ĐATN tính toán thiết kế hệ thống lái xe tải 3 tấn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU..............................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI......................................................2
1.1. Cơng dụng, yêu cầu, phân loại............................................................................2
1.2. Kết cấu hệ thống lái............................................................................................3
1.3. Các thông số cơ bản hệ thống lái.....................................................................11
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế.............................................................................15
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 3 TẤN................19
2.1. Giới thiệu về xe tải Porter H150 1.5 Tấn..........................................................19
2.2. Tính mơ men cản quay vịng max.....................................................................22
2.3. Tỷ số truyền của hệ thống lái............................................................................25
2.4. Tính các thơng số hình học của dẫn động lái....................................................26
2.5. Kiểm tra các thơng số hình học của cơ cấu lái..................................................30
2.6. Tính bền cơ cấu lái bánh răng - thanh răng:......................................................34
2.7. Thiết kế cường hóa lái.......................................................................................44
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐỐN BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI............58
3.1. Chẩn đoán hệ thống lái.....................................................................................58
3.2. Bảo dưỡng hệ thống lái.....................................................................................61
KẾT LUẬN................................................................................................................. 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................65

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

LỜI NĨI ĐẦU
Trên nền tảng đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về kinh tế đó là sự
thay da đổi thịt của q trình cơng 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 hồn 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 q trình vận hành khai thác. Đồng thời
nó cịn 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 tốn thiết kế hệ thống lái xe tải 3 tấn ”.
Sau khi được nhận đề tài này, được sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của thầy
Đỗ Thành Phương nay em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy nhiên, do
trình độ và thời gian tìm hiểu cịn 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!

Thái Nguyên, ngày....tháng....năm 2019
Sinh viên thực hiện
Minh
Dương Văn Minh

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng của hệ thống lái
Hệ thống lái của ô tô để thay đổi hướng chuyển động của ô tơ nhờ quya vịng các bánh
xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thằng hay chuyển động cong của
ô tô khi cần
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 momen từ vô
lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng momen 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 từng chủng loại
xe.
1.2.1. Yêu cầu của hệ thống lái
+ Hệ thống lái phải đảm bảo điều khiển dễ dàng ,nhanh chóng và an tồn. 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.
+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái
chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần
đặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vịng

+ Hệ thống lái khơng được có độ dơ lớn. Với xe có tốc dộ lớn hơn 100Km/h độ dơ
vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong
khoảng ( 25 – 100 )Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27 độ.
+ Với hệ thống lái khơng có trợ lực ,số vịng quay tồn bộ của vành tay lái khơng
đựợc q 5 vịng, tương ứng với góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong về cả hai
phía kể từ vị trí trung gian là 35 độ .Ở vị trí biên phải có vấu tỳ hạn chế quay của bánh
xe.
+ Khi di trên đường cong có bán kính khơng đổi bằng 12m với tốc độ 10 Km/h, lực
đặt lên vành tay lái tối đa không vượt q 250N. Ngồi các u cầu trên cịn có các
yêu cầu cụ thể cho từng hệ thống lái như sau:
+ Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điều
khiển được xe . Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người
sử dụng khi bị đâm chính diện
1.2.2. Phân loại
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

-

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Phân loại theo phương pháp chuyển hướng.

+Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS).
+Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).
-

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.
-

Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.

+Cơ cấu 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.
-

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).
1.2. Kết cấu hệ thống lái
Mặc dù hệ thống lái của các loại ô tô ngày nay hết sức đa dạng và phong phú về
nguyên lý cũng như về kết cấu, từ hệ thống lái của xe con, xe tải, hệ thống lái trên các
loại xe có hệ thống treo độc lập đến các xe có hệ thống treo phụ thuộc tuy nhiên về cơ
bản chúng đều có 4 bộ phận chính sau đây: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái (hộp số lái),
dẫn động lái.

