MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 5

Chương 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 7

1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 7

1.1.1. Công dụng. 7

1.1.2. Yêu cầu. 7

1.1.3. Phân loại 7

1.2. Cấu tạo chung hệ thống lái 8

1.2.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 8

1.2.2. Vành tay lái 9

1.2.3. Trục lái 9

1.2.2. Cơ cấu lái 10

1.2.3. Dẫn dộng lái 14

1.2.4. Trợ lực lái 15

1.3. Kết luận. 18

Chương 2. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI 19

2.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe du lịch. 19

2.2.1. Sơ đồ bố trí chung. 19

2.2.2. Đặc điểm kết cấu. 19

2.2.3. Nguyên lý làm việc. 26

2.2. Góc đặt bánh xe. 29

2.2.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber) 29

2.2.2. Góc nghiêng dọc của trục đứng (góc caster) 30

2.2.3. Góc nghiêng ngang của trục đứng (góc kingpin) 31

2.2.4. Độ chụm của bánh xe. 31

Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE DU LỊCH.. 33

3.1. Mục đích và nội dung tính toán kiểm nghiệm.. 33

3.2. Thông số đầu vào. 33

3.3. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái 34

3.3.1. Điều kiện quay vòng đúng. 34

3.3.2. Động học hình thang lái 6 khâu. 35

3.3.3. Kiểm nghiệm đặc tính hình thang lái 37

3.4. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái 40

3.4.1. Xác định mômen cản quay vòng. 40

3.4.2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 42

3.4.3. Xác định lực tác dụng lên bộ truyền bánh răng xoắn – thanh răng. 43

3.4.4. Kiểm tra bền. 44

3.4.5. Tính bền trục lái 47

3.4.6. Tính bền đòn kéo ngang. 48

3.4.7. Tính bền đòn kéo dọc. 50

3.4.8. Tính bền thanh nối bên. 50

3.4.9. Tính bền khớp cầu. 51

Chương 4. XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ  SỬA  CHỮA HỆ THỐNG LÁI 53

4.1. Một số vấn đề về xây dựng quy trình công nghệ. 53

4.1.1. Các khái niệm và yêu cầu cơ bản. 53

4.1.2. Quá trình công nghệ hệ thống lái 54

4.1.3. Các vấn đề cơ bản khi thiết kế quá trình công nghệ. 56

4.1.4. Kỹ thuật an toàn trong quá trình sửa chữa xe. 57

4.2. Quy trình công nghệ sửa chữa hệ thống lái xe du lịch. 60

4.2.1. Quy trình tháo cơ cấu lái 60

4.2.2. Quy trình lắp cơ cấu lái 64

4.3. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục. 69

KẾT LUẬN.. 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 74

LỜI NÓI ĐẦU

   Ngành ô tô giữ một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Ô tô được dùng phổ biến trong nền kinh tế quốc dân ở nhiều lĩnh vực khác nhau như công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải, quốc phòng an ninh…Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế ngành công nghiệp ô tô ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển.

   Thể hiện bởi các liên doanh lắp ráp ôtô giữa nước ta với nước ngoài ngày càng phát triển rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, 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 giữ tốt, dùng bền, an toàn, tiết kiệm.

   Một trong những hệ thống quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này 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. Trong quá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến 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 được giao thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài “Xây dựng quy trình công nghệ sửa chữa hệ thống lái xe du lịch”.

   Với đề tài như trên, phần đầu của đồ án sẽ giới thiệu chung về hệ thống lái: 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, từ đó có thể nắm vững các đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm, phạm vi ứng dụng và các chú ý trong khai thác sử dụng của cụm, hệ thống đó. Phần tiếp theo đi sâu vào tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái nhằm đảm bảo tốt quá trình vận hành, sử dụng an toàn của hệ thống. Trên cơ sở đó, phần cuối của đồ án sẽ đưa ra các hướng dẫn trong quá trình xây dựng quy trình công nghệ sửa chữa đối với hệ thống lái ô tô du lịch.

   Qua thời gian gần 3 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: ThS………………… và các thầy trong bộ môn ô tô quân sự, em đã hoàn thành nội dung đồ án đ­ược giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp của em đ­ược hoàn thiện hơn.

   Em xin chân thành cám ơn!

Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại

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 tùy theo tác động của
người  lái.

1.1.2. Yêu cầu

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ô tô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé. Tức là bán kính quay vòng nhỏ.

- Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái. Để nâng cao tính an toàn tích cực và an toàn thụ động.

