MỤC LỤC
MỤC LỤC................
Lời nói đầu....................
Chương 1. Giớ thiệu chung về cơ cấu lái ô tô..............
1. Mô tả chung về cơ cấu lái............
2. Các thông số đầu vào...................
3. Tên đề tài..............
Chương 2. Phân tích chọn phương án thiết kế...............
1. Công dụng và phân loại hệ thống lái.............
1.1. Công dụng...............
1.2. Phân loại hệ thống lái............
2. Cơ cấu lái..............
2.1. Các yêu cầu của hệ thống lái...............
2.2. Một số cơ cấu lái điển hình................
3. Chọn phương án thiết kế..................
Chương 3. Tính toán hệ thống lái............
1. Trình tự thiết kế..................
2. Nội dung tính toán thiết kế và kiểm nghiệm ..................
Kết luận.................
Tài liệu tham khảo................
LỜI NÓI ĐẦU
Công cuộc đổi mới đất nước của nhân dân ta đã thu được thành tựu to lớn có ý nghĩa quan trọng, những tiền đề cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa đã được hoàn thành về cơ bản, nước ta chuyển sang thời kỳ mới, thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Để có được những tiền đề trên ngành công nghệ chế tạo nước ta trong những năm gần đây đã có những tiến bộ nhanh chóng, trong đó không thể không nói đến sự tiến bộ nhảy vọt của nền công nghiệp ô tô. Chỉ trong khoảng 10 năm trở lại đây, trên thị trường Việt Nam đã xuất hiện ngày càng nhiều các loại xe lắp ráp trong nước và nhập từ nước ngoài, với kiểu dáng thẩm mỹ, tiện nghi sang trọng, tốc độ cao, độ an toàn lớn, hiệu quả về kinh tế. Đặc biệt các loại xe này có tỷ lệ nội hóa ngày càng cao.
Tai nạn về giao thông không những thiệt hại lớn về người mà còn gây thiệt hại lớn về tài sản của Nhà nước và của công dân. Theo [10] thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60 - 70% do con người gây ra (như lái xe say rượu, mệt mỏi, buồn ngủ v.v…), 10 -15% do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật và 15 - 30% do đường sá quá xấu
Trong nguyên nhân do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn do các cụm được thống kê như sau:
Phanh chân 52,2 -74,4%
Phanh tay 4,9 -16,1%
Lái 4,9 -19,2%
Ánh sáng 2,3 -8,7%
Bánh xe 2,5 -10%
Các hư hỏng khác 2 -18,2%
Qua số liệu trên đây thấy rằng cùng với hệ thống phanh hệ thống lái đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo chuyển động an toàn của xe. 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 .
Qua tìm hiểu và nghiên cứu kỹ cùng với yêu cầu nhiệm vụ của đồ án môn học được giao với đề tài : ‘‘Thiết kế cơ cấu lái cho xe chở khách loại nhỏ’’ với :
Nội dung bao gồm :
1. Giới thiệu chung về cơ cấu lái.
2. Xây dựng và chọn phương án thiết kế .
3. Tính toán và kiểm bền cho chi tiết .
4. Bản vẽ kết cấu cơ cấu lái.
Do điều kiện thời gian hạn chế nên trong đồ án này tập chung vào cơ cấu lái là chủ yếu. Trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếu sót rất mong được các thầy và đồng nghiệp tận tình giúp đỡ.
Xin chân thành cảm ơn!
CHƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠ CẤU LÁI ÔTÔ
1. Mô tả chung về cơ cấu lái.
Cơ cấu lái dùng để truyền lực từ vành tay lái đến dẫn động lái. việc quay vòng các bánh xe dẫn hướng ,nhất là quay vòng tại chỗ đòi hỏi phải có lực lái lớn.có thể quay vòng bánh xe dẫn hớng đợc dễ dàng,ngời lái tác động tăng tỉ số giữa góc quay trên vành tay lái và góc quay của tay biên (đòn quay đứng) khi chuyển động ở vận tốc cao để đảm bảo điều khiển chính xác và tránh quay vòng ngẫu nhiên thì cũng cần tăng tỉ số truyền của hệ thống .muốn quay vòng nhanh chóng ,,
* Dới đây là sơ đồ tổng quát của hệ thống lái không có trợ lực
Sơ đồ gồm có: 1. Vành tay lái; 2. Trục lái; 3. Cơ cấu lái; 7. Hình thang lá; 4. Đòn quay đứng; 5.Thanh kéo dọc; 6.Đòn quay ngang; 3. Cơ cấu lái.
2. Xác định thông số đầu vào.
Lấy các thông số trên xe matiz như bảng 2.1.
3. Đề tài : thiết kế cơ cấu lái dùng trên xe cho khách loại nhỏ.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1. Công dụng và phân loại hệ thống lái.
1.1. Công dụng
- Giữ phương chuyển động thẳng hoặc thay đổi hướng chuyển động của xe.
- Đảm bảo an toàn cho người và hàng hoá trên xe.
1.2. Phân loại hệ thống lái ôtô.
Có nhiều cách phân loại hệ thống lái:
a) Phân loại theo phương pháp chuyển hướng .
- Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước.
- Chuyển hướng tất cả các bánh xe .
c) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái kiểu trục vít.
Cơ cấu lái loại trục vít có thể là:
+ Trục vít - bánh vít.
+ Trục vít - cung răng đặt ở giữa trục vít.
- Cơ cấu lái kiểu trục vít vô tận.
+ Trục vít vô tận - êcu - đòn (có tỉ số truyền thay đổi).
+ Trục vít vô tận di động - êcu (có tỉ số truyền thay đổi).
e) Phân loại theo kết cấu đòn quay.
- Trục vít và đòn quay với một chốt quay.
- Trục vít và đòn quay với hai chốt quay.
2. Cơ cấu lái.
2.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái.
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng.Vì vậy nó cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe .
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái.
2.2. Một số cơ cấu lái điển hình.
Có nhiều loại cơ cấu lái nhưng dưới đây chỉ nêu một số loại phổ biến:
a) Kiểu 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:
+ Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.
+ Sử dụng cho xe có tải trọng bé.
b) Kiểu trục vít -đai ốc- thanh răng - cung răng.
Phổ biến trên xe tải hạng nặng KPAZ-255B, ZIL- 130, ZIL-131
c) Trục vít lõm - con lăn.
Loại cơ cấu lái kiểu trục vít lõm con lăn được áp dụng rộng rãi trên ôtô quân sự có tải trọng bé và trung bình (GAZ-53,GAZ-66, ZIL-157).
d) Trục vít và cung răng đặt ở cạnh bên trục vít.
* Ưu điểm:
- Trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên tải trọng truyền đều
- Giá trị ứng suất tiếp xúc và độ mòn của trục vít và cung răng đều giảm
* Nhược điểm:
- Hiệu suất thấp và tỉ số truyền của cơ cấu lái có giá trị không đổi.
3. Chọn phương án thiết kế
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.
Dựa vào những ưu điểm đã trình bày trong phần tổng quan cơ cấu lái và điều kiện làm việc của xe, ta chọn phương án cho cơ cấu lái là loại bánh răng thanh răng.
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
1. Trính tự thiết kế
- Xác định mô men cản quay vòng và lực tác dụng lên vành tay lái.
- Thiết kế cơ cấu lái
+ Tính bền cơ cấu lái.
2. Nội dung tính toán.
2.1. Xác định momen cản quay và lực tác dụng lên vành tay lái
2.1.1. Xác định momen cản quay vòng
Trạng thái nặng nhất khi xe quay vòng là đứng yên tại chỗ. Lúc đó momen cản quay vong tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng sẽ bằng tổng momen cản lăn của bánh xe dẫn hướng M1, momen cản do bánh xe trượt lết trên đường M2, và momen do tính ổn định chuyển động thẳng M3 .
a) Momen cản lăn M1
Thay số vào ta được: M1 = 2,94 (NM).
b) Momen cản do bánh xe trượt lết trên đường M2
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu cảu trục bánh xe một đoạn x về phía sau.
