Đồ án Tính toán và thiết kế hệ thống lái cho ô tô tải hạng trung (Link Cad: https://bom.so/8OkTkB)

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng học viện kỹ thuật
Quân sự

cộng hoà xA hội chủ nghĩa việt nam
độc lập - tự do - hạnh phúc

NHIệM Vụ đồ án
Họ và tên : Phạm Hoàng Nam
Khoá .K37
1.Đầu đề thiết kế:
Tính toán và thiết kế hệ thống lái cho ôtô tải
hạng trung.
2 . Các số liệu ban đầu:

T
T
1

Thông số

kí
Giá
đơn
hiệu
trị
vị
Trọng lợng toàn bộ của G
5770 KG
ôtô
2 Số lợng cầu dẫn hớng

n
1
3 Trọng lợng phân bố
G1
2710 KG
lên cầu dẫn hớng khi
ôtô có tải
4 Chiều dài cơ sở của
L
3.30 m
ôtô
0
5 Chiều rộng cơ sở của B
1.80 m
ôtô
0
6 Bán kính bánh xe dẫn Mk
0.53 m
hớng
34
3 . Nội dung các phần thuyết minh và tính toán :
1. Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái.
2. Tính toán hƯ thèng l¸i.
3. KiĨm bỊn hƯ thèng l¸i.
4 . C¸c bản vẽ đồ thị ( ghi rõ các loại bản vẽ về kích
thớc các bản vẽ).
5 . Cán bộ hớng dÉn .
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………

1


…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
………………………………………………………………
6 . Ngµy giao nhiƯm vơ thiÕt kÕ :
………………………………………..
7. Ngµy hoàn thành nhiệm vụ :

Ngày tháng ..năm 2006 .
cán bộ hớng

dẫn

(Ký và ghi

rõ họ tên )

Nguyễn Văn Trà
Kết quả đánh giá :
- Quá trình thiết kế

..
- Điểm thuyết
minh..
- Bản vẽ thiết
kế
Ngày .tháng năm 2006

Học viên đà hoàn thành
Ngày thángnăm 200..
(ký tªn )

2


Lời nói đầu
Ngành ôtô giữ một vị trí quang trọng trong nền kinh tế
quốc dân góp phần to lớn vào sự phát triển chung của nền
kinh tế . Trong những năm gần đây những tiến bộ của
khoa học kỷ thuật đà đợc ứng dụng vào nền công nghiệp
chế tạo ôtô nhằm tăng tính năng thông qua, tính kinh tế
nhiên liệu, độ tin cậy làm việc..Đối với hệ thống lái cũng
vậy, việc bố trí trợ lực lái sẽ giảm cờng độ lao động cho ngời lái, đảm bảo độ an toàn cho ngời vầ hàng hoá trên xe
Hiện nay một số loại xe đà và đang sản xuất và lắp ráp
tại Việt Nam, tuy nhiên phần lớn các xe đang sử dụng tại Việt
Nam là nhập từ các nớc. Còn trong Quân đội phần lớn các
xe đợc nhập từ Liên Xô cử nh : ôtô chỉ huy, ôtô tải và các
loại ôtô có lắp vủ khí, khí tài .. .do đó việc khai thác, sử
dụng, đánh giá hiệu quả các phơng tiện có ý nghĩa đặc
biệt quang trọng đối với ngời làm công tác kỷ thuật nói
chung và những cán bộ quản lý VKTBKT nói riêng.

Nhiệm vụ của đồ án môn học: TíNH TOáN thiết kế Hệ
THốNG LáI ÔTÔ tải hạng trung gồm các nội dung chính sau:
- Lời nói đầu
- Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái.
- Tính to¸n thiÕt kÕ hƯ thèng l¸i..

