MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI MỞ ĐẦU.. 4
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. 12
1.3. Dẫn động lái. 13
1.3.1. Dẫn động lái bốn khâu. 13
1.3.2. Dẫn động lái sáu khâu. 13
1.4 Trợ lực lái thường dùng trên ô tô. 14
1.4.1 Vai trò của trợ lực lái. 14
1.4.2 Phân loại trợ lực lái 15
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI XE KIA SORENTO.. 18
2.1. Giới thiệu xe tham khảo - ô tô Kia Sorento. 18
2.1.1. Sơ đồ tổng thể xeKia Sorento. 18
2.1.2. Hệ thống truyền lực. 21
2.1.3. Hệ thống phanh. 21
2.1.4. Hệ thống treo. 22
2.1.4.1. Hệ thống treo phía trước. 22
2.1.4.2. Hệ thống treo phía sau. 22
2.1.5. Hệ thống an toàn. 23
2.1.5.1. Hệ thống túi khí 23
2.1.5.2. Hệ thống điều khiển dây đai an toàn. 24
2.1.6. Hệ thống lái 24
2.1.6.1. Vành tay lái 24
2.1.6.2. Trục lái và trục các đăng. 25
2.1.6.3. Dẫn động lái 26
2.1.6.4.Van phân phối 27
2.1.6.5. Cơ cấu lái 27
2.2. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế. 28
2.2.1. Phương án lựa chọn dẫn động lái 28
2.2.2. Phương án lựa chọn cơ cấu lái 30
2.2.3. Phương án lựa chọn thiết kế trợ lực lái. 31
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE KIA SORENTO.. 32
3.1.Xác định moomen quay vòng của bánh xe dẫn hướng. 32
3.2. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng. 35
3.3. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 37
3.3.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ. 37
3.3.1.1. Tính bền đòn quay đứng. 37
3.3.1.2. Tính bền thanh kéo bên. 39
3.3.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao. 39
3.4. Tính toán kiểm tra hình thang lái 41
3.4.1. Cơ sở lý thuyết 41
3.4.2. Quy trình kiểm tra. 43
3.5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái 46
3.5.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng. 46
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng. 46
3.3.3. Xác định kích thước và thông số của thanh răng. 48
3.3.4. Tính bền cơ cấu lái thanh răng–bánh răng. 49
3.6. Tính bền dẫn động lái 52
3.6.1 Kiểm tra bền trục lái 52
3.6.2. Kiểm tra bền Rô-tuyn. 53
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE KIA SORENTO.. 56
4.1. Đặt vấn đề. 56
4.2. Bảo dưỡng, sửa chữa các hư hỏng của hệ thống lái 57
4.2.1. Quy trình tháo hệ thống lái 57
4.2.1.1. Tháo vành tay lái và trục lái 57
4.2.1.2. Tháo cơ cấu lái và hình thang lái 61
4.2.2. Quy trình lắp hệ thống lái 64
4.2.3. Bảo dưỡng hệ thống lái 64
4.2.3.1. Vành tay lái 64
4.2.3.2. Cơ cấu lái 64
4.2.3.3. Hình thang lái 65
4.2.3.4. Kiểm tra điều chỉnh độ chụm bánh xe. 66
4.2.3.5. Kiểm tra độ đảo vành bánh xe. 66
4.2.4. Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái 66
KẾT LUẬN.. 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 71
LỜI MỞ ĐẦU
Trên nền tảng đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sự thay da đổi thịt của quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và sự hội nhập của các ngành công nghiệp công nghiệp, kĩ thuật ô tô ở nước ta ngày càng chú trọng và phát triển. Một số vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu những công nghệ phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảo dưỡng trên xe ô tô.
Hệ thống lái là một hệ thống quan trọng của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô hoặc giữ cho ô tô chuyển động xác định theo một hướng nào đó. Một hệ thống lái hoàn thiện về kết cấu, điều khiển dễ dàng sẽ giúp ta điều khiển xe dễ dàng, thoải mái đảm bảo an toàn của xe trong quá trình vận hành khai thác. Đồng thời nó còn nâng cao tính tiện nghi, hiện đại của xe.
Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kĩ thuật hiện đại. Em đã được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống lái ô tô trên xe KIA SORENTO”. Đề tài bao gồm 4 phần chính như sau:
- Chương I: Tổng quan hệ thống lái xe Kia Sorento
- Chương II: Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe Kia Sorento
- Chương III: Tính toán thiết kế hệ thống lái xe Kia Sorento
- Chương IV: Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái xe Kia Sorento
Sau khi được nhận đề tài này, được sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của thầy: TS……………. nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên, do trình độ và thời gian tìm hiểu còn nhiều hạn chế, kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Vĩnh Phúc, 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 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;
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;
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;
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).
