LỜI NÓI ĐẦU

   Ngành công nghiệp ôtô hiện nay ngày càng 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 và nó còn là sản phẩm kết tinh của nhiều ngành công nghiệp khác nhau thể hiện trình độ khoa học kĩ thuật của đất nước đó. Từ lúc ra đời cho đến nay ôtô đã được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải, quốc phòng an ninh, nông nghiệp, công nghiệp, du lịch...

   Sự phát triển của nền kinh tế dẫn đến yêu cầu và mục đích sử dụng ôtô cũng thay đổi, chiếc xe hiện nay không chỉ đơn thuần là một phương tiện chuyên chở mà nó phải đáp ứng các yêu cầu như tính năng an toàn, độ êm dịu thoải mái, tính tiện nghi, kinh tế và thân thiện với môi trường. Do vậy đã có rất nhiều các tiến bộ khoa học kĩ thuật được áp dụng vào công nghệ chế tạo ôtô nhằm nâng cao độ tin cậy, an toàn, sự tiện nghi, giảm ô nhiễm môi trường...   

   Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, ngành công nghiệp ôtô Việt Nam mới ra đời còn non trẻ, mới dừng lại ở qui mô lắp ráp, sửa chữa và chế tạo một số chi tiết nhỏ nhưng tương lai hứa hẹn có nhiều khởi sắc. Hiện nay các loại xe được khai thác sử dụng trong nước chủ yếu là nhập khẩu nước ngoài và lắp ráp trong nước, các loại xe này có các thông số kĩ 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 kiểm nghiệm các hệ thống, các cụm trên xe là việc cần thiết để đảm bảo khai thác sử dụng xe có hiệu quả cao góp phần nâng cao tuổi thọ xe.

   Để góp phần thực hiện công việc trên và cũng là đúc rút lại những kiến thức sau năm năm học tập tại mái trường 'Học viện Kĩ thuật Quân sự' tôi đã được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài: "Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry ".

   Nội dung chính của đồ án bao gồm:

· Giới thiệu về hệ thống lái trên xe ô tô du lịch

· Phân tích kết cấu hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry

· Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái

· Khai thác hệ thống lái xe TOYOTA Camry

   Với sự hướng dẫn của thầy: PGS-TS ……………….. cùng các thầy giáo của Bộ môn Ôtô quân sự, Khoa Động lực tôi 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, tôi 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. Tôi xin chân thành cảm ơn.

                                                  Hà nội, ngày … tháng … năm 20…

                                            Học  viên thực hiện

                                            ………………..

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ DU LỊCH

1.1. Công dụng, yêu cầu, cấu tạo và phân loại của hệ thống lái trên ô tô

1.1.1. Công dụng

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

1.1.2. Yêu cầu

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ô tô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian là ngắn nhất trên một diện tích rất bé.

- 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 lết khi quay vòng.

- Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động, đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng.

- Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành tay lái

- Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.

- Giữ chuyển động thẳng ổn định.

- Hệ thống lái phải bố trí thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa.

1.1.3. Cấu tạo chung hệ thống lái trên ô tô

Sơ đồ tổng quát hệ thống lái trên ô tô có thể được biểu diễn trên hình 1.1

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái

1. Vành lái                               6. Hình thang lái                 

2. Trục lái                                7. Đòn quay ngang

3. Cơ cấu lái                             8. Trụ xoay đứng

4. Đòn quay đứng                    9. Bánh xe

5. Đòn kéo dọc

Qua hình 1.1 ta thấy hệ thống lái trên ô tô thường có các cụm cơ bản: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái, đòn quay đứng, đòn kéo dọc, hình thang lái, đòn quay ngang, trụ xoay đứng.

a. Vành lái

- Mô men tạo ra trên vành tay lái là tích số của lực lái do người lái tác dụng vào và bán kính của vành tay lái

- Độ dơ cực đại của vô lăng đối với vô lăng không được vượt quá 30 mm

b. Trục lái

- Truyền mô men lái xuống cơ cấu lái

- Trục lái gồm có: Trục lái chính truyền chuyển động quay từ vô lăng xuống cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái chính và thân xe.

- Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và then hoa để lắp vô lăng lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc.

c. Cơ cấu lái

Chuyển đổi mô men lái và góc quay từ vành tay lái, truyền tới bánh xe thông qua thanh dẫn động lái và xe quay vòng.

d. Đòn quay đứng

Truyền mô men từ trục đòn quay của cơ cấu lái tới các đòn kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng.

e. Đòn kéo dọc

Truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam quay của bánh xe dẫn hướng.

f. Hình thang lái

Hình thang lái là một tứ giác gồm 4 khâu: Dầm cầu, thanh lái ngang và hai thanh bên. Hình thang lái đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng nhờ vào các kích thước của các thanh lái ngang, cánh bản lề và các góc đặt phải xác định.

1.1.4. Phân loại hệ thống lái trên ô tô

Có nhiều cách phân loại hệ thống lái trên ô tô:

* Theo vị trí bố trí vô lăng:

- Vô lăng bố trí bên trái: ( tính theo chiều chuyển động ) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ ...

- Vô lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh , Thuỵ Điển ...

Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặc biệt là khi vượt xe.

* Theo kết cấu cơ cấu lái

- Trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp h_th= 0,5….0,7; h_ng=0,4….0,55), điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình 1.2: Trục vít lăn - cung răng đặt giữa) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1.3). Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn. Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.

Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít.

Hình 1.2: Trục vít lăn – cung răng đặt giữa

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4- Vỏ.

Hình 1.3: Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4- Vỏ.

- Trục vít – con lăn

Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh;

5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.4) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm:

+ Kết cấu gọn nhẹ;

+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;

+ Hiệu suất thuận: η_t = 0,77 - 0,82;

+ Hiệu suất ngịch: η_n = 0,6;

+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.

- Trục vít – Chốt quay

Trên hình 1.5 biểu diễn kết cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay.

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.

