Với r là bán kính tự do của bánh xe dẫn hướng: 25, 4 2 d rB (mm) (2.5) Với bánh xe có ký hiệu 195/70R15C: B – chiều rộng lốp B = 195mm d - đường kính vành bánh xe d = 15 Ta tính được:
rb
x
r
x l
r = 195+ 15/2 . 25,4 = 385,5mm
rbx là bán kính làm việc trung bình của bánh xe, và được xác định theo công thức sau: (2.6) = 0,93 – 0,96 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp Ta có = 0,96. 385,5 = 370,08 mm → x = 54mm → M2 = 1050/2. 0,8.0,054 = 22,68 KGm Sơ đồ lien hệ và hệ số bám
Mômen ổn định M3 có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số . Mômen cản tổng cộng trên cầu trước dẫn hướng được tính toán như sau: Mc = M1 + M2 + M3 = 2 Gbx (f.a + 0,14.y.) (2.8)
= ((2.(22,68+ 0,735).1.1)/ 0,6 = 85,85KGm Giá trị theo kinh nghiệm 1,07-1,15. Chọn =1,1
1 2 2. . ( ) c l M M M KGm
l – hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát ở cam quay và các khớp nối trong truyền động lái. Với xe thiết kế có một cầu dẫn hướng và ở đằng trước cho nên
= 0,50 0,70, ta chọn l = 0,6.
2.3. Tỷ số truyền của hệ thống lái
2.3.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái id.
Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. id = 0,85-1,1
Chọn sơ bộ id=1 ( cho cầu dẫn hướng).
2.3.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic .
Ta có công thức: ’max=max.i (2.9) Trong đó :
’max: gọi là vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng. Với xe thiết kế là xe du lịch ta chọn ’
max = 1,75 vòng
max: góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng ( 40o ). Ta có:
Ta lấy sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống lái i =16. Tính lại ’max, ta có: , phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế.
Do tỷ số truyền của dẫn động lái id=1, nên tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16
2.3.3. Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái.
Pvlmax= (2.10)
Trong đó:
B 0 C A D O m L
+ Pmax là lực tác dụng lớn nhất lên vành tay lái. + il: là tỷ số truyền của hệ thống lái.
+ R: là bán kính vành lái, R=190 mm + : là hiệu suất của hệ thống lái =0,8
thay số ta được Pvlmax = 85,85/(16.0,8.0,19) = 35,3 KG
Với Pvl này, sẽ làm cho người lái mệt mỏi khi điều khiển một khoảng thời gian, cho nên ta phải sử dụng hệ thống trợ lực lái, tạo sự thoải mái cho người lái.
2.4. Tính các thông số hình học của dẫn động lái
2.4.1. Tính động học hình thang lái.
Nhiệm vụ của tính động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưu của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng một cách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống dẫn động lái.
Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận được sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ sau đây của góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng.
Theo giáo trình “ thiết kế và tính toán ô tô máy kéo ” mối quan hệ đó được biểu hiện ở công thức sau: (2.11)
Trong đó:
: Là góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài của cầu dẫn hướng.
: Là góc quay của bánh xe dẫn hướng trong của cầu dẫn hướng.
L : là chiều dài cơ sở của xe
Bo : là khoảng cách giữa hai tâm trụ đứng
Khi xe đi thẳng các đòn bên tạo với phương dọc một góc . Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa và vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đantô không thể thoả mãn hoàn toàn được. Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái sao cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn không được vượt quá 1,5 độ.
Khi xe quay vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vòng tức thời của xe (điểm 0 trên hình 2.2). XL L n C B
Thay các giá trị tương ứng ta có bảng sau (đơn vị đo góc là độ): Bảng 1: Quan hệ giữa và theo lý thuyết
0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 0.00 4.77 9.16 13.21 17.00 20.53 23.86 27.14 30.17 2.4.1.1. Xây dựng các quan hệ thực tế của cơ cấu Đantô.
Hình thang lái Đantô là cơ cấu đảm bảo gần đúng quan hệ của công thức trên. Khi cho trước các kích thước thì quan hệ được xác định nhờ công thức sau:
(2-2)
- góc nghiêng của đòn bên hình thang lái so với dầm cầu trước
Theo quan hệ này khi biết trước một góc nào đó thì ứng với mỗi giá trị của góc ta sẽ có một giá trị của . Nghĩa là hàm số = f(,) sẽ biểu thị được đường cong đặc tính thực tế của hình thang lái. Vấn đề đặt ra là phải chọn các thông số hình thang lái sao cho hợp lý để sự sai khác giữa đường cong đặc tính của hình thang lái so với đường đặc tính lý thuyết là nhỏ nhất.
Dùng phương pháp đồ thị để kiểm tra sự sai khác của đường đặc tính hình thang lái thực tế so với lý thuyết theo quan hệ = f(,).
Chọn sơ bộ góc ố ban đầu theo công thức của E.A.:
B L Rs 0
Dựa vào công thức (2-2) ta xây dựng các đường đặc tính hình thang lái thực tế ứng với mỗi giá trị của góc . Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc
để so sánh. Các giá trị tương ứng được thể hiện trong bảng dưới đây: Với:
Giá trị của được chọn xung quang giá trị 1
Bảng 2: Bảng giá trị quan hệ giữa và phụ thuộc vào góc
0.00 4.77 9.16 13.21 17.00 20.53 23.86 27.14 30.17 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 = 20.8 0.00 4.79 9.17 13.18 16.80 20.05 22.90 25.34 27.33 0 -0.02 -0.01 0.03 0.2 0.48 0.96 1.8 2.84 =19 0.00 4.80 9.21 13.26 16.95 20.27 23.21 25.74 27.85 0 -0.03 -0.05 -0.05 0.05 0.26 0.65 1.4 2.32 = 18 0.00 4.81 9.25 13.35 17.10 20.49 23.51 26.14 28.34 0 -0.04 -0.09 -0.14 -0.1 0.04 0.35 1 1.83 = 22 0.00 4.78 9.13 13.09 16.66 19.84 22.61 24.96 26.86 0 -0.01 0.03 0.12 0.34 0.69 1.25 2.18 3.31
Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục toạ độ.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 35 Lý thuyết Thực tế 1 Thực tế 2 Thực tế 3 Thực tế 4 Đồ thị đặc tính động học hình thang lái
Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay vòng lý thuyết nhỏ nhất là giá trị =18 , = 40 , = 28,34
Sau khi chọn xong góc ta tính n:
(mm)
n - chiều dài đòn ngang hình thang lái