NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013
Giáo viên hướng dẫn:
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 9
3.1. Đối tượng nghiên cứu 9
- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi 9
3.2. Khách thể nghiên cứu 9
4. Nhiệm vụ của nghiên cứu 9
5. Phương pháp nghiên cứu 9
5.1. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 9
5.2. Phương pháp nghiên cứu tài liệu 9
PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 10
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 10
1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 10
1.1.1. Nhiệm vụ 10
Hệ thống lái dùng để giữ đúng hướng chuyển động hoặc thay đổi hướng chuyển động
của ô tô khi cần thiết. Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách: 10
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái 10
1.1.3. Phân loại hệ thống lái 11
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái 12
1.2.1. Cấu tạo 12
1.2.2. Nguyên lý hoạt động 12
1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái 13
1.3.1. Trục lái 13
1.3.2. Cơ cấu lái 13
1.3.2.1. Chức năng 13
1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng 14
1
1.3.3. Dẫn động lái 18
1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái 21
1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái 21
1.4.2. Góc đặt bánh xe 23
1.4.2.1. Góc doãng (góc camper) 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Quan hệ giữa α và β theo lý thuyết 53
Bảng 2.2. Quan hệ giữa α và β theo thực tế 54
3
MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1 Các phương pháp quay vòng xe cơ giới 10
Hình 1 Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái 12
1.Vành tay lái (vô lăng) 12
2.Trục lái 12
7.Đòn quay (cam quay) 12
3.Ống bọc trục lái 12
4.Cơ cấu lái 12
9.Khớp 12
5.Tay biên 12
10.Đòn ngang 12
Hình 1 Cấu tạo chung của trục lái 13
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng 14
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn 15
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít –đòn lắc 16
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng 16
Hình 1 Hộp số lái bánh răng - thanh răng 17
Hình 1 Cấu tạo hình thang lái điển hình 19
Hình 1 Kết cấu của thanh nối bên 20
Hình 1 Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang 22
Hình 1.12. Các yếu tố góc đặt bánh xe 23
Hình 1.13. Góc camber 24
Hình 1.14. Tác dụng của góc camber dương 25
Hình 1.15. Tác dụng của góc camper âm 26
4

Hình 2.5. Sơ đồ quay vòng của ôtô 48
Hình 2.6. Sơ đồ quay vòng của ôtô 50
Hình 2.7. Sơ đồ dẫn động lái khi xe đi thẳng 51
5
Hình 2.9: Đồ thị đặc tính động học hình thang lái 56
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành ô tô chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và
giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ đến sự phát triển của
nền kinh tế của một quốc gia. Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càng phát triển
6
hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ô tô đã có những thành tựu kỹ thuật vượt bậc,
như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp
tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ô tô.
Song song với sự phát triền đó là sự nảy sinh một số vấn đề về năng lượng, môi
trường. Không chỉ riêng ở các nước phát triển mà ngay ở nước ta hiện nay vấn đề ô
nhiễm môi trường và năng lượng cũng rất đang được nhà nước ta quan tâm và coi đó
là tiền đề cho sự phát triển của xã hội. Ngày nay, khi mà các nguồn năng lượng có
nguồn gốc hóa thạch đang ngày càng cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường chở thành
mối quan tâm của cả thế giới.
Chính vì thế việc tìm ra và sử dụng những nguồn năng lượng sạch, ít gây ảnh
hưởng đến môi trường trong các nghành công nghiệp là hết sức quan trọng và cân
thiết. Trong tất cả các nghành công ngiệp nói chung và nghành công nghiệp ô tô nói
riêng thì vấn đề này cũng đang được các hãng xe hết sức quan tâm và đưa nó vào
chính sách phát triển hàng đầu. Mà tiêu biểu cho vấn đề này là sự ra đời của các dòng
xe hoàn toàn mới, sử dụng những nguồn năng lượng hoàn toàn thân thiện với môi
trường. Như xe sừ dụng năng lượng sinh học, xe hybrid. Chúng là những mẫu xe đáp
ứng một cách tốt nhất với những nhu cầu bức thiết đang đặt ra cho vấn đề năng lương
và ô nhiễm môi trường. Đặc biệt phải kể đến những mẫu xe sử dụng động cơ điện,
đang được các hãng xe đưa vào hòa nhập cùng thị trường ô tô.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được giao đề tài “Tính toán thiết kế hệ

