MỤC LỤC
MỤC LỤC....................................................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH ẢNH..............................................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU.............................................................................................................................................2
CHƯƠNG 1. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE HUYNDAI HD270..............3
1.1. Tổng quan về xe HD270......................................................................................................................3
1.1.1. Giới thiệu chung về xe HD270..........................................................................................................3
1.1.2. Tổng quan các hệ thống lái trên xe Hyundai HD270........................................................................6
1.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Hyundai HD270............................................................................7
1.2.1. Khái quát hệ thống lái xe Hyundai HD270........................................................................................7
1.2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe Hyundai hd270.....................................................................8
1.2.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe Hyundai hd270...........................................................16
CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE Hyundai HD270 ...................................19
2.1 Nhiệm vụ tính toán kiểm nghiệm.........................................................................................................19
2.2 Tính toán kiểm định động học hình thang lái.......................................................................................19
2.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết......................................................................22
2.4 Bộ truyền trục vít - ê cubi.....................................................................................................................25
2.5 Bộ truyền thanh răng - cung răng........................................................................................................30
2.6 Tính bền trục lái....................................................................................................................................31
2.7Tính bền đòn quay đứng.......................................................................................................................32
2.8Tính bền đòn kéo dọc...........................................................................................................................35
2.9 Tính bền đòn kéo ngang......................................................................................................................36
2.10 Tính bền đòn bên...............................................................................................................................38
2.11 Tính bền khớp cầu (Rô tuyn)..............................................................................................................39
CHƯƠNG 3. KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Hyundai HD270...........................41
3.1. Yêu cầu chung về sử dụng và bảo dưỡng xe HD270.........................................................................41
3.2. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái xe HD270...................................................................................42
3.2.1. Bảo dưỡng.......................................................................................................................................42
3.2.2. Một số nội dung kiểm tra điều chỉnh.................................................................................................44
3.3. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các hư hỏng................................................................55
3.3.1. Cơ cấu lái.........................................................................................................................................59
3.3.2. Dẫn động lái và trợ lực lái.................................................................................................................59
KẾT LUẬN..................................................................................................................................................61
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................................62
LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp xây dựng và bảo vệ Tổ quốc, vấn đề phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội việc vận chuyển hàng hóa bằng ôtô có vai trò rất quan trọng so với các dạng giao thông vận tải khác như máy bay, tàu hỏa, tàu thủy ….
Ngày nay do nhu cầu vận chuyển hàng hóa và nhu cầu đi lai ngày càng tăng, trong điều kiện địa hình phức tạp sự đô thị hóa và kinh tế thị trường thì vận tải ôtô là ưu việt hơn tất cả. Từ thực tế đó, tất yếu dẫn đến nhu cầu lớn về xe vận tải, trong khi đó ngành công nghiệp ôtô nước ta chưa được phát triển cao, chúng ta chưa tự sản xuất được ô tô thì có hai hướng đáp ứng nhu cầu này đó là :
- Nhập ô tô từ nước ngoài .
- Tự thiết kế theo mẫu của nước ngoài, hoặc cải tiến trên cơ sở những xe đã có sẵn, do khả năng thiết kế và chế tạo theo mẫu của nước ngoài vẫn còn bị hạn chế và chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng, cho nên phần lớn những xe ôtô vận tải đang dùng chủ yếu là nhập ngoại. Vấn đề nhập xe của nước ngoài gặp khó khăn về ngoại tệ. Bởi vậy việc khai thác và sử dụng xe như thế nào để tăng tuổi thọ của xe và tăng hiệu quả kinh tế cũng là một hướng giải quyết,đảm bảo khai thác sao cho có lợi nhất về kinh tế, phải đảm bảo tình trạng kỹ thuật của xe tốt, có độ tin cậy cao, sử dụng đúng kỹ thuật. Do vậy yêu cầu đối với người sử dụng là phải hiểu biết về kết cấu, tính năng kỹ thuật, đặc điểm sử dụng xe, và cả về chăm sóc bảo quản, bảo dưỡng, sửa chữa tốt.
Với mục đích đó, tôi được giao làm đồ án tốt nghiệp với đề tài là :
“Khai thác hệ thống lái trên xe hyundai HD270”
Nội dung chính của đồ án bao gồm các phần sau:
Chương 1: Tổng quan về xe và đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe hyundai HD270.
Chương 2: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe HYUNDAI HD270.
Chương 3: Khai thác và sử dụng hệ thống lái trên xe HYUNDAI HD270.
Do thời gian có cùng với kiến thức và kinh nghiệm còn ít, nên trong đồ án không tránh khỏi các khiếm khuyết. Tôi mong nhận được sự nhận xét và đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án của tôi được hoàn thiện hơn.
