Thiết kế hệ thống lái ô tô con dựa trên xe cơ sở toyota fortuner 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
**********

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CON
DỰA TRÊN XE CƠ SỞ TOYOTA FORTUNER 2015

Sinh viên: L
Chun ngành: Cơ khí ơ tơ
Hệ: Chính quy
Khóa: 59
Người hướng dẫn: TS. Trương Mạnh Hùng

Hồ Chí Minh - 2022


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BẢNG...................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.............................................................iv
MỞ ĐẦU................................................................................................1
Chương I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ CON......2
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống lái......................................................................2
1.1.1. Công dụng của hệ thống lái.............................................................................
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái..................................................................................
1.1.3. Phân loại hệ thống lái trên ô tô.......................................................................

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô................................................................3
1.2.1 Vành tay lái và trục lái......................................................................................
1.2.2. Cơ cấu lái.........................................................................................................
1.2.3 Hệ dẫn động lái.................................................................................................
1.2.4 Trợ lực lái.......................................................................................................13
1.2.5 Các thông số đánh giá hệ thống lái................................................................14
1.3 Giới thiệu về Toyota Fortuner...............................................................................15
1.3.1 Các thông số cơ bản........................................................................................15
1.3.2. Hệ thống truyền lực.......................................................................................17
1.3.3. Hệ thống điều khiển.......................................................................................18
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế.................................................................................20

Chương II. THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ơ TƠ.................21
2.1. Tính tốn các thơng số cơ bản của hệ thống lái...................................................21
2.1.1. Xác định góc quay lớn nhất của các bánh xe dẫn hướng..............................21
2.1.2. Xác định và phân phối tỷ số truyền của hệ thống lái.....................................22
2.1.3. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái...........................................................23
2.1.4 Tính tốn động học hình thang lái..................................................................26
2.2 Tính tốn thiết kế cơ cấu lái...................................................................................33
2.2.1. Xác định chiều dài làm việc của thanh răng..................................................33
2.2.2 Xác định bán kính vịng lăn của bánh răng....................................................34
2.2.3 Xác định các thơng số của bánh răng.............................................................34
2.3.4 Xác định kích thước và thơng số của thanh răng...........................................36
2.2.4 Tính bền cơ cấu lái bánh răng – thanh răng..................................................37
2.3 Tính tốn thiết kế dẫn động lái..............................................................................40
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

i

Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

2.3.1 Tính tốn thiết kế trục lái................................................................................40
2.3.2 Tính tốn thiết kế địn kéo ngang....................................................................41
2.3.2 Tính tốn thiết kế địn bên hình thang lái.......................................................43
2.3.4 Tính tốn thiết kế khớp cầu (rơ tuyn).............................................................44
2.4 Tính tốn thiết kế trợ lực lái..................................................................................46
2.4.1 Mômen cản mà trợ lực cần phải khắc phục:..................................................47
2.4.2 Xây dựng đường đặc tính trợ lực lái...............................................................47
2.4.3 Tính toán thiết kế xi lanh lực..........................................................................49
2.4.4 Xác định lưu lượng của bơm...........................................................................50

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................53

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

ii


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1. 1. Thông số của xe Toyota Forturner 2015........................................................17
Bảng 2. 1: Quan hệ giữa  và  theo lý thuyết.
Bảng 2. 2: Quan hệ giữa  và  theo thực tế

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

iii


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
CHƯƠNG I
Hình 1.1: Cấu tạo chung của hệ thống lái.........................................................................3
Hình 1.2: Vành tay lái và trục lái......................................................................................4
Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít cung răng.............................................................................5
Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít - con lăn...............................................................................6
Hình 1.5: Cơ cấu lái bánh răng thanh răng.......................................................................7
Hình 1.6: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng................................................7
Hình 1.7: Địn quay...........................................................................................................8
Hình 1.8: Khớp cầu...........................................................................................................9
Hình 1.9: Khớp cầu...........................................................................................................9
Hình 1.10: Góc dỗng.....................................................................................................10
Hình 1.11: Góc nghiêng dọc...........................................................................................11
Hình 1.12: Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng.........................................................11
Hình 1.13: Độ chụm của bánh xe....................................................................................12
Hình 1.14: Dẫn động lái 4 khâu......................................................................................12
Hình 1.15: Dẫn động lái 6 khâu......................................................................................13
Hình 1.16: Kết cấu liên kết địn dẫn động ngang và cụm khớp cầu................................13
Hình 1.17: Hình ảnh thực tế Toyota Fortuner 2015........................................................16
Hình 1.18: Kích thước cơ bản của Toyota Fortuner 2015..............................................16
Hình 1.19: Sơ đồ bố trí hệ thống lái trên xe Fortuner.....................................................19

