MỤC LỤC

MỤC LỤC...1

LỜI NÓI ĐẦU.. 4

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI. 5

1. Công dụng, phân loại và yêu cầu. 5

1.1. Công dụng. 5

1.2. Các trạng thái quay vòng của xe. 5

1.3. Phân loại hệ thống lái 6

2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô. 7

2.1. Vành lái 7

2.2. Trục lái 8

2.3. Cơ cấu lái 8

2.4. Góc đặt bánh xe. 16

2.5. Dẫn động lái 21

2.6. Hệ thống lái có trợ lực. 23

CHƯƠNG II. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 25

1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu lái 25

1.1. Bánh răng – thanh răng. 25

1.2. Trục vít – ê cubi – thanh răng – cung răng. 25

2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái 25

2.1. Dẫn động lái với hình thang lái 4 khâu. 25

2.2. Dẫn động lái với hình thang lái 6 khâu. 26

3. Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái 26

3.1. Cường hóa điện. 26

3.2. Cường hóa khí nén. 26

3.3. Cường hóa thủy lực. 27

CHƯƠNG III. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 2,5 TẤN - XE THAM KHẢO: HUYNDAI 2,5 TẤN HD65... 28

Các số liệu thiết kế. 28

I. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG LÁI. 29

1. Tính toán động học hình thang lái 29

2. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết. 31

3. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế. 31

4. Xác định mô men cản quay vòng tại chỗ. 34

5. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 37

6. Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ô tô. 38

II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI TRỤC VÍT – Ê CUBI – THANH RĂNG – CUNG RĂNG    39

1. Thông số hình học. 39

2. Thiết kế bộ truyền trục vít – ê cubi 39

3. Thiết kế bộ truyền thanh răng - cung răng. 43

3.1.  Chọn vật liệu. 44

3.2.  Xác định các thông số của bộ truyền. 44

III. TÍNH BỀN HỆ THỐNG LÁI. 47

1. Tính bền trục lái 47

2. Tính bền đòn quay đứng. 48

3. Tính bền đòn kéo dọc. 50

4. Tính bền đòn kéo ngang. 51

5. Tính bền đòn bên. 53

6. Tính bền khớp cầu (Rô tuyn). 54

CHƯƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI. 56

I. CÁC YÊU CẦU CỦA CƯỜNG HÓA LÁI. 56

II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CƯỜNG HÓA LÁI. 56

1. Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái 56

2. Chọn van phân phối 60

3. Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay. 60

III. TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA LÁI. 61

1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái 61

2.  Xây dựng đặc tính cường hóa lái 61

3. Xác định lực tính toán. 63

4. Tính toán xilanh lực. 64

5. Tính chọn bơm trợ lực. 66

6. Tính toán các chi tiết của van phân phối 67

CHƯƠNG V. BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI. 70

I. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI. 70

1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống. 70

2. Sửa chữa chi tiết hệ thống lái 70

II. SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI. 71

Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái 71

Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái 73

Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở. 74

Kiểm tra trợ lực lái 74

KẾT LUẬN.. 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 76

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong nền kính tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ô tô ngày càng được khẳng định vì ô tô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hóa trên nhiều loại địa hình khác nhau.

   Những năm gần đây, lượng ô tô tải có xu hướng tăng lên, đặc biệt là loại ô tô tải 2,5 tấn với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.

   Với ô tô nói chung và ô tô tải nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái. Với đồ án tốt nghiệp của em, em đã cơ bản hoàn thành việc Thiết kế hệ thống lái cho xe ô tô tải 2,5 tấn.

   Sau nhiều ngày dưới sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy: PGS.TS ……..……. và sự tìm hiểu của em, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện đầy đủ.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                                                   Hà Nội ngày……tháng……năm 20…

                                                              Sinh viên thực hiện

                                                               ……………..

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

1. Công dụng, phân loại và yêu cầu

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 cong của ô tô khi cần thiết.

  Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực. Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng.

1.2. Các trạng thái quay vòng của xe

  Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định q_v1 xe sẽ quay vòng với một bán kính quay vòng R₀ tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ).

1.3. Phân loại hệ thống lái

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

1.3.1. Phân loại theo phương pháp chuyển hướng

+  Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS);

+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).

1.3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực

+ Hệ thống lái cơ khí;

+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực;

+ Hệ thống lái trợ lực bằng khí nén hoặc chân không;

1.4. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô

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 rất ngắn trên một diện tích rất bé;

- Lực tác dụng 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 tùy 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 lái;

2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô

2.1. Vành lái

  Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.

