-
Thông tin
-
Hỏi đáp
Đồ án tốt nghiệp - Công nghiệp ô tô | Đại học Lâm Nghiệp
Đồ án tốt nghiệp - Công nghiệp ô tô | Đại học Lâm Nghiệp được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn sinh viên cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Công nghiệp ô tô
6 tài liệu
Trường: Đại học Lâm nghiệp
158 tài liệu
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU…...………………………………………………………………….4
PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI…………………………………...5
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu...........................................................................5
1.1. Công dụng của hệ thống lái..........................................................................5
1.2. Phân loại hệ thống lái...................................................................................5
1.3. Yêu cầu của hệ thống lái..............................................................................5
2. Kết cấu hệ thống lái............................................................................................6
2.1. Vành lái........................................................................................................6
2.2. Trục lái.........................................................................................................7
2.3. Cơ cấu lái.....................................................................................................7
2.3.1. Tỷ số truyền cơ cấu lái..........................................................................7
2.3.2. Hiệu suất cơ cấu lái...............................................................................8
2.3.3. Các yêu cầu của cơ cấu lái....................................................................9
2.3.4. Các dạng cơ cấu lái thông dụng............................................................9
3. Các góc đặt bánh xe.........................................................................................12
3.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)................................................13
3.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)............................................................15
3.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin).....................................................16
3.4. Độ chụm và độ mở (Góc doãng)................................................................17
3.5. Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng)..........................18
4. Dẫn động lái.....................................................................................................19
5. Trợ lực lái.........................................................................................................23
5.1. Tổng quan về trợ lực lái.............................................................................23
5.2. Kết cấu trợ lực lái.......................................................................................24
5.2.1. Nguồn cung cấp..................................................................................26
5.2.2. Bộ phận sinh lực.................................................................................27
5.2.3. Van phân phối.....................................................................................27
5.2.4. Tính chép hình của hệ thống lái..........................................................31
5.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực...................31
PHẦN II: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI……………………………………...33
1. Các số liệu thiết kế...........................................................................................33
2. Chọn phương án thiết kế..................................................................................33 - 1 -
2.1. Chọn phương án dẫn động lái....................................................................33
2.2. Chọn phương án cơ cấu lái........................................................................34
3. Thiết kế hệ thống lái........................................................................................35
3.1. Tính mô men cản quay vòng......................................................................35
3.1.1. Mô men cản quay vòng M1 gây nên do lực cản lăn............................35
3.1.2. Mô men cản M do ma sát giữa bánh xe và m 2
ặt đường......................35
3.2. Tỷ số truyền của hệ thống lái.....................................................................37
3.2.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái id..........................................................37
3.2.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic..............................................................37
3.2.3. Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái.....................................37
3.3. Chọn phương án cường hóa lái..................................................................38
3.4. Tính các thông số hình học của dẫn động lái.............................................39
3.4.1. Tính động học hình thang lái..............................................................39
3.4.2. Xây dựng đường đặc tính lý thuyết.....................................................41
3.4.3. Xây dựng đường đặc tính thực tế........................................................42
3.5. Kiểm tra các thông số hình học của cơ cấu lái...........................................45
3.5.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng.........................................45
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng..................................................45
3.5.3. Xác định kích thước và thông số của thanh răng................................46
3.6. Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng................................................47
3.6.1. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng.............47
3.6.2. Kiểm tra vật liệu.................................................................................47
3.7. Tính trục lái................................................................................................50
3.8. Tính bền đòn kéo ngang.............................................................................53
3.9. Tính bền đòn bên hình thang lái.................................................................51
3.10. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái..................................................54
3.11. Tính bền khớp cầu (rotuyl).......................................................................54
PHẦN III: THIẾT KẾ CƯỜNG HÓA LÁI………………………………….... 57
1. Yêu cầu và phương án chọn cường hóa............................................................57
1.1. Các yêu cầu của cường hoá........................................................................57
1.2. Chọn loại trợ lực........................................................................................57
2. Lựa chọn phương án bố trí cường hóa..............................................................58
2.1. Chọn phương án bố trí cường hóa..............................................................58
2.2. Chọn van phân phối...................................................................................59 - 2 -
3. Tính toán cường hóa.........................................................................................61
3.1. Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái.......................................61
3.2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái...............................................................62
3.3. Tính toán xi lanh lực..................................................................................64
3.4. Xác định năng suất của bơm......................................................................65
3.5. Tính các chi tiết của van phân phối............................................................67
3.5.1. Tính góc xoay của van quay...............................................................67
3.5.2. Các thông số khác...............................................................................68
PHẦN IV: THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÁI
………………………...…………………………………………….72
1. Tháo cơ cấu lái.................................................................................................72
2. Lắp cơ cấu lái...................................................................................................72
3. Lắp ráp các cụm cường hóa..............................................................................73
3.1. Lắp ráp các bộ phận của xi lanh.................................................................73
3.2. Lắp van phân phối......................................................................................73
4. Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái và cách khắc phục.......................74
5. Bảo dưỡng hệ thống lái....................................................................................80
5.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái................................................................80
5.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái.....................................................80
KẾT LUẬN……………………………………………………………………......82
TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………...83 - 3 - LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân, được sử dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng vì nó
có những ưu điểm như thông dụng, đơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ động cao.
Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên, đặc biệt là các loại
xe 7 chỗ với ưu 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 lượng thiết kế và sử dụng của phương 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. Để đảm bảo tính tiện nghi, an toàn cho người sử dụng thì việc thiết kế
một hệ thống lái đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra là một điều rất cần thiết trong xã
hội hiện đại. Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vòng đúng của các bánh xe dẫn
hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng và phù hợp với phần lớn
đối tượng sử dụng. Chính vì vậy việc tính toán và cải tiến về thiết kế chế tạo cũng như
sử dụng hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn.
Qua tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với yêu cầu nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp
em được giao nhiệm vụ: ‘‘Tính toán thiết kế hệ thống lái cho ôtô con, loại 7 chỗ ngồi ”.
Sau hơn ba tháng, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Trọng Hoan 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 được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Trần Quốc Hoài - 4 - PHẦN I
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1. Công dụng của hệ thống lái
Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô (thay đổi hay duy
trì) theo tác động của người lái. Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống điều khiển
khác thực hiện điều khiển ô tô và đóng góp vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an
toàn giao thông khi ô tô chuyển động. Hệ thống lái bao gồm các cụm và chi tiết từ cơ
cấu điều khiển (vành lái) tới các cơ cấu điều khiển hướng chuyển động toàn xe.
1.2. Phân loại hệ thống lái
Phân loại theo phương pháp chuyển hướng
- Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS)
- Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS)
Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực - Hệ thống lái cơ khí
- Hệ thống lái có trợ lực bằng thuỷ lực, bằng khí nén, kết hợp…
Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
- Cơ cấu lái kiểu trục vít globoit – con lăn
- Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít – êcu bi
- Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
Phân loại theo cách bố trí vành lái
- Bố trí vành lái bên trái (theo luật đi đường bên phải)
- Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái)
1.3. Yêu cầu của hệ thống lái
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của
ôtô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau: - 5 -
Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái.
Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh
và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.
Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi quay vòng.
Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự
tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng.
Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái
Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không
ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.
Giữ chuyển động thẳng ổn định.
Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
2. Kết cấu hệ thống lái
Hình 1.1. Sơ đồ kết cấu hệ thống lái đơn giản
1. Vành lái; 2. Trục lái; 3. Cơ cấu lái; 4. Khung xe; 5. Đòn dẫn động 2.1. Vành lái
Vành lái là cơ cấu có dạng vành tròn. Người lái tác dụng lực 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 người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái: Mvl=Pl.rvl - 6 -
Trong đó: Mvl : Là mô men vành lái
Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái
rvl : Là bán kính vành lái
Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không được vượt quá 8. 2.2. Trục lái
Trục lái có nhiệm truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái
chính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và
ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va
đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra.
Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loại
trục lái không thay đổi được góc nghiêng.
Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấu
điều khiển như: cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể
điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượt
trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái. 2.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái là bộ phận cơ bản trong hệ thống lái, nó có nhiệm vụ biến chuyển
động quay vòng của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu.
Về bản chất, cơ cấu lái là hộp giảm tốc và có nhiệm vụ tăng mômen truyền từ vô
lăng tới các bánh xe dẫn hướng. Các thông số đặc trưng cho cơ cấu lái gồm tỷ số
truyền, hiệu suất thuận, hiệu suất nghịch.
2.3.1. Tỷ số truyền 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: Trong đó: - 7 -
: là góc quay của vô lăng
: là góc quay của trục đòn quay đứng
Tỷ số truyền cơ cấu lái có thể không đổi hoặc thay đổi. Quy luật thay đổi tỷ số
truyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ sau:
Hình 1.2. Giản đồ thể hiện quan hệ giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái
và góc quay của vành tay lái
* i = góc quay của vô lăng / góc quay của bánh dẫn hướng (đối với cơ cấu lái trục răng - thanh răng ).
* Phân tích đồ thị:
Với quy luật thay đổi như trên, khi ô tô chuyển động trên đường thẳng với vận
tốc cao, người lái chỉ phải đánh lái với các góc rất nhỏ xung quanh vị trí trung gian,
nên tỷ số truyền lớn ở đây giúp cho người lái điều khiển ô tô nhẹ nhàng. Hơn nữa tỷ số
truyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vô lăng.
Ở các góc đánh lái lớn thì tỷ số truyền nhỏ giúp cho việc điều khiển linh hoạt
hơn, cho phép ô tô có thể quay vòng trong những chỗ hẹp, bán kính quay vòng nhỏ.
Tuy nhiên cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi thường phức tạp, đắt tiền. Vì vậy với hệ
thống lái có trang bị trợ lực thì nên sử dụng cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi.
2.3.2. Hiệu suất cơ cấu lái
Trong cơ cấu lái người ta phân biệt 2 hiệu suất thuận và nghịch:
* Hiệu suất thuận: là hiệu suất tính theo lực truyền từ vô lăng tới bánh xe. Hiệu suất
này càng lớn thì tổn hao năng lượng điều khiển càng nhỏ, nghĩa là lái càng nhẹ hơn
* Hiệu suất nghịch: là hiệu suất tính theo lực truyền từ bánh xe lên vô lăng, vì
vậy khi thiết kế cơ cấu lái nên chọn hiệu suất nghịch nhỏ để giảm bớt lực truyền từ mặt đường lên vô lăng.
Như vậy, với hiệu suất nghịch nhỏ, các lực va đập từ mặt đường truyền ngược
lên vô lăng giảm đi đáng kể. Đây là một ưu điểm của cơ cấu lái cần được tận dụng tối - 8 -
đa. Tuy nhiên, nếu chọn hiệu suất nghịch quá bé thì vô lăng sẽ mất khả năng tự trở về
vị trí trung gian nhờ các mô men ổn định. Bởi vậy trong khi thiết kế nên chọn hiệu suất
nghịch ở mức độ hợp lý.
2.3.3. Các yêu cầu của cơ cấu lái
Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo. Vì vậy cơ cấu
lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quay được 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 đường được 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.
Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái, giá trị của lực này đạt giá trị max
khi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất.
Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ mặt đường
lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độ
đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ
thống lái được 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 như cơ cấu lái, các đòn dẫn động.
2.3.4. Các dạng cơ cấu lái thông dụng
* Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới trục lái chính
ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng được lắp trên các ổ bi. Điều chỉnh các ổ này
dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng.
Thanh răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ở
phía giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn. Khi vô lăng quay, bánh răng quay làm
thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự dịch - 9 -
chuyển của thanh răng được truyền tới đòn bên qua các đầu thanh răng, sau đó làm
quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng. 3 2 1 4 5 7 6
1. Trục lái 7. Đai ốc 8
2. Chụp nhựa 8. Đai ốc đ/c
3. Đai ốc điều chỉnh. 9. Lò xo
4. Ổ bi trên 10. Thanh răng
5. Vỏ cơ cấu lái 11. trục răng
6. Dẫn hướng 12. Ổ bi dưới 9 10 11 12 2
Hình 1.3. Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng,
trục răng đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn
khớp của bộ truyền lớn, do đó làm việc êm và phù hợp với việc bố trí vành lái trên xe. Ưu điểm:
+ Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác
dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác.
+ Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp, tự động triệt tiêu khe hở tại chỗ ăn khớp.
+ Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ. Nhược điểm:
+ Kích thước chiều dài cơ cấu lớn
+ Thanh răng chế tạo từ thép chất lượng cao, kích thước nhỏ tuy nhiên dễ bị
cong trong quá trình sử dụng.
* Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất. Trên phần lớn các ôtô
Liên Xô loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này.
Cơ cấu lái gồm trục vít globoit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các
ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn
có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái. - 10 - A-A 3 B 1 2 Nh× n theo B A A Hình 1.4. C cấấu lái tr ơ ụ c vít – con lăn
1. Trục vít; 2. Con lăn; 3. Trục đòn quay đứng Ưu điểm:
+ Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn nhưng
sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm được
áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn.
+ Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ôtô mà làm
con lăn có hai đến bốn vòng ren.
+ Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng. Đường trục của
con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn = 5 7mm, điều này cho
phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng. Nhược
điểm: Trong sử dụng độ rơ do ăn khớp giữa ren trục vít và răng con lăn sẽ
tăng dần lên do mòn, do vậy độ rơ cơ cấu lái sẽ ngày càng lớn. Khi độ rơ quá lớn
hiệu quả điều khiển hai chiều của cơ cấu lái sẽ kém, dẫn tới giảm độ nhạy của hệ thống lái. - 11 -
* Cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng:
Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có rãnh
tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường
hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu.
Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này
làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi bánh
răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn hướng. 1 2 3 4 5 6 7 10 9 8 00
Hình 1.5. Cơ cấu lái trục vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng
1. Vỏ cơ cấu lái; 2. Ổ bi dưới; 3. Trục vít; 4. Ê cu; 5. Ổ bi trên; 6. Phớt
7. Đai ốc điều chỉnh; 8. Đai ốc hãm; 9. Bánh răng rẻ quạt; 10. Bi Ưu điểm:
+ Ma sát giữa trục vít và ê cu là ma sát lăn thông qua các viên bi, bởi vậy hiệu
suất truyền lực cao, giảm được sự mòn trong cơ cấu lái.
+ Răng của thanh răng và răng của bánh giẻ quạt có tiết diện thay đổi, cho phép
điều chỉnh được khe hở giữa chúng khi bị mòn.
+ Cơ cấu lái loại này cho phép dễ dàng kết hợp với trợ lực lái thủy lực và được
dùng phổ biến trên ô tô tải va ô tô buýt ngày nay. Nhược điểm:
+ Khi tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái sẽ làm giảm độ nhạy của hệ thống lái.
3. Các góc đặt bánh xe
Việc bố trí các bánh xe dẫn hướng liên quan trực tiếp tới tính điều khiển xe,
tính ổn định chuyển động của ôtô. Các yêu cầu chính của việc bố trí là điều khiển - 12 -
chuyển động nhẹ nhàng, chính xác đảm bảo ổn định khi đi thẳng cũng như khi quay
vòng, kể cả khi có sự cố ở các hệ thống khác. Đối với xe du lịch yêu cầu này ngày
càng được quan tâm và được nâng cao hơn vì vận tốc của xe không ngừng được nâng lên.
Ô tô có thể chuyển động mọi hướng bằng sự tác động của người lái quanh vô lăng.
Tuy nhiên, nếu ôtô ở trạng thái đi thẳng mà người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô
lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hay người lái phải tác dụng một lực lớn để quay
vòng xe thì sẽ gây sự mệt mỏi và căng thẳng về cả cơ bắp lẫn tinh thần khi điều khiển xe.
Vì vậy để khắc phục được các vấn đề nêu trên thì các bánh xe được lắp vào thân xe với
các góc nhất định tuỳ theo yêu cầu nhất định đối với từng loại xe và tính năng sử dụng của
từng loại. Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe.
Việc điều khiển xe sẽ trở lên dễ dàng hơn nếu các bánh xe được đặt theo một
góc chính xác theo yêu cầu thiết kế. Nếu như các góc đặt bánh xe không đúng thì có
thể dẫn đến các hiện tượng sau: + Khó lái.
+ Tính ổn định lái kém.
+ Trả lái trên đường vòng kém.
+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh).
Góc đặt bánh xe gồm các yếu tố sau :
+ Góc nghiêng ngang của bánh xe (Góc Camber)
+ Góc nghiêng dọc của trụ đứng (Góc Caster và khoảng Caster)
+ Góc nghiêng ngang trụ đứng (Góc Kingpin)
+ Góc doãng (Độ chụm và độ mở)
+ Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng).
3.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)
Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm
của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc camber, và đo bằng độ. Khi bánh xe dẫn
hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “camber dương”, và ngược lại gọi là góc
“camber âm”. Bánh xe không nghiêng thì camber bằng không (bánh xe thẳng đứng ). (-) (+) Góc Camber - 13 - 90 0
Hình 1.8. Góc Camber
* Chức năng của góc camber:
Những năm về trước bánh xe được đặt với góc camber dương để cải thiện độ
bền của cầu trước và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đường (do trọng lượng
của xe ) nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên đường, do có phần giữa cao hơn hai mép.
Ở những xe hiện nay, hệ thống treo và cầu xe cứng vững hơn những xe trước
kia và mặt đường thì phẳng, vì vậy ít cần camber dương, kết quả là các bánh xe được
điều chỉnh đến camber gần bằng 0 (ở một số xe camber bằng 0). Khi góc camber bằng
0 hoặc gần bằng 0 có ưu điểm là khi đi trên đường vòng bánh xe nằm trong vùng có
khả năng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất.
Góc camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới
tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục
trước và hệ thống treo trước. 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 đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng
theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong
nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường để
tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc camber thường âm.
3.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)
Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụ
đứng. Nó được đo bằng độ và được xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương - 14 -
thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Nếu trụ xoay đứng nghiêng về phía sau thì gọi là
caster dương, nghiêng về phía trước thì gọi là caster âm.
Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm
vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường được gọi là khoảng caster.
Góc caster và khoảng caster được thể hiện ở hình sau: (+) (-) Góc Caster V c
Hình 1.9. Caster và khoảng Caster
* Chức năng của góc caster :
Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào
đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vào
đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Y .b
Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều
tiến của xe (caster dương) thì phản lực bên Y bcủa đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một
mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau: M = Y .c b
Mômen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó bị
lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc phục
mô men này. Vì vậy, góc caster thường không lớn. Mômen này phụ thuộc vào góc
quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Đối với các xe hiện đại thì trị số của góc caster
bằng khoảng từ 00 đến 30.
Tính ổn định chạy thẳng: Nếu bánh xe có khoảng caster thì giao điểm giữa
đường tâm trục xoay đứng với mặt đường sẽ nằm phía trước điểm tiếp xúc giữa lốp xe
với mặt đường. Vì lốp xe được kéo về phía trước nên lực kéo này sẽ lấn át các lực có
xu hướng làm cho bánh xe mất ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định trên đường thẳng. - 15 -
3.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)
Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe. Góc
kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và phương thẳng đứng . (-) (+) Góc Kingpin 90°
Hình 1.10. Góc Kingpin
* Chức năng của góc kingpin:
Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng
với khoảng lệch tâm là bán kính r0, r0 là bán kính quay của bánh xe quay quanh
trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng nằm
ngang của bánh xe giữa đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với tâm của vết
tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Nếu r 0lớn 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
r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r 0là tạo camber
dương và làm nghiêng trụ quay đứng tức là tạo góc kingpin .
Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r0
quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh
sẽ sinh ra một mômen quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe bị kéo
sang một phía có phản lực lớn hơn. Các va đập từ mặt đường tác dụng lên các
bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy ngược. Mô men này tỷ lệ với
độ lớn của khoảng lệch. Khi khoảng lệch gần bằng 0, mô men nhỏ hơn sẽ sinh ra
quanh trục xoay đứng khi tác dụng lực lên bánh xe và vô lăng sẽ chịu ảnh hưởng
ít hơn bởi lực phanh hay va đập từ mặt đường. - 16 -
Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc kingpin sẽ làm cho các bánh xe
tự động trả về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng. Vấn đề trở về vị trí thẳng sau
khi quay vòng là do có mômen phản lực (gọi là mômen ngược) tác dụng từ mặt
đường lên bánh xe. Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góc kingpin.
3.4. Độ chụm và độ mở (Góc doãng)
Khi phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía sau ( khi nhìn từ trên
xuống ) thì gọi là “ độ chụm ”, sự bố trí ngược lại gọi là “ độ mở ”.
Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước
B, A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ
chụm là dương nếu B-A>0, là âm nếu B-A<0.
Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành tay
lái. Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳng hoàn toàn.
Hình 1.11. Độ chụm bánh xe
Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P f ngược
chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực Pf này
đặt cách trụ quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay
đứng . Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để
lăn phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm = B-A dương. Với góc như thế
thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái.
Hình 1.12. Lực cản lăn Pf
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe
về phía trước. Bởi vậy góc giảm. Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng
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.
3.5. Bán kính quay vòng (Góc bánh xe, bán kính quay vòng) O O'
Hình 1.13. Sự trượt bên khi quay vòng
Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết
hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả
các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.
Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì
các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay vòng mong muốn. - 18 - O
Hình 1.14. Sơ đồ quay vòng
Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay với
bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một lực
ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm. Lực này là lực hướng tâm. Lực hướng
tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và mặt đường,
lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng. 4. Dẫn động lái
Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng
quay của bánh xe. Vì vậy dẫn động lái trên xe phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện
tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo
ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh
xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định.
Quan hệ hình học của ACKERMAN
Quan hệ hình học của ACKERMAN là biểu thị quan hệ góc quay của các bánh
xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay vòng tức thời của xe nằm trên
đường kéo dài của tâm trục cầu sau. L β α - 19 - O Bo
Hình 1.14. Quan hệ hình học của ACKERMAN
Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu)
phải quay theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thức sau : cotg α - cotg β =B /L 0 (1)
Trong đó : - L : chiều dài cơ sở của xe
- B0 : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng
- α, β: Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía ngoài và trong
Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi là
hình thang lái Đantô. Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song
do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có kích thước
và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái
4 khâu với quan hệ hình học Ackerman chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn.
Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp.
* Có hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình:
- Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái Đantô như 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 đường tâm trụ đứng.
Phương pháp bố trí được trình bày như hình dưới đây: - 20 -
Hình 1.15. Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền
a. Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền
b. Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu
- Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo
các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.
Số lượng 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, nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
Ackerman, tức gần đúng với hình thang lái Đantô.
Hiện nay trên xe con thông dụng là hệ thống treo độc lập, do vậy dẫn động lái
có rất nhiều đòn và khớp.
Hình 1.16. Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống tr eo độc lập thang l động l ( như x
Hình 1.17. Bố trí hai cầu trước dẫn hướng
Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các
cánh tay đòn. Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền của các dẫn động lái
thường nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1.
* Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái
- Khớp cầu: Khớp cầu dùng trong hệ thống lái có 2 dạng:
Khớp cầu bôi trơn thường xuyên và khớp cầu bôi trơn một lần. Ngày nay khớp cầu
dùng cho xe con là loại không cần bảo dưỡng (bôi trơn một lần ). Khớp cầu dùng cho xe tải
là khớp cầu bôi trơn thường xuyên. Khớp cầu bôi trơn 1 lần bao gồm các loại sau: loại có
bạc kim loại, loại bạc nhựa và loại bạc cao su.
Ở các hệ thống lái có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch
chuyển hình học, lực tác dụng nên khớp nhỏ do vậy dùng loại khớp cầu có bạc cao su.
Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có biến dạng rất nhỏ và chịu ma sát tốt, giá
thành không cao loại này được sử dụng rộng rãi trên các xe con hiện nay.
Khớp cầu có bạc kim loại chỉ dùng trên các xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao.
- Các đòn dẫn động lái: Thông thường các đòn dẫn động lái có hai dạng là dạng
có kích thước cố định (hình thang lái) và loại có thể thay đổi được chiều dài (đòn kéo
dọc). Hình dạng của các đòn tuỳ thuộc vào vị trí, kết cấu và khoảng không gian cho
phép khi dịch chuyển nhưng phần lớn các đòn có tiết diện tròn và rỗng. Trên các đòn
kéo dọc (điều chỉnh độ chụm của bánh xe), thì hai đầu là khớp cầu, trên thân hai đầu
là ren ngược chiều nhau để khi điều chỉnh chỉ phải xoay đòn kéo. Thân khớp cầu bắt
với các đòn qua các bề mặt, còn hãm bằng chốt chẻ. - 22 -
- Giảm chấn của hệ thống lái:
Để nâng cao chất lượng của xe, trên một số loại xe có dùng giảm chấn
trong hệ thống lái. Trong hệ thống lái có cường hoá thì cường hoá đóng vai trò như một giảm chấn.
Tác dụng của giảm chấn là dập tắt các dao động từ mặt đường lên vành tay lái,
ổn định vành lái khi đi trên đường xấu. 5. Trợ lực lái
5.1. Tổng quan về trợ lực lái
Ta thấy lực cản quay vòng tỉ lệ thuận với trọng lượng xe phân lên cầu trước dẫn
hướng, do vậy những xe có trọng tải càng lớn thì lực cản quay vòng càng lớn. Lực cản
quay vòng tăng tới một giới hạn nào đó thì người lái không điều khiển vô lăng được
nữa. Trong trường hợp đó cần có một bộ phận hỗ trợ cho người lái khi quay vòng xe.
Người ta gọi bộ phận đó là trợ lực lái.
Do trợ lực lái phải có nguồn năng lượng, các van điều khiển, bộ phận sinh lực,…
đòi hỏi chế tạo có độ chính xác cao nên bộ phận trợ lực đắt tiền và chỉ được dùng trên
các xe tải lớn và rất lớn. Tuy nhiên do sự tiến bộ của kỹ thuật, công nghệ làm hạ giá
thành các chi tiết cộng với sự đòi hỏi ngày càng cao tính tiện nghi cho người lái cho
nên trợ lực lái ngày nay được áp dụng cả trên xe tải nhỏ và xe du lịch.
Nguồn năng lượng cung cấp cho trợ lực lái có thể là chất lỏng áp suất cao, khí
nén, điện,…tương ứng sẽ có các loại trợ lực thủy điện, trợ lực khí nén, trợ lực điện,…
do đó ta có các loại trợ lực lái sau:
- Trợ lực thủy lực được dùng nhiều hơn cả vì kết cấu gọn, dễ bố trí.
- Trợ lực khí nén về nguyên tắc giống trợ lực thủy lực, nhưng do áp suất khí nén
nên kết cấu trợ lực khí nén cồng kềnh và do đó ít được sử dụng.
- Trợ lực điện cũng gọn nhưng bộ phận sinh lực thường là động cơ điện nên đảo
chiều khó khăn do rô to có mô men quán tính nhất định. Do vậy trợ lực điện cũng ít được sử dụng.
* Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Khi bộ phận trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn làm việc được. Lúc này lực người
lái cần sinh sinh ra để điều khiển vô lăng lớn hơn, tuy vậy người lái vẫn có thể đưa xe
về nơi sửa chữa được.
- Phải đảm bảo cảm giác cho người lái khi lái xe: - 23 -
+ Bộ cường hóa chỉ bắt đầu hoạt động khi lực tác dụng lên vô lăng đạt được
một giá trị nhất định ( khoảng 20N ).
+ Lực trên vô lăng tỷ lệ thuận với lực cản quay vòng.
Để lái thuận tiện trung bình lực trên vô lăng khoảng 40 – 70 N, cực đại khoảng 100 – 150 N.
