MỤC LỤC

MỤC LỤC...............................................................................................................................................i

LỜI NÓI ĐẦU.........................................................................................................................................1

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE KIA SELTOS........................................................................2

1.1.Các thông số kỹ thuật của xe Kia Seltos..........................................................................................2

1.2.Các hệ thống chính trên xe Kia Seltos.............................................................................................5

1.2.1. Động cơ........................................................................................................................................5

1.2.2. Hệ thống truyền  lực.....................................................................................................................7

1.3.3. Hệ thống điều khiển......................................................................................................................8

1.3.4. Hệ thống treo...............................................................................................................................10

1.3.5. Hệ thống điện..............................................................................................................................11

1.3.6. Thiết bị phụ..................................................................................................................................11

Chương 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS..................12

2.1. Vành tay lái và trục lái ...................................................................................................................12

2.2. Cơ cấu lái ......................................................................................................................................13

2.3. Hình thang lái.................................................................................................................................15

2.4. Trợ lực lái.......................................................................................................................................16

2.5. Kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực điện.............................................................................17

2.5.1. Kết cấu trợ lực điện.....................................................................................................................17

2.5.2. Mô tơ...........................................................................................................................................18

2.5.3. Bộ điều khiển trung tâm (ECU) ..................................................................................................19

2.5.4. Các cảm biến...............................................................................................................................21

2.5.5. Nguyên lý làm việc trợ lực lái .....................................................................................................22

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

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS.............................27

3.1. Mục đích tính toán kiểm nghiệm....................................................................................................27

3.2. Các thông số đầu vào....................................................................................................................27

3.3. Tính toán kiểm nghiệm động học của hệ thống lái .......................................................................28

3.3.1. Điều kiện quay vòng đúng..........................................................................................................28

3.3.2. Động học hình thang lái 6 khâu..................................................................................................29

3.3.3. Kiểm nghiệm đặc tính hình thang lái...........................................................................................31

3.4. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái.........................................................34

3.4.1. Xác định momen cản quay vòng.................................................................................................34

3.4.2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái ........................................................................................36

3.4.3. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng xoắn – thanh răng............................................ 37

3.4.4. Tính bền cơ cấu lái......................................................................................................................38

3.4.5. Tính bền trục lái ..........................................................................................................................41

3.4.6. Tính bền đòn kéo ngang..............................................................................................................42

3.4.7. Tính bền đòn kéo dọc..................................................................................................................44

3.4.8. Tính bền thanh nối bên................................................................................................................45

3.4.9. Tính bền khớp cầu.......................................................................................................................45

Chương 4. KHAI THÁC BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS....48

4.1. Chú ý khi sử dụng hệ thống lái trên ô tô.........................................................................................48

4.2. Bảo dưỡng hệ thống lái .................................................................................................................48

4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên............................................................................................................48

4.2.2. Bảo dưỡng 1 (Sau 6500 km).......................................................................................................49

4.2.3. Bảo dưỡng 2 (Sau 12500 km).....................................................................................................49

4.3. Một số nội dung bảo dưỡng, kiểm tra chính..................................................................................49

4.3.1. Kiểm tra hành trình tự do vành lái...............................................................................................49

4.3.2. Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng........................................................................................................51

4.3.3. Điều chỉnh góc quay vô lăng.......................................................................................................51

4.3.4. Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp................................................................................................52

4.3.5. Kiểm tra góc quay bánh xe.........................................................................................................52

4.3.6. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin...............................................................................53

4.3.7. Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái ...................................................................................................59

4.4. Những hư hỏng và lỗi thường gặp của hệ thống lái và biện pháp  khắc phục..............................63

KẾT LUẬN............................................................................................................................................69

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................................................70

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ô tô được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh…

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, nó đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng.Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của xe ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao.

Việc nắm vững những vấn đề về lý thuyết và kết cấu của xe, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu “ Giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm ” là một yêu cầu cần thiết đối với các cán bộ kỹ thuật nghành xe.

Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp của tôi là “Khai thác hệ thống lái trên xe KIA SELTOS” . Đồ án tốt nghiệp này, bản thân đã được thực hiện nhờ sự hướng dẫn, giúp đỡ của thầy : Ths. ……………., sự giúp đỡ của các cấp và của đồng chí đồng đội cũng như sự nỗ lực tìm tòi, học hỏi, sự phát huy và tổng hợp kiến thức của bản thân tôi. Nhưng chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian. Vì vậy, tôi rất kính mong được sự chỉ bảo của các thầy giáo, sự góp ý của đồng chí, đồng đội để trong những lần nghiên cứu sau đạt được kết quả tốt hơn. 

                                                                                                                       TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                           Học viên thực hiện

                                                                                                                              ………………

Chương 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE KIA SELTOS

1.1.Các thông số kỹ thuật của xe Kia Seltos

Ngày 22/7/2020, THACO giới thiệu Kia Seltos – mẫu xe SUV đầu tiên của thế hệ sản phẩm mới thương hiệu KIA. Mẫu xe kết hợp hài hòa giữa thiết kế đẹp, tạo ấn tượng với tính năng, trang bị hữu dụng và công nghệ, tiện ích hiện đại. 

Động cơ Turbo thế hệ mới với công nghệ tăng áp có kích thước nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ giúp gia tăng công suất 138 Hp và moment xoắn 242Nm đem lại khả năng vận hành mạnh mẽ, tiết kiệm nhiên liệu. Bên cạnh đó, hộp số 7 cấp ly hợp kép (DCT) cho phép thời gian chuyển số nhanh, đem lại cảm giác lái êm ái cùng với mức tiêu hao nhiên liệu tối ưu.

Được trang bị hệ thống dẫn động FWD, tay lái trợ lực điện cùng hệ thống McPherson (hệ thống treo trước), tích hợp chế độ lái thể thao mang đến phản hồi vô lăng và phản ứng bướm ga chân thật hơn.

Nội thất trên KIA Seltos có cách bố trí tiện dụng và phù hợp với người Á Đông. Xe cho cảm giác rộng rãi và thoáng, đặc biệt bộ ghế da màu Beige rất sang trọng và đẳng cấp. Bản Premium trên KIA Seltos sở hữu màn hình giải trí cực lớn lên đến 10.25 inch, thậm chí khoang cabin còn được tô điểm bởi hệ thống đèn Mood Light, một dạng đèn nội thất thường thấy trên những dòng xe sang.

1.2. Các hệ thống chính trên xe Kia Seltos

1.2.1.Động cơ

"Trái tim" của Kia Seltos  là khối động cơ với 3 tùy chọn là động cơ xăng Kappa (1.4-GDI) , động cơ xăng Gamma (1.6 MPI) và động cơ Diesel (U2 1.5TCI) cho công suất tối đa 138hp/6000 rpm, mô-men xoắn tối đa 242Nm/4000 rpm (Kappa 1.4 T-GDI) Truyền sức mạnh đến bánh xe là hộp số ly hợp kép 7 cấp.

Riêng bản cao cấp nhất Premium, khách hàng sẽ có thêm tùy chọn động cơ 1.6L cho 128 mã lực và hộp số tự động 6 cấp.

Thông số kỹ thuật động cơ Kappa (1.4 T-GDI) như hình 1.7.

- Hệ thống cung cấp nhiên liệu: Xe sử dụng động cơ phun xăng trực tiếp (Gasoline Direct injection- GDI), hút khí tự nhiên thế hệ mới.

- Hệ thống bôi trơn: Theo nguyên lý hoạt động hỗn hợp bao gồm bôi trơn cưỡng bức kết hợp với vung té. Xe sử dụng các loại dầu bôi trơn như : SAE 5W30, SAE 10W30, SAE 15W40.

1.2.2. Hệ thống truyền  lực

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

-  Ly hợp: Là ly hợp kép loại ma sát ướt, các đĩa ma sát được ngâm trong dầu và sự tách nối của nó được điều khiển bằng cơ cấu chấp hành: Thủy lực – điện tử.

