MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 4

Chương 1. 5

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE CAMRY 2007. 5

1.1. Giới thiệu chung về xe Camry. 5

1.2. Kích thước cơ bản của xe Camry  2007. 6

1.3. Thông số kĩ thuật của xe Camry 2007. 7

1.4  Giới thiệu các cụm, hệ thống chính. 10

1.4.1. Động cơ 2AR-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i) 10

1.4.2. Hệ thống truyền lực. 11

1.4.3. Hệ thống phanh. 11

1.4.4. Hệ thống lái 12

1.4.5. Phần vận hành. 13

1.4.6. Hệ thống điện. 13

1.4.7. Tiện nghi của xe. 14

Chương 2. 15

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  XE TOYOTA CAMRY   15

2.1. Công dụng, yêu cầu ,phân loại hệ thống lái trên ô tô. 15

2.1.1. Công dụng. 15

2.1.2. Yêu cầu. 15

2.2.3 Phân loại 16

2.2.  Giới thiệu chung về hệ thống lái xe Camry. 17

2.2.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Camry 2007. 18

2.2.2 Dẫn động lái 18

2.2.3 Cơ cấu lái 23

2.2.4 Trợ lực lái 25

Chương 3. 35

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA CAMRY   35

3.1. Mục đích, nội dung tính toán. 35

3.1.1. Mục đích kiểm nghiệm hệ thống lái 35

3.1.2. Nội dung tính toán. 35

3.1.3 Thông số đầu vào. 35

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Camry. 36

3.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái 36

3.2.2. Nội dung tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Camry. 38

3.3. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái 41

3.3.1. Xác định mômen cản quay vòng. 41

3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 43

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái trục vít  – thanh răng. 44

3.3.4. Tính bền trục lái 48

Chương 4. 50

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY   50

4.1. Những chú ý trong quá trình khai thác, bảo dưỡng. 50

4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái xe Toyota Camry. 51

4.2.1. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái 51

4.2.2. Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh. 51

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục. 59

4.3.1. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phuc. 59

4.3.2. Qui trình tháo lắp cơ cấu lái 62

KẾT LUẬN.. 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 71

LỜI NÓI ĐẦU

   Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ô tô được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh…

   Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, KIA ... Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của các loại xe hiện đại, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm.

   Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.

   Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA CAMRY”

   Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:

Lời mở đầu.

Chương 1. Giới thiệu chung về xe Toyota Camry.

Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống lái xe Toyota Camry.

Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Toyota Camry.

Chương 4. Hướng dẫn, khai thác hệ thống lái xe Toyota Camry.

Kết luận.

Tài liệu tham khảo.

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE CAMRY

1.1. Giới thiệu chung về xe Camry

Toyota hiện là công ty đứng đầu thị trường Việt Nam và thế giới về thị phần. Toyota có các dòng xe hạng trung : Toyota Vios, Toyota Lan Cruiser, Toyota Hiace, Toyota Camry,…và xe hạng sang Lexus. Riêng về dòng xe Camry đã có một quá trình dài từ ngày đầu ra mắt tới nhưng phiên bản nâng cấp cải tiến để mang đến thêm nhiều tiện ích ngày càng hiện đại cho khách hàng .

Thế hệ thứ 3 (1991-1996): lần đầu tiên Camry tham gia vào dòng sedan loại lớn, chuyển từ dòng xe hạng thấp lên phân khúc hạng trung sang trọng, động cơ ở thế hệ này chủ yếu được của tiến để tăng công suất.

Thế hệ thứ 4 (1996-2001): lần đầu tiên xuất hiện với 2 cửa mui xếp, được trang bị động cơ V6, 1MZ-FE.

Thế hệ thứ 5 (2001-2007): công nghệ VVT-I được trang bị trên Camry, động cơ 1MZ-FE 3.0 V6. Thế hệ thứ năm hơi giống thế hệ thứ tư ở chỗ cả hai đều có những đường cong nhẹ nhàng.

