MỤC LỤC
MỤC LỤC...1
LỜI NÓI ĐẦU.. 3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI. 4
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu. 4
1.1.1. Công dụng. 4
1.1.2. Yêu cầu. 4
1.1.3. Phân loại 4
1.1.4. Kết cấu chung. 5
1.2. Một số cơ cấu lái thông dụng trên ô tô. 7
1.3. Dẫn động lái 12
1.4. Hệ thống lái có trợ lực. 14
1.5. Hệ thống lái nhiều cầu dẫn hướng. 16
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI MAZDA 2. 19
2.1. Giới thiệu về xe tham khảo Mazda 2 2010. 19
2.1.1. Ngoại thất. 19
2.1.2. Nội thất. 21
2.1.3. Vận hành. 24
2.2. Các thông số kỹ thuật Mazda 2 2010. 25
2.2.1. Bố trí chung hệ thống lái xe Mazda 2 2010. 27
2.3. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái xe Mazda 2 2010. 28
2.3.1. Phương án lựa chọn cơ cấu lái. 28
2.3.2. Phương án lựa chọn dẫn động lái 29
2.3.3. Phương án lựa chọn trợ lực lái 31
2.3.4. Tính tùy động hệ thống lái xe Mazda 2 2010.. 35
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE MAZDA 2. 36
3.1. Thông số đầu vào. 36
3.2. Xác định và phân phối tỷ số truyền của hệ thống lái 36
3.3. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 37
3.4. Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái 40
3.4.1. Xác đinh đường đặc tính lý thuyết 42
3.4.2. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế. 43
3.5. Thiết kết cơ cấu lái 46
3.5.1. Chọn vật liệu. 46
3.5.2. Xác định kích thước và thông số của thanh răng. 47
3.5.3. Tính toán các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng-thanh răng. 48
3.5.4.1. Ứng suất tiếp xúc cho phép.. 48
3.5.4.2. Ứng suất uốn cho phép.. 49
3.6. Thiết kế kết cấu và kiểm tra dẫn động lái 49
3.6.1. Tính bền đòn kéo ngang. 49
3.6.2. Tính bền thanh nối bên dẫn động lái. 51
3.7. Xác định các thông số cơ bản của trợ lực lái. 51
3.7.1. Mômen cản mà trợ lực cần phải khắc phục. 52
3.7.2. Chỉ số hiệu quả tác dụng của trợ lực. 52
3.7.3. Xây dựng đặc tính trợ lực lái 53
3.8. Thiết kế trợ lực lái 54
3.8.1. Xác định đường kính trong của xilanh lực. 54
3.8.2. Chọn đường kính ngoài và kiểm tra bền xilanh lực. 55
3.8.3. Xác định năng suất của bơm.. 55
CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI. 57
4.1. Nguyên nhân, cách khắc phục hư hỏng. 57
4.2. Bảo dưỡng hệ thống lái 58
4.2.1. Quy định bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái 58
4.2.2.1. Kiểm tra và thay dầu trợ lực. 59
4.2.2.2. Kiểm tra độ căng đai dẫn động và độ mòn của đai 62
4.2.2.3. Kiểm tra các khớp của đòn treo. 63
4.3. Sửa chữa hệ thống lái 63
KẾT LUẬN.. 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO..68
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay ôtô không chỉ là phương tiện chủ yếu để chuyên chở hành khách hàng hóa, sự mạnh mẽ và vẻ đẹp của chiếc xe thể hiện sự lịch lãm tạo ra phong cách cho người chủ sử dụng. Tính tiện nghi cho người dùng và sự thân thiện với môi trường sống chung quanh là hai tiêu chí đặt ra hàng đầu mà tất cả các cường quốc về công nghiệp ôtô đều phải dựa vào đó để nghiên cứu phát minh để có thể tạo ra những sản phẩm tốt hơn. Tuy đất nước ta còn nghèo và nền kinh tế còn đang trên đà phát triển xong trong những năm gần đây đảng và nhà nước ta cũng đã chú trọng phát triển nghành ôtô để theo kịp với sự phát triển của thế giới.
Nhằm nâng cao khả năng tư duy cho sinh viên và khả năng hiểu biết về tính toán thiết kế mà em được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống lái xe Mazda 2”. Em biết hệ thống lái là hệ thống quan trọng và rất phức tạp, đặc biệt do ngày nay hệ thống giao thông tốt, xe hiện đại có vận tốc chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống lái nhằm đảm bảo tính an toàn cao cho sự chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết.