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo : ThS ……………. và các thầy giáo trong khoa Ô tô, trường Sĩ quan Kỹ thuật quân sự đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đồ án này.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 20…
Học viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ XE VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE HYUNDAI HD270
1.1. Tổng quan về xe HD270
1.1.1. Giới thiệu chung về xe HD270
Giới thiệu chung Xe ben hyundai HD270 là dòng xe nhập khẩu nguyên chiếc từ hàn quốc, chiếc xe được sản xuất và lắp ráp bởi tập đoàn hyundai chính hãng tại hàn quốc. Chiếc xe nổi tiếng với độ bền bỉ, chi phí vận hành thấp, tiết kiệm nhiên liệu, bán lại cung rất có giá, thích hợp chuyên chở đất, đá, cát, vật liệu xây dựng, san lấp mặt bằng…
Trên thế giới và tại việt nam dòng xe ben Hyundai HD270 được xem là dòng tốt TOP thế giới, chính vì thế mà dòng này đã được rất nhiều khách hàng chọn lựa, mặc dù giá thành cao.
1.1.2. Các thông số chung
Các thông số chung như bảng dưới.
- Về phần nội thất: Xe ben Hyundai HD270 máy cơ trang bị ghế hơi điều chỉnh linh hoạt bằng hệ thống hơi, cân chỉnh được trước sau bằng cần trước giúp người thấp hay cao đều dễ dàng sử dụng; Tay lái trợ lực, điều chỉnh được độ lên xuống phù hợp với từng vóc dáng người điều khiển. Bên cạnh đó là những trang bị tiện nghi hiện đại mang đến không gian thoải mái nhất cho người sử dụng như: hệ thống điều hòa 2 chiều, hệ thống âm thanh cao cấp tích hợp thẻ nhớ, USB, radio và CD.
1.1.3. Tổng quan hệ thống lái trên xe HYUNDAI HD270
1.1.3.1. Hệ thống lái
Hệ thống lái cơ khí trợ lực thủy lực, cơ cấu lái kiểu trục vít - bi - thanh răng - cung răng giữa.
Gồm các phần tử: cơ cấu lái, trợ lực lái và dẫn động lái.
Sơ đồ hệ thống lái xe HYUNDAI HD270 như hình 1.2.
1.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe HYUNDAI HD270
1.2.1. Khái quát hệ thống lái xe HYUNDAI HD270
* Cách bố trí vành lái:
Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt Nam và một số các nước khác.
* Số lượng cầu dẫn hướng:
Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
* Kết cấu của cơ cấu lái:
Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcubi, cung răng).
1.2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái trên xe huyndai hd270
Hệ thống lái được bố trí ở cầu trước, là hệ thống lái kiểu cơ khí có trợ lực thủy lực gồm 3 phần chính:
- Cơ cấu lái
- Dẫn động lái
- Trợ lực lái: gồm các phần tử chính là: bơm dầu trợ lực lái và bầu chứa dầu (nguồn cung cấp năng lượng), van phân phối (bộ phận phân phối), xy lanh lực (cơ cấu chấp hành).
1.2.2.1. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái kiểu trục vít - bi - thanh răng - cung răng giữa: bao gồm vỏ , trong đó có trục vít với đai ốc bi - thanh răng và cung răng luôn ăn khớp với đai ốc thanh răng. Tính hoàn chỉnh của các bộ phận được chấp nhận trong quá trình lắp ráp tại nhà máy (vít, đai ốc, bi) không được phép vi phạm. Tỷ số truyền của cơ cấu lái là 23,6. Cơ cấu lái được bắt chặt vào giá bằng bốn bu lông.
Cung răng được lắp trong ổ trục trơn được ép vào ống lót lệch tâm với một số lỗ ở các đầu. Trục của bề mặt ngoài của ống lót được dịch chuyển so với trục của lỗ khoan của ổ trục bởi độ lệch tâm "k", điều này có thể điều chỉnh bánh răng bằng cách quay ống lót. Lực căng của ổ trục được điều chỉnh bằng cách sử dụng miếng chêm .
+ Vô lăng
Vô lăng là bộ phận đặt trên buồng lái, có nhiệm vụ là tiếp nhận mô men quay của tài xế và truyền lực cho trục lái. Vô lăng có cấu tạo khá giống nhau trên các loại ô tô bao gồm một vành hình tròn có lõi bằng thép, bên ngoài được bọc bằng vật liệu nhựa hoặc da và được lắp ghép với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc.
+ Đòn kéo dọc
Thanh thép đặc hình trụ, một đầu bắt với đòn quay đứng và đầu kia bắt với đòn quay ngang, qua các khớp cầu. Đòn có độ cứng vững lớn để có thể truyền
+ Đòn kéo đứng
Đòn quay đứng sẽ quay trong mặt phẳng dọc của xe
+ Đòn kéo quay
Đòn quay ngang quay trong mặt phẳng ngang thông qua đòn kéo dọc
+ Rô tuyn
Rotuyn còn có tên gọi khác là Ball joint, là một trong những chi tiết rất quan trọng trong hệ thống dẫn lái.Ngoài ra, rotuyn cũng được hiểu là khớp cầu. Đây là bộ phận tác động và dẫn hướng cho bánh xe (có một đầu là khớp cầu)
* Van phân phối:
Cơ cấu là kiểu van xoay được lắp liền với cơ cấu lái.
Trong thân van (6) có ba lỗ C. E, D, khoang E được kết nối với kênh B để cung cấp chất lỏng làm việc từ máy bơm, khoang C và D được kết nối với kênh A để thoát chất lỏng. Thân van có các rãnh vòng, rãnh bên nối với bơm dầu, rãnh ở giữa nối với bầu chứa và nối với 2 rãnh bên qua van bi, hai gờ cao trong thân van được nối với 2 khoang của xi lanh lực.
