Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI CỦA Ô TÔ VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Đ 1 Công dụng _Phân loại _Yêu cầu
1.1.1 Công dụng
1.1.2 Phân loại
1.1.3 Yêu cầu
Đ 1.2 Tổng quan về hệ thống lái của ô tô
1.2.1 Sơ đồ bố trí chung
1.2.2 Nguyên lý làm việc
Đ 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.1 Các yêu cầu thiết kế
1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái theo
phương án đã chọn .
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
Đ 2.1 Các thông số cơ bản .
Đ 2.2 Tính toán thiết kế dẫn động lái.
2.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái.
2.2.2 Xác định chế độ tải trọng để tính bền các chi tiết của hệ thống lái.
2.2.3 Thiết kế dẫn động lái _ Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.3.1 Thiết kế dẫn động lái.
2.2.3.2 Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.4 Thiết kế và tính toán các chi tiết của dẫn động lái.
2.2.4.1 Đòn quay đứng.
2.2.4.2 Thanh kéo dọc và thanh kéo ngang.
2.2.4.3 Trục lái.
2.2.4.4 Khớp cầu của dẫn động lái.
2.2.5 Kiểm tra dẫn động lái.
Đ 2.3 Tính toán thiết kế trợ lực lái

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua đất nước ta với xu hướng công nghiệp hoá, hiện đại
hoá các ngành mũi nhọn được nhà nước quan tâm, đầu tư phát triển như công
nghệ thông tin, điện tử, viễn thông, Trong đó ngành cơ khí nói chung, cũng
như ngành cơ khí ô tô nói riêng cũng là một ngành mũi nhọn, nó có vai trò rất
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Ô tô là một phương tiện vận tải chủ yếu trong việc vận chuyển hàng hoá,
hành khách và phục vụ các công tác quan trọng khác như : ytế, môi trường, an
ninh, ; Do có vai trò quan trọng và có liên quan đến nhiều công tác vận tải như
vậy, cho nên tính an toàn và độ tin cậy của ô tô phải luôn đảm bảo tốt nhất. Một
trong những hệ thống của ô tô có liên quan trực tiếp đến sự an toàn cho người,
phương tiện và vật chất khi tham gia giao thông đó là hệ thống lái.
Trong bản đồ án này em đã đi sâu nghiên cứu, thiết kế hệ thống lái có trợ
lực lái cho xe tải 2,5T. Với nhiệm vụ như vậy thì những kiến thức đã được lĩnh
hội từ phía nhà trường cùng những kinh nghiệm quý báu của các thầy cô giáo bộ
môn và những kiến thức thực tế tại các các công ty thực tập, phải được vận dụng
một cách tổng hợp nhằm thiết kế tốt nhgiệp được tốt hơn và đúng thời gian quy
định. Sinh viên chúng em nghĩ rằng công việc mà chúng em đang làm là một
bước nhảy lớn giúp chúng em làm quen với việc nghiên cứu và thiết kế thật sự
một đề tài và đó chính là một công việc của một kỹ sư tương lai.
Hệ thống lái là một hệ thống phức tạp mà trình độ và thời gian có hạn cho
nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót nhất định. Rất mong
được sự hướng dẫn và góp ý của quý thầy cô và các bạn.
Sau hơn 10 tuần thiết kế đề tài tốt nghiệp đến nay em đã hoàn tất đề tài tốt
nghiệp của mình. Để đạt được thành quả này. Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc
nhất đến TS. Nguyễn Đức Toàn, thầy đã tận tình, hướng dẫn, truyền đạt những
kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian làm đồ án tốt
nghiệp.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo Trường
Đại Học Giao Thông Vận Tải- Hà Nội.