1.3. Thông số kĩ thuật của xe Camry 2007

Một số thông số kĩ thuật của xe Camry  được thể hiện ở bảng 1.1.

1.4  Giới thiệu các cụm, hệ thống chính

1.4.1. Động cơ 2AR-FE (DOHC 16 xu páp với VVT-i)

Động cơ sử dụng trên xe Toyota Camry là loại động cơ xăng 4 kỳ , với 4 xy lanh đặt thẳng hàng, thứ tự làm việc 1- 3- 2- 4. Động cơ sử dụng trục cam kép, dẫn động bằng đai với công nghệ điều khiển đóng mở xu páp thông minh (VVT- i), giúp cho xe tiết kiệm nhiên liệu và bảo vệ môi trường.

- Công suất tối đa: 165/ 6000 rpm.

- Mô men xoắn tối đa : 228 / 4000 rpm.

- Hệ thống làm mát: hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức nhờ bơm nước.

- Hệ thống bôi trơn: theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như: SAE 5W30, SAE 10W30, SAE 15W40.

1.4.2. Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực gồm có : ly hợp, hộp số, truyền lực chính.

- Hệ thống truyền lực xe Camry  có sử dụng loại ly hợp thủy lực là:

Bộ biến mô gồm bánh bơm, bánh tuabin, khớp một chiều, stato và vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận đó. Bộ biến mô được điền đầy dầu do bơm dầu cung cấp. Động cơ quay và bánh bơm quay, và dầu bị đẩy ra từ bánh bơm thành một dòng mạnh làm quay bánh tua bin.

- Hộp số trên xe sử dụng loại hộp số tự động 5 cấp

1.4.4. Hệ thống lái

Hệ thống lái trên xe Toyota Camry  là hệ thống lái cơ khí ,trợ lực thủy lực , giúp tay lái nhẹ hơn khi chạy xe ở tốc độ thấp và trở lại mức bình thường khi xe chạy ở tốc độ cao.

Hệ thống lái xe Toyota Camry bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lực lái.

- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng, trong đó thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.

- Dẫn động lái dùng để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và quay các bánh xe dẫn hướng. Ngoài ra, nó còn tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng. Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam quay và các khớp nối.

1.4.6. Hệ thống điện

Đối với hệ thống điện trên xe Camry  sử dụng:

- Điện áp: 12 V.

- Máy phát: 12V- 65A.

- Động cơ khởi động: kiểu SD 80, công suất 0,8 KW.

- Ắc quy(mf): 12V- 35Ah.

- Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS).

1.4.7. Tiện nghi của xe

Toàn bộ các phiên bản Camry 2009 đều được tích hợp hệ thống chống bó cứng phanh tự động (ABS) và hỗ trợ phanh gấp (BA) ,chức năng phân bố lựcphanh điện tử (EBD), đi kèm với hệ thống cân bằng điện tử  và tính năng kiểm soát độ bám tùy chọn .

Các thiết bị như hệ thống điều hoà không khí với dàn lọc bụi, cửa thông gió động cơ, khóa và gương chiếu hậu điều khiển điện tử, thiết bị kiểm soát hành trình, đèn pha halogen điều khiển tự động, vô lăng lái nằm nghiêng thu gọn, hệ thống bảo vệ xe , dàn loa sáu đĩa 160W âm thanh nổi đi kèm với hệ thống CD player có giắc cắm đa năng… đều được cung cấp cho các phiên  xe tiêu bản chuẩn.

Chương 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY

2.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô

2.1.1. Công dụng

Hệ thống lái trên ô tô dùng để thực hiện hai nhiệm vụ sau đây:

- Dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô tương ứng với sự điều khiển của lái xe

- Giữ hướng chuyển động xác định của ô tô mặc dù có tác động của các kích thích bên ngoài ( gió ngang ; góc nghiêng ngang của đường ; sự không đồng đều của phản lực tiếp tuyến giữa các bánh xe tại vùng tiếp xúc của chúng với mặt đường ) làm cho ô tô có xu hướng lệch khỏi hướng chuyển động đã chọn của lái xe.