+ Van an toàn:
Van này giữ cho áp lực thủy lực không thay đổi khi thiết kế đúng, van này chỉnh lưu lượng và van an toàn phối hợp với nhau để giữ áp lực thực thi không đổi
* Bơm dầu trợ lực:
Trong thân (5) có 2 lỗ bạc kín một đầu để đặt bánh răng (1) và (7) và các bạc (6) và (8). Bạc làm ổ tựa cho bánh răng và để làm kín mặt đầu của bánh răng. Vị trí tương đối xuống của bạc khi lắp ráp được xác định bằng dây kim loại dẫn hướng. Thân bơm được đậy bằng nắp (10) và nối với nhau bằng bu lông (9) nắp có vấu định tâm để chốt định vị lắp đồng trục trục bơm với trục dẫn động và lỗ để lắp bu lông.
Khe hở mặt đầu trong bơm được tự chọn và giữ ở khoảng chiều dày lớp dầu, phụ thuộc vào độ nhớt của dầu và áp lực riêng cần thiết.
Khi trục bơm quay, ở thời điểm các bánh răng của các cặp bánh răng vừa rời khỏi sự ăn khớp với nhau, thể tích giữa phần lõm của răng và thân bơm tăng lên, dầu được hút và điền đầy thể tích này (do sự chênh lệch áp suất) và được giữ lại ở đó. Khi các bánh răng ăn khớp tiếp theo, thể tích trên giảm đi và dầu được đẩy vào đường ống dẫn dầu.
1.2.3. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe hyundai hd270
1.2.3.1. Sơ đồ nguyên lý
+ Khi chuyển động thẳng:
Khi không có chuyển động quay tay lái từ vô lăng , không có sự thay thế liên quan giữ trục vít vô tận và do đó ro-to hoặc cuộn dây) ở vị trí số không trên trục vít vô tận (hoặc ống bọc ngoài ).Vì vậy , dầu thủy lực cung cấp bởi máy bơm dầu sẽ được cho phép chảy qua rãnh của trục vít vô tận trở về bình chứa .Cụ thể là không có sực khác nhau về áp lực lên giữu khoang xylanh A và B đê pít tong (ốc tròn ) vẫn còn đứng yên ở vị trí số không.
+ Khi xe quay vòng phải:
Khi vô lăng đánh sang phải, chuyển động trục vít vô tận xoắn lấy thanh xoắn và kết quả là ro to ( hay cuộn dây ) quay theo chiều kim đồng hồ tương ứng với trục vít vô tận
+ Khi xe quay vòng trái:
Khi vô lăng đánh sang trái, chuyển động trục vít vô tận xoắn lấy thanh xoắn và kết quả là ro to (hay cuộn dây) quay theo chiều ngược tương ứng với trục vít vô tận
CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE HUYNDAI HD270
2.1. Nhiệm vụ tính toán kiểm nghiệm
Để đánh giá điều kiện làm việc, độ tin cậy, độ bền của hệ thống lái, trong chương này đồ án tập trung vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái với các nội dung: Tính toán kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính toán kiểm bền cho một số chi tiết cơ bản trong cơ cấu lái.
+ Mục đích:
Để đảm bảo độ tin cậy làm việc và tuổi thọ của hệ thống lái thì việc tính toán kiểm nghiệm các chi tiết, các cơ cấu và các bộ phận trong hệ thống lái là vô cùng quan trọng. Dựa vào kết quả tính toán kiểm nghiệm có thể xác định được tình trạng kỹ thuật của các cụm, các chi tiết. Từ đó có thể tiến hành công tác bảo dưỡng, sữa chữa một cách hợp lý. Vì vậy, có thể nâng cao tuổi thọ của các cụm, các chi tiết nói riêng, cũng như tuổi thọ của cả hệ thống lái nói chung và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng.
+ Nội dung:
Trong chương này, đồ án chỉ tập trung tính toán những cụm, những chi tiết cơ bản nhất trong hệ thống lái. Nội dung tính toán bao gồm:
- Kiểm nghiệm động học hình thang lái;
- Kiểm bền cho một số chi tiết cơ bản của cơ cấu lái.
2.2 Tính toán kiểm định động học hình thang lái
Nhiệm vụ của tính toán kiểm định động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưu của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng một cách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái.
Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận được sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ sau đây của góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng. Theo giáo trình thiết kế và tính toán ô tô máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện ở công thức sau:
Cotgβ - Cotgα = B0/L (1)
Trong đó:
β: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài;
α: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong;
B0: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng;
L: là chiều dài cơ sở của ô tô.
a) Trường hợp xe đi thẳng
Các đòn bên tạo với phương dọc một góc .
Khi ô tô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa α và β vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đantô không thể thỏa mãn hoàn toàn được.
Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng không được vượt quá 1,50.
b) Trường hợp khi xe quay vòng
Với kích thước cơ bản của xe ta có chiều dài đòn ngang hình thang lái m = 1290 (mm) từ đó ta chọn được chiều dài đòn bên hình thang lái l = 190 (mm) với (l = (0.14 ÷ 0.16)m).
