MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 3
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. 4
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái 4
1.1.1. Công dụng. 4
1.1.2. Yêu cầu. 4
1.1.3. Phân loại 5
1.2. Kết cấu chung hệ thống lái 6
1.2.1. Kết cấu các dạng cơ cấu lái 6
1.2.2. Kết cấu các dạng dẫn động lái (trợ lực). 12
1.3. Phân tích lựa chọn phương án. 16
1.3.1. Giới thiệu xe tham khảo - ô tô Hyundai Grand i10. 16
1.3.2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế. 26
1.4. Mục tiêu phương pháp nội dung nghiên cứu. 32
1.4.1. Mục tiêu. 32
1.4.2. Phương pháp. 32
1.4.3. Nội dung. 32
Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống lái 32
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI. 33
2.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản. 33
2.1.1. Bảng thông số. 33
2.1.2. Xây dựng đường cong lý thuyết: 33
2.1.2. Xây dựng đường cong thực tế: 34
2.1.3. Xác định mômen cản quay vòng. 38
2.1.4. Xác định chiều dài thanh răng: 42
2.1.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái 42
2.2.Thiết kế cơ cấu lái (kiểm nghiệm). 45
2.2.1. Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng: 45
2.2.2. Tính bền dẫn động lái 48
2.3. Thiết kế dẫn động lái 51
2.3.1. Xây dựng đặc tính cường hoá lái: 51
2.3.2 Tính toán thanh xoắn. 53
2.3.3 Tính chọn motor điện trợ lực. 54
2.3.4 Tính toán điều khiển motor điện. 54
2.3.5 Tính toán và kiểm bền trục vít - bánh vít 55
Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI. 61
3.1. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái 61
3.2. Kiểm tra chẩn đoán. 64
3.3. Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái 65
3.3.2. Quy trình lắp hệ thống lái 71
3.3.3. Bảo dưỡng hệ thống lái 71
KẾT LUẬN.. 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 75
LỜI MỞ ĐẦU
Công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong những bước đầu hình thành và phát triển nên mới chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn có, chế tạo một số chi tiết đơn giản và sửa chữa. Do đó, một vấn đề lớn đặt ra trong giai đoạn này là tìm hiểu và nắm vững kết cấu của từng cụm hệ thống trên các xe hiện đại, phục vụ quá trình khai thác sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, từ đó có thể từng bước làm chủ công nghệ.Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe cơ sở Hyundai Grand i10”.
Với đề tài như trên, phần đầu của đồ án sẽ giới thiệu sơ lược về ô tô du lịch, trình bày công dụng, bố trí chung, yêu cầu và cách phân loại hệ thống lái, xác định loại hệ thống lái thường được sử dụng trên ô tô du lịch. Phần tiếp theo đi sâu nghiên cứu, phân tích kết cấu của hệ thống lái ô tô du lịch và các phần tử trong hệ thống. Để phục vụ tốt hơn cho quá trình khai thác, phần tính toán sẽ tiến hành kiểm nghiệm đối với một hệ thống lái trên ô tô du lịch cụ thể, nhằm làm quen với mô hình tính toán kiểm nghiệm. Trên cơ sở đó, phần cuối của đồ án sẽ đưa ra các hướng dẫn trong quá trình khai thác, sử dụng đối với hệ thống lái ô tô du lịch
Được sự hướng dẫn của thầy giáo: TS……………, cùng với sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đồ án này. Vì thời gian và kiến thức có hạn chế nên trong đồ án tốt nghiệp này còn mắc một số thiếu sót nhất định. Vì vậy em mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy trong bộ môn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Vĩnh Yên , ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
……………..
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái
Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao.
1.1.1. Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.
Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:
- Cơ cấu lái, vô lăng và trục lái: Dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái;
- Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng đúng;
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:
+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực);
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt;
- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.
1.1.3. Phân loại
* 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...
