MỤC LỤC

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

LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................... 5

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD RANGER ........................ 7

1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD RANGER .................................. 7

1.2. ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA XE FORD RANGER ........................... 9

1.3. CÁC CỤM VÀ HỆ THỐNG CHÍNH TRÊN XE FORD RANGER .... 11

1.3.1. Động cơ ...................................................................................... 11

1.3.2. Hệ thống truyền lực..................................................................... 11

1.3.3. Hệ thống điều khiển ................................................................... 11

1.3.4. Phần vận hành............................................................................ 12

1.3.5. Hệ thống điện.............................................................................. 12

1.3.6. Thiết bị phụ................................................................................. 13

Chương 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI FORD RANGER....15

2.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER.................... 15

2.1.1. Công dụng.............................................................................................................. 15

2.1.2. Yêu cầu .................................................................................................................. 15

2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER......................... 15

2.2.1. Vành tay lái và trục lái.......................................................................................... 15

2.2.2. Cơ cấu lái................................................................................................................ 16

2.2.3. Hình thang lái......................................................................................................... 18

2.2.4. Trợ lực lái................................................................................................................ 19

2.3. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC TRỢ LỰC LÁI XE FORD RANGER....................... 23

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng........................................................................................ 23

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải.......................................................................................... 24

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái............................................................................................ 25

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động................................................................ 25

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER.....27

3.1. MỤC ĐÍCH TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM......................................... 27

3.2. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO.............................................................. 27

3.3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI................................. 28

3.3.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái......................................... 28

3.3.2. Xác định momen cản quay vòng................................................. 32

3.3.3. Tính bền hệ thống lái................................................................... 34

3.3.4. Tính bền trục lái.......................................................................... 35

3.3.5. Tính bền đòn kéo ngang.............................................................. 38

3.3.6. Tính bền đòn kéo dọc.................................................................. 40

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

3.3.8. Tính bền khớp cầu...................................................................... 41

Chương 4. HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER........... 43

4.1. NHỮNG NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP CỦA HỆ THỐNG LÁI VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC........ 43

4.2. BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÁI........................................................... 46

4.3. THÁO LẮP HỆ THỐNG LÁI............................................................... 60

KẾT LUẬN................................................................................................. 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 69

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 SUV và Ford Ranger 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” em đã được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài:"Khai thác hệ thống lái trên xe Ford Ranger ". Với đề tài như trên, nội dung đồ án được thể hiện qua các phần sau:

Chương 1: Giới thiệu chung về xe Ford Ranger

Chương 2: Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Ford Ranger

Chương 3: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Ford Ranger

Chương 4: Hướng dẫn khai thác, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái xe Ford Ranger

   Với sự hướng dẫn tận tình của thầy:Th.S…………….. cùng các thầy giáo bộ môn ôtô quân sự - Khoa Động lực - Học viện Kỹ thuật 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! 

                               Hà nội, ngày ... tháng ... năm 20...

                             Sinh viên thực hiện

                          …………………

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD RANGER

1.1 Giới thiệu chung về xe Ford Ranger

Ford Ranger là xe bán tải hai cầu. Dòng xe pick-up (bán tải) đang được người Việt Nam ưa chuộng bởi tính đa dụng của nó, nó vừa có thể được dùng làm chiếc xe vận chuyển hàng hóa vừa có thể sử dụng như một chiếc xe du lịch cho cả gia đình nếu làm một phép tính đơn giản pick-up khá đa dụng và tiện lợi trong thời buổi bão giá hiện nay.  Xe pick-up là dạng xe bán tải kiểu dạng như 1 chiếc xe đa dụng hàng ghế ngồi có 5 chỗ (tính cả ghế lái) nó có thêm 1 thùng chở hàng phía sau tách biệt hẳn với khoang ghế hành khách có thể chở được hàng hóa với kích thước quá khổ mà những chiếc xe đa dụng khác không thể đảm nhiệm, khung gầm tương tự như xe tải thiết kế phù hợp với nhiều địa hình, vận chuyển hàng hóa trọng lượng vừa phải (500 – 700kg).  

Thái Lan là một trong 5 quốc gia sản xuất Ranger sau đó xuất khẩu ra các thị trường lân cận, trong đó có Việt Nam. Việc nhập khẩu xe từ Thái Lan không quá xa lạ, với Ranger cũng được nhập nguyên chiếc cách đây 3 năm.