5.2. Kết cấu trợ lực lái
Một số sơ đồ hệ thống lái có trợ lực: 7 8 1 3 2 5 6 4
Sơ đồ 1. Cơ cấu lái, van phân phối và xi lanh lực được bố trí riêng rẽ
1. Nguồn cung cấp chất lỏng; 2. Xi lanh lực; 3. Cơ cấu lái;
4. Van phân phối; 5,6,7,8. Đường dầu - 24 -
Sơ đồ 2. Cơ cấu lái và van phân phối được bố trí trên cùng một khối 5 6 7 8
Sơ đồ 3. Van phân phối và xi lanh lực được bố trí trên cùng một khối
Sơ đồ 4. Bố trí trợ lực lái cùng với đòn kéo ngang
Van phân phối được điều khiển bởi tín hiệu từ vô lăng tức theo góc quay và lực
tác dụng lên vô lăng. Cũng như các bộ trợ lực của các hệ thống lái khác, van phân phối
đảm bảo tính chép hình cho hệ thống, cụ thể là đảm bảo tỉ lệ thuận giữa lực điều khiển
trên vô lăng với áp suất chất lỏng đi đến xi lanh lực. Nguyên lý:
Khi quay vòng sang phải, van phân phối nối đường dầu 6 với đường dầu 8 và
đường dầu 5 với đường dầu 7. Chất lỏng từ bơm đi đến khoang dưới của xi lanh lực - 25 -
đẩy piston đi lên, đẩy bánh dẫn hướng quay sang phải. Dầu ở khoang trên xi lanh lực
sẽ theo đường 6 về đường 8 và hồi về bơm.
Nguồn cung cấp trong đó chủ yếu là bơm thủy lực, được kéo bởi động cơ ô tô,
cung cấp chất lỏng áp suất cao cho hệ thống, bộ phận sinh lực là một xi lanh lực, chất
lỏng dùng trong hệ thống là dầu thủy lực. 5.2.1. Nguồn cung cấp
Nguồn cung cấp bao gồm bơm thủy lực, bình chứa dầu, các van an toàn, ắc quy
thủy lực. Bơm thủy lực thường dùng là bơm cánh gạt, bơm bánh răng, áp suất chất
lỏng có thể đạt 0,4 – 0,6 MN/m2.
- Nguyên lý làm việc của bơm cánh gạt :
Bơm cánh gạt gồm các bộ phận sau: vòng cam, rô to, cánh và van điều khiển lưu
lượng. Khi rô to quay trong vòng cam, vòng cam bắt chặt với vỏ bơm. Trong rô to có
các rãnh các cánh gạt đặt trong các rãnh đó. Vòng ngoài của rô to dạng hình tròn, mặt
trong của vòng cam là hình ôvan nên tạo khe hở giữa rôto và vòng cam. Các rãnh gạt
chia các khe hở này thành các buồng dẫn.
Hình 1.18. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt
Các cánh gạt tỳ lên nhau trong vòng cam nhờ có lực ly tâm lẫn áp suất dầu tác
dụng tác dụng lên cạnh trong của cánh nên làm kín rất tốt, do vậy khi bơm hoạt động
sinh ra dầu có áp suất cao mà không bị rò rỉ tại phần tiếp xúc giữa cánh gạt và vòng
cam. Thể tích tại buồng dầu tăng tại cửa hút nên dầu trong bình chứa được hút vào
buồng dầu từ cửa hút. Thể tích buồng dầu giảm ở phía bơm do vậy dầu hút vào bị đẩy
ra ngoài theo cửa bơm. Bơm có hai cửa hút và hai cửa bơm. Vì vậy mỗi vòng quay của
rôto thì dầu được hút và đẩy hai lần. - 26 -
5.2.2. Bộ phận sinh lực
Bộ phận sinh lực bao gồm xi lanh, pittông và cần pittông. Có thể gọi bộ phận này
là xi lanh lực, nó là bộ phận biến đổi áp suất chất lỏng thành lực tác dụng vào dẫn
động lái để làm quay bánh xe khi quay vòng. Xi lanh lực có thể bố trí độc lập, có thể
bố trí chung với van phân phối, cũng có thể bố trí chung với van phân phối và cơ cấu lái.
5.2.3. Van phân phối
Van phân phối hay là van điều khiển, có nhiệm vụ điều khiển dòng chất lỏng đi
đến xi lanh lực phù hợp với trạng thái quay vòng (sang trái, sang phải, hoặc đi thẳng).
Van phân phối có một yêu cầu quan trọng là đảm bảo tính chép hình cho hệ thống lái
nghĩa là góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng phải tương ứng với góc quay của vô
lăng và lực trên vô lăng phải tương ứng với lực cản quay vòng.
Van phân phối trên trợ lực lái thường có 2 loại: loại van trượt và loại van xoay. Kiểu van xoay
Van điều khiển kiểu xoay trong cơ cấu lái quyết định dầu từ bơm sẽ đi đến buồng
nào. Trục van điều khiển (mômen từ vô lăng tác dụng lên ) và trục răng được nối
với nhau bằng một thanh xoắn. Van xoay và trục răng được nối với nhau bằng một
chốt và quay cùng nhau. Nếu có áp suất dầu, thanh xoắn sẽ bị xoắn hết cỡ, trục van
điều khiển và trục răng sẽ tiếp xúc với nhau ở vấu chặn nên mômen từ trục van
điều khiển sẽ truyền thẳng đến trục răng. - 27 -
Hình 1.19. Van điều khiển kiểu xoay
Một sức cản trong mạch dầu được tạo ra bởi chuyển dộng quay của trục
van điều khiển so với van quay. Khi vô lăng quay sang phải, áp suất bị cản lại tại cửa
X và Y, khi quay sang trái, nó bị cản lại tại X' và Y'.
Hình 1.20. Mạch điều khiển thuỷ lực của van xoay
Khi đánh lái, trục van điều khiển quay, làm trục răng quay nhờ thanh kéo.
Ngược lại với trục răng, do lúc này thanh xoắn bị xoắn tỷ lệ với lực tác dụng từ mặt
đường, trục van điều khiển chỉ quay theo lượng xoắn của thanh xoắn và di chuyển
sang phải hoặc sang trái so với van quay. Vì vậy các khe X,Y ( hay X' và Y') được tạo
ra và gây ra sự khác nhau trong áp suất dầu giữa buồng xy lanh bên phải và bên trái.
Như vậy, chuyển động quay của trục van điều khiển trực tiếp gây ra sự thay đổi của
các cửa và điều chỉnh áp suất dầu. Dầu từ bơm vào vành ngoài của van quay và dầu
hồi về bình qua khe hở giữa thanh xoắn và trục van điều khiển. Kiểu van trượt: 5 6 7 4 3 - 28 - 8 2 1 1 0 1 1 2 1 3
Hình 1.21. Sơ đồ mạch điều khiển van trượt
1. Thùng chứa; 2. Bơm dầu; 3. Bánh xe dẫn hướng; 4. Vỏ van phân phối
5. Lò xo; 6. Đòn kéo dọc; 7. Xi lanh lực; 8,9. Đường dầu nối
10. Đường dầu hồi; 11. Con trượt; 12. Cơ cấu lái; 13. Vô lăng
Van phân phối được lắp trên đòn kéo dọc 6. Phía đòn quay đứng, đòn kéo dọc
được nối cứng với con trượt 11 (lõi van), phía còn lại nối cứng với vỏ van 4. Khi xe
chuyển động thẳng, con trượt nằm ở vị trí trung gian, chất lỏng từ bơm 2 đi vào van
phân phối và thoát ra đường hồi 10 đi về thùng chứa 1, hệ thống trợ lực không làm việc.
Khi quay vòng, người lái quay vô lăng 13 (giả sử sang trái), qua cơ cấu lái 12
đòn kéo dọc sẽ đẩy con trượt 11 lên trên, lúc này dầu áp suất cao từ bơm qua van đi
vào đường 8 và đến buồng trái của xi lanh lực 7 đẩy piston sang trái, đẩy bánh xe quay § Õn b× nh chøa Tõ b¬m
sang trái, thực hiện quay vòng trái. Đường dầu 9 lúc này qua van được nối thông với
đường 10, đưa dầu từ buồng trên bên phải xi lanh lực về thùng chứa 1. Ngược lại nếu V3 V4 V2 người lái quay vô C¸nh V
lăng sang phải, con 1trượt 11 bị kéo xuống, dầu áp suất cao đi từ bơm
qua van đến đường dầu 9, đến buồng phải của xi lanh lực 7 và dầu từ đường 8 sẽ qua
van phân phối về đường 10 và về thùng chứa 1. Lò xo phản ứng 5 có tác dụng đảm
bảo khi lực tác dụng của người lái lên vô lăng đạt một giá trị nhất định, hệ thống trợ V1 No.1 V2 lực mới làm việc, đi V4 V3
ều này đảm bảo cho người lái có “cảm giác lái” khi quay vô lăng. Kiểu van cánh. - 29 - Piston trî lùc
Hình 1.22. Sơ đồ mạch điều khiển van cánh
Trục van điều khiển và trục răng được nối nhau thông qua thanh xoắn, các cánh
van được làm liền với thanh xoắn.
Các van V1 và van V 2của cánh số một đóng vai trò như van điều khiển hướng
chảy và lựa chọn dòng dầu: hoặc từ P-A-T hoặc từ P-B-T phụ thuộc vào sự dịch chuyển của vô lăng.
Các van V 3và van V 4của cánh số hai đóng vai trò như van điều khiển áp suất tại
điểm A và điểm B phụ thuộc vào lực đánh lái. Ở vị trí chung gian tất cả các van V1,V ,V 2
3 và van V4 đều mở và do đó không có sự chênh lệch áp suất giữa hai khoang A và khoang B.
Khi vô lăng quay sang trái V1 mở, V 2đóng, V3 mở một phần, V 4mở do vậy áp
suất tại A tăng lên và đẩy piston sang phải tạo sự trợ lực lái. Tương tự khi xe quay vòng sang phải.
5.2.4. Tính chép hình của hệ thống lái
Khi người lái đang quay vô lăng về 1 phía nào đó ( sang phải ), thì dừng lại. con
trượt 11 dừng lại theo, trong khi đó do đường dầu 9 vẫn đang nối thông với bơm và
dầu áp suất cao vẫn vào khoang bên phải của xi lanh lực 7, piston vẫn tiếp tục được
đẩy sang trái đẩy bánh xe 3 quay sang phải, thông qua các đòn dẫn động thanh kéo dọc - 30 -
6 sẽ đẩy vỏ van 4 đi xuống, đóng đường dầu từ bơm vào đường 9, giữ nguyên áp suất
dầu trong khoang bên trái của xi lanh lực, piston của xi lanh lực dừng lại và do đó
bánh dẫn hướng cũng dừng lại cùng vô lăng.
Khi bộ phận trợ lực hỏng đảm bảo hệ thống lái vẫn làm việc được, tuy nhiên lực
trên vô lăng sẽ lớn, làm người lái rất vất vả.
5.2.5. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực
Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực sử dụng công suất của động cơ để giảm nhẹ
lực lái. Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xi lanh
lực. Mức độ trợ giúp phụ thuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston. Vì vậy
nếu cần trợ lực lái lớn hơn thì phải tăng áp suất dầu. Vị trí trung gian.
Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu sẽ chảy qua van vào cửa xả và hồi về bơm.
Vì áp suất dầu bên trái và bên phải piston là như nhau nên piston không chuyển động về hướng nào.
Khốối van điềều khiển Bơm Xy l Piston anh lực
Hình 1.23. Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái ở vị trí trung gian Khi quay vòng
Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hướng nào, giả sử quay sang phải thì van
điều khiển cũng di chuyển làm đóng một phần cửa dầu, còn cửa kia mở rộng hơn. Vì
vậy làm thay đổi lượng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu được tạo ra. Sự chênh - 31 -
lệch áp suất giữa hai khoang trái và phải của piston làm piston dịch chuyển về phía có
áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ được đẩy qua van điều khiển về bơm. Khốối van Bơm điềều khiển Xy lanh lực Piston
Hình 1.24. Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng PHẦN II
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
1. Các số liệu thiết kế
Các thông số cơ bản của xe:
Chiều rộng cơ sở: B = 1650 (mm)
Khoảng cách giữa hai tâm trụ đứng: B = 0 1510 (mm)
Chiều dài cơ sở của xe: L = 2650 (mm)
Chiều dài toàn bộ xe: L = 4489 (mm) 0
Trọng lượng không tải: G0 = 21000 (N)
Trọng lượng toàn tải: G = 27600 (N)
Trọng lượng tác dụng lên cầu trước dẫn hướng: G = 13600 (N) 1
Trọng lượng tác dụng lên một bánh dẫn hướng: G = 6800 (N) bx Ký hiệu lốp: 215/70 R16 Thông số hệ thống lái:
Chiều dài đòn bên hình thang lái: m = 180 (mm) - 32 -
Khoảng cách giữa đòn ngang và trụ trước: y = 188 (mm)
Chiều dài thanh nối bên hình thang lái: p = 280 (mm)
2. Chọn phương án thiết kế
Đặc điểm xe ô tô con 7 chỗ : - Xe tải trọng thấp.
- Vận hành trên mặt đường tốt, điều kiện thuận lợi.
2.1. Chọn phương án dẫn động lái
Dẫn động lái bao gồm tất cả các cơ cấu truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay
của các bánh xe dẫn hướng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái. Trên ôtô hệ thống treo trước
độc lập và cơ cấu lái loại trục răng thanh răng thì có thể kết hợp thanh răng làm luôn
chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái. Sự quay vòng của ôtô rất phức tạp,
để đảm bảo mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khi quay
vòng là một điều khó thực hiện. Hiện nay người ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ
động học đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo nên hình thang lái. Ở đây ta
chọn phương án dẫn động lái 6 khâu cho hệ thống treo độc lập.