* Theo kết cấu cơ cấu lái
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung răng;
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn;
- Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt quay;
1.2. Kết cấu chung hệ thống lái
1.2.1. Kết cấu các dạng cơ cấu lái
a. Cơ cấu lái với cơ cấu 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, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.
b. Cơ cấu lái với cơ cấu trục vít - con lăn
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.2) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,5-5 mm.
d. Cơ cấu lái với cơ cấu liên hợp
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).
e. Cơ cấu lái với cơ cấu bánh răng - thanh răng
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo.
1.2.2. Kết cấu các dạng dẫn động lái (trợ lực)
a. Hệ thống lái có trợ lực thủy lực
Các bộ phận chính của hệ thống lái có trợ lực gồm: bơm, van điều khiển, xilanh trợ lực, hộp cơ cấu lái (bót lái). Hệ thống lái sử dụng công suất động cơ để dẫn động cho bơm trợ lực tạo ra áp suất. Khi xoay vô lăng sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu tại van điều khiển.
* Các chi tiết chính của hệ thống
- Bơm trợ lực lái:
Hầu hết sử dụng loại bơm cánh gạt để làm bơm trợ lực vì loại này có ưu điểm kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, phù hợp với hệ thống thuỷ lực yêu cầu áp suất không lớn.
- Hoạt động của bơm:
Trục bơm quay dẫn động cho rô to quay trong stato bơm (hay còn gọi là vòng cam) được gắn chắc với vỏ bơm.Trên rô to có các rãnh để gắn các cánh bơm. Do chu vi vòng ngoài của rô to hình tròn nhưng mặt trong của vòng cam hình ô van nên tồn tại một khe hở giữa rô to và vòng cam.
b. Hệ thống lái trợ lực điện
Các phần tử chính của trợ lực lái điện gồm có: Mô tơ điện một chiều; Các cảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU);
* Mô tơ điện trợ lực lái: Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái. Có nhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU, đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.
* Bộ điều khiển trung tâm (ECU): Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin để điều khiển mô tơ trợ lực lái. Thực hiện việc điều khiển dòng điện cấp cho Mô tơ theo qui luật xác định tạo ra lực trợ lực theo tốc độ xe và mô-men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe.
1.3. Phân tích lựa chọn phương án
1.3.1. Giới thiệu xe tham khảo - ô tô Hyundai Grand i10
a. Sơ đồ tổng thể ô tô Hyundai Grand i10
Thông số kỹ thuật cơ bản xe Hyundai Grand i10 như bảng 1.1.
b. Hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực của ôtô Hyundai Grand i10 được bố trí theo kiểu FF (động cơ nằm ngang đặt ở đằng trước, cầu trước chủ động). Ô tô Huyndai Grand i10 có cầu trước chủ động dẫn hướng.
c. Hệ thống phanh
Ôtô Hyundai Grand i10 sử dụng phanh đĩa cho bánh trước, phanh sau là phanh tang trống.
e. Hệ thống an toàn
* Hệ thống túi khí
Hệ thống túi khí được trang bị trên xe bảo vệ cho lái xe và người ngồi trên ghế phụ tránh những tai nạn trong quá trình xảy ra va chạm.
Bộ điều khiển túi khí (RCM) đặt ở sàn xe trong khoang cabin nằm ở phía dưới tay số. Khi va chạm xảy ra, bộ điều khiển RCM xử lý và tính toán tín hiệu vào từ những cảm biến (cảm biến va chạm lắp ở bên ngoài và cảm biến va chạm nằm bên trong bộ điều khiển RCM) để xác định lực va chạm sau đó đưa ra quyết định chính xác.
* Hệ thống điều khiển dây đai an toàn
Dây đai an toàn là biện pháp chính để bảo vệ hành khách. Việc đeo dây an toàn tránh cho hành khách khỏi văng ra khỏi xe khi có tai nạn, hạn chế chấn thương, đồng thời giảm phát sinh va đập thứ cấp trong cabin.
f. Hệ thống lái
Hệ thống lái của ôtô Hyundai Grand i10 là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ lực điện và dẫn động lái.
