CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KHUNG GẦM VÀ HỆ THỐNG ĐIỆN
3.3.3. Phân tích kết cấu hệ thống lái và nguyên lý làm việc
Hình 3.24. Hình mô phỏng truyền động lái xe Gocar
Kết cấu của hệ thống lái xe Gocar được trình bày trên Hình 3.24 bao gồm: vô lăng 1, trục vô lăng 2, đòn quay 3, khớp cầu 4, đòn ngang 5, đòn bên hình thang lái 6, đòn ngang hình thang lái 7, bánh dẫn hướng 8.
41
Vô lăng 1 có dạng hình tròn, lực của người tác dụng lên vô lăng tạo ra momen quay để điều chỉnh góc quay của các bánh xe dẫn hướng 8. Trục vô lăng 2 ở đây được chọn là là một ống tròn dài rỗng bên trong có đường kính d = 24 mm có nhiệm vụ truyền momen từ vành tay lái đòn quay dọc 3. Nhờ việc sử dụng các liên kết các đòn ngang đòn bên với khớp cầu mà có thể biến đổi chuyển động xoay của trục vô lăng thành sự thay đổi góc quay bánh xe.
Với phương án dẫn động lái như thế này có thể thấy phạm vi góc quay của vành tay lái θ < 900. Như vậy khi quay vô lăng với một góc nhỏ cũng có thể làm cho bánh dẫn hướng quay một góc tương đối lớn, xe có thể dễ dàng uốn lượn nhanh chóng.
3.3.4. Thiết kế hình thang lái
Bộ phận quang trọng nhất của dẫn động lái xe Gocar đó chính là hình thang lái danto. Nội dung phần thiết kế và tính toán hình thang lái danto được tham khảo dựa theo tài liệu [1, tr.196-197].
Các thông số cơ bản:
Chiều dài cơ sở: L = 1300 (mm)
Khoảng cách giữa tâm hai trụ đứng: b = 660 (mm)
Hình 3.25. Sơ đồ hình thang lái
42
Trên Hình 3.25 trình bày hai vị trí. Đường nét liền ứng với vị trí của hình thang lái khi xe chạy thẳng, đường nét đứt ứng với vị trí hình thang lái khi xe quay vòng. Khi đòn BL quay đi một góc α thì đòn AF cũng quay theo một góc tương ứng β. Bây giờ ta thiết lập mối quan hệ giữa các đòn và góc như sau:
Ta có :
AB = b = IL’ + L’N + NH (3.8) Suy ra : L’N = b – IL’ – NH = b – l.sin(θ + α) - l.sin(θ – β) Trong đó: l là chiều dài đòn bên.
Mặt khác :
L’N = √L′F2− F′N2 (3.9) = √LF2− F′N2
= √(b − 2lsinθ) 2− [lcos(θ − β) − lcos(θ + α)] 2
Từ hai biểu thức (3.8), (3.9) ra rút ra được mối quan hệ của β, α, θ như sau:
β = θ + arctag lcos(α + θ) b − lsin(α + θ)
− arcsin (l + 2bsin2θ − 2lsin2θ − bsin(α + θ)
√l2cos2(α + θ) + [b − lsin(α + θ)] 2 (3.10) Khi thiết kế hình thang lái với trị số L và b đã biết thì l được tính theo kinh nghiệm :
l = (0,14 – 0,16).b = 0,15.660 = 99 (mm)
Theo biểu thức (3.9) cho thấy mối quan hệ giữa α, β, θ. Nếu cho trước một góc θ ứng với một trị số của α ta sẽ có một trị số β tương ứng, tức là hàm β = f(θ, α). Nếu xem θ là tham số thì chúng ta có đường cong β – α. Trong số những đường cong sẽ có một đường nằm sát với đường cong lý tưởng nhất, khí đó ta tham chiếu lại và lựa chọn giá trị θ hợp lí nhất.
Từ hàm số β =f (θ, α) ta lập bảng giá trị βtt theo hàm β = f (θ, α)
43 Bảng 3.2. Giá trị góc βtt theo hàm β = f (θ, α)
Thông số các góc βtt ứng với giá trị góc α và θ để xây dựng các đường cong hình thang lái thực tế
Góc nghiêng của các đòn bên khi chạy thẳng
α(°) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 θ (°)
βtt1(°) 0 4.94 9.75 14.43 18.97 23.37 27.6 31.64 35.46 8 βtt2(°) 0 4.82 9.29 13.43 17.24 20.7 23.8 26.53 28.84 21 βtt3(°) 0 4.72 8.92 12.64 15.91 18.73 21.08 22.97 24.37 30
Để các bánh xe không bị trượt khi quay vòng thì tâm quay của các bánh xe phải gặp nhau tại điểm 0 và thỏa mản biểu thức sau: cotgβ – cotgα = b
L
Bảng 3.3. Giá trị góc β tương ứng với góc α lựa chọn theo công thức cotgβ – cotgα = b
L
Thông số các β ứng với giá trị góc α theo biểu thức liên hệ giữa các góc quay theo công thức cotgβ – cotgα = b
L để xây dựng đường cong hình thang lái lý tưởng
α(°) 0 5 10 15 20 25 30 35 40
βlt(°) 0 4.79 9.19 13.27 17.08 20.66 24.06 27.32 30.47
44
Từ Bảng 3.2 và Bảng 3.3 ta vẽ đồ thị đặc tính hình thang lái:
Hình 3.26. Đồ thị đặc tính hình thang lái
Giải thích đồ thị: Đồ thị trên thể hiện các đường cong β – α với tham số θ thay đổi dần từ 80 – 300 độ. Đường màu đỏ là đường cong lý thuyết lý tưởng, các đường cong còn lại là đường cong thực tế giả định với các giá trị θ khác nhau, nhìn vào đồ thị ta dễ dàng nhận thấy đường màu xanh lá cây nằm gần và sát với đường cong lí thuyết nhất (đỏ) với góc θ = 210, bởi vậy ta sẽ chọn giá trị này để làm thông số thiết kế hình thang lái để hiện tượng trượt lết khi quay vòng là ít nhất.
Khi đã chọn được giá trị θ phù hợp ta tiến hành tính toán chiều dài đòn ngang:
n = LF = b – 2l.sin θ (3.11) = 660 – 2.99.sin210 = 589 (mm)
3.3.3. Lắp đặt hệ thống lái
Các công đoạn lắp đặt hệ thống lái như sau:
Bước 1: Gia công uốn tròn vô lăng và hàn liên kết cứng vô lăng với trục quay.