MỤC LỤC

MỤC LỤC........................................................1

MỞ ĐẦU...................................................................................................... 3

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ DU LỊCH......5

1.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ.....5

1.1.1. Công dụng của hệ thống lái........................................................ 5

1.1.2. Phân loại hệ thống lái................................................................. 5

1.1.3. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô..................................................... 6

1.2. GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI ĐIỂN HÌNH TRÊN Ô TÔ DU LỊCH.....6

1.2.1. Hệ thống lái dẫn động cơ khí..................................................... 6

1.2.2. Hệ thống lái dẫn động cơ khí có trợ lực thủy lực......................... 8

1.2.3. Hệ thống lái dẫn động cơ khí có trợ lực điện............................ 11

1.2.4. Một số phương án bố trí trợ lực lái trên xe ô tô du lịch............. 14

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  XE TOYOTA HIACE.....19

2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE.. 19

2.2.  PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE..... 22

2.2.1. Cơ cấu lái................................................................................. 22

2.2.2. Dẫn động lái............................................................................ 24

2.2.3. Trợ lực lái................................................................................ 27

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI Xe TOYOTA HIACE......35

3.1. THÔNG SỐ ĐẦU VÀO.................................................................... 35

3.2.  TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HÌNH THANG LÁI XE TOYOTA HIACE.....35

3.2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán kiểm tra động học hình thang lái........ 35

3.2.2. Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái.......................... 37

3.3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN CHO CÁC CHI TIẾT CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG LÁI.......40

3.3.1. Xác định mômen cản quay vòng.............................................. 40

3.3.2. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái........................... 42

3.3.3. Tính bền cơ cấu lái bánh răng trụ  – thanh răng........................ 43

3.3.4. Tính bền trục lái....................................................................... 47

CHƯƠNG 4. CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE......49

4.1. KHÁI NIỆM CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT.......................................... 49

4.1.1 Khái niệm chẩn đoán kỹ thuật ô tô............................................ 49

4.1.2 Mục đích của chẩn đoán kỹ thuật ô tô....................................... 50

4.1.3 Ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật ô tô.......................................... 51

4.1.4 Các phương pháp chẩn đoán kỹ thuật ô tô................................. 51

4.2. CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE 53

4.2.1. Các hư hỏng và thông số chẩn đoán hệ thống lái...................... 53

4.2.2. Phương pháp kiểm tra xác định các thông số chẩn đoán........... 60

KẾT LUẬN................................................................................................ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................... 75

MỞ ĐẦU

     Hiện nay, trên thế giới cùng với sự phát triển của các ngành khoa học công nghệ khác như vô tuyến điện tử, chế tạo máy với các bộ phận điều khiển tinh vi, các robot công nghiệp thế hệ thông minh, ngành tin học, ngành chế tạo ô tô đang có những bước tiến lớn với sự ứng dụng công nghệ tin học, điều khiển, khoa học mô phỏng, vật liệu mới. Ô tô ngày nay được sử dụng ở tốc độ cao, vấn đề an toàn chuyển động ngày càng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.

    Một trong những hệ thống quan trọng nhất của ô tô là hệ thống lái. Hệ  thống lái giúp cho người lái xe điều khiển thuận tiện và nhẹ nhàng khi quay vòng tại chỗ và khi chuyển động, giảm các lực va đập truyền từ bánh xe dẫn hướng lên vành lái khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng và không xảy ra dao động xung quanh trụ đứng trong vùng vận tốc sử dụng. Khi khoa học càng phát triển hệ thống lái cần được nghiên cứu và phát triển nhiều hơn nữa để tạo cảm giác lái và khả năng điều khiển dễ dàng và thuận tiện hơn, giảm tiêu hao công suất, đem lại cho người lái cảm giác lái tốt nhất. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao.

      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: "Chẩn đoán hệ thống lái ôtô du lịch".

Nội dung chính của thuyết minh đồ án bao gồm:

+ Mở đầu.

