Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống lái xe TOYOTA INNOVA j 2010

GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ 1.1 Giới thiệu xe ô tô INNOVA J .4 1.2 Giới thiệu chung hệ thống lái 1.2.1 Công dụng 1.2.2 Phân loại hệ thống lái ô tô 1.2.3 Yêu cầu của hệ thống lái ô tô .7 1.3 Giới thiệu hệ thống lái thường gặp .8 1.3.1 Hệ thống lái hệ thống treo phụ thuộc 1.3.2 Hệ thống lái hệ thống treo độc lập .9 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế .11 CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA INNOVA .12 2.1 Sơ đồ chung hệ thống lái xe INNOVA .12 2.2 Cơ cấu lái xe INNOVA .13 2.3 Dẫn động lái xe INNOVA 15 2.3.1 Sơ đồ dẫn động lái .15 2.3.2 Khớp cầu của kéo bên 17 2.4 Trợ lực lái 18 2.4.1 Bơm trợ lực lái 18 2.4.2 Trợ lực lái kiểu van xoay 19 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 24 3.1 Tính tốn động học hình thang lái 24 3.1.1 Xác dịnh kích thước hình học của hình thang lái quan hệ động học của góc quay bánh xe dẫn hướng .24 3.1.2 Xác định mơmen cản quay vịng lực lái lớn 29 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải 3.2 Thiết kế cấu lái .32 3.2.1 Xác định phân phối tỷ số truyền của hệ thống lái 32 3.2.2 Thiết kế cấu lái 33 3.2.3 Tính bền cấu trục vít- 34 3.3 Thiết kế kết cấu kiểm tra dẫn động lái 38 3.3.1.Kiểm nghiệm trục lái 38 3.3.2 Tính bền địn kéo ngang 39 3.3.3 Tính bền nối bên dẫn động lái 41 3.4 Thiết kế trợ lực lái 41 KẾT LUẬN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải LỜI NĨI ĐẦU Trong bới cảnh đất nước đà phát triển kinh tế với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá ngày cao Công nghiệp chế tạo sản suất ô tô dần trở thành ngành công nghiệp phát triển Là phương tiện giao thơng có tớc độ cao, vấn đề lớn đặt cần tiếp thu trình độ khoa học kỹ thuật chế tạo, sản suất, lắp ráp công tác bảo dưỡng, sửa chữa ô tô Hệ thống lái hệ thống quan trọng ô tô tốc độ hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô giữ cho ô tô chuyển động theo hướng định Một hệ thớng hồn thiện kết cấu, điều khiển dễ dàng giúp người lái điều khiển dễ dàng thoải đảm bảo an tồn của tơ quá trình sử dụng Đồng thời cịn nâng cao tính tiện nghi, hiện đại của ô tô Để vận dụng hiểu biết kiến thức tiếp thu quá trình học tập Em giao nhiệm vụ “ thiết kế hệ thống lái dựa sở xe INNOVA J” Đề tài gồm có phần chính: Chương1: Tổng quan hệ thống lái Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống lái xe TOYOTA INNOVA J Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống lái Sau nhận đề tài này, hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình của thầy PGS.TS Đào Mạnh Hùng em hoàn thành đề tài tớt nghiệp của Tuy nhiên kiến thức thời gian tìm hiểu cịn hạn chế, kính mong giúp đỡ đóng góp ý kiến của các thầy để đề tài của em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện Mai Đình khải GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ 1745 1.1 Giới thiệu xe ô tô INNOVA J INNOVA 176 22° 24° 1510 2750 910 1770 4555 Hình 1.1 Tuyến hình xe INNOVA J INNOVAJ sản phẩm của dòng xe đa dụng hiện đại mang tính tồn cầu Ở Việt nam, hiện sản phẩm của INNOVA có nhiều loại: innovaJ, innovaG, innovaV, innova E sử dụng số tự động