Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí ô tô không ngừng phát triển và đạt
được thành tựu to lớn.
Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công
nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất
cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án môn học này em được giao đề tài ” TÍNH TOÁN,
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TẢI NHỎ”. Nội dung của đề tài này giúp
em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của
ôtô nói chung và hệ thống lái của ôtô tải nói riêng. từ đây có thể đi sâu nghiên
cứu về chuyên môn.
Được sự hướng dẩn rất tận tình của thầy giáo Nguyễn Việt Hải, cùng
với sự nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời
gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những
sai sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến
để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Việt Hải. Qua
đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền
đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập ở trường và thời
gian làm đồ án.
Em xin chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Lê Như Thành
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 1
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
MỤC LỤC

Trang
1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆT THỐNG LÁI 3
1.1.Công dụng. 3

người lái tác động lên vô lăng đến dẫn động lái.
- Dẫn động lái:dùng để truyền chuyễn động từ cơ cấu lái đến các bánh
xe dẫn hướng để đảm bảo tính quay vòng cần thiết của chúng.
- Cường hoá lái: thường sử dụng trên xe có tải trọng lớn và vừa. Dùng
để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái từ nguồn năng lượng bên ngoài.
1.2. Yêu cầu.
+ Đảm bảo chuyễn thẳng ổn định.
- Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô
lăng ở vị trí trung gian tương đối với chuyễn động thẳng phải nhỏ.
- Các bánh xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
- Không có hiên tượng dao động các bánh xe dẫn hướng ơ mọi chế đọ
làm việc và mọi chế độ chuyễn động.
+ Đảm bảo tính cơ động cao: tức là bánh xe có thể quay vòng thật
ngoặt, trong một thời gian ngắn trên một diện tích bé.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bi trượt
lê gây mòn lốp tiêu hao công suất, giảm tính ổn định của xe.
+ Giảm được các va đập: từ bánh xe dẫn hướng lên vô lăng khi xe
chuyễn động trên đường xấu, gặp chướng ngại vật.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: lực điều khiển trên vô lăng theo
tiêu chuẫn nghành hay tiều chuẫn quấc gia.
1.3.Phân loại.
+ Theo cách bố trí vô lăng: vô lăng bố trí bên trái, vô lăng bố trí bên
phải.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 3
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Theo kết cấu cơ cấu lái:
- trục vít- cung răng.
- Trục vít- con lăng
- Trục vít chốt quay.
- Bánh răng- thanh răng.

thước và trọng lượng bé nhưng lại có hiệu suất thấp.
Trục vít có thể có dạng hình trụ tròn hay glôbôit . Khi trục vít có dạng
glôbôit thì số răng ăn khớp tăng, dẩn đến giảm được ứng suất tiếp xúc và mài
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 5
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
mòn Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng
chiều dài của trục vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định
theo công thức :
i
ω
=
1
0
.
2
Ζt
R
π

R
0
- Bán kính vòng lăn của cung răng
t - Bước trục vít
Z
1
- Số mối ren trục vít.
Góc nâng của đường ren vít thường từ 8
0
- 12

2
của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của
trục vít O
1
một lượng x =2,5 - 5 mm.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức
sau :
i
ω
=
1
.
2
zt
R
k
π
=
.
.
2
1
0
zt
R
π
0
R
R
k

2.3.Trục vít - chốt quay.
Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ
nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.
3 Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công
thức:
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 7
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
4 i
ω
=
t
R
π
2
cosϕ
Ở đây : ϕ - Góc quay của đòn quay đứng
R
2
- Bán kính đòn dặt chốt
Hiệu suất thuận và hiệu suất ngịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7.
Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên
các ôtô tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên
hiện nay ít sử dụng.
truûc vêt
âoìn chuyãùn
chäút quay
Hình 2.4. Cơ cấu lái trục vít - chốt quay.
1 - chốt quay ; 2 - Trục vít ; 3 - Đòn quay.

2.4. Bánh răng - thanh răng.

Hình 2.6. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1 - Trục cung răng ; 2 - Vít điều chỉnh ; 3 -Đệm tỳ ; 4 - Ống dẩn hướng bi ;
5 - Êcu ; 6 - Trục vít.
5 Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo
công thức.
6 i
ω
=
t
R
2
2
π

7 Ở đây : R
2
- Là bán kính chia cung răng
t - Bước răng trục vít
+ Ưu điểm :
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận
η
t
= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch
η
n
= 0,85.
Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô
có tính ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 10
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

3.2. sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 11
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Dẫn động lái của hệ thống treo độc lập: khả năng quay vòng rất cao
nhưng cơ cấu phức tạp phải thông qua nhiều khâu khớp. Hệ thống treo độc lập
vùa là bộ phận dẫn hướng vừa là cơ cấu giảm chấn. Thông thường bố trí trên xe
du lịch.
Hình 3.2. sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo
độc lập.
1- vô lăng; 2-trục lái; 3-cơ cấu lai; 4- đòn quay đứng; 5,8- thanh lắc; 6.khớp
bản lề.