1.1.3. Phân loại

Tùy thuộc vào yếu tố căn cứ để phân loại, hệ thống lái được chia thành những loại sau:

a. Phân loại theo bố trí vành tay lái:

- Bố trí vành tay lái bên trái (theo chiều chuyển động của ô tô) được dùng trên ô tô của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt Nam, Lào,…

- Bố trí vành tay lái bên phải (theo chiều chuyển động của ô tô) được dùng trên ô tô của các nước có luật đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, …

c. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái:

- Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng.

- Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn.

- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay.

d. Phân loại theo đặc tính truyền lực:

- Hệ thống lái cơ khí.

- Hệ thống lái có cường hóa

1.2. Cấu tạo chung hệ thống lái

1.2.1. Sơ đồ tổng quát hệ thống lái

Sơ đồ tổng quát của hệ thống lái.

1.2.2. Vành tay lái

- Chức năng: tiếp nhận moment quay của người lái rồi truyền cho trục lái.

- Cấu tạo: Vành tay lái có cấu tạo tương đối giống nhau ở tấc cả các loại ô tô. Nó bao gồm một vành hình tròn và một vài nan hoa được bố trí quanh vành trong của vành tay lái. 

1.2.3. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái có chức năng biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động thẳng dẫn đến các đòn kéo dẫn hướng.

a. Cơ cấu lái kiểu bánh răng -  thanh răng

- Cơ cấu lái kiểu bánh răng thanh răng có kết cấu đơn giản nên được sử dụng khá rộng rãi trên các loại xe ôtô hiện nay. Nó bao gồm một bánh răng nghiêng thông thường được chế tạo liền với trục lái và ăn khớp với một thanh răng nghiêng, hai đầu của thanh răng có thể liên kết với trực tiếp với các đòn dẫn động lái bằng khớp trụ hoặc thông qua hai thanh dẫn động khác bằng được bắt bulông

- Trong cơ cấu lái kiểu này bánh răng có cấu tạo răng nghiêng, đầu dưới lắp ổ thanh lăn kim, đầu trên lắp ổ lăn cầu. Thanh răng nằm dưới bánh răng có cấu tạo răng nghiêng, phần gia công thanh răng nằm ở phía trong phần còn lại có tiết diện cầu. 

b. Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn

- Kiểu cơ cấu lái kiểu trục vít - bánh vít sử dụng cặp ăn khớp trục vít, con lăn để thực hiện quá trình điều khiển xe chuyển hướng hay quay vòng.     

- Sơ đồ cấu tạo của cơ cấu tạo bao gồm: trục vít lõm (3) được ghép căng với trục chủ động (trục lái) (1) và quay trên hai ổ đỡ cầu. Con lăn (7) quay trên trục (6) và ăn khớp với trục vít lõm. Giữa con lăn và trục (6) có ổ bi kim, trục (6) được gá trên nạng (8) đây cũng là trục bị động, trục bị động quay trên bạc tựa dài (9) và được cố định theo phương dọc trục bằng các đai ốc. Đầu ngoài của trục bị động (8) có lắp đòn quay đứng (14) và được hãm chặt bằng đệm vênh và êcu.

d. Cơ cấu lái kiểu trục vít - đòn quay:

- Trục đòn quay đứng (1) được lắp ghép vuông góc với trục vít (6), trục đòn (1) có ghép cứng đòn quay có chốt (2), chốt này luông ăn khớp vào rãnh của trục vít (6). Hai đầu của trục vít quay trên vòng bi (5), độ rơ lỏng của cơ cấu được điểu chỉnh bằng shims (7). Cơ cấu này hoạt động như sau: khi trục vít (3) quay làm cho trục vít (6) quay theo, chốt khớp ăn khớp với trục vít sẽ chuyển động qua lại tuỳ thuộc vào chiều quay của vành lái làm, cho trục đòn quay đứng (1) quay và làm cho đòn quay (4) quay theo và tác động đến cơ cấu dẫn động lái. Hộp cơ cấu lái chứa dầu bôi trơn cho hệ thống nhờ vầy giảm thiểu được hao mòn, tăng độ bền cho cơ cấu lái.

1.2.4. Dẫn dộng lái

- Dẫn động lái là phần liên kết từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.

- Trên hệ thống treo phụ thuộc thường dùng cơ cấu bốn khâu: dầm cầu, hai đòn bên và đòn ngang. Thường thấy kết cấu này trên ôtô tải và xe buýt, các loại ô tô con có khả năng cơ động cao.

- Trên hệ thống treo độc lập là dẫn động nhiều khâu, kết cấu của nó rất đa dạng và phụ thuộc vào không gian bố trí. Dẫn động nhiều khâu thường gặp trên ô tô con.