hoạc số tay,động xy lanh thẳng hàng, VVT-i, phun xăng điện tử Dịng xe INNOVA J có màu: trắng, xanh nhạt, đỏ Với động hệ 2.0 có trang bị hệ thớng phân phới khí thơng minh nên hoạt động của innova mạnh mẽ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn, thân thiện với môi trường đạt tiêu chuẩn khí thải Euro Về thiết kế hình dáng, innova lịch lãm sang trọng GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải trang thiết bị hiện đại của dòng xe sedan giữ lại phong cách thể thao động tính tiện dụng giúp innova trở nên cuốn hút Xe với không gian linh hoạt rộng rải với chỗ ngồi đáp ứng nhu cầu xe gia đình khơng phần sang trọng cơng việc.Dịng xe INNOVA trang bị gần đầy đủ các tính an tồn chủ động an tồn bị động với cơng nghệ tiến tiến nhằm bảo vệ tồn diện tính an tồn tới đa cho người sử dụng, an tồn chủ động bao gồm: hệ thớng chớng bó cứng phanh ABS, cảm biết lùi, chìa khóa điều khiển từ xa phanh đĩa, an tồn bị động bao gồm: hệ thớng túi khí dây đai an tồn, cột lái tự đổ THÔNG SỐ KĨ THUẬT XE Bảng 1.1 Hãng sản xuất Loại động Kiểu động TOYOTA 2.0(lít) xi lanh thẳng hàng, 16 van, cam kép với Dung tích xi lanh Hộp số Loại nhiên liệu Dài Rộng cao Chiều dài sở Chiều rộng sở trước/sau Trọng lượng khơng tải Trọng lượng tồn tải Dung tích bình nhiên liệu Sớ chỗ ngồi Khoảng cách hai trụ đứng VVT_i 1998cc tay số xăng 4555mm 1770mm 1745mm 2750mm 1510/1510mm 1530kg 2170kg 55 l chỗ 1370mm 1.2 Giới thiệu chung hệ thống lái GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Phương tiện giao thông tham gia giao thông phải đảm bảo an toàn chuyển động Hướng chuyển động của xe phải kiểm soát người điều khiển, đảm bảo điều khiển nhẹ nhàng nhanh chóng, xác theo ý ḿn Khi chuyển động, thẳng, quay vịng, tránh chướng ngại vật, các tác động điều khiển xe chuyển động theo ý muốn Hệ thống lái đảm nhận chức 1.2.1 Công dụng: Hệ thống lái hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, đảm bảo giữ nguyên thay đổi hướng chuyển động của xe vị trí Trên tơ có các phương pháp thay đổi hướng chuyển động là: chuyển hướng cầu xe( xe romooc ); chuyển hướng nhờ điều khiển tốc độ của bánh xe( máy kéo, xe máy cơng trình); điều khiển thông qua thay đổi hướng bánh xe Ngày phổ biến loại điều khiển hướng của các bánh xe dẫn hướng Hệ thớng lái có chức tiếp nhận tác động của người lái diều khiển, thông qua các cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn Việc điều khiển phải đảm bảo tính linh hoạt, nhanh chóng xác Hệ thớng lái thơng dụng bao gồm cấu điều khiển( vành lái, trục lái), cấu lái các đòn dẫn động tạo khả chuyển hướng cho các bánh xe xung quanh trụ đứng Trong quá trình chuyển động, hệ thớng lái có ý nghĩa quan trọng thơng qua việc nâng cao an tồn điều khiển chất lượng chuyển động hệ thớng lái ngày hồn thiện xe đạt tốc độ lớn 1.2.2 Phân loại hệ thống lái tơ : Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô tuỳ theo phương pháp mà có các cách phân loại khác Có các cách phân loại sau: - Theo phương pháp chuyển hướng GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải + Chuyển hướng bánh xe dẫn hướng phía trước + Chuyển hướng tất các bánh xe phía trước phía sau + Chuyển hướng cầu xe: Xe Romooc + Chuyển hướng thân