MỤC LỤC

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

LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................ 3

CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD ESCAPE XLT............ 5

1.1. Giới thiệu chung về xe Ford Escape XLT.................................................... 5

1.2. Tính năng kỹ thuật của xe Ford Escape XLT............................................... 6

1.2.1. Động cơ................................................................................................. 6

1.2.2. Hệ thống điều khiển................................................................................. 6

1.2.3. Hệ thống lái............................................................................................. 6

1.2.4. Hệ thống phanh....................................................................................... 7

1.2.5. Hệ thống treo.......................................................................................... 7

1.2.6. Hệ thống truyền lực................................................................................. 7

1.2.7. Các thông số cơ bản............................................................................... 7

CHƯƠNG 2. PHÂN TÍCH  ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE XLT.......... 9

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái xe Ford Escape XLT.................................. 9

2.1.1. Công dụng.............................................................................................. 9

2.1.2. Phân loại................................................................................................. 9

2.1.3. Yêu cầu................................................................................................... 10

2.1.4. Cấu tạo chung của hệ thống lái xe Ford Escape XLT................................ 10

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Ford Escape XLT..................................... 12

2.2.1. Vành tay lái, hộp lái  và trục lái................................................................. 12

2.2.2. Cơ cấu lái................................................................................................ 14

2.2.3. Hình thang lái.......................................................................................... 16

2.2.4. Trợ lực lái............................................................................................... 17

2.3. Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Ford Escape XLT........................... 22

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng............................................................................ 22

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái............................................................................... 23

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động (tuỳ động động học)...................... 24

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE XLT......... 26

3.1. Các thông số đầu vào................................................................................. 26

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Ford Escape XLT............................. 26

3.2.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái....................................................... 27

3.2.2. Xác định momen cản quay vòng và lực tác dụng lên vành tay lái................ 31

3.2.3. Tính bền hệ thống lái............................................................................... 34

3.2.4. Tính bền trục lái...................................................................................... 38

3.2.5. Tính bền đòn kéo ngang.......................................................................... 39

3.2.6. Tính bền đòn kéo dọc............................................................................. 41

3.2.7. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái................................................... 42

3.2.8. Tính bền khớp cầu.................................................................................. 42

CHƯƠNG 4. KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE XLT.......44

4.1. Chú ý trong quá trình sử dụng.................................................................... 44

4.1.1. Yêu cầu đối với người sử dụng................................................................. 44

4.1.2. Bảo dưỡng hệ thống lái............................................................................ 44

4.1.3. Một số nội dung bảo dưỡng, kiểm tra chính............................................. 45

4.2. Hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục.............................................. 54

4.3. Tháo lắp hệ thống lái.................................................................................. 56

KẾT LUẬN..................................................................................................... 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 64

LỜI NÓI ĐẦU

   Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của một đất nước. Nó ra đời nhằm mục đích phục vụ nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách, phát triển kinh tế xã hội đất nước. Từ lúc ra đời cho đến nay ô tô đã được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, công nghiệp, du lịch...

   Đất nước ta hiện nay đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa, các ngành công nghiệp nặng luôn từng bước phát triển. Trong đó, ngành công nghiệp ô tô luôn được chú trọng và trở thành một mũi nhọn của nền kinh tế và tỷ lệ nội địa hóa cũng ngày càng cao. Tuy nhiên, công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong những bước đầu hình thành và phát triển nên mới chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn có, chế tạo một số chi tiết đơn giản và sửa chữa. Do đó, một vấn đề lớn đặt ra trong giai đoạn này là tìm hiểu và nắm vững kết cấu của từng cụm hệ thống trên các xe hiện đại, phục vụ quá trình khai thác sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, từ đó có thể từng bước làm chủ công nghệ.

   Khi ô tô ngày cành hoàn thiện thì tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của các kết cấu ngày càng được quan tâm đúng mức. Nghiên cứu để hoàn thiện các kết cấu của ô tô nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động, an toàn chuyển động và thân thiện với môi trường là một nhu cầu cấp thiết. Trong đó đánh giá đúng về chất lượng động học hệ thống treo là một vấn đề quan trọng, nhất là với điều kiện đường xá ở Việt Nam. Hệ thống treo là một trong các hệ thống rất quan trọng trên ô tô, nó góp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu.