1.2.4. Trợ lực lái

a. Công dụng

Trên các xe du lịch cao cấp, xe ô tải và các xe khách hay máy kéo bánh bơm hiện đại thường có trang bị cường hoá lái để:

- Giảm nhẹ lao động cho người lái.

- Tăng an toàn cho chuyển động.

- Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang một bên.

b. Phân loại

- Theo nguồn năng lượng:

+ Cường hoá thuỷ lực

+ Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không)

Trong các kiểu trợ lực nói trên thì kiểu trợ lực thuỷ lực được sử dụng rộng rãi hơn cả vì những ưu điểm của nó như: khả năng tác động nhanh, chính xác, kết cấu nhỏ gọn, dễ lắp đặt trên xe  và được sử dụng rộng rãi trên các xe du lịch hiện nay.

1.3. Kết luận

Do các đặc điểm của xe ô tô du lịch thì hiện nay trên các xe đều phổ biến sử dụng hệ thống lái với cơ cấu lái trục răng – thanh răng và có cường hóa thủy lực. Bắt đầu từ chương 2 và các chương về sau em đi sâu vào phân tích hệ thống lái với cơ cấu lái này.

Chương 2

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI

2.1. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe du lịch

2.2.1. Sơ đồ bố trí chung

Sơ đồ bố trí chung hệ thống lái xe du lịch được cho trên hình 2.1

2.2.2. Đặc điểm kết cấu

a. Dẫn động lái

Dẫn động lái của xe du lịch 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.

Trên xe du lịch hiện đại ngày nay được trang bị hệ thống lái có khả năng thay đổi góc nghiêng của tay lái. Cấu tạo của hệ thống này như hình 2.3.

Cấu tạo cơ bản của cơ cấu này bao gồm một cặp cữ chặn nghiêng, bulông khoá nghiêng, giá đỡ kiểu dễ vỡ, cần nghiêng v.v...

b. Cơ cấu lái

Cơ cấu lái sử dụng trên xe du lịch hiện nay là loại bánh răng trụ - thanh răng được thể hiện hình 2.4. Cơ cấu lái bánh răng trụ - thanh răng sử dụng chủ yếu trên các xe du lịch. 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.

Khi quay vành tay lái thông qua trục lái thì trục răng 3 sẽ làm dịch chuyển thanh răng 7 qua trái hoặc phải. Hai đầu thanh răng được nối với bánh xe dẫn hướng qua các khớp cầu và thanh nối sẽ làm quay bánh xe dẫn hướng tương ứng với góc đánh vành tay lái. Dẫn hướng thanh răng 5 giúp giữ thanh răng không bị quay trong vỏ cơ cấu lái. Bạc lệch tâm 1 để điều chỉnh ăn khớp giữa trục vít và thanh răng, còn vít điều chỉnh 4 để điều chỉnh khoảng hở mặt bên.

c. Trợ lực lái

- Sơ đồ cấu tạo chung.

Van điều khiển được bố trí trong cơ cấu lái cùng với trục răng. Pit tông – Xylanh lực bố trí với thanh răng.

Van điều chỉnh lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm tới
van phân phối, duy trì lưu lượng dầu không đổi cung cấp cho van phân phối mà không phụ thuộc tốc độ bơm (v/ph). Bởi vì lưu lượng của bơm tỷ lệ với tốc độ động cơ, khi tốc độ bơm tăng thì lưu lượng dầu tăng lên, cấp nhiều trợ lực hơn cho cơ cấu lái và người lái cần tác động ít lực đánh lái hơn và ngược lại. Hay nói cách khác, lực đánh lái thay đổi theo sự thay đổi tốc độ, khi lái ta có cảm giác không đều tay khi quay vô lăng. 

- Xylanh lực

Cụm xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng, nó biến đổi năng lượng chất lỏng thành năng lượng cơ khí được tiêu hao cho việc giảm nhẹ quay vòng bánh xe. Đặc điểm kết cấu của cụm xi lanh lực thể hiện hình 2.7.

- Cấu tạo của van điều khiển:

Xe sử dụng trợ lực lái thủy lực với van phân phối kiểu van xoay. Van phân phối được bố trí kết hợp với cơ cấu lái cùng với trục bánh răng trụ xoắn, xi lanh lực được bố trí kết hợp với thanh răng có nghĩa là kết hợp nằm trên thanh lái ngang.

Đặc điểm kết cấu của van phân phối thể hiện trên hình 2.8. Qua hình 2.8.a cho thấy trục van phân phối (trục van điều khiển) và trục bánh răng trụ răng xoắn được nối với nhau bằng một thanh xoắn. Vỏ van phân phối (van quay) được nối với trục bánh răng trụ răng xoắn bằng một chốt cố định, có nghĩa là van quay và trục bánh răng trụ răng xoắn luôn chuyển động cùng với nhau.

