ĐỒ ÁN HỆ THỐNG LÁI XE LAND CRUISE 2003

SV: Đặng Phi Hồn

GVHD: Chu Văn Huỳnh

Mục lục
Lời nói đầu ………………………………………………….04
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
I.

Tổng quan hệ thống lái ôtô ……………………….05

II.

Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ơtơ ………….08

Chương II: Tính tốn hệ thống lái
I.

Các thơng số của xe thiết kế…………………….. 26

II. Chọn phương án thiết kế………………………… 26
III. Tính tốn động học hình thang lái………………. 27
IV. TT-TK cơ cấu lái Trục vít-Êcu bi-thanh răng cung răng..38
V. Tính bền các chi tiết cịn lại của hệ thống lái…….49
Chương III: Thiết kế hệ thống cường hoá lái
I. Đặc điểm của cường hoá lái………………………..60
II. Lựa chọn phương án bố trí cường hố lái………….61
III. Tính tốn cường hố lái…………………………..69
Chương IV: Quy trình cơng nghệ gia cơng khớp cầu……....81
Chương V: Bảo dưỡng - sửa chữa hệ thống lái…………...91
Kết luận…………………………………………………… 94

Tài liệu tham khảo…………………………………………95

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

1


SV: Đặng Phi Hồn

GVHD: Chu Văn Huỳnh

Lời nói đầu
Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao
thông vận tải ngày càng lớn. Vai trị quan trọng của ơtơ ngày càng được khẳng
định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hố trên
nhiều loại địa hình khác nhau.
Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên, đặc biệt là các
loại xe 7 chỗ với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với
nhiều mục đích sử dụng khác nhau.
Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu
hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện.
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ
thống lái đặc biệt là ở tốc độ cao. Với đồ án môn học của mình, em đã cơ bản
hồn thành việc thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ.
Trong quá trình làm đồ án, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Chu Văn
Huỳnh và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án mơn
học. Trong q trình thực hiện, chắc chắn em khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Do đó, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

2


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SV: Đặng Phi Hoàn

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI
1.1. CƠNG DỤNG,PHÂN LOẠI VÀ U CẦU
1.1.1. Cơng Dụng
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ơtơ nhờ quay
vịng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay
chuyển động cong của ôtô khi cần thiết .
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành
lái tiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền
mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các
thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến
các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của
từng chủng loại xe.
Để quay vịng được thì người lái cần phải tác dụng vào vơ lăng một lực.
Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh
xe. Để quay vịng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm
quay tức thời khi quay vòng.
1.1.2. Các trạng thái quay vòng của xe
Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá
trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vịng với tốc độ thấp thì ứng với
mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vịng với một bán

kính quay vịng R0 tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vịng tĩnh (quay
vịng đủ).

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

3


SV: Đặng Phi Hoàn

GVHD: Chu Văn Huỳnh

Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay
vịng là động, trạng thái quay vịng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay
vòng thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển
động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo.
Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vịng xe theo bán kính R 0 người lái
phải tăng góc quay vành lái một lượng vl. Khi quay vòng thừa, để thực hiện
quay vòng xe theo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng
vl.
Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vịng nguy
hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm
(vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). Ở
những trạng thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề
chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vịng v tớnh

Ro

Rqv

Trạ ng thái quay vòng
thiêu: Rqv>Ro

R qv

Ro

an ton chuyn động của xe, đặc biệt là những xe có vận tc ln .