3


- Kết luận
Do hạn chế về thời gian đồ án chỉ tập trung đi vào tính
toán cho cơ cấu lái. Quá trình thực hiện đồ án đà đợc sự
giúp đỡ chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn và các bạn
cùng lớp, tạo điều kiện cho tôi hoàn thành nội dung đồ án
theo đúng thời gian quy định. Mặc dù vậy do hạn chế về
năng lực và thời gian nên đồ án không tránh khỏi còn nhiều
thiếu sót. Rất mong đợc sự góp ý của các thầy cô và các bạn
để tôi có điều kiện làm tốt hơn ở đồ án tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn!
Ngời viết:
Phạm Hoàng Nam

Chơng I
Phân tích đặc điểm hệ thống lái

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu.
1.1.1 Công dụng.
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển
động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hớng cũng nh
để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong

của ôtô khi cần thiết .
Trong quá trình chuyển động trên đờng, hệ thống lái
có ảnh hởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất
là ở tốc độ cao , do đó chúng không ngừng đợc hoàn thiện .
Việc điều khiển hớng chuyển động của xe đợc thực
hiện nhờ vô lăng (vành lái ), trục lái (truyền chuyển động
quay từ vô lăng tới cơ cấu lái ), cơ cấu lái (tăng lực quay của
vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn động
lái ), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ
cấu lái đến các bánh xe dẫn hớng ).
Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của
từng chủng loại xe.
Để quay vòng đợc thì ngời lái cần phi tác dụng vào vô
lăng một lực. Đồng thời để quay vòng đợc thì cần cã mét

4


phản lực sinh ra từ mặt đờng lên mặt vuông góc với bánh
xe.
Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hớng khi quay
vòng phải quay trên những đờng tròn đồng tâm với nhau.
Đó là tâm quay tức thời khi quay vòng .
Kết cấu hệ thống lái rất phức tạp. Vì vậy để hiểu đợc
về trạng thái quay vòng ta cần phải hiểu sâu về kết cấu của
hệ thống lái.
1.1.2 Phân loại.
+ Trục vít bánh vít.
+ Trục vít đòn quay.
+ Cơ cấu lái loại thanh khía.

+ Cơ cấu lái kiểu liên hợp.
1.1.3 Yêu cầu.
An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng
ôtô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lợng
thiết kế và sử dụng phơng tiện này. Một trong các hệ
thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển
động của ôtô là hệ thống lái. Để giảm nhẹ lao động cho
ngời lái cũng nh tăng thêm độ an toàn cho ôtô, ngày nay
trên ôtô thờng sử dụng trợ lực lái. Để đảm bảo tính êm dịu
chuyển động trên mọi loại đờng từ dải tốc độ thấp tới dải
tốc độ cao, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau :
Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh
chóng và an toàn. Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn
hớng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm
bảo không gây lên các dao động và va đập trong hệ
thống lái.
Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hớng khi chuyển động
thẳng.
Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay
vòng trên đờng hẹp ,đờng gấp khúc, hệ thống lái có
thể quay ngặt các bánh xe trớc một cách dễ dàng. Quay
vòng ngặt là trạng thái quay vòng với thời gian quay
vòng ngắn và bán kính quay vòng nhỏ.
Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực ngời lái đặt lên vành lái
khi quay vòng phải nhỏ, lực lái cần thiết sẽ lớn khi xe
đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng. Vì vậy cần
phải đảm bảo lực lái nhỏ nhng vẫn gây đợc cảm giác
về trạng thái mặt đờng.

5

Hệ thống lái không đợc có độ dơ lớn: Với xe có vận tốc lớn
nhất trên 100Km/h, thì độ dơ vành lái không vợt quá
180, với xe có vận tốc lớn nhất từ 25 km/h đến 100km/h
thì độ dơ vành lái không vợt quá 270.
Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, không gây
tổn thơng lớn cho ngời lái. Đảm bảo hiệu suất thuận phải
lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đờng qua kết cấu lái lên vô lăng.
đảm bảo tính tùy động.
1.2 Kết cấu một số cơ cấu lái điển hình.
1.2.1 Cơ cấu lái kiểu trục vít- cung răng.
Cơ cấu lái loại này gồm có: trục vít và cung răng đặt ở
giữa, trục vít cung răng đặt ở cạnh bên trục vít.
Cả hai loại cơ cấu lái này đều có u điểm hơn các cơ cấu lái
trục vít- bánh vít là kết cấu nhỏ gọn hơn, giảm đợc áp suất
lên bề mặt tiếp xúc của các răng(do có thể bố trí 1 đến 3
răng)
Nhợc điểm cơ bản của chúng là hiệu suất thấp nên chỉ sử
dụng cho các ôtô tải có tải trọng lớn.
1.2.2 Cơ cấu lái loại trục vít- êcu- cung răng.
Cơ cấu lái loại này hiện nay đang đợc sử dụng rộng rÃi trên
các xe ôtô tải. Đây là loại cơ cấu lái liên hợp, trong cơ cấu lái
này ma sát trợt đợc thay thế bằng ma sát lăn(giữa bi và êcu, bi
và trục vít) vì vậy đảm bảo tỉ số truyền của cơ cấu lái lớn
và cơ cấu lái có tính chấttrả tay lái khi quay vòng.
Ư điểm lớn nhất của cơ cấu lái này là nhỏ gọn và có hiệu suất
cao.
1.2.3 Cơ cấu lái trục vít lõm- con lăn.
- Vỏ cơ cấu lái làm bằng gang và đợc bắc chặt với dầm