Trong vòng 10 năm từ khi là chiếc xe bán tải hai cầu đầu tiên ra mắt, Ford Ranger đã qua 5 lần thay đổi, với hơn một vạn xe bán ra. Mẫu xe này chiếm khoảng 25% thị phần bán tải tại Việt Nam với nhiều mục đích sử dụng, nhưng tập trung chủ yếu trong việc chuyên chở.

Có nhiều sự lựa chọn cho dòng xe này:

Ford Ranger hoàn toàn mới có hai loại truyền động một cầu 4x2 và hai cầu 4x4 với hai khoảng sáng gầm xe Low-rider (thấp) và Hi-Rider (cao), trong đó mẫu Hi-Rider 4x2 có cùng khung gầm với mẫu 4x4.

Ranger 4x4 XLT MT                        Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x4 XLT MT Canopy          Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x4 XLT MT Wildtrak        Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x4 XL MT Canopy             Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x2 XLT AT                         Động cơ Turbo Diesel 2.5L             Tự động 5 cấp

Ranger 4x2 XL MT                           Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x2 XL MT                           Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

Ranger 4x2 XLT AT Canopy           Động cơ Turbo Diesel 2.5L              Tự động 5 cấp

Ranger 4x2 XL MT Canopy             Động cơ Turbo Diesel 2.5L                 Số tay 5 cấp

1.3. Đặc tính các cụm và hệ thống chính của xe Ford Ranger 4x2 XL

1.3.1. Động cơ

Ford Ranger 4x2 XL 2011 được trang bị động cơ Turbo diesel 2.5, 4 xilanh, trục cam đơn có hệ thống làm mát khí nạp Intercooler. Dung tích thùng nhiên liêu lớn với 63 lít cho phép các chuyến đi dài mà không phải dừng lại tiếp nhiên liệu nhiều lần. Ford Ranger với động cơ làm việc hiệu quả, bền bỉ mang lại sự hài lòng cao nhất khi vận hành trong các điều kiện đường sá và địa hình, nhưng lại rất tiết kiệm, trung bình tiêu hao khoảng 8 lít diezel/100km.

Hệ thống động cơ kiểu cam đơn SOHC đã được thay thế bằng kiểu trục cam kép DOHC. Công nghệ phun nhiên liệu đơn đường tăng áp TCDi (Turbo Direct Common - Rail Injection) chưa được trang bị cho các phiên bản trước đó nay đã được Ford Việt Nam tích hợp trên phiên bản mới này.

- Hệ thống làm mát: Có hệ thống làm mát khí nạp Intercooler. Hệ thống làm mát bằng nước theo phương pháp tuần hoàn cưỡng bức.

- Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cưỡng bức: bôi trơn cưỡng bức kết hợp bơm và vung té, có dung lượng 4,7 lít.

1.3.2. Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của xe bao gồm: ly hợp, hộp số, truyền lực chính và vi sai, các đăng.

- Ly hợp: Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa.

- Hộp số: hộp số sàn 5 cấp Ford MT75.

1.3.3. Hệ thống điều khiển

1.3.3.1. Hệ thống lái

Hệ thống lái xe Ford Ranger bao gồm cơ cấu lái bánh răng - thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái. Cơ cấu lái loại bố trí trên thanh lái ngang. Dẫn động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang, cam đơn và các khớp nối.

Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng được sử dụng phổ biến trên các xe ôtô du lịch và xe tải nhỏ, xe đa dụng SUV. 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 (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.

1.3.3.2. Hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe Ford Ranger là hệ thống phanh dẫn động thủy lực, sử dụng cơ cấu phanh đĩa cầu trước, cơ cấu phanh tang trống cầu sau. Hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) kết hợp hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake Force Distribution) cùng thiết bị cảm biến tải trọng để đảm bảo tối ưu hóa trên mọi địa hình.

1.3.4. Phần vận hành

Hệ thống treo trên xe:

+ Trước: Hệ thống treo độc lập bằng thanh xoắn kép và ống giảm chấn.

+ Sau: Loại nhíp với ống giảm chấn.

Lốp xe gồm 4 lốp Vành (mâm) đúc hợp kim, cỡ lốp/áp suất lốp( kg/cm³): 215/70R15.

1.3.5. Hệ thống điện

Hệ thống đèn: đèn khu vực chính bên trong, đèn xi nhan, đèn phanh, đèn báo đi thẳng, đèn sương mù, đèn pha tự động tắt mở...Thiết bị điều hòa phân vùng khí hậu, máy lọc không khí trong xe.

