I. TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG LÁI
1. Tính tốn động học hình thang lái
Nhiệm vụ của tính tốn động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưu của hình thang lái để đảm bảo động học quay vịng của các bánh xe dẫn hướng một cách chính xác nhất và động học đúng của địn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đàn hời hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái.
Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận được sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hướng khi quay vịng 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 vịng. Theo giáo trình thiết kế và tính tốn ơ tơ máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện ở cơng thức sau:
Cotgβ – Cotgα = 𝐵0
𝐿 (1)
Trong đó:
β: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngồi; α: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong; B0: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng; L: là chiều dài cơ sở của ô tô.
Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hướng lăn tinh mà khơng bị trượt lết trong q trình quay vịng thì hiệu số Cotg góc quay của bánh xe bên ngồi và bên trong phải ln là một hằng số và bằng 𝐵0
𝐿 .
Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Nó bao gờm các khâu được nối với nhau bởi các khớp cầu và các địn bên được bố trí nghiêng một góc so với tâm dầm cầu trước.
a) Trường hợp xe đi thẳng
Các đòn bên tạo với phương dọc một góc 𝜃.
Khi ơ tơ quay vịng với các bán kính quay vịng khác nhau mà quan hệ giữa α và β vẫn được giữ ngun như cơng thức trên thì hình thang lái Đantơ khơng thể thỏa mãn hồn toàn được.
Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng khơng được vượt quá 1,50.
b) Trường hợp khi xe quay vịng
Với kích thước cơ bản của xe ta có chiều dài địn ngang hình thang lái m = 1290 (mm) từ đó ta chọn được chiều dài địn bên hình thang lái l = 190 (mm) với (l = (0.14 ÷ 0.16)m).
Trong trường hợp khi xe vào đường vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vng góc với các vec tơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vịng tức thời của xe (điểm 0 trên hình 25).
Hình 25: Sơ đồ động học quay vịng của ơ tơ có hai bánh dẫn hướng phía trước
Theo giáo trình thiết kế tính tốn ơ tơ ta có quan hệ giữa β và α như sau:
𝛽 = 𝜃 + 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔 𝑙𝑐𝑜𝑠(𝜃+𝛼)
𝑚−𝑙𝑠𝑖𝑛(𝜃+𝛼)− 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛𝑙+2𝑚𝑠𝑖𝑛𝜃−2𝑙𝑠𝑖𝑛2𝜃−𝑚𝑠𝑖𝑛(𝜃+𝛼)
√𝑙2𝑐𝑜𝑠2(𝜃+𝛼)+[𝑚−𝑙𝑠𝑖𝑛(𝜃+𝛼)]2
(2)
Theo quan hệ này khi biết trước một góc 𝜃 nào đó thì ứng với mỗi giá trị của góc α ta sẽ có một giá trị của β. Nghĩa là hàm số β = f(𝜃,α) sẽ biểu thị được đường cong đặc tính thực tế của hình thang lái. Vấn đề đặt ra là phải chọn các thơng số của
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 thút là nhỏ nhất.
Trên thực tế có nhiều phương pháp để kiểm tra động học của hình thang lái xong để đơn giản ta dùng phương pháp đồ thị để kiểm tra sự sai khác của đường đặc tính hình thang lái thực tế so với lý thút theo quan hệ β= f(𝜃,α).