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

1.2.1. Vành tay lái
- Chức năng: tiếp nhận momen từ người lái rồi truyền cho trục lái

- Cấu tạo:
Vành lái có cấu tạo tương đối giống nhau ở tất cả các loại ơ tơ. Nó bao gồm một vành
hình trịn và một vài nan hoa được bố trí quanh vành trong của vành lái. Ngồi chức
năng tạo momen lái, vành lái cịn là nơi bố trí một số bộ phận khác: nút điều khiển
cịi, túi khí an tồn,...
1.2.2. Trụ lái
- Chức năng: truyền momen lái từ volang đến hộp số lái. Ngoài ra trụ lái là nơi lắp đặt
nhiều bộ phân khác: cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều
khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,...
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN

HỆ THỐNG PHANH

- Cấu tạo: trục lái là bộ phận đặt trong vỏ trục lái có chức năng truyền chuyển động
quay của vành lái đến hộp số lái. Đầu trên của trục lái thường có ren và then hoa để
liên kết và cố định vành tay lái trên trục lái, đầu dưới của trục lái liên kết với trục đầu
vào của hộp số lá

1.2.3. Hộp số lái
+Chức năng : hộp số lái hay còn gọi là cơ cấu lái có chức năng :
-Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang của dẫn động lái
-Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện quay vòng xe nhẹ nhàng
hơn
+ Các kiểu hộp số lái :
Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cặp truyền động trục quaytrục lắc có thể phân biệt các kiểu hộp số lái sau:
* Kiểu bánh răng-thanh răng:

Hộp số lái kiểu bánh răng –thanh răng có trục quay (đầu vào) được chế tạo giống một
bánh răng trên đoạn trục liên kết trục lắc (đầu ra).Trục lắc là một thanh răng thẳng
.Hai đầu của thanh răng liên kết với hai thanh nối bên của dẫn động lái thông qua các
khớp cầu .Các răng trên bánh răng và thanh răng liên kết với nhau.Khi bánh răng
quay, thanh răng sẽ chuyển động tĩnh tiến trên mặt phẳng ngang sang trái hoặc phải
tuỳ theo chiều quay của vành tay lái. Trong dẫn động lái với hộp số lái kiểu bánh răng
–thanh răng không có địn lắc chuyển hướng mà thanh răng trực tiếp truyền chuyển
động ngang cho các thanh nối
* Kiểu trục vít - cung răng
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

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.

* Kiểu trục vít - con lăn

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Trục quay (liên kết với trục lái) của hộp số lái kiểu trục vít –con lăn có cấu tạo giống
một trục vít vơ tận. Trên trục lắc của hộp số lái có một bộ phận gọi là con lăn .Con lăn
giống một bánh xe có ren phía ngồi .Các ren của con lăn ăn khớp với các ren của trục

vít . Khi trục vít quay, con lăn sẽ quay quanh trục của nó đồng thời chuyển động dịch
chuyển dọc theo trục của trục vít. Kết quả của các chuyển động dó là chuyển động
xoay của trục lắc.
Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay .
- Ưu điểm của hộp số lái kiểu này là có kết cấu gọn, trục vít và con lăn có độ bền cao
do ma sát giữa chúng là ma sát lăn và ứng suất nhỏ nhờ có nhiều ren của con lăn và
trục vít tiếp xúc với nhau, hiệu suất cao, dễ điều chỉnh khe hở giữa các bộ phận liên
kết trong hộp số lái
* Kiểu trục vít - địn quay

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Hộp số lái kiểu trục vít-địn quay có trục quay của nó hoạt động tương tự như một trục
vít nhưng có mặt cắt ngang giống một trục cam do các rãnh có độ sâu thay đổi theo
chu vi, bởi vậy hộp số lái kiểu này còn gọi là kiểu cam-đòn lắc.Trên trục lắc của hộp
số lái có gắn chi tiết gọi là địn lắc, trên địn lắc có các chốt. Trục quay và trục lắc liên
kết với nhau thông qua các chốt .Khi trục vít quay theo trục lái, các chốt sẽ trượt lên,
xuống trong rãnh của trục vít và làm cho địn lắc xoay trái ,phải.
Cơ cấu lái kiểu trục vít-địn quay cho phép dễ dàng thay đổi tỷ số truyền theo yêu
cầu , nhưng có hiệu suất thấp và các chốt của kiểu hộp số lái này thường mòn nhanh..
Kiểu hộp số lái này ngày càng ít được sử dụng trên các loại ơtơ đời mới