Trạ ng thái quay vòng
thừa: Rqv
O1

O
O1

O

Hỡnh 1.1-Cỏc trng thái quay vịng của xe.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

4


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SV: Đặng Phi Hoàn

1.1.3. Phân loại hệ thống lái
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:
1.1.3.1. Phân loại theo phương pháp chuyển hướng
+Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS).
+Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).
1.1.3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực
+Hệ thống lái cơ khí.
+Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thuỷ lực hoặc bằng khí nén.
1.1.3.3. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
+Cơ cáu lái kiểu trục vít glơbơit - con lăn.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng.
1.1.3.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái
+ Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đường bên phải).
+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái).
1.1.4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an tồn và ổn định chuyển
động của ơtơ là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu
sau:
- Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơtơ có nghĩa là khả năng quay
vịng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất
bé.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

5


SV: Đặng Phi Hoàn

GVHD: Chu Văn Huỳnh

- Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với
người lái.
- Đảm bảo được động học quay vịng đúng để các bánh xe khơng bị
trượt lết khi quay vịng.
- Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ
giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn
hướng.
- Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái
- Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo
trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.
- Giữ chuyển động thẳng ổn định.
- Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
1.2. CÁC BỘ PHẬN HỢP THÀNH HỆ THỐNG LÁI ƠTƠ.
7

9

8

A

B
6

3
5
4

2
1

Hình 1.2-Sơ đồ tổng qt hệ thống lái.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

6


Đồ án tốt nghiệp
K46

SV: Nguyễn Quang Anh - Ơtơ

Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ ngồi

7


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

1.2.1. Vành lái
Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra mô
men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực
người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.
Mvl=Pl.rvl.
Trong đó:

Mvl : Là mơ men vành lái
Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái
rvl : Là bán kính vành lái.
Vành lái của bất kỳ loại ơtơ nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không
0

được vượt quá 8 .
1. 2. 2. Trục lái
Trục lái có nhiệm truyền mơmen lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái
chính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vơ lăng xuống cơ cấu lái
và ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu
hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va
đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra.
Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và
loại trục lái khơng thay đổi được góc nghiêng.
Ngồi cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính cịn có thể có thêm một số cơ cấu
điều khiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để
có thể điều chỉnh vị trí vơ lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái,

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

8


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hoàn

hệ thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt
được vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái .

1.2.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến
các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối
với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải .
1.2.3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái
Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quayđược cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe.
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu
suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái
+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt
đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vơ lăng càng ít,
nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe.
Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên
vành lái vơ lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ
thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động …

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

9


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hoàn

1.2.3.2. Tỉ số truyền của cơ cấu lái:
Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay
của địn quay đứng.
ic 

d 

d  

(1 –1)

: góc quay bánh lái
:góc quay địn quay đứng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh xe
dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô
lăng nhiều hơn khi quay vòng.
Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vịng quay
của vơ lăng thì bánh xe phải quay được tối đa
25

từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi. Quy

20

luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được

15

thể hiện trên giản đồ bên:

10
5

Trong phạm vi góc quay   /2 thì tỷ số
truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm bảo
chính xác cao trong khi lái ôtô trên đường thẳng
với tốc độ cao và giúp lái nhẹ nhàng vì đa số
thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ

720 540 360 180

180 360 540 720

Hình 1.3: Quy luật thay đổi
tỷ số truyền ic của cơ cấu
lái

quanh vị trí trung gian. Ngồi việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi
theo qui luật như thế sẽ giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng
lên vành lái.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

10


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như khơng thay
đổi. Ở đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc
lớn giúp khả năng quay vịng của ơtơ tốt hơn.
1. 2. 3.3. Tỷ số truyền của dẫn động lái id
Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay địn.
Trong q trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ
thay đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9  1,2
1.2.3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái il
Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực
đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng.
il 

pc
pl

pc 

Mc
c

(1 - 2)
, pl 

Ml
r

(1 - 3)

Trong đó:

Mc - mơmen cản quay vịng của bánh xe.
c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đường
trục đứng kéo dài.
Ml - mômen lái đặt trên vành lái.
r - bán kính vành tay lái.
Như vậy ta có:
il 

Mc r
.
c Ml

(1 - 4)

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

11


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Bán kính vành tay lái ở da số ôtô hiện nay là 200  250mm và tỷ số truyền góc
ig khơng vượt q 25 vì vậy il không được lớn quá, il hiện nay chọn trong
khoảng từ 10  30.
1.2.3.5. Hiệu suất thuận
Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu
suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ. Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu
suất thuận cao.