Trong trường hợp khi xe vào đường vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với các vec tơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vòng tức thời của xe (điểm 0 trên hình).
Trên thực tế có nhiều phương pháp để kiểm tra động học của hình thang lái xong để đơn giản ta dùng phương pháp đồ thị để kiểm tra sự sai khác của đường đặc tính hình thang lái thực tế so với lý thuyết theo quan hệ β= f( ,α).
2.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết
Trên hệ trục tọa độ đề các α0β ta xác định được đường cong đặc tính lý thuyết qua quan hệ β = f( ,α).
L: là chiều dài cơ sở của xe L = 4590 (mm);
B0: là khoảng cách giữa hai trục đứng của cầu dẫn hướng B0 = 1450 (mm).
Hay:
Cotgβ = Cotgα + B_0/L = Cotgα + 1450/4590 (3)
Ứng với các giá trị của góc α từ 10, 30, …, 450 ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc β. Các giá trị này được lập trong bảng 1.
a) Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế:
Với kích thước cơ bản của xe ta có chiều dài đòn ngang hình thang lái m = 1290 (mm) từ đó ta chọn được chiều dài đòn bên hình thang lái l = 190 (mm) với (l = (0.14 ÷ 0.16)m).
β: là góc quay của trục dẫn hướng bên ngoài;
α: là góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên trong;
: là góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương dọc;
l: là chiều dài đòn bên hình thang lái l = 190 (mm);
m: là chiều dài đòn ngang hình thang lái m = 1290 (mm).
Dựa vào công thức (2) ta xây dựng các đường đặc tính hình thang lái thực tế ứng với mỗi giá trị của góc α = (00, 50, …, 450) ta lấy góc theo xe thiết kế = 160. Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc để so sánh. Các giá trị tương ứng được thể hiện trong bảng 2.
Dựa vào các số liệu trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục tọa độ.
Với xe thiết kế là xe tải cho nên tỷ số truyền góc nằm trong khoảng 16 ÷ 32. Vì ta chọn idđ = 1 cho nên ig = 20,5 tức là khi góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng là 370 thì góc quay của vành tay lái là 7600.
Thời gian quay vòng tay lái là thời gian mà người lái phải quay vành tay lái từ vị trí tận cùng bên trái sang vị trí tận cùng bên phải tức là phải quay vành tay lái đi một góc 760 x 2 = 15200.
Nếu người lái đánh lái với vận tốc 1,5 (v/s) thì thời gian quay vòng là: t = 2,81 (s) (5)
b) Thông số hình học:
dθ = 2π/p dt (17)
Trong đó:
p: là bước ren trục vít;
θ: là góc quay vành tay lái;
t: là thời gian.
Do đó : iw = dθ/dΩ= (2π.R_c2)/p thay vào ta được: Rc2 = (i_w.p)/2π
2.4 Bộ truyền trục vít - ê cubi
Tỷ số truyền của hệ thống lái:
i = Mc/(Rl.PLmax.ηth ) (19)
Trong đó:
Mc: là mô men cản khi quay vòng tại chỗ, Mc = 1020 (Nm);
PLmax: là lực lái lớn nhất của người lái PLmax = 355 (N);
Rl: là bán kính vành lái Rl = 200 (mm);
ηth: là hiệu suất truyền lực thuận của hệ thống lái ηth = 0,7.
Vậy nên ta có: i = 20,5
Tỷ số truyền của cơ cấu lái:
Nên ta có: iw = 20,5
Khi đánh lái, trục vít bị xoay, tạo ra lực vuông góc từ bề mặt rãnh vít qua các viên bi tác dụng vào bề mặt rãnh bi trên ê cu. Lực này được phân ra thành 2 thành phần: là lực vòng Py và lực dọc trục Pd. Lực Pd chính là lực tác dụng làm quay bánh răng rẻ quạt.
Lực Pd có giá trị như sau:
Do đó bước vít của trục vít: p = db + 5 =11 (mm)
Ta có: Rc2 = 36 (mm)
Vậy: Pd = 19833 (N)
Chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép 20X. Do đặc điểm cấu tạo, ê cubi và thanh răng là một chi tiết và cùng được làm từ thép 20XH.
Xác định đường kính trong của trục vít theo độ bền kéo:
Vậy nên:
d1 ≥ = 16 (mm)
Theo bảng P2.4 (Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tập 1) chọn d1 = 22 (mm).
Chọn đường kính bi: db = 6 (mm).
Bước vít: p = db + 5 = 11 (mm).
Bán kính rãnh lăn: chọn r1 = 0,51.db = 0,51.6 = 3,06 (mm).
Đường kính vòng tròn qua tâm viên bi:
Dtb = d1+ 2(r1 – c) = 22+2.(3,06 - 0,04) =28,04(mm)
Đường kính trong của đai ốc:
D1= Dtb + 2(r1 – c) =28,04 + 2.(3,06 - 0,04)=34,08(mm)
Chiều sâu của profin ren:
h1 = (0,3 ¸ 0,35)db = 0,35.6 = 2,1 (mm)
Đường kính ngoài của trục vít:
d= d1 + 2h1 = 22 +2.2,1 = 26,2 (mm)
Đường kính ngoài của ê cu:
D =D1 – 2 h1 =34,08 – 2.2,1 = 29,88 (mm)
Bước vít: t = pDtb. tgl =
Số vòng ren trên ê cu: K = 2,5 (vòng).