Hình 2.1. Sơ đồ dẫn động lái
2.2. Chọn phương án cơ cấu lái
Hiện nay trên các xe chủ yếu sử dụng hai loại cơ cấu lái là cơ cấu lái loại trục
răng - thanh răng và cơ cấu lái loại bi tuần hoàn.
* Cơ cấu lái trục răng – thanh răng có những ưu điểm sau:
- Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụng
như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác.
- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp.
- Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ. - 33 -
và dựa vào điều kiện làm việc của ôtô, ta chọn phương án cơ cấu lái là loại trục răng thanh răng. 5 6 1 2 3 4
Hình 2.2. Sơ đồ chung của hệ thống lái thiết kế
1. Đòn quay ngang; 2. Khớp cầu; 3. Cơ cấu lái; 4. Thanh dẫn động;
5. Vành tay lái; 6. Trục lái
3. Thiết kế hệ thống lái
3.1. Tính mô men cản quay vòng
Mômen cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định ở trạng thái xe
quay vòng và chở đủ tải. Mômen cản quay vòng được tính toán khi xuất hiện lực cản
lăn ở hai bánh xe ngược chiều nhau, có một lực bên Y, mô men ổn định của bánh xe
dẫn hướng. Lúc đó mômen cản quay vòng trên một bánh xe dẫn hướng Mc sẽ bằng
tổng số của mômen cản lăn M1, mômen ma sát giữa bánh xe và mặt đường M2 và
mômen ổn định M3 gây nên bởi các góc đặt của các bánh xe và trụ đứng. MC = M1+M +M 2 3 (2.1)
3.1.1. Mô men cản quay vòng M1 gây nên do lực cản lăn
- M1 được tính theo công thức: M = G 1 . f.a bx (2.2) Trong đó: + G = 6800 (N) bx
+ a: cánh tay đòn của lực Pf quay xung quanh trụ đứng.
Với xe thiết kế ta đo được a = 45 (mm) = 0,045 (m)
+ f: hệ số cản lăn xét cho trường hợp ô tô chạy trên đường nhựa và khô f = 0,02 - 34 - rb a
Hình 2.3. Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang
3.1.2. Mô men cản M2 do ma sát giữa bánh xe và mặt đường
Giá trị mômen do Y gây lên M2 được tính cho một
bánh xe, phản lực bên lùi sau
một đoạn x. Giá trị của x thừa nhận bằng 1/4 chiều dài của vết tiếp xúc và gây lên mômen quay cùng chiều M : 1 M2 = Y. x (2.3)
Trong đó: + x là khoảng cách từ tâm vết tiếp xúc với hợp lực ma sát: (2.4)
Với r là bán kính tự do của bánh xe dẫn hướng: d r B 25, 4 2 (mm) (2.5)
Với bánh xe có ký hiệu 215/70 R16 ta tính được: 16 r 215 25, 4 0, 4 2 (m)
+ r là bán kính làm việc trung bx bình của bánh xe: => (2.6)
Thay vào (2.4) ta được: x = 0,14r + Y = Gbx. y Với
= 0,85: hệ số bám ngang giữ y a bánh xe và mặt đường M = 2 Y. x = 0,14.r.Gbx. y (2.7) r 0 rbx x Y - 35 -
Hình 2.4. Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi xe quay vòng
+ Mômen ổn định M3 có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số .
Mômen cản tổng cộng trên cầu trước dẫn hướng được tính toán như sau: Mc = 2.(M + M 1 2 ) /= 2 G (f.a + 0,14. bx y.r) / (2.8)
Giá trị theo kinh nghiệm 1,07 - 1,15. Chọn = 1,1
= 0,5 - 0,7 hiệu suất tính đến tổn hao ma sát, chọn = 0,7
Thay số vào (2.8) ta có: Mc = 1040 (N.m)
3.2. Tỷ số truyền của hệ thống lái
3.2.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái id
Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn: i = 0,85-1,1 d
Chọn sơ bộ: i =1 ( cho cầu dẫn hướng ) d
3.2.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic
Ta có công thức: ’max = max.i (2.9) Trong đó :
+ ’max: gọi là vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng.
Với xe thiết kế là xe du lịch ta chọn ’max = 1,75 (vòng) + o
max: góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng ( 40 ). Ta có:
Ta lấy sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống lái i =16.
Tính lại ’max, ta có: (vòng), phù hợp với tiêu chuẩn thiết kế.
Do tỷ số truyền của dẫn động lái id=1, nên tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16
3.2.3. Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái Pvlmax= (2.10) Trong đó:
+ Mc: là mô men cản quay vòng Mc=1040 (Nm)
+ Pmax là lực tác dụng lớn nhất lên vành tay lái.
+ il: là tỷ số truyền của hệ thống lái.
+ R: là bán kính vành lái, R=190 (mm)
+ : là hiệu suất của hệ thống lái =0,8 - 36 - Thay số ta được (N)
Với Pvl này, sẽ làm cho người lái mệt mỏi khi điều khiển một khoảng thời gian,
cho nên ta phải sử dụng hệ thống trợ lực lái, tạo sự thoải mái cho người lái.
3.3. Chọn phương án cường hóa lái
Với thực tế và những vấn đề về cường hóa lái đã được giới thiệu ở phần trước,
ta chọn phương án thiết kế cường hóa như sau:
- Phương án cường hóa lái là cường hóa thủy lực.
- Chọn bơm là bơm cánh gạt.
- Phương án bố trí là sơ đồ 4: Bố trí trợ lực cùng với đòn kéo ngang.
- Chọn van điều khiển là loại van xoay.
Kết hợp với việc chọn phương án cơ cấu lái là trục răng – thanh răng, và dẫn
động lái 6 khâu, ta có sơ đồ bố trí chung hệ thống lái thiết kế như sau:
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái thiết kế
* Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi quay vành lái đi một góc, lực từ vành lái truyền qua trục lái tới trục răng
của cơ cấu lái. Mô men này làm quay trục răng, tác dụng làm thanh răng di chuyển
sang trái hoặc phải, qua thanh dẫn động và đòn quay bên tác dụng làm cho bánh xe
xoay sang phải hoặc sang trái, thay đổi hướng chuyển động của ôtô. Khi lực đặt vào - 37 -
vành tay lái đến một giá trị xác định ( được tính trước ), khi đó cường hóa lái bắt đầu
làm việc và tác dụng lực làm quay các bánh xe dẫn hướng.
3.4. Tính các thông số hình học của dẫn động lái
3.4.1. Tính động học hình thang lái
Nhiệm vụ của tính động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưu của
hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng một cách
chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận
đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống dẫn động lái. L B C 0 m A D O
Hình 2.6. Sơ đồ động học khi xe quay vòng
Từ lý thuyết ta thấy các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì hệ thống lái phải
đảm bảo mối quan hệ của góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng như sau: (2.11) Trong đó:
+ : Là góc quay của bánh xe dẫn hướng ngoài
+ : Là góc quay của bánh xe dẫn hướng trong
+ L : Là chiều dài cơ sở của xe
+ B : Là khoảng cách giữa hai tâm o trụ đứng - 38 - Trường hợp xe đi thẳng Bo m y p X
Hình 2.7. Sơ đồ dẫn động lái khi xe đi thẳng
Từ sơ đồ dẫn động lái trên ta có thể tính được mối liên hệ giữa các thông số
theo các biểu thức sau: (2.12) Trong đó: (2.13) (2.14) Thay vào ta được: (2.15)
Các đòn bên tạo với phương ngang một góc . Khi ôtô quay vòng với các bán
kính quay vòng khác nhau thì hình thang lái đantô không thỏa mãn hoàn toàn được
quan hệ giữa và như công thức trên.
Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý
thuyết trong giới hạn cho phép, không vượt quá 1 .o
Trường hợp khi xe quay vòng A D B C X
Hình 2.8. Sơ đồ dẫn động khi xe quay vòng
Ta có các thông số như trên hình vẽ. - 39 -
Từ sơ đồ ta có mối quan hệ của các thông số như sau: (2.16) Với: (2.17)
Từ quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có:
Thay vào biểu thức trên ta có: (2.18) (2.19)
Từ mối quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có: (2.20) Mặt khác:
Thay vào ta có biểu thức sau: - (2.21) Trong đó: (2.21)
3.4.2. Xây dựng đường đặc tính lý thuyết
Ta có mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hướng như sau: (2.22) Với Bo = 1510mm, L = 2650mm.
Cho các giá trị khác nhau tư 5 – 40, ta có các góc tương ứng theo bảng: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 4.7 9.08 13.04 16.70 20.11 23.33 26.4 29.3 6 0 5
Từ bảng giá trị thu được ta xây dựng được đồ thị quan hệ lý thuyết: - 40 - 35 30 25 20 α 15 alpha lý thuyết 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 β
Hình 2.9. Đồ thị đường đặc tính lý thuyết - 41 -
3.4.3. Xây dựng đường đặc tính thực tế
Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng đường
cong biểu thị hàm số . Ta có mối quan hệ giữa các thông số đó như sau: - (2.23) Trong đó: (2.24)
Theo các thông số lấy trên xe tham khảo ta có:
- : góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương ngang
- m = 180(mm): chiều dài đòn bên hình thang lái
- y = 188(mm): khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái
- p = 280(mm): chiều dài thanh nối bên hình thang lái
Cho lần lượt ta có được bảng số liệu sau: Trong đó: - 42 -
Ta xây dựng đồ thị quan hệ vµ thực tế và lý thuyết trên cùng đồ thị như sau:
Đồ thị đặc tính hình thang lái ở các góc ϴ khác nhau 35 30 alpha lý 00 25 thuyếết alpha 1 34 20 alpha 2 alpha 3 α 36 15 alpha 4 alpha 5 98 10 70 5 64 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10 β 25 0.00 4.86
9.46 13.76 17.75 21.38 24.58 27.29 29.4 = 77 0.00 0.11 0.37 0.73 1.06 1.28 1.26 0.90 0.06 0.00 4.88
9.51 13.87 17.94 21.66 24.98 27.83 30.10 = 78 0.00 0.12 0.43 0.84 1.25 1.56 1.66 1.44 0.76 - 43 -
Hình 2.10. Đường đặc tính thực tế Ta thấy chỉ có thì
Như vậy với thì ta có được đường cong thực tế gần với đường cong lý thuyết nhất,
và thỏa mãn điều kiện về sai lệch giữa lý thuyết và thực tế.
Vì vậy ta chọn được =750, ứng với góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng là vµ Độ dài thanh kéo ngang: => (mm)
3.5. Kiểm tra các thông số hình học của cơ cấu lái
Theo sơ đồ dẫn động lái, khi bánh xe dẫn hướng quay được một góc thì thanh
răng dịch chuyển một đoạn X1 (2.25)
Thay m =180, p =280, y =188, và
Ta tính được X = 87.86 (mm) 1 - 44 -
Do thanh răng quay về cả hai bên nên chiều dài làm việc của thanh răng L > 2.X1=175,72mm
Do đó ta chọn chiều dài làm việc của thanh răng là L =195(mm), để đảm bảo khi
xe quay vòng hết thì thanh răng vẫn không bị chạm.
3.5.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng
Số vòng quay của vành lái ứng với bánh xe quay là n =1,78 (vòng). Ta có: (2.26)
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng
Tính số răng theo tài liệu chi tiết máy. (2.27) Trong đó:
- Đường kính vòng chia Dc =2.R = 18,2 (mm)
- m : mô đun pháp tuyến của bánh răng, chọn n theo tiêu chuẩn mn = 2,5
- Góc nghiêng ngang của bánh răng, chọn sơ bộ
Ta có số răng của bánh răng là: Chọn số răng Z=6.
Tính lại góc nghiêng ta có:
Mô đun ngang của bánh răng: Số răng tối thiểu:
Như vậy Zmin=15>6, do vậy có hiện tượng cắt chân răng nên phải dịch chỉnh, ta
chọn kiểu dịch chỉnh đều .
Xác định hệ số dịch chỉnh theo công thức:
Từ đó ta tính được các thông số của bộ truyền bánh răng: Đường kính vòng đỉnh: Đường kính chân răng: - 45 -
Góc ăn khớp của bánh răng được chọn theo chi tiết máy
Đường kính cơ sở của bánh răng: Chiều cao răng: h=(h’ ”
f+h f).m=(1+1,25).2,5=5,63 (mm)
Chiều dày của răng trên vòng chia:
3.5.3. Xác định kích thước và thông số của thanh răng
Đường kính của thanh răng được cắt tại mặt cắt nguy hiểm nhất: (2.28) Trong đó:
- Ứng suất tiếp xúc cho phép tại tiết diện nguy hiểm nhất, lấy
- Mô mem xoắn gây lên sự nguy hiểm ở thanh răng, bằng mô mem cản quay
vòng ở bánh xe: Mx=Mc=1040 (Nm)
Thay các thông số vào ta được: (mm) Chọn: d =26 (mm)
Chiều dài đoạn làm việc của thanh răng L=195 mm. Mặt khác ta có: (2.29) Trong đó: Vậy ta chọn: Z = 24
Hệ số dịch chỉnh thanh răng:
Đường kính vòng chia của thanh răng:
1,25-)=26 - 2.2,5.(1,25-0,647) = 23 (mm)
Đường kính vòng đỉnh của thanh răng: D=26mm
Chiều cao của thanh răng: h=(f’+f”).mn=(1+1,25).2,5=5,63 - 46 -
3.6. Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
3.6.1. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng
- Lực vòng cực đại tác dụng lên bánh răng: Pv =Pmax.ic= 430.16 = 6880 (N)
- Lực hướng tâm cực đại tác dụng lên bánh răng theo công thức: (N)
- Lực dọc lớn nhất tác dụng lên bánh răng: (N)
3.6.2. Kiểm tra vật liệu
Trong quá trình làm việc thanh răng và bánh răng chịu ứng suất uốn, ứng suất
tiếp xúc và tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tượng rạn nứt
chân răng. Do đó ảnh hưởng tới độ bền và độ tin cậy của cơ cấu lái. Để đảm bảo
những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo thanh răng – bánh răng
thường là thép 40X tôi cải thiện. Có: (Mpa) (Mpa) HB = 260 – 290
Giới hạn bền tiếp xúc của bánh răng: (Mpa)
Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng: (2.30) Trong đó:
+ SH: Hệ số an toàn, lấy SH =1,1
+ ZR: Hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám, ZR = 0,95
+ ZV: Hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng, ZV =1,1
+ KXH: Hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng, KXH =1
+ KF: Hệ số xét ảnh hưởng của độ bôi trơn, KF =1
Thay các thông số ta được: (Mpa)
Giới hạn bền uốn của bánh răng: - 47 - (2.31)
Chọn KFL=1, với bộ truyền quay 2 chiều ta chọn: KFC = 0,7 với = 360 (Mpa) (Mpa)
Ứng suất uốn cho phép: (2.32) Trong đó: + YR =1, KxF =1
+ SF: Hệ số an toàn, lấy SF =1,7
+ YS: Hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 2,5 Ta chọn YS =1,03 (Mpa)
Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc:
Theo công thức 6.33 trang 105 [4] ta có: (2.33) Trong đó:
+ ZM: Hệ số kể đến cơ tính vật liệu của các bánh răng ăn khớp, theo bảng 6.5
trang 96 [4]: Với vật liệu bánh răng đều là thép ta có Z 1/3 M = 274 (Mpa )
+ ZH: Hệ số kể đến hình dạng bề mặt tiếp xúc
+ : Hệ số kể đến sự trùng khớp của răng
+ : Hệ số trùng khớp ngang
+ Đường kính thanh răng, =26 (mm)
+ ic: Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16
+ T: Mô men tác dụng từ trục răng (Nmm) + Với: + + - 48 -
Thay các thông số vào công thức ta được: Vậy: 540 <
Do đó thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.
Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Ứng suất uốn được tính theo công thức: (2.34) (2.35)
Với YF1,YF2 là hệ số dạng răng. Ta có: Chọn: Ztd1 = 7 Chọn:
tra theo bảng 6.7 trang 98 [4] với
Thay các thông số đã có vào công thức ta được: <<=198 MPa
Vậy điều kiện được thỏa mãn, bộ truyền bánh răng – thanh răng đảm bảo đủ
bền trong quá trình làm việc. 3.7. Tính trục lái
Trục lái làm bằng thép rỗng được tính theo ứng suất xoắn do lực tác dụng trên vành tay lái: (MN/m ) 2 (2.36) Trong đó:
Plmax: Lực lái lớn nhất tác dụng lên vô lăng Plmax = 430 (N)
D, d : Đường kính trong và đường kính ngoài của trục lái
R: Bán kính vành tay lái R = 190 (mm)
Chọn vật liệu chế tạo trục lái là thép C40 không nhiệt luyện, phôi chế tạo là
phôi thép ống, ứng suất tiếp xúc cho phép
Chọn sơ bộ kích thước của trục lái là: D=30 (mm), d= 20 (mm) - 49 -
Thay những thông số trên vào công thức (2.36) ta được: (MN/m2)
thoả mãn điều kiện cho phép.
Vậy ta chọn kích thước sơ bộ là kích thước thiết kế.
Với trục lái xe thiết kế, dựa trên số liệu thực tế ta chọn chiều dài của trục lái: L=1000 (mm)
Ta cần tính toán trục lái theo độ cứng vững (góc xoắn trục) theo công thức: (rad) (2.37) Trong đó:
+ L: Chiều dài của trục lái (m)
+ G: Mô đun đàn hồi dịch chuyển (G=8.104MN/m ) 2
+ đổi ra không được vượt quá
Thay số vào ta được: (rad) Suy ra:
Thoả mãn tiêu chuẩn thiết kế.
Vậy ta chọn trục lái rỗng, có chiều dài là 1(m)
3.8. Tính bền đòn kéo ngang
Trong quá trình làm việc, đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương doc
trục. Do vậy khi tính bền ta chỉ cần tính kéo, nén và lực tác dụng từ bánh xe. Tính bền
đòn kéo ngang theo chế độ phanh cực đại. (2.38) Trong đó:
G1=13600 N: Tải trọng đặt lên cầu trước dẫn hướng trong trạng thái tĩnh.
m1p = 1,4: Hệ số phân bố lại trọng lượng lên cầu trước khi phanh.
: Hệ số bám giữa lốp và mặt đường.
Thay vào biểu thức ta được: Ppmax = 13600.1,4.0,85 = 16184 (N). - 50 - Pmax A Q1 B Q Q2 C
Hình 2.11 Sơ đồ phân bố lực phanh.
Qua sơ đồ phân tích lực ta có: (2.39) Trong đó:
AB, c: là các kích thước trên hình vẽ. B B 1470 1230 0 c 120( m ) m AB=180mm; 2 2 8687.120 Q 5791,33N Vậy 180 Ta lại có: B X 1230 595, 66 0 m.cos 180.cos 78 2 2 cos 0, 9991 p 280 arccos 0,9991 2, 44o Q . Q cos(
12) 5791,33.cos(2, 44 12) 5608,38(N) 1 Q . Q cos
5791, 33.cos 2, 44 5786, 08(N). 2
Ứng suất nén dọc của thanh ngang liên kết được xác định theo công thức: (2.40) Trong đó: P = Q =
1 5608,38(N): Lực tác dụng theo phương của đòn ngang.
Diện tích của thanh ngang
Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống 40X, có đường kính ngoài và trong lần lượt là: D=20mm; d=5mm.
Với hệ số dự trữ bền ổn định n =1,5 ta có - 51 - 5608.38 2 2
19,05(N /mm ) 19,05(MN / m ) n Thay số vào ta được: 294,38 Ta có <.
Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và ổn định.
3.9. Tính bền đòn bên hình thang lái
Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên được làm
bằng thép 40X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn.
Do vậy ta tính bền theo điều kiện uốn:
Mu = AB.Q2 =180.10729 = 1931220 (Nmm)
Ta kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí nguy hiểm nhất tại chỗ giao nhau giữa hai tiết diện, tại điểm A: Trong đó:
Với: b = 35 (mm); h = 25 (mm)
Theo tài liệu chuyên ngành lấy hệ số an toàn n=1,5 và với thép 40X thì ta có:
Vậy = 529 <= 570, thỏa mãn điều kiện bền uốn.
3.10. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái
Do ở hai đầu là khớp nên chỉ chịu kéo nén đường tâm. Ta tính đòn nối trong
trường hợp chịu phanh cực đại như trên:
Thanh uốn AB chịu lực nén: Q1 = 10255N
Ứng suất uốn của thanh: Trong đó:
+ : là tiết diện thanh nối bên
Với đường kính thanh nối D =20mm, chọn theo xe tham khảo.
Thanh nối được làm bằng vật liệu thép 40X có .
<. Do đó đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc. - 52 -
3.11. Tính bền khớp cầu (rotuyl)
Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 40XH có cơ tính:
Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp
cầu được kiểm bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại
vị trí có tiết diện nguy hiểm.
Kiểm tra bền khớp cầu
Như phần tính bền thanh kéo ngang lức tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực
phanh cực đại Ppmax = Q = 16184 (N) D d
Hình 2.12. Khớp cầu
Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu. Trong đó: - 53 -
+ F: là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rotuyn. Trong thực tế diện tích
làm việc chiếm 2/3 diện tích khớp cầu nên mặt chịu lực tiếp xúc chiếm 1/2.2/3=1/3 bề mặt khớp cầu. Ta có:
Với D =30 mm, là đường kính khớp cầu. Hệ số an toàn:
Như vậy khớp cầu thỏa mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc.
Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt
- Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất.
- Ứng suất cắt được tính theo công thức: Trong đó:
+ Fc: là tiết diện của rotuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất.
Với d = 20 mm: là đường kính chỗ cắt của rotuyn. + Hệ số an toàn:
Như vậy khớp cầu thỏa mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm.
---------------------------------------------------------------------------------------------- - 54 - PHẦN III
THIẾT KẾ CƯỜNG HÓA LÁI
1. Yêu cầu và phương án chọn cường hóa
1.1. Các yêu cầu của cường hoá
Khi hệ thống của trợ lực lái có sự cố thì hệ thống lái vẫn có thể làm việc. Nếu
có hư hỏng xảy ra làm ngưng việc cấp dầu từ bơm đến cơ cấu lái thì người lái vẫn có
thể điều khiển được xe.
- Đảm bảo lực lái thích hợp : Công dụng chính của trợ lực là giảm lực đánh lái,
mức độ giảm lực lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển động của xe. Nói chung,
cần lực lái lớn khi xe đứng yên hay chạy chậm. Ở tốc độ trung bình cần lực lái nhỏ
hơn và lực lái giảm dần khi tốc độ tăng. Chỉ cần lực lái nhỏ khi tốc độ xe cao vì ma
sát giữa bánh xe và mặt đường giảm. Nói cách khác phải đạt được lực lái phù hợp ở
bất kỳ dải tốc độ nào và cùng lúc đó “cảm giác đường” phải được truyền tới người lái.
- Khắc phục hiện tượng tự cường hoá khi ôtô vượt qua chỗ lõm, đường xấu. Có
khả năng cường hoá lúc lốp xe bị hỏng, để khi đó người lái vừa phanh ngặt, vừa giữ
được hướng chuyển động ban đầu của xe.
- Thời gian tác động của cường hoá phải là tối thiểu.
Như vậy sử dụng hệ thống trợ lực lái phải đảm bảo tính năng vận hành của xe,
giảm được lực đánh lái. Tuy nhiên, hệ thống lái có trợ lực kết cấu phức tạp hơn và khối
lượng bảo dưỡng cũng tăng lên so với hệ thống lái không có trợ lực.
1.2. Chọn loại trợ lực
Với xe du lịch 7 chỗ ta dùng trợ lực thuỷ lực với các ưu điểm sau:
- Có áp suất trong hệ thống thuỷ lực lớn: p = 4 10 (MN/cm ) 2 nên giảm
được kích thước và trọng lượng xi lanh lực. - 55 -
- Tác dụng của bộ trợ lực nhanh, thời gian chậm tác dụng của bộ trợ lực
không chậm quá 0,02 0,04 (giây) nhờ vận tốc truyền áp suất trong chất lỏng.
- Giảm được va đập trong truyền dẫn thuỷ lực do mặt đường không bằng phẳng
nên người lái đỡ mệt.
- Hiệu suất làm việc của bộ trợ lực thuỷ lực cao và hiệu quả tác dụng lớn.
2. Lựa chọn phương án bố trí cường hóa
2.1. Chọn phương án bố trí cường hóa
Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, nó bao gồm: nguồn năng
lượng, van phân phối và xilanh lực. Tuỳ thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào
hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau:
- Trợ lực lái bố trí cùng với đòn kéo ngang.
- Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
- Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực.
- Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.
Qua đánh giá và phân tích các ưu, nhược điểm của các phương án bố trí
cường hoá. Ta thấy phương án bố trí trợ lực lái cùng với đòn kéo ngang là phương án
thích hợp nhất để tính toán và thiết kế với các ưu điểm sau:
+ Bố trí gọn gàng, tốn ít đường ống, độ chậm tác dụng nhỏ.
+ Giảm được va đập truyền từ bánh xe lên vành lái.
+ Tránh được khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng do
sự không ổn định động lực của cường hoá gây nên. - 56 - 1. 1. Đòn quay đứng. 2. 2. Thanh kéo dọc. 3. 3. Đòn quay ngang. 4. 4. Cơ cấu lái 5. 5. Cầu trước 6. 6. Thanh kéo ngang 7. 7. Trục lái 8. 8. Vành tay lái
9. 9. Khớp cầu tự lựa 10. Đòn bên
11. Bánh dẫn hướng 12. Trụ quay đứng 13. Xi lanh lực 14. Bình dầu 15. Bơm
Hình 3.1. Trợ lực lái bố trí cùng với đòn kéo ngang
2.2. Chọn van phân phối
Van phân phối có hai dạng được dùng phổ biến là loại van trượt và loại van
xoay. Loại van trượt có kết cấu phức tạp. Với cơ cấu lái của xe thiết kế, loại van xoay
có kết cấu gọn, không có độ dịch chuyển dọc nên thích hợp để sử dụng.
Nguyên lí làm việc của van xoay: Van này chỉ có hai loại lỗ: một lỗ trung gian
(khi xe đi thẳng) và một lỗ nằm trên cao để hồi dầu về. Van làm rỗng bên trong. Thanh
xoắn nằm cố định trong van. Cả van ống trong và thanh xoắn được lắp với trục răng
bằng một chốt đường kính 4(mm), đầu còn lại của thanh xoắn lắp chặt với van ống
trong bằng chốt 4(mm). Mặt bên ngoài van ống trong có rãnh êlíp để dẫn dầu đi cường hoá.
Khi xe đi thẳng: lúc này ba lỗ trung gian trùng nhau. Dầu đi từ bơm qua lỗ trung
gian vào van ống trong rồi qua cửa hồi về bình chứa. Buồng trái và buồng phải xi lanh
bị nén nhẹ nhưng không có sự chênh lệch áp suất giữa chúng nên không có sự trợ lực lái.
Khi xe rẽ về một bên: Van ống trong có phần vỏ nối với các đăng của vành lái.
Khi các đăng xoay, van ống trong cũng xoay, thanh xoắn bị xoắn một góc làm cho van
ống trong và van ống ngoài lệch nhau một góc nhỏ (khoảng gần 3 độ) chỉ đủ để đường
dầu đi thẳng của van ống ngoài có thể đi đến bên đường dầu cần cường hoá, đồng thời - 57 -
hướng mặt bên không cần cường hoá vào khoang trống để dầu bên không cường hoá
có thể đi về bình chứa.
