MỤC LỤC
MỤC LỤC ...........................................................................................................4
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................. 6
Chương 1. GIỚI THIÊU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ ..7
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô............................... 7
1.1.1. Công dụng.......................................................................................... 7
1.1.2. Yêu cầu............................................................................................... 7
1.1.3. Phân loại............................................................................................ 8
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống lái.......................................................................9
1.2.1. Cơ cấu lái....................................................................................................9
1.2.2. Dẫn động lái..............................................................................................11
1.2.3. Trợ lực lái..................................................................................................13
1.3. Sơ đồ một số hệ thống lái.............................................................................15
1.3.1. Sơ đồ một số hệ thống lái có trợ lực thủy lực...........................................15
1.3.2. Sơ đồ một số hệ thống lái có trợ lực điện..................................................16
Chương 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA CAMRY................18
2.1. Sơ đồ nguyên lý.................................................................................... 18
2.2. Phân tích kế cấu hệ thống lái................................................................. 19
2.2.1. Dẫn động lái..............................................................................................19
2.2.2. Cơ cấu lái..................................................................................................24
2.3. Trợ lực lái.....................................................................................................25
2.3.1. Cấu tạo chung............................................................................................26
2.3.2. Kết cấu trợ lực lái......................................................................................27
2.3.3. Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe camry....................................................30
Chương 3. 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
3.3.1. 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. HƯỚNG DẪN KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ.... 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.......................................... 60
4.3.1. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phuc...... 60
4.3.2. Qui trình tháo lắp cơ cấu lái............................................................. 62
KẾT LUẬN................................................................................................ 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................. ........................75
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 ô tô du lịch trên cơ sở xe Camry”
Nội dung phần thuyết minh đồ án bao gồm:
Mục lục
Lời mở đầu.
Chương 1. Giới thiệu chung về hệ thống lái trên xe ô tô.
Chương 2. Phân tích kết cấu hệ thống lái trên xe Toyota Camry.
Chương 3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Toyota Camry.
Chương 4. Hướng dẫn khai thác hệ thống lái trên xe ô tô.
Kết luận.
Tài liệu tham khảo.
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái trên ô tô
1.1.1. 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.
1.1.2. 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 .
- Giảm các lực va đập truyền từ bánh xe dẫn hướng lên vành lái khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng.
- Bảo đảm sự tỉ lệ giữa lực đặt lên vành lái và sức cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng ( tác dụng tùy động về lực ).
1.1.3. Phân loại
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái trên ô tô:
a. Theo số lượng cầu dẫn hướng.
- Các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
- Các bánh dẫn hướng ở cầu sau .
c. Theo kết cấu của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - bánh vít.
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung răng .
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn.
d. Theo 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).
1.2. Cấu tạo chung của hệ thống lái
Hệ thống lái trên ô tô gồm cơ cấu lái, đẫn động lái và trợ lực lái. Trợ lực lái thường đặt trên các ô tô vận tải vừa và lớn nhằm giảm nhẹ cường độ làm việc của lái xe, và đặt trên các xe du lịch nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động khi chuyển động ở tốc độ cao.
1.2.1. Cơ cấu lái
a. Công dụng
+ Cơ cấu lái là cơ cấu biến sự quay vành tay lái thành sự chuyển dịch tịnh tiến của dẫn động lái để quay các bánh xe dẫn hướng.
+ Cơ cấu lái dùng để tăng lực tác động của lái xe lên vành lái và truyên qua dẫn động lái đến các bánh xe dẫn hướng
b. Yêu cầu
Yêu cầu đối với các cơ cấu lái như sau:
+ Có hiệu suất thuận cao để điều khiển ô tô nhẹ nhàng và có hiệu suất nghịch nhỏ hơn để giảm các va đập từ mặt đường truyền lên vành tay lái;
+ Bảo đảm tính đảo chiều để loại trừ việc giảm tính ổn định của bánh xe dẫn hướng;
c. Phân loại
Theo đặc điểm kết cấu người ta phân loại cơ cấu lái thánh 4 nhóm sau đây:
- Cơ cấu lái loại trục vít:
+ Cơ cấu lái trục vít và bánh vít;
+ Cơ cấu lái trục vít - con lắn;
-Cơ cấu lái loại vít có các loại sau đây:
+ Cơ cấu lái loại - đai ốc - thanh răng - cung răng có tỉ số truyền không đổi;
+ Cơ cấu lái loại vít - đai ốc - đòn quay có tỉ số truyền thay đổi;
- Cơ cấu lái loại truyền động bánh răng:
+ Cơ cấu lái loại bánh răng ( cặp bánh răng trụ hoặc bánh răng côn);
+ Cơ cấu lái loại thanh khía.