Hộp số: Hộp số ly hợp kép 7 cấp DCT được viết tắt từ tên tiếng anh Dual-Clutch Transmission. Đây là loại hộp số sàn có 2 ly hợp được điều khiển bằng bằng điện tử. Trong đó, một bộ ly hợp điều khiển các bánh răng cấp số lẻ như 1, 3, 5, 7 và bộ ly hợp còn lại sẽ điều khiển các bánh răng gài số chẵn 2, 4, 6. 

- Truyền lực chính và vi sai: Trong xe FF, động cơ được đặt ngang và bộ vi sai được gắn liền với vỏ hộp truyền lực. Các nhà chế tạo lắp cụm vi sai ở giữa vỏ hộp truyền lực và vỏ hộp số ngang. Chính điều này giúp cho kết cấu của hệ thống gọn nhẹ hơn và giảm chi phí chế tạo.

1.3.3. Hệ thống điều khiển

1.3.3.1 Hệ thống lái

- Kia Seltos sử dụng hệ thống lái trợ lực bằng điện. Cấu tạo của hệ thống gồm các bộ phận chính như sau: Vành tay lái, trục lái, bộ trợ lực điện, cơ cấu lái, cơ cấu dẫn động lái.

- Bộ trợ lực lái được đặt trên trục lái bao gồm: ECU, mô tơ điện, các cảm biến và hệ thống các dây dẫn.

- Cơ cấu lái là loại thanh răng bánh răng. Cơ cấu loại này có kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản.

1.3.3.2. Hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên xe Kia Seltos bao gồm: hệ thống phanh chân và phanh dừng (phanh tay).

Hệ thống phanh chân có dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không hai dòng chéo nhau, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước và cầu sau. Bộ trợ lực phanh và xy lanh chính được ghép với nhau thành một khối. 

- Hệ thống phanh dừng được bố trí ở các bánh xe phía sau, ở cơ cấu phanh tang trống phía sau ngoài phần dẫn động bằng thủy lực của phanh chân còn có thêm các chi tiết của cơ cấu phanh dừng. Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này bao gồm: cần kéo, các dây cáp và các đòn trung gian.

1.3.4. Hệ thống treo

Hệ thống treo trên xe bao gồm treo trước và treo sau:

- Treo trước là hệ thống treo Macpherson được thiết kế đặc biệt. Một thanh chống MacPherson sử dụng một xương đòn hoặc một liên kết nén đáng kể được ổn định bởi một liên kết phụ, cung cấp một điểm gắn cho bộ phận vận chuyển trung tâm hoặc trục của bánh xe. Hệ thống tay dưới này cung cấp cả vị trí bên và dọc của bánh xe. Phần trên của bộ mang trung tâm được cố định chắc chắn vào phần dưới của phần bên ngoài của thanh chống thích hợp; cái này trượt lên và xuống phần bên trong của nó, nó kéo dài trực tiếp lên trên để gắn vào vỏ thân xe

- Treo sau là hệ thống treo phụ thuộc kiểu dầm xoắn, kết cấu của nó bao gồm một đòn treo và một thanh ổn định được hàn với dầm chịu xoắn (một số kiểu xe không có thanh ổn định). Nhờ có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ nên có thể giảm được khối lượng không được treo, tăng độ êm cho xe.

1.3.6. Thiết bị phụ

Các thiết bị đo đạc hiển thị như: đồng hồ nhiên liệu, đồng hồ đo nhiệt độ nước làm mát, đồng hồ tốc độ, đèn báo…

Chương 2

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS

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. Trục lái trang bị xe Kia Seltos dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng.

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

+ Hành trình tự do của vành lái đảm bảo.

2.2. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe Kia Seltos là loại bánh răng trụ - thanh răng. Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất bé. Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.

Cơ cấu lái kiểu này thì tỉ số truyền có thể thay đổi được. Bước răng (khoảng cách giữa các răng) giảm từ từ về hai phía đầu của thanh răng và độ sâu bước ăn khớp mà tại đó răng của trục răng ăn khớp với răng của thanh răng trở nên lớn hơn. Vì vậy đường kính ăn khớp thực tế của trục răng giảm khi nó tiến gần tới hai đầu của thanh răng. Điều đó có nghĩa là, cùng với một góc quay của vô lăng như nhau, ở phần giữa của thanh răng, nó sẽ di chuyển thoải mái hơn so với hai đầu của thanh răng.

Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm và nhược điểm so với các cơ cấu lái khác như sau:

Ưu điểm:

+ Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác  dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác.

+ Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.

+ Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ.

+ Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải bảo dưỡng.

Nhược điểm:

+ Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.

+ Sử dụng cho xe có tải trọng bé.

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 hình thang lái 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.

2.5. Kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực điện.

2.5.1. Kết cấu trợ lực điện

Sơ đồ kết cấu hệ thống lái trên ô tô được thể hiện trên hình 2.10.

Bộ trợ lực lái điện được đặt trên trục lái gồm: Bộ điều khiển trung tâm (ECU), mô tơ điện một chiều, hộp giảm tốc, các cảm biến và dây dẫn.

Các tín hiệu từ động cơ, hệ thống phanh thông qua mạng CAN gửi về EPS ECU, còn cảm biến khác được gửi trực tiếp về EPS ECU. EPS ECU sẽ tính toán và  điều khiển mô tơ lực, trong đó tín hiệu của cảm biến mô men có vai trò quan trọng nhất.

2.5.2. Mô tơ

Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của hệ thống trợ lực lái điện. Mô tơ trợ lực chấp hành của trợ lực lái điện có nhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU và phải đáp ứng các yêu cầu như sau:

- Mô tơ đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.

- Mô tơ phải có cơ cấu đảo chiều quay khi có sự cố xảy ra.

- Những dao động của mô tơ và mô men xoắn, lực xoắn phải trực tiếp chuyển đổi thông qua vành lái tới tay người lái phải được cân nhắc.

2.5.3. Bộ điều khiển trung tâm (ECU)

Hệ thống trợ lực lái điện EPS được quyết định bởi sự chính xác của ECU điều khiển toàn bộ hệ thống. Ngoài những chi tiết chấp hành hoạt động bằng cơ học thì tất cả những chi tiết còn lại đều được EPS ECU cung cấp dòng điện để hệ thống này có thể hoạt động.

ECU là một trong những bộ phận có chức năng quan trọng nhất của xe ô tô chính bởi lẽ đó mà chi tiết này lại được ví như “bộ não” của con người. ECU có rất nhiều các vai trò khác nhau, đều là những chức năng, vai trò đặc biệt quan trọng không thể thiếu đối với tất cả mọi loại xe ô tô. 

Yêu cầu đối với ECU gồm có:

Đảm bảo tính tiện nghi khi lái (chức năng điều khiển dòng điện mô tơ). Các chức năng này gồm có:

- Điều khiển được dòng điện cấp cho Mô tơ theo qui luật xác định

ECU tạo ra lực trợ lực (tương ứng với dòng điện cấp cho mô tơ) theo tốc độ xe và mô men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe khi chuyển động thẳng và quay vòng.

- Điều khiển bù

ECU giúp giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dòng điện cấp cho mô tơ  tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào.

2.5.4. Các cảm biến

- Cảm biến mô men trục lái

Các cảm biến có nhiệm vụ cấp tín hiệu mô men lái, vận tốc chuyển động xe và tốc độ trục khuỷu động cơ. Về cơ bản trợ lực lái điện có cảm biến mô men lái  hoặc tốc độ đánh lái. Đa phần hiện nay sử dụng cảm biến mô men lái. Các cảm biến này có hai loại chính là có tiếp điểm và không có tiếp điểm. Ưu điểm của loại không tiếp điểm là: không bị mòn do lão hóa, từ trễ nhỏ, là ít bị ảnh hưởng bởi dịch chuyển dọc trục và lệch trục.

2.5.5. Nguyên lý làm việc trợ lực lái

Dựa vào kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lái điện ta có:

- Trường hợp xe đi thẳng:

Khi xe ô tô đang chuyển động thẳng thì thanh xoắn mà nối giữa trục sơ cấp và trục thứ cấp không tạo ra mô men xoắn, và không có độ lệch pha giữa cảm biến hai và cảm biến ba, khi đó sẽ không có sự thay đổi tín hiệu truyền tới ECU EPS. Như vậy, rơ le điều khiển không nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU và sẽ không cấp điện cho mô tơ cho nên trợ lực sẽ không làm việc.

