MỤC LỤC
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1 Công dụng
1.2 Phân loại
1.3 Yêu cầu
2. Kết cấu hệ thống lái
2.1Vô lăng
2.2 Trục lái
2.3 Cơ cấu lái
a. Tỷ số truyền cơ cấu lái
b. Hiệu suất cơ cấu lái
c. Các yêu cầu của cơ cấu lái
d. Các dạng cơ cấu lái thông dụng
3. Các góc đặt bánh xe.
4. Dẫn động lái
5. Giới thiệu cường hóa lái.
5.1 Đặt vấn đề.
5.2 Kết cấu trợ lực lái.
5.2.1 Nguồn cung cấp.
5.2.2 Xi lanh lực.
5.2.3 Van phân phối.
5.2.4 Tính chép hình của hệ thống lái.
5.2.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực.
Chương 2: Tính toán hệ thống lái.
1. Các số liệu thiết kế.
1.1 Số liệu tham khảo.
1.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống lái.
2. Chọn phương án thiết kế.
2.1 Chọn phương án dẫn động lái.
2.2 Chọn phương án cơ cấu lái.
3. Thiết kế hệ thống lái.
3.1 Tính mô men cản quay vòng max.
3.2 Tỷ số truyền của hệ thống lái.
3.2.1 Tỷ số truyền của dẫn động lái.
3.2.2 Tỷ số truyền của cơ cấu lái.
3.2.3 Xác định lực tác dụng lớn nhất ở vành tay lái.
3.3 Chọn phương án cường hóa lái.
3.4 Tính các thông số hình học của dẫn động lái.
3.4.1 Tính động học hình thang lái.
3.4.2 Xây dựng đường đặc tính lý thuyết.
3.4.3 Xây dựng đường đặc tính thực tế.
3.5 Kiểm tra các thông số hình học của cơ cấu lái.
3.5.1 Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng.
3.5.2 Xác định các thông số của bánh răng.
3.5.3 Xác định kích thước và thông số của thanh răng.
3.6 Tính bền cơ cấu lái.
3.6.1 Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng.
3.6.2 Kiểm tra vật liệu.
3.7 Tính trục lái.
3.8 Tính bền đòn kéo ngang.
3.9 Tính bền đòn bên hình thang lái
3.10 Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái.
3.11 Tính bền khớp cầu.
Chương 3: Thiết kế cường hóa lái.
1. Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái.
2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái.
3. Tính toán xi lanh lực.
4. Xác định năng suất của bơm.
5. Tính các chi tiết của van phân phối.
a. Tính góc xoay của van quay.
b. Các thông số khác.
Chương 4: Tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái.
4.1. Dầu mỡ bôi trơn.
4.2. Tháo cơ cấu lái.
4.3. Lắp cơ cấu lái.
4.4. Lắp rắp các cụm cường hóa.
4.4.1. Lắp rắp các bộ phận của xi lanh.
4.4.2. Lắp van phân phối.
4.5. Chẩn đoán những hư hỏng của hệ thống lái ô tô và biện pháp khắcphục
4.5.1. Độ rơ vành tay lái
4.5.2. Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều
4.5.3. Áp suất của cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định
4.6. Bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái
4.6.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái
4.6.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái
KẾT LUẬN
TÀI LIỆU THAM KHẢO
MỞ ĐẦU
Ngày này, nền công nghiệp hiện đại ngày càng phát triển, trên hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế xã hội. Ngành công nghiệp nói chung và nền công nghiệp ô tô nói riêng đang trong thời kỳ hoàn thiện và phát triển vượt bậc, đảm bảo phục vụ lợi ích tốt nhất của con người, với yêu cầu kỹ thuật và chất lượng không ngừng nâng cao.
Với ngành công nghiệp ô tô, để đảm bảo tính tiện nghi, an toàn cho người sử dụng thì việc thiết kế một hệ thống lái đảm bảo đầy đủ các yêu cầu đặt ra là một điều rất cần thiết trong xã hội hiện đại. Một hệ thống lái phải đảm bảo tính quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng, điều khiển dễ dàng, dễ chăm sóc sửa chữa, bảo dưỡng và phù hợp với phần lớn đối tượng sử dụng.
Cũng vì thế mà hệ thống lái ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống lái ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ hơn.
Qua tìm hiểu và nghiên cứu, cùng với yêu cầu nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp em được giao nhiệm vụ : ‘‘Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch”.
Do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án này tập trung vào cơ cấu lái và tính toán cường hóa lái là chủ yếu. Trong quá trình thực hiện em xin cảm ơn thầy: Đại tá-Tiến sĩ: ………… và các thầy trong khoa đã giúp đỡ em hoàn thành bài đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1. Công dụng, phân loại, yêu cầu.