+ Chương 1: Giới thiệu chung về hệ thống lái trên ôtô du lịch.

+ Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống lái xe TOYOTA Hiace.

+ Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe TOYOTA Hiace.

+ Chương 4: Chẩn đoán kỹ thuật hệ thống lái xe TOYOTA Hiace .

+ Kết luận.

Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy: PGS, TS…………. đã giúp em thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án, mặc dù có cố gắng nhưng không tránh khỏi có nhiều chỗ còn thiếu sót, vậy nên em rất mong được sự  đóng góp chỉ bảo của thầy hướng dẫn cũng như các thầy trong bộ môn để đồ án này hoàn thiện hơn.

     Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ DU LỊCH

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

1.1.1. Công dụng của hệ thống lái

Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ  quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng  hay chuyển động quay vòng của ôtô khi cần thiết.

1.1.2. Phân loại hệ thống lái:

* Theo cách bố trí vành tay lái:

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái. (theo luật đi đường bên phải)

-  Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải. (theo luật đi đường bên trái)

* Theo đặc điểm truyền lực

- Hệ thống lái cơ khí

-  Hệ thống lái cơ khí có trợ lực thủy lực

-  Hệ thống lái cơ khí có trợ lực khí nén

1.1.3. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

Hệ thống lái trên 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.

1.2. Giới thiệu một số hệ thống lái điển hình trên ôtô du lịch.

1.2.1. Hệ thống lái dẫn động cơ khí.

a) Cấu tạo : Cấu tạo hệ thống lái cơ khí được biểu diễn trên hình 1.1

Hệ thống lái loại trục vít- bánh vít ,dạng bánh răng hình quạt , gồm có vành tay lái hay vô lăng 1 cố định với trục lái 2 . Trục lái được lồng hay đặt trong ống lái và nối với cơ cấu lái hay bộ truyền lực chính, loại trục vít 3 và bánh vít, dạng bánh răng hình quạt 4. Trục của bánh răng hình quạt cố định với đòn quay đứng 5 , thanh kéo dọc 6 nối bản lề với đòn quay đứng 5 và đòn quay ngang 7 .

b) Nguyên lý làm việc :

Khi thay đổi hướng chuyển động của ôtô, giả sử quay vòng sang bên phải, người lái phải quay vô lăng hay vành tay lái 1 theo chiều kim đồng hồ qua cơ cấu lái (trục vít 3 và bánh răng hình quạt 4), đòn quay 5, thanh kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, làm cho mặt bích 8 và trục của bánh xe 13 ở bên trái quay quanh trục đứng 12 theo chiều quay của vô lăng,đồng thời qua thanh nối 9 và thanh ngang hay đòn đẩy 10, làm cho mặt bích và trục của bánh xe dẫn hướng bên phải cũng theo chiều quay của vô lăng.

1.2.2. Hệ thống lái dẫn động cơ khí có trợ lực thủy lực.

Hệ thống lái có trợ lực thủy lực là sự cải tiến của hệ thống lái thuần cơ khí nhằm giải quyết vấn đề chính là hỗ trợ một phần năng lượng của người lái trong quá trình điều khiển xe, tạo cảm giác thoải mái khi lái xe. Tùy theo thiết kế và chế độ chuyển động của xe, năng lượng hỗ trợ của bộ trợ lực do động cơ tạo ra có thể lên đến 80% năng lượng tổn hao cho việc đánh lái. 

1.2.3. Hệ thống lái dẫn động cơ khí có trợ lực điện.

Hệ thống lái trợ lực điều khiển bằng điện tử là hệ thống lái có khả năng tạo ra lực đẩy phụ hỗ trợ lái xe quay vành tay lái khi quay vòng. Việc điều khiển xe không hoàn toàn phải phụ thuộc vào người lái nữa ,bộ trợ lực lái điều khiển bằng điện tử sẽ hỗ trợ một phần trong việc điều khiển xe, đặc biệt là lúc xe chạy với tốc độ cao thì việc điều khiển xe sẽ khó hơn, lúc này bộ trợ lực điện tử sẽ tự động điều chỉnh để cho xe có thể chạy được bình thường giảm căng thẳng cho người lái, và nâng cao độ an toàn cho người và xe.