M_v1=P₁.r_v1

2.2. Trục lái

  Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái chính có thểtruyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra.

2.4. Góc đặt bánh xe

  Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định. Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe.

Nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau:

- Khó lái;

- Tính ổn định lái kém;

- Trả lái trên đường vòng kém;

- Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh).

2.4.1. 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 góc Camber và đo bằng độ.Khi bánh  xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “Camber dương” và ngược lại gọi là góc “Camber âm”. Bánh xe không nghiêng thì Camber bằng không (bánh xe thẳng đứng).

2.4.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (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 bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Nếu trụ xoay đứng nghiêng về phía sau thì gọi là góc nghiêng dương và ngược lại gọi là góc nghiêng âm.

2.4.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

  Góc nghiêng ngang 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.

* Chức năng của góc Kingpin:

Giảm lực đánh lái:Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là bán kính r₀, r₀ là bán kính quay của bánh xe quanh trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng nằm ngang của bánh xe giữa đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với tâm của vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Nếu r₀ lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cảnlăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái. 

- Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r₀ quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh sẽ sinh ra một mô men quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe bị kéo sang một phía có phản lực lớn hơn. Các va đập từ mặt đường tác dụng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy ngược lại;

2.4.4. Độ chụm và độ mở (góc doãng)

  Độ chụm của bánh xe là thông số biểu thị góc chụm của 2 bánh xe dẫn hướng (hoặc hai bánh xe trên cùng một cầu xe), góc chụm là góc xác định trên một mặt phẳng đi qua tâm trục nối hai bánh xe và song song với mặt phẳng đường tạo bởi hình chiếu mặt phẳng đối xứng dọc trục của hai bánh xe lên mặt phẳng đó và hướng chuyển động của xe.

- Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B - A. Kích thước B, A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ chụm là dương nếu B - A > 0, là âm nếu B - A < 0.

2.4.5. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, bán kính quay vòng)

  Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.

Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay vòng mong muốn.

2.4.5. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, bán kính quay vòng)

  Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.

Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay vòng mong muốn.

2.5. Dẫn động lái

Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe. Dẫn động lái 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 vô lăng quay vòng một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thề bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung.

2.6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái

  Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái. Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. Ngoài ra để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một lực lái lớn hơn.

  Vì vậy để giữ cho hệ 

2.6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái

  Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:

- Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến;

- Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh.

  Dựa vào vị trí của van phân phối và xy lanh lực:

- Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái;

2.6.3. Nguyên lý trợ lực lái

  Trợ lực lái là một thiết bị thủy lực sử dụng công xuất của động cơ để giảm nhẹ lực lái. Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xy lanh lực. Piston trợ giúp cho việc chuyển động của thanh răng. Mức độ trợ giúp phụ thuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston. Vì vậy nếu cần trợ lực lớn hơn thì phải tăng áp suất dầu.

CHƯƠNG II

PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu lái

1.1. Bánh răng - thanh răng

* Ưu điểm:

- Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ.Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác;

- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp;

* Nhược điểm:

- Tỷ số truyền nhỏ;

- Kích thước chiều dài cơ cấu lớn,thanh răng chế tạo từ thép chất lượng cao,kích thước nhỏ,tuy vậy dễ bị cong trong quá trình sử dụng.

1.2. Trục vít – ê cubi – thanh răng – cung răng

* Ưu điểm:

- Ma sát giữa trục vít và ê cu là ma sát lăn thông qua các viên bi,bởi vậy hiệu suất truyền lực cao, giảm được sự mòn trong cơ cấu lái.

- Cho phép dễ dàng kết hợp với trợ lực lái thủy lực và được dùng phổ biến trên ô tô tải và ô tô buýt.

* Nhược điểm:

- Kết cấu tương đối phức tạp dẫn đến giá thành đắt và sửa chữa phức tạp hơn.

  Kết luận: Với đặc điểm của xe thiết kế là tải xe tải.Ta chọn cơ cấu lái loại trục vít – ê cubi – thanh răng – cung răng.

3. Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái

3.1. Cường hóa điện

* Ưu điểm:

- Hệ thống cho phép có khả năng sử lí rộng rãi nhiều thông tin liên quan tới khả năng quay vòng của ô tô,hoàn thiện chất lượng điều khiển và quay vòng.

* Nhược điểm:

- Hệ thống với nhiều cảm biến phức tạp,các chương trình điều khiển mô tơ DC, bộ kiểm soát tốc độ. Dẫn đến giá thành cao.

