MỤC LỤC
MỤC LỤC..............................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU .. ………………………………………………………2
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI …………………….3
I. Công dụng , phân loại , yêu cầu của hệ thống lái…………...3
II. Vấn đề quay vòng , dẫn hướng đối với xe ô tô……………...6
III. Các góc đặt của bánh xe dẫn hướng ……………………....10
IV. Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái …………………......15
V . Trợ lực lái ……………………………………………………18
CHƯƠNG II : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ …………......24
I. Lựa chọn phương án dẫn động lái…………………………...24
II. Lựa chọn cơ cấu lái ……………………………………….....25
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI ………………….....32
I. Các số liệu của xe tham khảo …………………………….....32
II. Thiết kế hệ thống lái ………………………………………... 33
1. Xác định mô men cản quay vòng …………………….... 33
2. Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái………………... 36
3. Tính toán thông số hình học của dẫn động lái ……… 39
4. Tính toán thông số hình học của cơ cấu lái………….. 53
5. Tính bền dẫn động lái ………………………………….. 62
6. Tính toán trợ lực lái ……………………………………. 70
KẾT LUẬN ……………………………………………………....... 79
TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………. 80
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kinh tế quốc dân tăng trưởng như hiện nay, cùng với đó là sự phát triển của trình độ khoa học kĩ thuật, vai trò của giao thông ôtô rất quan trọng trong việc vận chuyển người và hàng hoá. Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất của ôtô là điều khiển hướng chuyển động, nhiệm vụ này được đảm bảo bởi hệ thống lái của ôtô.
Đối với xe tải cỡ lớn, rất lớn, do tải trọng phân bố lên cầu trước lớn nên với hệ thống lái một cầu dẫn hướng, để đảm bảo an toàn cho việc vận hành cho con người và hàng hóa, kích thước các chi tiết phải đủ lớn, do đó việc sửa chữa thay thế khó khăn, và theo tiêu chuẩn về tải trọng lớn nhất tác dụng lên một cầu, cũng như là độ bền của khung xe.
Từ đó em được giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống lái xe tải có hai cầu trước dẫn hướng dựa trên cơ sở tham khảo xe tải nặng HYUNDAI 23T.
Trong quá trình làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS………………. và các thầy giáo trong bộ môn cơ khí ô tô, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Do trình độ của bản thân, cũng như là thiếu kiến thức thực tế và thời gian có hạn nên đồ án của em không tránh khỏi khiếm khuyết, sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô giáo để đề tài tốt nghiệp của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI
I. Công dụng , phân loại , yêu cầu của hệ thống lái.
1. Công dụng của hệ thống lái.
Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, đảm bảo giữ nguyên hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe ở một vị trí nào đó.
Trên ô tô có các phương pháp thay đổi hướng chuyển động như là : chuyển hướng của cầu xe ( xe romooc ); chuyển hướng nhờ điều khiển tốc độ của bánh xe ( máy kéo, xe máy công trình ); điều khiển thông qua thay đổi hướng bánh xe. Ngày nay phổ biến là loại điều khiển hướng của các bánh xe gọi là các bánh xe dẫn hướng.
2. Phân loại hệ thống lái.
* Theo phương pháp chuyển hướng:
- Chuyển hướng bánh xe dẫn hướng phía trước.
- Chuyển hướng tất cả các bánh xe dẫn hướng phía trước, phía sau ( 4WS- 4Wheel steering ).
- Chuyển hướng cầu xe ( xe romooc ).
- Chuyển hướng thân xe: Máy công trình,
* 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 )
* Theo kết cấu của hệ thống đòn dẫn động lái:
- Phù hợp với hệ thống treo độc lập.
- Phù hợp với hệ thống treo phụ thuộc.
3. Yêu cầu đối với hệ thống lái.
- Hệ thống lái phải đảm bảo điều kiện dễ dàng, nhanh chóng và an toàn. Các cơ cấu điêu khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái.
- Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng chỉ cần đặt lực nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng.
II. Vấn đề quay vòng , dẫn hướng đối với ô tô và .
1. Vấn đề quay vòng của xe.
Có nhiều phương pháp để quay vòng đối với ô tô và máy kéo.
