Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 3
1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 4
2.TỔNG QUAN 4
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ 4
2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 4
2.1.1.1 Công dụng 4
2.1.1.2 Yêu cầu 5
2.1.1.3 Phân loại 5
2.1.2 Các sơ đồ hệ thống lái 16
2.1.2.1 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 16
2.1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 17
2.1.3 Cường hóa lái 18
2.1.3.1 Công dụng 18
2.1.3.2 Yêu cầu 19
2.1.3.3 Phân loại 19
2.1.3.4 Các thông số đánh giá 23
2.1.4. Dẫn động lái 24
2.1.5 Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng 25
2.1.5.1 Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang của
xe 25
2.1.5.2 Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc 26
2.1.5.3 Góc doãng của bánh xe dẫn hướng 27
2.1.5.4 Độ chụm của bánh xe dẫn hướng 28
2.2 TỔNG QUAN VÀ GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE THAM
KHẢO 29
2.2.1 Tổng quan 29
2.2.2 Giới thiệu các hệ thống trên xe tham khảo 30
2.2.2.1 Động cơ lắp trên xe 30
2.2.2.2 Hệ thống phanh 32

KẾ 59
4.2.1 Vành tay lái 59
4.2.2 Trục lái 60
4.2.3.2 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái 63
4.2.4 Dẫn động lái 67
4.2.5 Bơm trợ lực lái 68
5. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT KẾ
VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 69
5.1 ĐỘ RƠ VÀNH TAY LÁI 69
5.2 LỰC TRÊN VÀNH TAY LÁI GIA TĂNG HAY KHÔNG ĐỀU 69
5.3 ÁP SUẤT CỦA CƯỜNG HÓA LÁI THỦY LỰC HỆ THỐNG LÁI
KHÔNG ỔN ĐỊNH 70
5.4 BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI 72
5.5 SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI 72
6. KẾT LUẬN 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

2
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thờ đại công nghiệp ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ
thuật, ngành công nghiệp ôtô cũng đang phát triển rất mạnh mẽ, hiện nay nhiều
hãng xe đã chế tạo ra được nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật
cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Được sự cho phép của khoa Cơ khí giao thong trong tập đồ án tốt nghiệp
này em được nhận đề tài “ Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn ”. Nội
dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học lúc còn trên
ghế nhà trường, nâng cao tìm hiểu hệ thống lái; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về
chuyên môn.
Trong đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ôtô có những kiến

thoải mái đảm bảo an toàn của xe trong quá trình vận hành khai thác, đồng thời nó
còn nâng cao tính tiện nghi, hiện đại của xe. Là sinh viên năm cuối ngành Cơ khí
động lực thông qua việc đang làm đồ án tốt nghiệp em cố gắng nắm bắt, tìm hiểu
thêm nhiều kiến thức, đặc biệt là hệ thống lái để phục vụ công việc sau này .
Đề tài: Thiết kế hệ thống lái ôtô du lịch 7 chỗ 2,25 tấn mong muốn đáp ứng
một phần nào các yêu cầu trên. Trong đồ án này em đề cập đến một số vấn đề sau:
- Tìm hiểu về các hệ thống lái.
- Tính toán thiết kế hệ thống lái
- Bảo dưỡng sửa chữa.
2.TỔNG QUAN
2.1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ
2.1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu
2.1.1.1 Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một
hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu
cầu cơ động của xe.
Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:
- Cơ cấu lái, vô lăng và trục lái: Dùng để tăng và truyền mômen do người
lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.
- Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe
dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng đúng.

4
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
- Cường hoá lái: Cường hoá lái có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ
lực quay vòng của người lái bằng nguồn năng lượng từ bên ngoài. Nó thường được
sử dụng trong các xe có tải trọng vừa và lớn
2.1.1.2 Yêu cầu
Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định,để đảm bảo yêu cầu này thì :

xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ
+ Vô lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái
như: Anh , Thuỵ Điển

5
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là
khi vượt xe.
b/Theo kết cấu cơ cấu lái chia ra:
+ Trục vít - Cung răng
Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có
nhược điểm là hiệu suất thấp η
th
= 0,5 ÷ 0,7; η
ng
=0,4 ÷ 0,55), điều chỉnh khe hở ăn
khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.

