Hệ thống lái trên xe yza 469

LỜI GIỚI THIỆU


Hiện nay vấn đề về giao thông đường bộ đang là vấn đề rất được quan tâm
không chỉ với những quốc gia phát triển mà với cả những quốc gia kém phát
triển . Trong các phương tiện giao thông đường bộ thì ôtô là phương tiện chủ
yếu , nó không những đa dạng về chủng loại mà nó còn là một phương tiện vận
chuyển dễ dàng với mọi địa hình và giá thành dẻ
Với yêu cầu ngày càng cao của cuộc sống ôtô không chỉ là phương tiện vận
chuyển , mà nó còn mặt hàng sa sỉ thể hiện sự thành công của mỗi người .
Cùng với thời gian ôtô đã có rất nhiều thay đổi cả về công suất , hiệu suất và
kiểu dáng .
Rất nhiều hãng sản xuất ôtô đã tạo cho mình một thương hiệu có chỗ đứng
vững chắc trên thị trường như : TOYOTA ,MERCEDES , MISUBISHI,FORD ,
NISSAN …
Mặc dù công dụng của ôtô là rất lớn nhưng xung quanh nó có rất nhiều vấn
đề phải giải quyết như , độ an toàn , môi trường , giá thành …
Một trong những vấn đề phải nói đến đó là độ an toàn , ta thấy rằng các vụ
tai nạn giao thông đường bộ chủ yếu là do ôtô gây ra ,để giải quyết tốt vấn đề
này thì ta phải trang bị một hệ thống lái tốt cho mỗi xe đảm bảo an toàn cho
người và hành khách trên xe
Trong đồ án này tôi xin được trình bày về hệ thống lái trên xe yza 469 là xe
do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản xuất năm 1972 .Xe có bốn cửa , xe chạy
bằng động cơ xăng ,gồm hai cầu chủ động phù hợp với địa hình đường xá Việt
Nam đặc biệt là với vùng cao .
Xe yza là loại xe du lịch dễ điều khiển ,dễ bảo dưỡng và đặc biệt có phụ tùng
thay thế sẵn có ở Việt Nam , giá thành thấp ,được sử dụng khá phổ biến trong
công tác đào tạo lái xe
Cuối cùng em xin cảm ơn thầy Đàm Hoàng Phúc và các thầy trong bộ môn
ôtô đã nhiệt tình giúp em hoàn thành đồ án này
PHẦN I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI.

I- CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG LÁI.
1-Công dụng:
Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ
cho ôtô chuyển động theo một hướng nhất định nào đó.
2-Phân loại:
Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên
phải hoặc bên trái.
Theo số lượng bánh dẫn hướng chia ra hệ thống lái với các bánh
đẫn hướng ở cầu trước, ở hai cầu và ở tất cả các cầu.
Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra loại trục vít, loại liên hợp (gồm
trục vít,ê cu, thănh khía, quạt răng ), loại thanh răng v..v..
Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra loại
cường hoá thuỷ lực, loại cường hoá khí và loại cường hoá liên
hợp( kết hợp cả thuỷ lực và điện.)
3- Yêu cầu:
- Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô, có nghĩa là khả năng
quay vòng nhanh và ngoặt trong những diện tích giới hạn.
-Nhẹ nhàng trong điều khiển khi quay vòng tại chỗ và khi
chuyển động.Lực trên vành lái không được vượt quá 6 KG khi ôtô
chạy với vận tốc 20 km/h trên đường bê tông-nhựa theo quĩ đạo
hình số 8 có bán kính vòng tròn 15m và khoảng cách giữa tâm của
hai vòng tròn là 42m. Lực khi quay vòng tại chỗ trên mặt đường
bê tông nhựa không vượt quá 16 đến 25KG.
2
-Động học quay vòng quay đúng, có nghĩa khi quay vòng tất cả
các bánh xe lăn mà không bị trượt.
-Truyền tối thiểu những va đập nghịch đảo lên vành lái.
-Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay trở về vị trí ban đầu và
giữ được hướng chuyển động dang có của ôtô.
-Chính xác về tính tuỳ động, động học và động lực học.