2.1.2. Yêu cầu

Hệ thống lái trên xe ô tô phải đảm bảo các yêu cầu sau

- Đảm bảo bán kính quay vòng nhỏ nhất để nâng cao tính linh hoạt cho ô tô.

- Ô tô do người lái điều khiển phải giữ đúng hướng chuyển động và có thể thay đổi hướng chuyển động theo ý muốn của người lái .

- Đảm bảo động học quay vòng đúng , nghĩa là các bánh xe khi quay vòng không xảy ra trượt ngang .

2.1.3 Phân loại

Tập hợp những cơ cấu thực hiện việc quay các bánh dẫn hướng được gọi là hệ thống lái của ô tô.

Hệ thống lái ô tô được hình thành gồm hai phần : cơ cấu lái và dẫn động lái. Cơ cấu lái gồm có vành lái, trục lái và truyển động lái. Dẫn động lái gồm có đòn quay đứng, thánh lái dọc, đòn quay ngang, ngõng trục, hình thang lái và trợ lực lái.

Để quay vòng ô tô , hiện nay sử dụng một số phương pháp như hình:

- Thay đổi phương của mặt phẳng lăn các bánh xe dẫn hướng cầu trước bằng cách quay các bánh dẫn hướng xung quanh trụ đứng.

- Thay đổi phương của trục dẫn hướng bằng cách quay trục dẫn hướng xung quanh trụ đứng đặt ở giữa .

2.2. Giới thiệu chung về hệ thống lái xe Camry  

Hệ thống lái của xe Camry 2007 là hệ thống lái có trợ lực thủy lực. Cấu tạo của hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái.

Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ  tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt. Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được dẫn động bằng đai dẫn động của xe.

2.2.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Camry 2007

2.2.2 Dẫn động lái

* Vành tay lái và trục lái

Vành tay lái và trục lái được đặt trong buồng lái có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.

Cấu tạo: vành tay lái xe Camry có dạng hình tròn, có nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái là 360mm.Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn...

Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa, vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc. Trục lái trang bị xe Camry dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng.

+ Lực trên vành tay lái khi trên đường xấu không quá 20 KG..

+ Hành trình tự do của vành lái 30⁰.

* Truyền động các đăng và kết cấu khớp cầu thanh kéo bên

Truyền động các đăng được là bộ phận nối tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái. Khớp nối các đăng cho phép có độ lệch tâm giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi 2 trục này không đồng trục với nhau và thay đổi chiều dài khoảng cách trục. Chính vì ưu điểm đó mà khoảng cách từ người lái đến vô lăng có thể điều chỉnh  hợp lý tạo sự an toàn và thích hợp cho người lái điều khiển ôtô.

Cấu tạo của truyền động các đăng gồm: trục chủ động (1), khớp các đăng (2 và 3) và trục bị động, trục trung gian. Trục chủ động được nối với trục lái của ôtô và nhận trực tiếp mômen từ người lái truyền xuống. Khớp các đăng kết cấu gồm bạc và trục chữ thập được lắp ghép với nhau đảm bảo giảm rung đến người lái và cho phép điều khiển có sự lệch trục kết hợp với khớp then trên trục trung gian để thay đổi kích thước trục lái. Trục bị động được nối với cơ cấu lái và có khớp then để thay đổi chiều dài trục lái.

* Hình thang lái

Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Hình thang lái truyền động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng với tỉ số truyền là 0,984. Bộ phận chính của hình thang lái là cơ cấu hình thang lái, đó là cơ cấu 6 khâu bao gồm: hai thanh kéo bên, thanh răng, hai đòn quay bên (cam quay) và dầm cầu là đường thẳng tưởng tượng nằm trên đường tâm trục cầu trước vì hệ thống treo trước của xe là hệ thống treo độc lập.