* Theo kết cấu của cơ lái :
- Loại trục vít _bánh vít (với cung răng hay con lăn).
- Loại trục vít _ đòn quay (với một hay hai ngõng quay).
- Loại thanh khía.
- Loại liên hợp .
* Theo số bánh xe dẫn hướng:
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước .
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau .
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu .
* Theo nguyên lý làm việc ở bộ cường hoá lái :
- Loại cường hoá thuỷ lực .
- Loại cường hoá khí (kể cả cường hoá chân không ).
- Loại cường hoá điện.
- Loại cường hoá cơ khí .
1.1.3 Yêu cầu :
Hệ thống lái của ô tô phải đảm bảo thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đảm bảo tính năng vận hành cuả ô tô, có nghĩa là khả năng quay vòng
của ô tô thật nhanh và ngoặt trên một diện tích giới hạn.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
5
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Tay lái nhẹ trong việc điều khiển ô tô khi chuyển động và ngay khi quay
vòng tại chỗ. Lực tác dụng lên vành tay lái không vượt quá 6 KG khi ô tô chạy
với tốc độ 20 km/h trên đường bê tông- nhựa theo quĩ đạo số 8 có bán kính vòng
tròn là 15 m và khoảng cách giữa tâm của hai vòng tròn là 42 m. Lực khi quay
vòng các bánh xedẫn hướng tại chỗ trên mặt đường bê tông – nhựa không vượt
qua
16 -20 KG.
- Động học quay vòng đúng, nghĩa là khi quay vòng tất cả các bánh xe ở
các cầu dẫn hướng phải lăn theo những đường tròn đồng tâm mà không bị trượt.

biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của đòn
quay đứng trong mặt phẳng đứng, đảm bảo theo tỷ số truyền theo yêu cầu cần
thiết. Dẫn động lái có nhiệm vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống tận bánh
xe dẫn hướng, đảm bảo tỷ số truyền nhất định và chủ yếu giữ đúng động học
quay vòng của ô tô.
1.2.2 Nguyên lý làm việc:
Khi muốn thay đổi hướng chuyển động của ô tô sang phải hay sang trái
người lái cần tác dụng một lực lên vành tay lái, thông qua cơ cấu lái làm quay
đòn chuyển hướng. Đòn chuyển hướng đẩy đòn kéo dọc dịch chuyển làm đòn
quay đẩy cam quay lái quay. Đồng thời lúc đó các đòn bên và đòn kéo n gang
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
7
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
dịch chuyển tạo ra sự quay của các bánh xe dẫn hướng với những góc quay khác
nhau theo tỷ lệ nhất định để đảm bảo quay vòng không trươt.
Hình 1: Sơ đồ kết cấu
chung của hệ
thống lái.
1.3.1 Các yêu cầu thiết
kế:
Do
yêu cầu thiết kế
ngoài truyền động cơ khí còn phải thiết
kế bố trí thêm hệ thống trợ lực lái loại thuỷ lực để giảm nhẹ lực của người lái
đồng thời giúp người lái đỡ mệt và an toàn.
Hệ thống trợ lực lái cần đảm bảo:
- Khi hỏng bộ trợ lực thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường như không
có bộ trợ l ực.
- Đảm bảo cho người lái vẫn có cảm giác với sức cản quay vòng của bánh
xe dẫn hướng.

tác dụng lên vành tay lái). Dầu trợ lực đi vào khoang bên phải của xy lanh đẩy
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
9
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
piston chuyển động sang trái, dầu đi từ khoang bên trái theo đường ống dẫn trở
về bơm. Trường hợp này ngoài lực của người lái còn có lực phụ thêm của trợ
lực bằng dầu có áp suất cao để quay vòng bánh xe dẫn hướng.
Khi ô tô quay vòng sang trái quá trình diễn ra ngược lại.
Hình 2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý
hoạt động.
CHƯƠNG II :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÁI
Đ2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN :
- Chiêu dài cơ sở : L = 2750 mm
- Chiều rộng cơ sở : B = 1630 mm
- Trọng tải : 2500 KG
- Tự trọng : 2436 KG
- Trọng lượng toàn bộ xe : 5100 KG
- Cầu trước chịu : 30% . 5100 = 1530 KG
- Cầu sau chịu : 70% . 5100 = 3750 KG
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
10
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Tốc độ xe : 96,83 Km/h
- Động cơ diezel 4 kỳ
- Bánh xe : Phía trước đơn , phía sau kép.
- Cỡ lốp : 7,00 - 16
- Tỉ số truyền của cơ cấu lái : i
c

n
= 0,275 m : là chiều dài cam quay lái.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
11
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
⇒ i
d
=
1,1=
25,0
275,0
- Tỷ số truyền tổng cộng của hệ thống lái :
i
∑
= i
c
.i
d
= 20.1,1 = 22
2.2.2 Xác định chế độ tải trọng để tính bền các chi tiết của hệ thống lái:
- Lực tác dụng lên vành tay lái có giá trị cực đại khi ô tô quay vòng tại chỗ do đó
cần tạo một mô men để thắng các mô men cnr bao gồm :
+ Mô men cản lăn : M
1
.
+ Mô men cản : M
2
gâylên bởi sự trượt của bánh xe dẫn hướng trên mặt
đường .
+ Mô men cản M