Cơ cấu lái loại thanh khía thường được sử dụng trên ô tô du lịch.
1.2.2. Dẫn động lái
a. Công dụng
Dẫn động lái dùng để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và quay các bánh xe dẫn hướng đi những góc nhất định và bảo đảm động học quay vòng đúng của bánh xe.
b. Yêu cầu
- Bảo đảm quan hệ các góc quay của các bánh xe dẫn hướng đúng để quay vòng không xảy ra trượt ngang;
- Không xảy ra dao động của các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ đứng;
1.2.3. Trợ lực lái
a. Công dụng
+ Trợ lực lái dùng để cải thiện sự điều khiển ô tô, nâng cao tính linh hoạt của nó và an toàn chuyển động cho ô tô.
+ Làm mềm các va đập và các kích thích từ mặt đường truyền từ các bánh xe dẫn hướng đến vành lái.
b. Yêu cầu
Trợ lực lái thỏa mãn các yêu cầu sau đây:
+ Tác động tùy động động học (theo dịch chuyển), nghĩa là bảo đảm sự tương ứng giữa góc vành lái và góc các bánh xe dẫn hướng;
+ Tác động tùy động động lực học (theo lực cản quay vòng), nghĩa là bảo đảm sự tỉ lệ giữa lực đặt trên vành lái và lực cản quay vòng vủa các bánh xe dẫn hướng;
c. Phân loại
Trợ lực lái được áp dụng trên các ô tô du lịch, ô tô tải có tải trọng trung bình và lớn và ô tô buýt. Trợ lực được dùng trên ô tô gồm các loại sau:
+ Trợ lực cơ khí;
+ Trợ lực thủy lực;
+ Trợ lực khí nén;
1.3. Sơ đồ một số hệ thống lái trên ô tô
1.3.1. Sơ đồ một số hệ thống lái có trợ lực thủy lực
Một số sơ đồ hệ thống lái có trợ lực thủy lực đươc thể hiện trên hình 1.5
+ Bố trí van phân phối và xi lanh lực liên khối với cơ cấu lái (Hình 1.5.a).
Ở đây các bộ phân của trợ lực lái được bố trí trong một cụm liền khối với cơ cấu lái. Sơ đồ bố trí này có ưu điểm là kết cầu nhỏ gọn, đường ống dẫn ít và có độ nhậy cao. Nhược điểm của sơ đồ là kêt cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn động lái chịu tải trọng lớn và không có khả năng lắp lẫn trên các xe có hệ thống lái tiêu chuẩn
+ Bố trí van phân phối liền với xi lanh lực nhưng tạch biệt với cơ cấu lái (Hình 1.5.b). Bố trí theo sơ đồ này cho phép giữ được kiểu cơ cấu lái cơ bản, giảm được chiều dài đường ống dẫn, bảo đảm an toàn cho hệ thống khi ô tô chuyển động trên gồ ghề và qua các vật cản.
1.3.2. Sơ đồ một số hệ thống lái trợ lực điện
Hiện nay trợ lực điện dần được sử dụng nhiều trên các xe du lịch với những ưu điểm so với hệ thống trợ lực thủy lực là :
- Tạo ra được tỉ số truyền của hệ thống thay đổi theo tốc độ của xe, xe ở tốc độ thấp thì tỉ số truyền nhỏ, xe ở tốc độ cao thì tỉ số truyền lớn. Do mô men trợ lực của động cơ điện điều khiển thay đổi theo tốc độ của ô tô vì vậy ưu điểm lớn nhất của hệ thông trợ lực điện là mô men trợ lực của động cơ thay đổi theo tốc độ của xe
- So với trợ lực thủy lực thì trợ lực điện tiết kiệm được nhiên liệu hơn vì ở hệ thống trợ lực thủy lực động cơ luôn đẫn động bơm trợ lực dầu cả khi người lái không quay vành tay lái ngược lại hệ thống trợ lực điện thì động cơ chỉ làm việc khi người lái quay vành tay lái nên không tiêu tốn công suất động cơ thường xuyên.