- Trường hợp xe rẽ trái:

Tương tự với trường hợp xe quay vòng sang phải chỉ khác là bộ phận chỉnh lưu nó có nhiệm vụ làm đổi chiều dòng diện quay theo hướng ngược lái làm cho trục vít, bánh vít quay ngược lại.

2.5.6. Cảm giác mặt đường và tính tùy động

- Cảm giác mặt đường

Trong quá trình quay vòng, khi tạo ra mô men lái thanh xoắn bị xoắn tạo ra độ lệch pha giữa vòng phát hiện thứ hai và ba. Dựa trên độ lệch pha này một tín hiệu tỉ lệ với mô men được đưa vào ECU. Dựa trên tín hiệu này ECU tính toán mô men trợ lực cho tốc độ xe và dẫn động mô tơ điện với một cường độ, chiều và thời điểm cần thiết hay nói cách khác là dựa vào độ biến dạng của thanh xoắn khi mô men cản quay vòng tăng đòi hỏi cường độ trợ lực phải lớn, biến dạng của thanh xoắn ngày càng lớn.

- Tính tùy động

Trong suốt quá trình điều khiển xe, mọi hoạt động đều được cảm biến ghi lại và truyền về liên tục cho hệ thống điều khiển trung tâm, để so sánh với những chương trình đã tính toán từ trước. Nếu đột nhiên có hiện tượng bất thường xảy ra như xe đi chệch quỹ đạo ở tốc độ cao hay vào cua bị phanh gấp thì ngay lập tức hệ thống ESP sẽ hoạt động theo những chương trình đã được cài đặt. Lúc này cơ cấu điều khiển trong hệ thống sẽ thông qua chương trình điện tử can thiệp vào hệ thống chống bó cứng phanh ABS, nhằm điều chỉnh góc xoay và tốc độ của từng bánh xe sao cho cân bằng với góc trượt quán tính của xe. 

Chương 3

 TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS

3.1. Mục đích tính toán kiểm nghiệm

Như chúng ta đã biết, hệ thống lái có nhiệm vụ giữ xe chuyển động ổn định theo yêu cầu của người lái, đảm bảo an toàn cho người và hàng hóa trên xe trong quá trình vận chuyển. Vì vậy để đảm bảo điều kiện động học, kiểm tra khả năng quay vòng đúng của hệ thống lái ta tiến hành tính toán kiểm nghiệm các cụm, cơ cấu của hệ thống. Tuy nhiên do vấn đề hạn hẹp về thời gian cũng như kinh nghiệm thực tế có rất nhiều hạn chế cho nên trong đồ án tốt nghiệp này em tập trung kiểm nghiệm động học hình thang lái và tính bền các cụm điển hình.

3.2. Các 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.

3.3. Tính toán kiểm nghiệm động học của hệ thống lái

3.3.1. Điều kiện quay vòng đúng

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 ô tô (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.

Thay số vào ta được: Cotangw = 0,592

3.3.2. Động học hình thang lái 6 khâu

3.3.2.1. Khi xe đi thẳng

Các đòn bên tạo với phương ngang một góc q.

3.3.2.2.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).

Từ (3.10) và (3.11) thay vào (3.13) ta rút ra được biểu thức liên hệ giữa b và a như các phương trình dưới.

3.3.3. Kiểm nghiệm đặc tính hình thang lái

3.3.3.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp hình học

Ứng với các giá trị của góc β từ 5⁰, 10⁰, 15⁰, 20⁰, 25⁰, 30⁰, 35⁰, 40⁰ ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc α. Các giá trị này được biểu diễn trong bảng 3.2.

- 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).

- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (a_i,b_i) cắt nhau tại các điểm E_i.

Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm E_i càng gần GC càng tốt. Như vậy dựa theo kết quả kiểm nghiệm bằng phương pháp hình học có thể thấy hình thang lái của xe đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.3.3.2. 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.

+ Kết quả sau khi tính toán cụ thể theo công thức (3.16) đã được lập thành bảng 3.3 dưới.