2.2.3. Cơ cấu lái

- Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay của vành lái thành dịch chuyển tịnh tiến của dẫn động lái để quay bánh xe dẫn hướng.

- Cơ cấu lái dùng để tăng lực tác động của lái xe lên vành tay lái và truyền qua dẫn động lái đến các bánh xe dẫn hướng.

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng với góc đánh vành tay lái. Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên.

2.2.4. Trợ lực lái

Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái.

Hệ thống trợ lực thủy lực được tạo thành bởi các bộ phận sau :

- Nguồn năng lượng : thường là bơm dầu cùng bình chứa dầu bảo đảm cung cấp dầu có áp suất cao trong toàn bộ khoảng số vòng quay làm việc của động cơ

- Bộ phận phân phối có liên hệ ngược : thường là van phân phối có kết hợp với cơ cấu tùy động nhằm bảo đảm điều khiển sự cung cấp năng lượng tới cơ cấu sinh lực để thực hiện quay các bánh xe dẫn hướng tùy theo góc quay của vành lái.

*  Bơm trợ lực:

Bơm trợ lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Camry là bơm kiểu cánh gạt. Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai. Kết cấu bơm trơ lực được thể hiện trên hình 2.11. 

*  Xi lanh lực.

Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng, nó biến đổi năng lượng chất lỏng thành năng lượng cơ khí. Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện trên hình 2.12.

2.3 Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe Camry

a. Khi xe đi thẳng

Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.13. Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suất chất lỏng ở khoang bên trái và khoang bên phải của xylanh lực là như nhau, do đó piston không dịch chuyển. Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi thẳng. Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao.

b. Khi xe quay sang vòng sang trái

     + Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.14. Thân van trong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang phải của xylanh và mở đường dầu ở khoang trái thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái.

c. Khi xe quay vòng sang phải

Hình 2.15 thể hiện nguyên lí làm việc của trợ lực lái khi xe quay vòng phải .

+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 2.15. Thân van trong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang trái của xylanh và mở đường dầu ở khoang  phải  thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên phải đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải.

+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng trái, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai khoang  phải và trái ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.

2.4 Cảm giác mặt đường và tính tùy động

a, Cảm giác mặt đường

Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng tỉ lệ với momen cản quay vòng bánh xe và sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay, hay nói cách khác là độ biến dạng của thanh xoắn. Khi momen cản quay vòng tăng đòi hỏi áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực cũng phải tăng và độ biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn. Chính độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tác động lên vành tay lái của người điều khiển tạo cảm giác cho người lái. 

b, Tính tùy động

Khi đang đánh tay lái, người lái xe dừng lại (không quay tiếp tục) xu hướng của momen cản đang gia tăng sẽ tác động lên pít tông của cụm xi lanh lực theo chiều ngược lại với chiều điều khiển của người lái. 

Van sẽ hướng dầu chảy vào khoang của một bên xy lanh lực mà ở đó áp suất thuỷ lực tạo lên sẽ tác dụng lên pit tông chống lại sự lệch bên của bánh xe.

Chương 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA CAMRY

3.1. Mục đích, nội dung tính toán

3.1.1. Mục đích kiểm nghiệm hệ thống lái

Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu lái nhằm xác định các thông số đặc trưng cho khả năng làm việc và độ tin cậy làm việc của cơ cấu lái, so sánh với các giá trị ứng suất cho phép của vật liệu cơ cấu lái.

3.1.2. Nội dung tính toán

Ta thực hiện hai nội dung tính toán: tính toán động học hệ thống lái và tính toán bền các chi tiết hệ thống lái.

Bài toán tính toán động học là xác định các kích thước của các đòn của hình thang lái, các góc nghiêng của chúng so với trục dọc ô tô và chọn tỉ số truyền cần thiết của hệ thống các các đòn dẫn động các bánh xe dẫn hướng.