Hình 1.5. Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay

- Trục vít – Liên hợp êcu bi – Thanh răng – Cung răng

Trên hình 1.6 biểu diễn kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

Hình 1.6: Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1 - Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 - Trục tròn quay đứng; 3 - Vòng chặn dầu; 4, 6 - Ổ bi kim; 5 - Vỏ cơ cấu lái; 7 - Tấm đệm; 8 - Đai ốc điều chỉnh; 9 - Vít điều chỉnh ăn khớp; 10 - Đai ốc hãm; 11 - Vòng làm kín; 12 - Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 - Đai ốc tháo dầu; 14 - Vòng làm kín; 15 - Chốt định vị; 16 - Tấm chặn; 17 - Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18 - Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 - Êcu; 21 - Ống dẫn hướng bi; 22 - Bi; 23 - Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 - Vòng chặn dầu; 26 - Then bán nguyệt; 27 - Cung răng.

Qua hình 1.6 ta thấy êcu (20) lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (2).

- Bánh răng – Thanh răng

Hình 1.7 và hình 1.8 biểu diễn kết cấu cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

Hình 1.7: Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng

Hình 1.8:  Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng.

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẫn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo.

Ưu điểm:

+ Có tỷ số truyền nhỏ, i_ω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao ...

+ Hiệu suất cao.

+ Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.

Nhược điểm:

- Lực điều khiển tăng (do i_ω nhỏ).

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.

1.2. Hệ thống lái trên xe ô tô du lịch

1.2.1. Giới thiệu chung về ô tô du lịch

Ô tô du lịch là một loại phương tiện giao thông đường bộ có khả năng vận chuyển một số lượng người và hàng hóa hạn chế, chủ yếu phục vụ nhu cầu cá nhân. Ngày nay, ô tô du lịch ngày càng được sử dụng rộng rãi, mở rộng nhiều chủng loại nhằm đáp cho từng nhóm đối tượng sử dụng cụ thể, gồm một số loại chính như sau :

-  Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại thông thường của cá nhân có từ 2-5 chỗ ngồi và khoang chứa đồ nhỏ như : xe sedan (hình 1.9a), xe coupe (hình 1.9b), xe compi (xe hatchback) (hình 1.9c), xe cabriolet (có thể mở mui) (hình 1.9d), xe thể thao (hình 1.9e).

Hình 1.9: Các loại xe du lịch

a- Xe sedan; b- Xe coupe; c- Xe compi; d- Xe cabriolet; e- Xe thể thao; f- Xe hoạt động địa hình khó khăn; g- Xe mini bus; h- Xe bán tải

- Xe phục vụ cho các nhu cầu đi lại và vận chuyển lớn hơn như : xe đa dụng từ 5-8 chỗ ngồi, thay đổi được bố trí khoang xe để chở người hoặc chở hàng, có thể hoạt động trên các địa hình khó khăn (hình 1.9f) ; xe bán tải có khoang hành khách và thùng chở hàng riêng biệt (pick-up) (hình 1.9h) ; xe khách loại nhỏ (mini bus) có từ 9-16 chỗ ngồi (hình 1.9g).

Tuy nhiên, cùng với việc được sử dụng ngày càng phổ biến, các loại ô tô du lịch cũng dần thay đổi để đáp ứng những nhu cầu sử dụng đa dạng của nhiều đối tượng khác nhau. Ví dụ như dòng xe gia đình nhỏ gọn xuất hiện để phục vụ nhu cầu đi lại cá nhân, xe MPV kết hợp giữa xe compi và xe đa dụng cho khả năng chuyên chở lớn hơn nhưng lại phù hợp với điều kiện sử dụng thông thường trên đường tốt ...

Ô tô du lịch nói chung có đặc điểm :

- Tải trọng nhỏ, vận tốc trung bình lớn.

- Kích thước bố trí hạn chế.

- Đề cao tính tiện nghi, thẩm mỹ.

- Yâu cầu khắt khe về độ an toàn, tin cậy.

- Giảm tối đa khối lượng công việc cho người sử dụng.

Do đó, kết cấu các cụm hệ thống trên ô tô du lịch cũng có những nét đặc trưng riêng và luôn luôn được cải tiến để đáp ứng được các yêu cầu đặt ra.

1.2.2. Hệ thống lái trên xe ô tô du lịch

Thông thường, trên xe ô tô du lịch hiện nay sử dụng hệ thống lái loại trục vít - thanh răng (hình 1.10) và loại trục vít - con lăn (hình 1.4).

- Hệ thống lái loại trục vít - thanh răng thay đổi chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động sang trái hay phải của thanh răng. Cấu tạo đơn giản và nhẹ. Hệ thống lái cứng vững và độ nhạy của vô lăng rất cao.

- Còn đối với hệ thống lái có cơ cấu lái loại trục vít - con lăn được sử dụng rộng rãi nhất. Trên phần lớn các ô tô Liên Xô (cũ) loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này. Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tuỳ theo cỡ ô tô mà làm con lăn có hai đến bốn vòng ren.

Hình 1.10: Hệ thống lái loại trục vít - thanh răng

1. Vô lăng                                               4. Vỏ thanh răng

2. Trục lái chính và ống trục lái              5. Trục vít

3. Cơ cấu lái                                            6. Thanh răng

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TOYOTA CAMRY

2.1. Giới thiệu chung hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry

Trong hệ thống lái, các bánh trước của xe được điều khiển bằng chuyển động quay của vô lăng. Thay đổi chuyển động quay của vô lăng thành chuyển động sang trái hay sang phải của thanh răng. Cấu tạo đơn giản và nhẹ. Hệ thống lái cứng vững và có độ nhạy rất cao.

Sơ đồ nguyên lý  hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực trên xe TOYOTA Camry 2.4 được biểu diễn trên (hình 2.1):

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry 2.4

1- Vành tay lái; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Pít tông - xi lanh trợ lực;

5- Van điều khiển; 6- Bơm trợ lực lái; 7- Bình chứa; 8- Các thanh dẫn động lái

Qua hình 2.1, ta thấy rõ các cụm chi tiết cơ bản của hệ thống lái xe TOYOTA Camry gồm vành tay lái, trục lái, cơ cấu lái và các thanh dẫn động lái. Hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry là hệ thống lái dẫn động cơ khí, trợ lực thủy lực sử dụng công suất của động cơ để dẫn động bơm  trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực. Khi xoay vành tay lái 1, qua cơ cấu lái 3 sẽ làm tay biên lắc làm con trượt dịch chuyển trong van điều khiển 5, làm thay đổi các tiết diện lưu thông từ bơm dầu 6 và từ van điều khiển về bình chứa 7. Áp suất dầu đẩy pit tông trong xi lanh trợ lực lái, lực cần để điều khiển vành tay lái sẽ giảm.