Khi đang đánh lái mà giữ nguyên vành lái, khi đó thanh xoắn vẫn đang bị xoắn, dầu
trợ lực tiếp tục trợ lực cho một buồng (trái hoặc phải) của xi lanh lực tuỳ theo đang
quay vòng theo hướng nào. Vì giữ nguyên vành lái nên thanh răng đứng yên. Do đó
trục vít bị quay theo chiều ngược lại, tức là thanh xoắn không bị xoắn nữa, các van trở
về vị trí trung gian như khi xe đi thẳng. Khi người lái tiếp tục đánh lái, quá trình lại
diễn ra như khi xe quay vòng về một phía đã trình bày ở trên. - 58 - Van ống trong Về A Van ống ngoài Về B Thanh xoắn
Hình 3.2. Khi xe đi thẳng Van ống trong Về A Van ống ngoài Về B Thanh xoắn
Hình 3.3. Khi xe quay sang phải Van ống trong Về A Van ống ngoài Về B Thanh xoắn
Hình 3.4. Khi xe quay sang trái - 59 -
3. Tính toán cường hóa
3.1. Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái (3.1) Trong đó:
+ : góc quay của trục lái từ vị trí giữa đến mép ngoài cùng, + R và P v
v : bán kính vành tay lái và lực trung bình đặt vào vành tay lái
+ và ta chọn Pv = 40N ( trang 35 [3] ) Thay số ta được:
Mặt khác đối với xe du lịch công trung bình giới hạn
Vậy Atb < [Atb], thỏa mãn điều kiện.
Ta thừa nhận lực lớn nhất của người lái đặt vào vành tay lái Pv = 160N
- Mômen cản quay vòng được truyền tới tay người lái từ mặt đường: Với:
+ : Là tỷ số truyền của cơ cấu lái = 16.
+ : Là hiệu suất thuận của cơ cấu lái = 0,8. Vậy
- Mô men cản quay vòng được thu nhận bởi xi lanh lực ( ứng với góc quay của bánh xe là 400): (Nm)
Lực đặt lên vành tay lái để gài trợ lực:
Đối với ô tô du lịch giá trị này thường nằm trong khoảng 20 – 40N. Đối với xe
thiết kế ta chọn là: Po = 30 (N). Từ đó ta tính được mô men cần thiết để mở cường hóa là: Mặt khác: (3.2) Trong đó:
+ Mz: là mô men cản khi trục lái dịch chuyển, giá trị này rất nhỏ, lấy Mz = 0
+ MQ: là mô men cần thiết để xoắn thanh xoắn tới vị trí bắt đầu trợ lực
+ : Là hiệu suất từ vành tay lái tới van xoắn, chọn
+ io: là tỷ số truyền từ vành lái tới van, chọn io = 1 - 60 - Thay số: (Nm)
Như vậy mô men đặt lên vành tay lái để trợ lực bắt đầu làm việc là 5,7Nm.
Ở thời điểm bắt đầu cường hóa thì mô men cản do mặt đường truyền lên là:
Trong đó: = 16, là tỷ số truyền của hệ thống lái.
Chỉ số hiệu quả tác dụng: là tỷ số giữa lực đặt vào vành tay lái khi không có trợ lực và khi có trợ lực:
Với Pv = 160 (N) là lực lớn nhất đặt vào vành tay lái khi có trợ lực.
Chỉ số H thường lấy < 4. Do đó H = 2,7 là hợp lý.
3.2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái
Theo giáo trình thiết kế tính toán ô tô thì thì đặc tính của cường hóa chỉ rõ sự đặc
trưng của quá trình làm việc của bộ cường hóa hệ thống lái. Nó biểu thị mối quan hệ
giữa lực mà người lái đặt lên vành tay lái và mô men cản quay vòng của các bánh dẫn hướng: (3.3)
Qua đây ta thấy khi không có cường hóa thì lực đặt lên vành tay lái chỉ phụ
thuộc vào mô men cản quay vòng của bánh xe dẫn hướng. do đó đường đặc tính là
những đường bậc nhất đi qua gốc tọa độ. Theo tính toán ở phần trước khi quay vòng ô
tô tại chỗ mô men cản quay vòng là lớn nhất, tọa độ xác định điểm này trên đường đặc
tính là B. Vậy đường đặc tính được xác định sẽ đi qua gốc tọa độ và đi qua điểm B.
Khi hệ thống lái được lắp cường hóa đường đặc tính của nó cũng biểu hiện mối
quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mô men cản quay vòng của bánh xe dẫn
hướng, đây cũng là quan hệ bậc nhất. P (N) 43 B 0 Không có cườ ng hóa D 16 C 0 A 3 Có c - 61 - ườ ng hóa 0 0 9 104 Mc (Nm)
Hình 3.5. Đồ thị đặc tính cường hóa
Khi van quay của van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cường hóa quy dẫn
lên vành tay lái Pc = 0 nên mô men cản quay vòng Mc = 0.
Do bộ cường hóa được thiết kế ở giữa có thanh xoắn, nên khi những va đập ở
mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nếu nằm trong giới hạn lực xoắn sơ bộ ban
đầu của thanh xoắn thì lực đó được truyền lên vành tay lái. Nếu lực ngược đó vượt qua
giới hạn đó thì thanh xoắn sẽ được xoắn tiếp dẫn đến thân van phân phối bị lệch về
một phía và bộ cường hóa bắt đầu làm việc. Cụ thể, để bộ cường hóa làm việc thì lực
đặt lên vành tay lái phải lớn hơn 30N. Ở giai đoạn này đặc tính biểu thị sẽ trùng với
đặc tính khi chưa có bộ cường hóa.
Tại điểm A thì bộ cường hóa bắt đầu làm việc. Khi lực đặt lên vành tay lái lớn
hơn 30N, thì đường đặc tính đặc trưng cho hoạt động của cường hóa ở giai đoạn này
cũng là đường bậc nhất nhưng có độ dốc thấp hơn so với đường đặc tính khi chưa có
cường hóa ( độ dốc là cần thiết để người lái có cảm giác lái ). Khi mô men cản quay
vòng lớn hơn Mc = 1040 Nm thì hệ thống lái làm việc như hệ thống lái cơ khí ban đầu.
Cụ thể là người lái muốn quay vòng ô tô thì phải tác dụng lên vành tay lái một lực Pl > Pc. - Ta thấy rằng:
+ Đặc tính khi chưa có cường hóa là đường bậc nhất, đoạn OB.
+ Đặc tính khi có cường hóa là đường bậc nhất gãy khúc và thấp hơn đường
đặc tính khi chưa có cường hóa.
+ Đoạn OA: Pl = Pc = f(Mc), lực do người lái hoàn toàn đảm nhiệm.
+ Đoạn AC: Pc = f(Mc). Biểu thị lực mà người lái cảm nhận về chất lượng
mặt đường, điểm C, chọn Pc = 160N .
+ Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đường Pl = f(Mc).
+ Hiệu số các tọa độ của hai đường Pl và Pc chính là lực tạo nên bởi bộ cường
hóa. Lực này phải phụ thuộc vào áp suất môi trường làm việc và đường kính của xi lanh. - 62 -
+ Nếu chọn Pc lớn thì quay riêng các bánh xe dẫn hướng tại chỗ sẽ nặng hơn, còn
nếu chọn Pc quá nhỏ thì người lái sẽ không đủ cảm giác về chất lượng mặt đường.
3.3. Tính toán xi lanh lực
Kích thước của xi lanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh ra được lực cần thiết
trong khi áp suất chất lỏng trong hệ thống trợ lực lái là có giới hạn. nếu kích thước nhỏ
thì áp suất dầu trợ lực phải lớn và ngược lại. Áp suất dầu là do bơm dầu sinh ra, nó có
giới hạn, còn kích thước xi lanh phải vừa phải để bố trí được trên xe.
Xác định đường kính trong xi lanh và đường kính cần piston. d Dx Có công thức: (3.4) Trong đó:
- D : là đường kính trong của xi l x anh - p 2
max: là áp suất dầu cực đại trong hệ thống cường hóa, pmax = 850N/cm
- d: là đường kính cần đẩy piston, cũng là đường kính của thanh răng, d = 26mm.
- Px: là lực tác dụng lên đầu cần đẩy của piston được xác định như sau: (3.5) Với:
+ P: là lực tác dụng lên vành tay lái ứng với phần trăm của mô men cản thu
nhận bởi cường hóa. (N)
+ ic: là tỷ số tỷ số truyền của cơ cấu lái, ic = 16
+ Hiệu suất thuận của cơ cấu lái = 0,8
Thay số: P = 270.16.0,8 = 3456 (N) x - 63 -
Thay số vào ta được: (mm) Ta lấy D = 36 (mm) x
Chọn đường kính ngoài và kiểm bền xi lanh lực
Lấy chiều dày của xi lanh lực là 4mm, thì đường kính ngoài của xi lanh lực là: (mm) Tính bền: (N/cm2)
Vật liệu làm xi lanh chọn là thép 40XH. Ta có
Vậy , xi lanh lực đủ bền.
3.4. Xác định năng suất của bơm
Năng suất của bơm được xác định từ điều kiện là làm thế nào để xi lanh lực của
cường hóa phải làm quay bánh xe dẫn hướng nhanh hơn điều kiện có thể làm được của
người lái. Nếu điều kiện này không được đảm bảo thì trong những trường hợp quay
vòng nhanh thì người lái sẽ bị tiêu hao một lực lớn. Vì không chỉ thắng lực cản quay
vòng ở bánh xe dẫn hướng mà còn đẩy dầu đi từ phần này sang phần kia của xi lanh lực.
Để đảm bảo điều kiện trên ta phải chọn bơm có lưu lượng đủ lớn, có nghĩa là phải thỏa mãn: (3.6) Trong đó:
+ Qb: lưu lượng định mức của bơm.
+ : hiệu suất thể tích của bơm đối với bơm cánh gạt, = 0,75 – 0,85. Ta chọn: = 0,8.
+ = 0,05 – 0,1, chọn: = 0,08
+ v: là vận tốc chuyển động của piston (m/s).
Tốc độ quay vòng (v/p) lớn nhất có thể đặt được của người lái theo số liệu tham
khảo nv = 60 (v/p). Như vậy khi quay 1,5 vòng thì mất 1,5 s, và thanh răng dịch
chuyển là: S = X1 = 87,86 (mm). Ta có: - 64 -
+ F: là diện tích của xi lanh lực:
Do vậy ta phải chọn bơm có năng suất thỏa mãn điều kiện:
Thực tế lưu lượng bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù vào sự rò rỉ của van
phân phối. Lưu lượng rò rì là Chọn: (3.7)
Ta có: 1,08.81,8 = 88=5,3 (l/phút)
Từ đó ta chọn bơm cường hóa:
- Bơm cánh gạt kép có kết cấu nhỏ, hiệu suất từ 0.7 – 0.8, áp suất có thể đạt
100at, lưu lượng từ 5 – 100 l/p - Ký hiệu bơm: - Lưu lượng bơm: 6 (l/p)
- Số vòng quay roto: n = 950 (vòng/phút) - Hiệu suất bơm: 0,78
- Hiệu suất toàn phần: 0,6 - Hiệu suất cơ khí: 0,8
- Các bộ phận của bơm gồm có: cụm bơm tạo áp suất, cụm van điều tiết, van an
toàn và lưu lượng, các cụm vỏ và lắp, cốc đựng dầu đặt riêng rẽ với bơm và được nối
với bơm bằng ống dẫn dầu.
3.5. Tính các chi tiết của van phân phối
3.5.1. Tính góc xoay của van quay (3.8) Trong đó:
- : khe hở giữa mép van ống trong và van ống ngoài (3.9)
Với: + Q : lưu lượng dầu cung cấ b
p cho bộ cường hòa làm việc, Q = 88 b
+ d: đường kính thanh răng, d = 26mm
+ g: gia tốc trọng trường, g = 10(m/s )=1000 (cm/s 2 2)
+ : là tổn thất áp suất ở hành trình không tải, =3N/cm3 - 65 -
+ : trọng lượng riêng của dầu = 0,09N/cm3
+ : tổn thất cục bộ, = 3,1 Thay số: (cm)
Khi tính đến sự tiết lưu trong các đường rãnh dầu lấy 0,08cm (3.10)
Do quá nhỏ nên lấy = 0,01cm
Vậy hành trình toàn bộ van xoay xê dịch về một phía: (mm)
Với van xoay thì khi mở van để đi cường hóa sẽ phải xoay thanh xoắn đi một góc là: Trong đó:
+ l: là hành trình của van xoay đi hết khi cường hóa, l = 0,9 (mm)
+ R: là bán kính van ống trong của van phân phối, R = 20 (mm)
Vậy thanh xoán sẽ phải xoắn đi một góc 2,58 độ, thì đường dầu đi cường hóa mới làm việc.
3.5.2. Các thông số khác
Góc xoắn không tải (tính từ thời điểm bắt đầu tác động của cường hóa): (3.11) Trong đó:
- Góc xoắn không tải (tính từ thời điểm bắt đầu tác động của cường hóa )
- : hành trình van xoay tới lúc bắt đầu che kín rãnh thoát dầu=0,8mm
- Rvl: bán kính vành lái, Rvl = 190 (mm)
- i: tỷ số truyền lực tới vành tay lái Với:
+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16
+ Chiều dài đòn quay bên l = 180
Thay số: phù hợp với yêu cầu.
là góc quay cho phép của vành tay lái khi cường hóa không hoạt động. <30o phù hợp yêu cầu - 66 -
Tính toán thanh xoắn:
Ta chọn vật liệu chế tạo thanh xoắn là thép lò xo có mô đun đàn hồi G = 8.104 (N/mm).
Ta phải tính đường kính của thanh xoắn sao cho khi bắt đầu trợ lực, ứng với
lực đặt lên vành tay lái là Pvl = 30N thì thanh xoắn phải xoắn là 0,045rad.
Ứng suất xoắn của thanh xoắn được xác định theo công thức: (3.12)
Góc xoắn của thanh xoắn được xác định theo công thức: (3.13) (3.14)
Chiều dài của thanh xoắn L=100 (mm) Vậy Hình 3.6. Thanh xoắn Tính mối ghép then hoa Về độ bền dập
Ứng suất dập trên bề mặt răng: (3.15) Trong đó:
+ T: mô men xoắn trên trục T = 5700 Nmm ( mô men làm thanh xoắn bắt đầu bị xoắn ).