1.1. Công dụng.
Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô (thay đổi hay duy trì) theo tác động của người lái. Hệ thống lái tham gia cùng các hệ thống điều khiển khác thực hiện điều khiển ô tô và đóng góp vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông khi ô tô chuyển động.
1.2. Phân loại.
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái
a) Phân loại theo số lượng cầu dẫn hướng.
- Các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
- Các bánh dẫn hướng ở cầu sau .
- Các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
b) Phân loại hệ thống lái theo kiểu truyền lực .
- Hệ thống lái cơ khí .
- Hệ thống lái có trợ lực bằng thuỷ lực, bằng khí nén, hoặc kết hợp…
1.3. Yêu cầu của hệ thống lái.
- Giữ chuyển động thẳng, ổn định.
- Quay vòng ngoặt trên diện tích bé, thời gian ngắn.
- Động học quay vòng phải đúng, để các bánh xe không bị trượt.
3. Các góc đặt bánh xe.
Việc bố trí các bánh xe dẫn hướng liên quan trực tiếp tới tính điều khiển xe, tính ổn định chuyển động của ôtô. Các yêu cầu chính của việc bố trí là điều khiển chuyển động nhẹ nhàng, chính xác đảm bảo ổn định khi đi thẳng cũng như khi quay vòng, kể cả khi có sự cố ở các hệ thống khác. Đối với xe con yêu cầu này ngày càng được quan tâm và được nâng cao hơn vì vận tốc của xe không ngừng được nâng lên.Trên cầu dẫn hướng các bánh xe dẫn hướng được bố trí và quan tâm thích đáng.
3.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe ( Camber ).
Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là gócCAMBER, và đo bằng độ.Khi bánh xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “CAMBERdương”, và ngược lại gọi là góc”CAMBER âm.
3.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng ( caster và khoảng caster ).
Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụ đứng.Nó được đo bằng độ, và được xác định bằnggóc giữa trụ xuay đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Nếu trụ xuay đứng nghiêng về phía sau thì gọi là góc nghiêng dương và ngược lại gọi là góc nghiêng âm.
3.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng ( Kingpin ).
Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe. Góc Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và phương thẳng đứng .
4. Dẫn động lái.
Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe. Vì vậy dẫn động lái trên xe phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước,đòn kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định.
5. Giới thiệu cường hóa lái.
5.1. Đặt vấn đề.
Ta thấy lực cản quay vòng tỉ lệ thuận với trọng lượng xe phân lên cầu trước dẫn hướng. do vậy những xe có trọng tải càng lớn thì lực cản quay vòng càng lớn. lực cản quay vòng tăng tới một giới hạn nào đó thì người lái không điều khiển vô lăng được nữa. Trong trường hợp đó cần có một bộ phận hỗ trợ cho người lái khi quay vòng xe. Người ta gọi bộ phận đó là trợ lực lái.
5.2. Kết cấu trợ lực lái.
Một số sơ đồ hệ thống lái có trợ lực:
Sơ đồ 1: Cơ cấu lái, van phân phối và bộ phận sinh lực được bố trí riêng rẽ.
Sơ đồ 3: Van phân phối và bộ phận sinh lực được bố trí trên cùng một khối.
Chương 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
1. Các số liệu thiết kế .
1.1. Số liệu tham khảo.
Xe du lịch 7 chỗ ngồi:
Chiều rộng cơ sở B = 1650mm
Khoảng cách giữa hai trụ quay đứng : B0 = 1410 mm.
Chiều dài cơ sở của xe: L = 2400 mm.
Chiều dài toàn bộ xe: L0=4240mm.
Trọng lượng không tải : G0 = 21000N
Trọng lượng toàn tải : G = 27600N
Trọng lượng tác dụng lên cầu trước dẫn hướng: G1=13600 N
Trọng lượng tác dụng lên một bánh dẫn hướng Gbx = 6800N
Ký hiệu lốp : 215/70 R16
Thông số hệ thống lái.
Chiều dài đòn bên hình thang lái m = 180mm
Khoảng cách giữa đòn ngang và trụ trước y = 188mm
Chiều dài thanh nối bên hình thang lái p = 280mm
1.2. Yêu cầu thiết kế hệ thống lái.
- Quay vòng ngặt trong thời gian ngắn nhất trên diện tích nhỏ nhất.
- Lực lái nhẹ, tức lực đặt trên vành tay lái phải nhỏ nhưng phải đảm bảo cảm giác tới người lái.
- Ôtô chuyển động thẳng phải ổn định đặc biệt ở tốc độ cao.
2. Chọn phương án thiết kế.
Đặc điểm xe du lịch:
- Xe tải trọng thấp.