3.4. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái           

3.4.1. 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 mô men cản lăn của bánh xe dẫn hướng M₁, mô men cản do bánh xe trượt lết trên đường M₂, và mô men do tính ổn định chuyển động thẳng M₃.

a. Mô men cản lăn M1

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

Thay số vào ta được:  G_bx = 5895 (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 ô tô chạy trên đường nhựa và khô, chọn f = 0,015.

Thay số vào (3.18) ta được: M1 = 2,65 (Nm).

b. Mô men cản lăn do bánh xe trượt lết trên đường M2

M₂  được xác định theo công thửc trong tài liệu [7] tr 152.

M­₂ = G_bx­. × φ ×x

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. 

r_bx: là bán kính làm việc của bánh xe.

Ta thừa nhận: r_bx = 0,96.r = 0,96.334,9 = 331,104   (mm)

Vậy x = 0,14.344,9=48,29 [mm]= 0,04829   (m)

Với j là hệ số bám. Ta chọn j = 0,7

Vậy:  M­₂ = 119,25 (Nm)

c. Mô men do tính ổn định chuyển động  thẳng M₃­­­­­­­­

Mô men ổn định tạo nên bởi độ nghiêng ngang, nghiêng dọc của trụ đứng. Giá trị của M₃ thường rất nhỏ lấy M₃ = 0.

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

Thay các giá trị M₁, M₂, M₃ và h vào công thức (3.17)  ta được: M_c =  168,5 (Nm)

Vậy mô men cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S= 2.M_c = 337 (Nm).

3.4.2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái

R: bán kính vô lăng. R = 200 [mm] = 0,2 [m].

i_c: tỷ số truyền động học của cơ cấu lái. i_c =15,6.

η_t: hiệu suất thuận cơ cấu lái. η_t = 0,99.

Thế vào ( 3.13 ) ta được: P_lvmax =  =109,1[N] = 10,91[KG].

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.

Với thông số mô tơ trợ lực lái:

- Vận tốc góc: w = 92,2 rad/s.

- Mô men định mức: M_mt= 1,4 N.m

Thế vào công thức (3.24) ta được: P_tl  =  77 (N)= 7,7 (KG).

Lực tác dụng của người lái lên vô lăng khi có trợ lực:

P_nl  = P­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­_vlm - P_tl = 10,91 – 7,7 = 3,21 (KG) = 32,1 (N).       

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

3.4.3.1. Lực vòng tác dụng lên bánh răng

Lực vòng được xác định theo công thức trong tài liệu [8]: 

Tha số ta được: P_v = 1674,73 (N)

3.4.3.2 Lực dọc tác dụng lên bánh răng

Lực dọc được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

Tha số ta được: P_a = 544,15 (N)

3.4.4. Tính bền cơ cấu lái

3.4.4.1 Ứng suất cho phép

* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong quá trình làm việc bánh răng trụ, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường.

S_H:  là hệ số an toàn , lấy  S_H = 1,1.

Z_R:  hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám, Z_R = 0,95.

Z_V:  hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng, Z_V = 1,1.

K_XH: hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng, K_XH = 1.

K_F:  hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn, K_F = 1.

Y_R = 1, K_XF = 1.

S_F: Là hệ số an toàn, lấy  S_F = 1,7.

Y_S: Là hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 5, ta chọn Y_S = 1,03.

=> Thay số được [e_F] = 441,25 (MPa)

3.4.4.2 Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Z_M = 275 MPa (Đối với bánh răng chế tạo bằng thép).

e_a: Hệ số trùng khớp ngang, e_a được tính theo công thức sau: e_a = 1,17

Z₁: Số răng bánh răng trụ (Z₁=6).

Z₂: Số răng thanh răng (Z₂=30).

Thay các thông số vào công thức (3.27) được: e_H = 93,42 (MPa)

 Vậy:  e_H = 93,42 (MPa) < [e_H ]= 560,5 (MPa). Do đó thoả mãn điều kiện tiếp xúc.

3.4.5. Tính bền trục lái  

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất [t] = 80 MN/m², d= 25 mm.