+ l: chiều dài làm việc của mối ghép l = 16(mm). + z: số răng, z = 6.
+ dtb: đường kính trung bình mối ghép, dtb = 14,5 (mm). - 67 -
+ h: chiều cao làm việc của răng, h = 0,9mm. Thay số ta được: 9,1(N/mm2)
Ở đây ta có mối ghép then cố định, nên ứng suất dập cho phép được tính theo công thức: (3.16) Trong đó:
- của chi tiết có độ rắn thấp hơn ( la bánh răng). Do bánh răng làm bằng thép
40X, tôi cải thiện, có = 550MPa =550 (N/mm2).
- s: hệ số an toàn, s = 1,5 – 4, chon s = 2 .
- Kt = Tmax/T : hệ số tải trọng động, với Tmax = 54000(Nmm) là mô men lớn nhất. Kt = 54000/5700 = 9,47.
- Ks: hệ số tập trung tải trọng, Ks = 1,1 – 1,6, chọ Ks = 1,2.
- Kr: hệ số kể tới sự phân bố không đều tải trọng cho các răng,
Kr = 1,6 – 3, chọn Kr = 1,8 .
- Kl: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, Kl = 1 – 4, chọn Kl = 1,2. Ta có
Như vậy , then đảm bảo độ bền dập. Về độ bền mòn
Để đảm bảo đủ độ bền mòn cho bề mặt làm việc của răng then hoa, ứng suất
quy ước khi tính về mòn phải thỏa mãn điều kiện: (3.17) Ta có: (3.18) Trong đó:
- : ứng suất quy ước cho phép khi tính về mòn ứng với số chu kì làm việc cơ
sở và tải trọng tĩnh, tra trong bảng 9.10,[4] ta được = 150MPa = 150N/mm2.
- Kc: hệ số chế độ tải trọng, tra bảng 9.11,[4], Kc = 0,63
- KN: là hệ số tuổi thọ, Với N=60nL 5
h = 60.60.15000=540.10 , n = 60 (vòng/phut), L h = 15000h là tổng
số giờ làm việc của mối ghép. - 68 -
- Kr’: hệ số kể tới sự phân bố không đều tải trọng cho các răng và sự trượt khác
nhau trên bề mặt làm việc khi trục quay, Kr’ = 1,1 – 4,5. chon Kr’ = 4.
- Kl: hệ số kể đến sự phân bố không đều tải trọng, Kl = 1 – 4, chọn Kl = 3
- K : hệ số kể đến điều ki b
ện bôi trơn mối ghép (bôi trơn trung bình) K = 1. b
Như vậy đảm bảo bền mỏi.
---------------------------------------------------------------------------------------------------- PHẦN IV
THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ CHẨN ĐOÁN
HƯ HỎNG HỆ THỐNG LÁI 1. Tháo cơ cấu lái
a) Kẹp cơ cấu lái trên êtô
b) Tháo thanh dẫn động lái: nới lỏng đai ốc hãm, đánh dấu ghi nhớ vị trí lên thanh
lái và thanh răng. Sau đó tháo thanh nối và đai ốc hãm.
c) Tháo cao su che bụi: trước tiên tháo các kẹp, sau đó tháo cao su che bụi, cuối
cùng đánh dấu cao su bên trái và bên phải.
d) Tháo các đầu thanh răng và đệm vấu.
e) Tháo đai ốc hãm nắp lò xo dẫn hướng thanh răng.
f) Tháo nắp lò xo dẫn hướng thanh răng.
g) Tháo lò xo và dẫn hướng thanh răng.
h) Tháo chụp nhựa chắn bụi.
i) Tháo vòng bít – loại có vỏ bọc. j) Tháo phanh hãm.
k) Tháo trục răng cùng ổ bi trên. - 69 -
l) Tháo nắp cùng ổ bi dưới. m) Tháo thanh răng. 2. Lắp cơ cấu lái
a) Bôi mỡ gốc molyden disunphua liti vào các vị trí: toàn bộ trục răng, thanh răng,
ổ lăn, đầu thanh dẫn động lái, bạc, dẫn hướng thanh răng…
b) Lắp thanh răng vào trong vỏ thanh răng.
c) Lắp trục răng vào vỏ, cùng với ổ bi trên dưới, nắp dưới.
d) Lắp phanh hãm, rồi lắp vòng bít.
e) Lắp chụp nhựa chắn bụi.
f) Lắp lò xo và dẫn hướng thanh răng.
g) Lắp nắp lò xo dẫn hướng thanh răng: bôi keo 2 đến 3 ren của nắp, khớp thanh răng với trục răng…
h) Điều chỉnh tải trọng ban đầu tổng.
i) Lắp đai ốc hãm nắp lò xo dẫn hướng thanh răng: bôi keo vào 2 – 3 ren của đai
ốc hãm, sau đó xiết chặt đai ốc hãm, rồi kiểm tra lại tải trọng ban đầu tổng.
j) Lắp đầu thanh răng và đệm vấu.
k) Lắp cao su che bụi, rồi lắp các kẹp cho chặt.
l) Lắp đầu thanh răng: xoay đai ốc hãm và thanh dẫn động lái vào đầu thanh răng
đến khi khớp dấu đánh ban đầu. Sau khi điều chỉnh độ chụm, xiết đai ốc hãm.
3. Lắp ráp các cụm cường hóa
3.1. Lắp ráp các bộ phận của xi lanh
Piston được hàn trước một mảnh vào thanh răng ở vị trí xác định, ta đặt xéc
măng vào sau đó lắp nốt mảnh nữa của piston sao cho xéc măng rơi khít vào trong khe
hở, lắp phanh hãm vào hốc của piston và thanh răng. Vậy là hoàn toàn xong phần xy
lanh. Đóng miếng đệm bằng thép dày có mặt phẳng, vào nó có tác dụng định vị cho
phớt chắn dầu, đồng thời làm cho phớt khỏi bị lát khi chạm vào ren ống nối tiếp xy
lanh. Tiếp theo là đóng phớt chắn dầu vào, cho thanh răng vào ống xy lanh nhẹ nhàng
để khỏi bị vênh mặt phớt gạt dầu.
Vặn êcu định vị. Ê cu này có 2 chức năng: một là định hướng cho thanh răng do
có bạc đỡ răng, hai là làm điểm tỳ cho phớt để phớt không bị nát. - 70 -
3.2. Lắp van phân phối
a. Lắp thanh xoắn vào vỏ trục răng sau đó đóng bạc vào tỳ lên đầu dưới của
thanh xoắn để giữ cứng thanh xoắn ở dưới nghĩa là chỉ có phần giữa của thanh xoắn
được xoay một góc nhỏ chỉ đủ để mở cho các đường dầu chảy sang cường hóa.
b. Lắp gioăng nhỏ vào thân của thanh xoắn.
c. Cắm thanh xoắn vào lỗ của trục thanh xoắn được định vị cứng bằng một chốt
để có tác dụng khi nào cường hóa không có tác dụng (không có áp xuất dầu trong
đường ống ) thì thanh xoắn xoay van ống trong và trục răng xoay.
d. Cắm van ống trong vào rãnh đã được làm trước quy định mối ghét chặt có cả
bạc, khi cắm vào phải đóng nhẹ bằng búa.
e. Lắp các vòng găng vào van ống ngoài đúng vào rãnh.
f. Lắp van ống ngoài lên sao cho các lỗ làm với nhau thành một đường thẳng, xỏ
chốt định vị xuyên qua 2 cái lỗ của: Van ống ngoài và trục năng.
Ở trên thanh xoắn còn được cố định bởi một xỏ qua để được cố định thanh
xoắn với vỏ van ống trong. Chốt này nằm ở trên đầu gần chỗ lắp với các đăng.
g. Đóng bi vào vỏ trục răng sau đó lắp phanh có rãnh vào trục răng.
Ngoài vỏ thành để van phân phối có rãnh ở dưới cùng đóng bạc mỏng vào còn có
thể định vị chính xác tương đối trục quay của van phân phối.
h. Lắp mảnh vỏ trên. Nhớ lắp gioăng để mối ghép lắp ráp giữa hai mảnh không bị
chảy dầu, sau đó bắt chặt bu lông và xiết chặt hai mặt.
i. Lắp các đường ống dẫn dầu vặn chặt êcu ngoài để ống bắt vào cho chặt.
j. Cho bạc cố định trước lái và trục , đặt lò xo vào để chỉnh sao cho trục răng và
thanh răng vừa ăn khớp đúng lại vừa có thể đi lại dễ dàng.
4. Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái và cách khắc phục
Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ điều
kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ôtô. Người lái không phải mất nhiều công
sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác lái. Trong quá
trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên làm việc. Các chi
tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch động học quay vòng, lốp
sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong chuyển động. Vì vậy, phải
thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều chỉnh để phục - 71 -
hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo
an toàn chuyển động cho xe. Hiện tượng hư hỏng Kiểm tra nguyên nhân hư Cách khắc phục hư hỏng hỏng
1. Độ rơ Vô Lăng Quá
1. Kiểm tra trục lái
1. Dịch chuyển vô lăng Lớn
lên-xuống, trái-phải, sau- - Do có nhiều khớp trong - Nếu lỏng có thể do:
trước, Nếu có vấn đề xảy
hệ thống lái, một sự rơ
+ Vô lăng chưa bắt chặt ra:
nhẹ là không tránh khỏi. với trục chính. + Xiết chặt lại.
Tuy nhiên, độ rơ quá lớn + Trục tay lái lỏng. + Xiết chặt lại.
là kết quả của sự lắp lỏng + Ổ bi trục chính lỏng. + Thay thế ổ bi mới.
các chi tiết của hệ thống
2. Kiểm tra độ rơ vô lăng
2. Xoay bánh trước về vị
lái và mòn các khớp, dẫn
trí hướng thẳng, rồi xoay
đến xe đi chữ chi hay bị
- Nếu độ zơ vượt quá giới nhẹ vô lăng sao cho
kéo lệch sang một phía và hạn chuẩn thì có thể do: không làm bánh trước
sẽ gây ra rung động và sự quay. Khoảng dịch
mòn khác thường của lốp.
chuyển của vô lăng khi đó
được gọi là độ zơ của vô
lăng. Giá trị giới hạn của
độ zơ phụ thuộc vào kiểu xe nhưng nhìn chung không lớn hơn 30mm.
+ Đai ốc bắt vào vô lăng + Xiết chặt lại. xiết không đủ chặt.
+ Lắp đặt hộp cơ cấu lái
+ Điều chỉnh, lắp đặt lại.
lỏng, cơ cấu lái mòn hay điều chỉnh không đúng.
+Khe hở ăn khớp quá lớn + Điều chỉnh, sửa chữa (loại bi tuần hoàn) hoặc thay thế.
+ Các khớp nối dẫn động + Thay thế mới. lái bị mòn.
+ Giá đỡ các thanh dẫn + Xiết chặt lại.
động lái bị bắt lỏng. + Lỏng ổ bi bánh xe. + Điều chỉnh lại.
+ Lỏng các khớp của trục + Điều chỉnh lại. lái chính.
3. Kiểm tra sự lỏng các
3. Nâng phần trước bánh
thanh dẫn động lái
xe lên, lắc các bánh trước
theo các hướng trước-sau,
phải-trái.Nếu có độ zơ
quá lớn thì có thể các thanh dẫn động lái hay
các ổ bi bánh xe bị lỏng.
4. Kiểm tra lỏng của ổ bi
4. Nâng phần trước của xe bánh xe
lên và kiểm tra lỏng bằng - 72 -
cách lắc phía trên và phía dưới của mỗi bánh xe
+ Nếu thấy lỏng thì có thể do các bộ đòn treo, các khớp cầu hay các ổ bi bánh xe bị lỏng. +Kiểm tra lỏng sau khi
đạp phanh chân. Nếu độ lỏng giảm thì nguyên
nhân có thể không phải do lỏng vòng bi bánh xe. Tuy
nhiên nếu không còn thấy
lỏng thì có thể lỏng ổ bi bánh xe là nguyên nhân duy nhất
2. Lái Nặng
1. Kiểm tra áp suất lốp
1. Nếu áp suất lốp thấp thì
- Có thể do sức cản quá ta phải bơm lốp
lớn trong hệ thống lái hay
lực hồi vị quá lớn từ các bánh xe.
2. Kiểm tra hệ thống lái 2.
- Kiểm tra mức dầu cơ cấu - Kiểm tra rò rỉ, đổ dầu và
lái (cho loại bi tuần hoàn) sửa chữa nếu THẤP.
