐANTÔ cấu liên động hai cầu Tû sè trun cđa hƯ thèng l¸i 1.1 Tû số truyền dẫn động lái Id Tỷ số truyền dẫn động lái phụ thuộc vào kích thớcvà quan hệ cánh tay đòn Id=0,85-1,1 Chọn sơ Id=1 ( cho cÇu dÉn híng thø nhÊt) 1.2 Tû số truyền cấu lái I Tỷ số truyền cấu lái loại trục vít-êcu-bi-răng rẻ quạt đợc tính theo công thức sau : i 2. R0 t Trong ®ã : t-bíc vÝt cđa trơc vít Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng R0 - bán kính vòng chia bánh rẻ quạt R0 t không đổi nên tỷ số truyền loại cấu lái trục vít vô tận-êcu cung không đổi Tỷ số truyền cấu lái loại thờng lấy theo kinh nghiệm thiÕt kÕ i 22 25 , ta chän s¬ bé i 24 1.3 Tû sè trun cđa hƯ thèng l¸i Tû sè trun cđa hƯ thèng l¸i b»ng tÝch số tỷ số truyền cấu lái (i ) tỷ số truyền dẫn động lái(id) i i i d Tû sè trun cho cÇu dÉn híng thø nhÊt i1 i id Tû sè truyÒn cho cÇu dÉn híng thø hai i2 i id Trong id1, id2 lần lợt tỷ số truyền dẫn động lái đến bánh xe dẫn hớng cầu thứ cầu thứ hai Giá trị tỷ số truyền cầu dẫn hớng thứ chọn sơ i1=1.24=24 1.4 Tû sè trun lùc cđa hƯ thèng l¸i Il - tỷ số tổng lực cản ôtô máy kéo quay vòng(P c) lực đặt vành tay lái cần thiết để khắc phục đợc lực cản quay vòng(Pl) Il Pc Pl Trong đó: Mc c M Pl  l R Pc  §å án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng rbx c Với : Mc - mômen cản quay vòng bánh xe Ml - mômen đặt vành tay lái c - cánh tay đòn quay vòng tức khoảng cách từ tâm mặt tựa lốp đến đờng trục đứng kéo dài R - bán kính vành tay lái Tính toán thông số hình học hệ dẫn động lái 2.1 Tính toán hình thang lái a) Công dụng hình thang lái: - Hình thang lái có tác dụng đảm bảo quay vòng ®óng cđa c¸c b¸nh xe dÉn híng Khi ®ã c¸c bánh xe dẫn hớng trợt xe chuyển động - Đảm bảo quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng bên trái bên phải cho bánh xe lăn đờng tròn khác nhng đồng tâm b)Xây dựng đờng đặc tính ly thuyết hệ thống lái hai cầu trớc: Muốn bánh xe thực quay vòng quan hệ chúng phải thoả mÃn công thức sau : Đồ án tốt nghiệp 10 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Để đảm bảo làm việc bền lâu, vật liệu chế tạo khớp cầu phải có độ cứng độ chống mài mòn cao Chọn vật liệu chế tạo thép hợp kim 40XH Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu Việc thiết kế quy trình công nghệ gia công phải phù hợp với yêu cầu kĩ thuật khớp cầu thực tế sản xuất nớc Thị trờng nớc thị trờng nhỏ, việc sản xuất mang tính chất thử nghiệm, công nghệ lạc hậu, dạng sản xuất đơn lựa chọn khả thi 2.1 Chọn phôi Để đơn giản, chọn phôi gia công khớp cầu thép Trớc đa vào gia công cần làm vệ sinh phôi cắt bỏ ba via 2.2 Lập sơ đồ nguyên công Rô-tuyn chi tiết dạng trục Chuẩn tinh thống gia công hai lỗ tâm hai đầu Rô-tuyn Dùng hai lỗ tâm làm chuẩn hoàn thành việc gia công thô tinh hầu hết cấc bề mặt Rô-tuyn Đồ án tốt nghiệp 84 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng n F 25 F 35 2.2.1 Nguyên công 1: Tiện tiện cắt phôi s S + Chi tiết đợc định vị mâm cặp + Kẹp chặt mâm kĐp + Chän m¸y: KiĨu m¸y T616 + Chän dao: Dao có ký hiệu T15K6 + Chế độ cắt: Chiều sâu cắt: t1 = 0,4mm; t2 = 0,6mm Lợng chạy dao: S1 = 0,25mm/vg; S2 = 0,4mm/vg Sè vßng quay máy: n1 = 723vg/ph; n2 = 732vg/ph Đồ án tốt nghiệp 85 