điện cỡ nhỏ”. Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính toán thiết kế hệ thống lái,
kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian ngắn, thiếu kinh
nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.
Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện
hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các thầy
giáo bộ môn đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài của
mình.
1.2. Ý nghĩa của đề tài
- Đề tài giúp cho những sinh viên năm cuối củng cố lại kiến thức để chuẩn bị cho sinh
viên khi ra trường để đáp ứng được phần nào nhu cầu của công việc. Đề tài nghiên cứu
về “Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ” giúp cho chúng em hiểu
rõ hơn nữa và bổ trợ thêm kiến thức mới về hệ thống này.
- Nội dung và kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho học sinh, sinh viên
các khoá.
- Kết quả đạt được sẽ làm cơ sở để phát triển đề tài ở mức cao hơn.
8
2. Mục tiêu của đề tài
- Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe điện cỡ nhỏ loại 4 chỗ ngồi.
- Kiểm nghiệm bền một số chi tiết trong hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ.
3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi.
3.2. Khách thể nghiên cứu
- Hệ thống lái trên xe điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi.
4. Nhiệm vụ của nghiên cứu
- Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô điện cỡ nhỏ 4 chỗ ngồi.
- Kiểm bền một số chi tiết trong hệ thống lái.
- Tổng hợp tài liệu trong và ngoài nước để hoàn thiện thành đề tài của mình.
5. Phương pháp nghiên cứu

phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay đổi hướng mômen ở các bánh xe chủ động
thường áp dụng cho các loại xe cơ giới bánh xích. Đối với xe bánh xích, có thể kết hợp
việc truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của xe với việc hãm
các bánh xe phía gần tâm quay vòng để quay vòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có
thể quay vòng xe tại chỗ.
Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là hệ thống quan trọng
nhất.

Hình 1 Các phương pháp quay vòng xe cơ giới
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, trong thời gian ngắn, trên diện tích bé.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng tránh trượt lê gây
mòn lốp.
+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái
chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần
đặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng.
+ Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướng lên
các vành tay lái.
10
+ Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. Với xe có tốc độ lớn hơn 100Km/h độ dơ
vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong
khoảng (25 – 100) Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27
0
.
+ Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định.
+ Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ thống treo không ảnh
hưởng đến cơ cấu lái), cấu tạo đơn giản điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi.
+ Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điều
khiển được xe. Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người

3.Ống bọc trục lái 8.Thanh bên của hình thang lái
4.Cơ cấu lái 9.Khớp
5.Tay biên 10.Đòn ngang
11.Đòn kéo dọc
1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái tạo ra
mô men quay để hệ thống lái làm việc. Trục lái thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc)
để truyền mô men quay từ vành tay lái tới cơ cấu lái. Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến
chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của tay biên trong mặt
phẳng thẳng đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết. Cơ cấu lái được bắt
chặt lên xà dọc (phần được treo của ô tô). Dẫn động lái (gồm: 11, 7, 8, 9, 10) có nhiệm
vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống bánh xe dẫn hướng đảm bảo tỷ số truyền
nhất định và chủ yếu giữ được động học quay vòng đúng của ôtô.
Khi người lái quay vô lăng (1) để điều khiển xe, qua cơ cấu lái (4) làm cho tay biên (5)
12
quay một góc thông qua đòn kéo dọc (11) và đòn quay cam (7) làm bánh xe dẫn hướng
bên trái dịch chuyển qua các đòn (8, 10) của hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướng
bên kia cũng dịch chuyển quanh trụ đứng, lệch phương chuyển động theo ý muốn của
người lái.
1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái
1.3.1. Trục lái
Hình 1 Cấu tạo chung của trục lái
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu
lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái
chính được làm thon và xẻ hình răng cưa. Vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai
ốc. Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tác
dụng lên người truyền chấn động lái khi xe bị tai nạn. Trục lái được gá với thân xe qua
một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập. Đầu
dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp mềm hoặc khớp các đăng để giảm
thiểu việc từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng. Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập,

14
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn
1- Trục vít, 2- Con lăn, 3- Đòn chuyển hướng của dẫn động lái
Hộp số lái kiểu trục vít- con lăn được sử dụng khá phổ biến hiện nay.
Ưu điểm của hộp số lái kiểu này là có kết cấu gọn, trục vít và con lăn có độ bền
cao do ma sát giữa chúng là ma sát lăn và ứng suất nhỏ nhờ có nhiều ren của con lăn
và trục vít tiếp xúc với nhau, hiệu suất cao, dễ điều chỉnh khe hở giữa các bộ phận liên
kết trong hộp số lái.
* Cơ cấu lái kiểu trục vít – đòn lắc
Hộp số lái kiểu trục vít-đòn lắc có trục quay của nó hoạt động tương tự như một trục
vít nhưng có mặt cắt ngang giống một trục cam do các rãnh có độ sâu thay đổi theo
chu vi, bởi vậy hộp số lái kiểu này còn gọi là kiểu cam đòn lắc. Trên trục lắc của hộp
số lái có gắn chi tiết gọi là đòn lắc, trên đòn lắc có các chốt. Trục quay và trục lắc liên
kết với nhau thông qua các chốt. Khi trục vít quay theo trục lái, các chốt sẽ trượt lên,
xuống trong rãnh của trục vít và làm cho đòn lắc xoay trái, phải.
15
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít –đòn lắc
1-Trục vít, 2-Đòn lắc, 3-Chốt
4- Trục lắc, 5- Đòn lắc chuyển hướng
Cơ cấu lái kiểu trục vít- đòn quay cho phép dễ dàng thay đổi tỷ số truyền theo
yêu cầu, nhưng có hiệu suất thấp và các chốt của kiểu hộp số lái này thường mòn
nhanh. Kiểu hộp số lái này ngày càng ít được sử dụng trên các loại ôtô đời mới.
* Cơ cấu lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng
Hình 1 Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng
1- Trục vít, 2- Êcu, 3- Cung răng, 4- Trục lắc
5- Bi, 6- Đòn lắc chuyển hướng
Hộp số lái kiểu trục vít- êcu- bi - cung răng có trục quay là một trục vít, còn
trục lắc tương tự như trục lắc của hộp số lái kiểu trục vít- cung răng, nhưng cung răng
16
không ăn khớp với trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thông qua êcu và các viên