- Kiểm tra dẫn động lái
- Nâng phần trước xe lên.
nếu ma sát quá lớn hỏng
Tháo thanh dẫn động lái chi tiết.
ra khỏi cơ cấu lái để cho
- Kiểm tra tải trọng ban phép kiểm tra riêng rẽ
đầu, nếu quá chặt gây
từng chi tiết. Nếu cơ cấu nặng lái.
lái nặng thì nguyên nhân
lái nặng có thể do có sự
hỏng hóc trong cơ cấu lái,
điều chỉnh tải trọng ban đầu không đúng, thiếu
dầu mỡ , hay hỏng ổ bi
hay bạc. Thay thế các chi
tiết hỏng, điều chỉnh và
sửa chữa tải trọng ban đầu, rò rỉ dầu
3. Kiểm tra khớp cầu hay
3. Tháo đòn cam quay ra trụ xoay
khỏi thanh dẫn động lái và di chuyển đòn cam quay. Nếu quay nặng thì
chốt xoay đứng hay khớp
cầu có thể bị hỏng do ma
sát lớn nên phải thay thế - 73 -
4. Kiểm tra đòn treo
4. Đòn treo cong hỏng
(nếu cong hỏng) phải thay thế
5. Kiểm tra chiều cao xe
5. Chiều cao xe sai lệch
cũng gây lên nặng lái nên phải điều chỉnh lại
6. Kiểm tra góc đặt bánh
6. Góc nghiêng dọc trụ
xe (góc caster góc
đứng nếu sai thì điều
nghiêng dọc trụ đứng) chỉnh lại
3. Chạy Chữ Chi
1. Kiểm tra áp suất lốp
1. Nếu áp suất lốp không
- Chạy chữ chi có nghĩa là (nếu không đúng)
đúng thì bơm lốp. Kiểm xe có xu hướng không tra cả 4 bánh
chạy theo hướng đánh tay
lái. Lúc này người lái phải
liên tục chỉnh tay lái để
giữ xe chuyển động theo
2. Kiểm tra hệ thống lái 2. hướng mong muốn. Các
- Kiểm tra trục chính và - Xiết chặt hay thay các
nguyên nhân đã được đề khớp nối nếu lỏng chi tiết hỏng
cập ở mục “Độ Zơ Vô
- Kiểm tra mức dầu cơ cấu - Kiểm tra rò rỉ , đổ thêm
Lăng Quá Lớn” và “Lái
lái (loại bi tuần hoàn) nếu hay sửa chữa
Nặng” cũng có thể là THẤP nguyên nhân của hiện
- Kiểm tra dẫn động lái - Xiết chặt hay thay các tượng này.
quá rơ hay ma sát lớn làm chi tiết hỏng hỏng chi tiết
- Kiểm tra lắp vỏ cơ cấu - Xiết chặt
lái hay cơ cấu lái nếu lỏng
- Kiểm tra tải ban đầu và
khe hở ăn khớp của cơ cấu - Điều chỉnh, sửa hay thay lái
- Kiểm tra vòng bi bánh xe (nếu lỏng hay mòn)
- Kiểm tra khớp cầu và - Điều chỉnh hoặc thay
trục xoay (nếu lỏng hay ma sát lớn gây mòn). - Kiểm tra các đòn treo - Thay (nếu cong hỏng) - Kiểm tra giảm chấn* - Thay - 74 - (nếu hỏng) - Kiểm tra lò xo (nhíp) - Thay nếu yếu - Kiểm tra độ cao xe - Thay (nếu sai)
- Kiểm tra chiều rộng và - Điều chỉnh hay thay
chiều dài cơ sở (nếu sai)
- Kiểm tra góc đặt bánh - Điều chỉnh trước (nếu sai) Nếu góc caster quá nhỏ
hay âm, nếu độ chụm hay
độ mở quá lớn, cũng dẫn đến chạy chữ chi
4. Xe bị kéo sang một bên 1. Kiểm tra lốp và bánh xe 1.
trong quá trình chạy bình - Kiểm tra cỡ lốp thường
- Nếu có sự khác nhau - Có nghĩa là xe có xu giữa đường kính ngoài
hướng chạy sang một bên
của lốp trái và lốp phải thì trong khi người lái đang
quãng đường đi được sau
cố gắng cho xe chạy theo một vòng quay của các
đường thẳng, hiện tượng bánh sẽ khác nhau. Kết
này giống như khi có sự
quả là xe có xu hướng bị
chênh lệch lớn về sức cản kéo sang bên trái hoặc
lăn giữa bánh trái và bánh
phải khi nó tiến thẳng. phải hay mô men tác dụng
Cần phải thay lốp cùng cỡ
quanh trục xoay đứng trái - Kiểm tra áp suất
- Nếu áp suất lốp giữa lốp và phải
trái và lốp phải khác nhau
thì sẽ sinh ra sự khác nhau
giữa sức cản lăn ở 2 bánh
và dẫn đến xe bị kéo lệch
sang trái hoặc phải. Nếu
không đều phải bơm lại. - Sửa chữa. - Kiểm tra phanh (nếu bị bó phanh) - Thay thế mới. - Kiểm tra khớp cầu hay chốt xoay (mòn do ma sát quá lớn)
- Điều chỉnh hay thay thế - Kiểm tra vòng bi bánh xe
(ma sát quá lớn gây mòn ổ bi hay lắp ổ bi không đúng) - Thay thế mới.
- Kiểm tra bạc, chốt hệ thống treo (nếu mòn hay yếu) - Thay thế mới - Kiểm tra giảm chấn (nếu hỏng) - Thay thế mới
- Kiểm tra lò xo hệ thống - 75 - treo (yếu hay rão không đều) - Điều chỉnh hay thay. - Kiểm tra độ cao xe (nếu sai) - Điều chỉnh.
- Kiểm tra chiều rộng và
Xe cũng bị kéo lệch sang
chiều dài cơ sở (nếu sai)
1 phía nếu độ chụm hay
- Kiểm tra góc đặt bánh
độ mở quá lớn hay sự trước (nếu sai) khác nhau giữa camber hoặc caster giữa 2 bánh quá lớn
5. Lắc tay lái
1. Kiểm tra lốp và bánh xe 1.
- Có nghĩa là vô lăng bị - Kiểm tra mòn lốp
lắc theo hướng quay của (nếu mòn không đều)
- Thay lớp mới. Lốp mòn
nó do sự rung động của
không đều có thể do hỏng
các bánh trước quanh trục
trong hệ thống lái hay hệ
bánh xe. Hiện tượng rung
thống treo. Nếu lắc tay lái
cũng giống như lắc nhưng
được loại bỏ sau khi thay do nguyên nhân khác gây
lốp mới, tiếp tục kiểm tra. nên.(xem tài liệu trong - Kiểm tra áp suất bơm - Bơm lại
phần tiếng ồn, rung động lốp(nếu sai) và tiếng ù).
- Kiểm tra độ đảo lốp - Thay lốp mới
[Tham khảo – Lắc tay lái (nếu quá đảo)
được chia thành 2 kiểu: sự - Kiểm tra độ cân - Sửa chữa rung động dai dẳng mà bằng*(nếu không cân
xuất hiện ở tốc độ thấp bằng)
(20 km/h đến 60 km/h) và - Kiểm tra độ zơ vô lăng - Điều chỉnh hay thay
sự rung động chỉ xuất hiện (quá zơ)
ở một tốc độ xác định trên - Kiểm tra vòng bi bánh - Điều chỉnh 80 km/h ; kiểu sau được xe goi là “Rung”.] (nếu lỏng) -Kiểm tra khớp dầu và - Thay thế mới chốt xoay (nếu mòn) - Kiểm tra đòn treo - Thay thế mới (nếu cong) - Kiểm tra giảm chấn - Thay thế mới (nếu hỏng) - Kiểm tra lò xo (nhíp) - Thay thế mới nếu rão - Kiểm tra độ cao xe - Điều chỉnh hay sửa (nếu sai)
- Kiểm tra góc đặt bánh
- Điều chỉnh lại cho đúng. trước (nếu sai)
Lắc tay lái cũng rất có thể do caster quá lớn. Độ chụm, độ mở hay camber quá lớn, hay camber
không đều giữa bánh trái
và phải cũng có thể gây ra lắc tay lái. - 76 -
6. Sự nẩy ngược của vô 1. 1. lăng - Kiểm tra áp suất lốp - Bơm lại cho đúng
- Sự nẩy ngược của vô (không đều hay quá cao)
lăng có nghĩa là vô lăng bị - Kiểm tra độ zơ vô lăng - Điều chỉnh hay thay
giật do xóc khi bánh trước (quá zơ)
đột ngột va vào chướng - Kiểm tra vòng bi bánh - Điều chỉnh
ngại vật trên đường. Sự xe
nẩy ngược nhẹ là bình (nếu lỏng)
thường nhưng nếu có sự -Kiểm tra khớp dầu và - Thay thế mới
nẩy ngược quá mạnh thì chốt xoay (nếu mòn) phải xem xét kiểm tra.
- Kiểm tra bạc hệ thống - Thay thế mới treo (nếu mòn hay yếu) - Kiểm tra giảm chấn - Thay thế mới (nếu hỏng) - Kiểm tra lò xo (nhíp) - Thay thế mới nếu rão - Kiểm tra độ cao xe - Điều chỉnh hay sửa (nếu sai)
- Kiểm tra góc đặt bánh - Điều chỉnh trước (nếu sai)
5. Bảo dưỡng hệ thống lái
5.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái
Trong bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày, kiểm tra khoảng chạy tự do của tay lái và
cả tác động của hệ thống lái đối với đường đi của ôtô. Cần xem tình trạng bên ngoài
các tấm đệm khít của cácte cơ cấu lái để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu.
Trong bảo dưởng kỹ thuật cấp một, kiểm tra độ kín khít của những mối ghép
nối của bộ trợ lực lái, vặn chặt các đai ốc bắt chặt cơ cấu lái vào khung xe, các chốt cầu của đòn lái.
Bảo dưởng kỹ thuật cấp hai gồm những việc sau đây: cọ rửa bầu lọc của bơm
trợ lực, kiểm tra độ bắt chặt của đòn quay đứng vào trục và chốt cầu vào đòn quay
đứng kiểm tra khe hở trong cơ cấu lái và nếu khe hỏ vượt quá giới hạn quy định thì điều chỉnh lại.
5.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái
Để xác định mức độ mài mòn và tính chất sửa chữa, phải tháo rời các chi tiết trong hệ thống lái.
Khi tháo tay lái phải dùng van tháo. Những hư hỏng chính của các chi tiết hệ
thống lái là: mòn thanh răng – bánh răng, ống lót, vòng bi và ổ lắp vòng bi. - 77 -
Phải thay thanh răng của cơ cấu lái nếu bề mặt làm việc của thanh răng mòn rỏ
rệt hay lớp tôi bị tróc ra. Thải bỏ cung răng nếu bề mặt có khe nứt hay vết lõm.
Các ổ lắp vòng bi cơ cấu lái, nếu bị mòn thì phục hồi bằng cách lắp thêm chi
tiết phụ. Muốn vậy phải khoan rộng lỗ, lắp ép vào đó một ống lót và gia công đường
kính trong của nó theo kích thước của vòng bi.
Những chổ sứt mẻ và khe nứt trên mặt bích cacte khắt phục bằng phương pháp
hàn. Thường dùng hàn khí, có nung nóng toàn bộ chi tiết trước khi hàn. Lỗ trên cácte
dành cho ổ bi kim đở trục tròn quay đứng niếu bị mòn thì doa lại theo kích thước sửa chữa.
Trong cơ cấu dẫn động lái, chốt cầu và máng lót thanh chuyển hướng ngang bị
mòn nhanh hơn, còn các đầu thì mòn ít hơn. Ngoài ra còn có những hư hỏng khác là
do mòn lổ ở mút thanh, cháy ren, lò xo ép các máng đệm vào chốt cầu bị gãy hoặc yếu.
Tuỳ theo tính chất mài mòn mà xác định khả năng tiếp tục sử dụng của nắp
thanh chuyển hướng ngang hay từng chi tiết. Nếu cần thiết thì tháo rời khớp của nắp.
Muốn vậy, tháo chốt chẻ của nút ren, vặn nút ra khỏi lổ rồi tháo chi tiết ra. Chốt
cầu bị mòn, bị sứt mẻ hay có vết xước, cần thay mới. Đồng thời lắp máng lót mới của
chốt cầu. Thay mới các lò xo mòn hoặc gãy.
Những hư hỏng đặc trưng của bộ trợ lực lái là không có lực tác dụng ở bất kỳ
tần số quay nào của động cơ, lực không đủ lớn và không đồng điều khi quay tay lái sang bên này hay bên kia.
Để khắc phục hư hỏng trên hãy tháo rời bơm ra, xả hết dầu nhờn, cọ rửa cẩn
thận các chi tiết. Khi tháo lắp và sửa chữa bơm, không được tách riêng cụm chi tiết
nắp bơm và van chuyển, stato, rôto và cánh bơm. - 78 - KẾT LUẬN
Kỹ thuật ôtô ngày càng được phát triển tới mức rất cao, thoả mãn những yêu
cầu và đòi hỏi khắt khe về tính năng kinh tế, kỹ thuật môi trường, đặc biệt là an toàn
chuyển động của ôtô ở tốc độ cao. Vì vậy trên ôtô được trang bị thêm rất nhiều hệ
thống kỹ thuật cao để đảm bảo được các tính năng nói trên.
Sau một thời gian dài nghiên cứu, tính toán và thiết kế được sự trợ giúp tận tình
của thầy Nguyễn Trọng Hoan và các thầy cô trong bộ môn và toàn thể các bạn đồng
nghiệp. Đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT
KẾ HỆ THỐNG LÁI CHO XE Ô TÔ CON 7 CHỖ ”.
Dựa trên những kiến thức đã học trong trường và kết quả thu được qua các đợt
thực tập, em đã thực hiện đồ án với ba nội dung chính:
- PHẦN I:Nghiên cứu và phân tích một số vấn đề lý thuyết liên quan đến kết
cấu đối với hệ thống lái ôtô.
- PHẦN II:Tiến hành chọn phương án thiết kế cụ thể hệ thống lái có trợ lực.
- PHẦN III: Phân tích các quy trình tháo lắp và bảo dưỡng hệ thống lái.
Thông qua đồ án tốt nghiệp đã phần nào nói lên được tác dụng và vai trò quan
trọng của hệ thống lái, và những cải tiến kỹ thuật để việc điều khiển xe được dễ dàng hơn.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu còn
hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các Thầy tận tình chỉ bảo, giúp đỡ. Em xin chân thành cảm ơn! - 79 - TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý thuyết ôtô máy kéo – Năm 1993
Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng.
2. Chi tiết máy Tập I, tập II – Năm 1997
Nguyễn Trọng Hiệp.
3. Thiết kế hệ thống lái ôtô - máy kéo, Trường ĐHBK Hà Nội – Năm 1991 Phạm Minh Thái.
4. Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 và 2, NXB giáo dục
Trịnh Chất, Lê Văn Uyển.
5. Bài tập kỹ thuật đo, NXB giáo dục.
PGS. TS. Ninh Đức Tốn. - 80 -