xe: máy cơng trình - Theo cách bớ trí vành lái: + Bớ trí vành lái bên trái ( theo luật đường bên phải) + Bố trí vành lái bên phải( theo luật đường bên trái) - Theo đặc điểm truyền lực: + Hệ thống lái khí + Hệ thớng lái khí có trợ lực với các kiểu trợ lực ( thủy lực, khí, điện, khí) - Theo kết cấu của hệ thớng đồn dẫn động lái: + Phù hợp với hệ thống treo độc lập + Phù hợp với hệ thống treo phụ thuộc - Theo cách biến đổi kiểu truyền động ( phụ thuộc vào kết cấu của cấu lái) + Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động quay của các đoàn: ( trục vít – bánh vít; trục vít – ê cu bi) + Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động tịnh tiến của các đoàn điều khiển ( bánh - răng) 1.2.3 Yêu cầu của hệ thống lái ô tô : - Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau: + Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định + Đảm bảo tính động cao: Tức xe quay vịng thật ngoặt khoảng thời gian ngắn diện tích thật bé + Đảm bảo động học quay vịng đúng: để các bánh xe khơng bị trượt lê gây mịn lớp, tiêu hao cơng suất vơ ích giảm tính ổn định của xe + Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải + Đảm bảo tỷ lệ lực tác dụng lên vô lăng mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) tương ứng động học góc quay của vơ lăng của bánh xe dẫn hướng 1.3 Giới thiệu hệ thống lái thường gặp 1.3.1 Hệ thống lái hệ thống treo phụ thuộc: - Sơ đồ Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc Vành lái; Trục lái; Cơ cấu lái; Trục cấu lái; Đòn quay đứng; Đòn kéo dọc; Đòn quay ngang; Cam quay; Cạnh bên hình thang lái;10 Địn kéo ngang; 11 Bánh xe dẫn hướng;12 Bộ phận phân phối; 13 Xi lanh lực - Đặc điểm kết cấu: Trong trường hợp tổng quát, hệ thớng lái gồm có: Vành lái – trục lái, cấu lái, hệ dẫn động lái, phận trợ lực lái, giảm chấn Trên hình sơ đồ hệ thống lái thông dụng điều khiển hướng chuyển động bánh dẫn hướng cầu trước Khi đánh lái, người lái tác động lên vành lái 1, qua trục lái dẫn đến cấu lái Chuyển động từ cấu lái đưa đến phận dẫn động lái thơng qua địn GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải quay đứng Dẫn động lái gồm đòn kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, hình thang lái các cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe hai bên Với hệ thống treo phụ thuộc, hai bánh xe đỡ hộp cầu xe dầm cầu xe, hai bánh xe dao động với gặp chướng ngại vật Loại hệ thống treo có đặc tính sau: + Cấu tạo đơn giản, chi tiết dễ bảo dưỡng + Có độ cứng vững cao nên chịu tải nặng + Vì có độ cứng vững cao nên xe vào đường vịng, thân xe bị nghiêng + Định vị của các bánh xe thay đổi chuyển động lên xuống của chúng, nhờ mà các bánh xe bị mịn - Ưu điểm, nhược điểm: + Ưu điểm: Cơ cấu lái áp dụng loại hệ thớng có ưu điểm có tỉ số truyền lớn, kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng, sửa chữa + Nhược điểm : Khó khăn cho việc bớ trí trợ lực lái - Phạm vi áp dụng: + Áp dụng xe có tải trọng lớn, tải trọng trung bình, xe khách 1.3.2 Hệ thống lái hệ thống treo độc lập - Sơ đồ GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Vô lăng; 2.Trục lái; 3.Cơ cấu lái; 4.Trục cấu lái; 5.Đòn quay; 6.Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo; 7.