2.2. Phân tích kết cấu một số cụm cơ bản của hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry

2.2.1. Vành tay lái

Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mô men quay cần thiết khi người lái tác dụng vào. Vành tay lái có dạng vành tròn có nan hoa bố trí không đều quanh vành trong của vành tay lái được thể hiện cụ thể (hình 2.2). Trên vành tay lái có trang bị một phím còi và một số nút điều khiển các hệ thống khác. Ở dưới phím còi là một túi khí dùng để hỗ trợ giảm va đập cho người lái khi xảy ra tai nạn. Do đó, khi tháo lắp hoặc sửa chữa hệ thống lái cần phải cẩn thận và tuân theo một số quy tắc an toàn như tháo cực âm ắc quy và đợi sau 90 giây mới được làm việc để đề phòng nổ túi khí. Vành tay lái được bắt với trục lái nhờ rãnh then hoa có dạng hình tam giác và được hãm chặt bằng ê cu.

Hình 2.2: Vành tay lái xe TOYOTA Camry.

2.2.2. Trục lái

Trục lái bao gồm cụm trục lái và trục lái trung gian.

- Cụm trục lái: Trục lái chính được lồng vào trong ống trục lái và được gối trên hai ổ đỡ, một ổ bằng bi và một ổ bằng bạc.

- Trục lái trung gian có nhiệm vụ nối trục lái chính với cơ cấu lái.

Trục lái được thể hiện trên (hình 2.3) gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vành tay lái tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để gá lắp trục lái vào thân xe.

Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon, vành tay lái được xiết vào trục lái bằng một đai ốc.

Hình 2.3: Cấu tạo trục lái xe TOYOTA Camry.

Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tác động lên người lái khi xe bị tai nạn. Trục lái được gá lên thân xe thông qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm, trục lái có thể dễ dàng bị phá sập. Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp nối Các đăng để giảm thiểu việc truyền  trấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng.

Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập trục lái chính còn có một số cơ cấu khống chế và điều chỉnh tay lái như: Cơ cấu khoá tay lái để khoá cứng trục lái chính và cơ cấu nghiêng tay lái để người lái có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng.

Trên xe TOYOTA Camry được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái. Cơ cấu lái nghiêng được thể hiện trên (hình 2.4) bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bu lông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng…

Hình 2.4: Bố trí trục lái loại điểm tựa dưới.

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

2.2.3. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe TOYOTA Camry là loại bánh răng trụ - thanh răng được thể hiện trên (hình 2.5). Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất nhỏ. 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.

Hình 2.5: Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng.

1- Bạc lệch tâm; 2- Ổ bi đỡ; 3- Trục răng; 4- Vít điều chỉnh; 5- Dẫn hướng thanh răng; 6- Lò xo nén; 7- Thanh răng; 8- Vỏ thanh răng; 9- Kẹp; 10- Bạc lót; 11- Cao su chắn bụi; 12- Đầu thanh răng; 13- Thanh nối.

Qua hình 2.5 ta thấy kết cấu cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng như sau: 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. Khi vô lăng quay, trục răng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền xuống thanh cam quay qua các đầu thanh răng và đầu thanh lái. Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng thì trục răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn, làm việc êm.

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. Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên.

Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng được biểu diễn trên hình 2.5 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.

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.

2.2.4. Hình thang lái

Hình thang lái được bố trí phía sau đường tâm trục cầu trước. Hình thang lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. Trên hình 2.6 thể hiện 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.

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí hình thang lái xe TOYOTA Camry.

1- Khớp cầu; 2- Thanh răng; 3- Thanh kéo bên; 4- Cam quay.

Các thanh kéo bên nối với thanh răng qua các khớp cầu, ở đầu thanh kéo bên có ren để nối với đầu thanh lái, trên đầu thanh lái có khớp cầu để nối với cam quay. Các thanh kéo bên có độ dài như nhau, chúng có cơ cấu điều chỉnh chiều dài để thay đổi độ chụm của hai bánh xe dẫn hướng, cơ cấu điều chỉnh chiều dài thanh kéo bên thường dùng ống ren, có đai ốc hãm. Đặc điểm của khớp cầu trên đầu thanh lái là loại khớp cầu chỉ bôi trơn một lần, trong quá trình sử dụng không cần phải bảo dưỡng. Khi quay vành tay lái, thanh răng dịch chuyển  kéo hai thanh kéo bên tác động đến các cam quay làm cam quay quay xung quanh đường tâm của trụ đứng và xoay hai bánh xe dẫn hướng.

2.2.5. Trợ lực lái

Để tăng khả năng lái xe hầu hết các ô tô hiện đại đều có lốp rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt đường với lốp xe. Do vậy đòi hỏi lực đánh lái lớn hơn.

Nếu tăng tỉ số truyền của cơ cấu lái thì có thể giảm được lực đánh lái. Tuy nhiên, điều này sẽ khiến phải quay vô lăng nhiều hơn khi xe quay vòng và không thể quay góc ngoặt gấp được. Do đó, để việc lái được nhạy và lực lái nhỏ thì cần phải có một số thiết bị trợ lực lái. Nói cách khác, lái có trợ lực trước đây chủ yếu được dùng trên các xe lớn thì giờ đây lái có trợ lực cũng được dùng trên các xe du lịch nhỏ.

Các bộ phận chính của trợ lực lái gồm:

-                   Xi lanh lực

-                   Bơm thuỷ lực

-                   Van phân phối

 2.2.5.1. 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 2.7.