1.2.4. Một số phương án bố trí trợ lực lái trên xe ô tô du lịch.

Hệ thống trợ lực lái thủy lực được dùng nhiều trên xe du lịch nó bao gồm:  nguồn năng lượng , van phân phối và xy lanh lực. Tùy thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau :

- Van phân phối xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.

- Van phân phối và xy lanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI  XE TOYOTA HIACE

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Hiace

Hệ thống lái ngày nay có nhiều thay đổi so với những năm trước nhưng những bộ phận chính trong hệ thống vẫn được kế thừa.

a. Vành lái và trục lái

Qua hình 2.1 ta thấy vành lái của xe Hiace cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến bánh răng trụ của cơ cấu lái. Vành tay lái có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành lái. Trục lái gồm có trục lái chính và ống trục lái, trục lái chính có dạng trụ đặc còn ống trục lái có dạng trụ rỗng, ống trục lái là nơi chứa trục lái chính và lắp đặt trục lái vào vỏ xe. 

c. Hình thang lái

Nhiệm vụ của hình thang lái là truyền chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe khi xe quay vòng, giúp điều khiển ô tô nhẹ nhàng và lốp xe ít mài mòn.

d. Trợ lực lái

Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay, có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để giảm cường độ lao động cho người lái và tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái. 

2.2  Phân tích kết cấu hệ thống lái xe Toyota Hiace

2.2.1. Cơ cấu lái

*  Yêu cầu của cơ cấu lái.

-  Khả năng đảm bảo tỷ số truyền hợp lý, giảm nhẹ lực đặt trên vành tay lái.

-  Tổn hao công suất điều khiển thấp.

-  Độ dơ cơ cấu lái nhỏ.

Ta thấy cơ cấu lái sử dụng trên xe Hiace gồm: bánh răng trụ (3) được chế tạo bằng thép, đầu trên nối với van phân phối (2) của bộ trợ lực thông qua thanh xoắn bằng mối ghép then hoa. Bánh răng trụ có các rãnh răng vô tận, được quay trơn trên hai ổ bi. Hai ổ bi này không cho bánh răng trụ di chuyển dọc trục. Trong cơ cấu lái bánh răng trụ ăn khớp trực tiếp với thanh răng (7), cấu tạo răng nghiêng của thanh răng để đảm bảo bánh răng trụ quay nhẹ nhành. Phần mặt cắt của thanh răng nằm ở phía bên phải và phần còn lại là tiết diện tròn. Dẫn hướng thanh răng (5) giữ thanh răng không bị quay khi làm việc, nó chỉ cho phép thanh răng dịch chuyển dọc trục.

2.2.2. Dẫn động lái.

Dẫn động lái của xe Toyota Hiace bao gồm trục lái chính và các thanh dẫn động.

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 của xe Toyota Hiace dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ bộ bánh răng côn và trục trung gian. Trên trục lái có cơ cấu hấp thụ va đập kiểu tấm hấp thụ.

Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng. Khi cần nghiêng ở vị trí khoá, đỉnh của các cữ chặn nghiêng được nâng lên và đẩy sát vào giá đỡ dễ vỡ và gá nghiêng, khoá chặt giá đỡ dễ vỡ và bộ gá nghiêng. Mặt khác, khi cần gạt nghiêng được chuyển sang vị trí tự do thì sẽ loại bỏ sự chênh lệch độ cao của các cữ chặn nghiêng và có thể điều chỉnh trục lái theo hướng thẳng đứng.

*  Hình thang lái.

Hình thang lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. Bộ phận chính của hình thang lái là cơ cấu hình thang lái, đó là cơ cấu  khâu bao gồm: hai thanh kéo bên, hai đầu thanh lái (rôtuyn), thanh răng, hai đòn quay bên 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. Trợ lực lái.