Đòn kéo bên; 8.Đòn lắc; 9.Bánh xe dẫn hướng - Đặc điểm kết cấu: + Trên hệ thống treo độc lập, hai bên bánh xe dịch chuyển độc lập nhau, dẫn động lái phải đảm bảo không ảnh hưởng đến khả dịch chuyển của hệ thống treo đồng thời đảm bảo chuyển hướng các bánh xe dẫn hướng hai bên cầu trước Để thỏa mãn điều này, dẫn động lái hệ thống treo độc lập sử dụng loại các đòn chia cắt Về mặt nguyên tắc các đoàn dẫn động thỏa mãn quan hệ động học Ackerman có hình dáng hình thang lái Đanto + Đới với hệ thớng treo độc lập, quá trình tơ chuyển động chịu tác dụng của các lực từ mặt đường bánh xe dao động độc lập theo kết cấu của hệ thống treo mà không chịu tác động qua lại đồng thời hệ thống treo phụ thuộc Bởi mà hệ thống lái thiết kế cho xe sử dụng loại hệ thống treo đáp ứng đặc trưng riêng của kết cấu xe.Đảm bảo cho hệ thống lái của xe đáp ứng đầy đủ các yêu cầu tính êm dịu tiện nghi xe chuyển động - Ưu điểm, nhược điểm: 10 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Chọn dtr=25 (mm) Chiều dài làm việc của răng: L=202(mm) Mô đun chọn dãy : m=2,5 Bước răng: t=π.m =3,14.2,5 =7,85 (mm) Chiều cao của răng: h=2,5.m =2,5.2,5 =6,25(mm) Số cần thiết để quay vòng: Z ct = 202 = 25,73 7,85 Chọn số răng: Zct= 26(răng) Khoảng cách liên tiếp của răng: y= L 202 = = 7,77 Z ct 26 Góc nghiêng của (hợp với phương ngang) Góc nghiêng β thường chọn 8÷20 chọn β = 170 b Tính tốn thơng số truyền trục vít: Mơ đun của trục vít chọn theo tiêu chuẩn: m =2,5 Hệ sớ đường kính trục chọn theo bảng 7.3[3] “tính toán thiết kế hệ thớng dẫn động khí Trịnh Chất – Lê Văn Uyển” q =8 Đường kính vịng chia: dt.v=q.m =8.2,5 =20 (mm) Đường kính vịng đỉnh: da =m.(q+2) =2,5.(8+2) =25 (mm) Đường kính vịng đáy: df=m.(q-2,4) =2,5.(8-2,4) =14 (mm) Khoảng cách trục: aw =(dtv+dtr)/2 =(25+20)/2 =22,5 (mm) 3.2.3 Tính bền cấu trục vít- Trong quá trình làm việc chịu ứng suất uốn tiếp xúc chịu tải trọng va đập từ mặt đường Vì thường gây hiện tượng rạn nứt chân Do ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy tuổi thọ của cấu lái Để đảm bảo 37 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải yêu cầu làm việc của cấu lái vật liệu chế tạo dùng thép XH cải thiện [σ ch ] = 600 N / mm2 ; [σ b ] = 850N / mm2 ; HB = 230 − 300 a Ứng suắt tiếp xúc cho phép Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của truyền trục vít- răng: [σ H ] = 2,8.[σ ch ] = 2,8.600 = 1680( N / mm2 ) Ứng suất tiếp xúc cho phép của truyền trục vít- răng:  [σ H ] max  SH [σ H ] =   .Z R Z v .K HL K XH  (3.12) Trong đó: + SH : hệ sớ an tồn; lấy SH =1,1 + ZR :Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám; ZR =0,95 + ZV :Hệ số xét ảnh hưởng của vận tớc vịng; ZV =1 + KXH :Hệ sớ xét ảnh hưởng của kích thước trục vít; KXH =1 + KHL :Hệ số tuổi thọ ; KHL =1 Thay các thông số vào công thức (3.12) ta được: [σ H ] =  1680 .0,95.1.1.1 = 1450,9( N / mm )  1,1  b Ứng suất uốn cho phép: Giới hạn bền mỏi của truyền trục vít- thanh: [σ F ] max = 0,8.