dọc bên trái khung. Trục vít lõm, con lăn đợc làm bằng thép.
- Trục vít đợc ép vào đầu dới của trục lái và quay trên hai
ổ côn, trục trên đợc nối với trục lái bằng then bán nguyệt.
Điều chỉch dịch chuyển bằng đệm giữa vỏ cơ cấu lái và
nắp dới của cơ cấu lái.
- Con lăn đợc đặc trên 2 ổ thanh lăn kim ở trục đòn
quay đứng, trục đòn quay đứng gối lên 2 bạc đồng và ổ
con lăn trục ở nắp bên cạnh cơ cấu lái,trên trục đòn quay
đứng có ren bắc đai ốc lắp đòn quay đứng, đầu còn lại
có kết cấu điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu l¸i.

6


Ưu điểm:
- Cơ cấu lái loại trục vít lõm- con lăn có 3 răng có kết cáu
gọn, độ bền cao, lực tác dụng phân ra 3 răng nên áp lực tác
dụng lên bề mặt răng nhỏ, ma sát trợt đợc thay bằng ma sát
lăn nên có hiệu suất cao, loại ổ bi của trục vít con lăn có khả
năng điều chỉnh đợc nhiều lần độ ăn khớp do khoảng hở
trong ổ bi.

Chơng II
Tính toán hệ thống lái
2.1 các số liệu xe thiết kế.

1.1.1 Số liệu tham khảo.
các thông số đầu vào cho tính toán:
T
T

1
2
3
4
5
6

Thông số

kí
hiệu
Trọng lợng toàn bộ của G
ôtô
Số lợng cầu dẫn hớng
n
Trọng lợng phân bố
G1
lên cầu dẫn hớng khi
ôtô có tải
Chiều dài cơ sở của
L
ôtô
Chiều rộng cơ sở của B
ôtô
Bán kính bánh xe dẫn Mk
hớng

Giá
đơn
trị

vị
5770 Kg
1
2710 Kg
3.30
0
1.80
0
0.53
34

m
m
m

1.1.2 Yêu cầu thiết kế hệ thống lái.
Quay vòng ngặt trong thời gian ngắn nhất trên diện
tích nhỏ nhất .
Lực lái nhẹ, tức lực đặt trên vành tay lái phải nhỏ nhng phải đảm bảo cảm giác tới ngời lái.
Ôtô chuyển động thẳng phải ổn định đặc biệt ở
tốc độ cao.
Động học quay vòng đúng, các bánh xe khi quay vòng
phải lăn theo tâm quay tức thời để đảm bảo các bánh

7


xe lăn không bị trợt trên đờng, tránh mòn lốp nhanh và
tiêu hao công suất cho lực ma sát .
Đặt cơ cấu lái trên phần đợc treo để kết cấu của hệ