- Vận hành trên mặt đường tốt, điều kiện thuận lợi.
2.1. Chọn phương án dẫn động lái.
Dẫn động lái bao gồm tất cả các cơ cấu truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của các bánh xe dẫn hướng.
2.2. Chọn phương án cơ cấu lái.
Hiện nay trên các xe chủ yếu sử dụng hai loại cơ cấu lái là:
Cơ cấu lái loại trục răng - thanh răng và cơ cấu lái loại bi tuần hoàn.
3. Thiết kế hệ thống lái.
3.1. Tính mô men cản quay vòng max.
Mômen cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định ở trạng thái xe quay vòng và chở đủ tải. Mômen cản quay vòng được tính toán khi xuất hiện lực cản lăn ở hai bánh xe ngược chiều nhau, có một lực bên Y, mô men ổn định của bánh xe dẫn hướng.
MC = M1+M2+M3(2.1)
Mômen cản tổng cộng trên cầu trước dẫn hướng được tính toán như sau:
Mc = 2.(M1 + M2 ) c= 2 Gbx (f.a + 0,14.jy.r) c (2.8)
Giá trị c theo kinh nghiệm 1,07-1,15. Chọn c=1,1
Thay số vào ta có: Mc=1040 (N.m)
3.2. Tỷ số truyền của hệ thống lái.
3.2.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái id.
Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. id = 0,85-1,1. Chọn sơ bộ id=1 ( cho cầu dẫn hướng).
3.2.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic .
Do tỷ số truyền của dẫn động lái id=1, nên tỷ số truyền của cơ cấu lái ic = 16
3.3. Chọn phương án cường hóa lái.
Với thực tế và những vấn đề về cường hóa lái đã được giới thiệu ở phần trước, ta chọn phương án thiết kế cường hóa như sau:
- Phương án cường hóa lái là cường hóa thủy lực.
- Chọn bơm là bơm cánh gạt.
- Phương án bố trí là sơ đồ 4: cơ cấu lái, xi lanh lực và van phân phối bố trí trên cùng một khối.
Theo các thông số lấy trên xe tham khảo ta có:
- m = 180(mm): chiều dài đòn bên hình thang lái
- y = 188(mm): khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái
- p = 280(mm): chiều dài thanh nối bên hình thang lái
Như vậy với 750 thì ta có được đường cong thực tế gần với đường cong lý thuyết nhất, và thỏa mãn điều kiện về sai lệch giữa lý thuyết và thực tế.
3.6. Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.
3.6.1. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng – thanh răng.
- Lực vòng cực đại tác dụng lên bánh răng:
Pv =Pmax.ic= 430.16 =6880(N)
3.6.2. Kiểm tra vật liệu:
Trong quá trình làm việc thanh răng và bánh răng chịu ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc và tải trọng va đập từ mặt đường. vì vậy thường gây ra hiện tượng rạn nứt chân răng.
3.8. Tính bền đòn kéo ngang.
Trong quá trình làm việc, đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương doc 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.
Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và ổn định.
3.9. Tính bền đòn bên hình thang lái.
Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 40X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn.
Do vậy ta tính bền theo điều kiện uốn: Mu=AB.Q2=180.10729=1931220(Nmm).
Chương 3: THIẾT KẾ CƯỜNG HÓA LÁI
1. Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái.
*. Lực đặt lên vành tay lái để gài trợ lực:
Đối với ô tô du lịch giá trị này thường nằm trong khoảng 20 – 40N. Đối với xe thiết kế ta chọn là: Po = 30N. Từ đó ta tính được mô men cần thiết để mở cường hóa.
*. Chỉ số hiệu quả tác dụng: là tỷ số giữa lực đặt vào vành tay lái khi không có trợ lực và khi có trợ lực.
Với Pv = 160N, là lực lớn nhất đặt vào vành tay lái khi có trợ lực.
Chỉ số H thường lấy < 4. Do đó H = 2,7 là hợp lý.
2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái.
Theo giáo trình thiết kế tính toán ô tô thì thì đặc tính của cường hóa chỉ rõ sự đặc trưng của quá trình làm việc của bộ cường hóa hệ thống lái. Khi van quay của van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cường hóa quy dẫn lên vành tay lái Pc = 0 nên mô men cản quay vòng Mc = 0.
Do bộ cường hóa được thiết kế ở giữa có thanh xoắn, nênkhi những va đập ở mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nếu nằm trong giới hạn lực xoắn sơ bộ ban đầu của thanh xoắn thì lực đó được truyền lên vành tay lái. Nếu lực ngược đó vượt qua giới hạn đó thì thanh xoắn sẽ được xoắn tiếp dẫn đến thân van phân phối bị lệch về một phía và bộ cường hóa bắt đầu làm việc. Cụ thể, để bộ cường hóa làm việc thì lực đặt lên vành tay lái phải lớn hơn 30N.