-Có độ bền lâu và không bị hư hỏng trong toàn bộ thời gian hoạt
động.
-Thuận tiện trong việc sử dụng và bảo dưỡng.
-Không có những khe hở trong hệ thống lái.
II.KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG LÁI.
Trường hợp tổng quát hệ thống láI gồm có:
1.Vô lăng: là vành tay lái để người lái xe cầm để điều khiển hướng
chuyển động của xe.
2.Trục lái: ống thép,truyền mô men tư vô lăng đến cơ cấu lái.
Trục lái được chế tạo nhiều đoạn,nối với nhau bằng khớp các đăng.
3.Cơ cấu lái: biến chuyển động quay trục lái đén chuyển động
quay của đòn quay đứng.
4.Dẫn động lái:đòn kéo –hình thang lái.
5.Trợ lực lái: thuỷ lực,khí nén,điện.

3
PHẦN II. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ
THỐNG LÁI CỦA XE CƠ SỞ YAZ-469.
.Kết cấu nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469.
1.Sơ đồ hệ thống xe yaz-469.
1-Vô lăng vành tay lái 6-Đòn bên hình thang lái
2-Trục lái 7-Thanh kéo ngang
3-Cơ cấu lái 8-Bánh xe dẫn hướng
4-Đòn quay đứng 9-cầu dẫn hướng
5-Thanh kéo dọc 10-Tay đòn
Có thể chia hệ thống lái yaz-469 ra thành 2 phần chính sau:
+Cơ cấu lái.
+Dẫn động lái.
2.Cơ cấu lái.
4

Gồm trục vít lõm con glôbôit,trục đòn quay đứng cùng quay con lăn
tạo thành cơ cấu truyền lực,trục vít lõm lắp ở vỏ hộp tay lái trên 2
vòngbi côn không có vỏ áo trong.Vỏ áo ngoài của vòng bi lắp vào
vỏ cơ cấu lái.
Trong vỏ cơ cấu lái giữa lắp dưới của vỏ hộp và ỏ hộp tay lái có
một số miếng đệm mỏng đẻ điều chỉnh độ dơ của vòng bi khi cần
thiết trục vít lõm được ép vào đầu cuối có then hoa dọc ở đầu trên
của trục láivà tay lái được lấy vào răng dọc của trục lái bằng êcu.ở
phần trên của trục láicó lắp vòng bi vành tay lái.Con lăn của cơ cấu
lái ăn khớp với trục vit lõm nằm ở trên trục.Con lăn dùng bạc lót
bằng đồng lắp vào lỗ của cơ cấu lái,đầu trục hình trụ lắp vào trong
vòng bi đũa.Có điều chỉnh khe hở ăn khớp trục vít và con lăn.
b)Truyền động lái:
Dùng để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn
hướng.Cấu tạo của truyền động lái phải đảm bảo đúng yêu cầu kĩ
thuật và khi quay vòng thì các bánh xe không bị trượt lê , điều
khiển nhẹ nhàng mòn lốp ít.
Muốn vậy các bánh xe phải cùng tâm quay vòng.
Cấu tạo hình thang lái gồm: cầu trước,các đòn kéo ngang.Hình
thang lái bố trí phía trên cầu dẫn hướng.
3. Nguyên lý làm việc của hệ thống lái xe yaz-469.
Khi vô lăng quay đi một góc ω tạo ra mô men quay truyền qua
trục lái xuống trục vít lõm glôbôit thuộc cơ cấu lái.đo sự ăn khớp
của trục vít lõm với con lăn 2 răng có tác dụng biến chuyển động
quay của vành lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng trong
mặt phẳng thẳng đứng qua thanh kéo dọc,thanh kéo ngang và cam
quay là bánh xequay sang phải hoặc sang trái.
5
4. Yêu cầu của hệ thống lái.
-Đảm bảo cho ôtô quay vòng ở đoạn đường với bán kính vòng

quay nhỏ nhất .
-Giữ cho ôtô chuyển động thẳng,ổn định,đảm bảo tỉ số truyền cần
thiết.
- Đảm bảo lực tác dụng lên bánh lái nhỏ,lái nhẹ nhàng .
-Đảm bảo tỉ số truyền từ trục lái xuống bánh xe cao và hiệu suất
từ bánh xe lên vô lăng nhỏ.
- Động lực học quay vòng đúng để xác định bánh xe không bị trượt
lê gây mòn lốp,do hình thang lái phải đảm bảo động học các bánh
xe dẫn hướng của ôtô.
- Ngoài ra hình thang lái phải có kết cấu phù hợp với bộ phận dẫn
hướng của hệ thống treo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì
không ảnh hưởng gì đến động học của dẫn động lái.