- So với trợ lực thủy lực thì trợ lực điện làm việc êm hơn.
Nhưng lại có những nhược điểm sau:
- Kết cấu và chế tạo phức tạp
- Chịu va đập kém
Chương 2
PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA CAMRY
2.1. Sơ đồ nguyên lý
Sơ đồ hệ thống lái xe Camry 2007 được thể hiện trên hình 2.1.
Hệ thống lái của xe Camry 2007 là hệ thống lái cơ khí 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.
2.2. Phân tích kết cấu hệ thống lái
2.2.1. Dẫn động lái
Dẫn động lái trên xe Camry bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe. Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh bên.
a. 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 cho xe Camry dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng.
b. Truyền động các đăng và kết cấu khớp cầu thanh kéo bên
Truyền động các đăng 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.
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.
c. Hình thang lái
Sơ đồ bố trí hình thang lái được thể hiện trên hình 2.7.
Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Hình thang lái truyền chuyển 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.
2.2.2. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Camry là loại bánh răng trụ - thanh răng. Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất bé. Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.
Ưu điểm:
+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác.
+ Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.
Nhược điểm:
+ Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.
+ Sử dụng cho xe có tải trọng bé..
2.3. 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.
2.3.1. Cấu tạo chung
Trợ lực trong hệ thống lái xét theo cơ sở lý thuyết tự động điều khiển nó được cấu tạo theo sơ đồ hình 2.9.
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.
2.3.2. Kết cấu trợ lực lái
a. Van phân phối.
Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Camry là loại van quay. Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van an toàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm việc bình thường khi bơm dầu bị hỏng.
Kết cấu van phân phối được thể hiện trên hình 2.10.
b. 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.
Rô to quay trong một vòng cam được gắn chắc với vỏ bơm. Rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm. Chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng cam hình ô van do vậy tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam. Cánh gạt sẽ ngăn cách khe hở này để tạo thành một buồng chứa dầu.
c. 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.
2.3.3. 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.
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.
d. Cảm giác mặt đường và tính tùy động
* 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.
* 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. Đồng thời khi người lái không đánh tay lái nữa cũng có nghĩa là áp suất dầu trong khoang xi lanh lực sẽ không tăng lên nữa và thanh xoắn được giữ ở một góc xoắn nhất định.
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 kiểm tra 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.
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:
Cotgbi - cotgai
Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc. Từ đó ta có ứng với các cặp (ai, bi) của công thức (3.1) đưa vào hình vẽ trên ta được các giao điểm Ei 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 (ai,bi) 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 Ei 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 (ai,bi).
- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B0.
- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.
- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).
- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (ai,bi) cắt nhau tại các điểm Ei.
* Kết quả kiểm tra trên xe Toyota Camry
Ứng với các giá trị của góc β từ 50, 100, 150, 200, 250, 300 ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc α. Các giá trị này được biểu diễn trong bảng 3.2 dưới đây.
b. Kiểm nghiệm hình thanh lái bằng phương pháp đại số.
* Trình tự kiểm tra như sau:
- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị bi khác nhau.
- Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay αi tương ứng của bánh xe bên ngoài.
- Xác định các giá trị của hệ số di tương ứng với từng cặp góc (ai, bi) khác nhau theo công thức (3.2).
- Các giá trị di 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 đây.
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 Mc 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.
a. M2 Mômen cản lăn (Nm).
M2 được xác định theo công thửc trong tài liệu [7] tr 152.
M2 = Gbx. × 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.
Thay số ta được: M2 =223,9(Nm)
c. 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.
Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái.
* Thay các giá trị M1, M2, M3 và h vào công thức (3.3) ta được: Mc = 314,72 (Nm)
Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là MS = 2.Mc = 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:
Mc - mômen cản quay vòng. Mc = 314,72 (Nm);
R - bán kính vành lái. R = 0,18 (m);
ic - tỷ số truyền cơ cấu lái. ic = 19,5;
hth- hiệu suất thuận của cơ cấu láihth = 0,75;
id- tỷ số truyền của truyền động lái id = 0,984;
* Thay vào công thức (3.6): Pvlmax=121,49 (N) = 12,14 (KG)
Lực Plmax 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 khi có trợ lực:
Pnl = Pvlm - Ptl = 12,14 – 6,4 = 5,74 (KG) = 57,4 (N).