Bài toán tính bền là xác định các kích thước các chi tiết để bảo đảm các chi tiết có độ bền cao. Kích thước của chúng được chọn theo các kết cấu tương tự.

Nội dung đồ án chỉ tập trung vào tính toán bền cho các chi tiết trong hệ thống lái.

3.1.3 Thông số đầu vào

Thông số đầu vào cho tính toán kiểm tra động học hình thang lái, và tính bền hệ thống lái được cho trong bảng 3.1

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Camry

3.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái

Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẫn hướng: điều kiện quay vòng lý tưởng để các bánh xe không bị trượt bên theo tài liệu [8] tr 211 ta có:

                              Cotgb_i - cotga_i  =  B₀/L                                            (3.1)

Trong đó:

b_i  -  góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ);

a_i  -  góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng ngoài (độ);

B₀  -  khoảng cách giữa 2 đường tâm trụ đứng (mm);

L   -  chiều dài cơ sở của xe (mm);

Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc ( BE). Từ đó ta có ứng với các cặp (a_i, b_i) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm E_i nằm trên đường thẳng GC, thì động học hình thang lái đã có đảm bảo cho xe quay vòng mà các bánh xe không xảy ra trượt ngang.

 Nhưng thực tế thì các hình thang lái không thoả mãn được điều kiện trên, tức là các giá trị cặp (a_i,b_i) thực tế không thoả mản điều kiện (3.1) nên các bánh xe dẫn hướng vẫn xảy ra trượt ngang. Mức độ trượt ngang càng ít nếu các giao điểm E_i tạo ra càng gần đường thẳng GC.

3.2.2. Nội dung tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe Toyota Camry

a) Kiểm nghiệm hình thang lái bằng phương pháp hình học:

Kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học được tính theo trình tự sau :

- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.

- Xác định các cặp góc (a_i,b_i).

- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B₀.

- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.

* Kết quả kiểm tra trên xe Toyota Camry

Ứng với các giá trị của góc β từ 5⁰, 10⁰, 15⁰, 20⁰, 25⁰, 30⁰, 35⁰, 40⁰ ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc α. Các giá trị này được biểu diễn trong bảng 3.2.

Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẫn hướng thì các điểm E_i càng gần GC càng tốt. Như vậy dựa theo kết quả kiểm nghiệm bằng phương pháp hình học có thể thấy hình thang lái của xe đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

b) Kiểm nghiệm hình thanh lái bằng phương pháp đại số:

Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số d_i được xác định theo công thức trong tài liệu [1] tr38.

* Trình tự kiểm tra như sau:

- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị b_i khác nhau.

- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay α_i tương ứng của bánh xe bên ngoài.

- Xác định các giá trị của hệ số d_i tương ứng với từng cặp góc (a_i, b_i) khác nhau theo công thức (3.2).

- Các giá trị d_i càng gần bằng 1 thì khi ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.

- Kết quả tính toán cụ thể đối với xe Toyota Camry theo công thức (3.2) được lập thành bảng dưới.

Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động d_i trong khoảng d = 0,9 ÷ 1,07. Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe Toyota Camry đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.3. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái

3.3.1. Xác định mômen cản quay vòng

Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ôtô tại chỗ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng M_c sẽ bằng tổng số của mômen cản chuyển động M₁, mômen cản M₂ do sự trượt lết bánh xe trên mặt đường và mômen cản M₃ gây nên bởi sự làm ổn định các bánh xe dẫn hướng. 

* M­₂: Mômen cản gây nên bởi sự trượt lê của bánh xe dẫn hướng (Nm)

M₂  được xác định theo công thửc trong tài liệu [7] tr 152.

                                      M­₂ = G_bx­. × φ×x                                                (3.5)                                                          

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn X về phía sau. 