Trợ lực lái trên xe Toyota Hiace là trợ lực thủy lực. Trong đó van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. Thanh răng của cơ cấu lái cũng đồng thời là xy lanh lực của hệ thống trợ lực. Việc bố trí như vậy có 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 với bánh răng trụ nên khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.

1)  Bơm trợ lực:

Bơm trợ lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Toyota Hiace 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 trợ lực được thể hiện trên hình 2.7.

2) 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. Kết cấu xy lanh lực được thể hiển trên hình 2.9.

3)  Van phân phối.

* Trường hợp xe rẽ phải ( hình 2.12)

Qua hình 2.12 ta thấy nguyên lý hoạt động khi xe rẽ phải là: vành tay lái được đánh sang phải, mômen xoắn được truyền đến cơ cấu lái thông qua trục lái và bộ bánh răng côn. Do bánh răng trụ bị cản lại bởi sức cản của mômen cản quay vòng nên trục vít tạm đứng yên. 

* Trường hợp xe rẽ trái: (hình 2.13)

Nhìn vào hình 2.13 ta thấy nguyên lý hoạt động khi xe rẽ trái tương tự như khi ôtô quay vòng phải, khi quay vòng trái thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang trái do đó có sự chuyển động tương đối giữa trục van và van quay. Lúc này các đường dầu cấp từ cửa vào A đến cửa B, và cửa D sẽ bị đóng lại đồng thời các đường dầu từ cửa B dẫn vào lõi trục van điều khiển và các đường dầu từ cửa A dẫn đến cửa C được nối thông. 

* Cảm giác mặt đường và tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Hiace

- Cảm giác mặt đường.

Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng tỉ lệ với mômen 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 mômen 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. 

- Tính tùy động hệ thống lái xe Toyota Hiace.

Muốn giữ nguyên góc quay của xe, người lái ngừng đánh tay lái và giữ nguyên lực tác dụng đặt lên vành tay lái. Tại thời điểm này thì van phân phối ở vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xi lanh lực. Do có tác dụng của dầu có áp suất cao ở khoang công tác vẫn tiếp tục đẩy xi lanh lực chuyển động, làm cho thanh răng chuyển động, đồng thời lúc này bánh răng trụ đứng im do người lái ngừng đánh tay lái. 

CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE

3.1. 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 Hiace

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 [4] trang 131 ta có:

Như vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng trong β bằng góc ( ). 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. Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái

a, Bằng phương pháp hình học

- 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.

- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).

b, Kiểm tra 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 [4] trang 147 như sau:

* 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).

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 Hiace đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.3. Tính toán kiểm nghiệm 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  được xác định theo công thửc:

                                 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. 

*  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.

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. 

Trong đó:

M_c - mômen cản quay vòng.  ­M_c = 563,58 (Nm);

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

 i_c  - tỷ số truyền cơ cấu lái. i_c = 22,4;

h_th  - hiệu suất thuận của cơ cấu lái h_th = 0,6;

i_d  - tỷ số truyền của truyền động lái i_d  = 1,22;

* Thay vào công thức (3.6):P_Wmax = 163,74 (N)

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.

* Thay vào công thức (3.7):

Lực tác dụng của người lái lên vô lăng khi có trợ lực: P_nl  = P­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_vlm - P_tl = 163,74 – 74 = 89,74 (N)            

3.3.4. Tính bền trục lái  

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất : T= 80MN/mm²; d= 20 mm.

* Thay số vào công thức (3.14): t_x=18,42(MN/mm²) = 18,42 MN/mm²  ;              

Vậy, ta thấy ứng suất xoắn gây nên nhỏ hơn ứng suất xoắn cho phép. Như vậy trục lái đủ bền.