* Kiểu trục vít- ê cu bi

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Hộp số lái kiểu trục vít- ecu- bi có trục quay là một loại trục vít vơ tận, cịn trục lắc
tương tự như trục lắc của hộp số lái kiểu trục vít- cung răng, nhưng cung răng khơng
ăn khớp với trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thơng qua ecu và các viên bi .
Ecu có các răng thẳng phía ngồi và các rãnh phía trong tương ứng với các rãnh trên
trục vít. Các viên bi nằm trong rãnh giữa ecu và trục vít và trong ống dẫn bao quanh
ecu. Khi trục vít quay các viên bi trong rãnh giữa trục vít và ecu sẽ đẩy nhau và luân
chuyển trong ống
dẫn để quay trở lại rãnh, đồng thời làm cho ecu dịch chuyển dọc theo trục vít. Thơng
qua các răng của ecu và cung răng, chuyển động tĩnh tiến của ecu được biến đổi thành
chuyển động xoay của trục lắc.
Kiểu hộp số lái này có ma sát trượt giữa các chi tiết chuyển động đã được thay thế
bằng ma sát lăn giữa các cặp trục vít-bi và bi- ecu nên có thể đảm bảo tỷ số truyền lớn
và hiệu suất cao. Điều này rất có lợi cho hệ thống lái khơng có trợ lực
1.2.4. Hình thang lái
- Chức năng: Hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vịng đúng cho bánh
xe dẫn hướng .Mục đích làm cho các bánh xe khỏi bị trượt lết khi quay vòng làm giảm
sự mài mịn lốp ,giảm tổn hao cơng suất và tăng tính ổn định của xe .

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Khi muốn thực hiện quay vịng ơtơ phải tác động qua vành lái, để điều khiển hai bánh
xe dẫn hướng quay một góc nào đó theo hướng quay vịng. Hai bánh xe dẫn hướng
được liên kết với nhau bằng một thanh nối ngang (thanh ba ngang).
Ta xét hai trường hợp sau:
- Trường hợp 1: Khi thanh nối ngang, hai đòn cam lái và dầm cầu tạo thành hình chữ
nhật (hình a)
Do đặc điểm này nên khi quay vòng hai bánh xe dẫn hướng quay cùng một góc như
nhau (a = b). Khi đó bánh xe phía ngồi có xu hướng quay quanh tâm O1 cịn bánh xe
phía trong có xu hướng quay quanh tâm O2. Như vậy quỹ đạo của bánh xe phía ngồi
sẽ theo đường cong 1 cịn quỹ đạo của bánh xe phía trong sẽ theo đường cong 2. Mặt
khác nếu bảo đảm động học quay vịng đúng thì bốn bánh xe phải quay quanh một
tâm quay tức thời. Nghĩa là bánh xe phía trong cũng phải quay quanh tâm O1 và quỹ
đạo của nó phải là đường cong 3. Giả sử bánh xe dẫn hướng phía ngồi bám tốt khơng
bị trượt thì bánh xe phía trong sẽ bị trượt mà vệt trượt của nó tạo thành diện tích bơi
đen giữa hai đường cong 2 và 3. Điều này gây mài mịn lốp và khó điều khiển bánh
lái.
-Trường hợp 2: Khi thanh nối ngang, hai đòn cam lái và dầm cầu tạo thành hình
thang (hình b)

Trong trường hợp này khi quay vòng, hai bánh xe dẫn hướng sẽ quay các góc a và b
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

khác nhau. Để động học quay vịng đúng thì người ta phải thiết kế hình thang phù hợp
sao cho khi quay vịng tất cả bánh xe của ôtô cùng quay trên một tâm quay tức thời O
(hình 9.12b). Nếu bảo đảm được điều kiện này thì các bánh xe sẽ chuyển động lăn mà
khơng có sự trượt xảy ra.
- Cấu tạo:

* Địn lắc chuyển hướng là chi tiết liên kết với trục lắc của hộp số lái và truyền
chuyển động của trục lắc dến phần cịn lại cuả dẫn động lái. Thơng thường đòn lắc
liên kết với trục lắc của cơ cấu lái bằng then hoa, đầu còn lại liên kết với một đầu của
thanh nối giữa bằng khớp cầu
* Đòn lắc phụ: một đầu liên kết với thanh nối giưa bằng khớp nối cầu, đầu cịn lại
được lắp trên khung ơ tơ qua trục. Địn lắc phụ cũng thực hiện chuyển động lắc hồn
tồn giống chuyển động của địn lắc chuyển hướng nhưng không truyền chuyển động