Trong phần tính toán và thiết kế này em dựa chủ yếu vào số liệu của xe Mazda 2 2010, các tài liệu tham khảo và hướng dẫn tính toán thiết kế. Do lần đầu làm quen với thiết kế với khối lượng kiến thức tổng hợp em còn có những mảng kiến thức em chưa được nắm vững nên mặc dù em đã cố gắng tham khảo tài liệu có liên quan song bài làm của em không thể tránh được những sai sót. Em rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của các thầy trong bộ môn để em củng cố thêm kiến thức và hiểu sâu hơn, nắm vững kiến thức mà em đã học hỏi được.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn, đặc biệt là thầy: TS……………. đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.
Vĩnh Yên , ngày…tháng…năm 20…
Sinh viên thực hiện
………………
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI
1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
1.1.1. Công dụng
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một quỹ đạo xác định nào đó.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống lái phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Hệ thống lái điều khiển dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và an toàn.
- Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái.
- Lực cần thiết đặt trên vành tay lái nhỏ.
1.1.3. Phân loại
Tuỳ thuộc vào yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống lái được chia thành các loại sau:
* Theo cách bố trí vành lái
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và một số các nước khác;
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ôtô) được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thụy Điển, ...
* Theo số lượng cầu dẫn hướng
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
1.1.4. Kết cấu chung
Bố trí chung của hệ thống lái loại này được chỉ ra trên hình 1.1. Hệ thống lái thông thường gồm cơ cấu lái và dẫn động lái .
Hệ thống bao gồm các bộ phận chính như sau:
- Vành lái: Vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục vít của cơ cấu lái.
- Trục lái có hai loại: Loại cố định không thay đổi được góc nghiêng và loại thay đổi được góc nghiêng. Đối với loại không thay đổi được góc nghiêng thì trục lái gồm một thanh thép hình trụ rỗng.
1.2. Một số cơ cấu lái thông dụng trên ô tô
a. Cơ cấu lái loại trục vít cung răng
Cơ cấu lái loại trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và kích thước so với loại trục vít bánh răng. Cung răng có thể là cung răng thường hoặc cung răng bên.
b. Cơ cấu lái loại trục vít con lăn
+ Đặc điểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít lõm (globoit) và con lăn ăn khớp.
+ Trục vít lõm được bắt với vành lái thông qua trục lái và trục các đăng. Trục vít ép căng với trục và quay trên hai ổ bi. ổ bi có thể điều chỉnh độ dơ nhờ các căn đệm điều chỉnh. Phớt che bụi chắn dầu.
Loại cơ cấu lái trục vít con lăn thường được lắp trên xe con có cầu sau chủ động và xe tải lớn, có tỷ số truyền thay đổi, hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch đảm bảo giảm va đập từ bánh xe truyền lên vành lái. Khe hở bên trong cơ cấu lái nhỏ ở vùng trung gian, còn ở các biên, khe hở bên lớn tránh kẹt cơ cấu lái khi vùng trung gian bị mòn. Cơ cấu có độ bền mòn cao, khả năng làm việc tốt nên dùng cho xe có khả năng cơ động cao.
c. Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này có ưu điểm cơ bản là có thể thiết kế tỉ số truyền thay đổi theo các quy luật khác nhau tuỳ thuộc vào yêu cầu sử dụng.
* Sơ đồ cấu tạo
Hai đầu trục vít tựa trên hai vòng bi đặt trong hộp lái. Độ dơ lỏng của trục vít và trục lái được điều chỉnh nhờ các đệm đặt trong nắp dưới. Đòn quay một đầu lắp chốt luôn khớp vào rãnh của trục vít, đầu kia lắp chặt với trục đòn quay đứng.
d. Cơ cấu lái loại bánh răng trụ thanh răng
Bánh răng trụ được chế tạo liền với trục lái nên còn gọi là trục răng. Khi quay vành lái trục răng quay làm thanh răng dịch chuyển sang phải hoặc sang trái. Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền tới cam quay qua các đầu thanh răng và khớp cầu.
e. Cơ cấu lái loại liên hợp
Hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, một đai ốc bi chạy trên trục vít nhờ rất nhiều các viên bi ở trong các rãnh xoắn trên trục vít và bên trong đai ốc. Các viên bi lăn trong các rãnh này, các rãnh được thiết kế để các viên bi lăn tuần hoàn một cách liên tục.
