Đồ án tốt nghiệp Mục lục
MỤC LỤC
Sinh viên: Nguyễn Như Huế 1 Lớp Cơ điện tử K46
Đồ án tốt nghiệp Danh mục
hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Đồ án tốt nghiệp Lời
nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là một phương tiện giao thông đang dần dần phổ biến
ở nước ta. Nó giữ vai trò quan trọng trong mạng lưới giao thông
đường bộ. Từ khi ra đời cho đến nay, ngành công nghiệp ô tô đã
trải qua nhiều giai đoạn phát triển cùng với sự phát triển của
khoa học kĩ thuật.
Với sự tăng trưởng tốc độ và mật độ chuyển động của ô tô
ngày nay đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính điều khiển ở mức độ
cao. Nhằm đảm bảo tính an toàn khi chuyển động của xe, hạn
chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra.
Hệ thống lái là một trong những hệ thống hết sức quan
trong trên ô tô. Nó quyết định tới tính điều khiển và quỹ đạo
chuyển động của ô tô.
Đề tài “ Nghiên cứu, phân tích và đánh giá động lực học hệ
thống lái ô tô” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học ô
tô khi quay vòng. Từ đó đưa ra những lời khuyên để đảm bảo
quỹ đạo chuyển động và ổn định cho xe khi chuyển hướng.
Nội dung đề tài :
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Trình bày về nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, cấu tạo, nguyên
lý hoạt động chung của một hệ thống lái. Đưa ra một số bộ phận
chính và các thông số cơ bản của hệ thống lái.
Chương II: Một số hệ thống lái thông dụng

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI.
1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại
1.1.1. Nhiệm vụ
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:
+ Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng
(hình1-1(a))
+ Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động (hình1-1(b))
+ Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên.
Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe
cơ giới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay
đổi hướng momen 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.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
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

+ 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.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
d) Theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái.
+ Loại trợ lực lái thủy lực.
+ loại trợ lực lái loại khí (khí nén hoặc chân không).
+ Loại trợ lực lái cơ khí.
+ Loại trợ lực lái dùng điện.
Ngoài ra hệ thống lái còn được phân ra: Hệ thống lái có trợ
lực và hệ thống lái không trợ lực. Trong hệ thống lái có trợ lực
lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không có điều khiển và hệ
thống lái trợ lực có điều khiển điện tử.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống
lái
1.2.1. Cấu tạo
Hình 1 - : Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1.Vành tay lái (vô lăng) 6.Trụ đứng(chốt chuyển
hướng)
2.Trục lái 7.Đòn quay (cam quay)
3.Ống bọc trục lái 8.Thanh bên của hình
thang lái
4.Cơ cấu lái 9.Khớp cầu nối
5.Tay biên 10.Đòn ngang (thanh
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.

chính trên một số xe còn có thể có một số kết cấu dùng để
khống chế và điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khóa tay lái
nghiêng, cơ cấu trượt tay lái.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1.3.2. Cơ cấu lái
1.3.2.1. Chức năng
Cơ cấu lái hay còn gọi là hộp số lái có chức năng :
+ Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang
của dẫn động lái.
+ Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện
quay vòng xe nhẹ nhàng hơn.
Cơ cấu lái hoạt động tương tự như một hộp số với hai bộ
phận cơ bản được gọi quy ước là trục quay của cơ cấu lái và
trục lắc của cơ cấu lái. Trục quay là đầu vào của cơ cấu lái, nó
trực tiếp liên kết với đầu dưới của trục lái và thực hiện chuyển
động quay theo chuyển động của trục lái. Trục lắc là đầu ra của
hộp số lái nó liên kết với đòn lắc chuyển hướng của dẫn động
lái.
1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng
Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
cặp truyền động trục quay – trục lắc có thể phân biệt các kiểu
cơ cấu lái sau:
Cơ cấu lái trục vít - cung răng:
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng
1-Trục vít , 2-Cung răng, 3- Trục lắc
Loại cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là: Giảm
trọng lượng và kích thước so với trục vít - bánh răng.
Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn:
Trục quay (liên kết với trục lái) của hộp số lái kiểu trục vít