Số viên bi trên các vòng ren làm việc:
Zb = pDtb.K/db -1= (viªn)
Số viên bi không làm việc phụ thuộc vào chiều dài rãnh hồi bi:
Zk = Lk/db = 30/6 = 5 (viên)
Tổng số viên bi:
Z = Zb + Zk = 36+ 5 = 41 (viên)
Xác định khe hở hướng tâm:
D = D1 – (2db +d1) = 34,08 – (2.6+22) = 0,08 (mm)
Khe hở tương đối:
c = D/d1= 0,08/22 = 0,004 (mm)
* Tính kiểm bền:
qa = 19 (MPa)
Từ khe hở tương đối χ và tải trọng riêng dọc trục qa, theo đồ thị xác định ứng suất lớn nhất , ta xác định được ứng suất lớn nhất = 3800 MPa.
= 5000 (MPa) đối với mặt làm việc của trục vít.
Do đó trị số thỏa mãn điều kiện:
2.5 Bộ truyền thanh răng - cung răng
Sơ đồ bộ truyền thanh răng - cung răng:
Chọn vật liệu: Thanh răng và bánh răng rẻ quạt được chế tạo bằng thép 20XH, thường hóa, độ rắn HRC 50, = 650 (MPa), = 400 (MPa), phôi rèn.
2.6 Tính bền trục lái
Trục lái làm bằng thép 30 có ứng suất cho phép [ ] = 80 (MN/m2). Trục chế tạo rỗng có đường kính D = 25 (mm), d= 17 (mm). Dưới tác dụng của mô men đặt lên vành tay lái trục lái sẽ chịu tác dụng của ứng suất xoắn.
PLmax: là lực cực đại tác dụng lên vành tay lái PLmax = 355 (N);
Rl: là bán kính vành tay lái Rl = 200 (mm);
Wx: là mô đun chống xoắn.
Wx = 0,2.D3.(1 – α4) = 0,2.253.(1 – 0,684) = 2457 (mm3
Vậy: Τ = 28,9 (MPa)
Độ dự trữ tới hạn: n = 2,42.
Góc xoắn tương đối không vượt quá (5,50 ÷ 7,50)/m.
φ = 0,02.1000.180/720π = 1,60/m.
φ< [φ] = 5,50/m. Vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối.
Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
2.7 Tính bền đòn quay đứng
Vật liệu làm và chế tạo đòn quay đứng là thép 35X, có ứng suất uốn cho phép [σu ] = 700 (MPa), theo tài liệu chuyên ngành, ta lấy hệ số an toàn n = 2 do đó: [σu ] = 350 (MPa)
Ứng suất xoắn cho phép [t] = 60 ¸ 80 (MPa).
Kinh nghiệm cho thấy lực cực đại tác dụng lên đòn kéo dọc thường không vượt quá trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng. Vì vậy khi tính đòn quay đứng nên chọn lực lớn hơn trong 2 lực tính theo các công thức dưới đây để tính toán :
Q1 = 0,5.G1 = 0,5.13500 = 6750 (N)
Lực do mô men cản quay vòng lớn nhất tạo ra là:
Từ trên ta có: Q2 = 5090 (N)
Như vậy ta lấy lực Q1 để tính cho đòn quay đứng. Đòn quay đứng được kiểm tra theo uốn và xoắn tại tiết diện nguy hiểm 1-1.
Ứng suất xoắn:
c: là khoảng cách từ tâm tiết diện đến tâm rô tuyn c = 100 (mm);
α: là hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.
= =1,75 do đó tra bảng ta có α = 0,239.
Vậy nên: τx = 115,3 (MPa)
Đòn quay đứng được chế tạo từ thép 40, 40Cr, 40CrNi có:
[σu] = 300 ÷ 400 (MPa)
[τx] = 150 ÷ 300 (MPa)
Như vậy đòn quay đứng bảo đảm độ bền theo uốn và xoắn.
2.8 Tính bền đòn kéo dọc
Đòn kéo dọc chịu lực kéo nén dưới tác dụng của lực Q đã tính ở trên và có trị số là : 6750(N). Đòn kéo dọc có tiết diện tròn rỗng đường kính ngoài là 25 (mm) và đường kính trong là 17 (mm).
σn = 6750/263,7 = 25,6 (MPa)
Đòn kéo dọc được chế tạo từ thép CT30 có: [σn]= 40 (MPa)
Tính ổn định của thanh kéo dọc bằng cách tìm lực tới hạn Pth:
E: là mô đun đàn hồi khi kéo E = 2.105 (MPa);
l: là chiều dài thanh kéo dọc l =720 (mm);
Ở đây:
D : là đường kính ngoài thanh kéo dọc D = 25 (mm);
d : là đường kính trong thanh kéo dọc d = 17 (mm).
=> Jmin == 15067 (mm4)
Vậy: Pth = 57310 (N)
Hệ số dự trữ ổn định: n = 8,5
Như vậy đòn kéo dọc đảm bảo độ bền.