1.3. Dẫn động lái
Hệ dẫn động lái phải đảm bảo động học đúng của các bánh xe dẫn hướng, đảm bảo độ dơ vành lái nhỏ, giảm được các lực va đập truyền từ các bánh xe dẫn hướng lên vành lái, vành lái bố trí phù hợp với người lái vừa đảm bảo an toàn thụ động cho người lái.
1.3.1. Kết cấu
a. Đòn quay
Đòn quay có nhiệm vụ truyền mômen từ trục đòn quay của cơ cấu lái tới các đòn kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với cam quay của bánh xe dẫn hướng. Đòn quay
của cơ cấu lái truyền và biến đổi chuyển động quay của trục bị động cơ cấu lái thành chuyển động lắc của đòn kéo dọc hoặc của đòn ngang.
b. Đòn kéo
Đòn kéo được dùng để truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến cam quay bánh xe dẫn hướng. Tuỳ theo phương đặt đòn kéo mà người ta có thể gọi đòn kéo dọc hoặc đòn kéo ngang.
c. Các mối ghép của dẫn động lái
Để giảm trọng lượng và tiết kiệm nguyên vật liệu chế tạo, các đòn dẫn động lái thường được làm rỗng. Các khớp liên kết trong dẫn động lái đều là khớp cầu, đảm bảo khả năng tự lựa, không có khoảng hở.
1.4. Hệ thống lái có trợ lực
1.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu
a. Công dụng
- Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướng chuyển động của
xe, đặc biệt với những xe có tải trọng lớn có mô men cản quay vòng lớn.
b. Yêu cầu
- Bộ trợ lực phải có lực điều khiển trên vành tay lái đủ nhỏ để giảm cường độ lao động nhưng cũng đủ gây cảm giác điều khiển cho người lái.
- Khi hệ thống trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn điều khiển được như hệ thống lái cơ khí thông thường.
d. Cấu tạo chung
Trợ lực lái có tác dụng giảm bớt lực của người lái cần để điều khiển hướng chuyển động của ôtô, tăng tính tiện nghi và an toàn của xe.
Trên ôtô thường sử dụng phương pháp trợ lực lái bằng thuỷ lực.
1.5. Hệ thống lái nhiều cầu dẫn hướng
Hiện nay hệ thống lái nhiều cầu dẫn hướng được dựng trên một số xe tải nhiều cầu và xe con cao tốc.
Cơ cấu lái phía sau kiểu bánh răng hành tinh, gồm bánh răng hành tinh 2 quay trơn trên trục của nó và tựa trên bánh răng ngoại luân 4. Bánh răng ngoại luân 4 nối cùng với vỏ cơ cấu và đứng yên.
CHƯƠNG 2
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI MAZDA 2
2.1. Giới thiệu về xe tham khảo Mazda 2 2010
Mazda 2 phiên bản 2010 được đánh giá là mẫu xe sinh ra hướng tới sự tiện dụng phục vụ nhu cầu di chuyển thường xuyên trong đô thị hoặc những khu dân cư đông đúc. Mẫu xe ấn tượng người tiêu dùng trong nước với kiểu dáng mặt cười vui vẻ theo triết lý thiết kế Zoom-Zoom.
2.1.1. Ngoại thất
Mazda 2 được thiết kế dựa trên triết lý Zoom Zoom mang lại cảm giác phấn khởi, niềm vui và những trải nghiệm thú vị cho người sử dụng. Đánh giá Mazda 2 2010, mẫu xe được mệnh danh là “chiếc xe vui vẻ” của gia đình Mazda.
* Đầu xe
Đầu xe được thiết kế trông khá dễ thương và thân thiện với người dùng. Hệ thống đèn pha phía trước cỡ lớn được bố trí trải dọc theo ca-pô.
* Thân xe
Những đường gân dập nổi chạy khéo léo hai bên thân xe đặc biệt là những đường gân uốn lượn phía trên bánh xe mang lại dáng vẻ tinh tế, mềm mại cho Mazda 2. Xe trang bị gương chiếu hậu chỉnh điện, bộ la-zăng hợp kim 15 inch có kích cỡ 185/55 R15.