thống treo bánh trớc không ảnh hởng tới động học cơ cấu
lái .
1.1.3 Chọn phơng án dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm tất cả các cơ cấu truyền lực từ cơ cấu lái
đến ngõng quay của các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái
ĐANTÔ, nó đợc tạo bởi cầu trớc, đòn kéo ngang và các đòn
kéo bên. Sự quay vòng của ôtô rất phức tạp, để đảm bảo
mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía
ngoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện. Hiện nay ngời ta chỉ đáp ứng gần đúng mối quan hệ động học đó
bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo nên hình thang lái.
Với xe thiết kế là xe tải hạng trung, có hệ thống treo phụ
thuộc ta chọn phơng án dẫn động lái nh hình vẽ với hình
thang lái Đantô (hình thang lái 4 khâu).
1.1.4 Chọn phơng án cơ cấu lái.
Ngày nay trợ lực lái đợc sử dụng trên hầu hết các xe, cũng
nh cơ cấu lái loại trục vít lõm con lăn đợc sử dụng phổ
biến trên nhiều xe. Do có các u điểm: kết cấu gọn, độ bền
và độ chống mòn của trục vít lõm con lăn cao và có hiệu
suất cao. Có khả năng điều chỉnh lại nhiều lần để khắc
phục khoảng hở ăn khớp và khoảng hở trong ổ bi. Với những
u điểm đó ta lựa chọn hệ thống lái có kết cấu trục vít
lõm con lăn để tính toán thiết kế cho xe tải hạng trung.
1.1.5 Chọn phơng án trợ lực lái.
* Yêu cầu đối với trợ lực lái .
Mặc dù trợ lực lái là cơ cấu đợc sử dụng để giảm lực lái
nhng mức độ giảm phải khác nhau phụ thuộc vào điều kiện
chuyển động. Và nó phải đảm bảo đợc các yêu cầu sau :
+Khi hệ thống của trợ lực lái có sự cố thì hệ thống lái vẫn
có thể làm việc. Nếu có h hỏng xảy ra làm ngng việc cấp

dầu từ bơm đến cơ cấu lái thì ngời lái có thể lái đợc xe
mà không cần tới trợ lực lái. Ngời lái vẫn phải đảm bảo điều
khiển đợc xe nhng với một lực lái lớn hơn .
+Đảm bảo lực lái thích hợp : Công dụng chính của trợ lực lái
là giảm lực lái đồng thời đó là một cơ cấu an toàn, mức độ
giảm lực lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển động cña

8


xe. Nói chung, 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 đờng giảm. Nói cách khác phải
đạt đợc lực lái phù hợp ở bất kỳ dải tốc độ nào và cùng lúc
đó cảm giác đờng phải đựơc truyền tới ngời lái. Để đảm
bảo đợc lực lái thích hợp, trên các xe hiện đại đợc trang bị
những thiết bị dặc biệt đi kèm với trợ lực lái trên bơm hoặc
van điện từ nh: kiểu cảm biến tốc độ xe, kiểu cảm biến
tốc độ động cơ (RPM) .
+ Khắc phục hiện tợng tự cờng hoá khi ôtô vợt qua chỗ
lõm , đờng xấu, có khả năng cờng hoá lúc lốp xe bị hỏng, để
khi đó ngời lái vừa phanh ngặt, vừa giữ đợc hớng chuyển
động ban đầu của xe .
+ Thời gian cờng hoá phải là tối thiểu và chỉ cờng hoá khi
lực quay vòng lớn.
Nh vậy sử dụng hệ thống trợ lực lái đảm bảo tính năng
vận hành của xe, giảm đợc lực đánh lái và chọn đợc tỷ số
truyền của hệ thống lái thích hợp hơn. Nhng hệ thống lái có
trợ lực làm mòn lốp nhanh hơn, kết cấu phức tạp hơn và khối

lợng bảo dỡng cũng tăng lên so với hệ thống lái không có cờng
hoá.
Với nhiệm vụ thiết kế ta chọn phơng án trợ lực thuỷ lực
vì nó có các u điểm sau :
- Kích thớc và khối lợng gọn nhẹ ,dễ bô trí .
- Có hiệu quả tác động cao đặc biệt là tính tuỳ động
(tính chép hình).
- Tốc độ tác động cao (độ chậm tác dụng khoảng 0,05
giây ).
- Đóng vai trò giảm chấn, giảm những va đập từ mặt
đờng ngợc lên hệ thống lái .
- Hệ thống tuần hoàn kín nên độ an toàn hoạt động
cao và ít xảy ra h hỏng.
2.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái.
2.1.1 Tính mômen quay vòng cực đại.
Lực tác dụng lên vành tay lái đạt giá trị cực đại khi ta
quay vòng ôtô tại chổ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên
dọc bánh xe dẫn hớng Mc sẻ bằng tổng số của mômen cản
chuyển động M1, mômen cản do các bánh xe trợt lê trên đờng M2, và mômen cần thiết để làm ổn định dẫn hớng M3