quay vòng với động học đúng.
Bộ phận quan trọng của dẫn động lái là hình thang lái, có nhiệm vụ đảm bảo
động học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe không bị trượt, lê khi lái,
giảm mòn lốp.
Kết cấu của hình thang lái phải phù hợp với bộ phận dẫn hướng của hệ thống
treo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng đến động học của dẫn
động lái.
Cấu tạo hình thang lái điển hình(Hình 1.9)
+ Đòn lắc chuyển hướng: là chi tiết liên kết với trục lắc của hộp số lái và truyền
chuyển động của trục lắc đến phần còn lại của dẫn động lái.
Thông thường một đầu của đòn lắc chuyển hướng liên kết với trục lắc của hộp
số lái bằng then hoa, đầu còn lại liên kết với một đầu của thanh nối giữa bằng khớp
cầu
18

Hình 1 Cấu tạo hình thang lái điển hình
1,4 - Đòn lắc chuyển hướng, 2 - Thanh nối giữa, 3 - Thanh nối bên,
5 - Đòn lắc phụ, 6- Khớp cầu, 7- Vú mỡ, 8 - Vòng đệm
+ Đòn lắc phụ: cũng có một đầu liên kết với một đầu của thanh nối giữa bằng khớp
nối cầu, đầu còn lại được lắp trên khung ôtô thông qua trục. Đòn lắc phụ cũng thực
hiện chuyển động lắc hoàn toàn giống chuyển động của đòn lắc chuyển hướng nhưng
không truyền chuyển động đó cho bất cứ bộ phận nào. Nó có chức năng đỡ thanh nối
giữa ở độ cao như tại đòn lắc chuyển hướng để đảm bảo động học của hệ thống lái.
+ Thanh nối giữa: có chức năng liên kết tất cả các bộ phận khác của dẫn động lái với
nhau. Hai đầu của thanh nối giữa là hai ổ đỡ chốt cầu để liên kết với đòn lắc chuyển
hướng và đòn lắc phụ. Phía giữa thanh nối giữa có hai lỗ để liên kết với hai thanh nối
bên bằng các khớp cầu.
+ Thanh nối bên: là bộ phận trực tiếp truyền chuyển động cho đòn chuyển hướng trên
ngỗng quay của bánh xe dẫn hướng. Thông thường mỗi cơ cấu dẫn động lái có hai
thanh nối bên, mỗi thanh nối bên được cấu thành từ ba đoạn được gọi là đầu trong, đầu

+ Tỉ số truyền lực của hệ thống lái i
l
.
Tỉ số truyền của cơ cấu lái i
ω
Tỉ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn lắc chuyển hướng.
Tùy theo cơ cấu lái i
ω
có thể không đổi hoặc thay đổi. Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyền
thay đổi, tỉ số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung
gian.
Loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi theo xu hướng giảm khi quay vành tay
lái ra khỏi vị trí trung gian được sử dụng phổ biến.
Tỉ số truyền này có giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí trung gian. Như vậy
đảm bảo được ô tô chuyển động thẳng ở vận tốc cao an toàn hơn, tránh quay vòng
ngẫu nhiên. Vì khi vành tay lái quay đi một góc bé sẽ làm cho bánh dẫn hướng quay ít.
Đồng thời cũng làm giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh xe dẫn hướng lên vành
tay lái.
Khi quay vành tay lái ra xa vị trí trung gian thì tỉ số truyền giảm nhanh, lúc này
quay vành tay lái một góc nhỏ cũng có thể làm cho bánh xe dẫn hướng quay một góc
tương đối lớn do đó xe có thể quay vòng linh hoạt.
Đối với hệ thống lái trang bị trợ lực lái thì tỉ số truyền không là vấn đề quan
trọng. Vì thao tác cơ cấu lái ở đây chủ yếu dùng để đóng mở các van của bộ trợ lực lái
khiến nó làm việc.
Để đề phòng hỏng bộ trợ lực lái thì tỉ số truyền vẫn phải chọn đủ lớn để người
lái vẫn đủ sức lái xe
Tỉ số truyền của dẫn động lái i
d
.
Nó phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. Trong quá trình

M
l
: mômen lái đặt trên vành tay lái.
r: bán kính vành tay lái.
Như vậy:
Bỏ qua các lực ma sát ta có : và do đó
Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay là 200 ÷ 250mm và tỉ số truyền góc
i
g
không vượt quá 25 vì vậy i
l
không được chọn lớn quá. Cánh tay đòn c cũng không
22

Trích đoạn Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử

---