   Xuất phát từ những phân tích trên và được sự phân công của Bộ môn Ô tô Quân sự, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án với đề tài: “Khai thác hệ thống lái trên xe FORD ESCAPE XLT ”.

   Nội dung đồ án gồm 5 bản vẽ A0 và bản thuyết minh gồm 4 chương:

Chương 1.Giới thiệu chung về xe FORD ESCAPE XLT

Chương 2.Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe FORD    ESCAPE XLT

Chương 3.Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe FORD ESCAPE XLT

Chương 4.Khai thác và bảo hệ thống lái xe FORD ESCAPE   XLT

   Qua việc nghiên cứu trên một xe cụ thể như vậy giúp em rèn luyện thêm được nhiều kỹ năng tính toán, tra cứu tài liệu và tiếp cận dần với công việc cụ thể của một người kỹ sư trong tương lai.

   Được sự giúp đỡ tận tình của giáo viên hướng dẫn thạc sĩ: ..................và các thầy giáo trong Bộ môn Ô tô Quân sự, em đã hoàn thành đồ án, đạt được các mục tiêu đặt ra trong thời gian quy định. Mặc dù đã rất nỗ lực nhưng do năng lực bản thân có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em kính mong được sự chỉ bảo của các thầy, và sự góp ý của các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

   Em chân thành cảm ơn!

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

                                       Sinh viên thực hiện

                                      ..........................

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE FORD ESCAPE XLT

1.1. Giới thiệu chung về xe FORD ESCAPE XLT

Thế hệ thứ nhất của Ford Escape được chính thức ra mắt lần đầu tiên tại Bắc Mỹ với mẫu xe năm 2001. Ngoài cơ sở lắp ráp tại Mỹ, mẫu xe này còn được lắp ráp tại Nhật Bản, Philippines và Việt Nam

Năm 2001, Ford Escape thế hệ thứ nhất được giới thiệu tại Việt Nam vào năm 2001 với 2 phiên bản Escape XLS 4x2 3.0L và Escape XLT 4x4 3.0L. Cả hai phiên bản đều được trang bị động cơ xăng mẫu AJ có dung tích 3.0 L V6 cho công suất cực đại 200 mã lực tại vòng tua 6,000 vòng/phút, hộp số tự động 4 cấp. Hệ dẫn động hai cầu toàn thời gian được trang bị cho phiên bản XLT.

 Trang thiết bị an toàn trên xe gồm hai túi khí cho hàng ghế trước, chống bó cứng phanh ABS (Anti-block Brake System) và hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake-force Distribution).

Điểm mới là cả hai phiên bản đều sử dụng hệ dẫn động hai cầu chủ động toàn thời gian và hộp số tự động 4 cấp.

Escape cũng được nâng cấp với đèn pha kiểu đèn pha phản quang đa chiều cho cả 2 phiên bản, cửa sổ trời và ghế da được trang bị cho bản XLT.

Mộ chiếc xe sang trọng thể hiện được đẳng câp của người lái và người ngồi bên trong xe với những đường chi tiết khá nổi bật mà mang đến cho người sửdụng sự yên tâm hơn về chiếc xe hàng đầu hiện nay khi đánh giá về chiếc xe thể  thao tốt nhất.

1.2. Tính năng kỹ thuật của xe FORD ESCAPE XLT

1.2.1.Động cơ

Với động cơ xăng 2,3L 16 van DOHC DURATEC 4 xi lanh xếp thẳng hàng. Dung tích xy lanh là 2261 cc có sử dụng công nghệ biến thiên thời gian mở van nạp VCT và bướm ga điều khiển điện tử ECT  đảm bảo độ nhạy tối ưu , tạo sức mạnh bền bỉ và tiết kiệm nhiên liệu hơn . Đường kính xy lanh đạt 87,5mm và hành trình piston là 94 mm

1.2.2. Hệ thống điều khiển

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

1.2.3. Hệ thống lái

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô  chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.