1.2.5. Hệ thống 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.
1.3. 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.
1.3.1. 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).
1.3.2. 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 cácxe du lịch của các hãng như: Toyota, Nissan, Hyundai...
1.4 Trợ lực lái thường dùng trên ô tô
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
1.4.2.1 Trợ lực thuỷ lực
- Hệ thống được cấu tạo gồm 4 bộ phận chính:
+ Bơm dầu trợ lực: Có nhiệm vụ bơm dầu thủy lực vào bên trong hệ thống để tạo ra sự hỗ trợ lực.
+ Cụm van chia dầu: Dưới tác dụng từ mặt đường lên thanh xoắn sẽ thực hiện việc mở cửa van chia dầu. Khi có áp suất cao hơn sang phía thước lái ứng với chiều chuyển hướng mong muốn.
1.4.2.2 Trợ lực điện:
Nguyên lý hoạt động: 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.
1.4.2.3 Trợ lực cơ khí:
- Hệ thống lái này được bố trí trên ô tô tải nhỏ và trung bình. Hệ thống bao gồm các bộ phận chính như sau:
+ Vành lái: vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vong của người lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái
+ Cơ cấu lái ở sơ đồ trên gồm trục vít 3 và cung răng 4. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuếch đại lực điều khiển trên vành lái.
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI XE KIA SORENTO
2.1. Giới thiệu xe tham khảo - ô tô Kia Sorento
2.1.1. Sơ đồ tổng thể xeKia Sorento
Có mặt trên thị trường từ đầu năm 2002, mẫu SUV cỡ trung Kia Sorento đã gặt hái được khá nhiều thành công nhất là tại thị trường quê nhà và các nước Đông Nam Á, Nga và Đông Âu.
- Ngoại thất:
Xe được trang bị bộ vành đúc hợp kim 18 inch kết hợp với lốp cỡ 235/60 R18, giúp làm giảm ma sát không cần thiết, tăng khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Đuôi xe cũng được thiết kế lại hoàn toàn khác biệt, cản sau mềm mại hơn, đèn định vị ban đêm và đèn phản quang được đặt trên cao.
Bảng thông số kỹ thuật cơ bản xe Kia Sorento như bảng 2.1.
Ta chọn phiên bản Sorento 2WD/DMT có:
- Chiều dài toàn bộ La:4676 mm
- Chiều rộng toàn bộBa :1890 mm
- Chiều cao toàn bộHa :1725 mm
- Khoảng cách giữa hai trục quay đứng: B0= 1615/1620 mm
- Chiều dài cơ sở : L= 2700 mm
- Chiều rộng cơ sở : B= 1730 mm
- Trọng lượng không tải: G0= 2050 N
- Phân cho cầu trước: G01= 9000 N
2.1.2. Hệ thống truyền lực
Hệ thống truyền lực của ôtô Kia Sorento được bố trí theo kiểu FF (động cơ nằm ngang đặt ở đằng trước, cầu trước chủ động). Ô tô Kia Sorento có cầu trước chủ động dẫn hướng.
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.
Cảm biến va chạm sườn xe được đặt ở chân cột bên của sườn xe. Khi va chạm ngang xảy ra, bộ điều khiển RCM so sánh mức độ va chạm thu được từ dữ liệu của cảm biến va chạm ngang với dữ liệu trong chương trình của bộ điều khiển RCM.
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 Kia Sorentolà 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.
2.1.6.1. Vành tay lái
Vành trong vô lăng bằng thép; Vành ngoài vô lăng bằng nhựa - da
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái ô tô Kia Sorento 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 Kia Sorento 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.
2.1.6.5. Cơ cấu lái
Trên ô tô Kia Sorento người ta lắp kiểu thanh răng - bánh răng kết hơp với trợ lực thủy lực trực tiếp.
Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điều khiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng. Các piston thanh răng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răng sang phải hoặc trái.
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.
- 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. 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 ngaytrên 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, Hyundai...
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;
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 Kia Sorento”, em chọn phương án thiết kế hệ thống lái có trợ lực thủy lực với cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng và dẫn động 6 khâu.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE KIA SORENTO
3.1. Xác định moomen 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)
M2 = jnGbx.x = Y.x (3.6)
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.
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 Kia Sorento 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. Do đó ta có thể xét các thanh trên chuyển động trong cùng một mặt phẳng song song với mặt đường.