Hình 1.20: Sơ đồ bố trí hệ thống lái theo phương án thiết kế.........................................20
CHƯƠNG II
Hình 2.1: Sơ đồ động học quay vịng..............................................................................21
Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên vành tay lái.................................................................23
Hình 2. 3: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe......................................................................24
Hình 2.4: Sơ đồ động học quay vòng xe với 2 bánh dẫn hướng phía trước....................27
Hình 2.5: Sơ đồ động học hình thang lái khi xe đi thẳng................................................28
Hình 2.6: Sơ đồ động học hình thang lái khi xe quay vịng............................................29
Hình 2.7: Đồ thị đường đặc tính thực tế..........................................................................33
Hình 2.8: Kích thước hình học của bánh răng................................................................35
Hình 2.9: Kích thước hình học của thanh răng...............................................................36
Hình 2.10: Địn kéo ngan................................................................................................41
Hình 2.11: Sơ đồ phân bố lực phanh...............................................................................42
Hình 2.12: Tiết diện địn kéo...........................................................................................42
Hình 2.13: Sơ đồ dẫn động lái.........................................................................................43
Hình 2.14: Kết cấu khớp cầu...........................................................................................45
Hình 2.15: Đồ thị đặc tính khi khơng có trợ lực và có trợ lực........................................49

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

iv


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

MỞ ĐẦU
Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc
biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển. Có thể nói rằng mạng lưới giao thông

vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải
phát triển mạng lưới giao thông vận tải.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành ô tô ngày càng phát triển
hơn. Khởi đầu từ những chiếc ô tô thô sơ hiện nay ngành cơng nghiệp ơ tơ đã có sự phát
triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người. Những chiếc ô tô ngày càng trở
nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn để theo kịp với xu thế của thời đại.
Song song với việc phát triển ngành ơ tơ thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người
và xe càng trở nên cần thiết. Do đó trên ơ tơ hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo
đảm an toàn như: cơ cấu lái, dây đai an tồn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai
trị quan trọng nhất. Cho nên khi thiết kế hệ thống lái phải đảm bảo lái có hiệu quả cao,
an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển
người và hàng hoá là điều rất cần thiết.
Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống lái ơ tơ con” dựa trên xe tham khảo là
xe Toyota Fortuner 2015. Sau một thời gian nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ
bảo nhiệt tình của thầy TS.Trương Mạnh Hùng và tồn thể các thầy trong bộ mơn ơ tơ
đã giúp em hồn thành được đồ án của mình. Mặc dù vậy cũng khơng tránh khỏi những
thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Trương Mạnh Hùng cùng toàn thể các thầy
trong bộ mơn đã giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Sinh viên thực hiện

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

1


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ CON
1.1. Những vấn đề chung về hệ thống lái
1.1.1. Công dụng của hệ thống lái
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển động theo
một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo tác
động của người lái.
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
vành tay lái 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 vành tay lái một lực.
Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vng 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. Yêu cầu của hệ thống lái
+ Đảm bảo quay vịng ơ tơ thật ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện
tích rất bé.
+ Đảm bảo lực đặt lên vành tay lái bé.
+ Đảm bảo động học quay vịng đúng trong đó các bánh xe của tất cả các cầu phải
lăn theo những vịng trịn đồng tâm.
+ Đảm bảo ơ tơ chuyển động thẳng ổn định.
+ Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn
hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vơ lăng.
+ Đảm bảo tính tùy động.
1.1.3. Phân loại hệ thống lái trên ơ tơ
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái trên ô tơ:
a) Theo vị trí bố trí vành tay lái (vơ lăng)

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

2


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

+ Vơ lăng bố trí bên trái: ( tính theo chiều chuyển động ) dùng cho những nước xã
hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ ...
+ Vơ lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như:
Anh , Thuỵ Điển ... Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái,
đặt biệt là khi vượt xe.
b) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít glơbơit - con lăn
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung răng
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng
c) Theo số lượng bánh xe chuyển hướng chia ra
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu
d) Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái chia ra
+ Cường hoá thuỷ lực
+ Cường hố khí (khi nén hoặc chân khơng)
+ Cường hố điện
+ Cường hố cơ khí
+ Cường hóa điều khiển điện tử
Ngồi ra cịn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn
hướng chỉ ở cầu trước, ở hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí trợ lực lái.