 - Hệ thống lái trên xe Toyota Hiace 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

CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE

4.1. KHÁI NIỆM CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT.

4.1.1 Khái niệm chẩn đoán kỹ thuật ô tô.

Trong quá trình sử dụng trạng thái kĩ thuật của ô tô nói chung và của các hệ thống trên ô tô nói riêng thường thay đổi theo hướng xấu đi, dẫn tới hư hỏng và giảm độ tin cậy. Qúa trình thay đổi kéo dài thời gian hay hành trình sử dụng và phụ thuộc vào nhiều nguyên nhân. 

- Kiểm tra : bao gồm việc nghiên cứu quá trình xảy ra của đối tượng trong quá khứ, làm rõ đặc tính và sự thay đổi của các thông số kết cấu của đối tượng, đồng thời xác định phân tích và phân loại quá trình biến đổi của các thông số trên.

- Chẩn đoán : là quá trình xác định những thông số ban đầu và giá trị cho phép cuối cùng của đối tượng nghiên cứu, phân tích các thông số đó và trên cơ sở đó chọn các phương pháp xác định đo kiểm.

4.1.2 Mục đích của chẩn đoán kỹ thuật ô tô.

Mục đích của chẩn đoán trạng thái kỹ thuật là tác động kỹ thuật vào quá trình khai thác và sử dụng ô tô và nhằm đảm bảo cho ô tô hoạt động có độ tin cậy cao, an toàn, hiệu quả bằng cách phát hiện kịp thời các hư hỏng và dự báo tình trạng kỹ thuật của xe trong tương lai.

- Tháo rời, kiểm tra, đo đạc, đánh giá. Phương thức này đòi hỏi chi phí nhân lực tháo rời và có thể gây nên phá hủy trạng thái tiếp xúc của các bề mặt lắp ghép. Phương thức này gọi là xác định tình trạng kĩ thuật trực tiếp

- Không tháo rời, sử dụng các biện pháp thăm dò, dựa vào biểu hiện đặc trưng để xác định tình trạng kỹ thuật của đối tượng. Phương pháp này được gọi là chẩn đoán kỹ thuật.

4.1.3 Ý nghĩa của chẩn đoán kỹ thuật ô tô.

Chẩn đoán kỹ thuật có ý nghĩa sau:

- Nâng cao độ tin cậy của xe và an toàn giao thông nhờ phát hiện kịp thời và dự đoán trước được các hư hỏng có thể xẩy ra, nhằm giảm thiểu tại nạn giao thông, đảm bảo năng suất vận chuyển. Vấn đề tai nạn giao thông đang là vấn nạn của mọi quốc gia, ngăn chặn kịp thời các tai nạn giao thông sẽ đóng góp rất lớn và sự phát triển của xã hội.

- Nâng cao độ bền lâu, giảm chi phí sửa chữa và phụ tùng thay thế, giảm được độ hao mòn các chi tiết do không phải tháo rời các tổng thành.

4.2 CHẨN ĐOÁN KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE TOYOTA HIACE

4.2.1 Các hư hỏng và thông số chẩn đoán hệ thống lái.

4.2.1.1. Cơ cấu lái

a. Mài mòn cơ cấu lái

Sự mài mòn trong cơ cấu lái có thể chia ra thành các dạng chính sau đây:

+) Mài mòn theo quy luật sử dụng thông thường, có nghĩa là khi chuyển động ô tô thường hoạt động theo hướng chuyển động thẳng, vì vậy sự mài mòn trong cơ cấu lái xảy ra nhiều nhất tại lân cận vị trí ăn khớp trung gian, sự mài mòn giảm dần khi cơ cấu làm việc ở các vùng biên. 