Cấu tạo:
Trên hình thể hiện cấu tạo cảm biến mô men trục lái, bao gồm các bộ phận chính sau:
- Roto là bộ phận ghép vào trục lái bằng then hoa.
- Trên vỏ roto có gắn các nam châm vinh cửu ở vành trên và vành dưới.
- Roto có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên khi ta quay trục lái.
1.3.2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
a. Phương án lựa chọn dẫn động lái
Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của tất cả các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.
- Dẫn động lái bốn khâu
Hình thang lái bốn khâu đơn giản, dễ chế tạo đảm bảo được động học và động lực học quay vòng của bánh xe. Nhưng kiểu dẫn động này chỉ dùng trên xe có cơ cấu lái với hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng). Do đó chỉ áp dụng trên các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên các xe du lịch hiện nay với hệ thống treo độc lập thì không sử dụng được
- Dẫn động lái sáu khâu
Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt trên hầu hết các xe du lịch có hệ thống treo độc lập lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễ dàng lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc, bố trí cường hóa lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái, hiện nay dẫn động lái sáu khâu được sử dụng rộng rãi trên các xe du lịch của các hãng như: Toyota, Nissan, KIA, Hyundai...
b. Phương án lựa chọn cơ cấu lái
Dựa vào đặc điểm kết cấu và ưu nhược điểm của từng loại cơ cấu lái đã giới thiệu ở trên, em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái với cơ cấu lái đơn giản là cơ cấu bánh răng - thanh răng, với cơ cấu này thanh răng được lấy luôn là 1 khâu của hình thang lái. Đồng thời ta có thể bố trí thêm trợ lực lái nếu muốn có được tỉ số truyền thay đổi.
c. Phương án lựa chọn thiết kế trợ lực điện.
Theo vị trí của motor trợ lực ta có các phương án bố trí sau:
+ Phương án 1: motor trợ lực cho bánh răng chủ động (pinion-type).
Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào bánh răng chủ động của cơ cấu lái, nên mô men của motor không cần phải lớn và tốn không gian bố trí bên dưới.
+ Phương án 2: motor trợ lực vào thanh rang (rack-type).
- Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào thanh răng của hệ thống.
Mô men của motor cần phải lớn và tốn không gian bố trí bên dưới.
+ Phương án 3: motor trợ lực cho trục lái (column -type ).
- Nguyên lý hoạt động: ECU điều khiển motor trợ lực vào trục lái của hệ thống.
- Motor trợ lực, cảm biến mô men, và ECU được gắn vào trục lái.
- Với kiểu này motor và phần điều khiển ECU đặt trên trục lái nên không gian bên dưới phần cơ cấu lái và thanh răng gọn nên rễ ràng bố trí và cũng thuận tiện cho công việc tháo lắp bảo dưỡng sửa chữa motor và phần điều khiển ECU.
+ Phương án lựa chọn:
Với 4 phương án trên em lựa chọn phương án số 3 là hệ thống lái trợ lực điện kiểu: column-type (motor trợ lực cho trục lái)
Với kiểu này motor và phần điều khiển ECU đặt trên trục lái nên không gian bên dưới phần cơ cấu lái và thanh răng gọn nên rễ ràng bố trí và cũng thuận tiện cho công việc tháo lắp bảo dưỡng sửa chữa motor và phần điều khiển ECU.
1.4. Mục tiêu phương pháp nội dung nghiên cứu
1.4.1. Mục tiêu
Tìm hiểu được tổng quan hệ thống và thiết kế được hệ thống lái đảm bảo đúng yêu cầu kỹ thuật và phù hợp điều kiện làm việc.
1.4.2. Phương pháp
Sự kết hợp giữa phương pháp nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế thong số chi tiết và nghiên cứu theo các tài liệu hướng dẫn có độ tin cậy cao kết hợp với việc quan sát đo đạc thực tế trên xe thiết kế để lựa chọn thiết kế các thông số phù hợp đưa ra quy trình công nghệ.