1.2.3.6. Hiệu suất nghịch
Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ địn quay đứng lên trục
lái. Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển
động của ôtô sẽ khơng truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát
trong cơ cấu lái. Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp q vì khi đó
bánh lái xẽ khơng tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn
định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban
đầu và để hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm
vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định.
1.2.3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng:
a) Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

12


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:
Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu
cho trước. Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo trục vít ta có thể
có loại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay
vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ

mịn của trục vít và chốt quay thì

A-A

chốt được đặt trong ổ bi.

3
1

b) Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này được sử dụng
rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục
vít glơbơit 1 ăn khớp với con lăn 2
(có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim

1
1

2
1
B

của trục 3 của đòn quay đứng. Số
lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít

Nh×
n theo B

A

A

con lăn có thể là một, hai hoặc ba
tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái.
c)Cơ cấu lái trục vít -êcu bi thanh răng - cung răng

Hình 1.5
Cơ cấu lái trục vít con lăn

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

13


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có
rãnh trịn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi
theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu.
Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này
làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi
bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm
quay bánh xe dẫn hướng.
1

10

2

3

4

5

6

7

8

9

Hình 1.6- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hồn.
1. Vỏ cơ cấu lái

6. Phớt

2. ổ bi dưới

7. Đai ốc điều chỉnh

3.Trục vít

8. Đai ơc hãm

4. Êcu bi

9. Bánh răng rẻ quạt

5. Ổ bi trên

10.Bi

Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát
giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
1.2.4. Dẫn động lái

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

14


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hoàn

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.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, địn
kéo ngang và địn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vơ lăng một
góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang
lái có thể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung.
Quan hệ hình học ACKERMAN.

Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe
dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên
đường kéo dài của tâm trục cầu sau .

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

15


SVTH:Đặng Phi Hồn

β



O

Hì
n
h
2.
1
1
S
ơ
đ
ồ
bi
ể
u

di
ễ
n
cá
c
kí
c
h
th
ư
ớ
c
c
ủ
a
đ
ị
n
q
u
a
y
đ
ứ
n
g.
R
s

L

GVHD: Chu Văn Huỳnh

B

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

16


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Hình 1.7- Quan hệ hình học của ACKERMAN.
Để thực hiện quay vịng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu)
phải quay theo các góc ,  khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo
biểu thức sau :
Cotg   Cotg 

B
L

(1- 5)

Trong đó :
L : chiều dài cơ sở của xe.
B0 : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng
đi qua tâm trục bánh xe và song song với mặt đường .
,  : Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài

Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi là
hình thang lái Đantơ. Hình thang lái Đantơ chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên,
song do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có
kích thước và vị trí địn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình
học của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc
quay bánh xe dẫn hướng lớn. Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0 030’ đến 10 khi
bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp.
Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái
Đantơ như sau:
Dầm cầu đứng đóng vai trị là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các
bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái).
Các địn bên quay quanh đường tâm trụ đứng (hình 1.8)

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

17


GVHD: Chu Vn Hunh

SVTH:ng Phi Hon

v

v
Dầm cầu liề
n

Đ òn kéo ngang

a)

b)

Hình 1.8 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền.
a. Địn kéo ngang khi có dầm cầu liền.
b. Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu.
Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo
các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.
Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ
cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo…nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
ACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantơ. Hai phương pháp bố trí
dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.9:

Hình1.9 - Cơ cấu địn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu.
b. Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu.
Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn
hướng và hai hình thang lái 4 khâu Đantơ.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

18


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Hình 1.10 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng

Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong
khoảng từ 0,85 đến 1,1.
1.2.5. Các góc đặt bánh xe
Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở
trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe,
các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất. Những góc này được gọi chung
là góc đặt bánh xe. Nếu các góc đặt bánh xe khơng đúng thì có thể dẫn đến các
hiện tượng sau:
+ Khó lái.
+ Tính ổn định lái kém.
+ Trả lái trên đường vịng kém.
+ Tuổi thọ lốp giảm (mịn nhanh).
1.2.5.1 .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)
Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với
đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng
độ.
(-)