Ở đây :
Pvlm lực tác dụng lên vành tay lái khi không có trợ lực.
Pnl lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có trợ lực trong những điều kiện quay vòng như trên.
3.3.4. Tính bền trục lái
Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất [t] = 80MN/m2. d= 30 mm.
* Thay số vào công thức (3.13) tx = 13 MN/m2
Với vật liệu chế tạo trục lái là thép nhiệt luyện có ứng suất xoắn cho phép là:[tx] = 80MN/m2
* Trong quá trình làm việc trục lái chịu ứng suất xoắn truyền từ vô lăng xuống.
Vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối. Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
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 HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ
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.
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...
b. Bảo dưỡng 1
Ngoài những công việc trong bảo dưỡng thường xuyên còn làm thêm những công việc sau: kiểm tra và xiết lại ổ, các khớp nối, kiểm tra các chốt chẻ. Kiểm tra độ rơ vành tay lái và của các khớp thanh lái ngang. Kiểm tra và bổ sung dầu trợ lực lái, bơm mỡ các khớp. Kiểm tra độ căng dây đai bơm dầu.
c. Bảo dưỡng 2
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.
b. Kiểm tra đầu thanh nối (hình 4.2).
* Các bước tiến hành kiểm tra.
- Lắp đai ốc vào vít cấy.
- Lắc khớp cầu ra trước và sau 5 lần hay hơn.
- Đặt cân lực vào đai ốc, quay khớp cầu liên tục với tốc độ từ 3 đến 5 giây cho một vòng quay, và kiểm tra mômen quay ở vòng quay thứ 5.
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.
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.
- Tháo 2 kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải ra khỏi thanh răng.
g. Kiểm tra góc doãng của bánh xe (camber), góc nghiêng dọc của trụ đứng (caster) và gócn ghiêng ngang của trụ đứng (kingpin).
- Để bánh trước trên tâm của dụng cụ đo góc đặt bánh xe.
- Tháo ốp bánh xe.
- Đặt dụng cụ đo góc camber-caster-king pin và gắn nó vào tâm của moayơ cầu xe hoặc bán trục.
Nếu góc caster và góc kingpin không nằm trong vùng tiêu chuẩn sau khi đã điều chỉnh đúng góc camber, phải kiểm tra lại các chi tiết của hệ thống treo xem có bị hỏng và hoặc mòn không. Các góc tiêu chuẩn được ghi trong bảng 4.1.
h. Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm( hình 4.8).
Kiểm tra độ chụm tiêu chuẩn theo bảng 4.2. Nếu độ chụm không đảm bảo tiêu chuẩn, phải điều chỉnh các đầu thanh nối.
* Điều chỉnh độ chụm: Điều chỉnh độ chụm được thể hiện trên hình 4.9.
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.
* Kiểm tra dầu trợ lực
Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống lái, trong quá trình sử dụng phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong bình dầu một cách định kỳ theo chỉ dẫn. Việc kiểm tra thường xuyên đảm bảo hệ thống trợ lực làm việc tốt.
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.
Trong quá trình khai thác hệ thống lái Toyota Camry thường xảy ra những hư hỏng thưởng gặp như sau theo 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.
- Đồng hồ đo đường kính xi lanh.
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.
Trình tự, nội dung công việc khi tháo cơ cấu lái được chỉ ra trong bảng 4.3
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.
- Quá trình lắp phải đảm bảo chính xác, sau khi lắp các chi tiết vận hành tốt và có độ tin cậy cao.
Trình tự nội dung công việc lắp cơ cấu lái thê hiện trong bảng 4.4
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 ô tô du lịch trên cơ sở xe 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 hệ thống lái trên ô tô.
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 ô tô.
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.
[7]. Nguyễn Hoàng Nam. Giáo trình cơ sở khai thác xe quân sự tâp 1, Học viện kĩ thuật quân sự - 2006
[8]. Giáo trình sửa chữa xe , NXB Giáo dục- Trần Hưng Đạo , Hà Nội
[9]. Tài liệu về xe Toyota Camry. website : www.toyota.com.vn
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"