2.1.2. Nội thất
Thiết kế đối xứng được tận dụng khá nhiều bên trong không gian nội thất của Mazda 2. Hầu hết các chi tiết từ bảng đồng hồ hiển thị thông số vận hành, bảng điều khiển trung tâm và táp-lô, hệ thống điều hòa đều khai thác tối đa triết lý cân bằng mang đến sự tiện dụng và thân thiện cho người điều khiển.
* Trang bị an toàn
Mazda 2 được cung cấp các thiết bị an toàn bao gồm: túi khí cho người lái và hành khách phía trước, cảm biến cảnh báo va chạm, đai an toàn 3 điểm, hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), phân bố lực phanh điện tử (EBD), trợ lực phanh khẩn cấp (EBA,BAS).
2.1.3. Vận hành
“Trái tim” của Mazda 2 nằm ở khối động cơ 4 xylanh thẳng hàng, dung tích 1,5 lít cho công suất 103 mã lực tại 6.000 vòng/phút và mô men xoắn 135NM tại 4.000 vòng/phút. Sức mạnh này giúp Mazda 2 tăng tốc từ 0-96 km/h trong 10,2 giây. Khách hàng có thể chọn bản số tự động 6 cấp hoặc số sàn 5 cấp tùy theo nhu cầu và thói quen lái của mỗi người.
* Tiêu hao nhiêu liệu
Mức tiêu thụ nhiên liệu theo công bố của nhà sản xuất của Mazda 2 là 6,5lít/100km trên đường cao tốc. Qua chạy thử tại điều kiện giao thông thực tế tại Việt Nam, mức tiêu thụ nhiên liệu của Mazda 2 vào khoảng 6.3-6.8l/100km ở quãng đường hỗn hợp.
2.2. Các thông số kỹ thuật Mazda 2 2010
Các thông số kỹ thuật chính của ô tô Mazda 2 như bảng 1.1.
2.2.1. Bố trí chung hệ thống lái xe Mazda 2 2010
Hệ thống lái ô tô Mazda 2 2010 bao gồm : cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ lực lái. Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái xe Mazda 2 2010 được cho trên hình 2.1
- Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe Mazda 2 2010 là cơ cấu lái bánh răng trụ và thanh răng. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái.
2.3. Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái xe Mazda 2 2010
2.3.1. Phương án lựa chọn cơ cấu lái
Cơ cấu lái sử dụng trên xe Mazda 2 2010 là loại bánh răng trụ - thanh răng
Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe công suất bé. Vỏ của cơ cấu lái được làm bằng gang, trong vỏ có các bộ phận làm việc của cơ cấu lái, gồm trục răng ở phía dưới trục lái chính ăn khớp với thanh răng, vỏ của cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng kết hợp làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái.
* Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng có các ưu điểm sau:
Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng có tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các thanh ngang như ở các cơ cấu lái khác.
- Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao.
- Ma sát trượt và lăn nhỏ kết hợp với sự truyền mômen tốt nên lực điều khiển trên vành lái nhẹ.
2.3.2. Phương án lựa chọn dẫn động lái
Dẫn động lái của xe Mazda 2 2010 bao gồm trục lái chính và các thanh dẫn động Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa, vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc Trục lái của xe Mazda 2 dạng ống lồng liên kết với cơ cấu lái nhờ khớp các đăng.
2.3.3. Phương án lựa chọn trợ lực lái
Hệ thống trợ lực lái trên xe Mazda 2 2010 là hệ thống trợ lực thủy lực. Trong đó van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. Thanh răng của cơ cấu lái cũng đồng thời là xy lanh lực của hệ thống trợ lực.
a. Bơm thủy lực
Bơm thủy lực sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Mazda 2 2010 là bơm kiểu phiến gạt. Bơm thủy lực được đặt phía trên động cơ và được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai.
b. Xi lanh lực
Trên xe Mazda 2 2010 thanh răng đóng vai trò pit tông trợ lực và thanh răng dịch chuyển do áp suất dầu tạo ra từ bơm trợ lực lái tác động lên pít tông theo cả hai hướng. Trục van phân phối được nối với vô lăng.
c. Van phân phối
Van phân phối sử dụng trong hệ thống trợ lực lái trên xe Mazda 2 2010 là loại van quay. Trong van phân phối có phần tử định tâm và phần tử phản lực. Van phân phối được chế tạo với độ chính xác rất cao, trong đó có các van an toàn để tránh cho áp suất dầu tăng quá cao và đảm bảo cho hệ thống lái làm việc bình thường khi bơm dầu bị hỏng.