σ Ch = 480 Ứng suất ́n của truyền trục vít- răng:  [σ F ] max   S  F  [σ F ] =  YR YS K XF Trong đó: 38 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải + YR=1;KXF =1 + SF: Hệ sớ an tồn; lấy SF =1,75 + YS =là hệ sớ kể đến tới ảnh hưởng của mô đun với m =2,5 ta chọn YS =1,03 + [σ F ] = 480.1.1,03.1 = 282,5 1,75 (N/mm2) c Kiểm nghiệm độ bền truyền trục vít- Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: [σ H ] = Z M Z H Z ε 2.T K Hα K HV ( i1 + 1).K Hβ bw i1 d w2 (3.13) Trong đó: + ZM: hệ sớ kể đến tính của vật liệu Vật liệu cấu thép nên chọn ZM =274 +α: Góc profin gớc Theo TCVN1056-71 α =200 ZH: Hệ sớ kể đến hình dáng bề mặt tiếp xúc: ZH = cos β cos 17 = = 1,73 sin(2.α ) sin(2.20) Zε = + Zε: Hệ số kể đến trùng khớp: 1 = = 0,77 εα 1,7 + εα: Là hệ sớ trùng khớp ngang, εα tính theo cơng thức sau:   1    1  ε α = 1,88 − 3,2. +  cos β = 1,88 − 3,2 +  cos17 = 1,7 ⇒ Yε = = 0,58 1,7  26 ∞    Z Z   KHV: Hệ sớ tải trọng động Với cấp xác ta chọn theo bảng 3.17 “TKMHCTM” → KHV =1,01 39 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải KHα: Hệ số kể đến phân bố không của tải trọng của cặp bánh ăn khớp Tra bảng 3.15→ KHα=1,13 KHβ: Hệ số kể đến phân bố không của tải trọng chiều rộng của bánh răng.Tra bảng 3.7→ KHβ=1,02 + Chiều rộng vành răng:bw (mm) bw = ψba.aw = 0,5.22,5 = 11,25 Chọn ψba = 0,5 dw = + Đường kính vịng lăn: bw ψ bd Tra bảng chọn ψ = bd 0,6 → dw = 11,25 = 18,75 0,6 Thay các thơng sớ vào cơng thức (3.13) ta có: σ H = 274.1,73.0,77 2.622,95.1,13.1,02.( 20 + 1) = 225,36( N / mm ) 11,25.20.18,75 σH τ= 56,9(kG/cm2) < [ τ x ] Vậy điều kiện xoắn thỏa mãn - Kiểm tra góc xoắn: θ = Trong đó: Ttv L 69,21.51 = = 0,0027[ rad ] = 0,150 G.J o 8.10 1,6 L – Chiều dài trục lái, lấy L = 510 (mm) G – Mô đun đàn hồi dịch chuyển.G = 8.105 KG/cm J0 = 0,1 Dn4 = 0,1.24 = 1,6 < [] 42 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Vậy trục lái đủ điều kiện bền ổn định quá trình làm việc 3.3.2 Tính bền địn kéo ngang Trong quá trình làm việc địn kếo ngang chịu kéo nén theo phương dọc trục Đòn ngang kiểm tra theo uốn dọc lực N gây xác định theo giá trị lực phanh công thức sau: N= (3.15) c X P c G1.m1.ϕ c = e 2.e V P- P- e pma pm n 3.6: Sơ đồ tính bền địn ngang Vậy: G1: khới lượng phân bố lên trục trước G1 =11935 (N) XP: lực phanh tác dụng lên bánh xe m1: Hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu dẫn hướng phanh (chọn m1=1,4) ϕ: Hệ số bám lốp va mặt đường ϕ =0,8 Ta có khoảng cách e = m.cosθ = 205,5.cos190 = 194,3 (mm) c= Bt − B 1510 − 1370 = = 70 2 (mm) Với: θ: Góc tạo địn bên hình thang lái phương ngang θ =190 m: Chiều dài đòn bên hình thang lái, m =205,5 (mm) e: khoảng cách địn ngang với trục trước hình thang lái Bt: bề rộng xe sở B: khoảng cách hai tâm trụ đứng của cầu dẫn hướng Thay các giá trị vào cơng thức (3.15) ta có: N= X P c G1.m1.ϕ c = e 2.e = 11935.1,4.0,8.70 = 2407,8 2.194,3 43 (N) GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Địn kéo ngang chế tạo thép ớng CT20 có đường kính ngồi lần lượt D =20 mm; d =10 mm Ứng suất đòn kéo ngang xác định theo công thức: σ = N Fn (3.16) Fn: Tiết diện ngang của đòn kéo ngang: Fn = π ( D − d ) 3,14( 20 − 10 ) = = 235,5 4 (mm2) Mặt khác: [σb] =650 MPa/mm2 =65000 N/mm2 Thay sớ vào phương trình (3.16) ta có: σ= N 2407,8 = = 10,22 Fn 235,5 (N/mm2) Như σ < [σb] Vậy đòn kéo thoả mãn điều kiện bền ổn định 3.3.3 Tính bền nối bên dẫn động lái Để đảm bảo an tồn tính ổn định của