4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LAI.
4.1. Thông số chính.
-Trọng lượng toàn bộ ô tô : G
a
= 2850 (Kg).
- Trọng lượng tác dụng lên cầu trước : G
1
= 1050 (Kg).
- Trọng lượng tác dụng lên cầu sau : G
2
=1800 (Kg).
- Chiều dài cơ sở của xe : L
o
= 3 (m).
- Bán kính làm việc của bánh xe : R
bx
= 0,35 (m).
- Chiều rộng trụ : C = 1,55 (m).

Ở đây: θ,ϕ - các góc quay tương ứng của trục vào ( vô lăng ) và trục ra
(đòn quay đứng ).
ω
0
ω
ϕ
- các vận tốc góc tương đối.
i
ω
- được chọn xuất phát từ điều kiện là đảm bảo sao cho góc quay cần
thiết của vô lăng để quay các bánh dẩn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí
biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ôtô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối
với ôtô tải và xe khách, nhằm đảm bảo các yêu cầu cơ động cao và thuận tiện
điều khiển khi xe quay vòng.
i
ω
- có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc quay của vô
lăng. Ơ loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi, tỷ số truyền có thể tăng hay
giảm khi quay bánh lái ra khỏi vị trí trung gian.
Giá trị của i
ω
phụ thuộc loại cở xe, thường nằm trong giới hạn 13 - 22
đối với ôtô du lịch và 20 - 25 đối với ôtô tải, một vài trường hợp có thể tới 40.
Một cách gần đúng,có thể tính i
ω
theo công thức.

ϕ
θ
ω

ω
i
=18
Mặt khác.
ddc
iii .
=
ω
Trong đó.
i
c
: Tỷ số truyền của cơ cấu lái
i
dd
: Tỷ số truyền của dẫn động lái (i
dd
= 1÷1,2)
Chọn i
dd
=1,15
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 13
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

⇒
5619
091
18
,
,
===

1
= f ⋅ G
bx
⋅a
M
1
- Gọi là mômen cản quay vòng tác dụng lên một bánh xe dẩn
hướng.
G
bx
- Tải trọng pháp tuyến tác dụng lên một bánh xe dẩn hướng.
f - Hệ số cản lăn, f = 0,015 - 0,018. Chọn f = 0,016.
a - Cánh tay đòn của lực cản lăn. Xem hình 2.1. Hình 4.1. Sơ đồ bố trí bánh xe dẩn hướng.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 14
1
2
3
a
r
bx
l
c

β
α
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
1- Bánh xe dẩn hướng; 2- Cam quay; 3- Cầu dẩn hướng.

Chọn b = 6
0

l
c
=
1250
2
55181
2
1
,
,,
=
−
=
−CB
(m)
Thay các thông số vào công thức ta được.
a = [0,125 -
)62(
180
14,3
.35,0 +
] = 0,04 (m )
Thay các giá trị trên vào công thức tính M
1
, ta được.
M
1

−

Với R
0
=
λ
bx
R
l : Hệ số kể đén biến dạng lốp, với lốp có áp suất cao có l= 0,945÷0,950
Chọn l = 0,945
⇒
R
0
=
37,0
945,0
35,0
=
(m)
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 15
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Thay số vào công thức tính X ta được:
X =
06,035,037,0
2
1
22
=−
(m)
Vậy ta có.

qd
Σ
=
dddd
M
i
KMM
η
.
)(2
321
+
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 16
A
B
G
bx

r
o
r
bx
x
y
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Ở đây. i
dd
- tỷ số truyền của dẩn động, i
dd
= 1,15


=<
Σ
lmaî
t
qd
P
iR
M
η
ω
(N )
Trong đó.
R - Bán kính vô lăng, R ≤ 0,275(m)
Chọn. R = 0,240 (m)

t
η
- Hiệu suất thuận cơ cấu lái.
Cơ cấu lái loại bánh - răng thanh khía:
t
η
= 0,8 ÷0,9. Chọn
t
η
= 0,82
Thay số vào công thức trên, ta được.
P
lmax
=
Muốn đảm bảo chính xác quan hệ giữa a và b, thì phải dùng một cơ cấu
phức tạp, cồng kềnh tới 18 khâu.Trong thực tế, có thể dùng một số cơ cấu đơn
giản hơn, đảm bảo được gần đúng các quan hệ trên như: Đĩa hình sao elip,
truyền động xích và cơ cấu hình thang với các khớp nối. Ba cơ cấu đầu không
được dùng vì phức tạp và không ổn định. Hiện nay dùng phổ biến nhất là cơ
cấu hình thang gọi là hình thang lái Đantô.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 18
Hình 4.3. Động học quay vòng lý tưởng và thực tế khi dùng hình thang lái.
a, b- Động học quay vòng lý tưởng và thực tế.
m- Khoảng cách giữa 2 tâm trụ quay đứng (bỏ qua các góc nghiêng của trụ quay).
L
0
- Chiều dài cơ sở.