A
A
1
2
3
4
A-A
Hình 2-1 Trục vít lăn - cung răng đặt giữa
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.
Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít
(hình 2-1) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 2-2). Cung răng đặt bên có ưu điểm là
đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển

π
(2.1)
Ở đây:
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
0
. Khe hở ăn khớp khi quay
đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03 ÷ 0,5 mm .
Sự thay đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của
cung răng có bán kính khác.
+ Trục vít – con lăn

7
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
x

0
0
1
2

R

đổi. Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách
dịch chuyển trục quay O
2
của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít
O
1
một lượng x =2,5÷ 5 mm.

8
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức
sau:
0
0
01
0
1
2
2
R
R
i
R
R
tZ
R
tZ
R
i

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.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch 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.
Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
i
ω
=
2
2 R
t
π
.cosϕ (2.3)
Ở đây :
ϕ - Góc quay của đòn quay đứng.
R
2
- Bán kính đòn đặt chốt.

9
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
3
1
2
Hình 2-4 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay
1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay.
+ Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng
Trên hình 2-5 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

14
27
26
17
E
15
16
Hình 2-5 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu; 4, 6 -
Ổ bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8 - Đai ốc điều chỉnh; 9 – Vít điều
chỉnh ăn khớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín; 12 – Mặt bích bên cơ cấu lái;
13 – Đai ốc tháo dầu; 14 – Vòng làm kín; 15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 –
Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18 – Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 –
Êcu; 21 – Ống dẫn hướng bi; 22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 –
Vòng chặn dầu; 26 – Then bán nguyệt; 27 – Cung răng.
Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức
:
i
ω
=
t
R
2
2
π
(2.4)
Ở đây: R
2
- Là bán kính chia cung răng;
t - Bước răng trục vít.

Trên hình 2-6 là kết cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẫn
hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng
êcu.
Ưu điểm:
- Có tỷ số truyền nhỏ, i
ω
nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng rãi
trên các xe đua, du lịch, thể thao

12
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
- Hiệu suất cao.
- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm:
- Lực điều khiển tăng (do i
ω
nhỏ).
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
c/ Theo số lượng bánh xe chuyển hướng chia ra :
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu
d/ Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái chia ra:
+ Cường hoá thuỷ lực
+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không)
+ Cường hoá điện
+ Cường hoá cơ khí
+ Cường hóa điều khiển điện tử
e/ Các thông số đánh giá cơ bản.

: Các vận tốc góc tương ứng.
Tỷ số truyền động học i
ω
được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho
góc quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian
đến các vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3
vòng đối với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận
tiện điều khiển khi xe quay vòng.
Giá trị của i
ω
phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13 ÷
22 đối với ô tô du lịch và 20 ÷ 25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường
hợp có thể tới 40.
Tỷ số truyền động học i
ω
có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo
góc quay của vô lăng. Cơ cấu lái có i
ω
thay đổi thường được dùng trong hệ thống
lái không có cường hoá. Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém
hơn nên đắt hơn so với loại cơ cấu lái có i
ω
không đổi.
Qui luật thay đổ i
ω
có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và
tính năng của xe. Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i
ω
có dạng như
trên hình 2-8 đường 4 là hợp lý nhất.

được làm không đổi (đường 3) vì lúc
này vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết.
+ Tỷ số truyền lực

v
r
F
M
M
i =
=
dq
vl
M
M
(2.6)
Ở đây:
i
F
- Tỷ số truyền lực.
M
r
(M
dq
) - Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng).
M
v
(M
vl
)- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng).

r
ω
- Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;
i
F
- Tỷ số truyền lực;
i
ω
- Tỷ số truyền động học.
Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ
trên trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:
- Hiệu suất thuận η
th
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái
xuống các bánh xe dẫn hướng.
- Hiệu suất nghịch η
ng
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh
xe
dẫn hướng lên vô lăng.
Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ
lực điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập
truyền từ hệ thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch không được
không được quá thấp vì sẽ làm mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn

15
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập
và người lái bị mất cảm giác đường.
Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi

thống treo phụ thuộc kém.
+ Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên
dễ xuất hiện dao động và rung động.
2.1.2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
Trên hình 2-11 trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.

17
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
Hình 2-11 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
1-Vô lăng; 2- Trục lái; 3-Cơ cấu lái; 4-Trục ra; 5-Đòn quay đứng; 6-Bộ phận
hướng của hệ thống treo; 7-Đòn kéo bên; 8-Đòn lắc; 9-Bánh xe.
Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ
làm các nhiệm vụ :
- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô.
- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh.
- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi
điều kiện chuyển động.
Và phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Đảm bảo tính êm dịu.
- Dập tắt nhanh các dao động.
- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động.
2.1.3 Cường hóa lái
2.1.3.1 Công dụng
Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hay máy kéo
bánh bơm hiện đại thường có trang bị cường hoá lái để:
- Giảm nhẹ lao động cho người lái.
- Tăng an toàn cho chuyển động.

