MỤC LỤC

MỤC LỤC..1

MỞ ĐẦU.. 4

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HILUX 3.0 G.. 6

1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Hilux 3.0 G.. 6

1.2. Tính năng kỹ thuật của xe Toyota Hilux 3.0 G.. 7

1.2.1.Động cơ. 7

1.2.2. Hệ thống điều khiển. 7

1.2.2.1. Hệ thống lái 8

1.2.2.2. Hệ thống phanh. 8

1.2.3. Hệ thống treo. 8

Chương 2. PHÂN TÍCH  KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  TRÊN XE TOYOTA HILUX 3.0 G   11

2.1. Công dụng, yêu cầu hệ thống lái Toyota Hilux 3.0 G.. 11

2.1.1. Công dụng. 11

2.1.2. Yêu cầu. 11

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hilux 3.0 G.. 11

2.2.1. Vành tay lái và trục lái 11

2.2.2. Cơ cấu lái 12

2.2.3. Hình thang lái 14

2.2.4. Trợ lực lái 15

2.2.4.1. Xi lanh lực. 16

2.2.4.2. Bơm thủy lực. 17

2.2.4.3. Van phân phối 18

2.3. Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe Toyota Hilux 3.0G.. 20

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng. 20

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải 21

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái 22

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động. 22

2.3.4.1. Cảm giác mặt đường. 22

2.3.4.2. Tính tùy động. 23

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE HILUX 3.0G.. 24

3.1. Mục đích tính toán kiểm nghiệm.. 24

3.2. Các thông số đầu vào. 24

3.3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái 25

3.3.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái 25

3.3.1.1. Điều kiện quay vòng đúng. 25

3.3.1.2. Động học hình thang lái 6 khâu. 26

3.3.1.3. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp đại số. 28

3.3.2. Xác định momen cản quay vòng. 29

3.3.2.1. Xác định momen cản quay vòng. 29

3.3.2.2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 32

3.3.3. Tính bền hệ thống lái 32

3.3.3.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng xoắn – thanh răng. 32

3.3.3.2 Kiểm tra bền. 33

3.3.4. Tính bền trục lái 36

3.3.5. Tính bền đòn kéo ngang. 37

3.3.6. Tính bền đòn kéo dọc. 39

3.3.7. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái 40

3.3.8. Tính bền khớp cầu. 40

3.3.8.1.Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu. 41

3.3.8.2.Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt 41

Chương 4. HƯỚNG DẪN KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HILUX 3.0G.. 42

4.1. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống lái và biện pháp khắc phục. 42

4.2 Bảo dưỡng hệ thống lái 45

4.2.1 Nội dung bảo dưỡng. 45

4.2.1.1. Bảo dưỡng thường xuyên. 45

4.2.1.2. Bảo dưỡng 1 (Sau 6500 km) 45

4.2.1.3 Bảo dưỡng 2 (Sau 12500 km) 45

4.2.2. Một số nội dung bảo dưỡng, kiểm tra chính. 46

4.2.2.1. Kiểm tra hành trình tự do vành lái 46

4.2.2.2. Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng. 47

4.2.2.3. Điều chỉnh góc quay vô lăng. 48

4.2.2.4. Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp. 49

4.2.2.5. Kiểm tra góc quay bánh xe. 49

4.2.2.6. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin. 50

4.3. Tháo lắp hệ thống lái xe Toyota Hilux 3.0 G.. 61

4.3.1Dụng cụ cần thiết trong quá trình tháo, lắp hệ thống lái: 61

4.3.1.1 Dụng cụ đo: 61

4.3.1.2 Bôi trơn và keo làm kín. 61

KẾT LUẬN.. 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 71

MỞ ĐẦU

   Ngay từ khi ra đời, ôtô đã chứng tỏ được tầm quan trọng của mình trong cuộc sống của con người. Sản xuất ôtô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ôtô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển. Ngay ở nước ta số ôtô cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ xe trên đường ngày càng cao. Từ đó đến nay ngành công nghiệp ôtô không ngừng phát triển về số lượng cũng như chất lượng nhằm đáp ứng yêu cầu ngày một cao và khắt khe hơn của người sử dụng. Ngành công nghiệp ôtô đóng vai trò rất quan trọng trong sự tăng trưởng của nền kinh tế ở các quốc gia, đặc biệt ở một số nước phát triển đã chọn ngành công nghiệp ôtô là ngành mũi nhọn.

   Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa rất mạnh mẽ, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam mới ra đời còn non trẻ khi mới chỉ dừng lại ở quy mô lắp ráp, sửa chữa, chế tạo một số chi tiết nhỏ với tỷ lệ nội địa hóa tăng dần theo thời gian nhưng tương lai hứa hẹn có nhiều khởi sắc. Hiện nay các loại xe được khai thác sử dụng trong nước bao gồm nhập khẩu từ nước ngoài và một phần lắp ráp trong nước, các loại xe này có các thông số kỹ thuật phù hợp với điều kiện địa hình và khí hậu Việt Nam. Do đặc thù khí hậu nước ta là nhiệt đới gió mùa ẩm, địa hình nhiều đồi núi, độ ẩm cao nên nhìn chung là điều kiện khai thác tương đối khắc nghiệt. Chính vì vậy việc tìm hiểu, đánh giá và kiểm nghiệm các hệ thống, các cụm trên xe là việc hết sức cần thiết để đảm bảo khai thác sử dụng xe có hiệu quả cao góp phần nâng cao tuổi thọ xe cũng như tính kinh tế.

   Hệ thống lái của ôtô là một hệ thống quan trọng dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó. Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng được sử dụng phổ biến trên các xe ôtô du lịch và xe tải nhỏ, xe TOYOTA HILUX cũng nằm trong số đó. Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại, một thanh nối nối với hai đầu mút của thanh răng

   Để góp phần thực hiện công việc trên và cũng là đúc rút lại những kiến thức sau 5 năm học tập trên ghế giảng đường “Học viện Kỹ thuật Quân sự” em đã được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài:

"Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA HILUX 3.0G".

   Với đề tài như trên, nội dung đồ án được thể hiện qua các phần sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về xe  TOYOTA HILUX 3.0G

Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống lái xe TOYOTA HILUX 3.0G

Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe TOYOTA HILUX 3.0G

Chương 4: Hướng dẫn khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA HILUX 3.0G

Kết luận.                                                                                               

   Với sự hướng dẫn tận tình của thầy: TS…………… cùng các thầy giáo bộ môn ôtô quân sự  - Khoa Động lực em đã thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng không khỏi có những chỗ còn thiếu sót, em rất mong được sự đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong bộ môn để đồ án tốt nghiệp này hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!     

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TOYOTA HILUX 3.0 G

1.1. Giới thiệu chung về xe Toyota Hilux 3.0G

Toyota hilux 3.0Glà một loại xe bán tải được sản xuất và quảng bá bởi các nhà sản xuất Nhật Bản, hầu hết các nước sử dụng cái tên Hilux theo cách gọi của Bắc Mỹ. Hàng loạt các xe Hilux bắt đầu được sản xuất hàng loạt vào tháng 3 năm 1968 với động cơ 1,5L tại thị trường Nhật Bản. Vào tháng 4 năm 1969 sự thay đổi kích thước chiều dài đã được các nhà thiết kế thay đổi nhưng phiên bản này hầu như không được bán tại thi trường Bắc Mỹ cho mãi tới năm 1972, Toyota hilux được bán ra thị trường như một sản phẩm tiến bộ vượt bậc và làm thay thế cho dòng Toyota Crown và Toyota Corona.

* Sự cải tiến khẳng định bước đột phá từ Toyota Hilux

Tới năm 1975 sự cải tiến vượt trội nhằm hướng tới các tiêu chuẩn quốc tế để phục vụ cho thị trường toàn cầu đã được áp dụng vào giai đoạn này sự thay đổi cải tiến đang kể về động cơ là một điểm nhấn đang kinh ngạc.