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

đó cho bất cứ bộ phận nào . Nó có chức năng đỡ thanh nối giữa ở độ cao như tại đòn
lắc chuyển hướng để đảm bảo động học của hệ thống lái.
* Thanh nối giữa: có chức năng liên kết tấc cả các bộ phận khác của của dẫn động lái
với nhau. Hai đầu của thanh nối giữa là hai ổ đỡ chốt cầu để liên kết với đòn lắc
chuyển hướng và địn lắc phụ. Phía giữa thanh nối giữa có hai lỗ để liên kết với hai
thanh nối bên bằng các khớp cầu
* Thanh nối bên là bộ phận trực tiếp truyền chuyển động cho địn chuyển hướng.
Thơng thường mỗi cơcấu dẫn động lái có hai thanh nối bên, mỗi thanh nối bên được
cấu thành từ ba đoạn được gọi là đầu trong , đầu ngoài, và đoạn điều chỉnh
+ Đầu ngồi liên kết với địn chuyển hướng trên ngỗng quay.
+ Đầu trong liên kết với thanh nối giữa ,thanh răng hoặc một bộ phận khác của ôtô tuỳ
thuộc vào kiểu dẫn động lái
+ Đoạn điều chỉnh dùng để thay đổi chiều dài toàn bộ của thanh nối bên để điều chỉnh
hình học lái trong quá trình kiểm tra, bảo trì gầm ơtơ mà khơng cần phải tháo rời dẫn
động lái
1.3. Các thông số cơ bản hệ thống lái
1.3.1. Động học của hệ thống lái
+ Tỷ số truyền của hộp số lái () : Là tỷ số truyền của góc quay của vành tay lái chia
cho góc quay của địn lắc chuyển hướng.
Tỷ số truyền của hộp số lái có thể có trị số cố định hoặc có thể tăng hoặc giảm khi
vành tay lái được quay khỏi vị trí trung gian
+ Tỷ số truyền của dẫn động lái ( )
Trong quá trình các bánh dẫn hướng xoay thì độ dài cánh tay đòn của các thanh và

đòn thuộc dẫn động lái sẽ thay đổi .Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào sơ đồ
động học của nó, nhưng thường thay đổi không nhiều lắm trong các kiểu dẫn động lái
hiện nay.
+ Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái ( )
Là tỷ số truyền của góc quay vành tay lái chia cho góc quay của bánh dẫn hướng
=
- Góc quay vành tay lái
- góc xoay bánh dẫn hướng
1.3.2. Hình học lái
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

1.3.2.1. Góc Camber
Các bánh xe trước (hoặc sau) với phía trên được nghiêng vào trong hoặc nghiêng ra
ngồi (xem hình). Góc này được gọi là góc Camber, và được xác định bằng góc
nghiêng so với phương thẳng đứng. Phần bánh xe được nghiêng ra ngoài gọi là
Camber Dương (+), phần bánh xe nghiêng vào trong gọi là Camber Âm (-).

+ Tác dụng của góc dỗng dương :
-Giảm tải theo phương thẳng đứng : Nếu góc dỗng bằng khơng tải trọng tác
dụng lên trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục. Nó dễ làm trục hay
cam quay bị cong. Việc đặt góc dỗng dương sẽ làm tải tác dụng vào phía trong của

trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay.
- Giảm lực đánh tay lái :
Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quay đứng với khoảng lệch là bán
kính. Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra momen lớn quanh trục quay đứng do sự cản lăn của
lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái .Do đó khi khoảng cách này nhỏ thì giảm lực
đánh tay lái
+ Tác dụng của góc dỗng âm :
Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc dỗng, lốp có xu hướng lún xuống. Tuy
nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng. lúc đó tính đàn hồi của
lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đường theo hướng A .
Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber . Lực camber tăng cùng với sự
tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

- Góc dỗng cũng có thể bằng khơng. Lý do chính để đặt góc dỗng bằng khơng là để
ngăn cản sự mịn khơng đều của lốp .Cả góc dỗng dương hay âm đều làm mòn lốp
nhanh . Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tập trung một
bên lốp
1.3.2.2. Góc Caster
- Góc Caster là góc nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trục xoay đứng.

