MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI MỞ ĐẦU.. 2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 5
1.1. NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÁI 5
1.1.1. Nhiệm vụ. 5
1.1.2. Yêu cầu. 5
1.1.3. Phân loại 6
1.2. KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ.. 7
1.2.1. Hệ thống lái với cơ cấu trục vít - cung răng. 7
1.2.2. Hệ thống lái với cơ cấu trục vít - con lăn. 8
1.2.3. Hệ thống lái với cơ cấu trục vít - chốt quay. 9
1.2.4. Hệ thống lái với cơ cấu liên hợp. 10
1.2.5. Hệ thống lái với cơ cấu bánh răng - thanh răng. 11
1.3.DẪN ĐỘNG LÁI 11
1.3.1. Dẫn động lái 4 khâu. 12
1.3.2. Dẫn động lái 6 khâu. 12
1.4. TRỢ LỰC LÁI 13
1.4.1. Vai trò trợ lực lái 13
1.4.2. Phân loại trợ lực lái 13
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE HYUNHDAI SANTAFE 17
2.1. GIỚI THIỆU XE Ô TÔ HYUNDAI SANTAFE.. 17
2.1.1. Sơ đồ tổng thể ô tô Hyundaisantafe. 17
2.1.2. Hệ thống truyền lực. 19
2.1.3. Hệ thống phanh. 19
2.1.4. Hệ thống treo. 20
2.1.4.1. Hệ thống treo phía trước. 20
2.1.4.2. Hệ thống treo phía sau. 20
2.1.5. Hệ thống an toàn. 21
2.1.5.1. Hệ thống túi khí 21
2.1.5.2. Hệ thống điều khiển dây đai an toàn. 21
2.1.6. Hệ thống lái 22
2.1.6.1. Vành tay lái 22
2.1.6.2. Trục lái và trục các đăng. 23
2.1.6.3. Dẫn động lái 24
2.1.6.4. Van phân phối 24
2.1.6.5. Cơ cấu lái 25
2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.. 26
2.2.1. Phương án lựa chọn dẫn động lái 26
2.2.2. Phương án lựa chọn cơ cấu lái 27
2.2.3. Phương án lựa chọn thiết kế trợ lực lái. 28
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI 30
3.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN QUAY VÒNG CỦA BÁNH XE DẪN HƯỚNG.. 30
3.2. XÁC ĐỊNH LỰC CẦN THIẾT TÁC DỤNG LÊN VÔ LĂNG.. 33
3.3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN DẪN ĐỘNG LÁI 34
3.3.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ. 34
3.3.1.1. Tính bền đòn quay đứng. 34
3.3.1.2. Tính bền thanh kéo bên. 36
3.3.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao. 37
3.4. Tính toán kiểm tra hình thang lái 38
3.4.1. Cơ sở lý thuyết 38
3.4.2. Quy trình kiểm tra. 40
3.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái 43
3.5.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng. 43
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng. 43
3.3.3. Xác định kích thước và thông số của thanh răng. 45
3.3.4. Tính bền cơ cấu lái thanh răng – bánh răng. 46
3.6. Tính bền dẫn động lái 49
3.6.1 Kiểm tra bền trục lái 49
3.6.2. Kiểm tra bền Rô-tuyn. 50
Chương 4: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 53
4.1. BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 53
4.1.1. Quy trình tháo hệ thống lái 53
4.1.1.1. Tháo vành tay lái và trục lái 53
4.1.1.2. Tháo cơ cấu lái và hình thang lái 57
4.1.2. Quy trình lắp hệ thống lái 59
4.1.3. Bảo dưỡng hệ thống lái 60
4.1.3.1. Vành tay lái 60
4.1.3.2. Cơ cấu lái 60
4.1.3.3. Hình thang lái 61
4.1.3.4. Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe. 62
4.1.3.5. Kiểm tra độ đảo vành bánh xe. 62
4.1.4. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái 62
KẾT LUẬN.. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 67
LỜI MỞ ĐẦU
Ngành ôtô hiện nay đang giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển kinh tế xã hội. Ôtô là một phương tiện được sử dụng phổ biến và đang phát triển ở nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh...