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.2.2 Nguyên công 2: Khoan lỗ d3 S n + Định vị: Chi tiết đợc định vị khối chữ V + Kẹp chặt mỏ kẹp + Chọn máy: Chän kiĨu m¸y 2A – 125 + Chän dao: Dao có ký hiệu P9 + Chế độ cắt: Chiều sâu cắt: t = 2mm Lợng chạy dao: S = 0,17mm/vg Số vòng quay máy: n = 723vg/ph 2.2.3 Nguyên công 3: Khoan tâm tiện mặt đầu Đồ án tốt nghiệp 86 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 F 35 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng S2 S1 + Định vị: Chi tiết đợc định vị mâm cặp + Kẹp chặt mâm kẹp + Chän m¸y: KiĨu m¸y T616 + Chän dao: Dao có ký hiệu P9, T15K6 + Chế độ cắt: Khi tiện mặt đầu: Tiện mặt đầu: t1 = 0,6mm; S = 0,4mm/vg; n = 375vg/ph Khi khoan lỗ định tâm: t2 = 0,2mm; S = 0,12 mm/vg; n = 2100vg/ph Đồ án tốt nghiệp 87 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.2.4 Tiện trụ bậc, tiện mặt côn tiÖn ren 105 28 Ø 16 20 F 20 F 16 14 S S S n + Định vị: Chi tiết đợc định vị mũi tâm + Kẹp chặt tốc + Chọn máy: Chọn kiểu máy T616 + Chän dao: Dao cã ký hiÖu P9 + Chế độ cắt: Chiều sâu cắt: t = 0,6mm Lợng chạy dao: S = 0,4mm/vg Số vòng quay máy: n = 375vg/ph Đồ án tốt nghiệp 88 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.2.5 Nguyên công 5: tiện mặt cầu F 35 S n S + Định vị: Chi tiết đợc định vị mũi tâm + Kẹp chặt tốc + Chọn máy: Chọn kiểu máy tiện chuyªn dïng T8 + Chän dao: Dao cã ký hiƯu P9 + Chế độ cắt: Chiều sâu cắt: t = 0,6mm Lợng chạy dao: S = 0,04mm/vg Số vòng quay máy: n = 375vg/ph Đồ án tốt nghiệp 89 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.2.6 Nguyên công 6: Mµi S1 S2 n2 n1 F 40 1:12 n 1:7 + Định vị: Chi tiết đợc định vị mũi tâm + Kẹp chặt tốc + Chọn máy: Chọn kiểu máy 3115 + Chọn dao: Chọn đá mài chuyên dùng + Chế độ cắt: Mài côn: t = 0,016mm, n = 702vg/ph Mài cầu: t = 0,016mm, n = 720vg/ph Đồ án tốt nghiệp 90 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng 2.2.7 Nguyên công 7: Nhiệt luyện t0 TÔI 850 RAM 350 t (h) 8,25 10 18 + Đầu tiên nhiệt độ cao 8500 C + Sau ®ã ram ë nhiƯt độ 3500 C phút 2.2.8 Nguyên công 8: KiÓm tra 62 45 31 0.63 105 1.25 28 Ψ3 F 35 Đồ án tốt nghiệp 91 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng + Kiểm tra độ bóng bề mặt cầu đạt 1,25; mặt côn đạt 0,63 + Mặt côn đạt 1:7; 1:12 + Kiểm tra độ đảo mặt cầu 35 Kết luận Trên toàn thuyết minh đồ án tốt nghiệp em Có thể thấy đồ án tốt nghiệp kiến thức thực bổ ích, phần nội dung tính toán không sử dụng kiến thức chuyên ngành mà tổng hợp môn sở chúng em đợc học suốt năm học đại học Với đề tài: Thiết kế hệ thống lái cho xe tải 27 có hai cầu dẫn hớng, với công thức bánh xe x Đây đề tài mang tính thực tế cao nhằm hạn chế nguy hiểm xảy cho ngời hàng hoá, nâng cao độ bền xe nớc ta nay, công nghệ sản xuất xe không ngừng đợc cải tiến với trợ giúp khoa học kỹ thuật nớc tiên tiến Việc sản xuất xe tải hoàn chỉnh phù hợp với điều kiện Việt Nam hoàn toàn làm đợc Chúng ta cần xe ngày chở nặng phù hợp với điều kiện đờng xá, có tính an toàn chuyển động cao Trong trình làm đồ án em đà cố gắng tìm hiểu dới hớng dẫn thầy Phạm Hữu Nam thầy môn ôtô Nhng thời gian có h¹n, cịng nh kiÕn thøc vỊ thùc tÕ cha nhiỊu nên trình hoàn thiện đồ án có Đồ án tốt nghiệp 92 