* Mô men cản gây ra do sự trượt của bánh xe dẫn hướng trên mặt đường:
M
2
= Y . x = G
bx
. ϕ . 0,14 . r
bx
(Nm).
Trong đó :
- Y : Là lực ngang tác dụng lên ô tô khi quay vòng.
Y = G
bx
. ϕ
ϕ : Là hệ số bám của bánh xe với mặt đường. ( Theo TL[8] _ Trang22). Để đạt
được tính cơ động cho ô tô ta có thể chọn ϕ = 0,75. Ô tô có thể chuyển động an
toàn trên đường đất khô.
- r
bx
: Bán kính bánh xe.( Tính theo TL[8] _Trang 37).
+ Bán kính thiết kế của bánh xe.
r
0
= ( B + d/2 ) . 25,4
Với bánh xe có ký hiệu 7,00 – 16
⇒ r
0
= ( 7 + 16/2 ) . 25,4 = 330,2 ( mm ).
+ Bán kính làm việc trung bình: r
bx
=  . r

= 2 . (M
1
+ M
2
+ M
3
).
= 2 . . ( M
1
+M
2
).
= 2.1,15.(6,885 + 250,645)
= 592,319 ( Nm ).
* Lực tác dụng kéo vành tay lái lớn nhất được tính theo công thức (11.9). Trang
190 TL[7] ta có :
η
ΣΣ
.i.R
M
=P
c
max
Trong đó :
- R : Bán kính vành tay lái : R = 0,22 m.
- i
∑
: Tỷ số truyền tổng cộng từ vành tay lái đến bánh xe dẫn hướng :
i


ứng với vị
trí khi ô tô quay vòng.
Khi quay vòng đòn AL quét một góc , đòn BR quét một góc . Ta xác định mối
quan hệ giữa  và  như sau :
Ta có : AB = B = ML
/
+ L
/
N + NH.
⇒ L
/
N = B – ML
/
- NH
<=> L
/
N = B – m.Sin( + ) – m . Sin( -  )
Ngoài ra :
(1)

⇒
2
)]+m.cos(- )- [m.cos(-
2
)2m.sin- B(=N
/
L αθβθθ
(2)
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
15

L
B
⇔ Cotgβ - Cotgα =
593,0=
2750
1630
* Với α = 10
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg10
0
= 0,593.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
16
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
 Cotgβ = 0,593 + Cotg10
0
 β = arctg
0
0
1537,9=
9067,6
1
arctg=
593,0+10Cotg
1

* Với α = 15
0
suy ra:

0
93,16=
67,3
1
arctg=
593,0+20Cotg
1
* Với α = 30
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg30
0
= 0,593.
 Cotgβ = 0,593 + Cotg30
0
 β = arctg
0
0
27,23=
325,2
1
=
593,0+30
1
arctg
Cotg
* Với α = 35
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg35

arctg
Cotg
b) xác định đường cong θ
1
khi chọn θ = 15
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
18
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
2
)
0
0244,5.sin3 - (1630+
0
30
2
.Cos
2
244,5
0
301630.sin-
0
15
2
2.244,5sin -
0

0
5244,5.sin4 - (1630+
0
45
2
.Cos
2
244,5
0
451630.sin-
0
15
2
2.244,5sin -
0
152.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
5244,5.Sin4-1630
0
5244,5.Cos4
arctg+
0
15=β
⇔ β =15
0
+ arctg
1467,33
97,09 -
arcsin -

152.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
0244,5.sin6-1630
0
0244,5.Cos6
arctg+
0
15=β
⇔ β =15
0
+ arctg
1423,5
356,128 -
arcsin -
25,1418
25,122
 β = 15
0
+ 4,926
0
+ 14,488
0
= 34,4
0
c) xác định đường cong θ
2
khi chọn θ = 18
0
:

0
+ arctg
1510,8
317,438
arcsin -
8,1496
05,205
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
19
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
 β = 18
0
+ 7,8
0
– 12,12
0
= 13,68
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
8244,5.sin4 - (1630+
0
48
2
.Cos
2