1.3.6. Thiết bị phụ

Thiết kế nội thất xe điển hình cho dòng xe bán tải nhưng vẫn đầy đủ tính năng, tiện nghi. Chỗ ngồi được bố trí hợp lý với một hoặc hai dãy ghế tùy vào điều kiện sử dụng.

Ford Ranger có bình xăng với dung tích lớn 63 lít, tiện cho chuyến đi dài mà không phải đổ xăng nhiều lần. Dàn CD 1 đĩa cho xe 4x2 và dàn CD 6 đĩa cho xe 4x4, Ford Ranger mang lại sự thư giãn qua âm nhạc trên đường xa (hình 1.8).

Chương 2

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI FORD RANGER

2.1. Công dụng, yêu cầu hệ thống lái Ford Ranger

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

- Điều khiển lái phải nhẹ nhàng thuận tiện

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

- Tránh được các va đập từ bánh dẫn hướng truyền lên vành lái.

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Ford Ranger

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. 

Cấu tạo cơ bản của cơ cấu này bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng v.v... Các cữ chặn nghiêng xoay đồng thời với cần nghiêng. 

2.2.2. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Ford Ranger 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. 

Trục răng được chế tạo bằng thép, trục răng quay trơn nhờ 2 ổ bi đặt trong vỏ của cơ cấu lái. Điều chỉnh các ổ này dùng một êcu lớn ép chặt các ổ bi, trên vỏ êcu có phớt che bụi. Để đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng thanh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ở phía trái, phần thanh còn lại có tiết diện tròn. 

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.

2.2.4.1.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).

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. Khi thể tích tăng tạo ra sức hút dầu nạp vào khoang, khi thể tích giảm dầu bị ép đẩy ra ngoài. Mỗi vòng quay của rôto cánh gạt có hai lần nạp và hai lần ép do bơm dầu có hai cửa cùng tác dụng là hai cửa bơm và hai cửa hút.

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. 

2.3. Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe Ford Ranger

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. Khi momen cản quay vòng tăng đòi hỏi áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực cũng phải tăng và độ biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn. 

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.

Chương 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER

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. 

3.2. Các thông số đầu vào

Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm thể hiện 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 B₀/L.

3.3.1.2. Động học hình thang lái 6 khâu

Các đòn bên tạo với phương ngang một góc q.

a. 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.

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 FR 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

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).

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 = 82,99 (Nm).

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. 

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): Pl_vmax = 288,9 (N).

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.

Ta có: 

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: W_x = 1600 (mm³)

L: chiều dài trục lái. L = 400 mm  = 0,4 m.

G: mô đun đàn hồi dịch chuyển. G = 810⁴ N/mm².

Thay các giá trị vào công thức (3.28): o = 0,01112

Góc xoắn tương đối không vượt quá (5,5^° - 7,5^°)/m     

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.

P: lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q₂ = 2485,4 (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):  [s_n] = 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. 

Với  b = 30 mm; h = 20 mm .

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

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).

+ Thanh nối được làm bằng vật liệu thép 20X.

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.

Chương 4

HƯỚNG DẪN KHAI THÁC, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÁI XE FORD RANGER

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.

4.2.1.3. 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. Thông rửa các phần tử lọc của bơm dầu, kiểm tra áp suất trong hệ thống trợ lực, điều chỉnh độ căng dây đai.

4.3.2. 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.

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.

+ Quay vô lăng đến vị trí thẳng.

+ Vẽ một đường thẳng khác lên băng dính che dán trên vô lăng, như trên hình 4.3.

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.

4.2.2.5. Kiểm tra góc quay bánh xe

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

+ Góc quay bánh xe:

- Bánh Bên Trong 41°01’ +/- 2°.

- Bánh xe bên ngoài 35°21’.

4.3. Tháo lắp hệ thống lái xe Ford Ranger

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.

4.3.3. 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 Học viện Kỹ thuật. Cùng với sự chủ động, nỗ lực cố gắng của bản thân đó còn là sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy: Th.S.................. 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 Ford Ranger” đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.

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

Chương 1. Giới thiệu khái quát về xe FORD RANGER, 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 FORD RANGER, phân tích đặc điểm cấu tạo của cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống trợ lực lái của xe.

Chương 3. Tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe 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 FORD RANGER, 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!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. PGS.TS 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]. Sổ tay sử dụng xe ô tô Ford. Bản quyền 2016 thuộc về Công ty TNHH Ford Việt Nam.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"