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dÉn híng khiÕm khut Em rÊt mong sù chØ b¶o thầy cô để đồ án em hoàn thiện Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Phạm Hữu Nam tất thầy môn đà giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp 93 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Tài liệu tham khảo 1.Lý thuyết ôtô máy kéo Năm 1993 Nguyễn Hữu Cẩn, D Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Thiết kế tính toán ôtô - máy kéo Năm 1971 Trơng Minh Chấp, Dơng Đình Khuyến, Nguyễn Khắc Trai 3.Chi tiết máy Tập I, tập II Năm 1997 Nguyễn Trọng Hiệp 4.Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất giao thông vận tải Năm 1996 Nguyễn Khắc Trai 5.Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy Trần Văn Địch 6.Thiết kế hệ thống lái ôtô - máy kéo bánh xe, Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Năm 1991 Phạm Minh Thái 7.Tính điều khiển quỹ đạo chuyển động ôtô - Năm 1997 Nguyễn Khắc Trai 8.Toyota service training 9.Mét sè tµi liƯu híng dÉn kü tht hÃng: Toyota, Nissan, Honda Đồ án tốt nghiệp 94 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Mục lục Trang Lời nói đầu.1 Chơng I: Nhiệm vụ, yêu cầu hệ thống lái xe tải lớn Nhiệm vụ hệ thống lái2 Phân loại hệ thống lái.2 Yêu cầu hệ thống lái xe tải thống lái lớn Sơ đồ tổng quát hệ ôtô Số liệu tham khảo ,,, Chơng II: Thiết kế dẫn động lái Đồ án tốt nghiệp 95 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Tỷ sè trun cđa hƯ thèng l¸i…………………………………………7 TÝnh to¸n c¸c thông số hình học hệ dẫn động lái Tính chi tiết dẫn động lái 23 Chơng III: Thiết kế cấu lái 33 Các yêu cầu cấu lái33 Tỷ số truyền cấu lái 34 Các kiểu cấu lái 34 Tính chế độ tải vít- êcu trọng37 Tính trục bi.39 Tính bánh rẻ quạt răng.42 Chơng IV: Thiết kế cờng hóa lái.47 Chọn phơng án trợ lực lái 47 Đồ án tốt nghiệp 96 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Nguyên lý hoạt vòng cực động 49 Tính mômen quay đại.49 Xây dựng đặc tính cờng hoá hệ thống lái hai cầu trớc.53 Tính xy lanh trợ lực 56 Xác định suất bơm trợ lực lái 61 Thiết kế van phân phối63 TÝnh van tiÕt lu………………………………………………… 65 TÝnh lß xo định tâm67 Chơng V: Bảo dỡng, sửa chữa hệ thống lái68 Bảo dỡng kỹ thuật hệ thống lái.68 Sửa chữa hệ thống lái 68 Chơng VI: Quy trình công nghệ chế tạo rotuyl71 Phân tích chi tiết gia công.71 Đồ án tốt nghiệp 97 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu.72 Kết luận 79 Tài liệu tham khảo 80 Đồ án tốt nghiệp 98 Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 ... khiển ôtô Sơ đồ tổng quát hệ thống lái ôtô Sơ đồ tổng quát hệ thống lái trợ lực gồm có vành tay lái, trục lái, cấu lái dẫn động lái Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 1.vành tay lái Đồ án tốt nghiệp. . .Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng chơng I nhiệm vụ, yêu cầu Hệ thống láI xe tảI lớn Nhiệm vụ hệ thống lái Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động ôtô nhờ quay vòng bánh xe dẫn. .. Chơng ii Đồ án tốt nghiệp Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46 Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng thiết kế dẫn động lái Dẫn động lái gồm tất cấu truyền lực từ cấu lái đến ngõng quay bánh xe dẫn hớng