II. CÁC THÔNG SỐ KĨ THUẬT CƠ BẢN CỦA XE YAZ-469.
Xe YAZ-469 do nhà máy chế tạo ôtô Ulianốp sản suất năm
1972.

Khối lượng xe khi không tải (kg) 1540
Khối lượng phân bố lên cầu trước
(kg)
850
Khối lượng phân bố lên cầu sau (kg) 690
Khối lượng toàn bộ xe khi đầy tải (kg) 2290
Kltb phân bố lên cầu trước (kg) 960
Kltb phân bố lên cầu sau (kg) 1330
Bán kính vòng quay nhỏ nhất theo
vết bánh xe trước phía ngoài (m)

6
Bkqv theo vỏ xe 6,5

Tốc độ cực đại (km/h) 100
Cơ cấu lái trục vít lõm có 2 rãnh
6
conlăn tỉ số
truyền=20,3
Công thức bánh xe 4*4
Kích thước lốp 8,4-15
áp suất hơi trong bánh xe (kg/cm
2
)
Bánh trước 1,7
Bánh sau 1,9
Chiều dài cơ sở (mm) L= 2380
Chiều rộng cơ sở (mm) B = 1280
Đường kính vô lăng lái (mm) 400
Đường kính ngoài ống lái (mm) 32
Đường kính trục lái (mm) 28
Chiều dài đòn quay đứng (mm) 210
Chiều dài thanh kéo (mm) 775
Chiều dài thanh kéo ngang (mm) 1305
Chiều dài đòn bên htl (mm) 180

III. KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI.
1.Xác định kích thước hình học của hình thang lái và quan hệ
động học của góc quay bánh xe dẫn hướng.
Mục đích là: xác định m,n,θ theo B
0
,L nhằm đảm bảo gần
đúng quan hệ góc quay của bánh xe dẫn hướng, α.
L

x.L
θ
θ
n
m
β
α
β
α
7
a). Xâydựng quan hệ lý thuyết
Để đảm bảo cho xe ôtô không bị trượt lê khi quay vòngthì các bánh
xe dẫn hướng bên phải và bên trái quay theo những góc quaykhác
nhau theo mối quan hệ sau:
cotgα - cotgβ =
2380
1280
= 0,538 (1)
Trong đó: -α , β: góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong
và bên ngoài.
- B
0
:khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng.
- L: chiều dài cơ sở của xe.
- Từ (1) ta có: β = artg(
L
B
g

+

α
cot
1
)
- Để đảm bảo khi xe quay vòng với bán kính quay vòng khác nhau và
quan hệ giữa α và βvẫn giữ nguyên theo công thức trên ta lập bảng
quan hệ giữa góc quay vòng lý thuyết α và β:
Cho trước giá trị α,tính các giá trị β theo công thức (1):
α
0
0 5 10 15 20
α(rad)
0 0,087 0,174 0,261 0,349
β(rad)
0 0,067 0,129 0,188 0,243
α
0
25 30 35 40 45
α(rad)
0,436 0,523 0,610 0,698 0,785
β(rad)
0,29
5
0,344 0,392 0,437 0,481
8
b)Xây dưng quan hệ thực tế :
Thực tế xe sử dụng hình thang lái Đantô.Thông qua hình thang
lái từ mối quan hệ hình học chúng ta có biểu thức sau:
β =
+

θ
arctg
( )
( )
αθ
αθ
+−
+
sin.
cos.
lm
l
-
-
( )
( ) ( )
[ ]
2
22
2
sin.cos.
sin.sin2sin2
arcsin
αθαθ
αθθθ
+−++
+−−−
lml
mlml
(2)