Với bánh xe có cỡ lốp là: 215/65R17;

- Với j là hệ số bám ngang. Lấy j = 0,8;

Vậy: M₂ = 223,9(Nm)

*  Mômen ổn định ở các bánh xe M₃ (Nm)

Mômen ổn định tạo nên bởi độ nghiêng ngang, nghiêng dọc của trụ đứng. Giá trị của M₃ thường rất nhỏ lấy M₃ = 0.

* Thay các giá trị M₁, M₂, M₃ và h vào công thức (3.3) ta được: M_c=314,72 (Nm)

Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S = 2.M_c = 629,4 (Nm).

3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái

Khi đánh lái trong trường hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất. 

Ta có:

M_c - mômen cản quay vòng.  ­M_c = 314,72 (Nm);

R   - bán kính vành lái. R = 0,18 (m);

i_c  - tỷ số truyền cơ cấu lái. i_c = 19,5;

h_th  - hiệu suất thuận của cơ cấu láih_th = 0,75;

i_d  - tỷ số truyền của truyền động lái i_d  = 0,984;

* Thay vào công thức (3.6): P_vlmax=121,49 (N) = 12,14 [KN]

Lực P_lmax tính được không vượt quá giá trị cho phép là: 120 ÷ 200 [N]. Tuy nhiên để điều khiển nhẹ nhàng người ta dùng trợ lực lái.

Lực tác dụng của người lái lên vô lăng khi có trợ lực:

P_nl  = P­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_vlm - P_tl = 12,14 – 6,4 = 5,74 (KG) = 57,4 (N).      

Ở đây :

P_vlm lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá.

P_nl lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiện quay vòng như trên.

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái trục vít  – thanh răng

* Xác định ứng suất cho phép.

Trong quá trình làm việc trục vít, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tương rạn nứt chân răng, do đó ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo trục vít - thanh răng được dùng là thép 40Cr được tôi cải thiện có.

* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

- Giới hạn bền mỏi tiếp xúc của bánh răng: (1 MPa= 10­⁶ N/m²) tài liệu [2] tr77

+ Chọn  K_FL = 1; Với bộ truyền quay hai chiều chọn  K_FC = 0,7; Y_R = 1; K_XF = 1;

S_F  - hệ số an toàn; lấy S_F = 1,7;

Y_S  - hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 5; chọn Y_S = 1,03.   

+ Z_M - hệ số xét đến cơ tính của vật liệu. Z_M = 275 (MPa) (đối với bánh răng bằng thép);

+ T là mô men xoắn tác dụng lên vành lái, T= M_c =314.12 [Nm].

Kết luận : Sau khi tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Camry, nhận thấy:

 - Hệ thống lái trên xe Toyota Camry đảm bảo tính động học, không xảy ra trượt bên khi ô tô quay vòng.

 - Các chi tiết cơ bản của hệ thống lái bao gồm bánh răng trụ, thanh răng, trục lái, thanh lái dọc, thanh lái ngang và các khớp cầu đảm bảo điều kiện bền trong quá trình làm việc.

Chương 4

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA CAMRY

Việc bảo quản, bảo dưỡng xe là việc làm thường xuyên liên tục của người lái xe và thợ nhất là đối với chủ xe, có như vậy mới đảm bảo giữ tốt, dùng bền, an toàn tiết kiệm.

Hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra hư hỏng làm mất khả năng điều khiển xe, do đó có thể gây nên những tai nạn bất ngờ. Chính vì vậy việc thường xuyên kiểm tra hệ thống lái là một việc làm cần thiết bảo đảm tính an toàn sử dụng cho xe. Mặt khác hệ thống lái nằm trong nhóm các hệ thống có tỷ lệ hư hỏng do mòn cao cho nên ta phải chú ý bảo dưỡng sửa chữa, bôi trơn đúng chế độ. Bảo quản thay thế và bổ xung dầu trợ lực kịp thời đúng quy định.