3.3. Cường hóa thủy lực

 Cơ cấu lái,van phân phối,xi lanh lực bố trí trên cùng một khối.

* Ưu điểm:

- Có cấu tạo khá đơn giản,tác động nhanh,hiệu suất cao.Với công nghệ chế tạo hiện đại cho phép thiết kế được những bộ trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn.Nên được sử dụng nhiều trên xe con và xe du lịch.

- Có áp suất trong hệ thống thủy lực lớn: p = 4 ÷ 10 (MN/cm²) nên giảm được kích thước và trọng lượng xilanh lực.

* Nhược điểm:

- Có nhiều chỗ tiếp xúc cơ khí dẫn đến mài mòn.

  Kết luận: Chọn hệ thống lái có cơ cấu lái kiểu trục vít ê cubi – thanh răng – cung răng, dẫn động lái với hình thang lái 4 khâu, cường hóa lái thủy lực.

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 2,5 TẤN – XE THAM KHẢO: HUYNDAI 2,5 TẤN HD65

I. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG LÁI

1. Tính toán động học hình thang lái

Nhiệm vụ của tính toán động học dẫn động lái là xác định những thông số tối ưu của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng một cách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái.

Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Nó bao gồm các khâu được nối với nhau bởi các khớp cầu và các đòn bên được bố trí nghiêng một góc so với tâm dầm cầu trước.

2. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết

Trên hệ trục tọa độ đề các α0β ta xác định được đường cong đặc tính lý thuyết qua quan hệ β = f( ,α).

Ứng với các giá trị của góc α từ 0⁰, 5⁰, …, 45⁰ ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc β. Các giá trị này được lập trong bảng.

3. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế

Với kích thước cơ bản của xe ta có chiều dài đòn ngang hình thang lái m = 1290 (mm) từ đó ta chọn được chiều dài đòn bên hình thang lái l = 190 (mm) với (l = (0.14 ÷ 0.16)m).

Dựa vào công thức (2) ta xây dựng các đường đặc tính hình thang lái thực tế ứng với mỗi giá trị của góc α = (0⁰, 5⁰, …, 45⁰) ta lấy góc  theo xe thiết kế  = 16⁰. Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc  để so sánh. Các giá trị tương ứng được thể hiện trong bảng 2.

Dựa vào các số liệu trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục tọa độ.

Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay vòng lý thuyết đều nhỏ hơn 1,5⁰ trong phạm vi có thể quay vòng của bánh xe dẫn hướng do đó các thông số của hình thang lái xe thiết kế là thỏa mãn.

5. Xác định lực cực đại 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. 

Từ trên ta có:

P_Lmax = 1020. = 355 (N)

6. Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ô tô

a. Góc quay vành lái lớn nhất

  Góc quay vành lái lớn nhất được xác định theo góc quay bánh xe dẫn hướng yêu cầu nhằm tạo nên khả năng quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ nhất. Thông thường góc quay của bánh xe dẫn hướng kẻ từ vị trí trung gian đến vị trí quay lớn nhất, lấy trung bình cho cả hai bên β_bxmax có thể lấy với xe tải cỡ nhỏ:  β_bxmax =37⁰.

  Góc quay vành lái lớn nhất khi tính từ vị trí trung gian:

β_vlmax = β_bxmax . i_l= 37.20,5 = 758,5⁰  do đó bằng 2,1 (vòng)

b. Bán kính quay vòng nhỏ nhất gồm:

Chiều rộng hành lang quét: B_hl = R_nmin – R_tmin = 8285 – 5482 =2803 (mm)     (16)

III. TÍNH BỀN HỆ THỐNG LÁI

1. Tính bền trục lái

  Trục lái làm bằng thép 30 có ứng suất cho phép [ ] = 80 (MN/m²). Trục chế tạo rỗng có đường kính D = 25 (mm), d= 17 (mm). Dưới tác dụng của mô men đặt lên vành tay lái trục lái sẽ chịu tác dụng của ứng suất xoắn.

W_x = 0,2.D³.(1 – α⁴) = 0,2.25³.(1 – 0,68⁴) = 2457 (mm³).

=> φ = 5,5⁰/m. Vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối.

Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

3. Tính bền đòn kéo dọc

Đòn kéo dọc chịu lực kéo nén dưới tác dụng của lực Q đã tính ở trên và có trị số là : 6750(N). Đòn kéo dọc có tiết diện tròn rỗng đường kính ngoài là 25 (mm) và đường kính trong là 17 (mm).