Xi lanh lực đồng thời cũng chính là vỏ thanh răng, trên xi lanh có khoan các lỗ để bắt với các đường ống cao áp từ van phân phối xuống. Pít tông được đặt trên thanh răng, và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng. Một phớt dầu đặt trên pít tông có tác dụng như vòng găng để ngăn dầu khỏi lọt giữa hai bên của khoang công tác làm giảm hiệu suất của trợ lực lái. Ngoài ra, ở hai đầu xi lanh có lắp thêm 2 phớt làm kín (1), (3) để ngăn dầu rò rỉ ra ngoài.

Hình 2.7: Đặc điểm kết cấu của xi lanh lực.

1, 3- Phớt làm kín; 2- Pít tông; 4- Trục van điều khiển.

2.2.5.2. Bơm thuỷ lực

a) Cấu tạo

 Trên xe TOYOTA Camry sử dụng bơm thuỷ lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái, loại bơm kiểu rôto cánh gạt và được dẫn động bằng dây đai từ puly đầu trục khuỷu. Kết cấu bơm trợ lực được biểu diễn trên hình 2.8.

Bình chứa dầu lắp tách biệt và được nối với bơm bằng hai ống mềm, một đường ống cung cấp dầu cho bơm, một đường ống dầu hồi về bình chứa. Trên thành bình có ghi các vạch giới hạn mức dầu, nếu mức dầu trong bình chứa giảm dưới mức chuẩn thì bơm sẽ hút không khí vào gây ra lỗi trong vận hành. Vì vậy phải định kỳ kiểm tra mức dầu trợ lực lái, nếu thấp hơn mức cho phép phải bổ sung ngay bằng loại dầu thích hợp.

Hình 2.8: Kết cấu bơm trợ lực.

1- Cánh gạt; 2- Rô to; 3- Trục bơm; 4- Stato; 5- Van điều chỉnh lưu lượng.

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. Hay nói cách khác, lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ, khi lái ta có cảm giác không đều tay khi quay vô lăng. Do vậy, việc duy trì lưu lượng dầu từ bơm không đổi và không phụ thuộc tốc độ xe là một yêu cầu cần thiết và van điều chỉnh lưu lượng đảm nhiệm yêu cầu này.

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.

2.2.5.3. Van phân phối

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.

Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.9. Qua hình 2.9.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.

Hình 2.9: Đặc điểm kết cấu van phân phối.

1- Thanh xoắn; 2- Trục van điều khiển; 3- Vỏ van điều khiển; 4- Van quay; 5- Cửa đến buồng phải xi lanh(cửa B); 6- Cửa đến buồng trái xi lanh(cửa C); 7- Trục bánh răng trụ răng xoắn; 8- Chốt cố định;  9- Cửa dầu vào(cửa A) ; 10- Cửa dầu hồi (cửa D);11- Miếng hãm (trục bánh răng trụ răng xoắn).

Đồng thời trục van phân phối và trục bánh răng trụ răng xoắn ngoài việc ghép bằng thanh xoắn còn được khớp với nhau bởi miếng hãm nhưng có khe hở. Trên hình 2.9.b cho ta thấy kết cấu và vị trí tương đối giữa các cửa van được tạo bởi trục van điều khiển và van quay. Trên trục van điều khiển có mặt vát, trên mặt vát có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu vào lõi trục van điều khiển, dầu từ cửa vào qua các lỗ hướng tâm trên van quay thông với lõi trục van điều khiển qua các mặt vát này. Trên trục van điều khiển cũng có lỗ xuyên tâm để dẫn dầu ra cửa hồi (10) về bình chứa. Ngoài ra trên trục van điều khiển và van quay còn có các vòng găng cao su để ngăn cách dầu giữa các cửa.

Van điều khiển kiểu quay trong cơ cấu lái quyết định dầu từ bơm sẽ đi đến buồng nào của xy lanh lực. Thanh xoắn có tiết diện nhỏ và dài nên đóng vai trò phần tử đàn hồi. Khi quay vành tay lái, sức cản quay vòng của bánh xe làm thanh xoắn biến dạng, trục van điều khiển xoay tương đối so với van quay gây ra sự trùng các mặt vát của trục van điều khiển với các lỗ hướng tâm của van quay để đóng mở các đường dầu.

Rõ ràng, việc bố trí chung một khối các bộ phận của trợ lực lái có các ưu điểm:

+ 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.

+ Đặt các chi tiết trong cùng một khối như vậy sẽ đảm bảo hệ thống trợ lực lái tác động nhanh tức thì do pít tông, xi lanh đặt trực tiếp trên cơ cấu lái và giảm quãng đường dịch chuyển của dầu cao áp tránh tổn hao áp suất dầu.

Nhưng bên cạnh đó còn tồn tại nhược điểm:

- Kết cấu phức tạp, các chi tiết của dẫn động lái chịu tải lớn.

2.3. Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe TOYOTA Camry

2.3.1. Trường hợp xe đi thẳng (Hình 2.10)

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.

Hình 2.10: Nguyên lý hoạt động van phân phối ở vị trí trung gian.

2.3.2. Trường hợp xe rẽ phải (Hình 2.11)

Hình 2.11: Nguyên lý hoạt động van phân phối quay vòng sang 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 (Hình 2.12)

Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động van phân phối quay vòng sang 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. Lúc này, dầu trong buồng xi lanh phải chảy về bình chứa qua ống nối "B"→ cổng " B"→ cổng "D"→ buồng "D".

2.3.4. Cảm giác mặt đường và tính tuỳ động

a) 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. Chính độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tác động lên vành tay lái của người điều khiển tạo cảm giác cho người lái.

b) Tình tuỳ 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. Khi đó lực do momen cản sinh ra sẽ cân bằng với lực do áp suất dầu sinh ra làm cho pit tông được giữ ở một vị trí cố định theo góc quay của người lái đồng thời độ biến dạng của thanh xoắn sẽ tạo cảm giác cho người lái là phải giữ một lực nào đó khi đang quay vòng.