2.2.3. Nguyên lý làm việc

1. Trường hợp xe đi thẳng

Khi ôtô chuyển động thẳng vành tay lái ở vị trí trung gian nên trục van điều khiển cũng ở vị trí trung gian so với van quay. Do vậy dầu từ bơm đến cổng A của van được thông với cổng D, thông với hai buồng của xylanh lực và thông với buồng D để trở về bình chứa, do không có sự chênh lệch ấp suất giữa hai phía của pít tông nên cường hóa chưa làm việc.

2. Trường hợp xe quay vòng phải

Khi quay vòng phải, vành tay lái được đánh sang phải. Mômen điều khiển trên vành lái sẽ truyền qua thanh xoắn tới trục vít. Do trục vít bị sức cản của mômen cản quay vòng từ bánh xe nên trục vít tạm đứng yên thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang phải. Vì vậy có sự xoay tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. 

3. Trường hợp xe quay vòng trái

Tương tự như khi ôtô quay vòng phải, khi quay vòng trái, vành lái được đánh sang trái. Mômen điều khiển trên vành lái sẽ truyền qua thanh xoắn tới trục vít. Do trục vít bị sức cản của mômen cản quay vòng từ bánh xe nên trục vít tạm đứng yên làm thanh xoắn bị biến dạng góc và xoay sang trái. Vì vậy có sự xoay tương đối giữa trục van điều khiển và van quay. Lúc này các lỗ X và Y mở còn các lỗ X’ và Y’ đóng. 

5. Tình tuỳ động

Khi đang đánh tay lái, người lái xe dừng lại (không quay tiếp tục) xu hướng của momen cản đang gia tăng sẽ tác động lên pít tông của cụm xi lanh lực theo chiều ngược lại với chiều điều khiển của người lái. Đồng thời khi người lái không đánh tay lái nữa cũng có nghĩa là áp suất dầu trong khoang xi lanh lực sẽ không tăng lên nữa và thanh xoắn được giữ ở một góc xoắn nhất định. 

2.2. Góc đặt bánh xe

2.2.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (góc camber)

- Các bánh trước của xe được lắp với phía trên nghiêng ra ngoài hay nghiêng vào trong (khi nhìn thẳng vào các bánh xe từ phía trước).

- Khi Camber dương:

+ Giảm tải theo phương thẳng đứng.

+ Ngăn cản sự tuột của bánh xe.

2.2.2. Góc nghiêng dọc của trục đứng (góc caster)

Là góc tạo bởi đường tâm của trục đứng với đường vuông góc của mặt đường (nếu nhìn từ bên trong bánh xe). Góc này được quy định trong phạm vi cho phép: γ = 0^o ÷ 7^o

2.2.4. Độ chụm của bánh xe

- Khi bánh trước của bánh xe gần nhau hơn phía sau (khi nhìn từ trên xuống) thì gọi là độ chụm, sự bố trí ngược lại gọi là độ choãi.

- Do ảnh hưởng của góc nghiêng ngoài α nên hai bánh xe có xu hướng quay theo tâm của nó khi chuyển động sẽ đi ra xa ngoài phương chuyển động của ô tô. 

- Thông thường độ chụm bánh xe δ = b – a = 2 ÷ 12mm. độ chụm của bánh xe được điều chỉnh nhờ đai ốc hiệu chỉnh ở giữa đòn ngang của hình thang lái và phụ thuộc vào góc nghiêng ngoài α.

Chương 3

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI XE DU LỊCH

3.1. Mục đích và nội dung tính toán kiểm nghiệm

Mục đích của tính toán kiểm nghiệm là xác định các thông số và đánh giá chất lượng hệ thống lái. Từ kết quả tính toán, ta có nhận xét khả năng quay vòng đúng của hệ thống lái và đánh giá độ bền của các chi tiết cơ bản,
từ đó đề xuất phương án nâng cao hiệu quả lái xe và cụ thể ở đây em tính toán kiểm nghiệm xe hệ thống lái xe Toyota Camry.

Nội dung kiểm nghiệm hệ thống lái bao gồm:

- Tính toán kiểm tra động học của dẫn động lái nhằm kiểm tra dẫn động lái theo điều kiện trượt bên của các bánh xe dẫn hướng khi ô tô quay vòng.

-  Tính bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái bao gồm bánh răng trụ, thanh răng, trục lái, thanh lái dọc, thanh lái ngang và các khớp cầu.

3.2. 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 3.1.