Hệ số dự trữ ổn định: n = 8,5

Như vậy đòn kéo dọc đảm bảo độ bền.

3.1. Tính bền khớp cầu (Rô tuyn)

Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là khâu quan trọng của dẫn động lái. Các khớp cầu được phân loại theo cách thức bù đắp khe hở của các bề mặt làm việc khi chúng bị mòn. Hiện nay trên ô tô thường sử dụng hai loại khớp cầu:

- Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính;

- Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng trục.

  Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 40XH có cơ tính:

[ σ] =35 (MPa)

[ T] =70(MPa)

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.

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

CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI

I. CÁC YÊU CẦU CỦA CƯỜNG HÓA LÁI

- Khi hệ thống của trợ lực lái có sự cố thì hệ thống lái vẫn có thể làm việc. Nếu có hư hỏng xảy ra làm ngưng việc cấp dầu từ bơm đến cơ cấu lái thì người lái vẫn có thể điều khiển được xe.

- Đảm bảo lực lái thích hợp: công dụng chính của trợ lực là giảm lực đánh lái, mức độ giảm lực lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển động của xe. Nói chung, cần lực lái lớn hơn khi xe đứng yên hay chạy chậm. Ở tốc độ trung bình cần lực lái nhỏ hơn và lực lái giảm dần khi tốc độ tăng. Chỉ cần lực lái nhỏ khi tốc độ xe cao vì ma sát giữa bánh xe và mặt đường giảm. Nói cách khác phải đạt được lực lái phù hợp ở bất kỳ dải tốc độ nào và cùng lúc đó “ cảm giác đường” phải được truyền tới người lái.

- Khắc phục hiện tượng tự cường hóa khi ô tô vượt qua chỗ lõm, đường xấu. Có khả năng cường hóa lúc lốp xe bị hỏng, để khi đó người lái vừa phanh ngặt, vừa giữ được hướng chuyển động ban đầu của xe.

II. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CƯỜNG HÓA LÁI

  Đối với loại xe đang thiết kế là loại xe tải trung bình vận tải hàng hóa trong điều kiện quãng đường ngắn. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng lớn do đó lực lái lớn nhất mà người lái phải đặt lên vành tay lái nhằm làm giảm bớt sức lao động cho người lái, đồng thời làm tăng tính ổn định cho xe khi ô tô quay vòng.

1. Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái

  Trên xe ô tô bố trí trợ lực lái dạng thủy lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lượng, van phân phối và xilanh lực. Tùy thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phương án sau:

- Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái;

-  Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái;

Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riệng biệt với nhau.

a. Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái

  Phương án bố trí này giống như xe ZIN – 130, van phân phối, xilanh lực được bố trí chung với cơ cấu lái. Ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các đường ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định động lực học do cường hóa gây nên.

b. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái

  Trong phương án này van phân phối và xilanh lực được bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố trí như thế này cho phép ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của bánh xe dẫn hướng sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một cụm.

2. Chọn van phân phối

Van phân phối có hai dạng được dùng phổ biến là loại van trượt và loại van xoay. Loại van trượt có kết cấu phức tạp. Với cơ cấu lái liên hợp của xe thiết kế, loại van xoay có kết cấu gọn, không có độ dịch chuyển dọc.

3. Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay

Van ống ngoài (van xoay): D_ng = 40 (mm), d_tr = 26 (mm).

Có đường dầu đến d = 7 (mm), được khoan thẳng, hai lỗ cường hóa được khoan chéo góc d = 4 (mm). Đục mỗi mặt 4 lỗ cách đều nhau, có tất cả 12 lỗ trên mặt van. Mặt ngoài có khoét rãnh vuông và mặt trong có khoét rãnh elip. Van được lắp chặt với trục vít bằng chốt đường kính 3 (mm).

Van ống trong (trục van phân phối): D_ng = 26 (mm), d_tr = 13 (mm).

Van này chỉ có hai loại lỗ: một lỗ trung gian (khi xe đi thẳng) và một lỗ nằm trên cao để hồi dầu về. Van làm rỗng bên trong. Thanh xoắn nằm cố định trong van. Cả van ống trong và thanh xoắn được lắp với trục vít bằng một chốt đường kính 4 (mm), đầu còn lại của thanh xoắn lắp chặt với van ống trong bằng chốt 4 (mm). Mặt bên ngoài van ống trong có rãnh elip để dẫn dầu đi cường hóa.

III. TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA LÁI

1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái

  Ta biết rằng khi chưa có cường hóa lái, muốn quay vòng ô tô thì người lái phải tác dụng một lực rất lớn lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng. Nếu sử dụng lực này trong một thời gian dài thi người lái sẽ bị mệt và không an toàn khi di chuyển. Do vậy ta phải xác định được lực lớn nhất mà người lái phải tác dụng lên vành tay lái. Theo như ở trên ta đã xác định được lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản của mặt đường.

P_Lmax = 355 (N)

2. Xây dựng đặc tính cường hóa lái

Theo giáo trình thiết kế tính toán ô tô thì đặc tính của cường hóa chỉ rõ sự đặc trưng của quá trình làm việc của bộ cường hóa hệ thống lái. Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà người lái đặt lên vành tay lái P_L và mô men cản quay vòng của các bánh dẫn hướng M_c.

Khi hệ thống lái được lắp cường hóa đường đặc tính của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mô men cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng M_c. Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất.

Khi con trượt của van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cường hóa quy dẫn lên vành tay lái P_c = 0 nên mô men cản quay vòng M_c = 0.

Ta thấy rằng:

- Đặc tính khi chưa có cường hóa là đường bậc nhất, đoạn OB;

- Đặc tính khi có cường hóa là đường bậc nhất gãy khúc và thấp hơn đường đặc tính khi chưa có cường hóa;

- Đoạn OA: P_L = P_c = f(M_c). Lực do người lái hoàn toàn đảm nhận;

- Đoạn AC: P_c = f(M_c). Biểu thị lực mà người lái cảm nhận về chất lượng mặt đường. Điểm C [150;1020], chọn P_c = 150 (N);

- Từ C trở đi: P_c = f(M_c) song song với đường P_L = f(M_c).

3. Xác định lực tính toán

  Với ô tô tải để giảm cường độ lao động của người lái thì lực lái lớn nhất mà người lái phải sinh ra là 150 (N). Trong khi đó nếu không có cường hóa thì lực lớn nhất mà người lái phải sinh ra là 355 (N) như đã tính ở trên. Khi quay vòng tại chỗ mô men cản quay vòng là lớn nhất. M_cmax = 1020 (Nm)

Lực thực tế mà xilanh lực phải sinh ra:

Ta có lực cường hóa cực đại quy dẫn về vành tay lái là: P_H = 205 (N)

Mô men cản quay vòng lớn nhất của xe sinh ra trên trụ quay đứng là: M_c = 1020 (Nm)

5. Tính chọn bơm trợ lực

Với bơm cung cấp dầu cho cường hóa thì đòi hỏi phải cung cấp đủ dầu cho cường hóa làm việc. Lưu lượng của bơm được xác định từ điều kiện là làm thế nào để xilanh lực của cường hóa phải kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn điều mà người lái có thể làm được. Nếu không đảm bảo được điều kiện này thì ứng với trường hợp quay vòng nhanh thì người lái sẽ phải tiêu hao một lực lớn không những để thắng được lực cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng mà còn để đẩy dầu di chuyển từ khoang bên này sang khoang bên kia của xilanh lực vì bơm không đủ lưu lượng.

CHƯƠNG V

BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI

I. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI

1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống

- 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 người đi đường của ô tô. Cần xem tình trạng bên ngoài các tấm đệm khít của cacte cơ cấu lái để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu nhờn;

- Trong bảo dưỡng kỹ thuật cấp 1: kiểm tra độ kín khít của những mối ghép nối hệ thống trợ lái thủy lực và việc bắt chặt bơm trợ lái thủy lực. Vặn chặt các đai ốc bắt chặt cơ cấu lái vào dầm ô tô, khớp cầu của đòn lái

2. Sửa chữa chi tiết hệ thống lái

Để xác định mức độ mài mòn và tính chất sửa chữa, phải tháo rời chi tiết trong hệ thống lái.

Khi tháo tay lái và đòn quay đứng phải dùng vam tháo. Những hư hỏng chính của hệ các chi tiết hệ thống lái là: mòn thanh răng – bánh răng, ống lót, vòng bi và ổ lắp vòng bi. Mặt bích bắt chặt cacte bị sứt mẻ và nứt, mòn bạc ở cacte dành cho ổ bi kim đỡ ổ trục của đòn quay đứng và các chi tiết của khớp cầu thanh chuyển hướng, thanh chuyển hướng bị cong.