Cụ thể có những cách sau đây:
a. Quay vòng nhờ điều khiển các bánh xe dẫn hướng.
Tùy theo loại ô tô, số bánh xe dẫn hướng có thể từ 1 – 4 bánh. Thông thường đối với các xe đối với các loại xe du lịch, xe tải nhỏ, trung bình thì sử dụng 2 bánh trước dẫn hướng. Còn đối với các xe có tải trọng lớn, xe con có tính năng thông qua cao thì sử dụng 4 bánh xe dẫn hướng.
c. Quay vòng nhờ lực kéo trên các bánh chủ động khác nhau ( quay vòng máy kéo bánh xích ).
Quay vòng máy kéo bánh xích có 2 loại:
Loại cơ cấu quay vòng với một dòng công suất đến các bánh chủ động và loại với hai dòng công suất đến các bánh chủ động.
Máy kéo bánh xích quay vòng nhờ lực kéo trên trên các bánh chủ động khác nhau.
2. Các trạng thái quay vòng của bánh xe.
Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là một quá trình phức tạp. Nếu cho xe chuyển động trên đường vòng với tốc dộ chậm, thì cứ ứng với mỗi một vị trí góc quay vành lái nhất định bvl , xe sẽ quay vòng với một bán kính Ro tương ứng. Trạng thái quay vòng này có thể coi là “ quay vòng tĩnh “. Mối tương quan giữa góc quay vành lái bvl với bán kính Ro là mối tương quan lý thuyết.
IV. Cấu tạo chung của hệ thống lái.
Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái không có trợ lực một cầu dẫn hướng bao gồm các bộ phận vành tay lái, trục lái, cơ cấu lái và dẫn động lái.
* Nguyên lý làm việc: Khi đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái (1) qua trục lái (2) dẫn đến cơ cấu lái (3). Chuyển động từ cơ cấu lái được đưa đến bộ phận dẫn động lái thông qua các đòn quay đứng. Dẫn động lái gồm thanh kéo dọc (5), đòn quay bên (6) hình thang lái và các cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe ở hai bên.
V. Trợ lực lái.
1. Công dụng
- Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướng chuyển động của xe ô tô, đặc biệt với những xe có tải trọng lớn có mô men cản quay vòng lớn.
- Trợ lực lái còn có ý nghĩa nâng cao an toàn chuyển động khi có sự cố xảy ra ở các bánh xe ( nổ lốp, áp suất lốp quá thấp . . . ) và giảm tải trọng va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi và êm dịu trong điều khiển nên được sử dụng nhiều trên các xe du lịch. Hệ thống lái có trợ lực có các loại : thủy lực, khí nén, điện, cơ khí. Loại trợ lực thủy lực với kết cấu nhỏ gọn được sử dụng nhiều hơn cả.
3. Cấu tạo trợ lực lái thủy lực
a. Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái có trợ lực thủy lực:
Bộ trợ lực lái là một bộ phận điều khiển tự động bao gồm: Nguồn năng lượng, van phân phối và xy lanh lực.
b. Nguyên lý làm việc chung của trợ lực thủy lực.
* Khi xe chuyển động thẳng:
Dầu từ bơm qua van điều khiển. Nếu van ở vị trí trung gian, các đường dầu chảy qua van vào cửa xa rồi trở lại bơm. Áp suất trong các khoang của xy lanh lực cản bằng nhau, piston của xy lanh ở vị trí trung gian ứng với xe chuyển động thẳng ( hình a ).
* Kiểu van trượt:
Các khoang được bố trí ngăn cách thông qua các phớt dầu chịu áp suất cao. Như vậy cơ cấu lái đặt chung với vỏ xy lanh lực và van phân phối.
CHƯƠNG II : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
I. Lựa chọn phương án dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm tất cả các phần tử truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng trục quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ, nó được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kéo dọc. Sự quay vòng của ô tô rất phức tạp, để đảm bảo mối quan hệ động học của bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi quay vòng là điều rất khó thực hiện. Hiện nay với các xe được thiết kế chỉ đáp ứng được gần đúng mối quan hệ đó bằng hệ thống khâu khớp và các đòn kéo tạo nên hình thang lái.