- Góc Caster được xác định bằng góc nghiêng giữa trục xoay đứng và đường thẳng
đứng nhìn từ cạnh xe. Khi trục xoay đứng nghiêng về phía sau thì được gọi là góc
Caster Dương (+), cịn trục nghiêng về phía trước được gọi là góc Caster Âm (-).
- Khoảng cách từ giao điểm giữa đường tâm trục xoay đứng và mặt đường đến tâm
điểm tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường được gọi là khoảng caster của trục đứng.
+ Ảnh hưởng của góc nghiêng dọc :
- Ổn định chạy thẳng : góc nghiêng dọc dương có khả năng giữ cho hai bánh xe dẫn
hướng tiến thẳng ổn định. Nó giúp chống trả lại các khuynh hướng làm cho xe bị dạt
qua phía này hay phiá kia ,lệch ra khỏi vị trí hướng thẳng trong khi di chuyển.
- Góc nghiêng dọc dương đến bánh xe và thân xe : Với góc nghiêng dọc dương cho cả
hai bánh xe trước, thân sẽ dạt ra ngoài khúc quanh .Đối với trường hợp nghiêng dọc
dương, khi lái xe về bên phải, mé trái của xe sụm xuống trong lúc mé bên phải của xe
lại nhấc lên cao làm cho xe dạt ra ngồi vịng quay
- Góc nghiêng dọc âm đến bánh xe và thân xe : Nếu cả hai bánh trước đều có góc
nghiêng dọc âm thì thân xe sẽ dạt vào phía trong vịng quay. Đối với trường hợp
nghiêng dọc âm, khi lái xe về bên phải ,mé trái của xe được nâng lên trong lúc mé bên
phải của xe sụm xuống.

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

1.3.2.3. Góc nghiêng của trục lái – Góc kingpin

Trục mà trên đó bánh xe xoay về phía phải hoặc trái được gọi là “trục xoay đứng”.
Trục này được xác định bằng cách vạch một đường thẳng tưởng tượng đi qua tâm ổ bi
đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu của đòn treo dưới (đối với trường hợp hệ thống
treo kiểu thanh giằng). Nhìn từ phía trước xe, đường thẳng này nghiêng về phía trong;
góc nghiêng này được gọi là “góc nghiêng trục lái/góc kingpin”, và được đo bằng độ.
Khoảng cách L từ giao điểm giữa trục xoay đứng và mặt đường đến giao điểm giữa
đường tâm bánh xe và mặt đường được gọi là “độ lệch, độ lệch kingpin”.
+ Tác dụng của góc nghiêng ngang :
- Giảm lực đánh tay lái : Khi bánh xe quay sang phải và sang trái quanh trục xoay
đứng với khoảng lệch là bán kính..Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra momen lớn quanh trục
xoay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực tay lái
- Cải thiện tính ổn định chạy thẳng: Khi quay bánh xe sang trái hoặc phải bánh xe có
xu hướng dìm xuống dưới (bởi vì nó quay xung quanh trục quay đứng đặt nghiêng ).
Sau khi qua khúc quanh ta bng vành tay lái,chính trọng lượng đầu xe sẽ kéo hai
bánh trước trở lại vị trí hướng thẳng

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

1.3.2.4. Độ chụm đầu
- Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi nhìn từ
trên xuống thì gọi là độ chụm đầu

+ Tác dụng của độ chụm đầu :
Độ chụm đầu bảo đảm cho hai bánh xe dẫn hướng song song nhau khi lăn trên mặt
đường ,nhờ vậy ổn định được việc lái xe, tránh tình trạng rê ngang và giúp vỏ xe mịn
đều . Độ chụm đầu của hai bánh xe trước còn có tác dụng bù trừ vào độ võng nhỏ của
hệ thống treo khi phóng tới. Độ võng này phát sinh do lực cản của mặt đường. Nói
tóm lại mặc dầu hai bánh xe trước được chỉnh túm đầu, nhưng đến khi lăn,bánh chúng
sẽ trở nên song song với nhau.
1.4. Lựa chọn phương án thiết kế
1.4.1. Lựa chọn cơ cấu lái
Cơ cấu lái thanh răng bánh răng là chi tiết máy được sử dụng phổ biến trong nhiều hệ
thống máy móc nên bộ truyền bánh răng được thiết kế với kích thước khá nhỏ nhưng
lại có khả năng vận tải lớn để đảm bảo sự hoạt động của toàn bộ hệ thống máy móc.
Khơng có hiện tượng trượt trơn nên tỷ suất truyền không đổi và cho hiệu suất cao.
Được chế tạo bởi kim loại nguyên chất nên bộ truyền có tuổi thọ rất cao.
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Tuy nhiên một nhược điểm lớn của sản phẩm này là quy trình chế tạo khá phức tạp,
địi hỏi độ chính xác gần như tuyệt đối, và khi vận hành với vận tốc lớn sẽ gây tiếng
ồn khó chịu.
Qua q trình phân tích ưu, nhược điểm của cơ cấu thanh răng bánh răng, em chọn cơ
cấu thanh răng bánh răng cho xe