2.9 Tính bền đòn kéo ngang
Đòn kéo ngang được tính theo sức bền kéo nén, ổn định của thanh kéo dọc. Thanh kéo dọc chịu nén dưới tác dụng của lực N, lực N là lớn nhất khi lực phanh sinh ra là lớn nhất.
G1: là tải trọng đặt lên cầu trước trong trạng thái tĩnh G1 = 13500 (N);
m1p: là hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh m1p = 1,4;
φ : là hệ số bám giữa lốp và mặt đường φ = 0,75.
Ppmax = 1,4.13500.0.75 = 14175 (N)
Lực tác dụng lên đòn ngang:
Vậy nên: N = 9813,5 (N)
Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống CT30 có:
[sb] = 35 (MPa)
Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có:
[sb] = 17,5 (MPa)
Ứng suất nén của đòn kéo ngang:
Đường kính ngoài của đòn kéo ngang D = 30 (mm);
Đường kính trong của đòn kéo ngang d = 20 (mm).
Ft = 392 (mm2)
σn = 25 (N/mm2) bằng 25 (MPa)
2.10 Tính bền đòn bên
Theo như biểu đồ mô men ta có:
MA = l.N.cos = 190.9813,5.cos160 = 1792334 (Nmm)
Vậy nên: σ = 1792334/5250 = 341 (N/mm2) bằng 341 (MPa)
Hệ số an toàn: n = 1,17
Như vậy đòn bên đảm bảo điều kiện bền.
2.11 Tính bền khớp cầu (Rô tuyn)
Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là khâu quan trọng của dẫn động lái. Các khớp cầu được phân loại theo cách thức bù đắp khe hở của các bề mặt làm việc khi chúng bị mòn. Hiện nay trên ô tô thường sử dụng hai loại khớp cầu:
- Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính;
- Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng trục.
[σd] =35 (MPa)
[τx] =70(MPa)
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.
CHƯƠNG 3
KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE HUYNĐAI HD270
3.1. Yêu cầu chung về sử dụng và bảo dưỡng xe HD270
Trên cơ sở nắm vững đặc điểm cấu tạo nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên từng xe trong quá trình khai thác sử dụng, khi bảo quản, bảo dưỡng, sửa chữa cần tuân thủ một số yêu cầu sau đây:
- Trong quá trình sử dụng phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong trợ lực, thông rửa các lưới lọc của bơm, thường xuyên kiểm tra độ kín khít của các mối ghép và đường ống trong trợ lực.
- Không tự ý tháo các bộ phận chính như van phân phối, bơm dầu, cơ cấu lái, vì các chi tiết của các bộ phận này được chế tạo rất chính xác (1/1000 mm) cho nên nếu chỉ cần một chút cát bụi lọt vào hay một vết xước nhỏ là có thể dẫn đến hư hỏng cả bộ phận đó. Vì vậy, khi tháo lắp các chi tiết của các bộ phận này phải đảm bảo vệ sinh công nghiệp sạch sẽ và đòi hỏi tay nghề thợ cao.
* Yêu cầu kỹ thuật sau khi bảo dưỡng hệ thống lái của ô tô:
Toàn bộ hệ thống phải sạch sẽ, làm việc tin cậy, chắc chắn. Các bộ phận các cụm chi tiết phải đồng bộ, lắp ghép chắc chắn, có đủ ốc hãm, chốt hãm;
Điều khiển linh hoạt, nhẹ nhàng, không có tiếng kêu gõ. Vành tay lái phải tự động trả về vị trí xe đi thẳng sau khi không còn tác động lực trên vành tay lái;
3.2. Kiểm tra và bảo dưỡng hệ thống lái xe HD270
3.2.1. Bảo dưỡng
Mục đích của bảo dưỡng là giữ gìn bề ngoài của hệ thống, làm giảm sự hao mòn nhanh chóng của các chi tiết phòng ngừa các hư hỏng có thể xảy ra do đó có thể kéo dài thời gian phục vụ của ô tô nói chung, hệ thống lái nói riêng. Các công việc của bảo dưỡng được thực hiện theo định kỳ, theo một biểu đồ kế hoạch đã được lập trước.
3.2.1.1. Bảo dưỡng thường xuyên
Hàng ngày trước khi đi công tác, hoặc khi dừng, nghỉ dọc đường hoặc sau mỗi chuyến công tác về phải làm một số công việc sau:
- Kiểm tra mức dầu trợ lực lái, dầu cơ cấu lái, nếu thiếu phải bổ sung (mức dầu trong bình chứa phải thấp hơn mức dưới của lỗ nạp là 50÷60 cm);
- Kiểm tra sự rò rỉ dầu ở các đường ống và chỗ nối, xung quanh bơm dầu trợ lực, cơ cấu lái, van phân phối, xy lanh lực,…
3.2.1.2. Bảo dưỡng định kỳ
a) Bảo dưỡng I (sau 2000km)
Làm đầy đủ các nội dung của bảo dưỡng thường xuyên và làm thêm một số công việc sau đây:
- Kiểm tra, xiết chặt lại các đai ốc đòn kéo dọc, thanh lái ngang và các khớp nối, khả năng an toàn của các khớp cầu, các thanh, đòn dẫn động lái;
- Kiểm tra, điều chỉnh độ căng dây đai bơm dầu trợ lực lái;
- Bơm mỡ vào các khớp cầu trong dẫn động lái;
- Khắc phục các hư hỏng sau khi kiểm tra.
