Tính toán thiết kế hệ thống lái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH BÀI TIỂU LUẬN Tên học phần: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ Kỳ thi học kỳ đợt B năm học 2020 -2021 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Phụ Thượng Lưu Sinh viên thực hiện: Lê Minh Tân 1911251453 Lớp: 19DOTA1 Nguyễn Trung Đan 1911250045 Lớp: 19DOTA1 Nguyễn Văn Tú 1911251263 Lớp: 19DOTA1 Trần Quốc Tân 1911251103 Lớp: 19DOTA1 Lâm Vĩ Khang 1911250686 Lớp: 19DOTA1 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Khoa/Viện: Viện Kỹ Thuật HUTECH Tp.HCM, ngày 29 tháng 10 năm 2021 VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ 1.Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài: Nguyễn Văn Tú MSSV: 1911251263 Lớp: 19DOTA1 Lê Minh Tân MSSV: 1911251453 Lớp: 19DOTA1 Trần Quốc Tân MSSV: 1911251103 Lớp: 19DOTA1 Lâm Vỹ Khang MSSV: 1911250686 Lớp: 19DOTA1 Nguyễn Trung Đan MSSV: 1911250045 Lớp: 19DOTA1 2.Tên đề tài: Hệ thống lái xe ô tô Toyota Fortuner 3.Nội dung nhiệm vụ: - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống lái xe tơ - Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống lái xe Toyota Fortuner - Tính tốn thiết kế hệ thống lái - Tìm hiểu hư hỏng sửa chữa hệ thống lái - Vẽ mô 3D hệ thống lái tơ 4.Kết tối thiểu phải có: - Bản báo cáo file word theo yêu cầu - Bản báo cáo file PDF theo yêu cầu - Bản vẽ mô hệ thống lái Solidworks Ngày giao đề tài: 24/09/2021 Ngày nộp báo cáo: 30/10/2021 TP HCM, ngày 30 tháng 10 năm Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên thành viên) 2021 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) Nguyễn Phụ Thượng Lưu Nguyễn Văn Tú Trần Quốc Tân Lê Minh Tân Lâm Vĩ Khang Nguyễn Trung Đan MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Nội dung hệ thống lái 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Kết cấu tiểu luận CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 2.1 Công dụng hệ thống lái 2.2 Phân loại hệ thống lái 2.3 Yêu cầu hệ thống lái 2.4 Cấu tạo hệ thống lái 2.4.1 Cấu tạo chung 2.4.2 Đặc điểm kết cấu phận hệ thống lái 10 2.5 Đặc điểm hệ thống lái 21 2.5.1 Hệ thống lái bánh xe dẫn hướng cầu trước 21 2.5.2 Hệ thống lái bánh xe dẫn hướng 22 2.5.3 Hệ thống lái có trợ lực điện (EPS) 24 2.5.4 Hệ thống lái trợ lực điện tử 26 2.5.5 Hệ thống lái Steer by wire 27 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA FORTUNER 2017 30 3.1 Giới thiệu xe Toyota Fortuner 2017 30 3.2 Cấu tạo hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2017 32 3.2.1 Bố trí chung hệ thống lái 32 3.2.2 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2017 33 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TOYOTA FORTUNER 47 4.1 Các thơng số hệ thống lái tô Toyota Fortuner 47 4.2 Tỷ số truyền hệ thống lái 48 4.2.1 Tỷ số truyền dẫn động lái id 48 4.2.2 Tỷ số truyền cấu lái iω 48 4.2.3 Tỷ số truyền theo góc hệ thống lái ig 48 4.2.4 Tỷ số truyền lực hệ thống lái il 49 4.3 Xác định mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng 50 4.4 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 52 4.5 Tính tốn hình thang lái 53 4.5.1 Động học hình thang lái 53 4.5.2 Kiểm tra hình thang lái 54 4.5.3 Thiết kế hình thang lái 55 4.6 Tính tốn cấu lái 58 4.6.1 Xác định lực tác dụng lên truyền bánh trụ- 58 4.6.2 Xác định ứng suất cho phép 59 4.6.3 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc 60 4.7 Tính tốn dẫn động lái 61 4.7.1 Đòn kéo ngang 62 4.7.2 Đòn kéo dọc 63 4.7.3 Kiểm tra đòn bên 64 4.8 Tính tốn trục lái 66 4.9 Thiết kế cường hóa lái 67 4.9.1 Yêu cầu cường hóa lái 67 4.9.2 Xây dựng đường đặc tính cường hóa lái 69 4.9.3 Tính tốn xy lanh thủy lực 70 4.9.4 Xác định suất bơm 72 CHƯƠNG 5: THIẾT VẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI 74 5.1 Các chi tiết hệ thống lái 74 5.2 Mô hệ thống lái 84 CHƯƠNG 6: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI 85 6.1 Các yêu cầu chung 85 6.2 Các chế độ bảo dưỡng 85 6.3 Các hư hỏng thường gặp khắc phục 86 6.4 Một số nội dung bảo dưỡng 89 6.4.1 Kiểm tra hành trình tự vành tay lái 89 6.4.2 Kiểm tra đầu nối 90 6.4.3 Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 91 6.4.4 Điều chỉnh góc quay vơ lăng 92 6.4.5 Kiểm tra áp suất, độ đảo lốp 92 6.4.6 Kiểm tra góc quay bánh xe 93 6.4.7 Kiểm tra góc camber, caster góc kingpin 94 6.4.8 Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm 95 6.4.9 Bảo dưỡng phận trợ lực lái 96 6.5 Tháo lắp cấu lái 99 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 109 7.1 Kết luận 109 7.2 Hướng phát triển đề tài 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 110 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.2: Hệ thống lái loại trục vít-thanh có cấu cảm nhận tốc độ động Hình 2.3: Hệ thống lái với cấu lái “Trục vít-con lăn” Hình 2.4: Sơ đồ hệ thống lái với cấu lái “Bánh răng- răng” Hình 2.5: Cấu tạo chung hệ thống lái không trợ lực Hình 2.6: Sơ đồ kết cấu hệ thống lái đơn giản Hình 2.7: Cách bố trí hệ thống lái xe ô tô Hình 2.8: Hệ thống lái có trợ lực lái Hình 2.9: Sơ đồ hệ thống lái có trợ lực thủy lực Hình 2.10: Vành tay lái 10 Hình 2.11: Kết cấu trục lái 11 Hình 2.12: Kết cấu khớp then trục trung gian 12 Hình 2.13: Cấu tạo trục chữ thập 13 Hình 2.14: Khớp đăng hệ thống lái 13 Hình 2.15: Cấu tạo vị trí cấu hấp thụ va đập kiểu giá đỡ uốn cong 14 Hình 2.16: Nguyên lý hoạt động cấu chống va đập 15 Hình 2.17: Sơ đồ cấu tạo cấu khóa tay lái loại ẩn 15 Hình 2.18: Vị trí chìa khóa ACC ON 16 Hình 2.19: Vị trí chìa khóa ACC 16 Hình 2.20: Trạng thái ấn chìa khóa vào 17 Hình 2.21: Trạng thái khóa vành lái 17 Hình 2.22: Cơ cấu nghiêng, trượt tay lái 17 Hình 2.23: Cơ cấu trượt tay lái 18 Hình 2.24: Cấu tạo cấu nghiêng tay lái 18 Hình 2.25: Cấu tạo cấu lái kiểu bánh răng- 19 Hình 2.26: Cấu tạo cấu lái kiểu trục vít-con lăn 20 Hình 2.27: Hệ thống lái với bánh dẫn hướng cầu trước 21 Hình 2.28: Hệ thống lái bánh dẫn hướng 22 Hình 2.29: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cấu lái bánh xe 23 Hình 2.30: Cấu tạo hệ thống lái có trợ lực điện 24 Hình 2.31: Cơ cấu lái với lái 24 Hình 2.32: Cột lái hệ thống lái với trợ lực 25 Hình 2.33: Hệ thống lái có trợ lực điện EPS 25 Hình 2.34: Cấu tạo hệ thống lái có trợ lực lái điện tử 26 Hình 2.35: Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điện tử 27 Hình 2.36: Cấu tạo hệ thống lái Steer by wire 28 Hình 2.37: Nguyên lý hoạt động hệ thống lái Steer by wire 29 Hình 3.1: Xe ô tô Toyota Fortuner 2017 30 Hình 3.2: Hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2017 32 Hình 3.3: Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe Toyota Fortuner 2017 32 Hình 3.4: Cơ cấu lái bánh răng-thanh 34 Hình 3.5: Trục lái 36 Hình 3.6:Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực 36 Hình 3.7: Cấu tạo bơm trợ lực kiểu phiến gạt 37 Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm thủy lực phiến gạt 38 Hình 3.9: Sơ đồ cấu tạo van điều tiết lưu lượng loại nhày cảm với tốc độ 39 Hình 3.10: Hoạt động van điều tiết tốc độ thấp 39 Hình 3.11: Hoạt động van tiết lưu tốc độ cao 40 Hình 3.12: Hoạt động van an toàn 40 Hình 3.13: Biểu đồ biểu thị mối quan hệ lưu lượng dầu tốc độ động 41 Hình 3.14: Sơ đồ bố trí thiết bị bù không tải bơm thuỷ lực phiến gạt 41 Hình 3.15: Cấu tạo thiết bị bù không tải 42 Hình 3.16: Hình dáng bên ngồi vị trí lắp đặt loại van quay 42 Hình 3.17: Cấu tạo loại van quay 43 Hình 3.18: Hoạt động van điều