Toyota Hilux là loại xe bán tải với công thức bánh xe là 4x4 được trang bị động cơ DOHC common rail, dung tích công tác 2982cc , công suất 161 mã lực, số vòng quay tối đa 3400 v/p, mang lại sự vận hành tối ưu cũng như tiết kiệm nhiên liệu 9,6 l/100km cho đường phố và 6,3 l/100km cho đường trường, giảm thiểu ôi nhiễm môi trường ( tiêu chuẩn Euro 2 về khí thải ). Xe có độ bền và độ tin cậy cao.Kết cấu hình dáng bên trong và bên ngoài có tính thẩm mỹ.

1.2. Tính năng kỹ thuật của xe Toyota Hilux 3.0 G

1.2.1. Động cơ

Động cơ Diesel 1KD-FTV 3,0L DOHC, 4 xi lanh thẳng hàng, 16 van phun nhiên liệu loại ông với dung tích xi lanh cực lớn cho chỉ số công suất và mô men ấn tượng đồng thời thải khí sạch theo tiêu chuẩn Euro 2 đáp ứng tiêu chí thân thiện môi trường.

1.2.2. Hệ thống điều khiển

Có nhiệm vụ giữ được hướng xe chạy và tốc độ theo nhu cầu của người lái. Hệ thống điều khiển của xe ôtô bao gồm hai hệ thống chính: hệ thống lái và hệ thống phanh.

1.2.2.1. Hệ thống lái

Trợ lực lái thủy lực : bộ trợ lực thuỷ lực là bộ trợ lực sử dụng một phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất dầu thuỷ lực hỗ trợ cho quá trình xoay các bánh xe dẫn hướng để chuyển hướng chuyển động của ô tô.

1.2.2.2. Hệ thống phanh

Hệ thống phanh của xe Toyota Hilux gồm có phanh chân (phanh công tác) và phanh tay (phanh dừng).

+ Phanh chân dùng để điều chỉnh tốc độ xe trên đường.

+ Phanh tay dùng để dừng đỗ xe tại chỗ .

Hệ thống phanh xe Toyota Hilux được trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe phanh ABS với cơ chế phân bổ lực điện tử giúp bánh xe không bị bó cứng và ổn định ngay cả khi phanh gấp ở trên đường trơn trượt. 

1.2.3. Hệ thống treo

Là cơ cấu nối giữa khung xe và bánh xe. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giảm các va đập làm ôtô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường gồ ghề không băng phẳng.

1.2.4 Các thông số cơ bản

Các thông số cơ bản của xe Toyota Hilux

Bảng thông số cơ bản của xe Toyota Hilux thể hiện như bảng 1.1.

Qua chương giới thiệu về xe đã giới thiệu được các cụm hệ thống trên xe Toyota Hilux 3.0 G và các thông số cơ bản, đặc biệt là hệ thống phanh tạo điều kiện để phân tích đặc điểm kết cấu trong chương 2 của đồ án.

Chương 2

PHÂN TÍCH  KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HILUX 3.0G

2.1. Công dụng, yêu cầu hệ thống lái Toyota Hilux 3.0G

2.1.1. Công dụng

Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, công dụng của hệ thống lái là dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô duy trì theo một quỹ đạo xác định nào đó.

2.1.2. Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau

- Quay vòng ôtô thật ngoặt trong một thời gian ngắn trên một diện tích bé

- Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện

- Động học quay vòng phải đúng để các bánh xe không bị trượt khi quay vòng

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hilux 3.0G

2.2.1. Vành tay lái và trục lái

Vành tay lái và trục lái được đặt trong buồng lái.

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.

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

+ Hành trình tự do của vành lái 30⁰.

Trên xe Toyota Hilux 3.0G được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái. Cấu tạo của hệ thống này như hình 2.1 dưới đây.

2.2.2. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Toyota Hilux 3.0G 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.

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. 

* 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.

2.2.3. 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.