3. Tính toán xi lanh lực.
Kích thước của xi lanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh ra được lực cần thiết trong khi áp suất chất lỏng trong hệ thống trợ lực lái là có giới hạn. nếu kích thước nhỏ thì áp suất dầu trợ lực phải lớn và ngược lại. Áp suất dầu là do bơm dầu sinh ra, nó có giới hạn, còn kích thước xi lanh phải vừa phải để bố trí được trên xe.
CHƯƠNG 4: THÁO LẮP BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI
1. Dầu mỡ bôi trơn.
Với bộ truyền để hở và làm việc ở tốc độ thấp, nên ta dùng mỡ để bôi trơn. Ta chọn loại mỡ gốc molyden disunfua liti.
Các vị trí bôi trơn gồm có:
- Ổ bi trên và dưới.
- Bánh răng – thanh răng ( toàn bộ chiều dài thanh răng ).
- Bôi trơn bạc, dẫn động thanh răng.
- Đầu dẫn động lắp với thanh răng.
2. Tháo cơ cấu lái.
- Kẹp cơ cấu lái trên êtô
- Tháo thanh dẫn động lái: nới lỏng đai ốc hãm, đánh dấu ghi nhớ vị trí lên thanh lái và thanh răng. Sau đó tháo thanh nối và đai ốc hãm.
- Tháo cao su che bụi: trước tiên tháo các kẹp, sau đó tháo cao su che bụi, cuối cùng đánh dấu cao su bên trái và bên phải.
3. Lắp cơ cấu lái.
- Bôi mỡ gốc molyden disunphua liti vào các vị trí: toàn bộ trục răng, thanh răng, ổ lăn, đầu thanh dẫn động lái, bạc, dẫn hướng thanh răng…
- Lắp thanh răng vào trong vỏ thanh răng.
- Lắp trục răng vào vỏ, cùng với ổ bi trên dưới, nắp dưới.
- Lắp phanh hãm, rồi lắp vòng bít.
4. Lắp ráp các cụm cường hóa.
4.1. Lắp ráp các bộ phận của xi lanh.
Piston được hàn trước một mảnh vào thanh răng ở vị trí xác định , ta đặt xéc măng vào sau đó lắp nốt mảnh nữa của piston sao cho xéc măng rơi khít vào trong khe hở , lắp phanh hãm vào hốc của piston và thanh răng .
4.2. Lắp van phân phối.
Lắp thanh xoắn vào vỏ trục răng sau đó đóng bạc vào tỳ lên đầu dưới của thanh xoắn để giữ cứng thanh xoắn ở dưới nghĩa là chỉ có phần giữa của thanh xoắn được xoay một góc nhỏ chỉ đủ để mở cho các đường dầu chảy sang cường hóa.
6. Bảo dưỡng và sử chữa hệ thống lái.
6.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái.
Trong bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày, kiểm tra khoảng chạy tự do của tay lái và cả tác động của hệ thống lái đối với đường đi của ôtô. Cần xem tình trạng bên ngoài các tấm đệm khít của cácte cơ cấu lái để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu.
6.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái.
Để xác định mức độ mài mòn và tính chất sửa chữa, phải tháo rời các chi tiết trong hệ thống lái.
KẾT LUẬN
Kỹ thuật ôtô ngày càng được phát triển tới mức rất cao, thoả mãn những yêu cầu và đòi hỏi khắt khe về tính năng kinh tế, kỹ thuật môi trường, đặc biệt là an toàn chuyển động của ôtô ở tốc độ cao. Vì vậy trên ôtô được trang bị thêm rất nhiều hệ thống kỹ thuật cao để đảm bảo được các tính năng nói trên.
Sau một thời gian dài nghiên cứu, tính toán và thiết kế được sự trợ giúp tận tình của thầy: Tiến sĩ ………… và các thầy cô trong bộ môn và toàn thể các bạn đồng nghiệp. Đến nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch”.
Thông qua đồ án tốt nghiệp đã phần nào nói lên được tác dụng và vai trò quan trọng của hệ thống lái, và những cải tiến kỹ thuật để việc điều khiển xe được dễ dàng hơn.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm nghiên cứu còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các Thầy tận tình chỉ bảo, giúp đỡ.
Em xin chân thành cảm ơ!
......, ngày ... tháng ... năm 201....
Sinh viên thực hiện
...................
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý thuyết ôtô máy kéo – Năm 1993
Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng.
2. Chi tiết máy Tập I, tập II – Năm 1997
Nguyễn Trọng Hiệp.
3. Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Năm 1991.
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"