2.3.4. Tính tùy động hệ thống lái xe Mazda 2 2010
Muốn giữ nguyên góc quay của xe, người lái ngừng đánh tay lái và giữ nguyên lực tác dụng đặt lên vành tay lái. Tại thời điểm này thì van phân phối ở vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xi lanh lực.
Sau khi quay vòng muốn cho xe trở về trạng thái chuyển động thẳng nhanh chóng thì người lái đánh nhẹ vành tay lái ngược với góc quay ban đầu, lúc này dưới tác dụng của áp suất dầu ở buồng phản lực sẽ đưa và giữ van phân phối ở vị trí trung gian, đảm bảo cho dầu ở các khoang của xi lanh lực thông nhau và thoát về bình chứa.
CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE MAZDA 2
3.1. Thông số đầu vào
Thông số đầu vào cho tính toán kiểm tra động học hình thang lái, và tính bền hệ thống lái được cho trong bảng
3.2. Xác định và phân phối tỷ số truyền của hệ thống lái
Với xe tham khảo là xe du lịch có bố trí trợ lực lái nên tỷ số truyền của hệ thống lái i= 18 - 25, vì tỷ số truyền của dẫn động lái ta chọn idđ = 1 nên ta chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái cần thiết kế là icc = 20,4. Tỉ số truyền của hệ thống lái xác định theo công thức:
il = idđ.icc = 1.20,4 = 20,4.
3.3. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái
Trong quá trình thiết kế tính toán hệ thống lái, lực đặt lên vành tay lái được xác định cho trường hợp ô tô quay vòng tại chỗ vì lúc này lực cản quay vòng đạt giá trị cực đại. Mômen cản quay vòng tại một bánh xe và mặt đường bao gồm 3 thành phần : mômen cản lăn M1, mômen ma sát giữa bánh xe và mặt đường M2, và mômen ổn định M3 gây nên bởi các góc đặt của bánh xe trụ đứng :
M = M1 + M2 + M3
Mômen cản lăn được xác định theo công thức 11.6 [1] :
M1 = Gbx.f.a
=> M1 = Gbx.f.a = 3650 .0,02 .0,05 = 6,93 (Nm)
=> M1 = Gbx.f.a = 3650 .0,02 .0,05 = 6,93 (Nm)
Vậy: M2 = Y.x = Gbx.j.x = 3650 . 0,85 . 0,14 . 0,395 = 325,74 (Nm)
3.4. Xác định các thông số cơ bản của 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 của đòn quay đứng, khi có biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái.
+ Khi quay vòng muốn cho các bánh ôtô không bị trượt cần phải quay các bánh dẫn hướng ở bên phải và bên trái những góc a, b khác nhau và các góc này được liên hệ với nhau theo công thức :
Cotg β – Cotg α = B/L (2_1)
Ta kiểm tra động học hình thang lái bằng phương pháp đồ thị như sau :
a. Trường hợp xe đi thẳng.
Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 3.3 ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo các biểu thức sau:
n = B – 2.m.cosq (2-2)
3.4.1. Xác đinh đường đặc tính lý thuyết
Trên hệ trục tọa độ Đề các aOb ta xác định được đường cong đặc tính lý thuyết qua quan hệ b = f(q,x).
Cotgb - Cotga = 0,5 (2_4)
=> Cotgb = Cotga + 0,5
Ứng với các giá trị của a từ 0o, 5o, 35o, 40o lần lượt ta có các giá trị tương ứng của b. Các giá trị này được tính theo EXCEL.
3.4.2. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế
Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng được đường cong biểu thị hàm số a = f(q,b).
=> chọn m = 0,15.B = 0,15.1370 = 205,5 (mm)
- Chọn sơ bộ góc q ban đầu theo E.A Chuđakốp
Cotg(90o - q)= B/2.0,7.L = 0,355
=> q = 20o
Cho qcác giá trị xung quanh giá trị sơ bộ (q= 20o) và dựa vào công thức b để tìm ra quan hệ thực tế giữa b, a.
=> Cho q = 18o, 19o, 20o, 21o.
Theo bảng giá trị trên ta chọn góc q sao cho sự sai lệch với đường lý thuyết nhỏ nhất và nhỏ hơn 1o, tachọn được góc q = 18o .