2.2.4. Trợ lực lái

Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay. Van phân phối được bố trí kết hợp với cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ xoắn, xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng có nghĩa là kết hợp nằm trên thanh lái ngang. Việc bố trí chung một khối các bộ phận như trên có các ưu điểm sau:

+ Do xi lanh lực và van phân phối đặt trong cơ cấu lái nên kết cấu của bộ trợ lực lái rất nhỏ gọn làm tăng không gian bố trí các bộ phận khác trên xe rất phù hợp với xe có cầu trước chủ động dẫn hướng, động cơ đặt trước.

+ Do xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, pít tông được lắp kết hợp luôn với thanh răng, van phân phối kết hợp trên trục bánh răng trụ răng xoắn nên khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.

2.2.4.1. 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 được tiêu hao cho việc giảm nhẹ quay vòng bánh xe. Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện trên hình 2.4.

Xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống. 

2.2.4.2. Bơm thủy lực

a/ Cấu tạo

Bơm dầu trợ lực lái là bơm kiểu cánh gạt dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ. Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái. Trên xe sử dụng bơm thuỷ lực là loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly trục khuỷu (Hình 2.5).

Van điều chỉnh lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới van phân phối, duy trì lưu lượng dầu không đổi cung cấp cho van phân phối mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph).

b/ Nguyên lý làm việc của bơm trợ lực

Khi động cơ làm việc, trục bơm được dẫn động và kéo rô to cùng các cánh gạt quay. Lực ly tâm tác động cho các cánh gạt văng ra tỳ sát vào bề mặt ôval của stato. Cánh gạt quay làm thể tích của khoang chứa dầu thay đổi.

2.2.4.3. Van phân phối

Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.6. Van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ răng xoắn, trên hình 2.6.a cho thấy trục van phân phối (trục van điều khiển) và trục bánh răng trụ răng xoắn được nối với nhau bằng một thanh xoắn. 

Qua hình 2.6 cho thấy trục van phân phối và trục bánh răng trụ răng xoắn ngoài việc ghép bằng thanh xoắn còn được khớp với nhau bởi miếng hãm nhưng có khe hở. Trên hình 2.6.b cho ta thấy kết cấu và vị trí tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van điều khiển và van quay.

2.3. Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe Toyota Hilux 3.0G

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng

Khi xe đi thẳng thì trục van phân phối sẽ không quay mà nó sẽ nằm ở vị trí trung gian so với van quay. Dầu do bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua cổng "D" và buồng "D". Các buồng trái và phải của xi lanh bị nén nhẹ nhưng do không có sự chênh lệch áp suất nên không có lực trợ lái.

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải

Khi xe quay vòng sang phải, thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối theo đó quay sang phải. Các lỗ X và Y hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy vào các cổng "C"và cổng "D". Kết quả là dầu chảy từ cổng"B" tới ống nối "B" và sau đó tới buồng xi lanh phải, làm thanh răng dịch chuyển sang trái và tạo lực trợ lái. Lúc này, dầu trong buồng xi lanh trái chảy về bình chứa qua ống nối "C" → cổng "C" → cổng "D" → buồng "D".

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động

2.3.4.1. 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. 

2.3.4.2. 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 sẽhướng 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 XE TOYOTA HILUX 3.0G

3.1. Mục đích tính toán kiểm nghiệm

Như chúng ta đã biết, hệ thống lái có nhiệm vụ giữ xe chuyển động ổn định theo yêu cầu của người lái, đảm bảo an toàn cho người và hàng hóa trên xe trong quá trình vận chuyển. Vì vậy để đảm bảo điều kiện động học, kiểm tra khả năng quay vòng đúng của hệ thống lái ta tiến hành tính toán kiểm nghiệm các cụm, cơ cấu của hệ thống.

3.2. Các thông số đầu vào

Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm thể hiện như bảng 3.1.

3.3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái

3.3.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái

3.3.1.1. Điều kiện quay vòng đúng

Ta có:

a_i: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ).

β_i: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài (độ).

B: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (mm).

L : là chiều dài cơ sở của ôtô (mm).

Như vậy, ta có thể thấy để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng lăn không trượt khi vào đường cong thì hiệu cotg các góc quay vòng bánh xe dẫn hướng bên trong và bên ngoài phải luôn luôn bằng một hằng số B/L.