3.3. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái

3.3.1. Điều kiện quay vòng đúng

Ta có:

a_i: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong (độ).

β_i: là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài (độ).

B: là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng (mm).

L : là chiều dài cơ sở của ôtô (mm).

Như vậy, ta có thể thấy để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng lăn không trượt khi vào đường cong thì hiệu cotg các góc quay vòng bánh xe dẫn hướng bên trong và bên ngoài phải luôn luôn bằng một hằng số B₀/L.

Thay số vào ta được: B/L = 0,557

3.3.2. Động học hình thang lái 6 khâu

a. Khi xe đi thẳng

Các đòn bên tạo với phương ngang một góc q.

b. 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 phương ngang một góc (q-b) và bánh xe bên trái là (q +a).

3.3.3. Kiểm nghiệm đặc tính hình thang lái

a. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp hình học

Ứng với các giá trị của góc β từ 5⁰, 10⁰, 15⁰, 20⁰, 25⁰, 30⁰, 35⁰, 40⁰ ta lần lượt có các giá trị tương ứng của góc α. Các giá trị này được biểu diễn trong bảng 3.2.

- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tương ứng.

- Xác định các cặp góc (a_i,b_i).

- Dựng hình chữ nhật ABCD với: AD = L; CD = B₀.

- Xác định các trung điểm G, G’ của AB và CD.

- Nối G với C →GC là đường lý thuyết theo phương trình (3.1).

- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (a_i,b_i) cắt nhau tại các điểm E_i.

Để hạn chế sự trượt ngang của các bánh xe dẩn hướng thì các điểm E_i càng gần GC càng tốt. Như vậy dựa theo kết quả kiểm nghiệm bằng
phương pháp hình học có thể thấy hình thang lái của xe đảm bảo điều kiện
quay vòng không xảy ra trượt bên.

b. Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phương pháp đại số

Trình tự kiểm tra như sau:

+ Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị b_i khác nhau.

+ Bằng phương pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay α_i tương ứng của bánh xe bên ngoài.

+ Kết quả tính toán cụ thể theo công thức (3.16) được lập thành bảng 3.3 .

Đối với các ô tô hiện đang sử dụng hệ số dao động d_i trong khoảng
d = 0,9 ÷ 1,07.  Như vậy dựa theo kết quả tính toán có thể thấy hình thang lái của xe FE đảm bảo điều kiện quay vòng không xảy ra trượt bên.

3.4. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái

3.4.1. Xác định mômen cản quay vòng

Trạng thái nặng nề nhất khi quay vòng xe là khi xe đứng yên tại chỗ. Lúc đó momen cản quay vòng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng được tính theo công thức: sẽ bằng tổng mômen cản lăn của bánh xe dẫn hướng M₁, momen cản do bánh xe trượt lết trên đường M₂, và momen do tính ổn định chuyển động thẳng M₃.

a. Mômen cản lăn M₁

Ta có:

G₁: là tải trọng tác dụng lên cầu trước dẫn hướng; G_bx = 4605 (N). 

a: là cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng a = 0,03 (m).

f: là hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp ô tô chạy trên đường nhựa và khô, chọn f = 0,015.

Thay số vào (3.18) ta được: M₁= 2,07 (Nm)

b. Mômen cản lăn do bánh xe trượt lết trên đường M₂

M₂  được xác định theo công thửc trong tài liệu [7] trang 152. M­₂ = G_bx­. × φ ×x

Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là do sự đàn hồi bên của lốp. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu của trục bánh xe một đoạn x về phía sau (hình 3.6). 

Ta có:

r_bx: là bán kính làm việc của bánh xe.

Ta thừa nhận: r_bx = 0,96.r = 0,96.418,2 = 401,5   (mm)

Vậy x = 0,14.418,2=58,55 [mm]= 0,05855    (m)

Do đó mômen cản do bánh xe trượt lết là: M₂= 188,74 (Nm)

c. Mômen do tính ổn định chuyển động  thẳng M₃­­­­­­­­

Mômen ổn định tạo nên bởi độ nghiêng ngang, nghiêng dọc của trụ đứng. Giá trị của M₃ thường rất nhỏ lấy M₃ = 0.

d. Hiệu suất dẫn động của trụ đứng và hình thang lái

Vậy momen cản quay vòng của cả hai bánh xe là M_S = 2.M_c = 530,02 (Nm).

3.4.2. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái

Khi đánh lái trong trường hợp ô tô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là lớn nhất. 