II. Lựa chọn cơ cấu lái.
1. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
Cơ cấu lái kiểu này thường được phổ biến trên các loại xe có 4-5 chỗ ngồi.
Có hai dạng cấu tạo cơ bản sau:
+ Thanh răng liên kết với đòn ngang bên qua ổ bắt bu lông.
+ Thanh ngang liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng.
* Đặc điểm:
Thanh răng được cắt răng ở một phía, phần còn lại có tiết diện tròn. Thanh răng được trượt trên các bạc trượt hình vành khăn. Một bạc trượt nằm ở phía dưới không cắt răng và một bạc trượt nửa hình vành khăn tùy ở phía dưới thanh răng và có thể điều chỉnh thông qua ê cu điều chỉnh nằm phía dưới cơ cấu lái.
2. Cơ cấu lái trục vít êcu-bi - thanh răng - bánh răng.
* Phạm vi sử dụng: loại cơ cáu lái này được sử dụng trên các loại xe tải nhỏ có hoặc không có trợ lực.
Sơ đồ cơ cấu lái trục vít êcu-bi - thanh răng bánh răng
* Đặc điểm:
- Trục vít được đỡ băng ổ bi đỡ chặn, trục vít quay quanh tâm và ê cu bi ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp tạo nên bộ truyền trục vít –ê cu. Bên ngoài ê cu có các dạng thanh răng, trục bị động mang theo cung răng ăn khớp với thanh răng tạo nên bộ truyền thanh răng bánh răng.
- Các viên bi nằm trong rãnh của trục vít và ê cu, hoạt động theo vòng kín nhờ các rãnh dẫn bi.
- Hiệu suất thuận 0,6 – 0,7, hiệu suất nghịch 0,3-0,35.
* Trên cơ sở phân tích đặc điểm cấu tạo và phạm vi sử dụng của các loại cơ cấu lái, dẫn động lái, đồng thời tham khảo các loại xe có tải trọng lớn tương tự.
Đề tài đã đưa ra phương án thiết kế như sau :
+ Dẫn động lái: Dẫn động hai cầu trước dẫn hướng với hình thang lái ĐANTÔ và một cơ cấu liên kết giữa hai cầu.
+ Cơ cấu lái: Cơ cấu lái được lựa chọn là cơ cấu lái trục vít- êcu bi thanh răng- bánh răng có trợ lực lái thuỷ lức sử dụng van con trượt.
CHƯƠNG III : THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
I. Các số liệu của xe tham khảo.
Xe tải HYUNDAI
+ Chiều dài toàn bộ xe: 8945 ( mm )
+ Chiều cao toàn bộ xe: 3150 ( mm )
+ Chiều rộng của xe: 2495 ( mm )
+ Trọng lượng toàn tải: 27300 ( kg )
+ Tải trọng phân bố lên hai cầu trước: 8992 (kg)
+ Tải trọng phân bố lên hai cầu sau:18308 (kg)
+ Kí hiệu lốp: 11.00-20 (inch)
II. Thiết kế hệ thống lái.
1. Xác định mô men cản quay vòng.
Lực tác dụng lên vành tay của ô tô sẽ đạt giá trị cực đại khi quay vòng tại chỗ. Mô men cản quay vòng tác dụng bánh xe dẫn hướng Mc sẽ bằng tổng số của mô men cản chuyển động M1, mô men cản do các bánh xe trượt trên đường M2 và mô men cản cần thiết để làm ổn định dẫn hướng M3 do cánh tay đòn c( trên hình vẽ ).
Mô men cản
M1 = Gbx . f . c
Tính mô men M2:
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp với đường sẽ lệch đi đối với trục bánh xe ( do có sự đàn hồi bên của lốp).
* Sơ đồ lực tác dụng:
Lực ngang tổng hợp :
Y = Gbx .j
Với j : Hệ số bám ngang lấy j = 0,8
Với bánh xe có kí hiệu 11.00-20 ( của xe tham khảo ), ta xác định được đây là loại lốp áp suất thấp và co kích thước:
B = H = 11 ( inch )
d = 20 ( inch )
=> r = ( 11 + 20/2 ).25,4 = 533,4 ( mm )
Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe là:
Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng của cầu dẫn hướng thứ nhất : Gbx1 = 22480 ( N )
Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe của cầu dẫn hướng thứ hai: Gbx2 =22480( N )
* Tính mô men cản quay vòng cho mỗi cầu dẫn hướng:
Mô men cản quay vòng cho cầu dẫn hướng thứ nhất là.