(+)

CAMBER

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

19


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Hình 1.11- Góc CAMBER.
Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại
dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi
tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn
của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên
dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe
nghiêng theo hướng quay vịng, các bánh xe ngồi nghiêng vào trong, các
bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vng
góc với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo
độc lập thì góc Camber thường âm.
1.2.5.2.Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng
Caster)
Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trụ xoay
đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Khoảng cách từ giao điểm của
đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt
đường được gọi là khoảng Caster c.
(-)
Góc Caster

(+)

V

c

Hình 1.12 – Caster và khoảng Caster.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

20


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hoàn

Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi
bánh xe vào đường vịng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng
lượng xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe
với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb.

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều
tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Y b của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc
một mơ men ổn định, mơ men đó được xác định bằng cơng thức sau:
M=Yb.c

(1- 6)

Mơmen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó
bị lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để
khắc phục mơ men này. Vì vậy, góc Caster thường khơng lớn. Mơmen này phụ
thuộc vào góc quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Đối với các xe hiện đại thì trị
số của góc Caster bằng khoảng từ 00đến 30.
1.2.5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)
Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe.
Góc Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt
ngang đó và phương thẳng đứng.
Kingpin

(+)

(-)

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

21


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

Hình 1.13 - Góc KingPin

Tác dụng:
Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm
là bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r 0. Nếu r0 lớn sẽ sinh ra
mô men lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm
tăng lực đánh lái. Do vậy giá trị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh
lái, phương pháp để giảm r0 là tạo Camber dương và làm nghiêng trụ quay
đứng (tạo góc KingPin) .
Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các
bánh xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vịng do có mơmen
phản lực (gọi là mơmen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe. Giá trị
của mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin.
1.2.5.4. Độ chụm và độ mở (góc dỗng)
Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn
phía sau thì gọi là độ chụm. Nếu bố trí ngược lại là độ mở.

Độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước B, A được
đo ở mép ngồi của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ
chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mịn của lốp và ổn định của vành lái.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

22


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

A

B

Hình 1.14 Độ chụm
Q trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P f ngược chiều
chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực P f này đặt cách
trụ quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng.
Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để lăn
phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm  =B-A dương.
Với góc  như thế thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn
định vành tay lái.
P
f

P
f

V

R
0

R
0

Hình 1.15 - Lực cản lăn và vị trí đặt của nó.
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh
xe về phía trước. Bởi vậy góc  giảm.Trong trường hợp này, để giảm ảnh
hưởng của lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột
ngột (phanh bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt  có giá trị
nhỏ hơn hoặc bằng khơng.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

23


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hồn

1.2.6. Hệ thống lái có trợ lực
1.2.6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người
lái. Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái cịn nâng cao tính an tồn chuyển động khi
xe có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. Ngoài

ra để cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp
bản rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần
một lực lái lớn hơn.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ, phải
có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái.
1. 2.6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái
Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh
Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ
cấu lái.
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng .
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong địn kéo
Hiện nay dạng bố trí thơng dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phân
phối, xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung. Còn nguồn năng lượng là một bơm
cánh gạt được dẫn động từ động cơ của xe nhờ dây đai.

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

24


GVHD: Chu Văn Huỳnh

SVTH:Đặng Phi Hoàn

1.2.6.3 . Nguyên lý trợ lực lái
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.
a) Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng)
Dầu từ bơm được đẩy lên van điều khiển. Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả
dầu sẽ chảy qua van vào cửa xả và hồi về bơm. Vì áp suất dầu bên trái và bên
phải piston là như nhau nên piston không chuyển động về hướng nào.

Khối van điều khiển

Bơm

Xy lanh lực
Piston
Hình 1.16 - Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái ở vị trí trung gian

b)Khi quay vịng .
Khối van điều
khiển

Bơm

Thiết kế tính tốn hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi
Xy lanh lực

Piston

25