Thông số cầu dẫn hướng là : q = 180
Độ dài đòn bên : m= 205,5 (mm)
Độ dài thanh kéo ngang là :
n = B - 2.m.cosq = 1370 - 2.205,5.cos180 = 979,1(mm).
3.5. Thiết kết cơ cấu lái
Mômen xoắn trên thanh răng (Tt.răng ) = mômen cản (Mc = 1126 N.m)
Hiệu suất của cơ cấu bánh răng – thanh răng là η = 0,8
Mô men xoắn trên bánh răng theo [3]:
Ttr.vít = Tt.răng/η=1126/0,8 = 1407,5 (N.m) (2_5)
3.5.1. Chọn vật liệu
Do trong truyền động trục vít có vận tốc trượt lớn và điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn không thuận lợi nên cần chọn cặp vật liệu làm trục vít – thanh răng để cho chúng có hệ số ma sát thấp, bền mòn và giảm bớt nguy hiểm về dính.
3.5.2. Xác định kích thước và thông số của thanh răng
Thay các thông số vào công thức (2_13) ta được :
d = 25,24 (mm).Chọn dtr= 30 mm.
- Chiều dài đoạn làm việc của thanh răng : L = 202 (mm)
- Môđun thanh răng là : m = 2,5 mm.
- Bước răng t = 3,14.2,5 = 7,85 (mm) (2_7)
- Chiều cao của răng thanh răng h = 2,5.m = 2,5.2,5 = 6,25 (mm) (2_8)
- Số răng cần thiết trên thanh răng để khi quay vòng xe không bị chạm. Chọn số răng trên thanh răng ZCT = 27 răng.
- Khoảng cách giữa 2 răng liên tiếp của thanh răng :
y = L/Z = 202/24 = 7,77 (2_10)
3.5.3. Tính toán các thông số cơ bản của bộ truyền bánh răng-thanh răng
- Mô đun chọn theo tiêu chuẩn, m = 2,5.
- Hệ số đường kính chọn theo bảng 7.3 [3]. q =8.
- Đường kính vòng chia: dt.v = q.m = 8.2,5 = 20 (mm) (2_11)
- Đường kính vòng đỉnh: da = m.(q + 2) = 2,5.(8+2) = 25 (mm) (2_12)
3.6. Thiết kế kết cấu và kiểm tra dẫn động lái
3.6.1. Tính bền đòn kéo ngang
Trong qua trình làm việc đòn kéo ngang chỉ chịu kéo nén theo phương dọc trục.Đòn ngang được kiểm tra theo uốn dọc do lực N gây ra.
Mặt khác : [sb] = 350 (KG/cm2) = 35 (N/mm2).
Thay số vào phương trình (2_27) ta được: en = 36,33 (N/mm2) =>en < [eb]
Vậy đòn kéo ngang đảm bảo điều kiện bền và ổn định.
3.6.2. Tính bền thanh nối bên dẫn động lái.
Để đảm bảo an toàn và tính ổn định của quá trình làm việc, đòn bên được làm bằng thép 20X. Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn. Do vậy ta tính theo điều kiện bền uốn:
Mômen uốn tác dụng lên đòn bên được xác định theo công thức sau:
Mu = m.Ncosw (2_31)
Ta tính bền cho đòn bên của hình thang lái cầu dẫn hướng:
Mu = m.Ncosw = 205,5.8556,09.cos180 = 1672220,3(N.mm)
3.7. Xác định các thông số cơ bản của trợ lực lái.
3.7.1. Mômen cản mà trợ lực cần phải khắc phục
Đối với ôtô du lịch ngày nay giá trị này thường nằm trong khoảng từ (20N ¸ 40N). Đối với xe thiết kế ta chọn Po = 30N.
MZ: Mômen cản khi trục lái dịch chuyển, giá trị này nhỏ, lấy Mz = 1.
MQ: Mômen cần thiết để xoắn thanh xoắn tới vị trí bắt đầu trợ lực.
η0 : Hiệu suất từ vành tay lái tới van xoắn (Hiệu suất truyền lực). Chọn η0= 1.
io : Tỉ số truyền từ vành lái tới van. Chọn io = 1.
Vậy mômen cần thiết để bắt đầu mở trợ lực là : MO = MQ = 7,5 N.m.
3.7.2. Chỉ số hiệu quả tác dụng của trợ lực
Là tỉ số giữa lực đặt vào vành tay lái khi không có trợ lực và khi có trợ lực: H = 4,19
3.7.3. Xây dựng đặc tính trợ lực lái
+ Khi hệ thống lái được lắp trợ lực đường đặc tính của nó biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. 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 Pc = 0 nên mômen cản quay vòng Mc = 0.