1.4.3. Nội dung
Để thực hiện mục tiêu nghiên cứu thì đồ án bao gồm một số nội dung cơ bản sau:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái
Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống lái
Chương 3: Quy trình bảo dưỡng
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
2.1. Tính toán thiết kế các thông số cơ bản
2.1.1. Bảng thông số
Thông số kỹ thuật cơ bản như bảng 2.1.
2.1.2. Xây dựng đường cong lý thuyết:
Trên hình là sơ đồ nguyên lý quay vòng.Từ lý thuyết quay vòng, để bánh xe lăn tinh khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ dưới đây của các bánh xe dẫn hướng.
cotga - cotgb = B/L (2.1)
2.1.2. Xây dựng đường cong thực tế:
* Trường hợp xe đi thẳng:
Các đòn bên tạo với phương dọc một góc q.
Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa a và b vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đan - Tô không thể thoả mãn hoàn toàn được.
Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng không được vượt quá 10.
* Trường hợp khi xe quay vòng:
Trên hình là Sơ đồ hình thang lái 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 phường ngang một góc (q-b) và bánh xe bên trái là (q +a).
Dựa vào công thức (2.4) và (2.15) ta xây dựng các đường đặc tính hình thang lái lý thuyết và thực tế ứng với mỗi giá trị của góc a = (00, 50, ... , 400) ta lấy góc q theo xe thiết kế
2.1.3. Xác định mômen cản quay vòng
Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ôtô tại chỗ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng Mc sẽ bằng tổng số của mômen cản chuyển động M1, mômen cản M2 do sự trượt lê bánh xe trên mặt đường và mômen cản M3 gây nên bởi sự làm ổn định các bánh xe dẫn hướng.
* Mômen cản M1
a -cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng với xe thiết kế đo được a = 0,03 m.
f -hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp khi ôtô chạy trên đường nhựa và khô ta chọn f= 0,015.
Vậy: M1 = 1,885 (Nm).
* Mômen cản M2 do sự trượt bên của bánh xe trên mặt đường:
Trên hình 3.11 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.
Với bánh xe có cỡ lốp là: 165/60/R14
Với B là chiều cao lốp : B = 0,6.165 =99 (mm)
Với d là đường kính vành bánh xe : d = 14 (ins) = 14.25,4 = 355,6 (mm)
Với j là hệ số bám ngang. Lấy j = 0,85
Vậy: M2 = 3700.0,85.0,14.276,8.10-3 =122 (Nm)
M3 mô men gây bởi các góc đặt của bánh xe và trụ đứng, việc tính toán mô men này tương đối phức tạp nên trong khi tính toán có thể thay thế M3 bằng một hệ số khi đó mô men cản quay vòng tại 1 bánh xe dẫn hướng được tính như sau :
M = (M1 + M2)
Với = 1,07- 1,15 ta chọn = 1,1 suy ra ta có :
M = (1,665 +122).1,1 = 136 (Nm)
Vậy mô men cản quay vòng là: Mc =2.136/0,7 = 388 (Nm)
* Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái:
R -bán kính bánh lái: R = 0,18 (m).
ic -tỷ số truyền cơ cấu lái : Chọn ic = 20.
hth -hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái thanh răng - trục răng hiệu suất thuận. hth = 0,65.
id - tỷ số truyền của truyền động lái. id = 0,85- 1,1 ; chọn id = 1
Vậy Plvmax = 167 N
2.1.4. Xác định chiều dài thanh răng:
Do thanh răng quay về cả hai bên nên khoảng cách của thanh răng sẽ phải thoả mãn là: L = 180 (mm) > 2 X1 = 2.84,78 = 169,5 (mm).
Vậy khoảng cách phải làm việc của thanh răng đo trên chiều dài của trục nhỏ bằng nửa lần chiều dài ( L = 180 mm ). Vậy thanh răng đủ dài để xe có thể quay vàng dễ dàng mà không bị chạm.