18
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn

+ Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung.
+ Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng.

19
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
+ Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung.
a/ Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái
Phương án bố trí này van phân phối, xilanh lực được bố trí chung với cơ cấu lái.
ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các đường
ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự
không ổn định động lực học do cường hoá gây nên.
Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các
chi tiết của dẫn động hệ thống lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vòng
toàn bộ của các bánh xe dẫn hướng. Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của
hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn
hướng. Sử dụng phương pháp này là không có lợi do phải tăng khối lượng các chi
tiết dẫn động lái và cơ cấu lái.
CC
B
6
5
2
3
1
4
Hình 2-12 Sơ đồ van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái
1- Cơ cấu xilanh lực + cơ cấu lái + van phân phối; 2-Bánh xe; 3-Cầu dẫn hướng; 4-
Cơ cấu hình thang lái; 5-Trục lái; 6-Vô lăng
b/ Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
Trong phương án này van phân phối và xilanh lực được bố trí chung thành một


21
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
tác động của cường hoá lái, công suất của cường hoá lái dễ dàng thay đổi do xilanh
lực có thể thay đổi tự do cách bố trí.
Trong trường hợp này ta bố trí xilanh lực trên hình thang lái để giảm thiểu lực
tác dụng lên cơ cấu lái và lên dẫn động lái do vậy nó làm giảm kích thước của dẫn
động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng sinh ra.
CC
B
7
6
3
5
4
1
2
8
Hình 2-14 Sơ đồ van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với
xilanh lực
1-Cơ cấu lái; 2-Van phân phối; 3-Cơ cấu hình thang lái; 4-Cầu dẫn hướng; 5-Bánh
xe; 6-Trục lái; 7-Vô lăng; 8-Xilanh lực
d/ Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau
Trong phương án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực
nằm tách biệt với nhau. Nó cũng có đầy đủ những ưu điểm của các phương án bố
trí trước như là cơ cấu lái và dẫn động lái được giảm tải khỏi lực tác động của
cường hoá, công suất của cường hoá dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi

22
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn

(2.8)
Ở đây :
P
l
- lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;
P
c
- Lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những
điều kiện quay vòng như trên;
P
h
- Lực do bộ cường hoá đảm nhận qui về vành tay lái.
- Chỉ số phản lực của cường hoá lên vành tay lái:

23
Thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ 2,25 tấn
ρ =
cq
c
dM
dP
(2.9)
Ở đây:
dP
c
- số gia lực tác dụng lên vành tay lái đã có trợ lực;
dM
c
- mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng.
Trong bộ trợ lực hiện nay ρ = 0,02- 0,05 (N/Nm)

=
+
(2.10)
Trong đó:

1
θ
,
2
θ
: góc quay của các bánh xe dẫn hướng

ϕ
: góc quay đòn quay đứng
+ Tỷ số truyền lực: tỷ số tổng mômen quay của các bánh xe dẫn hướng và
mômen đòn quay đứng

dd,F
dq
M
i
M
Σ
=
(2.11)
Trong đó:
M
dq
- Mômen đòn quay đứng.
M

trí trung gian của chúng thì trục trước của xe sẽ được nâng lên.
Trên hình 2-16a là sơ đồ của bánh xe dẫn hướng có trụ quay đứng đặt nghiêng
ngang một góc β.Nếu xem như bánh xe không có góc doãng thì ta có thể phân
phản lực thẳng đứng của mặt đất Z
1
làm 2 thành phần: Z
1
.cosβ song song với tâm
trục quay đứng và Z
1
.sinβ vuông góc với nó.
Trên hình 2-16b biểu thị bánh xe của các lực tác dụng lên nó trong mặt phẳng
đường giả sử bánh xe quay đi 1 góc θ khi đó Z
1
.sinβ có thể phân thành 2 thành
phần lực: Z
1
.sinβ.cosθ nằm trong mặt phẳng đi qua dường tâm của cam quay và
Z
1
.sinβ.sinθ nằm trong mặt phẳng giữa của bánh xe.
Từ hình 2-16b ta tìm được momen ổn định tạo nên bởi tác dụng của phản lực
thẳng đứng của đất lên bánh xe và độ nghiêng bên của trụ đứng:
M
β
z
=Z
1
.sinβ.sinθ.b
n