c
d
i
d
= =
180
360
540
720 180
360
540
720
5
10
15
20
25
A
A
A-A
B
Nhìn theo B
l
1
c
1
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Tổng quan về hệ thống lái ô tô.
2. Kiểm nghiệm hệ thống láI cơ sở.
3. Tính toán thiết kế hệ thống lái.
4. Xây dựng quy trình lắp ráp,điều chỉnh và bảo dỡng hệ thống lái.
5. Kết luận.
3. Các bản vẽ và đồ thị:
1. Bản vẽ bố trí chung cơ cấu lái 1A
0
2. Bản vẽ lựa chọn các phơng án trợ lực 1A
0
3. Bản vẽ quan hệ động học quay vòng và đặc tính cờng hoá 1A
0
4. Bản vẽ cơ cấu lái + xy lanh lực +van phân phối. 1A
0
5. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 1A
0
6. Bản vẽ chi tiết của hệ thống lái (4 chi tiết) 1A
04. Cán bộ hớng dẫn.
.
5. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế
Ngày tháng năm 2012.
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 1
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52
6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ
Ngàythángnăm 2012.
Lời nói đầu
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 3
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52
Trong nền kinh tế đang tăng trởng mạnh mẽ của nớc ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan
trọng của ôtô ngày càng đợc khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển đợc ngời và hàng hoá trên nhiều
loại địa hình khác nhau.
Những năm gần đây, lợng xe du lịch có xu hớng tăng lên, đặc biệt là các loại xe 7
chỗ với u điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử
dụng khác nhau.
Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng
đầu trong việc đánh giá chất lợng thiết kế và sử dụng của phơng tiện. Một trong các
hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái đặc biệt
là ở tốc độ cao. Với đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cơ bản hoàn thành việc thiết kế
hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ.
Sau hơn ba tháng, đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy TIN MINH và sự giúp
đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình
thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận
đợc sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội ngày thángnăm 2012
Sinh viên
Chơng I
Tổng quan Hệ thống lái
1.1. CÔNG DụNG,PHÂN LOạI và yêu cầu
1.1.1. Công Dụng.
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng
các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động
cong của ôtô khi cần thiết .
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 4
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52
ngời lái phải giảm góc quay vành lái một lợng
vl
.
Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều
khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). ở
những trạng thái này yêu cầu ngời lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh h-
ởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn .
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 5
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA K52
Rqv
O
O1
Trạng thái quay vòng
thiêu: Rqv>Ro
Ro
O1
O
Ro
Rqv
Trạng thái quay vòng
thừa: Rqv<Ro
Hình 1.1-Các trạng thái quay vòng của xe.
1.1.3. Phân loại hệ thống lái.
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:
1.1.3.1. Phân loại theo phơng pháp chuyển hớng.
+Chuyển hớng hai bánh xe ở cầu trớc (2WS).
+Chuyển hớng tất cả các bánh xe (4WS).
1.1.3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực.
+Hệ thống lái cơ khí.
3
4
5
6
7
9
8
Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 7
Đồ án tốt nghiệp SV: Nguyễn Quang Anh -
Ôtô K46
1.Vành lái
2.Trục lái
3.Cơ cấu lái
4.Đòn quay đứng
5.Đòn kéo dọc
6.Hình thang lái
7.Đòn quay ngang
8.Trụ xoay đứng
9.Bánh xe
Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ ngồi 8
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
1.2.1. Vành lái.
Vành lái có dạng vành tròn. Lực của ngời lái tác dụng lên vành lái tạo
ra mô men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là
tích số của lực ngời lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.
M
vl
=P
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của ngời
lái đến các bánh xe dẫn hớng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thờng bằng 18
đến 20 đối với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải .
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 9
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
1.2.3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái.
Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quayđợc cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của
xe.
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn
hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đờng đợc giữ lại phần lớn ở cơ
cấu lái
+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hởng tới sự truyền các va đập từ măt đờng lên vô lăng. Độ đàn
hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hởng đến khả
năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái đợc xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính
trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi
của các phần tử nh cơ cấu lái, các đòn dẫn động
1.2.3.2. Tỉ số truyền của cơ cấu lái:
Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay của đòn quay đứng.
(1 1)
: góc quay bánh lái
đòn. Trong quá trình bánh xe dẫn hớng quay vòng giá trị của các cánh tay
đòn sẽ thay đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm:
id = 0,9 ữ 1,2
1.2.3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i
l
Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng và
lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng.
c
l
l
p
i
p
=
(1 - 2)
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 11
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
,
c l
c l
M M
p p
c r
= =
(1 - 3)
Trong đó:
Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe.
K52
dới tác dụng của mômen ổn định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả
bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đ-
ờng tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái đ-
ợc thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định.
1.2.3.7 Một số loại cơ cấu lái thờng dùng:
a) Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.
Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:
Hình 1.5
Cơ cấu lái trục vít con lăn
11
21
31
Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu
cầu cho trớc. Tùy theo điều kiện cho trớc khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta
có thể có loại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc
giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 13
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt đợc đặt trong ổ
bi.
b) Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này đợc sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít
glôbôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của
5. ổ bi trên 10.Bi
Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi cung răng có u điểm lực cản nhỏ,
ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
1.2.4. Dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng
quay của bánh xe. Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 15
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hớng.
+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hớng sao cho không xảy
ra hiện tợng trợt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết
giữa các bánh xe dẫn hớng.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trớc,
đòn kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay
vô lăng một góc thì các bánh xe dẫn hớng sẽ quay đi một góc nhất
định. Hình thang lái có thể bố trí trớc hoặc sau cầu dẫn hớng tùy
theo bố trí chung.
Quan hệ hình học ACKERMAN.
Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các
bánh xe dẫn hớng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe
nằm trên đờng kéo dài của tâm trục cầu sau .
Hình 2.11 Sơ đồ biểu diễn các kích thớc của đòn quay đứng.
R
s
B
L
O
đến 1
0
khi bánh xe dẫn hớng ở vùng
quay vòng gấp.
Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình
thanh lái Đantô nh sau:
Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động
các bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu
(rotuyl lái). Các đòn bên quay quanh đờng tâm trụ đứng (hình 1.8)
Dầm cầu liền
Đòn kéo ngang
v
b)
a)
v
Hình 1.8 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền.
a. Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền.
b. Đòn kéo ngang nằm trớc dầm cầu.
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 17
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
Trên hệ thống treo độc lập, số lợng các đòn và khớp tăng lên nhằm
đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.
Số lợng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố
trí cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo nh ng vẫn đảm bảo quan hệ
hình học ACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô. Hai phơng
pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập đợc trình
bày theo hình 1.9:
Hình1.9 - Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngợc
lại dới tác động của trọng lợng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các
chi tiết của trục trớc và hệ thống treo trớc. Đồng thời giảm cánh tay đòn
của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác
dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
Khi chuyển động trên đờng vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe
nghiêng theo hớng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong,
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 19
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
các bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn
gần vuông góc với mặt đờng để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc
độ cao, hệ treo độc lập thì góc Camber thờng âm.
1.2.5.2.Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và
khoảng Caster).
c
Góc Caster
(-)
(+)
V
Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa
trụ xoay đứng và phơng thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Khoảng cách từ
giao điểm của đờng tâm trục đứng với mặt đất đến đờng tâm vùng tiếp
xúc giữa lốp và mặt đờng đợc gọi là khoảng Caster c.
Hình 1.12 Caster và khoảng Caster.
Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dới tác dụng của lực ly tâm
khi bánh xe vào đờng vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần
của trọng lợng xe khi xe đi vào đờng nghiêng, ở khu vực tiếp xúc
của bánh xe với mặt đờng sẽ xuất hiện các phản lực bên Y
b
Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng
lệch tâm là bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r
0
. Nếu
r
0
lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của
lốp, vì vậy làm
tăng lực đánh lái. Do vậy giá trị của r
0
có thể đợc giảm để giảm lực
đánh lái, phơng pháp để giảm r
0
là tạo Camber dơng và làm nghiêng
trụ quay đứng (tạo góc KingPin) .
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 21
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho
các bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng do
có mômen phản lực (gọi là mômen ngợc) tác dụng từ mặt đờng lên
bánh xe. Giá trị của mômen ngợc phụ thuộc vào độ lớn của góc
KingPin.
1.2.5.4. Độ chụm và độ mở (góc doãng).
Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trớc của các bánh xe gần nhau
hơn phía sau thì gọi là độ chụm. Nếu bố trí ngợc lại là độ mở.
Độ chụm đợc biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thớc B, A đ-
ợc đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi
thẳng. Độ chụm có ảnh hởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định
của vành lái.
ở cầu dẫn hớng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép
bánh xe về phía trớc. Bởi vậy góc
giảm.Trong trờng hợp này, để
giảm ảnh hởng của lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ
động cơ đột ngột (phanh bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với
góc đặt
có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không.
1.2.6. Hệ thống lái có trợ lực.
1.2.6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái.
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cờng độ lao động của ngời lái. Trên xe có tốc độ cao,
trợ lực lái còn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ
bánh xe lên vành tay lái. Ngoài ra để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều
dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đờng. Kết quả là cần một lực lái lớn
hơn.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái
nhỏ, phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái.
1. 2.6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái.
Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 23
Đồ án tốt nghiệp SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA
K52
Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong
cơ cấu lái.
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng .
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong
Piston
Xy lanh lực
Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi 25
Copyright: Tài liệu đại học ©