M1 = 2. Gbx1 .f . c = 54 ( N.m )
M2 = 2. Gbx2 .j.x = 3401,85 ( N.m )
Mô men cản quay vòng của cầu dẫn hướng thứ nhất là:
=> Mc1 = ( M1 + M2 ) .Υ/ht
Þ Mc1 = ( M1 + M2 ) .Υ/ht
Þ Mc1 = 4132,32 (N.m)
* Mô men cản quay vòng cho cầu dẫn hướng thứ hai là:
Tương tự như phần trên tính mô men cản Mc2: Để đơn giản phần tính toán giả thiết hệ số cản là hoàn toàn giống nhau và trọng lượng tác dụng lên mỗi bánh xe của cầu dẫn hướng thứ nhất và thứ hai là bằng nhau.
=> Mc1 = Mc2 = 4132,32 ( N.m )
2. Xác định tỷ số truyền hệ thống lái.
i : tỷ số truyền của hệ thống lái.
i = iw . i d
Giá trị tỷ số truyền của cầu dẫn hướng thứ nhất là: i1 = 1.24=24
2.1. Tính toán lực lái lớn nhất khi quay vòng.
Pmax = Mc / R.i .ht
Trong đó:
R: Bán kính vành tay lái.
R = 190 (mm) : đối với xe công suất bé.
R = 275 (mm) : đối với xe vận tải và ô tô buýt.
Đối với xe tải nặng và xe buýt thì Pmax = 500 ( N )
Suy ra :
Pmax1 = Mc1 / R.i1.ht
Pmax1 = 695,7 (N)
Pmax2 = Mc2 / R.i2 .ht
Pmax2 = 695,7 (N)
Vậy lực lái lớn nhất khi quay vòng của xe là: Pmax = Pmax1 + Pmax2 =1391,4 (N)
2.2. Xác định góc quay vòng lớn nhất của vành tay lái.
amax =abxmax . i
Thay các thông số vào công thức trên: amax = 24.35o = 840o=2,333( vòng ) M2,5 ( vòng )
Thỏa mãn: nằm trong giới hạn số vòng quay của xe tải.
3. Tính toán thông số hình học dẫn động lái.
3.1. Tính toán hình thang lái.
* Công dụng của hình thang lái:
- Hình thang lái có tác dụng đảm bảo sự quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng, khi đó các bánh xe không có hiện tượng trượt khi xe chuyển động.
- Đảm bảo quan hệ góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải sao cho các bánh xe lăn trên các đường tròn khác nhau nhưng đồng tâm.
* Xây dựng đường đặc tính lý thuyết của hệ thống lái hai cầu trước.
- Muốn các bánh xe thực hiện quay vòng đúng thì quan hệ giữa chúng phải thỏa mãn công thức sau :
Cotgb1 - Cotga1 = Bo / L1
Cotgb2 - Cotga2= Bo / L2
Mối quan hệ giữa các góc quay của bánh xe dẫn hướng và góc a như sau:
Cotgb1= Bo / L1+ Cotga1
Cotgb2= Bo / L2+ Cotga2
Tga2=(L2/L1).Tga1
* Xây dựng đường đặc tính thực tế.
- Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái ĐAN TÔ là xác định đúng góc nghiêng của các đòn bên.
- Cần xác định góc w độ dài các đòn bên m và đòn ngang n
- Cần xác định quan hệ thực tế giữa b1và a1 , b2 và a2 , phụ thuộc vào góc w độ dài m của đòn bên .