Trên nền tảng đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế, ngành công nghiệp ôtô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Nhiều nhà máy, công ty liên doanh lắp ráp ô tô giữa nước ta với nước ngoài được thành lập với các thương hiệu lớn như: HONDA, TOYOTA, HYUNDAI, DAEWOO... Một vấn đề lớn đặt ra đó là việc nắm vững lý thuyết, kết cấu của các loại xe hiện đại, của từng hệ thống trên xe để từ đó khai thác và sử dụng xe một cách có hiệu quả cao, đáp ứng yêu cầu khai thác, an toàn, tiết kiệm.
Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống lái có chức năng điều khiển hướng chuyển động của ô tô, đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến tính an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta không ngừng cải tiến hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.
Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã chọn và thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe Hyundai Santafe”.
Vĩnh Yên, ngày … tháng … năm 20…
Sinh viên thực hiện
…………………
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1. NHIỆM VỤ, 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. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó.
1.1.1. Nhiệm vụ
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 15 độ khi có trợ lực và không lớn hơn 5 độ khi không có trợ lực);
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt;
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một khoảng thời gian ngắn, trên một diện tích bé;
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe;
1.1.3. Phân loại
a, 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...
d, Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ trợ lực
- Trợ lực thuỷ lực;
- Trợ lực khí (khí nén hoặc chân không loại này thường ít sử dụng);
- Trợ lực điện;
- Trợ lực cơ khí.
1.2. KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI THƯỜNG DÙNG TRÊN Ô TÔ
1.2.1. Hệ thống 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.
1.2.2. Hệ thống 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 do có ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ;
- Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
- Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82;
- Hiệu suất nghịch: ηn = 0,6;
Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như = const.
1.2.3. Hệ thống lái với cơ cấu trục vít - chốt quay
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ôtô tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.
1.2.4. Hệ thống 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).
1.3. 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.
1.3.1. Dẫn động lái bốn khâu (Hình thang đan tô)
Hình thang lái bốn khâu đơn giản, dễ chế tạo, đảm bảo động học quay vòng bánh xe. Nhưng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng).
1.3.2. Dẫn động lái sáu khâu.
Dẫn động lái sáu khâu được lắp hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu dễ lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc,bố trí cường hóa lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái.
1.4. TRỢ LỰC LÁI.
1.4.1. Vai trò của trợ lực lái.
- Đảm bảo tính tùy động Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái.
1.4.2. Phân loại trợ lực lái.
- Xe không có trợ lực lái.
- Xe có trợ lực lái.
Các hệ thống lái có trợ lực được chia thành 2 nhóm chính:
+ Nhóm trợ lực thủy lực đơn thuần( HPS)
+ Nhóm trợ lực có điều khiển điện – điện tử (EPS)
a, Nhóm trợ lực thủy lực.
Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực sử dụng công suất 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.
b, Nhóm trợ lực điện từ.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện được dựa trên tín hiệu về cảm biến mô men nằm trong cụm trợ lực lái. Khi người lái tác dụng lên vô lăng thực hiện việc chuyển hướng, dưới tác dụng của phản lực từ mặt đường qua bánh xe, thước lái tác dụng lên thanh xoắn nằm trong cụm trợ lực điện.
* So sánh trợ lực lái điện tử(HPS) với trợ lực lái thủy lực (EPS).
Với hệ thống HPS nguồn cung cấp năng lượng tách biệt hoàn toàn với hệ thống lái, HPS cần một nguồn năng lượng ( bơm thuỷ lực, xi lanh thủy lực, các van, các đường dầu). Để thiết kế HPS là cả một khối lượng công việc đáng kể, một phần ở đó là số lượng đáng kể các thiết bị mà hệ thống yêu cầu, điều đó có nghĩa là HPS không dễ dàng lắp đặt trên xe nhỏ gọn. Hơn nữa nó tiêu thụ năng lượng ở tất cả các công việc của xe.