Ta có:

M_c: là mômen cản quay vòng   M­_c = 530,02  (Nm)

R: là bán kính vành lái  R = 0,18 (m)

i_w: là tỷ số truyền cơ cấu lái   i_w = 18

h_th: là hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái bánh răng - thanh răng hiệu suất thuận  h_th = 0,75

i_d: là tỷ số truyền của truyền dẫn động lái  i_d  = 0,984

Vậy thay vào công thức (3.23): Pvlmax = 221,66 (N).

3.4.4. Kiểm tra bền

a. Ứng suất cho phép

* Ứng suất tiếp xúc cho phép:

Trong quá trình làm việc bánh răng trụ, thanh răng chịu ứng suất uốn tiếp xúc và chịu tải trọng va đập từ mặt đường. Vì vậy thường gây ra hiện tượng rạn nứt chân răng, do đó ảnh hưởng lớn tới sự tin cậy và tuổi thọ của cơ cấu lái. Để đảm bảo được những yêu cầu làm việc của cơ cấu lái thì vật liệu chế tạo bánh răng trụ  thanh răng được dùng là thép XH được tôi cải thiện, có: HB = 260 ¸ 290

Ta có:

S_H:  là hệ số an toàn lấy  S_H = 1,1.

Z_R:  hệ số xét ảnh hưởng của độ nhám  Z_R = 0,95

Z_V:  hệ số xét ảnh hưởng của vận tốc vòng  Z_V = 1,1.

K_XH: hệ số xét ảnh hưởng của kích thước bánh răng  K_XH = 1.

K_F:  hệ số xét ảnh hưởng của độ độ bôi trơn  K_F = 1

Thay các thông số vào công thức(3.24) ta được: e_H = 560,6 MPa

* Ứng suất uốn cho phép :

Chọn  K_FL = 1, Với bộ truyền quay hai chiều ta chọn K_FC = 0,7

Y_R = 1, K_XF = 1.

S_F: Là hệ số an toàn, lấy  S_F = 1,7.

Y_S: Là hệ số xét tới ảnh hưởng của mô đun với m = 5, ta chọn Y_S = 1,03.

=> e_F = 441,25 MPa

b. Kiểm nghiệm răng về độ bền tiếp xúc

Z₁: Số răng bánh răng trụ (Z₁=9).

Z₂: Số răng thanh răng (Z₂=27).

K_Hα - hệ số phân bố không đều tải trọng giữa các răng. K_Hα = 1,02;

K_Hβ  - hệ số tập trung tải trọng. K_Hβ = 1,08;

 Thay các thông số vào công thức (3.25) được: e_H = 538,4 (MPa)

 Vậy: e_H = 538,4 (MPa) < [e_H Do đó thoả mãn điều kiện tiếp xúc.

3.4.5. Tính bền trục lái

Ta có:

P­_vl - lực cực đại tác dụng lên vành tay lái  P­_vl = 160 (N)

R -  bán kính vành tay lái  R = 180 (mm)

W_x - mô đuyn chống xoắn: 1600(mm³)

Thay số vào công thức (3.27): t_x = 18 MN/m²                

* Trong quá trình làm việc trục lái chịu ứng suất xoắn truyền từ vô lăng xuống. Tính trục lái theo góc xoắn.

L - chiều dài trục lái  L = 700 mm  = 7,4 m;

G - mô đun đàn hồi dịch chuyển  G = 810⁴ N/mm²

* Thay các giá trị vào công thức(3.28): p = 1,32⁰

Góc xoắn tương đối không vượt quá (5,5^° - 7,5^°)/m.

Suy ra: p<[p], vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối. Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.

3.4.7. Tính bền đòn kéo dọc

Để đảm bảo an toàn và tính ổn định trong 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 bền theo điều kiện uốn. Mômen uốn được xác định theo công thức trong tài liệu [2]: M_u = 187822 (Nm)

3.4.8. Tính bền thanh nối bên

Thanh nối của dẫn động lái 6 khâu do ở hai đầu là khớp nên chỉ chịu kéo nén đúng tâm. Ta tính thanh nối trong trường hợp chịu lực phanh cực đại:

Thanh uốn chịu lực nén: Q₁ = 1032,7 (N).

Do đó đòn nối bên của dẫn động lái đủ bền trong quá trình làm việc.

3.4.9. Tính bền khớp cầu

Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là khâu quan trọng của dẫn động lái. Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính.

Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH 

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp cầu được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.

Kết luận: Như vậy qua kiểm nghiệm một số bộ phận cơ bản của hệ thống lái, cho thấy xe Toyota Camry hoạt động tốt ở điều kiện địa hình, khí hậu tại Việt Nam.