9


do cánh tay đòn a. Khi xác địmh giá trị lực cực đại tác
dụng lên vành tay lái Pemax ,M3 có thể bỏ qua.
Mômen cản:
M1 = Gbx.f.a.
Trong đó :- Gbx trọng lợng tác dụng lên 1 bánh xe dẫn hớng.
-f
- hệ số cản lăn f=0.015

a = 0,05m bán kính quay vòng của bánh xe dẫn
hớng
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe do sự đàn hồi
bên của lốp diện tích tiếp xúc giữa lốp và đờng sẽ bị quay
tơng đối đối với mặt phẳng bánh xe. Điểm đặt của lực
ngang Y sẽ dịch chuyển 1 đoạn x nào đó phía sau đối với
trục bánh xe. Đoạn x đợc thừa nhận bằng một phần t chiều
dài của bề mặt tiếp xúc giữa lốp với đờng .
Ta có : x = 0,5.
Trong đó : r- bán kính tự do của bánh xe(rt)
Nếu thừa nhận rbx = 0,96 rt thì ta cã x = 0,14.rt
Lóc ®ã : M 2 = Y .x = 0,14 .Gbx . .rt
- hƯ sè b¸m ngang ,lấy = 0,8.
Tổng mômen cản quay ở cả 2 bánh dẫn hớng tác dụng lên
cam quay và từ cam quay qua đòn dọc của dẫn động lái là:
Mc = 2(M1 + M2). = 2.Gbx (f.a + 0,14. .rt).
= G1 (f.a + 0,14. .rt).

.

.

Trong ®ã : - hƯ sè tÝnh đến ảnh hởng của M3 gây ra
do cầu trớc của ôtô bị nâng lên, = 1,07 1,15(hệ số tính
đến ma sát trong dẩn động lái)
- hiệu suất của dẩn động lái : = 0,85..0,9
Thế các số liệu vào ta đợc:Mc = G1 (f.a + 0,14. .rt).
=2710(0,015.0,05

+

.

0,14.0,8.0,5334).1,15.

209,466198 (kG.m)
2.2.2 Tû sè truyÒn của hệ thống lái.
a) Tỷ số truyền của dẫn động lái Id.
Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thớcvà
quan hệ của các cánh tay đòn.
Id=0,85-1,1
Chọn sơ bé Id=1 ( cho cÇu dÉn híng)

10

=


b) Tỷ số truyền của cơ cấu lái .
Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này thờng lấy theo kinh
nghiƯm thiÕt kÕ
- tØ sè trun gãc cđa c¬ cÊu lái loại vừa từ 20..25 lấy
21
c) Tỷ số truyền của hƯ thèng l¸i.
Tû sè trun cđa hƯ thèng l¸i b»ng tích số của tỷ số truyền
cơ cấu lái (i ) và tỷ số truyền của dẫn động lái(id).
Tỷ số truyền cho cầu dẫn hớng thứ nhất
Trong đó id là tỷ số truyền của dẫn động lái đến bánh
xe dẫn hớng.
Giá trị tỷ số truyền đối với cầu dẫn hớng chọn sơ bộ

i=1.21=21
d) Tỷ số truyền lực của hệ thống lái.
Il - là tỷ số của tổng lực cản khi ôtô máy kéo quay vòng(P c) và
lực đặt trên vành tay lái khi cần thiết để khắc phục đợc lực
cản quay vòng(Pl).
Trong đó:



rbx
c
Với : Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe
Ml - mômen đặt trên vành tay lái.
c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ
tâm mặt tựa của lốp đến đờng trục đứng kéo dài.