Tùy theo tính chất mài mòn mà xác định khả năng tiếp tục sử dụng của nắp thanh chuyển hướng ngang hay thay từng chi tiết. Nếu cần thiết thì tháo rời khớp của nắp. Muốn vậy, tháo chốt chẻ của nút ren, vặn nút ra khỏi lỗ rồi tháo chi tiết ra. Chốt cầu bị mòn, bị sứt mẻ hay có vết xước, cần thay mới. Đồng thời lắp máng lót mới của chốt cầu. Thay mới các lò xo mòn bị gãy.

II. SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI

Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôt ô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ điều kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ô tô. Người lái không phải mất nhiều công sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác lái. Trong quá trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên làm việc. Các chi tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch động học quay vòng, lốp sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong chuyển động. Vì vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe.

- Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở:

Cho xe tắt máy tại chỗ, một người đánh lái hết cỡ sang hai bên thật nhanh. Một người quan sát phần dẫn động lái, độ rơ lớn của dẫn động lái sẽ gây ra tiếng kêu khi quay vô lăng. Việc khắc phục chủ yếu là thay các chốt cầu và bạc lót đã mòn để khắc phục khe hở.

- Kiểm tra trợ lực lái:

Kiểm tra bơm trợ lực: Dùng đồng hồ đo áp suất ở đầu ra của bơm, áp suất phải đạt 9 (N/mm²). Việc sửa chữa tiến hành theo trình tự sau: tháo nắp thùng bơm, tháo thùng ra khỏi thân bơm, tháo nắp bơm, trong khi đó phải giữ van an toàn bằng một chốt công nghệ (giữ trục bơm ở tư thế thẳng đứng và bánh đai ở phía dưới), nhấc đĩa phân phối ra khỏi vít cấy, nhấc stato, rôto cùng với bộ cánh quạt bơm, sau khi đã đặt trên rôto một vòng cao su công nghệ và đánh dấu vị trí của stato với đĩa phân phối và thân bơm. 

- Kiểm tra van phân phối, chủ yếu là kiểm tra các phớt làm kín và các bề mặt có bị xước, rỗ hay không để có biện pháp khắc phục. Sau khi sửa chữa và kiểm tra xong xuôi các chi tiết, phải lắp ráp lại toàn bộ tổ hợp trợ lái thủy lực rồi điều chỉnh và thử nghiệm.

KẾT LUẬN

   Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp với sự cố gắng của bản thân và đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo: PGS.TS …………. cùng toàn thể các thầy giáo trong bộ môn em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao. Cũng như tinh thần chung nhằm làm quen với việc tính toán và thiết kế em đã hoàn thành đồ án:

Thiết kế hệ thống lái có cường hóa cho ô tô tải 2,5 tấn

Trong đồ án này em đã làm được những việc sau:

- Nêu lên sự làm việc của hệ thống lái, sự làm việc ổn định của hệ thống lái, kiểm nghiệm lại hệ thống lái của xe cơ sở là ô tô Huyndai 2,5 tấn;

- Tính toán hệ thống lái nói chung cũng như hệ thống dẫn động và cường hóa lái nói riêng;

- Cách bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái.

Phần bản vẽ em có các bản vẽ:

- Bản vẽ bố trí chung hệ thống lái trên ô tô;

- Bản vẽ các phương án bố trí cường hóa hệ thống lái trên ô tô;

- Bản vẽ cụm cơ cấu lái, xi lanh lực và van phân phối;

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống cường hóa lái;

- Bản vẽ các chi tiết tiêu biểu của hệ thống;

- Bản vẽ đồ thị động học quay vòng và đặc tính cường hóa.

   Vì điều kiện thời gian có hạn, trình độ kinh nghiệm còn bị hạn chế mà khối lượng công việc lớn 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 trong bộ môn để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.

   Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1].Lý thuyết ôtô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn - Dư Quốc Thịnh - Phạm Minh Thái - Nguyễn Văn Tài - Lê Thị Vàng, Nxb Khoa học và Kĩ thật,  2008.

[2]. Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo (I, II, III), Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên, Giáo trình, 1998.

[3]. Chi tiết máy (I, II), Nguyễn Trọng Hiệp, Nxb Giáo Dục, 1997.

[4]. Thiết kế tính toán hệ dẫn động cơ khí (I, II), Trịnh Chất - Lê Văn Uyển, Nxb Giáo Dục, 1998.

[5]. Trang bị thủy khí trên ô tô và xe máy, Bộ môn ô tô Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, 1999.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"