+ Do bộ cường hóa được thiết kế ở van phân phối có lò xo định tâm. Khi những va đập ở mặt đường truyền ngược lên vành tay lái nếu nằm trong giới hạn lực nén sơ bộ ban đầu của lò xo thì lực đó được truyền lên vành tay lái. Nếu như lực ngược đó mà vượt giới hạn đó thì lò xo nén tiếp dẫn đến con trượt van phân phối bị lệch về một phía và bộ cường hóa bắt đầu làm việc.
Đồ thị các đường đặc tính khi chưa có trợ lực Pl = f(Mc), khi có trợ lực Pc=f(Mc)
Ta thấy rằng :
- Đoạn OA : Pl = Pc=f(Mc). Lực do người lái hoàn toàn điểm nhận.
- Đoạn AC : Pc=f(Mc). Biểu thị lực mà người lái cảm nhận về chất lượng mặt đường. Điểm C (1126; 90).
- Từ C trở đi : Pc=f(Mc) song song với đường Pl=f(Mc).
3.8. Thiết kế trợ lực lái
3.8.1. Xác định đường kính trong của xilanh lực
Với : P = Pvlmax – Pvlo = 377,4 – 90 = 287,4.
ic : tỉ số truyền của cơ cấu lái. ic = 20,4.
→ Px = 287,4.20,4.0,9 = 5276,6 (N)
Thay vào biểu thức (2_40) ta được: Dxl = 5,36 mm. Lấy Dxl = 5 (cm)
3.8.2. Chọn đường kính ngoài và kiểm tra bền xilanh lực
Chọn chiều dày của thành xilanh là 8(mm) thì đường kính ngoài của xilanh lực là : Dn = 50 + 2.8 = 66 (mm)
3.8.3. Xác định năng suất của bơm
Lưu lượng bơm xác định từ điều kiện làm thế nào để xilanh của trợ lực phải kịp làm quay các bánh xe dẫn hướng nhanh hơn sự quay vòng của vành tay lái do người lái gây ra, nếu không trợ lực sẽ không có tác dụng.
Vậy năng suất của bơm là : Q = 108,15 (cm3/s)
Thực tế thì lưu lượng bơm còn phải lớn hơn như vậy để bù vào sự rò rỉ của van phân phối. Lưu lượng rò rỉ là AQ = (0,05 - 0,1).Q. Chọn AQ = 0,08.Q.
→ Qtt = Q + AQ = 108,15 + 108,15.0,08 = 116,802 (cm3/s)
CHƯƠNG 4
BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI
4.1. Nguyên nhân, cách khắc phục hư hỏng
Sau một thời gian sử dụng, tình trạng kỹ thuật của ô tô nói chung và hệ thống lái nói riêng sẽ bị biến xấu. Tùy theo điều kiện sử dụng và chế độ bảo dưỡng sửa chữa mức độ hư hỏng của từng xe khác nhau. Khi có những triệu chứng làm giảm tình trạng kỹ thuật của hệ thống lái, tiến hành kiểm tra phán đoán những hư hỏng.
4.2. Bảo dưỡng hệ thống lái
4.2.1. Quy định bảo dưỡng sửa chữa hệ thống lái
a. Bảo dưỡng hàng ngày.
+ Kiểm tra mức dầu trợ lực, tình trạng của bộ trợ lực.
+ Kiểm tra hành trình tự do của vành tay lái.
b. Bảo dưỡng định kỳ.
+ Kiểm tra kỹ và thay dầu trợ lực lái nếu cần thiết.
+ Kiểm tra điều chỉnh các góc đặt bánh xe độ rơ các vòng bi moay ơ.
4.2.2. Các công việc bảo dưỡng
4.2.2.1. Kiểm tra và thay dầu trợ lực
a. Thường xuyên kiểm tra và bổ xung mức dầu bôi trơn nếu thiếu.
Dầu trợ lực cần thường xuyên được kiểm tra định kỳ có thể mỗi tháng một lần hoặc ở những lần thay dầu động cơ
- Cách kiểm tra:
+ Giữ xe cân bằng
+ Hâm nóng dầu: để động cơ chạy không tải ở vận tốc 1000v/p hay thấp hơn đánh lái hết cỡ sang 2 bên vài lần để hâm nóng dầu. Nhiệt độ dầu khoảng 800C.
b. Thay dầu trợ lực lái.