+)  Mài mòn đột biến xảy ra do chế độ nhiệt luyện bề mặt không đồng đều, do sai sót trong chế tạo. Hiện tượng này xảy ra theo quy luật ngẫu nhiên và không cố định tại một vị trí nào đó.

b. Rạn nứt gẫy trong cơ cấu lái

Sự làm việc nặng nề trước tải trọng va đập có thể dẫn tới rạn nứt gẫy trong cơ cấu lái. Các hiện tượng phổ biến là: rạn nứt chân răng, gẫy răng. Các hư hỏng này có thể làm cho cơ cấu lái khi làm việc có thể gây nặng đột biến tại các chỗ rạn nứt gẫy. Các mài mòn tiếp theo tạo nên các hạt mài có kích thước lớn làm kẹt cơ cấu hoặc tăng nhanh tốc độ mài mòn cơ cấu lái.

d. Rơ lỏng các liên kết vỏ cơ cấu lái với khung, vỏ xe

Cơ cấu lái liên kết với khung vỏ xe nhờ các liên kết bằng mối ghép bu lông, êcu. Các liên kết này lâu ngày có hiện tượng tự nới lỏng. Nếu không kịp thời vặn chặt thì có thể gây nên hiện tượng tăng độ rơ vành lái, khi thay đổi chiều chuyển hướng có thể gây nên tiếng va mạnh, quá trình điều khiển xe mất chính xác.

4.2.1.2. Dẫn động lái

a. Đối với dẫn động lái kiểu cơ khí

Những hư hỏng chính thường gặp là:

+)  Mòn, rơ lỏng các khớp cầu, khớp trụ:

Trong sử dụng các khớp cầu, khớp trụ thường là các chi tiết có kích thước nhỏ, làm việc trong trạng thái bôi trơn bằng mỡ, tính chất chịu tải va đập thường xuyên, luôn luôn phải xoay tương.

+)  Biến dạng các đòn dẫn động bánh xe dẫn hướng:

Các đòn dẫn động đều có thể bị quá tải trong sử dụng, nhưng nghiêm trọng hơn cả là đòn ngang (hay cụm đòn ngang) hệ thống lái. Hiện tượng cong vênh đòn ngang do va chạm với chướng ngại vật của đường, hoặc do sai lệch kích thước đòn ngang đều làm sai lệch góc quay các bánh xe dẫn hướng. 

b. Đặc điểm hư hỏng đối với dẫn động lái có trợ lực

+) Hư hỏng trong nguồn năng lượng trợ lực (thuỷ lực, khí nén) :

Sự mòn bơm thủy lực sẽ dẫn tới thiếu áp suất làm việc hay tăng chậm áp suất làm việc. Do vậy khi đánh lái mà động cơ làm việc ở số vòng quay nhỏ thì lực trên vành lái gia tăng đáng kể, còn khi động cơ làm việc ở số vòng quay cao thì trợ lực có hiệu quả rõ rệt.

4.2.1.3 Một số tiêu chuẩn cơ bản trong kiểm tra hệ thống lái

Tiêu chuẩn sử dụng ở Châu Âu yêu cầu hệ thống lái không cho phép có độ rơ vành lái quá lớn, các quy định thể hiện trong bảng 4.1.

Lực trên vành lái khi có hay không có trợ lực tối đa không vượt quá 600N. Ô tô có tải trọng đặt trên cầu dẫn hướng lớn hơn 3,5 (tấn) hệ thống lái phải có trợ lực.

4.2.2. Phương pháp kiểm tra xác định các thông số chẩn đoán.

1) Đo độ rơ và lực lớn nhất đặt lên vành tay lái.

a) Phương pháp đo độ rơ vành tay lái

Độ rơ vành lái là thông số tổng hợp quan trọng nói lên độ mòn của hệ thống lái, bao gồm độ mòn của cơ cấu lái, khâu khớp trong dẫn động lái và cả của hệ thống treo. Việc đo độ rơ này được thực hiện khi xe đứng yên, trên nền phẳng, coi bánh xe bị khoá cứng không dịch chuyển.

b) Phương pháp đo lực lớn nhất trên vành tay lái

- Để xe đứng yên trên mặt đường tốt và phẳng,

- Đánh lái tới vị trí gần tận cùng. Dùng lực kế đo giá trị lực tại đó để xác định giá trị lực vành lái lớn nhất (hình 4.4) . Nếu trên xe có hệ thống cường hoá, thì động cơ phải hoạt động.

e) Chẩn đoán khi thử trên đường:

 Cho xe chạy trên mặt đường rộng, tốc độ thấp, lần lượt đánh lái hết về phía trái, sau đó về phía phải, tạo nên chuyển động rích rắc, theo dõi sự hoạt động của xe, lực đánh lái, khả năng quay vòng, ở tốc độ thấp có thể xác định hư hỏng của hệ thống lái theo toàn bộ góc quay.