2.1.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái
a. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng
Để xác định được bán kính vòng lăn của bánh răng ta có thể thực hiện theo các phương pháp sau:
+ Chọn trước đường kính vòng lăn của bánh răng từ đó tính ra vòng quay của bánh răng có phù hợp không. Có nghĩa là ứng với số vòng quay (n) nào đó thì thanh răng phải dịch chuyển được một đoạn X1 = 84,78 (mm).
Suy ra: R = 9 mm.
b. Xác định các thông số của bánh răng:
Từ công thức (3.22) ta suy ra số răng của bánh răng : Z = 6,13. Chọn số răng Z = 6 răng.
Tính chính xác lại góc nghiêng, ta có : Cosb = 0,956
Suy ra b = arccos 0.956 = 180
Số răng tối thiểu: Zmin = 17cos3b = 17.cos3180 = 14,62
Như vậy Zmin = 15 >6 do vậy có hiện tượng cắt chân răng nên phải dịch chỉnh, ta chọn kiểu dịch chỉnh đều jS = 0.
+ Đường kính đỉnh chân răng:
Df =Dc- 2mn(1.25- j)=18-2.2,5(1,25- 0,647) =15 mm.
- Góc ăn khớp của bánh răng được chọn theo chi tiết máy a = 200.
- Đường kính cơ sở của bánh răng:
D0 = Dc. cosa = 18.cos(200) = 16,9 1mm.
- Chiều cao răng :
h= (hf’ + hf” )m =(1 +1.25)2,5 = 5,625 mm.
- Chiều cao đỉnh răng:
h’ = (f’ + j) m = (1+ 0.647) 2,5 = 4,12 mm.
- Chiều dày của răng trên vòng chia:
S = pm/2 + 2j mtga = 3,14.2,5/2 + 2.0,647.2,5.tg200 = 5,1 mm
2.2. Thiết kế cơ cấu lái (kiểm nghiệm)
2.2.1. Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng:
Đối với loại truyền động truc răng - thanh răng phải đảm bảo cho các răng có độ bền cao.
Xác định lực tác dụng lên bộ truyền trục răng - thanh răng.
Lực vòng tác dụng lên bánh răng: 3590 (N).
Vậy điều kiện được thoả mãn Þ Bộ truyền trục răng - thanh răng đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc.
2.2.2. Tính bền dẫn động lái
a. Kiểm tra bền trục lái:
- Đường kính trong: dtl = 25 (mm)
- Đường kính ngoài: Dtl = 17 (mm)
Trục lái được làm bằng ống thép, vật liệu làm trục lái là thép 35, không nhiệt luyện, có ứng suất tiếp xúc cho phép: [tx] = 50 - 80 MPa.
tx = 38,16 (MPa).
=> tx < [tx]
Kết luận: vậy trục lái đảm bảo độ bền.
b. Kiểm tra bền Rô-tuyn:
Kích thước:
Khoảng cách từ tâm cầu đến vị trí ngàm: eN = 23 (mm).
Đường kính tại vị trí ngàm tính toán: dN = 18 (mm).
Đường kính cầu rôtuyn: Dc = 28 (mm)
Suy ra: tc = 27, 272 MPa
=> tc < [t] => khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm nhất.
Kết luận: Khớp cầu đủ bền trong quá trình làm việc.
2.3. Thiết kế dẫn động lái
2.3.1. Xây dựng đặc tính cường hoá lái:
Theo giáo trình Thết kế tính toán ôtô thì đặc tính của cường hoá chỉ rõ sự đặc trưng của quá trình làm việc của bộ cường hoá hệ thống lái. Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà người lái đặt lên vành tay lái Pl và mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hướng Mc
Đồ thị các đường đặc tính khi chưa cường hoá Pl = f(Mc) và được lắp bộ cường hoá Pc = f(Mc) được thể hiện ở hình 2.8 dưới đây.
Đồ thị các đường đặc tính khi chưa cường hoá Pl = f(Mc) và được lắp bộ cường hoá Pc = f(Mc) được thể hiện ở hình 2.8 dưới đây.