Trong trường hợp một bánh dẫn hướng bị nổ lốp, lúc này có sự dịch chuyển lệch bên của bánh xe về phía bánh bị nổ lốp. Sự chuyển động lệch bên nguy hiểm của ôtô sẽ tránh được nếu người lái không buông lỏng tay lái. Vì sự lệch bên ban đầu tác dụng vào van phân phối tạo nên sự dịch chuyển tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Van sẽ hướng dầu chảy vào khoang của một bên xy lanh lực mà ở đó áp suất thuỷ lực tạo lên sẽ tác dụng lên pít tông chống lại sự lệch bên của bánh xe.

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE

TOYOTA CAMRY

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.

Bảng 3.1. Các thông số đầu vào tính toán kiểm nghiệm

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

Hình 3.1. Sự quay vòng ôtô.

Để ôtô quay vòng mà không bị trượt bên thì điều kiện quay vòng lý tưởng là:

                                                                         (3.1)

Trong đó:

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:

3.3.1.2. Động học hình thang lái 6 khâu

a. Khi xe đi thẳng

Hình 3.2. Sơ đồ hình thang lái khi xe chạy thẳng.

Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 3.2 ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo các biểu thức sau:  

                                     (3.2)

Trong đó:  

                                                      (3.3)

Mặt khác: 

                  (3.4)

Thay (3.4) vào (3.2) ta được:

                                                        (3.5)

Các đòn bên tạo với phương ngang một góc q.

b. 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).

                      Hình 3.3. Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng.

Từ sơ đồ dẫn động trên hình 3.2 ta có mối quan hệ  của các thông số theo quan hệ sau:

                                                          (3.6)

Với:

                          (3.7)

Từ quan hệ hình học trong tam  giác ACD ta có:

                                            (3.8)

                                                               (3.9)

Thay(3.8) vào biểu thức (3.9) ta suy ra:

                                  (3.10)

Từ mối quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có:

                                                   (3.11)

Mặt khác:  

                                                       (3.12)

                                                       (3.13)

Từ (3.10) và (3.11) thay vào (3.13) ta rút ra được biểu thức liên hệ giữa b và a như sau:

                  (3.14)

Trong đó:

                      (3.15)

3.3.1.3. Kiểm nghiệm đặc tính hình thang lái

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

Theo công thức ta có:

          ⇔  

⇔    

⇔     

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 dưới đây:

Bảng 3.2. Quan hệ giữa β và α theo lý thuyết

Hình 3.4: Sơ đồ kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học.

- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.

- Xác định các cặp góc (a_i,b_i).

- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B₀.

- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.

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

- 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.

b. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp đại số

Phương pháp đại số đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số d_i  được xác định theo công thức sau:

                                     d_i=                                       (3.16)                                

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.

Hình 3.5. Các vị trí của hình thang lái.

+ 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 3.3 dưới đây:

Bảng 3.3. Kết quả tính toán góc δ

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

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 mômen 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.

Theo tài liệu [7] tr152 ta có

                                                      (3.17)

a. Mômen cản lăn M₁

Mômen cản lăn được xác định theo công thức trong tài liệu [7] tr152 ta có:

                                                       (3.18)

Trong đó:

G_bx: là tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng.  

                                                             (3.19)

Trong đó:

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 ô tô chạy trên đường nhựa và khô, chọn f = 0,015.

Thay số vào (3.18) ta được:

   (Nm)

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

Hình 3.6. Sơ đồ lực ngang tác dụng khi bánh xe quay vòng.

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. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn x về phía sau (hình 3.6). Đoạn x được thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến rìa ngoài của nó theo công thức sau:

                                                 (3.22)                        

Trong đó:

R: là bán kính  của bánh xe:

Với bánh xe có cỡ lốp là 215/60R16 ta được :

      (mm)

r_bx: là bán kính làm việc của bánh xe.

Ta thừa nhận:

r_bx = 0,96.r = 0,96.418,2 = 401,5   (mm)

Nên:

Vậy

x = 0,14.418,2=58,55 [mm]= 0,05855    (m)

Do đó mômen cản do bánh xe trượt lết là:

Với j là hệ số bám. Ta chọn j = 0,7

Vậy: 

    (Nm)

c. Mômen do tính ổn định chuyển động  thẳng M₃­­­­­­­­

Mômen 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

Trong đó:

h_k : Là hiệu suất của các khớp thanh kéo. Chọn h_k = 0.8.

h_t : Là hiệu suất của trụ đứng. Chọn h_t = 0.9.

Þ 

Thay các giá trị M₁, M₂, M₃ và h vào công thức (3.17)  ta được:

   (Nm)

Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S = 2.M_c = 530.02 (Nm).

3.4.2. 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. Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức trong tài liệu [7]

                                              (3.23)

Trong đó:

M_c: là mômen cản quay vòng.  M­_c = 530.02  (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):

    (N).

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

a. Lực vòng tác dụng lên bánh răng

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

  (N)

b. Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng

Lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

Trong đó:

a: góc ăn khớp của bánh răng (a = 20⁰).

β: góc ăn khớp của thanh răng (β = 18⁰).

P_r: lực hướng tâm tác dụng lên bánh răng.

Thay số vào ta được:

   (N)

c. Lực dọc tác dụng lên bánh răng

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

   (N)

3.4.4.  Kiểm tra bền

a. 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. Vì vậy thường gây ra hiện tương 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 trụ  thanh răng được dùng là thép XH được tôi cải thiện, có:

                                 HB = 260 ¸ 290

+ Giới hạn bền  tiếp xúc của bánh răng (Số liệu tra trong tài liệu [8]):      

+ Ứng suất tiếp xúc cho phép của bánh răng được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

                                                                (3.24)

Trong đó:

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:

* Ứng suất uốn cho phép :

+ Giới hạn bền uốn của bánh răng (được xác định theo công thức trong tài liệu [8])

Chọn  K_FL = 1, Với bộ truyền quay hai chiều ta chọn  K_FC = 0,7

Þ  

+ Ứng suất uốn cho phép:

Trong đó:

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.

Þ

b. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Theo tài liệu [8], ứng suất tiếp xúc được xác định:

                       (3.25)

Trong đó:

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

Với:

e_a: là hệ số trùng khớp ngang, e_a được tính theo công thức sau:  

Z₁: Số răng bánh răng trụ (Z₁=9).

Z₂: Số răng thanh răng (Z₂=27).