1.2.4. Hệ thống phanh

Hệ thống phanh của xe FORD ESCAPE XLT gồm có phanh chân (phanh công tác) và phanh tay (phanh dừng). 

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

+ Phanh tay dùng để dừng đỗ xe tại chỗ .

1.2.5. Hệ thống treo

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

1.2.6. Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực của ô tô có tác dụng truyền chuyển động hay lực hoắc momen xoắn từ động cơ đến các bánh xe chủ động. Trị số của lực hay momen xoắn này có thể thay đổi, tùy theo điều kiện làm việc của ô tô.

1.2.7. Các thông số cơ bản

Các thông số cơ bản của xe FORD ESCAPE XLT thể hiện như bảng 1.1.

CHƯƠNG 2

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE  XLT

2.1. Giới thiệu chung về hệ thống lái xe Ford Escape XLT

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 chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó.

2.1.2. Phân loại

Tuỳ thuộc vào yếu tốcăn cứ để phân loại, hệ thống lái ta có được chia thành các loại sau:

+ Theo cánh bố trí vành lái.

+Theo số cầu dẫn hướng.

+ Theo cơ cấu lái.

1. Theo 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.

3. Theo kết cấu của cơ cấu lái

+ Cơ cấu lái loại trục vít - bánh vít.

+ Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng.

+ Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn.

4. Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ trợ lực

+ Hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực.

+ Hệ thống lái có trợ lực liên hợp.

2.1.3. Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Đảm bảo ôtô có thể quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngắn trên một diện tích hẹp, tức là bán kính quay vòng nhỏ.

+ Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái.

+ Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt khi quay vòng.

2.1.4. Cấu tạo chung của hệ thống lái xe Ford Escape XLT

Hệ thống lái xe Ford Escape XLT được bố trí ở cầu trước phía sau tâm trục bánh xe. Hệ thống lái xe Ford Escape XLT bao gồm cơ cấu lái bánh răng – thanh răng, dẫn động lái và trợ lực lái. Dẫn động lái bao gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanh lái ngang cam đơn và các khớp nối.

1. Vành lái, hộp lái và trục lái

Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến bánh răng của cơ cấu lái.

Trục lái trên xe Ford Escape XLT là loại có thể thay đổi góc nghiêng.

2. Cơ cấu lái       

Cơ cấu lái của xe Ford Escape XLT là cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng, bánh răng trụ răng xoắn được chế tạo liền với trục. Cơ cấu lái đóng vai trò là hộp giảm tốc biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động tịnh tiến qua lại của thanh lái ngang đồng thời đảm bảo truyền và tăng momen quay của người lái từ vành lái tới các bánh xe dẫn hướng.

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. 

2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Ford Escape XLT

2.2.1. Vành tay lái, hộp lái  và trục lái

Trên xe Ford Escape XLT được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái. Cấu tạo của hệ thống này như hình 2.1 dưới đây.

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.

2.2.2. Cơ cấu lái

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

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng với góc đánh vành tay lái. 

2.2.3. Hình thang lái

Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Sơ đồ bố trí hình thanglái được thể hiện trên hình 2.4. 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...

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 rất nhỏ gọn làm tăng khả năng bố trí các bộ phận khác và  khối lượng công việc thiết kế các chi tiết này sẽ giảm đi nhiều.

1. Xi lanh lực

Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng và  có thể 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 được thể hiện  trên hình 2.5.

2. Bơm thủy lực

a. Cấu tạo

Bơm dầu trợ lực lái là bơm kiểu cánh gạt dẫn động bằng đai từ trục khuỷu động cơ. Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái. Trên xe sử dụng bơm thuỷ lực là loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly trục khuỷu (Hình 2.6).

Van điều chỉnh lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới van phân phối, duy trì lưu lượng dầu không đổi cung cấp cho van phân phối mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph). Bởi vì lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ, khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng lên, cấp nhiều trợ lực hơn cho cơ cấu lái và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn và ngược lại. 