Chương 4

XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI

4.1. Một số vấn đề về xây dựng quy trình công nghệ

4.1.1. Các khái niệm và yêu cầu cơ bản

1. Khái niệm

Sửa chữa hệ thống lái là một quá trình sản xuất phức tạp, nhằm phục hồi khả năng làm việc cho hệ thống lái, phải tiến hành nhiều công việc có tính chất khác nhau và phải áp dụng nhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau. Bao quát chung, quá trình đó gồm 2 loại công việc như sau:

+ Các công việc liên quan trực tiếp đến việc khôi phục hư hỏng cho hệ thống như: tháo, rửa, kiểm tra, sửa chữa, thay thế, lắp ráp, điều chỉnh…;

+ Các công việc đảm bảo khác như: tổ chức sản xuất, cung ứng vật tư, năng lượng…;

2. Yêu cầu

Quá trình công nghệ sửa chữa xe cần phải đảm bảo tốt các yêu cầu cơ bản sau:

*) Thời gian dừng sửa chữa  là nhỏ nhất: yêu cầu này được giải quyết bằng cách sử dụng các phương thức sửa chữa hoàn chỉnh và các phương pháp tiến hành sửa chữa hợp lý. Cùng với việc áp dụng rộng rãi các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào quá trình sản xuất và nâng cao mức độ cơ khí hóa khi tiến hành các nguyên công.

*) Chất lượng sửa chữa cao: để đảm bảo tốt yêu cầu này, cần phải
áp dụng rộng rãi các tiến bộ khoa học kỹ thuật với các phương pháp sửa chữa, phục hồi tiên tiến và tăng cường phương pháp kiểm tra chất lượng sản phẩm một cách có hiệu quả.

4.1.2. Quá trình công nghệ hệ thống lái

Một số sơ đồ quá trình công nghệ được thể hiện trong các hình sau:

* Quá trình công nghệ sửa chữa cụm

Qua sơ đồ hình 4.1 ta thấy rằng :

Hướng chính của quá trình công nghệ  phát triển theo chi tiết cơ bản của cụm

Các bước bao gồm: Rửa ngoài, tháo cụm, làm sạch, kiểm tra phân loại
chi tiết, tại đó các chi tiết tháo ra được kiểm tra, xác định tình trạng kỹ thuật trên cơ sở đó phân ra thành các dạng chi tiết khác nhau:

+ Chi tiết dùng lại;

+ Chi tiết cần sửa chữa;

* Quá trình công nghệ sửa chữa chi tiết

Qua sơ đồ hình 4.2 ta thấy rằng:  khi chi tiết vào sửa chữa sẽ được kiểm tra tình trạng kỹ thuật, xác định dạng, mức độ hư hỏng, kết hợp với đặc trưng kết cấu, đặc điểm công nghệ, sẽ quyết định phương án sửa chữa, hồi phục kích thước,
hình dáng hình học.

4.1.3. Các vấn đề cơ bản khi thiết kế quá trình công nghệ

1- Mục đích, cơ sở thiết kế quá trình công nghệ

a) Mục đích:

Mục đích của việc thiết kế quá trình công nghệ:

+ Xác định số lượng, nội dung các bước, thứ tự tiến hành, trang thiết bị cần thiết

+ Phương pháp tiến hành.

b) Cơ sở thiết kế quá trình công nghệ:

Để đảm bảo tính hợp lý, khả thi của quá trình công nghệ thiết kế ra, khi thiết kế quá trình công nghệ sửa chữa cho một đối tượng cụ thể cần phải căn cứ vào một số cơ sở sau:

+ Đặc điểm kết cấu và đặc trưng công nghệ của hệ thống lái (được thể hiện trên bản vẽ lắp và bản vẽ chi tiết của hệ thống);

+ Tình trạng kỹ thuật của chi tiết (đặc điểm và mức độ hư hỏng);

2- Nội dung thiết kế quá trình công nghệ tháo hệ thống lái

- Trên cơ sở bản vẽ lắp, chia hệ thống lái ra thành các phần theo đặc điểm kết cấu và phương pháp tháo lắp.

- Quy định thứ tự tháo, xác định tên gọi và nội dung nguyên công.

- Chọn dụng cụ và trang thiết bị.

- Quy định thời gian thực hiện và số lượng công nhân cần thiết.

- Chỉ dẫn các nguyên công quan trọng.