1.4.2. Lựa chọn phương pháp dẫn động lái
Có hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình
+ 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 trò 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
đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng.

+ 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 Đantô( xe sử dụng cơ cấu tháng lái 4
khâu)

Quan hệ hình học của ACKERMAN là biểu thị quan hệ góc quay của các
bánh xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay vòng tức thời của
xe nằm trên đường kéo dài của tâm trục cầu sau.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTƠ, nó được tạo bởi cầu
trước, địn kéo ngang và các địn kéo bên. Sự quay vịng của ơtơ rất phức tạp, để đảm
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

bảo mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngồi khi quay vịng là
một điều khó thực hiện. Hiện nay người ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ động
học đó bằng hệ thống khâu khớp và địn kéo tạo nên hình thang lái. Với xe thiết kế có
hệ thống treo phụ thuộc, do đó chọn phương án dẫn động lái với hình thang lái Đantơ
(hình thang lái 4 khâu).
-Cơng dụng của hình thang lái :
+ Hình thang lái có tác dụng đảm bảo sự quay vịng đúng của các bánh xe dẫn
hướng. Khi đó các bánh xe dẫn hướng khơng có sự trượt khi xe chuyển động.
+ Đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải sao
cho các bánh xe lăn trên các đường tròn khác nhau nhưng đồng tâm.
1.4.3. Lựa chọn phương án cường hóa lái
- Cơng dụng
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. Ngồi 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.
-Các yêu cầu của cường hố:
+ Khi hệ thống của trợ lực lái có sự cố thì hệ thống lái vẫn có thể làm việc. Nếu có
hư hỏng xảy ra làm ngưng việc cấp dầu từ bơm đến cơ cấu lái thì người lái vẫn có
thể điều khiển được xe.
+ Đảm bảo lực lái thích hợp : Cơng dụng chính của trợ lực là giảm lực đánh lái,
mức độ giảm lực lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển động của xe. Nói chung,
cần lực lái lớn khi xe đứng yên hay chay chậm. Ở tốc độ trung bình cần lực lái nhỏ
hơn và lực lái giảm dần khi tốc độ tăng. Chỉ cần lực lái nhỏ khi tốc độ xe cao vì ma
sát giữa bánh xe và mặt đường giảm. Nói cách khác phải đạt được lực lái phù hợp ở
bất kỳ dải tốc độ nào và cùng lúc đó “cảm giác đường” phải được truyền tới người lái.

+ Khắc phục hiện tượng tự cường hố khi ơtơ vượt qua chỗ lõm, đường xấu. Có
khả năng cường hố lúc lốp xe bị hỏng, để khi đó người lái vừa phanh ngặt, vừa giữ
được hướng chuyển động ban đầu của xe.
+ Thời gian tác động của cường hoá phải là tối thiểu.

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Như vậy sử dụng hệ thống trợ lực lái phải đảm bảo tính năng vận hành của xe,
giảm được lực đánh lái. Tuy nhiên, hệ thống lái có trợ lực kết cấu phức tạp hơn và
khối lượng bảo dưỡng cũng tăng lên so với hệ thống lái khơng có trợ lực.
1.4.3.1. Phân loại hệ thống trợ lực lái.
a. Cường hóa điện
Ưu điểm:Hệ thống cho phép có khả năng sử lí rộng rãi nhiều thơng tin lien quan
tới khả năng quay vịng của ơ tơ,hồn thiện chất lượng điều khiển và quay vịng.
Nhược điểm:Hệ thống với nhiều cảm biến phức tạp,các trương trình điều khiển
mơ tơ DC,bộ kiểm sốt tốc độ.Dẫn đến giá thành cao.
b. Cường hóa khí nén
Trợ lực khí nén sử dụng năng lượng trợ lực là khí nén trên ơ tơ.Nguồn khí nén
trên xe có áp suất tối đa là 10 bar.Do đó kích thước xi lanh lực và van điều khiển
thường lớn,khó bố trí trên xe.Do vậy,hiện nay hệ thống trợ lực bằng khí nén ít được sử
dụng.