* Tính các thông số cho cầu dẫn hướng thứ nhất :
Tính q1:
Cotg(90o - q1)=1880/2.0,7.5250=0,255
Suy ra: q1=14oM35o( Theo kinh nghiệm thiết kế )
* Thông số cầu dẫn hướng thứ nhất là:
q1=16o
Độ dài đòn bên :
m1=282 (mm)
Độ dài thanh kéo ngang là :
n1=Bo- 2.m.sinq1= 1880-2.282.sin16o=1724,5 (mm)
* Các thông số của cầu dẫn hướng thứ hai:
Tính q2 :
Cotg(90o - q2)=1880/2.0,7.3550=0,378
Suy ra : q2=20oM35o ( Theo kinh nghiệm thiết kế )
* Thông số cầu dẫn hướng thứ hai là:
q2=22o
Độ dài đòn bên :
m2=282 (mm)
Độ dài thanh kéo ngang là :
n2=Bo- 2.m.sinq2 = 1880-2.282.sin22o=1668,72 (mm)
3.2. Tính toán dẫn động lái.
Gọi a,b,c,d: lần lượt là kích thước của các cánh tay đòn trên hình vẽ.
S1,S2,S’1,S’2: lần lượt là dịch chuyển dọc của các điểm A, B, C, D.
ln1,ln2: là kích thước đòn ngang của cầu thứ nhất và cầu thứ hai.
Theo hình vẽ ta có: độ dịch chuyển dọc của điểm A chính bằng độ dịch chuyển dọc của điểm A1 và bằng S1, tương tự độ dịch chuyển của điểm B bằng độ dịch chuyển dọc của điểm B1 và bằng S2.
Dựa vào công thức (3.6) ta tính được kích thước các đòn bằng chọn :
a=400 (mm)
b=140(mm)
c=190(mm)
L1=5250(mm)
L2=3550(mm)
Tỷ số truyền của dẫn động lái đến cầu thứ hai: i = 1,68
4.Tính toán các thông số của cơ cấu lái.
4.1. Tính lực cản quy về đầu đòn quay đứng.
Ta có:
PD1 ,PD2: Lần lượt là lực cản quy dẫn của cầu thứ nhất và cầu thứ hai về đầu đòn quay đứng.
Mc1 ,Mc2: Mômen cản quay vòng các bánh xe cầu dẫn hướng thứ nhất và cầu dẫn hướng thứ hai.(Mc1=Mc2=Mc/2).Thay các giá trị đã tính được ở phần trên vào công thức (1.21) ta tính được : Pd = 2091,2 KG
Mômen quay trục răng rẻ quạt chính là mômen quay của trục đòn quay đứng.
Mômen quay trục đòn quay đứng:
Md=PD.ld=2091,2.0,29 = 606,45 (KG.m)
4.2. Tính trục vít- êcu bi( Theo tài liệu chi tiết máy tập 2 của Nguyễn trọng Hiệp)
+ Chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép 35, vật liệu chế tạo êcu bi là gang CH18-36.
Thay số vào công thức (3.16) ta tính được: dtv= 29.8 (mm). Chọn dtv= 30(mm).
R0: bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt: R0=drq/2=150/2=75 (mm)
Từ đó suy ra : i = 23.1,14=26,22
Thay các giá trị vào công thức (3.18) ta tính được bước vít: t = 20,48mm. Lấy theo tiêu chuẩn t=20 (mm)
* Tính toán độ bền và độ cứng vững của trục vít.
Khi tính toán trục vít, coi trục vít là thanh thẳng chịu tác dụng của uốn, xoắn và lực dọc trục.
Ở đây ta tính bền trong trường hợp tiếp xúc ở điểm giữa.
Vì trục vít ngắn nên không cần thiết phải kiểm tra về độ bền và độ ổn định.
* Chọn bi :
Chọn đường kính của bi là: Db=5 (mm)
4.3. Tính bánh răng rẻ quạt và thanh răng.
Bánh răng rẻ quạt là bánh răng trụ răng thẳng.
* Tính môđun bánh răng rẻ quạt:
Chọn môđun m = 6 (mm).
- Số răng của bánh răng rẻ quạt
- Đường kính đỉnh răng:
da=drq+2.m=150+2.6=162 (mm)
- Đường kính chân răng: df=drq-2,5.6=150-2,5.6=135 (mm)
- Góc ăn khớp :200
- Chiều rộng bánh răng: 30 mm
- Khoảng cách trục : 75 mm
- Môđun của bánh răng rẻ quạt : m=6
b) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn.