2.3.2 Tính toán thanh xoắn
Chọn đường kính thanh xoắn D = 5 mm = 0,005 m.
Chiều dài thanh xoắn là L =130 mm = 0,130 m.
2.3.3 Tính chọn motor điện trợ lực
Ta có mô men cản lớn nhất của bánh xe dẫn hướng là 388 N.m
Với: M = Mvl + Mtl
Trong đó:
Mvl - là mô men của người lái tác dụng lên vành lái
Mtl - là mô men trợ lực
Suy ra: Mtl = M - Mvl =29,85 -60.0,18 = 19,05 N.m
Với bộ truyền trục vít - bánh vít có tỉ số truyền u = 7
Vậy công suất của motor điện là: P = Mm. = 2,72.94,2 =256 w
2.3.4 Tính toán điều khiển motor điện.
Để motor trợ lực thay đổi theo tốc độ của ô tô thì tat hay đổi mô men trợ lực bằng cách điều khiển dòng điện cấp cho motor theo tốc độ xe và theo mô men tác động trên trục lái:
Với vận tốc xe nhỏ nhất vmin = 0(km/h), thì dòng điện cực đại cấp cho motor là 65(A).
Với vận tốc xe lớn nhất vmax = 160(km/h), thì dòng điện cực đại cấp cho motor là 17(A).
Ta có lực tác dụng lên vành lái nhỏ nhất khi bắt đầu trợ lực là 20N, như vậy mô men tác dụng trên trục lái là = 20.0,18 = 3,6(N.m).(bán kính vành lái Rvl = 0,18m).
Ta có lực tác dụng lên vành lái lớn nhất khi trợ lực hoạt động cực đại là 60N, như vậy mô men tác dụng trên trục lái là = 60.0,18 = 10,8(N.m).
2.3.5 Tính toán và kiểm bền trục vít - bánh vít
Số liệu thiết kế:
P = 0,256 (KW) ;
n1 = 900 (vòng/phút) ;
T1 = 2720 (N.mm) ;
T2 = 19050 (N.mm) ;
U1 = 7.
Các thông số hình học bộ truyền trục vít - bánh vít:
Khoảng cách trục: aw = 53 mm.
Mô đun: m = 2
Hệ số đường kính: q = 10,5
Chiều rộng bánh vít: b2 = 16 mm.
Đường kính vòng chia: d1 = qm = 10,5.2 =21 mm. d2 = mz2 = 2.42 = 84 mm.
Đường kính vòng đỉnh :
da1 = m(q + 2) = 2(10,5 + 2) = 25 mm.
da2 = m(z2 + 2 + 2x) = 2(42 + 2 + 2.0,5) = 90 mm.
Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI
3.1. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái
Hệ thống lái trên xe luôn có thể xảy ra những hư hỏng làm mất khả năng điều khiển của xe. Do đó có thể gây ra nhiều tai nạn bất ngờ gây thiệt hại đến tính mạng tài sản của mọi người.
Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái thể hiện như bảng 3.1.
3.2. Kiểm tra chẩn đoán
3.2.1. Kiểm tra hình thang lái
* Kiểm tra độ mòn, lỏng của các khớp cầu, bằng cách lắc và xoay chúng, nếu vượt quá tiêu chuẩn thì thay cái mới (hình 4.20).
* Kiểm tra độ cong vênh của thanh kéo bên.
3.2.2. Kiểm tra độ chụm bánh xe
* Kiểm tra
- Cho xe đỗ trên nền bằng phẳng theo hướng xe chạy thẳng
- Đánh dấu đường tâm phía sau của hai lốp trước ở vị trí ngang bằng với tâm bánh xe và đo khoảng cách này (B)
- Cho xe tiến về phía trước một đoạn sao cho vị trí đánh dấu tâm lốp nằm ở phía trước của lốp và có độ cao ngang bằng tâm bánh xe, đo khoảng cách của hai đường tâm đánh dấu này (A)
* Điều chỉnh
- Nới đai ốc khóa đầu thanh lái, xoay thanh kéo bên để thay đổi chiều dài của thanh kéo bên nhằm điều chỉnh độ chụm. Khi tăng chiều dài thanh kéo bên sẽ làm tăng độ chụm bánh xe và ngược lại.