b) Bảo dưỡng II (sau 10.000 km)
Làm đầy đủ các nội dung của bảo dưỡng I và làm thêm một số nội dung sau:
- Kiểm tra, làm sạch bên ngoài các cơ cấu, các bộ phận của hệ thống lái;
- Kiểm tra sự làm việc của bơm dầu trợ lực lái;
- Kiểm tra, xiết chặt vỏ của cơ cấu lái với khung xe, trục lái với giá đỡ trong buồng lái;
3.2.2. Một số nội dung kiểm tra điều chỉnh
Độ an toàn chuyển động của ô tô phụ thuộc vào nhiều hành trình tự do của vành tay lái. Việc kiểm tra hệ thống lái được bắt đầu từ việc xác định áp suất dầu trợ lực và hành trình tự do vành tay lái sau đó kiểm tra và điều chỉnh cấu lái.
3.2.2.1. Kiểm tra vành tay lái
a) Kiểm tra và điều chỉnh độ rơ tổng hợp trên vành tay lái:
Độ rơ vành tay lái là góc quay (hay độ dài cung quay tự do) của vành tay lái từ vị trí tác động làm bánh xe bắt đầu chuyển hướng về một phía đến vị trí tác động làm bánh xe chuyển hướng về phía ngược lại. Độ rơ vành tay lái lớn là do hiện tượng mòn hoặc chỉnh sai cơ cấu lái và các thanh, đòn dẫn động lái. Do đó cần kiểm tra và điều chỉnh lại các bộ phận này.
- Phương pháp kiểm tra:
Để đo độ rơ tổng hợp trên vành lái cần chuẩn bị đầy đủ các dụng cụ, kê kích cầu trước cùng với bộ thước đo chuyên dùng. Trị số độ rơ vành tay lái được xác định bằng dụng cụ đo chuyên dùng khi các bánh dẫn hướng ở vị trí xe chuyển động thẳng.
b) Kiểm tra lực đặt lên vành tay lái lớn nhất:
Việc cần thiết điều chỉnh cơ cấu lái phụ thuộc vào lực đặt lên vành lái. Do vậy trước tiên cần phải kiểm tra lực đặt lên vành lái, để đo giá trị này dùng lực kế.
1. Để xe đứng yên trên mặt đường tốt và phẳng;
2. Khởi động động cơ, đánh lái đến vị trí gần tận cùng, dùng lực kế đo giá trị lực tại đó để xác định giá trị lực vành lái lớn nhất;
4. Giá trị đo được lực này tại ba vị trí:
Ví trí 1: Quay vành tay lái 2 vòng khỏi vị trí trung gian giá trị đặt lên vành tay lái cho phép là 0,6 ¸ 1,6 KG.
Ví trí 2: Quay vành lái 3/4 vòng khỏi vị trí trung gian giá trị đặt lên vành tay lái cho phép là 2,0 ¸ 2,3 KG.
3.2.2.2. Kiểm tra cơ cấu lái
Một người ngồi trên xe quay vành tay lái theo hai chiều, một người ở dưới quan sát đòn quay đứng ở cơ cấu lái. Nếu độ rơ vành tay lái lớn (tính từ vị trí bắt đầu dịch chuyển đòn quay đứng theo một hướng đến vị trí bắt đầu dịch chuyển đòn quay đứng theo hướng ngược lại) thì chứng tỏ cơ cấu lái bị rơ, cần tháo ra điều chỉnh lại, nếu không thể chỉnh được độ rơ yêu cầu thì phải thay thế chi tiết mòn.
3.2.2.3. Kiểm tra các khớp cầu thanh lái
- Kiểm tra: Đỗ xe trên nền cứng, kéo chặt phanh tay, đánh tay lái đưa hai bánh xe dẫn hướng về vị trí tương ứng chuyển động thẳng của ô tô. Người kiểm tra tay phải cầm chắc đầu đòn kéo dọc, hộ khẩu tay tiếp giáp đầu dưới của đòn quay đứng (hình 3.3). Một người trong buồng lái đánh tay lái đột ngột, tay người kiểm tra sẽ xác định được độ rơ của khớp cầu thanh lái dọc.
- Điều chỉnh: Tháo chốt chẻ, dùng cờ lê chữ Z vặn ốc điều chỉnh vào đến chặt, sau đó nới ra từ 1/8÷1/4 vòng ren đến vị trí đầu tiên có thể lắp được chốt chẻ và lắp chốt chẻ. Kiểm tra lại độ rơ nếu đã đạt yêu cầu thì lắp chốt chẻ (hình 3.4).
3.2.2.5. Thay dầu trợ lực lái
Khi kiểm tra mức dầu trong trợ lực thì xe phải đặt ở vị trí chuyển động thẳng trên đường bằng. Khi tháo nút xả dầu của bầu dầu phải cọ rửa nắp bằng xăng, nếu lưới lọc bị lắng cặn bẩn phải dùng thêm chất hoà tan để rửa.
* Xả hết dầu trợ lực bằng cách:
- Nâng cầu trước xe cho tới khi bánh dẫn hướng không tiếp đất.