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. 

3. Van phân phối

Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.7.

Van phân phối được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ răng xoắn, trên hình 2.7.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. Vỏ van phân phối (van quay) được nối với trục bánh răng trụ răng xoắn bằng một chốt cố định, có nghĩa là van quay và trục bánh răng trụ răng xoắn luôn chuyển động cùng với nhau.

2.3. Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Ford Escape XLT

Nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái xe Ford Escape XLT cũng  như các dòng xe khác và  được chia làm 3 trường hợp: trường hợp xe đi thẳng; trường hợp xe rẽ phải; trường hợp xe rẽ trái.

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng

Sơ đồ nguyên lý được thể hiện trên hình 2.8 . 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". 

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".

2.3.3. Trường hợp xe rẽ trái

Khi xe quay vòng sang trái thanh xoắn bị xoắn và trục van phân phối cũng quay sang trái. Các lỗ X' và Y' hạn chế dầu từ bơm để chặn dòng chảy dầu vào các cổng "B" và"C". Do vậy, dầu chảy từ cổng "C" tới ống nối "C" và sau đó tới buồng xi lanh trái làm thanh răng dịch chuyển sang phải và tạo lực trợ lái. 

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tùy động (tuỳ động động học)

1. Cảm giác mặt đường

Trong quá trình quay vòng, áp suất trong khoang làm việc của xi lanh lực tăng tỉ lệ với momen cản quay vòng bánh xe và sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay, hay nói cách khác là độ biến dạng của thanh xoắn.

2. Tính tùy động (tuỳ động động học)

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.

Cấu tao, nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe Ford Escape XLT và cánh bố trí các chi tiết, cụm chi tiết trong hệ thống lái được giới thiệu và chúng có công dụng bổ trợ nhau làm hệ thống lái làm việc đạt hiểu quả. Hệ thống trên xe Ford Escape có đạt yêu cầu về chất lượng khi sử dụng sẽ có các phép tính kiểm nghiệm như: điều kiện quay vòng đúng, mômen cản quay vòng và lực tác dụng lên vành tay lái...

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE XLT

3.1. Các thông số đầu vào

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

3.2. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe Ford Escape XLT

Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái bao gồm:

+ Kiểm nghiệm động học hình thang lái, và tính toán kiểm tra bền các chi tiết của hệ thống lái.

+ Tính toán động học hình thang lái nhằm kiểm tra động học hình thang lái theo điều kiện trượt bên của bánh xe dẫn hướng khi xe quay vòng.

+ Tính toán kiểm tra bền các chi tiết của hệ thống lái gồm: Kiểm tra bền cơ cấu lái bánh răng trụ xoắn-thanh răng, tính bền trục lái, khớp cầu...

3.2.1. Kiểm nghiệm động học hình thang lái

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.

Thay số vào ta được: 0,444

2. Động học hình thang lái 6 khâu

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. 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 ô tô quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên không đáng kể.

+ Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.16) được lập thành bảng 3.2.

Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động d_i trong khoảng d = 0,9 ÷ 1,07. Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe Ford Escape XLT đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.2.2. Xác định momen cản quay vòng và lực tác dụng lên vành tay lái

1. Xác định momen cản quay vòng       

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

a. Momen cản lăn M₁

Ta có:

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=2,07 (Nm)

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

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp. 

Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn x về phía sau (hình 3.4).

Ta thừa nhận: r_bx = 0,96.r = 0,96.418,2 = 401,5   (mm)

Vậy x = 0,14.418,2=58,5 [mm]= 0,0585    (m)

Với j là hệ số bám. Ta chọn j = 0,7

Vậy: M₂ = 0,7 (Nm)

c. Momen do tính ổn định chuyển động thẳng M₃

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

d. Hiệu suất dẫn động 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= 487,6 (Nm).

Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S = 2.M_c = 975.2 (Nm).

2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái       

Khi đánh lái trong trường hợp ô tô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất. 