c. Cường hóa thủy lực
Cơ cấu lái,van phân phối,xi lanh lực bố trí trên cùng một khối.
Ưu điểm:Có cấu tạo khá đơn giản,tác động nhanh,hiệu suất cao.Với công nghệ chế tạo
hiện đại cho phép thiết kế được những bộ trợ lực thủy lực có kết cấu nhỏ gọn. Nên
được sử dụng nhiều trên xe con và xe du lịch hoặc xe tải có tải trọng thấp
Nhược điểm:Có nhiều chỗ tiếp xúc cơ khí dẫn đến mài mịn.

Kết luận: Chọn hệ thống lái có cơ cấu lái kiểu bánh răng-thanh răng, dẫn động lái với
hình thang lai 4 khâu, cường hóa lái thủy lực.

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

CHƯƠNG 2
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 3 TẤN
2.1. Giới thiệu về xe tải Porter H150 1.5 Tấn
Vào đầu năm 2018, Thành Cơng Group sẽ chính thức ra mắt hàng loạt dòng xe tải bao
gồm xe tải nhẹ, xe hạng trung, xe hạng nặng, xe chuyên dụng tới thị trường xe tải Việt
Nam.Điểm đặc biệt là sản phẩm của Thành Công là sự kết hợp giữa Hyundai Hàn
Quốc và Thành Công Group để sản xuất xe tải Hyundai ngay tại Việt Nam.

Hyundai Thành Công đặc biệt chú trọng vào mẫu xe tải nhỏ, nhẹ này bằng cách tung

ra sản phẩm xe tải nhẹ hoàn toàn mới với tên gọi là Hyundai H150 Porter Thành
Công. Đây là chiếc xe tải nhẹ có tải trọng 1.5 Tấn, rất thích hợp để lưu thông trong
thành phố và đô thị.

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Ngoại thất
Xe tải Hyundai H150 1.5 Tấn vẫn mang dáng dấp của người tiền nhiệm Hyundai
H100 với dáng vẻ nhỏ gọn, bắt mắt với 2 màu cơ bản của xe là xanh và trắng. Vẫn là
kiểu thiết kế đầy tính khí động học của Hyundai với cặp đèn pha nổi bật, khả năng
chiếu sáng mạnh, cùng với cặp đèn xi nhan xếp chồng lên màu hổ phách, Đèn sương
mù phía dưới mang đến khả năng quan sát rõ nét trong bất kỳ điều kiện thời tiết nào.
Lớp sơn bóng được sơn tĩnh điện trên dây chuyền tiêu chuẩn của Hyundai Motor Hàn
Quốc mang tới cho H150 vẻ thanh lịch của chiếc xe tải đi trong phố. Q khách có thể
hồn tồn với n tâm với lớp sơn này, khơng bong, tróc, ố màu theo thời gian, khác
xa với các dòng xe tải nhẹ lắp ráp tại việt nam với linh kiện trung quốc như hiện nay.
Nội thất
Nội thất của H150 có thể sánh ngang với một chiếc xe du lịch nhỏ và khơng khác gì
so với xe nhập khẩu. Cabin rộng rãi, thoáng với 3 ghế ngồi, thiết bị tiện nghi hiện đại,
điều hịa cơng suất lớn, kính chỉnh điện, hệ thống giải trí đa dạng với AM/FM/MP3
cùng với cổng kết nối USB, màn hình hiển thị thơng tin… mang tới cho bác tài cảm

giác thoải mái khi di chuyển.
Đặc biệt là ghế lái có thể chỉnh điện , cùng với dây an tồn 3 điểm, kính lái có góc
quan sát rộng kết hợp với gương chiếu hậu có khả năng quan sát tới đuôi xe.
Động cơ
Trang bị sức mạnh cho Hyundai H150 Porter là động cơ 2.6L mạnh mẽ, dung tích xi
lanh 2607cc, tạo ra công suất 79ps giúp xe vận hành êm ái , mạnh mẽ. Xe sử dụng hộp
số sàn với 5 số tiến và 1 số lùi. Hệ thống Phanh thủy lực khẩn cấp với phanh đĩa trước
và tang trống phía sau.