quá trình làm việc, địn kéo làm thép 20X Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất ́n Do ta tính điều kiện bền uốn: Mô men uốn tác dụng lên địn bên xác định theo cơng thức sau: Mu =m.N.cosθ (3.17) Ta tính bền cho địn bên của hình thang lái cầu dẫn hướng: Mu =m.N.cosθ =205,5.2407,8.cos190 =467845,3(N/mm) Tính ứng suất tại tiết diện nguy hiểm tại chỗ giao hai tiết diện của cầu trước địn bên σu = Mu Wu (3.18) Trong đó: Wu = 0,1D3 (3.19) Với vật liệu ta chọn ta có D = 24 Wu = 0,1.243 = 1382,4 (mm3) Thay vào biểu thức (3.18) ta có: 44 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng σu = SVTH: Mai Đình Khải M u 467845,3 = = 338,4 Wu 1382,4 (N/mm2) Với thép 20X ta có: [σu] =800 (N/mm2) Vậy σu =338,4 (N/mm2) < [σu] =800 (N/mm2) Thoả mãn điều kiện bền ́n 3.4 Thiết kế trợ lực lái Cơng trung bình của người lái để quay vịng tơ xác định theo Atb = π ϕ t Rv Pv 180 (3.15) Trong đó: ϕt: góc quay của trục lái từ ví trí trung gian đến mép ngồi cùng, xe tham khảo ϕt=5400 Rv: bán kính vành lái, Rv =250mm =0,25m Pv: lực đặt vào vành lái: ô tô Pv =40-70 N.Chọn Pv =40N Atb = π ϕ t 3,14.540 Rv Pv = 0,25.40 = 94,2 180 180 (N.m) Mặt khác đới với xe du lịch cơng trung bình giới hạn [Atb] =100 N.m Như Atb< [Atb] Thoả mãn đièu kiện Lực cực đại đặt lên vành tay lái có cường hoá, ta chọn Pvl =90N Do ta tính phần trăm trợ lực là: 138,4 − 90 100 = 35% 138,4 a Mô men cản mà trợ lực cần khắc phục Đối với ô tô du lịch ngày giá trị thường nằm khoảng từ (20N40N) Đối với xe thiết kế ta chọn Po =30N.Từ ta tính mơ men cần thiết cường lái hoá: Mo =Po.RVL =30.0,25 =7,5 Mặt khác ta có: 45 (N.m) GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải M o = M Q M Z η o io (3.19) Trong đó: + MZ: Mô men cản trục lái dịch chuyển, giá trị nhỏ, lấy MZ =1 + MQ: Mô men cần thiết để xoắn tới vị trí bắt đầu trợ lực + ηo: Hiệu suất từ vành lái tới van xoắn; chọn ηo =1 io: Tỉ số truyền từ vành lái tới van Chọn io =1 Vậy mô men cần thiết để bắt đầu mở trợ lực là: Mo =MQ =7,5 (N.m) thời điểm bắt đầu cường hoá mơ men mặt đường truyền lên là: M md = Po M c 30.622,95 = = 135,03 PVL 138,4 (N.m) Vậy mô men cản mà cường hoá phải khắc phục là: MKP =Mc.35% =622,95.0,35 =218,03 (N.m) b Xác định đường kính xy lanh lực Đường kính của xy lanh tính theo cơng thức: D xl = 4.Px +d2 π Pmax (3.20) Trong đó: Dxl; Đường kính của xi lanh Pmax: áp suất cực đại hệ thống cường hoá Xe tham khảo lấy Pmax =100 KG/cm2 = d: Đường kính cần đẩy piston đường kính của răng, d =25 mm = 2,5cm 46 GVHD: PGS-TS Đào Mạnh Hùng SVTH: Mai Đình Khải Px: Lực tác dụng lên đầu cần đẩy tính theo cơng thức sau: Px =P.ic.ηo Với P =Pvlmax -Po= 138,4-90 =48,4(N) ic: Tỷ số truyền của cấu lái, ic =20 ηo: Hiệu suất của cấu lái, ηo =0,9 Vậy Px =48,4.20.0,9=871,2 (N) = 87,12KG/cm2 Thay vào biểu thức (3.17) ta được: D xl = 4.87,12 + 2,5 = 2,71 3,14.100 (cm) Vậy chọn Dxl = (cm) c Chọn đường kính ngồi kiểm tra bền xi lanh lực Chọn chiều dày của thành xi lanh mm đường kính ngồi của xi lanh là: Dn =3+2.0,4= 3,8 cm Ứng suất tác dụng lên thành xi lanh Dn2 + Dxl2 3,8 + 32 σ= Pmax + Pmax = 2 100 + 100 = 530 Dn − Dxl2 3,8 − (KG/cm2) Vật liệu xi lanh làm thép 40XH có [σb] =850 ; [σc] = 600 (KG/cm2) Vậy σ