Ta nhận thấy: RBX = 0,96.R = 0,96.418,2 = 401,5 (MM).
Vậy: X =0,14.418,2=58,5(MM)=0,0585(M).
x) Momen do tính ổn định chuyển động thẳng M3
Gía trị của M3 thường rất nhỏ lấy M3 = 0.
Vậy mô men quay vòng của cả hai bánh xe là MS = 2.MC =
2.2.2 Xác định lực tác dụng lên vành tay lái
Khi đánh lái trong trường hợp ô tô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất.
Ta có:
Mc : mômen cản quay vòng. Mc = 780,7 (Nm).
R : bán kính vành lái. R = 0,185 (m).
iw : tỷ số truyền cơ cấu lái . iw = 15,7.
hth : hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái bánh răng - thanh răng hiệu suất thuận. hth = 0,7.
id : tỷ số truyền của truyền dẫn động lái. id = 0,984.
Vậy thay vào công thức (3.18): Pvlmax = 278,82 (N)
3. Thiết kế và kiểm nghiệm cơ cấu lái
Ở đây là bánh răng xoắn - thanh răng.
Đối với loại truyền động bánh răng - thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao.
- Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng - thanh răng.
Lực dọc tác dụng lên bánh răng: Pa = 1390,4 (N)
Trong quá trình làm việc bánh răng, thanh răng chịu ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tượng rạn nứt chân răng. Do đó ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo bánh răng – thanh răng được dùng là thép 40X được tôi cải thiện.
YR = 1, KXF = 1.
SF: Là hệ số an toàn, lấy SF = 1,7.
YS: Là hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 2,5, ta chọn YS = 1,03.
+ Kiểm nghiệm răng về độ bền uốn:
Thay các thông số vào công thức (3.21) ta được:
eF1 = 11,6
eF2 = 12,03
=> eF1 F1 < [eF] =198,48MPa
Vậy điều kiện được thoả mãn Þ Bộ truyền bánh răng - thanh răng đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc…
KẾT LUẬN
Kỹ thuật ôtô ngày càng được phát triển tới mức rất cao, thoả mãn những yêu cầu và đòi hỏi khắt khe của nhiều yếu tố:kinh tế, môi trường đầu tư, thị hiếu của người tiêu dùng.v.v.. 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 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 : TS…………….., các thầy cô trong bộ môn xe quân sự và các bạn đồng nghiệp, nay em đã hoàn thành bản đồ án.
Thông qua đồ án đã phần nào nói lên được tác dụng và vai trò quan trọng của cơ cấu lái.Từ đó có những cải tiến kỹ thuật để nâng cao độ an toàn chuyển động và 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, cô tận tình chỉ bảo giúp đỡ.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày … tháng … năm 20…
Học viên thực hiện
……………….
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Hướng dẫn đồ án môn học ô tô ‘’ Lý thuyết kết cấu và tính toán ô tô quân sự ’’. (Tập IV)
Trường Đại học kỹ thuật quân sự – 1977
[2]. Hướng dẫn sử dụng xe Matiz
Nhà máy VIDAMCO
[3]. Nguyễn Hữu Cẩn , Dư Quốc Thịnh
Thiết kế tính toán ôtô máy kéo
NXB Khoa học và Kỹ thuật. - 2005
[4]. Nguyễn Phúc Hiểu, Võ Văn Hường.
Lý thuyết ôtô quân sự
Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1983
[6]. Phạm Đình Vi, Vũ Đức Lập.
Cấu tạo ôtô quân sự tập 1, 2
Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự -1995
[7]. Phạm Vỵ - Dương Ngọc Khánh
Bài giảng cấu tạo ôtô
Đại Học Bách Khoa Hà Nội -2004
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"