Hệ thống trợ lực lái EPS được tạo ra từ môtơ điện một chiều đặt trên hệ thống lái. Hệ thống chỉ gồm 2 phần: trục lái với Mô tơ điện một chiều và một ECU, do đó hệ thống tương đối nhỏ gọn, lắp đặt dễ dàng khối lượng chủ yếu là Mô tơ điện, hoạt động có hiệu quả cao và đặc biệt chỉ tiêu thụ năng lượng khi hệ thống lái yêu cầu
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI DỰA TRÊN XE HYUNHDAI SANTAFE
2.1. GIỚI THIỆU XE Ô TÔ HYUNDAI SANTAFE (2008-2009)
2.1.1. Sơ đồ tổng thể ô tô Hyundai santafe
Bảng thông số kỹ thuật cơ bản xe Hyundai Santafe như bảng 2.1.
2.1.2. Hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực của ôtô Hyundai Santafe được bố trí theo kiểu FF (động cơ nằm ngang đặt ở đằng trước, cầu trước chủ động). Ô tô Hyundai Santafe có cầu trước chủ động dẫn hướng.
2.1.3. Hệ thống phanh
Ôtô Hyundai Santafe sử dụng phanh đĩa cho bánh trước, phanh sau là phanh tang trống.
2.1.4. Hệ thống treo
2.1.4.1. Hệ thống treo phía trước
Hệ thống treo trước kiểu Macpherson với thanh cân bằng làm tăng độ chắc chắn, độ êm và độ bám đường, giúp điều khiển xe dễ dàng và thoải mái hơn.
2.1.4.2. Hệ thống treo phía sau
Sử dụng thanh xoắn kết hợp ống giảm chấn đã được cải tiến và nâng cấp giúp tăng độ chắc chắn và ổn định cho xe.
2.1.5. Hệ thống an toàn
2.1.5.1. 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.
2.1.5.2. 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.
2.1.6. Hệ thống lái
Hệ thống lái của ôtô Hyundai Santafe 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 thủy lực và dẫn động lái.
2.1.6.1. Vành tay lái
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái ô tô Hyundai Santafe có dạng hình tròn, có nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái là 195 mm.
2.1.6.3. Dẫn động lái
Dẫn động lái trên Hyundai Santafe bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe. Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh bên. Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bị trượt lê khi quay vòng.
2.1.6.5. Cơ cấu lái
Trên ô tô Hyundai santafe người ta lắp kiểu thanh răng - bánh răng kết hơp với trợ lực thủy lực trực tiếp.
Cơ cấu lái loại này có ưu điểm là tỷ số truyền nhỏ, kết cấu đơn giản, hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ.
2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
2.2.1. 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.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và các đòn bên. Sự quay vòng của ô tô rất phức tạp, để đảm bảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện vì phải cần đến dẫn động lái 18 khâu.
- 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).
- 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.
2.2.2. 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.
2.2.3. Phương án lựa chọn thiết kế trợ lực lái.
Trên các xe ô tô tải lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hay máy kéo hiện đại thường có trợ lực lái để:
- Giảm nhẹ lao động cho người lái;
- Tăng an toàn cho chuyển động khi có sự cố ơ bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe đến vành tay lái;
- Khi xe đang chạy với tốc độ lớn mà một bên lốp bi thủng, trợ lực lái đảm bảo cho người lái điều khiển, giữ được ô tô bên đường mà không bị lao sang một bên.
Trợ lực lái kiểu thủy lực được dùng nhiều nhất trên xe du lịch vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc khá tin cậy.