Chiều rộng răng bánh răng rẻ quạt b =30 (mm)
Chiều cao răng bánh răng rẻ quạt h=(162-135)/2 =13,5 (mm)
Bước vít của trục vít : t = 20,48 (mm)
5. Tính bền dẫn động lái.
5.1. Tính bền đòn quay đứng:
* Công dụng:
Đòn quay đứng để truyền chuyển động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến đòn dọc của dẫn động lái.
Đòn quay được nối với dẫn động lái nhờ các khớp cầu và nối với trục cơ cấu lái bằng then hoa hình tam giác.
Lực Q là lực tác dụng lên chốt cầu dưới đòn quay đứng
Vì vậy khi tính đòn quay đứng ta sẽ lấy lực Q nào lớn hơn trong hai giá trị lực Q tác dụng lên chốt hình cầu dưới đây
Q1 = 0,5.G1 = 0,5.15106 = 11240 (N)
Q2 = Pd = 20912 (N)
Dựa vào số liệu thực tế đo được ta chọn sơ bộ kích thước tại mặt cắt I-I: a=75 (mm)b=25 (mm)
* Kiểm tra đòn quay đứng theo uốn:
Đòn quay đứng bị uốn do mô men Q.ln gây lên.
Ta tính ứng suất tại tiết diện nguy hiểm nhất I – I.
Thay vào công thức trên ta được: t = 21,4(N/cm2), thoả mãn giới hạn cho phép (15000-31000 N/cm2)
5. 2. Tính bền đòn kéo dọc và đòn kéo ngang.
Tính các đòn dẫn động chủ yếu là tính đòn dọc AA1và đòn ngang DE. Đòn dọc được kiểm tra theo uốn dọc do lực Q và đòn ngang được kiểm tra theo uốn dọc do lực N. Lực Q =20912 (N).
Xp : lực phanh tác dụng lên một bánh xe.
m1p : hệ số phân bố lại trọng lượng lên cầu dẫn hướng khi phanh (m1p=1,4).
p : hệ số bám giữa lốp với đường (lấy p =0,8).
Đòn kéo dọc của cầu thứ nhất và cầu thứ hai hoàn toàn giống nhau,và cùng kích thước. Nhưng đòn kéo dọc ở cầu thứ hai có lực kéo nhỏ hơn nên không cần kiểm tra.
* Kiểm bền cho các đòn bên.
Để đảm bảo an toàn và tính ổn định của quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 20X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. Do vậy ta tính theo điều kiện bền uốn:
Mômen uốn tác dụng lên đòn bên được xác định theo công thức sau:
Mu = m.Ncos
Ta tính bền cho đòn bên của hình thang lái cầu dẫn hướng thứ nhất:
Mu = m.NcosB= 0,282.3800.cos200 = 1007 (N.m)
* Kiểm nghiệm bền khớp cầu (Rôtuyn lái).
Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH có e = 30N.mm2, khớp cầu được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí ngàm.
Lực tác dụng lên khớp cầu chính là lực tác dụng lên đòn quay đứng PD: PD = 20912 (N).
6. Tính toán trợ lực lái.
Với xe thiết kế có tải trọng lớn và dẫn hướng hai cầu vì vậy lực tác động lên vành lái rất lớn, việc tính toán trợ lực lái là cần thiết cho cả hai cầu. Với cầu trước, xy lanh trợ lực nằm trong cơ cấu lái, với cầu sau có thêm xy lanh trợ lực.
6.1. Đặc tính của hệ thống lái khi chưa có trợ lực.
Hệ thống lái có tỷ số truyền không thay đổi, kích thước các đòn cũng không thay đổi, do vậy lực tác dụng lên vành tay lái tuyến tính so với lực cản quay. Do vậy ta có đường đặc tính khi chưa có trợ lực được thể hiện như sau.
6.2. Đường đặc tính của trợ lực khi có trợ lực.
Lực tác dụng lên bộ trợ lực Ph sẽ là:
Pt=Pl-P
Đối với xe thiết kế ta chọn P = 200(N)=20(KG)
Từ đó ta tìm được Pt = 1149 - 200 = 949(N)=94,9(KG)
Để tính toán kích thước của cơ cấu phân phối lực, ta phải chọn sơ bộ lực trợ lực lái đặt tại cơ cấu lái Pt1 và trợ lực lái cầu thứ hai Pt2.