0
= 24,67
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
3244,5.sin6 - (1630+
0
63
2
.Cos
2
244,5
0
1630.sin63-
0
18
2
2.244,5sin -
0
182.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
3244,5.sin6-1630
0
3244,5.Cos6
arctg+

0
35
2
.Cos
2
244,5
0
351630.sin-
0
20
2
2.244,5sin -
0
202.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
244,5sin35-1630
0
5244,5.Cos3
arctg+
0
20=β
⇔ β =20
0
+ arctg
1503,16
367,35
arcsin -
1489,76
200,28

0
202.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
0244,5.Sin5-1630
0
0244,5.Cos5
arctg+
0
20=β
⇔ β =20
0
+ arctg
1451,237
53,63 -
arcsin -
144,27
157,16
 β = 20
0
+ 6,217
0
– 2,118
0
= 24,1
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2

arcsin -
1408,4
103,33
 β = 20
0
+ 4,196
0
+ 7,118
0
= 31,314
0
e) xác định đường cong θ
4
khi chọn θ = 30
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0
0
0
)5244,5.sin4 - (1630+45.cos244,5
451630.sin-30n2.244,5.si-302.1630.sin+244,5
arcsin-
5244,5.sin4 -1630
5244,5.cos4
arctg+30=β

⇔ β =30
0
+ arctg
1423,515
340,628
arcsin -
1418,257
122,25
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
21
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
⇔ β = 30
0
+ 4,9265
0
– 13,844
0
= 21,08
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0
0
0
)5244,5.sin7 - (1630+75.cos244,5
751630.sin-30n2.244,5.si-302.1630.sin+244,5
arcsin-

0
0
)0244,5.sin5 - (1630+50.cos244,5
501630.sin-35n2.244,5.si-352.1630.sin+244,5
arcsin-
0244,5.sin5 -1630
0244,5.cos5
arctg+35=β
⇔ β =35
0
+ arctg
1451,237
704,83
arcsin -
1442,702
157,16
⇔ β = 35
0
+ 6,217
0
– 29,056
0
= 12,16
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0

20022
0020
0
0
0
)0244,5.sin8 - (1630+80.cos244,5
1630.sin80-35n2.244,5.si-352.1630.sin+244,5
arcsin-
0244,5.sin8 -1630
0244,5.cos8
arctg+35=β
⇔ β =35
0
+ arctg
1389,836
348,24
arcsin -
1392,8725
42,457
⇔ β = 35
0
+ 1,746
0
– 14,51
0
= 22,236
0
Từ đồ thị hình 5 ta chọn đường θ
2
ứng với góc chọn θ

đường đặc tính
hình thang lái.
2.2.3.2. Sơ đồ dẫn động lái:
Ta có các thông số của dẫn động lái như sau:
- Độ dài đòn bên: m = 244,5 ( mm ).
- Độ dài đòn kéo ngang: n = 1478,9 ( mm ).
- Độ dài cam quay lái : l
n
= 1,1.l
đ
= 1,1.250 = 275 ( mm ).
- Góc nghiêng: θ = 18
0
( φ = 72
0
).
- Chiều dài cơ sở: B = 1630 ( mm ).
- Tay đòn: a = 0,045 ( mm ).
Hình 6: Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.4. Thiết kế và tính toán các chi tiết của dẫn động lái:
2.2.4.1. Đòn quay đứng:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
24
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
Đòn quay đứng để truyền chuyển động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến
đòn dọc của dẫn động lái.
Đòn quay đứng được nối với dẫn động lái nhờ khớp cầu và nối với trục cơ
cấu lái bằng then hoa tam giác.
Kích thước cơ bản của đòn quay được xác định theo giá trị của các lực
truyền từ các bánh xe dẫn hướng qua đòn quay khi ô tô chuyển động trên đường

= 218,536 ( N ).
- R: Bán kính vành tay lái : R = 0,22 ( m ).
- i
c
: Tỷ số truyền của cơ cấu lái.: i
c
= 20.
- η
th
: Hiệu suất thuận của cơ cấu lái: η
th
= 0,8.
- l
đ
: Chiều dài đòn quay đứng: l
đ
= 0,25 ( m ).
Thay các giá trị voà (5 suy ra:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
25