Thay số vào ta được: 0,037 

3.3.1.2. Động học hình thang lái 6 khâu

a/ Khi xe đi thẳng

Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 3.2 ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo các biểu thức. Các đòn bên tạo với phương ngang một góc q.

b/ Khi xe quay vòng

Khi bánh xe bên trái quay đi một góc a và bên phải quay đi một góc b, lúc này đòn bên của bánh xe bên phải hợp với phương ngang một góc (q-b) và bánh xe bên trái là (q +a).

3.3.1.3. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp đại số

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 (3.16).

+ Các giá trị d_i càng gần bằng 1 thì khi ôtô 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 theo công thức (3.16) được lập thành bảng dưới đây:

Kết quả tính toán góc δ thể hiện như bảng 3.2.

Đối với các ôtô 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 FE đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.3.2. Xác định momen cản quay vòng

3.3.2.1. Xác định momen cản quay vòng

Trạng thái nặng nề nhất khi quay vòng xe là khi xe đứng yên tại chỗ. Lúc đó momen cản quay vòng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng được tính theo công thức: sẽ bằng tổng momen cản lăn của bánh xe dẫn hướng M₁, momen cản do bánh xe trượt lết trên đường M₂, và momen do tính ổn định chuyển động thẳng M₃.

a/ Momen cản lăn M₁

Ta có:

G₁: là tải trọng tác dụng lên cầu trước dẫn hướng;

Thay số vào ta được: G_bx = 4605 (N). 

a: là cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng a = 0,03 (m).

f: là hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp ôtô chạy trên đường nhựa và khô, chọn f = 0,015.

Thay số vào (3.18) ta được:  M₁=2,94 (Nm)

b/ Momen cản lăn do bánh xe trượt lết trên đường M₂

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 (hình 3.4). 

Ta thừa nhận:

r_bx = 0,96.r = 0,96.405,5 = 389,3  (mm)

Vậy: x = 0,14.405,5=56,77 [mm]= 0,05677 (m)

Với j là hệ số bám. Ta chọn j = 0,7

Vậy: M₂= 182,99 (Nm)

c/ Momen do tính ổn định chuyển động  thẳng M₃­­­­­­­­

Giá trị của M₃ thường rất nhỏ lấy M₃ = 0.

d/ Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái

Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S = 2.M_c = 690.66 (Nm).

3.3.2.2. Xác định lực 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: là mômen cản quay vòng.  M­_c = 690.66  (Nm).

R: là bán kính vành lái. R = 0.18 (m).

i_w: là tỷ số truyền cơ cấu lái . i_w = 18.

h_th: là hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái bánh răng - thanh răng hiệu suất thuận, h_th = 0,75.

i_d: là tỷ số truyền của truyền dẫn động lái, i_d  = 0,984.

Vậy thay vào công thức (3.23): P_vlmax= 288,9 N).

3.3.3. Tính bền hệ thống lái

3.3.3.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng xoắn – thanh răng

a/ Lực vòng tác dụng lên bánh răng

Thay số ta được:  P_v = 5116,9 (N)

c/ Lực dọc tác dụng lên bánh răng

Thay số ta được:  P_a= 1275,6 (N)

3.3.3.2 Kiểm tra bền

Vậy điều kiện được thoả mãn Þ Bộ truyền bánh răng - thanh răng đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc.

3.3.4. Tính bền trục lái

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất cho phép . Trục lái chế tạo đặc có đường kính d = 20 mm.

P­_vl: lực cực đại tác dụng lên vành tay lái. P­_vl = 197,7 (N).

R: bán kính vành tay lái. R = 180 (mm).

W_x: mô đun chống xoắn: 1600 (mm³)

Thay số vào công thức (3.12): t_x=22,24 (N/mm²)

3.3.5. Tính bền đòn kéo ngang

Trong quá trình làm việc đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương dọc 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.

Ta có:

G₁:  tải trọng  trong trạng thái tĩnh. G₁ = 14950 (N).