Với đề tài chính “tính toán thiết kế hệ thống lái xe Hyundai Santafe”, em chon phương án thiết kế hệ thống lái có trợ lực thủy lực với cơ cấu lái kiểu bánh rang - thanh răng và dẫn động 6 khâu.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
3.1. XÁC ĐỊNH MÔMEN QUAY VÒNG CỦA BÁNH XE DẪN HƯỚNG
Mômen cản quay vòng có giá trị lớn nhất khi quay vòng ô tô tại chỗ. Mô men cản quay vòng trong trường hợp này bao gồm: mômen sinh ra do lực cản lăn M1, mômen cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M2 và mômen ổn định các bánh xe dẫn hướng M3, tức là đối với một bánh xe dẫn hướng:
Mcq = M1 + M2 + M3 (3.1)
Trong đó:
M1 » f.Gbx.a (3.2)
Theo ký hiệu lốp 235/60R18
Ở đây :
B- Bề rộng của lốp: B=235 (mm).
d- Đường kính vành bánh xe: d=18 (insơ).
hdđ- Hiệu suất của dẫn động lái; hdđ= 0,98.
idd - Tỷ số truyền của dẫn động lái; idd = 1,0.
KM3- Hệ số tính đến ảnh hưởng của mô men ổn định các bánh xe dẫn hướng M3; Khi tính toán có thể lấy KM3 =1,07-1,15. Chọn KM3 = 1,15.
Thế vào (3.7) ta được:MZ = 709,979 [N.m]
3.2. XÁC ĐỊNH LỰC CẦN THIẾT TÁC DỤNG LÊN VÔ LĂNG
Ta có:
R- Bán kính vô lăng; R = 195 [mm] = 0,195 [m].
i - Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái; i = 18,5.
ηt- Hiệu suất thuận cơ cấu lái; ηt = 0,99.
Thế vào ( 3.8 ) ta được: Plvmax = 198,79[N] = 19,879 [KG]
Giá trị Plvmax =198,79 N nhỏ hơn giá trị [ Plmax] = 200 N thỏa mãn điều kiện trên. Tuy nhiên để điều khiển nhẹ nhàng người ta dùng trợ lực lái.
Thây số: Ptl =107,2838(N)
Vậy lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá: Pc=198,79- 107,2838=91,5(N)
3.3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN DẪN ĐỘNG LÁI
3.3.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ
Khi ô tô quay vòng tại chỗ sẽ sinh ra mômen cản tổng M∑ gồm: mômen cản lăn, mômen cản do phản lực ngang và mômen ổn định từ bánh xe dẫn hướng tạo ra quy dẫn về trục của trụ quay đứng.
3.3.1.1. Tính bền đòn quay đứng
Thực tế trên ô tô Hyundai Santafe các đòn quay đứng, thanh kéo bên và thanh kéo ngang được bố trí trong không gian không đồng phẳng nhưng các mặt phẳng chứa các thanh đó lệch nhau theo phương ngang (phương song song với mặt đường) một góc rất nhỏ.
Thông thường đòn quay đứng của hệ thống lái trên ô tô thường làm bằng thép C35.
Vì không có số liệu cụ thể nên ta tạm thời lấy cơ tính của thép C35 để kiểm nghiệm độ bền của đòn quay đứng.
Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất uốn cho phép eu = 2600 [KG/cm2]
Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt ngang có mômen uốn lớn nhất:
e = 18755,46[N/cm2] =1875,546[KG/cm2]
e< [eu] = 2600 [KG/cm2].
Vậy thanh đủ bền.
3.3.1.2. Tính bền thanh kéo bên
Xét thanh BC cân bằng.
Trường hợp thanh BC chịu kéo ta tính tương tự.
e = 496,012[KG/cm2] < [KG/cm2].
Vậy thanh BC đủ bền.
3.3.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao
Xét sự ảnh hưởng của mômen phanh đến dẫn động lái trong trường hợp ô tô phanh gấp với cường độ phanh cao (vô lăng ở vị trí ô tô đi thẳng).
- Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang:
Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng: Mp = 188,7557 [N.m]
- Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng khi xuống dốc:
Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng: M’p = 185,966 [N.m]
Ta nhận thấy Mp và M’p đều nhỏ hơn M∑ = 709,979 [N.m] nên ta không cần tính bền trên các đòn quay đứng, thanh kéo bên trong trường hợp khi phanh.