Ta có:

M_c: là mômen cản quay vòng.  M­_c = 975.2  (Nm).

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

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

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

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

Vậy thay vào công thức (3.23): P_vlmax = 278,82 (N).

3.2.3. Tính bền hệ thống lái

1. Kiểm tra bền

Trong quá trình làm việc bánh răng, thanh răng chịu ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tượng rạn nứt chân răng. Do đó ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo bánh răng - thanh răng được dùng là thép 40X được tôi cải thiện và phải đạt yêu cầu: HB = 260-290.

a. Ứng suất cho phép:

Ta có:

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.

Thay các thông số vào công thức(3.24) ta được: 560,7 MPa

* Ứng suất uốn cho phép :

Ta có:

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 = 2,5, ta chọn Y_S = 1,03.

=> Thay số ta được: [e] = 198,78 MPa

c. Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

Với:

Y_F1, Y_F2 là hệ số dạng răng.

Theo tài liệu chi tiết máy với hệ số dịch chỉnh x = 0,65 

Chọn Z_tđ1=7

Chọn Z_tđ2=22

K_Fβ =  1,25 (Tra theo tài liệu chi tiết máy).

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

3.2.4. 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: 1600 (mm³)

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

3.2.5. 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 = 15830 (N).

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

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

Thay vào công thức (3.14) ta được: p_pmax = 17729,6 (N)

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

[s_b] = 350 (kg/cm²) = 35 (MN/m²)

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

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

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

3.2.7. 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).

+ Ứng suất uốn của thanh nối: 

Thay số ta được: e_u = 19,9 (NM/m²)

So sánh điều kiện ta thấy đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc.

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

Sau khi kiểm nghiệm thì các trường hợp về độ bền của hệ thống lái, động lực học hình thang lái, trục lái khớp cầu… Trên xe Ford Escape XLT đều đạt điều kiện tiêu chuẩn để các chi tiết hoạt động an toàn. Nhằm duy trì tốt hoạt động xe Ford  Escape XLT  người sử dụng phải tuân thủ các điều kiện bảo dưỡng cụm chi tiết theo đúng quy định nhà sản xuất yêu cầu. Những hư hỏng thường gặp trong thời gian sử dụng xe ôtô nếu có hiện tượng khác lạ khi sử dụng xe ôtô mang tới hãng xe để được khắc phục hậu quả.

CHƯƠNG 4.KHAI THÁC VÀ BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÁI XE FORD ESCAPE XLT

4.1. Chú ý trong quá trình sử dụng

4.1.1. Yêu cầu đối với người sử dụng

Hệ thống lái đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn nhưng  rất hay gặp trục trặc trong quá trình sử dụng, do đó người lái xe cần phải chú ý sau:

+ Tuân thủ lịch bảo dưỡng và thay thế hoặc sửa chữa định kỳ của nhà sản xuất.

+ Thường xuyên kiểm tra bằng mắt hoặc kiểm tra hoạt động các chức năng của hệ thống lái để kịp thời phát hiện hư hỏng.

4.1.2. Bảo dưỡng hệ thống lái

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.

2. Bảo dưỡng 1

Kiểm tra và xiết lại ổ, các khớp nối, kiểm tra các chốt chẻ. Kiểm tra độ rơ vành tay lái và của các khớp thanh lái ngang. Kiểm tra và bổ xung dầu trợ lực lái, bơm mỡ các khớp. Kiểm tra độ căng dây đai bơm dầu.

3. Bảo dưỡng 2

Kiểm tra dầu trợ lực lái, nếu cần thiết thì thay dầu và kiểm tra điều chỉnh độ rơ ở các khớp cầu của thanh lái dọc, ngang. Bơm mỡ đầy đủ vào các vú mỡ sau khi kiểm tra.

* 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.

+ Đảm bảo vệ sinh công nghiệp

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

1. Kiểm tra hành trình tự do vành tay 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 đi 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.

2. Kiểm tra đầu thanh nối

* Các bước tiến hành kiểm tra

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

+ Lắp đai ốc vào vít cấy.