Trong đó : θ- góc nghiêng của đòn bên hình thang lái so với dầm
cầu trước.
m- chiều dài đòn bên hình thang lái:
m = (0,14
÷
0,16).B
0
= (0,14
÷
0,16).1280 = (179,2
÷
204,8)
Chọn m = 180 mm
Tính θ
sơbộ
: θ
sơ bộ
= artg
0
0
21
2380702
1280
702
==
.,..,.
artg
L
B

Các thông số của hình thang lái có thể chọn sơ bộ. Vì hình thang
lái của xe yaz –469 bố trí trước dầm cầu trước.Vì vậy việc chọn
giao điểm của đường kéo dài hai đòn bên sẽ nằm trực tiếp trên tâm
cầu sau.Ta có thể trọn sơ bộ θ=21
0
sau khi dựa vào công thức (2) ở
trên ta có thể tính để đưa ra sự sai số cá góc quay lý thuyết và góc
quay thực tế sai khác <1
0
.Thay các giá trị α,θ
1
vào (2) lần lượt cho
các góc quayvòng của xe những giá trị từ 0-45
0
; sau đó chọn tiếp
các giá trị θ
2
=21,5
0
;θ
3
=22
0
;θ
4
=20,5
0
;θ
5
=20

0
xung quanh giá trị
9
θ
1.
Tính toán giá trị β
TT
và vẽ đồ thị bằng chương trình matlab sau
đây:
%%% Nhập số liệu:
L=2380
B
0
=1280
m=180
teta=linspace(18*pi/180,35*pi/180,10)
alpha=linspace(0,45*pi/180,10)
betalt=acot(m/L+cot(alpha))
%%%%Tinh beta thuc nghiem
T=ones(1,10);
Teta=[teta(1)*T;teta(2)*T;teta(3)*T;teta(4)*T;teta(5)*T;teta(6)*T;
teta(7)*T;teta(8)*T;teta(9)*T;teta(10)*T];
Alpha=alpha*ones[1,10];
Beta=Teta+atan(m*cos(Teta+Alpha)./(B
0
-m*sin(Teta+Alpha)))-
asin((m+2*B
0
*sin(Teta)-2*m*sin(Teta).^2-
B

0
*sin(Teta+Alpha))./sqrt(m^2*cos(Teta+Alpha).^2+(B
0
-
m*sin(Teta+Alpha)).^2))plot(alpha,Beta(1,:),alpha,Beta(2,:),alpha,
Beta(3,:),alpha,Beta(4,:),alpha,Beta(5,:),alpha,
Beta:alpha,Beta(7,:),alpha,Beta(8,:),alpha,Beta(9,:),alpha,Beta(10,:
),alpha,betalt)
Giá trị thu được đưa vào bảng sau:
10
α
0
0
0
5
0
10
0
15
0
20
0
25
0
30
0
35
0
40
0

45
0
α
(RAD)
0 0,087 0,174 0,261 0,349 0,436 0,523 0,610 0,437 0,481
β
LT
0 0,067 0,129 0,188 0,243 0,295 0,344 0,392 0,437 0,481
θ
1
=21
0
β
TT
0 0,067 0,191 0,248 0,301 0,350 0,395 0,346 0,472
∆
β
0 0 0,002 0,003 0,005 0,006 0,006 0,003 0,001 0,009
β
LT
0 0,067 0,129 0,188 0,243 0,295 0,344 0,392 0,437 0,481
θ
2
=21,5
0
β
TT
0 0,067 0,131 0,191 0,247 0,30 0,348 0,393 0,433 0,469
∆
β

0 0 0,002 0,003 0,004 0,005 0,004 0,001 0,004 0,002
β
LT
0 0,067 0,129 0,188 0,243 0,295 0,344 0,392 0,437 0,481
θ
3
=22
0
β
TT
0 0,067 0,131 0,190 0,246 0,298 0,346 0,390 0,430 0,465
∆
β
0 0 0,002 0,002 0,003 0,003 0,002 0,002 0,007 0,016
β
LT
0 0,067 0,129 0,188 0,243 0,295 0,344 0,392 0,437 0,481
θ
4
=20,5
0
β
TT
0 0,067 0,132 0,192 0,25 0,303 0,353 0,399 0,441 0,479
∆
β
0 0 0,003 0,004 0,007 0,008 0,009 0,007 0,004 0,002
β
LT
0 0,067 0,129 0,188 0,243 0,295 0,344 0,392 0,437 0,481