11


R - bán kính vành tay lái.
2.2.3
Tính toán các thông số hình học của hệ dẫn
động lái.
a) Tính toán hình thang lái.
Công dụng của hình thang lái:
- Hình thang lái có tác dụng đảm bảo sự quay vòng đúng
của các bánh xe dẫn hớng. Khi đó các bánh xe dẫn hớng không
có sự trợt khi xe chuyển động.
- Đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe dẫn hớng
bên trái và bên phải sao cho các bánh xe lăn trên các đờng

tròn khác nhau nhng đồng tâm.
Xây dựng đờng đặc tính ly thuyết của hệ thống lái
cầu trớc.
Muốn các bánh xe thực hiện quay vòng đúng thì quan hệ
giữa chúng phải thoả mÃn công thức sau :
Cotg -Cotg =
Trong đó :
: Là góc quay của bánh xe dẫn hớng ngoài của cầu dẫn
hớng.
: Là góc quay của bánh xe dẫn hớng trong của cầu dẫn hớng .
L : chiều dài cơ sở của hai cầu (trên hình vẽ).
B0 : Khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ quay ®øng .

12


L

A

C
1
1
1

B
0

D

B

O

Hình 2.4 - Sơ đồ động học khi quay vòng.
Theo hình vẽ : Cotg =
Ta tìm đợc mối quan hệ cđa c¸c gãc quay b¸nh xe dÉn híng víi gãc nh sau :
Cho
các giá trị khác nhau từ
góc tơng ứng theo bảng sau :

ta xác định đợc

Bảng I: Bảng thông số của đờng đặc tính lý thuyết
của các góc quay cÇu dÉn híng .
0 5
10
15
20
25
30
35
40
0 4,80 9,24 13,3 17,2 20,9 24,4 27,7 31,0
4
9
87
67
33
27

85
43
Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đợc quan hệ :

13




Hình vẽ 2.5 - Đờng đặc tính lý thuyết .
Xây dựng đờng đặc tính thực tế.
Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái Đantô là xác
định đúng góc nghiêng của các đòn bên
khi xe chạy
thẳng :

B
0

m

m

n





Hình vẽ 2.5 - Sơ đồ động học hình thang lái khi xe chạy

thẳng.
Cần xác định góc và độ dài mỗi đòn bên m và đòn
ngang n.
Quan hệ thực tế giữa các góc quay
phụ thuộc vào
góc và độ dài m của đòn bªn.

14


Khi xe chạy thẳng:
Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình ta có thể tính
đợc mối quan hệ giữa các thông số theo biểu thức sau:

Khi xe quay vòng :

B
0

m

m

n





Hình vẽ 2.6 - Sơ đồ hình thang lái khi quay vòng.

Khi bánh xe dẫn hớng bên trái quay đi một góc và bên
phải quay đi một góc , lúc này đòn bên phải hợp với phơng thẳng ngang một góc
và bánh xe bên trái là
.
Từ sơ đồ dẫn động trên hình trên ta có mối quan hệ
của các thông số theo quan hÖ sau :
(1.7)
m thêng lÊy theo kinh nghiÖm :
m=
Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm cho cả hai cầu độ dài đòn
bên :
m=0,15.Bo=232,5 (mm)
Chọn sơ bộ góc ban đầu theo công thức của E.A.
:
(1.8)
Từ đó ta tính đợc
Theo công thøc kinh nghiÖm
(1.9)

15


Ta tính đợc
theo kinh nghiệm thiết kế).
Cho
các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ ( =180) và
công thức (1.7) để tìm quan hệ thực tế của và .
Cho lần lợt =150,160,170,180,190sẽ tìm đợc mối quan hệ
thực tế giữa và
theo công thức sau :

(1.10)

0

Bảng II.Bảng thông số của đờng đặc tÝnh thùc tÕ cho
cÇu dÉn híng.
=15
(0) 0 5
10
15
20
25
30
35

0
(0)
1
(0)
1(0)
=16 2
0
(0)
2(0)
=17 3
0
(0)
3(0)
=1 4
0

8
(0)
4(0)
=19 5
0
(0)
5(0)