M_1p: hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh, M_1p= 1,4.

j: hệ số bám giữa lốp và mặt đường. j = 0,8.

Thay vào công thức (3.14) ta được:  P_pmax = 1674 (N)

Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống CT20 có đường kính trong và ngoài lần lượt là: D = 20 mm; d = 10mm.

[s_b] = 350 (kg/cm²) = 35 (MN/m²)

Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có: [s_b] = 17,5 (MN/m²)

Thay số vào công thức (3.16) e_u = 10,55 (N/mm²)

Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và độ ổn định.

3.3.6. Tính bền đòn kéo dọc

Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 20X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. 

Với  b = 30 mm; h = 20 mm .

Lấy hệ số an toàn n = 1,5 và với thép 20X 

=> Nên thoả mãn điệu kiện bền uốn.

3.3.7. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái

Thanh nối của dẫn động lái 6 khâu do ở hai đầu là khớp nên chỉ chịu kéo nén đúng tâm. Ta tính thanh nối trong trường hợp chịu lực phanh cực đại:

Thanh uốn chịu lực nén: Q₁ = 2249,9 (N).

Do đó đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc.

3.3.8. Tính bền khớp cầu

Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái.Chúng là khâu quan trọng của dẫn động lái. Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính.Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH.

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp cầu được kiểm nghiệm độ 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:

Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực phanh cực đại P_pmax = Q= 2616,3 (N)

3.3.8.1.Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu

F: là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rô tuyn.

d: là đường kính khớp cầu. D = 20 (mm).

=> Hệ số an toàn: n = 4,8

Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc.

3.3.8.2. Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt

Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất. 

Ta có:

F_c: là tiết diện của rô tuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất: 113,04 (mm²)

d: là đường kính tại chỗ thắt của rôtuyn. d = 12 (mm).

=> Hệ số an toàn: n = 3,45

Như vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm.

Chương 4

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HILUX 3.0G

4.1. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống lái và biện pháp khắc phục

Những hư hỏng thường gặp của hệ thống lái và biện pháp khắc phục thể hiện như bảng 4.1.

4.2 Bảo dưỡng hệ thống lái

4.2.1 Nội dung bảo dưỡng

4.2.1.1. Bảo dưỡng thường xuyên

Thường xuyên 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.

4.2.1.2. Bảo dưỡng 1

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 xung dầu trợ lực lái, bơm mỡ các khớp. Kiểm tra độ căng dây đai bơm dầu.

4.2.1.3 Bảo dưỡng 2

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.

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

+ Tháo lắp đúng thứ tự.

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

+ Không làm bừa làm ẩu.

4.2.2. Một số nội dung bảo dưỡng, kiểm tra chính

4.2.2.1. Kiểm tra hành trình tự do vành 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.

Nếu hành trình tự do quá lớn thì phải điều chỉnh khớp của thanh nối, cơ cấu lái, điều chỉnh độ rơ trục các đăng lái, siết chặt đai ốc bắt trục các đăng, điều chỉnh moay ơ bánh xe.

Các bước tiến hành kiểm tra

+ Bắt chặt cụm thanh nối lên êtô (Không được xiết êtô quá chặt).

+ Lắp đai ốc vào vít cấy.

+ Lắc khớp cầu ra trước và sau 5 lần hay hơn.

4.2.2.2. 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.

4.2.2.3. 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.

+ Nới lỏng các đai ốc hãm bên trái và bên phải.

4.2.2.4. Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp

+ Kiểm tra các lốp xem có bị mòn hay áp suất lốp chính xác chưa.

+ Áp suất lốp lúc nguội:

- Phía trước 220 kPa.

- Phía sau 210 kPa.

+ Dùng đồng hồ so, kiểm tra độ đảo của lốp.

4.2.2.6. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin

Đôi khi chúng ta thấy nhiều xe có bánh không hề đặt thẳng góc với các mặt đường mà hơi nghiêng một chút. Đó là vì yêu cầu tối thiểu đối với một chiếc xe là phải có các tính năng vận hành ổn định trên đường thẳng, chạy theo đường vòng và khả năng phục hồi để chạy trên đường thẳng

Do đó, các bánh xe được lắp đặt với những góc độ nhất định so với mặt đất và với những hệ thống treo riêng. Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe. 