- Tháo nút xả dầu ở đáy bầu dầu, dầu trong hệ thống sẽ chảy ra ngoài. Muốn tháo hết dầu trong hệ thống trợ lực thì sau khi dầu ngừng chảy, đánh vành tay lái sang 2 phía vài lần.
Sau khi tháo dầu xong, rửa sạch sẽ bên ngoài hệ thống trợ lực, sửa sạch các lưới lọc bằng xăng sau đó lắp vào chỗ cũ, lắp nút xả dầu và đổ dầu mới.
* Để đổ dầu mới cần:
- Tháo nắp bầu dầu trợ lực;
- Dùng phễu có hai lưới lọc để rót dầu sạch vào bầu dầu (dùng dầu công nghiệp 20 hay dầu tuốc bin 22) đến mức 40 45 mm thấp hơn mặt trên của miệng đổ dầu và giữ nguyên như vậy trong khoảng 2÷3 phút với một lực khoảng 10 KG, sau đó kiểm tra lại mức dầu trong bầu dầu nếu thiếu thì bổ sung thêm;
3.2.2.7. Kiểm tra hiện tượng tay lái nặng
Hiện tượng tay lái nặng liên quan đến hệ thống lái chủ yếu là do ma sát lớn trong các bộ phận của hệ thống lái. Có thể tìm nguyên nhân theo phương pháp kiểm tra phân đoạn như sau:
- Kích đầu xe để nâng bánh xe trước lên rồi xoay vành tay lái qua lại để kiểm tra độ nặng của nó.
- Tháo đòn kéo dọc khỏi đòn quay đứng rồi xoay vành tay lái kiểm tra lại độ nặng, nếu thấy nhẹ hơn nhiều thì chứng tỏ nguyên nhân là ở các khớp cầu của các thanh kéo trong cơ cấu dẫn động lái. Ngược lại, nếu vành tay lái vẫn nặng thì nguyên nhân là ở cơ cấu lái.
3.1. Hiện tượng, nguyên nhân và cách khắc phục các hư hỏng
Những hư hỏng thường gặp ở hệ thống lái là: độ rơ vánh tay lái lớn hơn mức cho phép; hệ thống lái bị chảy dầu; tay lái nặng; các chi tiết của hệ thống lái bị mòn nhiều; các ốc vít tự nới lỏng; bộ phận trợ lực không làm việc; điều khiển ô tô bị láng; tay lái bị hẫng,...
Một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục như bảng 3.a.
3.3.1. Cơ cấu lái
Hư hỏng chính của các chi tiết hệ thống lái gồm mòn trục vít, đai ốc - thanh răng và mòn cung răng, trục đòn quay đứng, các ống lót, vòng bi và ổ lắp vòng bi, sứt mẻ hoặc nứt vỡ các mặt bích và thân cơ cấu lái, mòn lỗ lắp trục đòn quay đứng, mòn các chi tiết khớp cầu của các thanh, đòn dẫn động, các thanh kéo bị cong.
Trục vít nếu bị mòn vẹt thấy rõ hoặc có hiện tượng tróc rỗ bề mặt thì phải thay mới. Khi thay phải thay cả bộ trục vít - đai ốc - thanh răng - cung răng. Cổ trục đòn quay đứng nếu bị mòn nhiều thì có thể phục hồi, sửa chữa theo phương pháp sửa chữa trục thông thường, tức là có thể mạ crôm hoặc ép ống lót rồi gia công đến kích thước danh nghĩa của nó. Nếu rãnh then của trục bị hỏng thì nên loại bỏ trục.
3.3.2. Dẫn động lái và trợ lực lái
- Đối với dẫn động lái, các hư hỏng thường là mòn các chốt cầu và máng lót, cháy ren chốt, gãy hoặc yếu lò xo và cong các thanh kéo. Khi các chốt cầu bị mòn, có thể thay cả cụm chốt cầu, máng lót và lò xo hoặc có thể thay riêng các chi tiết hỏng tùy thuộc vào mức độ mòn hỏng của chúng.
- Đối với trợ lực lái, nếu thấy mất trợ lực, trợ lực yếu hoặc không đều khi quay vành tay lái qua lại thì là hệ trợ lực bị hỏng. Để khắc phục, cần phải xả dầu, tháo rời bơm và các chi tiết của cơ cấu, rửa sạch và kiểm tra hỏng hóc.
KẾT LUẬN
Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ tại nhà trường, với sự nỗ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Khoa ô tô và thầy giáo hướng dẫn : ThS..................., hiện nay đồ án đã hoàn thành với những nội dung đã đề ra.
Xin được gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy : ThS................... (giáo viên hướng dẫn), cùng các thầy trong Khoa Ô tô đã tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Do kiến thức và khả năng của bản thân còn nhiều thiếu sót, cũng như điều kiện hạn chế về thời gian nên nội dung đồ án tốt nghiệp khó tránh khỏi có những mặt còn hạn chế.
Vì vậy rất mong các thầy, các đồng chí đóng góp ý kiến để đồ án ngày càng hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. {Thiết kế và tính toán ô tô máy} kéo (tập 2,3), Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên, Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội,1985}
2. Tính toán thiết kế hệ thống lái , NGUYỄN VĂN CHƯỞNG
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"