0 4.804

9.249

13.387 17.267 20.933 24.427 27.785

0 4.876

9.51

13.906 18.056 21.948 25.56

0 0.072
0 4.867

0.261
9.475

0.519 0.79
1.015 1.134 1.08
13.829 17.922 21.743 25.269 28.475

0 0.063
0 4.857

0.226
9.439

0.442 0.655 0.81
0.843 0.69
13.751 17.787 21.536 24.978 28.085

0 0.054
0 4.848

0.19
9.403

0.363 0.52
0.603 0.551 0.3
13.672 17.651 21.329 24.686 27.695

0 0.044
0 4.838

0.154
9.366

0.285 0.384 0.396 0.259 -0.09
13.592 17.514 21.121 24.393 27.306

0 0.035

0.117

0.205

0.247

0.187

-0.034

28.866

-0.48

Trong ®ã
Tõ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đồ thị quan hệ
và thực tế trên cùng đồ thị quan hệ
và theo lý thuyết.
Theo bảng giá trị trên ta chọn góc sao cho sù sai lƯch
so víi ®êng lý thut
nhá nhÊt và nhỏ hơn 1 0, ta chọn
đợc =170, ứng với góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng
và
Độ dài thanh kéo ngang n=
b) Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng.
max= 1max.i
Trong đó :

16

max

trí đi thẳng.

1max
0

:gọi là vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị
:góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng

cầu trớc.(35 ).
I1
:gọi là tỷ số truyền hệ thống lái (i 1 =21)
lớn nhất từ
vòng đối với xe du lịch
từ
vòng đối với xe tải lớn .
Thay những thông số tính đợc vào công thức trên ta tìm đợc
góc quay vô lăng lớn nhất :
(vòng) thoả mÃn kinh nghiệm
thiết kế.
2.2.4
Tính toán cơ cấu lái trục vít globoít con
lăn.
a) xác định các thông số cơ bản của bộ truyền cơ
cấu lái.
Khi xác định các thông số cơ bản của cơ cấu trục vítlõm con lăn chúng ta dựa trên cơ sở của bộ truyền trục vít
lõm bánh vít.

xác định khoảng cách trục của bộ truyền cơ cấu lái.
Căn cứ vào kết cấu của cơ cấu lái hiện có ta chọn khoảng
cách trục
A0=68.25mm
Sau đây ta tiến hành kiểm tra điều kiện đảm bảo cơ cấu
lái truyền hết công suất:
- Công suất lớn nhất mà cơ cấu lái phải truyền xác
định theo công thức:
Nmax=

.Mmax.

(1)

max

Trong đó Nmax công suất lớn nhất mà cơ cấu lái phải
truyền.
max

- tốc độ góc lớn nhất của trục vành tay lái.

max

=

(rad/s)

nmax- số vòng quay lớn nhất của trục vành tay lái, ta
chọn nmax=60vòng/phút

Mmax=pmax.R(KG.m)
Với Mmax- mômen xoắn lớn nhất trên trục vành tay lái.
Thay các giá trị vào (1) ta tính đợc:

17


Nmax=

.Mmax.

max

=

.44,817.0,214.60.

=0,803 ml

Mặt khác công suất lớn nhất cơ cấu lái có thể truyền đợc xác
định theo công thức:
Nmax=

.

(2)

+ Nmax- công suất lớn nhất mà cơ cấu lái có thể truyền
mà không sảy ra hiện tợng kẹt răng.
+ K1- hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo bộ truyền K 1=1 đến 0.8

+ K2- hệ số phụ thuộc vào độ chính xác chế tạo
Nếu bộ truyền chế tạo chính xác cấp 2 thì K2 =1
Nếu bộ truyền chế tạo chính xác cấp 3 thì K2=0.8
+ K3- hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc
Làm việc không có va đập K3=1
Làm việc có va đập
K3=0.85
J- hệ số phụ thuộc vào tỉ số truyền tra tài liệu(11) chọn
J=
H- thông số công suất KW phụ thuộc vào khoảng cách
trục A0 và nvmax tra trong tài liệu (11) đợc H=
Thay các thông số vào (2) ta có kết quả:
Nmax=

.