3.3. Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái
3.3.1. Quy trình tháo hệ thống lái
a. Tháo vành tay lái và trục lái
- Bước 1: Tháo các đầu cực của ăc quy ra để đảm bảo an toàn
- Bước 2: Tháo vành tay lái
- Bước 5: Tháo ổ khóa điện (hình 4.5)
Vặn khoá khởi động quay về vị trí số I (1), tháo ổ khoá điện bằng cách ấn vào định vị lò xo bằng clê lỗ 6 cạnh loại 2,5 mm (2) hoặc công cụ thích hợp khác, và kéo ổ khoá ra khỏi ống hộp điều khiển.
- Bước 6: Tháo hộp điều khiển (hình 4.6)
Tháo đầu nối điện của còi (1), tháo các vít giữ hộp điều khiển (2) rồi tháo hộp điều khiển.
b. Tháo cơ cấu lái và hình thang lái
- Bước 1: Tháo hai bánh xe của cầu trước (cầu dẫn hướng), rồi tháo mối ghép giữa đầu trục bánh răng trụ răng xoắn với trục trung gian.
- Bước 2: Tháo các liên kết của cụm cơ cấu lái.
- Bước 5: Tháo thanh răng (hình 4.16)
3.3.2. Quy trình lắp hệ thống lái
Quy trình lắp đặt ngược lại với quá trình tháo nhưng cần chú ý những điểm sau:
- Trước khi lắp đặt cần kiểm tra hư hỏng và sửa chữa hoặc thay thế nếu cần sau đó làm sạch tất cả các chi tiết và bôi trơn đầy đủ.
- Đối với những mối ghép có ren cần chú ý đến momen siết phù hợp tránh làm hỏng mối ghép.
KẾT LUẬN
Sau thời gian được giao thiết kế đồ án tôt nghiệp, em đã cố gắng thực hiện và đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe cơ sở Hyundai Grand i10”. Ngay từ lúc nhận được đề tài tốt nghiệp, em đã tiến hành khảo sát thực tế, tìm tòi các tài liệu tham khảo từ đó làm cơ sở để vận dụng những kiến thức đã học được trong nhà trường cũng như tham khảo các ý kiến chỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn để hoàn thành đồ án.
Đã tìm hiểu được tổng quan về hệ thống lái. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái trên cơ cấu trục răng thanh răng. Quá trình tính toán lựa chọn các thông số và các kích thước của hệ thống lái được em tiến hành một cách chính xác và đảm bảo độ tin cậy cao. Quá trình kiểm nghiệm hệ thống lái cũng được em tiến hành cẩn thận và đã cho những kết quả nằm trong giới hạn an toàn cho phép. Xây dựng được quy trình chẩn đoán bảo dưỡng kỹ thuật của hệ thống lái và quy trình công nghệ khai thác kỹ thuật cho hệ thống lái.
Đồ án có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo khi nghiên cứu hệ thống lái và cho sinh viên tham khảo. Kết quả của đồ án làm cơ để xây dựng quy trình thiết kế chi tiết nằm trong hệ thống. Quy trình công nghệ kỹ thuật có thể áp dụng cho các hệ thống tương tự.
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. Thiết kế tính toán ôtô - máy kéo - Năm 1971
Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyến, Nguyễn Khắc Trai.
3. Chi tiết máy Tập I, tập II - Năm 1997
Nguyễn Trọng Hiệp.
4. Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất bản giao thông vận tải - Năm 1996
Nguyễn Khắc Trai.
5. Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy
Trần Văn Địch.
6. Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội - Năm 1991
Phạm Minh Thái.
7. Một số tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của các hãng: Hyundai, Toyota, Kia…
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"