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô
Trong trường hợp tổng quát hệ thống lái gồm có những bộ phận chính: vành tay
lái, trục lái, cơ cấu lái, truyền động lái, bánh xe dẫn hướng.

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

3
Hình 1.1: Cấu tạo chung
của hệ thống lái


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

1- Vành tay lái; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Đòn quay đứng;
5- Đòn kéo dọc; 6- Đòn quay trên; 7,9- Đòn quay bên;
8- Đòn ngan liên kết; 10-Dầm cầu; 11,12- Bánh xe dẫn
hướng

1.2.1 Vành tay lái và trục lái
+ Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mômen điều khiển tác động lên hệ thống lái.
Mơmen điều khiển này có giá trị bằng lực người lái tác động nhân với bán kính vành
lái.
+ Trục lái có nhiệm vụ truyền mơmen điều khiển từ vành lái đến cơ cấu lái.
+ Trên vành tay lái và trục lái thường bố trí các thiết bị điều khiển phục vụ q
trình điều khiển, sử dụng ơ tơ như: cịi, cơng tắc điện điều khiển đèn, gạt nước mưa...

Hình 1.2: Vành tay lái và trục lái
1: Vành tay lái; 2: Ống trượt trục lái; 3: Trục lái; 4: Cơ cấu trượt trục lái

+ Trục lái thường có hai loại: Trục lái có thể thay đổi góc nghiêng và trục lái khơng
thay đổi được góc nghiêng.
- Trục lái có thể thay đổi góc nghiêng: Giúp cho lái xe điều chỉnh góc vơ lăng so
với phương thẳng đứng tùy theo khổ người và sở thích của lái xe.
- Trục lái khơng thay đổi được góc nghiêng (trục lái trượt): Giúp cho lái xe dịch
chuyển vô lăng theo phương dọc trục tùy theo khổ người và sở thích của lái xe.
1.2.2. Cơ cấu lái
Chuyển đổi mơmen lái và góc quay từ vô lăng truyền tới bánh xe thông qua thanh
dẫn động lái và xe quay vòng. Cơ cấu lái được bắt chặt với thân xe.
Các cơ cấu lái thông dụng
 Trục vít - Cung răng

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

4


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cung răng
là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên toàn bộ chiều dài của
cung răng đều truyền tải trọng.

Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít cung răng
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.

Ưu điểm: Cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và

kích thước so với loại trục vít bánh răng. Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cung
răng nên áp suất trên răng bé, giảm được ứng suất tiếp xúc và hao mịn.
Nhược điểm: Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.
Phạm vi sử dụng: được sử dụng rộng rãi trên xe con và xe tải nhỏ
 Trục vít – con lăn
Trục vít lõm liên kết với vàng lái thông qua trục quay, trục các đăng. trục có ren
dạng thanh răng, đặt quay trên 2 ổ bi cơn, khơng di chuyển dọc, giữ vai trị chủ động.
Con lăn đặt quay trên trục con lăn nhờ các ổ bi lăn kim .
Con lăn dạng tầng ăn khớp với trục vít. Trục vít con lăn được bố trí nghiêng phù
hợp với chiều nâng của ren trục vít . Con lăn dịch chuyển quay theo răng trục vít, dẫn
động trục đòn quay đứng, là phần bị động. con lăn và trục trong kết cấu là biến hình
của bánh vít ăn khớp và trục vít lõm.
Đầu ngồi trục của địn quay đứng có then hoa để lắp với địn quay đứng. Nhờ ổ
bi kim, một phần lực ma sát trượt được thay thế một phần bằng ma sát lăn, đảm bảo
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

5


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

hạn chế tổn thất năng lượng ảnh cho ma sát và suy giảm hiệu suất thuận của cơ cấu lái,
nâng cao tuổi thọ của kết cấu.
Tâm trục của trục vít lõm và tâm quay của con lăn ăn được bố trí lệch nhau một
khoảng, nhằm đảm bảo khả năng điều chỉnh ảnh cơ cấu lái khi mịn.
1- Trục vít; 2- Trục các đăng; 3- Con lăn;
4- Con lăn ba răng; 5- Trục trục quay đứng

Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít - con lăn

+ Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it cho nên tuy chiều dài trục vít khơng lớn nhưng
sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm được áp
suất riêng và tăng độ chống mài mòn.
+ Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ơtơ mà làm
con lăn có hai đến bốn vòng ren.
+ Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng, điều này cho phép
triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng.
Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, tuổi thọ kết cấu khơng cao, khó bảo dưỡng sửa
chữa.
Phạm vi ứng dụng: Loại cơ cấu lái trục vít globoit con lăn thường được lắp trên xe
con có cầu sau chủ động và xe tải lớn.