khiển vị trí trung gian 44 Hình 3.19: Hoạt động van điều khiển xe quay vòng sang phải 44 Hình 3.20: Hoạt động van điều khiển xe quay vòng sang trái 45 Hình 3.21: Cấu tạo xylanh lực cấu lái kiểu bánh 45 Hình 3.22: Cấu tạo piston, bánh 46 Hình 3.23: Ống dẫn dầu chịu áp lực cao su 46 Hình 4.2: Sơ đồ trụ đứng nghiêng mặt phẳng ngang 49 Hình 4.3: Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái 50 Hình 4.4: Điểm đặt lực tác dụng lên bánh xe kéo quay vòng 51 Hình 4.5: Sơ đồ động học xe quay vòng 54 Hình 4.6: Sơ đồ xác định quan hệ góc quay bánh xe dẫn hướng 54 Hình 4.7: Sơ đồ động học hình thang lái xe chạy thẳng 56 Hình 4.8: Sơ đồ hình thang lái quay vòng 56 Hình 4.9: Sơ đồ tính bền địn ngang 62 Hình 4.10: Cấu tạo Rotuyn địn ngang 65 Hình 5.1: Trục lái vành tay lái 74 Hình 5.2: Trục lái 75 Hình 5.3: Bơm trợ lực lái 76 Hình 5.4: Thước lái 77 Hình 5.5: Lốp xe 78 Hình 5.6: Mâm xe 79 Hình 5.7: rotuyn lái 80 Hình 5.8: Khớp cầu 81 Hình 5.9: Khớp đăng 82 Hình 5.10: Chốt rotuyn lái 83 Hình 5.11: Mô hệ thống lái 84 Hình 6.1: Kiểm tra hành trình tự vành tay lái 89 Hình 6.2: Kiểm tra nối 90 Hình 6.3: Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng 91 Hình 6.4: Điều góc quay vơ lăng 92 Hình 6.5: Kiểm tra áp suất lốp 92 Hình 6.6: Kiểm tra độ góc quay bánh xe 93 Hình 6.7: Kiểm tra góc camber, caster kingpin 94 Hình 6.8: Kiểm tra độ chụm bánh xe 95 MỤC LỤC BẢNG Bảng 3.1: Thông số xe Toyota Fortuner 2017 31 Bảng 4.1: Bảng thơng số hệ thống lái ô tô Toyoata Fortuner 2017 47 Bảng 4.2: Bảng giá trị góc θ 58 Bảng 6.1: Các lỗi hư hỏng thường gặp 89 Bảng 6.2: Góc Camber, caster góc kingpin 94 Bảng 6.3: Độ chụm tiêu chuẩn 95 Bảng 6.4: Tháo cấu lái 101 Bảng 6.5: Lắp cấu lái 103 Bảng 6.6: Lắp ráp dẫn động lái 108 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay, với phát triển không ngừng công nghệ, kinh tế Việt Nam tiến sang thời kì thời kỳ Cơng nghiệp hóa - đại hoá đất nước gắn liền với việc mở rộng quan hệ hợp tác kinh tế với nước khu vực toàn giới Nền kinh tế tăng trưởng, đời sống ngày cải thiện việc sở hữu xe việc không xa lạ tất người Ta dễ dàng nhìn thấy nhiều loại xe từ xe sedan hạng A gia đình đến loại xe sang khắp đường phố Việt Nam Ngồi phát triển khơng ngừng mẫu mã bùng nổ doanh số bán xe, nhiều hệ thống trang thiết bị cũ kỹ ô tô dần thay hệ thống kết cấu đại Đi kèm theo trang bị động phải cải tiến đồng bộ, để phù hợp với nhu cầu người sử dụng Những đòi hỏi độ xác, độ an tồn cấu dễ sử dụng ngày tăng, qua ta phải cải tiến, thiết kế hệ thống cách thông minh hoạt động đạt công suất tối ưu Một số “Hệ thống lái tô”, hệ thống đặc biệt quan trọng, đảm bảo an tồn khơng thể thiếu xe tơ, đồng thời hệ thống mà tiểu luận nghiên cứu 1.2 Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu tiểu luận hệ thống lái sử dụng Toyota Fortuner 2017 1.3 Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu thiết kế tìm hiểu kiến thức hệ thống lái dòng xe Toyota Fortuner 2017 - Ứng dụng phần mềm Solidworks vào việc vẽ hệ thống lái - Đồng thời, đưa hướng phát triển cho việc thiết kế hệ thống lái dòng ô tô đại ... hệ thống lái - Chương 5: Thiết kế mô hệ thống lái - Chương 6: Khai thác sử dụng hệ thống lái - Chương 7: Kết luận hướng phát triển CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 2.1 Công dụng hệ thống lái. .. - Hệ thống lái bánh dẫn hướng cầu phía trước - Hệ thống lái bánh dẫn hướng cầu phía sau - Hệ thống lái bánh + Phân loại theo đặc điểm cấu tạo cấu lái: - Hệ thống lái với cấu lái kiểu bánh - Hệ. .. kiểu bánh - Hệ thống lái với cấu lái kiểu trục vít lăn - Hệ thống lái với cấu lái kiểu trục vít êcu bi bánh - Hệ thống lái với cấu lái kiểu trục vít địn quay - Hệ thống lái với cấu lái kiểu trục