3.3.1.2. Tính bền thanh kéo bên
Xét thanh BC cân bằng.
Trường hợp thanh BC chịu nén:
Thông thường thanh kéo bên 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 thanh kéo bên.
Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất nén cho phép [e] = 2100 [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:
Lực phanh lớn nhất được xác định theo biểu thức:
Ppmax =7014,15.0,85=5962,028[N]
- Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng khi xuống dốc:
α- độ dốc của đường chọn độ dốc của đường là 20%
tgα=0,02 suy ra α=11,30
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 Đantôlà 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.
Suy ra: R = 9 mm.
3.5.2. Xác định các thông số của bánh răng:
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) = 16,91mm.
- Chiều cao răng :
h= (hf’ + hf” )m =(1 +1.25)2,5 = 5,625mm.
- 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
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.
Kiểm tra vật liệu.
Trong quá trình làm việc trục răng, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tương rạn nứt chân răng. Do ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu lam việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo trục răng - thanh răng được dùng là thép XH được tôi cải thiện.
Ta có:
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.
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).
Þtx< [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)
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 XE KIA SORENTO
4.1. Đặt vấn đề
Việc bảo quản bảo dưỡng xe là việc làm thường xuyên liên tục của người lái xe và thợ sửa chữa, nhất là đối với người sử dụng xe đó. Có bảo quản bảo dưỡng xe thường xuyên mới kịp thời phát hiện khắc phục những hư hỏng của xe đồng thời bảo đảm tốt các yêu cầu làm việc của các chi tiết, cụm chi tiết trên xe, đảm bảo cho xe có thể hoạt động luôn tốt trong mọi điều kiện đồng thời nâng cao tính năng kinh tế, khả năng đảm bảo an toàn cho người, hàng hóa, phương tiện.
4.2. Bảo dưỡng, sửa chữa các hư hỏng của hệ thống lái
4.2.1. Quy trình tháo hệ thống lái
4.2.1.1. 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)
* 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.
4.2.1.2. 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).
* Bước 5: Tháo thanh răng (hình 4.16)
Trước tiên tháo ống cao su che bụi thanh răng, để cho dễ tháo thì trước khi tháo bôi một lớp mỡ lên thanh kéo bên.
4.2.3. Bảo dưỡng hệ thống lái
4.2.3.1. 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.
4.2.3.2. 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.
4.2.3.3. 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.
* Kiểm tra độ cong vênh của thanh kéo bên.
4.2.3.4. 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)
* 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.
4.2.4. 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.
Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái thể hiện như bảng 4.1.
KẾT LUẬN
Nền công nghiệp ôtô trên thế giới đang ngày một phát triển, thoả mãn những yêu cầu và đòi hỏi khắt khe về tính năng tiện nghi, kinh tế, thân thiện với môi trường... đặc biệt, vấn đề an toàn chuyển động ở tốc độ cao luôn được coi trọng.
Sau một thời gian nghiên cứu, tính toán thiết kế, được sự trợ giúp tận tình của Thầy giáo: TS……………. cùng các Thầy trong bộ môn và toàn thể các bạn trong lớp em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đề tài “ Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe Kia Sorento“ Dựa trên những kiến thức đã học trong trường và kết quả thu được qua các đợt thực tập.
Em thực hiện tính toán thiết kế đồ án với những nội dung cụ thể như sau :
- Tính toán thiết kế hệ thống lái : Cơ cấu lái, dẫn động lái,….
- Tính toán thiết kế cơ cấu lái
- Thiết kế cường hóa lái
- Kiểm bền tất cả các bộ phận đảm bảo yêu cầu về độ an toàn.
Thông qua đồ án tốt nghiệp đã phần nào nói lên được tác dụng và vai trò quan trọng của hệ thống lái, và những cải tiến kỹ thuật để việc điều khiển xe được dễ dàng hơn.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót.Vì vậy em rất mong nhận được sự chỉ bảo của các Thầy.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (1993), Lý thuyết ôtô máy kéo
[2]. Hoàng Đình Long (2008), Kỹ thuật sửa chữa ô tô. NXB Giáo dục
[3]. Nguyễn Trọng Hiệp, (1997), Chi tiết máy Tập I, tập II
[4]. Nguyễn Khắc Trai, (1996). Cấu tạo gầm xe con. Nhà xuất bản giao thông vận tải
[5]. Phạm Minh Thái, (1991). Thiết kế hệ thống lái của ôtô - máy kéo bánh xe
[6]. Trịnh Chất, Lê Văn Uyển, Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí. NXB giáo dục
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"