Góc đặt bánh xe gồm 5 yếu tố sau đây:

- Góc camber

- Góc Caster

- Góc nghiêng của trụ xoay đứng (Góc Kingpin)

- Độ chụm của các bánh xe (góc chụm)

Các bánh xe trước được lắp với phía trên nghiêng vào trong hoặc ra ngoài. Góc này được gọi là “góc camber”, và được xác định bằng góc nghiêng so với phương thẳng đứng. Khi phần trên của bánh xe nghiêng ra phía ngoài thì gọi là “Camber dương”. Ngược lại, khi bánh xe nghiêng vào trong thì gọi là “Camber âm”. 

Camber âm:

Giả sử có một tải trọng thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe nghiêng thì sẽ sinh ra một lực theo phương nằm ngang. Lực này được gọi là “lực đẩy ngang”, Nó tác động theo chiều vào trong khi bánh xe có camber âm, và theo chiều ra ngoài xe khi bánh xe có camber dương. Khi xe chạy trên đường vòng, vì xe có xu hướng nghiêng ra phía ngoài, nên camber của lốp xe trở nên dương hơn, và “lực đẩy ngang” về phía trong xe cũng giảm xuống, lực quay vòng cũng bị giảm xuống.

Camber bằng không và Camber dương:

Lý do chính để chấp nhận góc camber bằng không là nó giúp cho lốp xe mòn đều. Nếu bánh xe có camber dương hoặc âm thì góc nghiêng của bánh xe so với mặt đường sẽ làm cho bán kính quay vòng của phần phía trong và phía ngoài khác nhau, và lốp xe sẽ mòn không đều. Camber bằng không giúp ngăn ngừa hiện tượng này.

So với góc camber âm thì camber dương có ưu điểm:

Thứ nhất, nó giúp giảm tải trọng thẳng đứng. Trong trường hợp góc camber bằng không, tải trọng tác dụng lên trục bánh xe theo hướng F’. Khi có camber dương, tải trọng F’ này chuyển thành lực F tác dụng theo hướng cam lái. Nhờ thế, mômen tác dụng lên trục bánh xe và cam lái giảm xuống.

Thứ hai, ngăn ngừa tuột bánh xe khỏi trục. Tải trọng F tác dụng lên bánh xe có thể phân chia thành hai thành phần F1 và F2. F2 là lực theo chiều trục và có xu hướng đẩy bánh xe vào phía trong, giữ cho bánh xe không bị trượt ra khỏi trục.

Độ ổn định chạy thẳng và hồi vị bánh xe:

Đối với những xe có góc caster, độ ổn định khi chạy trên đường thẳng sẽ tăng. Vì khi trục xoay đứng quay để xe chạy vào đường vòng, nếu các bánh xe có góc caster thì lốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ra mômen “kích”, có xu hướng nâng thân xe lên. Mômen kích này đóng vai trò như một lực hồi vị bánh xe, có xu hướng đưa thân xe trở về vị trí nằm ngang và duy trì độ ổn định trên đường thẳng của xe. 

Trên thực tế để phù hợp với đặc tính của từng loại xe, có một vài phương pháp làm tăng khoảng caster mà không làm thay đổi góc caster. Người ta gọi các phương pháp này là Nachlauf (tăng khoảng caster) và Vorlauf (giảm khoảng caster) bằng cách đặt lệch trục xoay đứng về phía trước hoặc phía sau tâm bánh xe.

+ 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.

+ Kiểm tra camber, caster và góc kingpin.

+ Tiến hành kiểm tra trong khi xe trống (không có lốp dự phòng hay dụng cụ trên xe).

Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái:

a/ Kiểm tra, điều chỉnh độ võng dây đai của bơm dầu trợ lực lái

Kiểm tra bằng cách dùng một ngón tay ấn một lực từ 3÷3,5 KG vào 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.

b/ 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.

d/ Kiểm tra áp suất dầu trợ lực lái

+ Tháo ống cấp dầu cao áp ra khỏi hộp cơ cấu lái.

