Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái Đantô là xác định đúng góc nghiêng của các đòn bên 𝜃 khi ô tô chạy thẳng. Ở vị trí trung gian của các bánh xe, các góc 𝜃 giữa hai đòn nghiêng bên và cầu trước bằng nhau. Nhiệm vụ chính của người thiết kế là chọn đúng góc 𝜃, vì chọn 𝜃 càng đúng thì khi quay vòng các bánh xe ít trượt hơn. Thực tế cho thấy không thể nào chọn đúng tuyệt đối được vì chỉ tính toán gần đúng bằng giải tích cũng đã hết sức khó khăn.
56
Hình 4.6: Sơ đồ động học hình thang lái khi xe chạy thẳng
Cần xác định góc 𝜃 và độc dài mỗi đòn bên m và đòn ngang n. Quan hệ thực tế các góc quay 𝛼 và 𝛽 phụ thuộc và góc 𝜃 và độ dài m của đòn bên.
Khi xe chạy thẳng:
Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo biểu thức sau:
𝑆𝑖𝑛𝜃 = 𝐵 − 𝑛
2𝑚
(4.15)
Khi xe quay vòng:
Hình 4.7: Sơ đồ hình thang lái khi quay vòng
Khi bánh xe dẫn hướng bên trái quay đi một góc 𝜶 và bên phải quay đi một góc 𝜷 lúc này đòn bên phải hợp với phương ngang một góc 𝜽 − 𝜷 và bánh xe bên trái là 𝜽 + 𝜶. Từ sơ đồ dẫn động trên hình ta có mối quan hệ của các thông số theo quan hệ sau:
57 𝛽 = 𝜃 + 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝐵0. cos (𝜃 + 𝛼) 𝐵0− 𝑚. sin (𝜃 + 𝛼) − 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 𝑚 − 𝐵0. sin(𝜃 − 𝛼) − 2. 𝑠𝑖𝑛 2𝜃 + 2𝐵0. 𝑠𝑖𝑛𝜃 √𝑚2. 𝑐𝑜𝑠2(𝜃 + 𝛼) + [𝐵0− 𝑚. 𝑠𝑖𝑛(𝜃 + 𝛼)]2 (4.16)
m thường lấy theo kinh nghiệm: m = (0,14-0,16)×B
Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm cho độ dài đòn bên: m= 0,15×B = 0,15×1540 = 231 (mm)
Chọn sơ bộ góc 𝜃 ban đầu theo công thức kinh nghiệm:
𝑐𝑜𝑡 (900− 𝜃) = 𝐵
2 × 0,7 × 𝐿 =
1540
2 × 0,07 × 2750= 0,4
(4.17)
Ta tính được: 𝜃 ≈ 17𝑜, 28′ < 350 (theo kinh nghiệm thiết kế)
Chọn 𝜃 các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ ( 𝜃=180) và công thức 4.15 để tìm mối quan hệ thực tế của 𝛼 𝑣à 𝛽. Cho lần lượt 𝜃 = 150,160,170,180,190 sẽ tìm được mối quan hệ thực tế giữa 𝛼 𝑣à 𝛽. θ1=15° 𝛼(°) 0 5 10 15 20 25 30 35 𝛽0(°) 0 4,815 9,292 13,477 17,415 21,148 24,716 28,152 𝛽1(°) 0 4,876 9,51 13,906 18,056 22,948 25,56 29,866 Δ𝛽1(°) 0 0,061 0,218 0,429 0,641 1,8 1,844 1,714 θ2=16° 𝛽2(°) 0 4,873 9,507 13,895 18,047 22,878 26,526 29,843 Δ𝛽2(°) 0 0,058 0,215 0,418 0,632 1,73 1,81 1,69 θ3=17° 𝛽3(°) 0 4,869 9,482 13,84 17,935 21,751 25,267 28,452 Δ𝛽3(°) 0 0.054 0,19 0,363 0,52 0,603 0,551 0,3 θ4=18° 𝛽4(°) 0 48,859 9,446 13,672 17,799 21,544 24,975 28,062 Δ𝛽4(°) 0 0,044 0,154 0,285 0,384 0,396 0,259 -0,09
58
𝛽5(°) 0 4,851 9,409 13,682 17,662 21,335 24,682 27,672 θ5=19° Δ𝛽5(°) 0 0,035 0,117 0,205 0,247 0,187 -0,034 -0,48
Bảng 4.2 : Bảng giá trị góc θ
Theo bảng giá trị trên ta chọn góc 𝜃 sao cho sự sai lệch so với đường lý thuyết |∆𝛽| nhỏ nhất và nhỏ hơn 10, ta chọn 𝜃 = 190, ứng với góc quay vong lớn nhất của bánh xe dẫn hướng 𝛼𝑚𝑎𝑥 = 50𝑣à 𝛽𝑚𝑎𝑥 = 4,8510.
Độ dài thanh kéo ngang n = B - 2.m.sin 𝜃 = 1389,58 (mm) (4.18) + Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng
𝛼𝑚𝑎𝑥 = 𝛼1𝑚𝑎𝑥× 𝑖𝜔 = 16,5 × 350= 5770 = 1,6 (vòng) (4.19)
Thỏa mãn kinh nghiệm thiết kế
Trong đó: 𝛼𝑚𝑎𝑥 gọi là vòng quay vành tay lái lớn nhất từ vị trí đi thẳng.
𝛼1𝑚𝑎𝑥 góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu trước (350) 𝑖𝜔 tỷ số truyền cơ cấu lái
𝛼𝑚𝑎𝑥 = 1,0-1,75 vòng (xe du lich) 𝛼𝑚𝑎𝑥 = 2,0-2,5 vòng (xe tải lớn)