P­_vl : Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái. P­_vl = 109,1 (N);

R  :  Bán kính vành tay lái. R = 200 (mm);

* Thay số vào công thức (3.27): t_x = 13,64 (N/mm²) = 13,64 (MN/m²)

* Trong quá trình làm việc trục lái chịu ứng suất xoắn truyền từ vô lăng xuống. Tính trục lái theo góc xoắn, góc xoắn của trục được tính theo công thức: (theo tài liệu [7] tr153).

L : Chiều dài trục lái. L = 700 mm  = 0,7 m;

G : Mô đun đàn hồi dịch chuyển. G = 8 10⁴ N/mm²;

* Thay các giá trị vào công thức(3.28): 0 = 0,01

3.4.6. 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. 

G₁ : Tải trọng  trong trạng thái tĩnh. G₁ = 11790 (N)

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

φ : Hệ số bám giữa lốp và mặt đường. j = 0,8;

* Thay vào công thức (3.29) ta được:  P_pmax =  13204,8 (N)

- Ứng suất nén dọc của thanh ngang liên kết được xác định theo công thức trong tài liệu [2]:

P : Lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q₂ = 1517,02 (N);

F_t : Tiết diện của thanh (mm²);

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 (3.33): e_n = 6,44 (N/mm²)

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

 3.4.8. Tính bền thanh nối bên

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 = 1180,34 (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.

3.4.9. 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.

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

Ứng suất dập của khớp cầu được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

F : là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rô tuyn F = 418,7 (N)

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

=> Hệ số an toàn: n = 5,97 

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

b. Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt.

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

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

=> Hệ số an toàn: n = 4,09.

Chương 4

KHAI THÁC BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE KIA SELTOS

4.1. Chú ý khi sử dụng hệ thống lái trên ô tô

Trong quá trình sử dụng và bảo dưỡng, không được thay đổi kết cấu của hệ thống lái trên xe ô tô nếu không được cơ quan có thẩm quyền cho phép.

Trong quá trình sử dụng và sửa chữa xe ô tô, xuất hiện các chi tiết bị hư hỏng phải thay thế bằng các chi tiết tương tự do nhà máy chế tạo ô tô đó sản xuất hoặc do cơ sở sản xuất chế tạo được cơ quan có thẩm quyền cho phép, không được thay thế bằng các chi tiết chế tạo tùy tiện.

Thường xuyên theo dõi tình trạng làm việc của xe, khi có sự cố bất thường phải dừng xe kiểm tra và khắc phục.

4.2. Bảo dưỡng hệ thống lái

Bảo dưỡng hệ thống lái trên xe ô tô bao gồm: bảo dưỡng thường xuyên và bảo dưỡng định kì.

4.2.1. Bảo dưỡng thường xuyên

Khi tiến hàng bảo dưỡng thường xuyên xe ô tô, người sử dụng cần 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.

4.2.3. Bảo dưỡng 2 (Sau 12500 km)

Sau 12500 km, người sử dụng kiểm tra điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc, ngang. Bơm mỡ đầy đủ vào các vú mỡ.

Tiến hành kiểm tra xiết chặt vỏ của cơ cấu lái với khung xe, trục lái với giá đỡ trong buồng lái, kiểm tra độ rơ và lực quay vành tay lái. Kiểm tra điều chỉnh khe hở ăn khớp cơ cấu lái bánh răng trụ thanh răng.

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

+ Tháo lắp đúng thứ tự.

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

+ Không làm bừa làm ẩu.

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

4.3.1. Kiểm tra hành trình tự do vành lái

Tiến hành kiểm tra độ an toàn chuyển động của xe phụ thuộc vào hành trình tự do của vành tay lái. Hành trình tự do của vành tay lái được kiểm tra bằng thước khi động cơ làm việc ở chế độ không tải và bánh trước ở vị trí thẳng.

* Các bước tiến hành để đo hành trình tự do:

+  Kẹp thước đo hành trình tự do vành tay lái vào vỏ trục lái.

+ Đánh tay lái sang trái cho đến khi bánh trước của xe bắt đầu dịch chuyển thì dừng lại, đánh dấu vị trí lên thước.

+ Quay vành tay lái theo hướng ngược lại đến  khi bánh xe dịch chuyển.

* Các bước tiến hành kiểm tra:

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

+ Lắp đai ốc vào vít cấy.