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 - ê cu – bi - cung răng:
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1- Trục vít, 2- Ecu, 3- Cung răng, 4- Trục lắc
5- Bi, 6- Đòn lắc chuyển hướng
Hộp số lái kiểu trục vít - ecu - 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 không ăn khớp với
trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thông qua ecu và các
viên bi. Ecu có các răng thẳng phía ngoài và các rãnh phía
trong tương ứng với các rãnh trên trục vít. Các viên bi nằm
trong rãnh giữa ecu và trục vít và trong ống dẫn bao quanh ecu.
Khi trục vít quay các viên bi trong rãnh giữa trục vít và ecu sẽ
đẩy nhau và luân chuyển trong ống dẫn để quay trở lại rãnh,
đồng thời làm cho ecu dịch chuyển dọc theo trục vít. Thông qua
các răng của ecu và cung răng, chuyển động tĩnh tiến của ecu
được biến đổi thành chuyển động xoay của trục lắc.
Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với trục
vít nhờ các viên bi tròn. Các bi này có hai tác dụng: một là nó
giảm ma sát giữa các chi tiết nên hiệu suất cao. Thứ hai, nó làm
giảm độ dơ của cơ cấu. Độ dơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái,
nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát
gây nên độ dơ của tay lái.
Kiểu bánh răng - thanh răng:
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái

1,4 -Đòn lắc chuyển hướng, 2-Thanh nối giữa, 3-Thanh nối bên,
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
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 ngoài, và đoạn điều chỉnh. Đầu ngoài liên kết với
đòn chuyển hướng. Đầu trong liên kết với thanh nối giữa, thanh
răng hoặc một bộ phận khác của ôtô tuỳ thuộc vào kiểu dẫn
động lái. Đoạn điều chỉnh dùng để thay đổi chiều dài toàn bộ
của thanh nối bên để điều chỉnh hình học lái trong quá trình
kiểm tra, bảo trì gầm ôtô mà không cần phải tháo rời dẫn động
lái.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Kết cấu của thanh nối bên
1- Đầu ngoài của thanh nối bên, 2- Kẹp đàn hồi,
3- Đầu trong của thanh nối bên, 4- Ống điều chỉnh, 5-Bulông

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.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
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
.

2 Tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng chia cho lực đặt
trên vành tay lái cần thiết để khắc phục được lực cản quay
vòng.
i
l
=
P
c
P
l
P
c
=
M
c
c
; P
l
=
M
l
r
Ở đó:
M
c
: mômen cản quay vòng của bánh xe
c: cánh tay đòn quay vòng, tức là khoảng cách từ tâm mặt
tựa của
lốp đến đường trục đứng kéo dài.
M

g
không vượt quá 25 vì vậy i
l
không
được chọn lớn quá. Cánh tay đòn c cũng không nên giảm nhiều
vì giảm nhiều sẽ làm cho ô tô chuyển động không ổn định vì
bánh xe nghiêng trong mặt phẳng ngang nhiều quá, i
l
hiện nay
chọn trong khoảng từ 100 ÷ 300.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
4 Nếu tỉ số truyền i
l
đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải
đặt bộ trợ lực tay lái trong hệ thống lái.
1.4.2. Điều kiện không trượt khi quay vòng
Quá trình quay vòng của xe được chia thành ba giai đoạn :
Hình 1 - : Các giai đoạn của quá trình quay vòng
+ Giai đoạn I –Xe bắt đầu đi vào đường vòng (đoạn 1-2 trên
hình 1-12 ) đặc trưng bằng bán kính quay vòng giảm dần (R #
const ).
+ Giai đoạn II – Là giai đoạn xe quay vòng đều (đoạn 2-3 trên
hình 1-12) đặc trưng bằng bán kính quay vòng không đổi (R =
const ).
+ Giai đoạn III –Xe đi qua khỏi đường vòng (đoạn 3-4 trên hình
1-12 ) đặc trưng bằng bán kính quay vòng tăng dần (R # const )
và ở cuối giai đoạn này thi xe trở lại trạng thái chuyển động
thẳng (R =∞ )
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Trong trường hợp này ta chỉ khảo sát động học và động lực