 - hệ số tải trọng động.  tính theo công thức (theo tài liệu [8]):

             Trong đó:

   K_Hα - hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng. K_Hα = 1,02;

   K_Hβ  - hệ số tập trung tải trọng. K_Hβ = 1,08;

              T     - mômen xoắn trên bánh răng (Nmm);

               = 1,1;  b_w = j_d  d_w = 0,650 =30

                 Þ         

 Thay các thông số vào công thức (3.25) được:

 (MPa)

 Vậy:  Do đó thoả mãn điều kiện tiếp xúc.

* Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:

- Ứng suất uốn được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

                                                            (3.26)

- Hệ số dạng răngY_F1, Y_F2 xác định theo đồ thị trên hình 10.21[3] với hệ số dạng răng dịch chỉnh x = 0.647 và số răng tương đương. 

- Hệ số K_FB =  1,25 (tra theo đồ thị 10.14[3]) 

- Hệ số K_F: Tính theo công thức: 

- Hệ số:

 Thay các thông số vào công thức (3.11) ta được:

           Vậy điều kiện Đảm bảo bộ truyền trục vít -   thanh răng đủ bền trong quá trình làm việc.

3.4.5 Tính bền trục lái  

Trục lái làm bằng thép 20 có ứng suất . d= 20 mm.

       Ứng suất xoắn gây nên tại tiết diện nguy hiểm được xác định bằng công thức: (theo tài liệu [7] tr153).

                                                                                                   (3.27)

Trong đó: 

             P­_vl – lực cực đại tác dụng lên vành tay lái. P­_vl = 160 (N);

             R  –  bán kính vành tay lái. R = 180 (mm);  

                      W_x – mô đuyn chống xoắn;

                              (mm³)

* Thay số vào công thức (3.27)

                                    (N/mm²) = 18 MN/m²                

            Với vật liệu chế tạo trục lái là thép nhiệt luyện có ứng suất xoắn cho phép là: N/mm².

           Vậy  , trục lái đủ bền.

 * 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).

                                                                                                (3.28)

             Trong đó:     

                      ;

                      L - chiều dài trục lái. L = 700 mm  = 7,4 m;

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

* Thay các giá trị vào công thức(3.28):

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

Suy ra: , vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối. Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

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. Tính bền đòn kéo ngang theo chế độ phanh cực đại (theo công thức trong tài liệu [2]):

                                                                                         (3.29)

               Trong đó:

       G₁    - tải trọng  trong trạng thái tĩnh. G₁ = 9210 (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 (3.29) ta được: 

                             (N)       

Hình 3.7.  Sơ đồ phân bố lực phanh.

 Qua sơ đồ phân tích lực trên ta có:

                     (N)                                     (3.30)                                                         

              Trong đó:

                   c  - là kích thước trên hình 3.7; (mm);

                   m - chiều dài thanh bên hình thang lái; m = 140 (mm);                        

Ta lại có:

             (N)

             (N)

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

                                                                                                        (3.31)

            Trong đó:

             P  - lực tác dụng theo phương của đòn ngang. P = Q₂ = 1327,3 (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 (3.31)

                                   (N/mm²)

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

3.4.7. 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. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. Do vậy ta tính bền theo điều kiện uốn. Mômen uốn được xác định theo cong thức trong tài liệu [2]:

                                  (Nm)

           Kiểm tra ứng suất uốn tại vị trí nguy hiểm nhất tại chỗ giao nhau giữa hai tiết diện. Ứng suất uốn được xác định theo công thức trong tài liệu [8]:

                                                              (3.32)

                     Trong đó:

      Với  b = 30 mm; h = 20 mm

            Theo tài liệu [3], lấy hệ số an toàn n = 1,5 và với thép 20X thì ta có:

                  Þ             

Vậy: Nên thoả mãn điệu kiện bền uốn.

 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 = 1032,7 (N).

          + Ứng suất uốn của thanh nối:

                                                                                                       (3.33)

           Trong đó:

                      Þ                                

    Thanh nối được làm bằng vật liệu thép 20X có

Vậy: . 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.

Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH có cơ tính:

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp cầu được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.

  Kiểm tra bền khớp cầu.

 - Lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực phanh cực đại P_pmax.

                                        (N)

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]:

                                                                                                   (3.34)

                         F – là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rô tuyn

                                            (N)

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

                      Þ   Hệ số an toàn:  

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

b. Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt.

     Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất. Ứng suất cắt được tính theo công thức trong tài liệu [8]:

                                                                                                         (3.35)

              Trong đó:

                  F_c - là tiết diện của rô tuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất;

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

                   Þ     Hệ số an toàn:   

 Như vậy qua kiểm nghiệm một số bộ phận cơ bản, cho thấy xe TOYOTA Camry hoạt động tốt ở điều kiện địa hình tại Việt Nam.

CHƯƠNG 4: KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI XE

TOYOTA CAMRY

Việc bảo quản, bảo dưỡng xe là việc làm thường xuyên liên tục của người lái xe và thợ nhất là đối với chủ xe, có như vậy mới đảm bảo giữ tốt, dùng bền, an toàn tiết kiệm.

Hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra hư hỏng làm mất khả năng điều khiển xe, do đó có thể gây nên những tai nạn bất ngờ. Chính vì vậy việc thường xuyên kiểm tra hệ thống lái là một việc làm cần thiết bảo đảm tính an toàn sử dụng cho xe. Mặt khác hệ thống lái nằm trong nhóm các hệ thống có tỷ lệ hư hỏng do mòn cao cho nên ta phải chú ý bảo dưỡng sửa chữa bôi trơn đúng chế độ. Bảo quản thay thế và bổ xung dầu trợ lực kịp thời đúng quy định.

Dưới đây là một số yêu cầu chung và một số nội dung cụ thể trong chăm sóc bảo dưỡng hệ thống lái, một số hư hỏng thường gặp và cách khắc phục.