3.4. Tính toán kiểm tra hình thang lái
3.4.1. Cơ sở lý thuyết
Khi ta tính toán kiểm tra động học hình thang lái, người ta xác định quan hệ thực tế của các góc quay các bánh dẫn hướng đối với một ôtô cụ thể và so sánh nó với quan hệ lý thuyết (không kể đến độ biến dạng của lốp).
Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế và kiểm nghiệm hình thang lái Đantô là xác định đúng góc nghiêng của các đòn quay bên q khi ôtô chạy trên đường thẳng.
Xác định kích thước của hình thang lái gồm có xác định góc q, chiều dài l và n của các đòn bên và đòn ngang.
Sử dụng phương trình (3.11) và đồ thị (Hình 3.9) có thể xác định các giá trị của θ
3.4.2. Quy trình kiểm tra
Các thông đã biết:
+ Bề rộng 2 trụ xoay: m = 1445 [mm] = 1,445 [m]
+ Chiều dài cơ sở của xe: L = 2700 [mm] = 2,700 [m]
+ Chiều dài thanh kéo n = 1360 [mm] = 1,360 [m]
+ Chiều dài đòn quay đứng l = 180 [mm] = 0,180 [m]
Từ bảng 3.2 ta thấy sai số tương đối giữa góc quay thực tế so với góc quay lý thuyết e luôn nhỏ hơn 5%. Vậy ta kết luận hình thang lái của ô tô Hyundai Santafe có chất lượng tốt, nghĩa là các bánh xe dẫn hướng ít bị trượt khi quay vòng.
3.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái
3.5.1. 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).
+ Chọn trước số vòng quay của vành lái rồi sau đó xác định bán kính vòng lăn của bánh răng. đối với cơ cấu lái loại bánh răng - thanh răng thì số vòng quay của vành lái thì cũng là số vòng quay của bánh răng.
Dựa vào xe tham khảo, chọn số vòng quay về 1 phía của vành lái ứng với bánh xe quay là n = 1,5 vòng.
Suy ra: R = 9 mm
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng:
Tính chính xác lại góc nghiêng, ta có : Cosb = 0,956
Suy ra b = arccos 0.956 = 180
Môdun ngang của bánh răng : mt = 2.62
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.
Từ đó ta tính được các thông số của bộ truyền bánh răng :
- Đường kính vòng đỉnh:
Dd = Dc+2mn(1+ j) = 18 +2.2,5(1+ 0,647) = 26,24mm chọn = 27 mm.
+ 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 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
3.3.4. Tính bền cơ cấu lái thanh răng - bánh 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.
Vậy điều kiện được thoả mãn Þ Bộ truyền trục răng - thanh răng đảm bảo đủ bền trong quá trình làm việc.
3.6. Tính bền dẫn động lái
3.6.1 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.
Thay số vào công thức ta có: tx = 38,16 (MPa).
Þ tx < [tx]
Kết luận: vậy trục lái đảm bảo độ bền.
3.6.2. 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)
Đường kính bề mặt tỳ với đệm rôtuyn: k = 16 (mm)
Lực tác dụng lên khớp cầu lớn nhất chính là lực cực đại tác dụng lên đòn kéo ngang: N = 7994,47 (N).
Sơ đồ lực tác dụng: xem hình 3.12.
Kiểm tra theo độ bền cắt:
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.
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI
4.1. BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI
4.1.1. Quy trình tháo hệ thống lái
4.1.1.1. 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 (hình 4.1)
* 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.
4.1.1.2. 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 (hình 4.10; 4.11; 4.12; 4.13).
Ta tháo chốt hãm (1), tháo đai ốc hoa (2) rồi sử dụng KM507-B tách đầu thanh lái ra khỏi cam quay (hình 4.10).