Các bước tiến hành khi thay dầu trợ lực:
+ Kích đầu xe nên và đỡ bằng giá.
+ Tháo ống dầu hồi ra khỏi bình chứa rồi xả dầu vào khay.
+ Cho động cơ chạy không tải, đánh hết lái sang hai bên trong khi đang xả dầu.
c. Xả khí ra khỏi hệ thống trợ lực lái.
* Trong quá trình thay dầu trợ lực có lẫn khí vào trong hệ thống trợ lực làm giảm hiệu quả của hệ thống này. Vì vậy cần phải xả khí, thường gọi là xả e sau khi thay dầu trợ lực.
* Các bước tiến hành:
+ Kiểm tra mức dầu trong bình
Kiểm tra mức dầu và thêm nếu cần
+ Nổ máy rồi đánh hết cỡ sang 2 bên 3 hoặc 4 lần
4.2.2.2. Kiểm tra độ căng đai dẫn động và độ mòn của đai
a. Kiểm tra.
Kiểm tra cách quan sát bằng mắt thường xem dây đai dẫn động có bị quá mòn hay sờn lõi không. Nếu tìm thấy hư hỏng, thay đai dẫn động. Kiểm tra rằng dấu chỉ báo của bộ căng đai nằm trong vùng A như trên hình vẽ.
b. Điều chỉnh.
Đai quá mòn hoặc bị mất một đoạn bên trong đường gân đai thì phải thay thế ngay .Đai nằm trong vùng A dùng cà lê, chòng điều chỉnh lại đai ở bộ căng đai.
4.3. Sửa chữa hệ thống lái
* Kiểm tra và khắc phục từng chi tiết của bơm trợ lực.
- Kiểm tra trục bơm trợ lực và bạc ở vỏ phía trước bơm:
+ Dụng cụ là thước panme và đồng hồ đo lỗ
+ Kích thước cho phép:
Khe hở tiêu chuẩn: 0,01 – 0,03 mm
Khe hở cực đại 0,07 mm
* Lắp bơm trợ lực lái
Khi lắp bơm trợ lực chú ý thay hết các gioăng chữ O
- Lắp phớt dầu vỏ bơm trợ lực:
+ Bôi dầu trợ lực lái lên lợi phớt dầu vỏ bơm trợ lực lái
+ Dùng khẩu và máy ép để lắp phớt dầu vỏ bơm trợ lực
KẾT LUẬN
Sau thời gian 3 tháng làm việc nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành được bản đồ án của mình theo đúng yêu cầu mà thầy hướng dẫn đề ra. Đồ án của em đã đạt được những vấn đề sau: Tìm hiểu được tổng quan hệ thống lái hiện nay trên thị trường; biết cách phân tích, đánh giá để tìm ra phương án thiết kế hệ thống lái một cách tối ưu; biết tính toán thiết kế một hệ thống lái trên xe đảm bảo làm việc an toàn và ngoài ra em cũng đã tìm hiểu được cách chế tạo một chi tiết điển hình trên xe ô tô.
Trong quá trình làm đồ án em đã cố gắng tìm hiểu thực tế và giải quyết các nội dung kĩ thuật hợp lý. Đây là bước khởi đầu quan trọng giúp cho em có thể nhanh chóng tiếp cận với ngành công nghiệp ô tô hiện nay của nước ta. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, bổ sung của các thầy, và các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn, góp phần nhỏ bé vào nhu cầu sử dụng xe ở Việt Nam hiện nay.
Một lần nữa em xin cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy: TS…………… cùng các thầy trong môn ôtô đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh (2008), Lý thuyết ô tô máy kéo,
NXB KHKT
[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Đình Kiên (1971), Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo,
NXB ĐH&THCN
[3]. Nguyễn Trọng Hiệp (2006), Chi tiết máy (tập 1,2), NXB GD
[4]. Phạm Đình Vy, Vũ Đức Lập (2002), Cấu tạo ô tô quân sự (tập 2), HVKTQ
[5]. Vũ Đức Lập (2004), Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, HVKTQS
[6]. Hướng dẫn đồ án môn học: Kết cấu tính toán ô tô quân sự
Tập 4, Phần hệ thống lái. Trường HVKTQS, Vĩnh Yên 2008
"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"