Chọn sơ bộ
Pt1 = 70(KG)
Pt2 = 94,9-70= 24,9(KG)
6.4. Chỉ số hiệu dụng trợ lực lái K.
Ta có:
Pl : Lực tác dụng lên vành lái khi không có trợ lực.
Pc : Lực tác dụng lên vành lái khi đã có trợ lực cũng trong những điều kiện quay vòng như trên.
Pt : Lực do bộ trợ lực đảm nhiệm được qui về vành tay lái.
Pt=Pt1+Pt2
* Tính chỉ số hiệu dụng trợ lực lái:
=> K =5,745 (Thoả mãn kinh nghiệm thiết kế K = 2-6).
6.5. Xác định năng suất của bơm trợ lực lái.
Với bơm trợ lực là bơm cánh gạt, hiệu suất u =0,75 – 0,85.
Năng suất của bơm Q = Q1 + Q2
n = 2,33 (vòng) (Theo 1.3, chương 3)
F1, S1 : được tính ở phần trên.
S1= 102,05 (mm) = 102,05 .10-3 (m)
F1= 26,9(cm2) = 26,9.10-4 (m2)
Năng suất của bơm là:
Q = Q1 + Q2 = (63,5 + 75,2).10-6 = 138,7.10-6 (m3/s).
Năng suất tính toán của bơm Q phải đạt được số vòng quay lớn hơn số vòng quay khi động cơ chạy không tải từ 25% trở lên.
KẾT LUẬN
Sau một thời gian học tập và nghiên cứu một cách nghiêm túc, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài được giao: Thiết kế hệ thống lái cho xe tải có hai cầu trước dẫn hướng trên cơ sở tham khảo xe tải HYUNDAI 23T.
Đây là một đề tài mang tính thực tế cao, giải quết bài toán tải trọng, nâng cao tải trọng của xe, nâng cao độ an toàn cho người và hàng hóa vận chuyển, đáp ứng phần nào nhu cầu thiết yếu của xã hội.
Đề tài đã hoàn thành việc tính toán, xác định được các thông số cơ bản của hệ thống lái thiết kế. Với cơ cấu lái được lưa chọn là loại trục vít êcu-bi thanh răng-bánh răng, dẫn động lái được lựa chọn phù hợp; dẫn động lái hình thang lái ĐANTÔ với các đòn dẫn động lái đã được tính toán và kiểm bền. Qua việc lưa chọn đề tài cũng đã tính toán được các thông số như các góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng cụ thể; cầu thư nhất (αmax1= 35o, βmax1= 29,65o), cầu thứ hai (αmax2 = 28o, βmax2 = 23,9o), với các tỷ số truyền tương đương (iw1=24), (iw2=40,23).
Đề tài cũng đã thiết kế và tính toán các thông số cơ bản của bộ trợ lực thủy lực của xe, để giúp người lái xe có thể giảm bớt sức lao động trong thời gian vận hành xe, với lực tác dụng của vành lái khi có trợ lực la Pvl=20 (KG), đường kính xy lanh lực của các cầu là D1=65,77(mm), D2=59,6 (mm).
* Hướng mở của đề tài: Tuy đã rất nghiêm túc trong nghiên cứu và tính toán thiết kế, nhưng do nhiều lí do khách quan, cũng như là trình độ có hạn, nên đề tài chưa thể hoàn hảo, đề tài rất mong được sự đóng góp ý kiến, bổ xung về nội dung để đề tài được hoàn thiện hơn và mong muốn được sử dụng vào trong tương lai.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý thuyết ôtô máy kéo
Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng - Năm 1993
2. Thiết kế tính toán ôtô - máy kéo - Năm 1971
Trương Minh Chấp, Nguyễn Khắc Trai - Năm 1971
3. Chi tiết máy Tập I, tập II
Nguyễn Trọng Hiệp - Năm 1997
4. Cấu tạo gầm xe con.Nhà xuất bản giao thông vận tải- Năm 1996
Nguyễn Khắc Trai.
Nhà xuất bản giao thông vận tải- Năm 1996
5. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy.
Trần Văn Địch.
6. Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe.
Phạm Minh Thái
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội - Năm 1991
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"