* Bước 5: Tháo thanh răng (hình 4.16)
mỡ lên thanh kéo bên. Tiếp đó là tháo đầu thanh lái (3), nhưng trước khi tháo đầu thanh lái phải lấy dấu trên thanh kéo bên, đai ốc khóa đầu thanh lái và đầu thanh lái vị trí lắp ráp của chúng để sau này dễ dàng điều chỉnh độ chụm của xe, sau đó vặn đai ốc khoá ngược chiều kim đồng hồ, tháo đầu thanh nối rồi tháo đai ốc khóa.
4.1.3. Bảo dưỡng hệ thống lái
Thường xuyên kiểm tra siết chặt các bu lông, đai ốc ghép giữa các bộ phận của hệ thống lái với vỏ xe cũng như trong hệ thống lái và quan sát xem có sự rò rỉ dầu trợ lực lái sau mỗi lần xe vận hành.
4.1.3.1. Vành tay lái
Kiểm tra hành trình tự do và lực cần thiết để làm quay hệ thống lái, độ bắt chặt vành lái trên trục. Kiểm tra hành trình tự do vành tay lái bằng cách xoay vành tay lái về bên phải và bên trái đến khi bánh xe bắt đầu xoay đi, hành trình tự do cho phép là 0 20 mm.
4.1.3.2. Cơ cấu lái
Kiểm tra khe hở ăn khớp giữa trục răng và thanh răng và độ dơ dọc trục của trục bánh răng. Nếu khe hở ăn khớp không đảm bảo cần điều chỉnh lại bằng đai ốc chỉnh, còn độ dơ dọc trục điều chỉnh lại bằng thay đổi chiều dày đệm kín (7) phía trước ổ bi trên.
4.1.3.4. Kiểm tra điều chỉnh 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.
- Vừa thay đổi chiều dài thanh kéo bên vừa kiểm tra lại độ chụm đến khi đạt yêu cầu thì siết chặt đai ốc khóa của đầu thanh lái.
4.1.4. 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. Chính vì vậy mà việc thường xuyên kiểm tra phát hiện những hư hỏng của hệ thống lái là một việc rất cần thiết, bảo đảm tính an toàn khi sử dụng xe.
Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục được thể hiện trong bảng 4.1
KẾT LUẬN
Sau quãng thời gian gần 3 tháng thực hiện đồ án với đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe Hyundai Santafe”, đến nay đồ án của em đã cơ bản hoàn thành.
Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu tài liệu cũng như dưới sự hướng dẫn của thầy : TS………………., em nhận thấy kiến thức cơ bản của em đã được cải thiện hơn đặc biệt là về kết cấu của hệ thống lái trên xe du lịch, đó là một phần quan trọng trong nền tảng kiến thức chuyên nghành của một kỹ sư cơ khí ô tô.
Để hoàn thành được đồ án này trước hết em xin cảm ơn toàn thể các thầy giáo trong khoa Cơ khí trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải đã chỉ bảo và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt quãng thời gian qua. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: TS………………., thầy đã tạo điều kiện cũng như tận tình giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án. Do thời gian có hạn, kiến thức và tài liệu tham khảo còn hạn chế cũng như thiếu những kinh nghiệm thực tiễn cho nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong các thầy góp ý để đồ án của em được hoàn thiện hơn và có thể phát triển thành một tài liệu tham khảo hữu ích cho các bạn sinh viên chuyên nghành Công nghệ kỹ thuật ô tô.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. K.s Nguyễn Thành Trí, Châu Ngọc Thạch (1997) - Hướng dẫn sử dụng và bảo trì xe ô tô đời mới, NXB Trẻ.
[2]. Cấu tạo gầm xe con - Bộ môn cơ khí ô tô, Trường Đại học GTVT Hà Nội.
[3]. Hướng dẫn sử dụng xe Hyunhdai Santafe - Hyunhdai Thành Công.
[4]. Kết cấu và tính toán ô tô - Ngô Hắc Hùng, Nhà xuất bản GTVT
[5]. Lý thuyết ô tô - Ngô Hắc Hùng, Nhà xuất bản GTVT
[6]. Cao Trọng Hiền (1992) - Bảo dưỡng kỹ thuật và chẩn đoán ô tô – NXB Đại học GTVT
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"