Thơng số kỹ thuật xe tải HYUNDAI H150 1.5 tấn Thành Công
Loại xe

Xe ô tô tải

Số loại

HYUNDAI H150

Số chỗ ngồi

03 người

Hệ thồng lái, công thức bánh xe

Tay lái thuận 4x2

DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Thơng số kích thước
Trọng lượng bản thân

1755KG

Trọng lượng cầu trước/ sau

1050/705 KG

Tải trọng cho phép

1350KG

Trọng lượng tồn bộ

3105KG

Kích thước xe DxRxC

5180 x 1740 x 1970 mm

Kích thước thùng hàng

3110 x 1620 x 350mm

Khoảng cách trục

2640mm

Vệt bánh trước/ sau

1485/1320mm

Khoảng cách tâm hai chốt chuyển
hướng

1760mm

Chiều dài địn bên hình thang lái

m

180mm

Khoảng cách giữa địn ngang và trụ
trước y

188mm

Chiều dài thanh nối bên hình thang lái
p

280mm

Động cơ
Kiểu động cơ

Máy dầu 2.6 nạp khí tự nhiên

Dung tích xi lanh (cm3)

2.607

Tỷ số nén

22.0:1

Cơng suất tối đa (ps/rpm)

79/4000

Momen xoán tối đa (kg.m/rpm)

17/2.200

Hộp số

Số sàn 5 số tiến, 01 số lùi
Hệ thống phanh

Kiểu

Phanh thủy lực khẩn cấp, kết hợp hệ thống

phanh chính

Phanh trước

Đĩa thơng gió

Phanh sau

Tang trống

Hệ thống treo
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH

Hệ thống treo trước

Thanh xoắn, lò xo giảm chấn

Hệ thống treo sau

Lá nhíp hợp kim hình bán nguyệt

Ống nhún giảm giật

Sử dụng dầu giảm giật
Thông số lốp - Lazang

Lazang trước

Thép, 5.5L x 15 inch

Lazang sau

Thép 4J x 13 inch

Lốp trước

195/70R15C - 8PR

Lốp sau

145R13C - 8PR

2.2. Tính mơ men cản quay vịng max
Mơmen cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định ở trạng thái xe quay
vòng và chở đủ tải. Mơmen cản quay vịng được tính tốn khi xuất hiện lực cản lăn ở
hai bánh xe ngược chiều nhau, có một lực bên Y, mơ men ổn định của bánh xe dẫn
hướng.

MC = M1+M2+M3

(2.1)

 Mơ men cản quay vịng gây nên do lực cản lăn:
M1 = Gbx. f.a

(2.2)

= 1050/2. 0,02. 0,07 = 0,735KG.m
Với a : cánh tay đòn xung quanh trụ đứng
Theo kinh nghiệm: xe tải và xe khách a = 60-200mm
Ta chọn sơ bộ a = 70mm
- f : hệ số cản lăn xét cho trường hợp ô tô chạy trên đường nhựa và khô, f = 0,02.
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ TÍNH TỐN
HỆ THỐNG PHANH


rbx
a

Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang
+ Giá trị mômen do Y gây lên M2 được tính cho một bánh xe, phản lực bên lùi sau một
đoạn x. Giá trị của x thừa nhận bằng 1/4 chiều dài của vết tiếp xúc và gây lên mômen
quay cùng chiều M1.

M2 = Y. x

(2.3)

Trong đó:
: hế số bám ngang 0,8
bán kính bánh xe
x là khoảng cách từ tâm vết tiếp xúc với hợp lực ma sát:
(2.4)
Với r là bán kính tự do của bánh xe dẫn hướng:
d


r   B   25, 4 
2

 (mm)

(2.5)

Với bánh xe có ký hiệu 195/70R15C:
B – chiều rộng lốp B = 195mm
d - đường kính vành bánh xe d = 15
Ta tính được:
DƯƠNG VĂN MINH

LỚP 65DCOT31
50