4.1.4. Kỹ thuật an toàn trong quá trình sửa chữa xe

1- Các nguyên nhân gây mất an toàn

*) Do thói quen không đúng của người thợ:

+ Không chấp hành nghiêm các quy định khi làm việc với các chất dễ cháy nổ;

+ Để dầu mỡ vấy bẩn sàn xưởng trong quá trình làm việc, dễ gây trượt chân ngã, gây tai nạn khi đi lại, làm việc trong xưởng;

+ Để dụng cụ hoặc chứa ngại vật chắn lối đi lại, cản trở quá trình đi lại làm việc, cũng như việc thoát hiểm khi có hỏa hoạn;

*) Sự hỏng hóc hoặc sử dụng thiết bị không đúng:

+ Không che chắn, bảo hiểm các thiết bị có bộ phận chuyển động như: quạt gió, dây curoa máy nén khí, trục truyền, băng thử…;

+ Các dây dẫn điện bị hỏng lớp cách điện;

2- Những quy định chung về an toàn

- Không hút thuốc lá hoặc bật lửa châm thuốc gần xăng, dầu hoặc các chất dễ cháy nổ khác;

- Xăng dầu và các chất dễ cháy cần phải được bảo quản theo đúng quy định về an toàn;

- Sàn nhà xưởng phải đảm bảo sạch sẽ;

- Làm việc yên tĩnh và luôn tập trung, chú ý đến các công việc đang làm;

4.2. Quy trình công nghệ sửa chữa hệ thống lái xe du lịch

4.2.1. Quy trình tháo cơ cấu lái

a. Dụng cụ cần thiết.

- Kìm tháo phanh.

- Đế từ của đồng hồ đo.

- Panme ngoài 25 – 50 mm.

b. Qui trình tháo:

* Những chú ý trước tháo cơ cấu lái:

- Tháo cụm cơ cấu lái ra khỏi hệ thống lái.

- Xả hết dầu trong cơ cấu lái và bộ phận trợ lực ra ngoài.

Trình tự, nội dung công việc khi tháo cơ cấu lái được chỉ ra trong bảng 4.1.

4.2.2. Quy trình lắp cơ cấu lái

* Những chú ý trong quá trình lắp cơ cấu lái

- 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 mômen siết phù hợp tránh làm hỏng mối ghép.

4.3. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp khắc phục

Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái xe du lịch thể hiện như bảng 4.3.

KẾT LUẬN

   Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, bằng những kiến thức đã được học, được tích luỹ ở nhà trường, với sự nổ lực của bản thân trong việc sưu tầm, thu thập tài liệu, cùng với sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn xe quân sự và thầy giáo hướng dẫn: ThS…………….. nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những nội dung đã đề ra.

   Trong quá trình thực hiện đồ án em đã đi sâu vào bốn nội dung chính, tương ứng với bốn chương thuyết minh:

Chương 1. Giới thiệu khái quát hệ thống lái trên xe ô tô, trình bày tóm tắt các hệ thống lái trên xe du lịch.

Chương 2. Đồ án đi vào hệ thống lái của xe du lịch, phân tích đặc điểm cấu tạo của cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống trợ lực lái của xe.

Chương 3. Tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái của xe du lịch, với các bước kiểm nghiệm động học hình thang lái, tính bền cho một số chi tiết chính của cơ cấu lái.

Chương 4. Với nội dung cơ sở lý thuyết xây dựng quy trình công nghệ sửa chữa, xây dựng quy trình sửa chữa.

   Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ đồ án, do kiến thức, lý luận, kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên trong đồ án còn có những sai sót. Em rất mong được sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến của các thầy giáo trong bộ môn
xe quân sự và các bạn trong lớp để cho đồ án của em được hoàn chỉnh hơn và bản thân em cũng được hoàn thiện hơn, để phục vụ cho công tác sau này.

   Em xin chân thành cảm ơn!

                                             …., ngày … tháng … năm 20…

                                       Sinh viên thực hiện

                                      ……………..

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Vũ Đức Lập, Hướng dẫn thiết kế môn học “kết cấu tính toán ôtô quân sự”  (tập IV: Hệ  thống lái). Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1998.

[2]. Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập, Lý thuyết ôtô quân sự, Nhà xuất bản
quân đội nhân dân, Hà Nội 2002.

[3]. Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vi, Cấu tạo ôtô quân sự (tập II), Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội 1995.

[4]. Nguyễn Trường Sinh, Sổ tay vẽ kỹ thuật cơ khí, Nhà xuất bản quân đội
nhân dân, Hà nội 2001.

[5]. Ngô Khắc Hùng, Kết cấu và tính toán ô tô, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội 2008.

[6]. TOYOTA, Cẩm nang sửa chữa, xê ri NCP 41, 42, 8/2003.

[7]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Đình Kiên, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo,

NXB ĐH&THCN, 1971.

[8]. Nguyễn Trọng Hiệp, Chi tiết máy (tập 1,2), NXB GD, 2006.

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"