α
,
β
- Các góc quay của bánh dẫn hướng phía trong và phía ngoài.
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Khi dùng hình thang lái thì tâm quay vòng O của các bánh xe trươc
không nằm trên trục sau, mà nằm ở khoảng cách L
ht
< L
o
so với đường AB
(hình vẽ).
Đặt l =
o



−
==
−
=
)(
)(
00
βα
βα
λ
βα
βα
Sin
SinSin
L
m
L
L
Sin
SinmSin
L
ht
ht
Nhiệm vụ khi thiết kế hình thang lái là xác định các thông số kích thước
và lắp đặt sao cho tỷ số l có giá trị gần đơn vị nhất.Trình tự tiến hành như sau.
+ Xác định kích thước m.
m =1,8 - 0,125=1,675 (m)
5580

arctg
t
.,
.
50
0
=
θ

t
y
m
n
θ
cos 21+
=

ynn .=
Trong đó :
n _ Chiều dài của đòn kéo ngang (m).
l _ Chiều dài của đòn kéo bên (m).
Vậy ta có.

0
568
675150
3710

+ Trước hết, cho một số giá trị góc quay a của bánh xe trong, tìm giá trị
lý thuyết β
lt
tương ứng theo công thức.

0
L
m
CotgCotg =−
αβ

+ Sau đó từ công thức sau tìm giá trị góc quay thực tế β
tt
và tính sai lệch
tương đối của hình thang lái.
[ ]
2
22
2
)sin(.)(cos.
sin 2sin 2)sin(.
arcsin
)sin(.
)cos(.
αδαδ
δδαδ
αδ
αδ
δβ
+−++

nếu thấy sai lệch tương đối hình thang lái thực với
hình thang lái lý thuyết không quá 5 % thì các kích thước hình thang lái đạt yêu
cầu.SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 21
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Bảng 1. mối quan hệ của β
lt
và β
lt
α tgα β
lt
θ
1
+α
cos(θ1+α
) sin(θ
1
+α) βτ
t
ε%
1 0.0174 0.9911 0.3855 0.9266 0.376 0.99 0.1543
2 0.0349 1.9646 0.403 0.9199 0.3921 1.9706 0.3045
3 0.0524 2.9211 0.4204 0.9129 0.4081 2.9343 0.4495
4 0.0699 3.861 0.4379 0.9057 0.424 3.8839 0.5883
5 0.0874 4.7849 0.4553 0.8981 0.4397 4.8196 0.7199
6 0.1051 5.6932 0.4727 0.8903 0.4553 5.7416 0.8433
7 0.1227 6.5864 0.4902 0.8822 0.4708 6.6501 0.9576
8 0.1405 7.465 0.5076 0.8739 0.4861 7.5451 1.062

26.078
6 1.9086
35 0.6997 27.2142 0.9786 0.5582 0.8297 26.5958 2.3253
36 0.7261 27.8478 0.9961 0.5436 0.8393 27.096 2.7716
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 22
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
8
37 0.753 28.4774 1.0135 0.5289 0.8487 27.5814 3.2486
38 0.7807 29.1032 1.031 0.514 0.8578 28.0493 3.7573
39 0.8092 29.7256 1.0484 0.4989 0.8666 28.5004 4.2989
40 0.8385 30.3448 1.0659 0.4838 0.8752 28.9344 4.8746
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 23
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Đồ thị1. biểu diễn giữa goc quay thực tế và góc quay lý thuyết.
+ So sánh β
lt
với β
tt
ta thấy sai lệch tương đối hình thang lái thực với
hình thang lái lý thuyết không quá 5 %. Vậy các kích thước hình thang lái đạt
yêu cầu
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 24
0
5
10
15
20
25
30
35

ht

⇒

β
sin
ht
L
OA =
và
α
sin
ht
L
OB =
Vậy ta có.
Bảng 2. các thống số chiều dài hình than thực tê.
α β L
ΗΤ
ΟΑ
0B
α β L
ΗΤ
ΟΑ
0B
1 1 3.6 209 208 21 18 3.3 11 9.1
2 2 3.6 105 104 22 19 3.2 10 8.6
3 2.9 3.6 71 69 23 19 3.2 9.6 8.2
4 3.9 3.6 53 52 24 20 3.2 9.2 7.7
5 4.8 3.6 43 41 25 21 3.1 8.8 7.4