2. Chẩn đoán cơ cấu lái

a. Độ rơ cơ cấu lái

Chẩn đoán cơ cấu lái bằng cách đo độ rơ được thực hiện khi khoá cứng phần bị động cơ cấu lái, xác định độ rơ trên vành lái (tương tự như xác định độ rơ hệ thống lái).

b. Xác định các khả năng hư hỏng trong toàn bộ góc quay của cơ cấu Iái:

Nâng toàn bộ bánh xe cầu trước dẫn hướng, quay vành lái tới vị trí tận cùng bên phải và bên trái, phát hiện các tổn thất trong cơ cấu lái và độ rơ vành lái ở các vị trí, đặc biệt ở vị trí tận cùng. 

4) Chẩn đoán hệ thống lái liên quan tới các hệ thống khác trên xe

a) Chẩn đoán hệ thống lái liên quan tới góc đặt bánh xe, hệ thống treo

Tải trọng thẳng đứng có ảnh hưởng rất lớn đến quỹ đạo chuyển động của ô tô, nhất là trên ô tô con. Sự sai lệch lớn giá trị tải trọng thẳng đứng sẽ khó đảm bảo giữ chuyển động của ô tô khi đi thẳng. 

b) Chẩn đoán hệ thống lái liên quan tới hệ thống phanh, hệ thống truyền lực

Khi xe chuyển động, lực dọc (phanh, kéo) tác dụng lên bánh xe, nếu các lực này khác nhau hoặc bán kính lăn của bánh xe không đồng đều sẽ gây hiện tượng lệch hướng chuyển động. 

- Cho hiển thị số liệu.

So sánh với các số liệu chuẩn.

- Đánh giá, kết luận.

Các thông số thu được bao gồm các thông số góc đặt bánh xe. Thiết bị này có độ chính xác cao, có thể dùng trong chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô con, ô tô tải nặng... khi đang sử dụng, sửa chữa, sau sự cố lớn như: đâm, đổ, va chạm....

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 thầy: PGS, TS…………., và các thầy giáo khác  trong bộ môn ô tô quân sự, em đã hoàn thành bản đồ án: “Chẩn đoán hệ thống lái  xe TOYOTA Hiace”, đủ khối lượng, đúng tiến độ.

   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 các hệ thống lái trên ô tô du lịch.

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

Chương 3: Tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe Toyota Hiace, với các bước kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính bền cho cơ cấu lái và trục lái. Sau khi tính toán ta thấy, hệ thống lái đảm bảo tính động học và không xảy ra trượt bên khi xe quay vòng, các chi tiết đảm bảo điều kiện bền.

Chương 4: Nêu những khái niệm về chẩn đoán kĩ thuật và các thông số chẩn đoán cũng như các biện pháp xác định những thông số chẩn đoán của hệ thống lái.

   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] .Trịnh Chất – Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí (Tập 1), NXB Giáo dục, Hà Nội, 2006.

[2] .Võ Tấn Đông, Hướng dẫn sửa chữa xe Toyota Hiace, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2005.

[3]  .Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập, Lý thuyết ô tô quân sự, NXB Quân đội nhân dân, 2002.

[4] .Vũ Đức Lập, Kết cấu và tính toán ô tô (Tập II), NXB Quân đội nhân dân, 2015.

[5] .Vũ Đức Lập, Nguyễn Sĩ Đỉnh, Cấu tạo ô tô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, 2015.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"