4.1. Những chú ý trong quá trình khai thác, bảo dưỡng

Trên cơ sở nắm vững đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống lái, trong quá trình sử dụng bảo dưỡng sửa chữa ta phải tuân thủ một số yêu cầu sau đây:

-  Phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong trợ lực, thông rửa các phần tử lọc của bơm, thường xuyên kiểm tra độ kín khít của các mối ghép và đường ống trong trợ lực.

-  Không tự ý tháo cơ cấu lái, van phân phối hay bơm trợ lực. Khi tháo lắp các chi tiết của các bộ phận này phải đảm bảo thợ có tay nghề cao và đảm bảo vệ sinh công nghiệp.

* Khi bảo dưỡng sửa chữa phải tuân thủ một số quy định sau:

- Tháo lắp đúng thứ tự, sử dụng đúng dụng cụ và đảm bảo đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật.

- Làm đúng, làm hết nội dung bảo dưỡng sửa chữa.

- Không làm bừa làm ẩu.

- Đảm bảo vệ sinh công nghiệp, các chi tiết tháo lắp phải để đúng nơi quy định.

4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái xe Toyota Camry

4.2.1. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái

a. Bảo dưỡng thường xuyên.

Bảo dưỡng thường xuyên là những công việc do lái xe, phụ xe chịu trách nhiệm và được thực hiện trước hoặc sau khi xe hoạt động, những công việc đó như sau: kiểm tra các chỗ nối, các ổ có bị lỏng ra không và còn chốt chẻ không, kiểm tra độ rơ vành tay lái và xem có bị kẹt không, kiểm tra mức dầu trong hộp cơ cấu lái, kiểm tra trạng thái làm việc của bộ trợ lực lái, hình thang lái.

c. Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km).

Ngoài những công việc trong bảo dưỡng 1 còn làm thêm những công việc sau: kiểm tra dầu trợ lực lái, nếu cần thiết thì thay dầu. kiểm tra điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc, ngang. Bơm mỡ đầy đủ vào các vú mỡ.

4.2.2. Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh.

a. Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.

Độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do của vành tay lái. Hành trình tự do của vành tay lái được kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải và bánh trước ở vị trí thẳng. 

* Các bước tiến hành để đo hành trình tự do.

-  Kẹp thước đo hành trình tự do vành tay lái vào vỏ trục lái.

-  Đánh tay lái sang trái cho đến khi bánh trước của xe bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại, đánh dấu vị trí lên thước.

-  Quay vành tay lái theo hướng ngược lại cho đến  khi bánh xe dịch chuyển.

c.  Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng.

-  Kiểm tra xem vô lăng có bị lệch tâm hay không.

-  Dán băng dính che lên tâm bên trên của vô lăng và nắp trên của trục lái.

-  Lái xe theo đường thẳng trong 100 m với tốc độ không đổi 56 km/h, giữ vô lăng để duy trì hướng chạy.

-  Vẽ một đường thẳng trên băng che, như được chỉ ra trong hình 4.3.

d.  Điều chỉnh góc quay vô lăng.

-  Vẽ một đường thẳng trên thanh nối và đầu thanh răng ở chỗ có thể nhìn thấy dễ dàng.

-  Dùng thước dây, đo khoảng cách giữa đầu thanh nối và ren đầu thanh răng.

f. Kiểm tra góc quay bánh xe( hình 4.6):

 -  Quay vô lăng hoàn toàn sang trái và phải, và đo góc quay.

-  Góc quay bánh xe:

+ Bánh Bên Trong 41°01’ +/- 2°.

+ Bánh xe bên ngoài 35°21’.

-  Nếu các góc bánh xe phía trong bên phải và bên trái khác với giá trị tiêu chuẩn, phải kiểm tra chiều dài đầu thanh răng bên trái và bên phải.

i.  Kiểm tra, điều chỉnh bộ phận trợ lực lái.