4.1. Những chú ý trong quá trình khai thác, bảo dưỡng

Trên cơ sở nắm vững đặc điểm cấu tạo và nguyên lý làm việc hệ thống lái, trong quá trình sử dụng bảo dưỡng sửa chữa ta phải tuân thủ một số yêu cầu sau đây:

-  Phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong trợ lực, thông rửa các phần tử lọc của bơm, thường xuyên kiểm tra độ kín khít của các mối ghép và đường ống trong trợ lực.

-  Không tự ý tháo cơ cấu lái, van phân phối hay bơm trợ lực. Khi tháo lắp các chi tiết của các bộ phận này phải đảm bảo thợ có tay nghề cao và đảm bảo vệ sinh công nghiệp.

-  Dầu dùng trong trợ lực lái phải đúng chủng loại và sạch.

* 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, các chi tiết tháo lắp phải để đúng nơi quy định.

4.2. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái xe TOYOTA Camry

4.2.1. Các chế độ bảo dưỡng hệ thống lái

a. Bảo dưỡng thường xuyên.

Bảo dưỡng thường xuyên là những công việc do lái xe, phụ xe chịu trách nhiệm và được thực hiện trước hoặc sau khi xe hoạt động, những công việc đó như sau: 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, kiểm tra mức dầu trong hộp cơ cấu lái, kiểm tra trạng thái làm việc của bộ trợ lực lái, hình thang lái.

b. Bảo dưỡng 1 (sau 6500 Km).

Ngoài những công việc trong bảo dưỡng thường xuyên còn làm thêm những công việc sau: 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.

c. Bảo dưỡng 2 (sau 12500 Km).

Ngoài những công việc trong bảo dưỡng 1 còn làm thêm những công việc sau: 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. Kiểm tra xiết chặt vỏ của cơ cấu lái với khung xe, trục lái với giá đỡ trong buồng lái, kiểm tra, điều chỉnh  độ rơ và lực quay vành tay lái. Kiểm tra, điều chỉnh khe hở ăn khớp trong cơ cấu lái trục vít thanh răng.

4.2.2. Nôi dung kiểm tra, điều chỉnh.

a.  Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.

Sơ đồ kiểm tra hành trình tự do vành tay lái được thể hiện trên hình 4.1. 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.

Hình 4.1.Sơ đồ kiểm tra hành trình tự do vành tay lái.

* 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 cho đến  khi bánh xe dịch chuyển.

-  Góc quay của kim sẽ tương ứng với hành trình tự do của vành tay lái, nếu xe không nổ máy thì hành trình tự do vành tay lái phải nhỏ hơn 30 mm. Nếu hành trình tự do quá lớn thì phải điều chỉnh khớp của thanh nối, cơ cấu lái, điều chỉnh độ rơ trục các đăng lái, siết chặt đai ốc bắt trục các đăng, điều chỉnh moay ơ bánh xe.

b. Kiểm tra đầu thanh nối.

* Các bước tiến hành kiểm tra.

-  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.

-  Mômen quay tiêu chuẩn: 0,29 đến 1,96 Nm.

Nếu mômen quay không nằm trong giá trị tiêu chuẩn, phải thay đầu thanh nối bằng chiếc mới.

c. 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.

-   Vẽ một đường thẳng trên băng che, như được chỉ ra trong hình 4.3.

-  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

-  Đo khoảng cách giữa hai đường thẳng trên băng dính ở trên vô lăng.

-  Chuyển khoảng cách đo được thành góc đánh lái. Khoảng cách là 1mm = Khoảng 1 độ góc lái.

d. 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, 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.

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

-  Quay đầu thanh răng phải và trái với một lượng như nhau (nhưng ngược chiều nhau) theo góc lái.

-  Lắp các kẹp cao su chắn bụi bên trái và bên phải.

e. 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.

Hình 4.5. Kiểm tra độ đảo lốp.

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

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

f. Kiểm tra góc quay bánh xe:

Hình 4.6. 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’.

- Nếu các góc bánh xe phía trong bên phải và bên trái khác với giá trị tiêu chuẩn, phải kiểm tra chiều dài đầu thanh răng bên trái và bên phải.

g) Kiểm tra góc doãng của bánh xe (camber), góc nghiêng dọc của trụ đứng (caster) và góc nghiêng ngang của trụ đứng (kingpin).

Hình 4.7. 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.

- Tiến hành kiểm tra trong khi xe trống (không có lốp dự phòng hay dụng cụ trên xe).

- Dung sai cho sự chênh lệch giữa bánh xe trái và phải là 0 độ 30 phút hay nhỏ hơn cho cả hai góc camber và caster.

- Tháo đồng hồ đo các góc camber-caster và kingpin và miếng gá.

- Lắp ốp moay ơ bánh xe.        

Nếu góc caster và góc kingpin không nằm trong vùng tiêu chuẩn sau khi đã điều chỉnh đúng góc camber, phải kiểm tra lại các chi tiết của hệ thống treo xem có bị hỏng và hoặc mòn không. Các góc tiêu chuẩn được ghi trong bảng 4.1.

             Bảng 4.1. Góc Camber, caster và góc kingpin                    

h. Kiểm tra, điều chỉnh độ chụm

Hình 4.8. Kiểm tra độ chụm.

Kiểm tra độ chụm tiêu chuẩn theo bảng 4.2. Nếu độ chụm không như tiêu chuẩn, phải điều chỉnh các đầu thanh nối.

* Điều chỉnh độ chụm: Điều chỉnh độ chụm được thể hiện trên hình 4.9.

       Hình 4.9. 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.

- Nới lỏng các đai ốc hãm đầu thanh nối.

- Điều chỉnh các đầu thanh răng nếu sự chênh lệch về chiều dài ren giữa các đầu thanh răng bên phải và bên trái không nằm trong phạm vi tiêu chuẩn.

- Kéo dài đầu thanh răng ngắn hơn nếu độ chụm đo được lệch về hướng ra ngoài.

- Thu ngắn đầu thanh răng dài hơn nếu độ chụm đo được hướng vào trong.

- Vặn các đầu thanh răng bên phải và bên trái một lượng bằng nhau để điều chỉnh độ chụm.

- Phải đảm bảo rằng chiều dài của đầu nối thanh răng trái và phải là giống nhau.