θ
5
=20
0
β
TT
0 0,067 0,131 0,192 0,249 0,302 0,351 0,397 0,439 0,476
∆
β
0 0 0,002 0,004 0,004 0,007 0,007 0,005 0,002 0,005
11
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
ly thuyet
21
Từ đồ thị ta chọn θ =21

0
.
.
III- THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI
1-Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái.
i
l
= i
c
. i
d
.
i
l
-Tỷ số truyền của hệ thống lái.
i
c
-Tỷ số truyền của cơ cấu lái.
i
d
-Tỷ số truyền của dẫn động lái.
a-Xác dịnh i
c
.
Dựa vào các yêu cầu mà hệ thống lái cần có:
-Thuận tiện điều khiển
-Tính năng quay vòng tốt
-Đảm bảo tính năng dẫn hướng của xe.
-Cải thiện tính năng vận hành và nhẹ nhàng điều khiển.
Tính năng quay vòng cao chỉ nhận được khi i

c
nhỏ, nhưng với
giá trị nhỏ lại làm giảm khá lớn tính năng dẫn hướng của xe khi
chuyển động thẳng. Mặt khác xe thiết kế là xe chạy trên đường
trường nên để cho nhẹ nhàng việc điều khiển cơ cấu lái cần có tỷ
số truyền lớn ở những góc quay vòng nhỏ. Do vậy đồ thị quan hệ
giữa i
c
và góc quay của vành bánh lái ϕ phải có dạng sau
Khi xe chuyển động thẳng tỷ số truyền
là lớn nhất. Về hai bên tỷ số truyền có thể không
đổi hoặc giảm dần cho tới hết góc quay của vành
lái.
Tuy nhiên nó vẫn còn nhược điểm là khi góc quay
bánh xe dẫn hướng lớn thì lực cản quay vòng của
H.1
mặt đường lớn nên cần tỷ số truyền lớn nhưng
12

i
c
ϕ
ở đây tỷ số truyền lại nhỏ và khi ôtô chuyển động
thẳng lực cản quay vòng không lớn cần tỷ số
truyền nhỏ thì tỷ số truyền chọn theo qui luật này khi đó lại lớn,
đồng thời nó gây khó khăn hơn cho người lái khi quay vòng ngoặt.
Với qui luật thay đổi tỷ số truyền như hình H.1 ta
chọn cơ cấu lái trục vít lõm con lăn có tỷ số truyền i
c
=20,3.

Loại cơ cấu lái trục vít lõm con lăn này đơn giản trong sản xuất
hàng loạt, giá thành không cao, đáp ứng được những yêu cầu sử
dụng cơ bản.
của cơ cấu lái.
2- Xác định chế độ tải trọng để tính bền chi tiết của hệ thống
lái.
a-Xác định mô men cản quay vòng ở các bánh xe
Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định
khi ôtô quay vòng trên đường nhựa khô và chở đủ tải.
Mô men cản quay vòng tính tại bánh xe lớn nhất khi xe quay đầu
tại chỗ và gồm 3 thành phần:
M
max
= (2.M
1
+2.M
2
+ M
3
).
1
1
η
.
η
1
- Hiệu suất tính đến ma sát ở cam quay và khớp nối .
η
1
= 0,5 ÷ 0,7.

M
1
=f.2G
bx
.c : mô men cản lăn
f-Hệ số cản lăn f= 0,018.
G
bx
-Tải trọng hướng kính tác dụng lên bánh xe dẫn hướng
2G
bx
=G
1
=960 KG
G
1
-Tải trọng phân bố len cầu trước.
c- Khoảng cách giữa giao điểm của đường
tâm trục đứng với mặt đất và tâm vết tiếp xúc. c
13