 *  Kiểm tra điều chỉnh độ căng dây đai dẫn động bơm dầu trợ lực lái.

Kiểm tra bằng cách dùng một ngón tay ấn một lực từ 3÷3.5 KG vào chính giữa dây đai (khoảng cách độ võng phải đạt tới 8÷13 mm). Nếu không đúng điều chỉnh lại bằng cách thay đổi vị trí bơm hoặc vành căng dây đai.

-  Các bước tiến hành:

+ Đỗ xe ở nơi bằng phẳng.

+ Tắt máy kiểm tra mức dầu trong bình chứa.

+  Kiểm tra mức dầu nằm trong vùng HOT LEVEL trên vỏ bình chứa. Nếu dầu nguội thì kiểm tra mức dầu nằm trong vùng COLD LEVEL.

+  Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải.

+  Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia để làm nóng dầu. Nhiệt độ dầu  75÷80⁰ C.

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

4.3.1. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phuc.

Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái xe Camry được thể hiện như bảng 4.2.

4.3.2. Qui trình tháo lắp cơ cấu lái

a. Dụng cụ cần thiết.

- Kìm tháo phanh.

- Đế từ của đồng hồ đo.

- Panme ngoài 25 – 50 mm.

b. Qui trình tháo:

*  Những chú ý trước tháo cơ cấu lái:

-  Tháo cụm cơ cấu lái ra khỏi hệ thống lái.

-  Xả hết dầu trong cơ cấu lái và bộ phận trợ lực ra ngoài.

c. Lắp cơ cấu lái.

* Những chú ý trong quá trình lắp cơ cấu lái

   -  Trước khi lắp đặt cần kiểm tra hư hỏng và sửa chữa hoặc thay thế (nếu cần) sau đó làm sạch tất cả các chi tiết và bôi trơn đầy đủ.

   -   Đối với những mối ghép có ren cần chú ý đến mômen siết phù hợp tránh làm hỏng mối ghép.

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian tập trung nghiên cứu tài liệu, khảo sát, tính toán, tìm hiểu thực tế tại xe, với sự chủ động, nỗ lực cố gắng của bản thân, cộng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy trong bộ môn ô tô quân sự cùng các bạn đồng nghiệp, em đã hoàn thành bản đồ án: “Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA CAMRY”, đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.

  Trong quá trình thực hiện đồ án em đã đi sâu vào bốn nội dung chính, tương ứng với bốn chương thuyết minh:

Chương 1: Giới thiệu khái quát về xe Toyota Camry

Chương 2: Đồ án đi vào giới thiệu về hệ thống lái của xe Toyota Camry, phân tích đặc điểm cấu tạo của cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống trợ lực lái của xe Toyota Camry.

Chương 3: Tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe Toyota Camry, với các bước kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính bền cho một số chi tiết chính của cơ cấu lái.

Chương 4: Với nội dung hướng dẫn khai thác hệ thống lái của xe Toyota Camry.

   Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ và kinh nghiệm còn bị hạn chế, cho nên chất lượng đồ án còn hạn chế, còn nhiều thiếu sót trong phần tính toán và kết cấu có thể chưa hợp lý. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, ngày…. Tháng …. năm 20…

Sinh viên thực hiện

……………….

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 [1]. Hướng dẫn đồ án môn học ô tô ‘’ Lý thuyết kết cấu và tính toán ô tô quân sự ’’. (Tập IV) Trường Đại học kỹ thuật quân sự - 1977

 [2]. Trần Văn Bình. Sách hướng dẫn đồ án chi tiết máy, NXB Quân đội nhân dân Hà Nội 2006

[3]. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập .Lý thuyết ôtô quân sự, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -2002

[4]. Nguyễn Văn Trà. Kết cấu  tính toán ôtô tập, Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự - 2016

[5]. Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập. Cấu tạo ôtô quân sự tập 1, 2 ,Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1995

[6]. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (tập 1,2), NXB GD, 2006.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"