+ Xả khí hệ thống trợ lực lái.

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

e/ Kiểm tra lực lái

+ Để vô lăng ở vị trí trung tâm.

+ Tháo cụm nút nhấn còi.

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

+ Đo lực lái ở cả hai phía.

g/ Kiểm tra Roto bơm

+ Dùng pan me đo chiều cao độ dày và chiều dài cánh gạt.

- Độ dày nhỏ nhất: 1,77 mm.

- Độ cao nhỏ nhất: 8,00 mm.

- Độ dài nhỏ nhất: 14,97 mm.

h/ Kiểm tra van điều khiển lưu lượng

+ Bôi dầu trợ lực lên van điều khiển lưu lượng và kiểm tra rằng nó rơi vào lỗ lắp van một cách êm dịu bằng chính trọng lượng của nó.

+ Kiểm tra rò rỉ của van bằng cách bịt 1 trong các lỗ và cấp khí nén khoảng 4÷5 kgf/cm vào lỗ phía đối diện và chắc chắn rằng khí không lọt ra khỏi các lỗ ở đầu van.

4.3. Tháo lắp hệ thống lái xe Toyota Hilux 3.0 G

4.3.1. Dụng cụ cần thiết trong quá trình tháo, lắp hệ thống lái

+ Kìm tháo phanh.

+ Đế từ của đồng hồ đo.

+ Panme ngoài 25 – 50 mm.

+ Đồng hồ đo đường kính xi lanh.

4.3.2 Bôi trơn và keo làm kín

Dầu trợ lực lái, keo có mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hay loại tương đương.

KẾT LUẬN

Sau một thời gian tập trung nghiên cứu, tham khảo tài liệu, tính toán, tìm hiểu thực tế cũng như kết hợp với kiến thức thu nhận được qua 5 năm trên giảng đường. Cùng với sự chủ động, nỗ lực cố gắng của bản thân đó còn là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy: TS .................... cũng như tập thể các thầy giáo trong Bộ môn ôtô quân sự cùng các bạn đồng môn, em đã hoàn thành đồ án: “Khai thác hệ thống lái trên xe Toyota Hilux 3.0 G”  đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã đi sâu vào 4 nội dung chính, tương ứng với 4 chương thuyết minh:

Chương 1:Giới thiệu khái quát về xe Hilux, trình bày tóm tắt các hệ thống trên xe, tính năng kỹ thuật của xe.

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

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

Chương 4: Đi sâu vào các vấn đề liên quan tới nâng cao độ tin cậy của hệ thống lái của xe Hilux , hướng dẫn bảo dưỡng, một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục. Tháo lắp một số cơ cấu chính của hệ thống lái.

 Vì điều kiện thời gian làm đồ án tốt nghiệp có hạn, trình độ và kinh nghiệm chưa thật nhiều cho nên chất lượng đồ án còn chứa đựng hạn chế, còn nhiều thiếu sót trong phần tính toán và kết cấu có thể chưa hợp lý. Vậy em kính mong có được sự đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án tốt nghiệp 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]. Vũ Đức Lập. Lý thuyết ôtô quân sự. Học viện kỹ thuật quân sự - Hà Nội 2002.

[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh. Lý thuyết ôtô máy kéo. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật - Hà Nội 1996.

[3]. Nguyễn Trường Sinh. Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí. Nhà xuất bản quân đội nhân dân - Hà Nội 2002.

[4]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên. Thiết kế và tính toán ôtô- máy kéo (Tập 2). Nhà xuất bản ĐH &THCN - Hà Nội 2005.

[5]. TS. Hoàng Đình Long. Giáo trình kỹ thuật sửa chữa ôtô. NXB Giáo Dục - Hà Nội 2008.

[6].  Nguyễn Thành Trí, Châu Ngọc Thạch. Hướng dẫn sử dụng bảo trì và sữa chữa xe ôtô đời mới. Nhà xuất bản trẻ - 1997.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"