- Xiết chặt đai ốc hãm đầu thanh nối đến mômen xiết tiêu chuẩn: 75 Nm.

i. Kiểm tra, điều chỉnh bộ phận trợ lực lái.

*  Kiểm tra điều chỉnh độ võng dây đai của bơm dầu trợ lực lái.

Kiểm tra bằng cách dùng một ngón tay ấn một lực từ 3÷3.5 KG vào chính giữa dây đai (khoảng cách độ võng phải đạt tới 8÷13 mm). Nếu không đúng điều chỉnh lại bằng cách thay đổi vị trí bơm hoặc vành căng dây đai.

*  Kiểm tra dầu trợ lực

Để nâng cao độ tin cậy của hệ thống lái, trong quá trình sử dụng phải thường xuyên kiểm tra mức dầu trong bình dầu một cách định kỳ theo chỉ dẫn. Việc kiểm tra thường xuyên đảm bảo hệ thống trợ lực làm việc tốt.

-  Các bước tiến hành:

+ Đỗ xe ở nơi bằng phẳng.

+ Tắt máy kiểm tra mức dầu trong bình chứa.

+  Kiểm tra mức dầu nằm trong vùng HOT LEVEL trên vỏ bình chứa. Nếu dầu nguội thì kiểm tra mức dầu nằm trong vùng COLD LEVEL.

+  Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải.

+  Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia để làm nóng dầu. Nhiệt độ dầu  75÷80⁰ C.

+  Kiểm tra xem có bọt hoặc vẩn đục không.

+  Để động cơ chạy không tải, đo mức dầu trong bình chứa.

+  Tắt máy, chờ vài phút và đo mức dầu trong bình chứa.

+  Khi động cơ làm việc ở chế độ không tải mức dầu cần thấp hơn mặt trên của bầu dầu  5 mm.

+  Nếu cần thiết thì bổ xung dầu dầu đúng chủng loại ATF DEXRON^© II hoặc III

* Thay dầu trợ lực lái.

Tiến hành thay dầu trợ lực lái: việc thay dầu trợ lực lái có thể tiến hành 2 lần 1 năm nếu xe hoạt động liên tục.

-  Các bước tiến hành:

+ Khi thay dầu phải kích bánh trước của xe lên và đỡ bằng giá để xe không chạm đất.

+  Tháo ống dầu hồi ra khỏi bình chứa rồi xả dầu vào khay.

+  Cho động cơ chạy không tải, đánh lái hết cỡ sang hai bên trong khi đang xả dầu.

+  Tắt máy, đổ dầu sạch vào bình (dầu ATF DEXRON^© II hoặc III).

+  Nổ máy và chạy ở 1000 v/p. Sau 1÷2 (s) thì tắt máy.

+  Lắp ống dầu hồi vào bình dầu.

+  Xả khí khỏi hệ thống trợ lực lái.

*  Kiểm tra áp suất dầu trợ lực lái

-  Tháo ống cấp dầu cao áp ra khỏi hộp cơ cấu lái.

-  Xả khí hệ thống trợ lực lái.

-  Khởi động động cơ và để hệ thống chạy không tải.

-  Đánh tay lái hết cỡ từ bên này sang bên kia vài lần để làm nóng dầu.

-  Áp suất dầu nhỏ nhất: 60 kgf/cm².

*  Kiểm tra lực lái.

-  Để vô lăng ở vị trí trung tâm.

-  Tháo cụm nút nhấn còi.

-  Khởi động động cơ và để động cơ chạy không tải.

-  Đo lực lái ở cả hai phía.

- Lực lái: 60 kgf.cm hay nhỏ hơn.

* Kiểm tra sự làm việc của bơm.

  Để kiểm tra cần tháo bơm ra khỏi xe, xả dầu, làm sạch bên ngoài. Bơm làm việc tốt khi áp suất lớn hơn 60 KG/cm² ở số vòng quay 800 ÷ 1000 v/p.

- Tiến hành kiểm tra bơm trên giá thử động cơ có dẫn động băng dây đai, có bộ phận trợ lực đồng hồ áp lực van bi để đóng tức thời đường nén của bơm, khi đóng hoàn toàn van bi nếu bơm làm việc tốt phải đạt 65 KG/cm².

- Nhiệt độ dầu khi thử nghiệm nếu hệ thống trợ lực làm việc tốt thì nhiệt độ trong khoảng 75÷80⁰ C.

4.3. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

a. Dụng cụ cần thiết.

- Kìm tháo phanh.

- Đế từ của đồng hồ đo.

- Panme ngoài 25 – 50 mm.

- Đồng hồ đo đường kính xi lanh.

- Bộ dụng cụ tháo vít.

- Búa, đột, kìm.

* 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).

* Bôi trơn và keo làm kín - Dầu trợ lực lái, keo có mã số 08833 – 00080, THREE BOND 1344, LOCTITE 242 hoặc loại tương đương.

b. Qui trình tháo:

*  Những chú ý trước tháo cơ cấu lái:

-  Tháo cụm cơ cấu lái ra khỏi hệ thống lái.

-  Xả hết dầu trong cơ cấu lái và bộ phận trợ lực ra ngoài.

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, với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo: PGS-TS………………. cùng các thầy trong Bộ môn ô tô quân sự cùng các bạn đồng nghiệp, em đã hoàn thành bản đồ án: “Khai thác hệ thống lái trên xe TOYOTA Camry”, 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 hệ thống lái trên xe ô tô du lịch, trình bày tóm tắt các hệ thống lái trên xe.

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

Chương 3. Tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe Toyota Camry, với các bước kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính bền cho một số chi tiết chính của cơ cấu lái.

Chương 4. Với nội dung khai thác hệ thống lái của xe Toyota Camry, hướng dẫn bảo dưỡng, một số hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.

     Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ và kinh nghiệm còn bị hạn chế, cho nên chất lượng đồ án còn hạn chế, còn nhiều thiếu sót trong phần tính toán và kết cấu có thể chưa hợp lý. Rất mong sự đóng góp ý kiến của các thầy để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

     Em xin chân thành cảm ơn!

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]. TOYOTA, Cẩm nang sửa chữa, xê ri NCP 41, 42, 8/2003.

[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.