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

4.3.2. Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng

+ Kiểm tra xem vô lăng có bị lệch tâm hay không.

+ Dán băng dính che lên tâm bên trên của vô lăng và nắp trên của trục lái.

+ Lái xe theo đường thẳng trong 100 m với tốc độ không đổi 56 km/h, giữ vô lăng để duy trì hướng chạy.

4.3.3. Điều chỉnh góc quay vô lăng

+ Vẽ một đường thẳng trên thanh nối và đầu thanh răng ở chỗ có thể nhìn thấy dễ dàng.

+ Sử dụng thước dây dùng để đo khoảng cách giữa 2 điểm là đầu thanh nối và ren đầu thanh răng.

+ Tháo 2 kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải ra khỏi thanh răng.

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

4.3.5. 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’.

4.3.6. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin

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

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

Camber bằng không và Camber dương:

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

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

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

Độ ổn định chạy thẳng và hồi vị bánh xe:

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

4.3.7. Bảo dưỡng bộ phận trợ lực lái

4.3.7.1. Kiểm tra, điều chỉnh động cơ điện 1 chiều của trợ lực lái.

- Phối hợp với bộ phận bảo dưỡng cơ khí tháo khớp nối trục, bộ phận đo lường tự động hóa tháo và cách ly các thiết bị theo dõi và đo lường (nếu có).

- Đánh dấu thứ tự của cáp đấu vào động cơ. Tháo cáp động lực, cáp nguồn sấy, cáp đo lường khống chế và các loại cáp có liên quan.

4.3.7.2. Kiểm tra cảm biến mômen quay trục lái

Nguyên lý chung là đo góc lệch giữa hai mặt cắt thông qua các kỹ thuật khác nhau như điện từ, quang học, từ đó có thể tính được mô men xoắn dựa vào công thức, và đo độ lệch góc giữa 2 mặt cắt.

4.3.7.4. ECU EPS

Nguyên nhân gây hỏng ECU EPS có khá nhiều lí do như: do tai nạn va chạm, nước vào do rửa xe (với một số dòng xe ô tô có ECU nằm trong khoang động cơ) và một số nguyên nhân khác có thể ảnh hưởng đến ECU. Cách kiểm tra thì có thể sử dụng mắt thường đối với những hư hỏng cơ học bên ngoài, ngoài ra còn có các thiết bị chuyên dùng được sử dụng để kiểm tra như G-scan, Carman scan, Lauch X431. ECU EPS khi đã hỏng hóc thì hầu hết sẽ được thay thế để đảm bảo sự ổn định của động cơ. 

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

Những lỗi thường gặp của hệ thống lái, nguyên nhân và biện pháp khắc phục được thể hiện ở bảng 4.a.

Những hư hỏng thường gặp của hệ thống lái, nguyên nhân và biện pháp khắc phục được thể hiện ở bảng 4.b.

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 : Ths. ……………., tôi đã hoàn thành bản đồ án: “Khai thác hệ thống lái trên xe Kia Seltos”, đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.

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

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

Chương 2: Giới thiệu về hệ thống lái của xe Kia Seltos, phân tích đặc điểm cấu tạo của cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống trợ lực lái điện của xe Kia Seltos.

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

Chương 4:  Khai thác bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái trên xe Kia Seltos, hướng dẫn chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa một số hư hỏng thường gặp. Tháo lắp một số cơ cấu chính 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 tôi được hoàn chỉnh hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “kết cấu tính toán ôtô quân sự”  (tập IV: Hệ  thống lái). Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1998.

2. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập, Lý thuyết ôtô quân sự, Nhà xuất bản quân đội nhân dân, Hà Nội 2002.

3. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vi, Cấu tạo ôtô quân sự (tập II), Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1995.

4. Nguyễn Trường Sinh, Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí, Nhà xuất bản quân đội nhân dân, Hà Nội 2001.

5. Ngô Khắc Hùng, Kết cấu và tính toán ô tô, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội 2008.

6. Hướng dẫn sử dụng xe Kia Seltos.

7. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, NXB ĐH&THCN 1971.

8. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (tập 1,2), NXB GD 2006.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"