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

+ Đặt cân lực vào đai ốc, quay khớp cầu liên tục với tốc độ từ 3 đến 5 giây cho một vòng quay, và kiểm tra mômen quay ở vòng quay thứ 5.

3. Hiệu chỉnh lệch tâm vô lăng

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

+ Dán băng dính che lên tâm phía  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.

+ Vẽ một đường thẳng trên băng dính che, như  trong hình 4.3.

4. Điều chỉnh góc quay vô lăng

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

+ Dùng thước dây, ta đo khoảng cách giữa đầu thanh nối và ren đầu thanh răng.

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

5. Kiểm tra áp suất, độ đảo của lốp

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

+ Áp suất lốp lúc nguội:

- Phía trước 220 kPa.

- Phía sau 210 kPa.

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

- Độ đảo lốp: 1,4 mm (0,055 inch) hay nhỏ hơn.

7. Kiểm tra góc camber, caster và góc kingpin

+ Để bánh trước trên tâm của dụng cụ đo góc đặt bánh xe.

+ Tháo ốp bánh xe.

+ Đặt dụng cụ đo góc camber-caster-king pin và gắn nó vào tâm của moayơ cầu xe hoặc bán trục.

+ Kiểm tra camber, caster và góc kingpin.

8. Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm bánh xe

Độ chụm tiêu chuẩn thể hiện như bảng 4.2.

* Điều chỉnh độ chụm

+ Đo các độ dài ren của các đầu thanh răng bên phải và bên trái. Tiêu chuẩn chiều dài ren chênh lệch 1,5 mm hay nhỏ hơn.

+ Tháo các kẹp bắt cao su chắn bụi thước lái.

4.2. Hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục

Hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục thê rhieenj như bảng 4.3.

4.3. Tháo lắp hệ thống lái

* Dụng cụ cần thiết:

+ Kìm tháo phanh.

+ Đế từ của đồng hồ đo.

+ Panme ngoài 25 – 50 mm.

* Dụng cụ đo:

+ Cờ lê lực 200 kgf.cm (20 Nm).

+ Cờ kê lực loại nhỏ 8 – 13 kgf.cm (0,8 – 1,3 Nm).

Như vậy, bảo dưỡng là hàng loạt các công việc nhất định , bắt buộc phải thực hiện với các loại xe sau một thời gian làm việc, hay quãng đường quy định để khai thác xe, sử dụng một cách hiệu quả nhất. Mục đích chủ yếu là kiểm tra, phát hiện những hư hỏng đột xuất, ngăn ngừa chúng để đảm bảo cho cụm chi tiết, hệ thống vận hành an toàn. 

KẾT LUẬN

   Sau một thời gian tập chung nghiên cứu tài liệu, khảo sát, tính toán, tìm hiểu thực tế tại xe, với sự chủ động, lỗ lực cố gắng của bản thân, cộng vơi sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy trong Bộ môn ôtô, em đã hoàn thành bản đồ án: “Khai thác hệ thống lái trên xe Ford Escape XLT”, đủ khối lượng, đúng tiến độ và thời gian.

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

Chương 1 giới thiệu khái quát về xe Ford Escape XLT, trình bày tóm tắt các hệ thống trên xe, tính năng kĩ thuật của xe.

Chương 2 đồ án đi vào giới thiệu về hệ thống lái của xe Ford Escape XLT, phân tích đặc điểm kết cấu của cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống trợ lực lái của xe Ford Escape XLT

Chương 3 tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe Ford Escape XLT và các bước kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính bền cho một số chi tiết của cơ cấu lái.

Chương 4 với nội dung hướng dẫn khai thác hệ thống lái trên xe Ford Escape XLT, 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 có hạn , trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế, cho nên chất lượng đồ án còn nhiều thiếu sót trong quá trình tính toán và kết cấu có thể chưa hợp lý. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án em được hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cám 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]. Hướng dẫn khai thác xe Ford Escape. Ford, Hà Nội 2009.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"