=

.=0.0495.h/j Vậy h/j=16.223

Nh vậy ta thấy Nmax< Nmax khoảng cách trục đà chọn là
đảm bảo.
Để đảm bảo khe hở ăn khớp giữa các ren của trục vít và con
lăn thay đổi theo quy luật: có giá trị nhỏ nhất ở vị trí trung
gian, sau đó tăng dần và đạt giá trị lớn nhất ở vị trí hai đầu
trục vít, tâm quay của trục đòn lái cũng phải bố trí không
trùng với tâm quay của dao cắt trục vít. Tâm quay của trục
đòn lái đứng phải dịch theo phơng vuông góc của đòn lái
đứng một khoảng bằng n có giá trị từ 2,5 đến 5,0mm
Vậy chọn n=3 thì ta có:

A=A0-3=68,25-3=65,25mm
xác định các thông số cơ bản của trục vít lõm.
- Môđun trục vít lõm:
đợc xác định theo công thức sau:
m=

với Zb- số răng của bánh vít có thể xác định

theo công thức sau:
Zb=Zv.i

18


Zv – sè mèi ren cđa trơc vÝt lâm chän là 1 để đảm bảo
cho cơ cấu nhỏ nhẹ.
i - tỉ số truyền góc của cơ cấu lái.
e chiều dày tơng đối của trục vít, chọn theo bảng 3
trang 18 sách hớng dẫn đồ án môn học.
Thay các giá trị vào công thức(3) ta đợc:
m=

=

=4,403 mm

- Đờng kính tính toán của trục vít lõm tại tiết diện trung
bình:
dv=m.e=4,403.8=35,224 mm
- ChiỊu cao cđa ren trơc vÝt:

hv=(1,6
).mn ta lÊy hv= 1,6. 4,369 =7 mm
- chiỊu cao ®Ønh ren:
h’v=(0,5
)hv ta lÊy h’v = 0,6. 7 = 4,2 mm
- ChiỊu cao ch©n ren:
hv’’=hv-hv’=7 - 4,2 = 2,8 mm
- khe hë híng kÝnh:
c=(0,15 ®Õn 0,25.mn( mm).
Ta chọn c=0,2mn=0,2. 4,369=0,8738 mm
- Đờng kính chân ren trục vít lõm tại tiết diện
trung bình:
di =dv-2hv=35,224 -2. 2,8 =29,624 mm
- Đờng kính đỉnh ren trục vít lõm tại tiết diện
trung bình:
de =dv+2hv=35,224 +2. 4,2 =43,624 mm
- Bán kính vòng tròn đỉnh ren trục vít lõm:
Re =A0-

=68,25-

=46,438 mm

- Bán kính vòng tròn chân ren trục vít lõm:
Ri =A0-

=68,25-

=53,438 mm

- Gãc dÉn ren cđa trơc vÝt lâm:
tgv =

= =0,125 v=78’

-

Moduyn pháp tuyến mn
mn = m.cos=4.403.cos(78)=4.369 mm
Xác định các thông số cơ bản của con lăn.
a. Bán kính ăn khớp lý thuyÕt R0

19


Ro=A0-

=68,25-

=50,638 mm

b. Bán kính ăn khớp R1
R1=A-

=65,25-

=47,638 mm

c. Bán kính ăn khớp không khe hở R2
R2=

Trong đó :
- góc quay của trục đòn lái đứng từ vị trí
trung gian. Góc quay có thể xác định theo
công thức sau:
=

- góc quay của vành tay lái, ta tính

đợc 2,041 vòng tay lái từ vị trí trung gian.
=

=

R2=

=35
=50.6834 mm

d. Bán kính đỉnh ren con lăn
rel=A-(

+c)=65,25-(

+0,8738)=49,5642

mm
e. Bán kính chân ren con lăn
ril=A-(

+c)= 65,25-(

+0,8738)=42,5642

mm
b) tính toán các chi tiết cơ bản của cơ cấu lái trục
vít- lõm con lăn.
Tính bền cho các ren của trục vít- lõm con lăn.
Bộ truyền trục vít lõm con lăn đảm bảo cho các ren có
độ bền uốn và độ cứng vững cao. Bởi vậy ta cần tính
toán độ bền mòn và độ bền tiếp xúc.
Độ bền mòn và độ bền tiếp xúc đợc đánh giá thông
qua ứng st chÌn dËp ren:
kG/cm2
Trong ®ã Qv – lùc chiỊu trơc tác dụng lên ren trục vít lõm
tại vị trí ăn khíp.

20