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

6


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

 Bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới trục lái chính
ăn khớp với thanh răng, bánh răng được lắp trên các ổ bi. Điều chỉnh các ổ này dùng
êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảo trục răng quay nhẹ nhàng.
Thanh răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ở
phía giữa, phần thanh cịn lại có tiết diện trịn.

Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng,
trục răng đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng của thanh răng, nhờ vậy sự ăn
khớp của bộ truyền lớn,do đó làm việc êm và phù hợp với việc bố trí vành lái trên xe.
1- Bánh răng ; 2- Thanh răng; 3- Lò xo nén; 4- Ổ bi đỡ;

1

2

1

Hình 1.6: Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
Hình 1.5: Cơ cấu lái bánh răng -thanh răng

Dưới đây là sơ đồ lắp đặt của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng:
.
1- Khớp nối; 2- Thanh răng

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống
dẫn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng
êcu.
Ưu điểm:
+ Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng rãi
trên các xe đua, du lịch, thể thao ...
+ Hiệu suất cao.
+ Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm:
+ Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ).
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

7


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

+ Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
+ Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
Phạm vi sử dụng: Cơ cấu lái này được sử dụng phổ biến trên các loại xe từ 4 đến
5 chỗ ngồi.
1.2.3 Hệ dẫn động lái
Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng
quay của bánh xe. Vì vậy dẫn động lái trên xe 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.
a) Địn quay đứng
Đầu trên được bắt chặt với trục quay của đòn quay đứng bằng rãnh then hoa, đầu
dưới được nối với địn kéo dọc thơng qua các khớp cầu (rơ tuyn).
Cấu tạo của địn quay có dạng thanh gồm thân địn quay, đầu to và đầu nhỏ

Hình 1.7: Địn quay

b) Địn kéo dọc
Là một chi tiết dạng ống cầu, một đầu bắt với đòn quay đứng và đầu kia bắt với

đòn quay ngang, qua các khớp cầu (rô-tuyn).
Tuỳ theo phương đặt địn kéo mà ta có thể gọi địn kéo dọc hoặc đòn kéo ngang.
c) Đòn quay ngang

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

8


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Cũng là một chi tiết dạng ống có kết cấu điều chỉnh độ chụm bánh xe, hai đầu
của
địn ngang được nối với 2 thanh bên hình thang lái thơng qua các khớp cầu (rơ-tuyn).

Hình 1.8: Khớp cầu
1- Đệm đầu địn ngang phía trước; 2- Đệm đầu địn ngang phía sau;
3- Đệm đầu địn lái ngang bên trái; 4- Nắp đầu đòn ngang;
A-Khoang chứ dầu mỡ ; B- Kích thước.

d) Khớp cầu

Hình 1.9: Khớp cầu
1- Chốt cầu; 2- Thanh kéo; 3- Vú mỡ; 4- Lò xo; 5- Nắp; 6- Vịng hãm;
7,11- Dệm làm kín; 8- Áo bọc; 9,10,13- Đệm; 12- Ống cao su bảo vệ

Lò xo 7 sẽ ép các đệm của khớp 1 vào chốt câu 8, do đó độ rơ ở đây ln ln bằng
khơng(cả trong trường hợp do chốt cầu và 2 đệm bị mòn sau 1 thời gian làm việc). Lò

xo 7 được ép nhờ nút có răng 3. Các lị xo này được bố trí trong các khớp của dẫn động
lái, nó cịn có tác dụng giảm được các tải trọng va đập tác động lên các địn kéo từ hai
phía và giảm mòn cho cốt cầu và miếng đệm.

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

9


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

e) Hình thang lái
Hình thang lái là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có
nhiệm vụ đảm bảo động học quay vịng đúng cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm
cho các bánh xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mịn lốp, giảm tổn
hao cơng suất và tăng tính ổn định.
Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Địn ngang có thể cắt rời hay
liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc. Nhưng dù trường hợp nào thì kết
cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thống
treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn
động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay.
Hình học lái là thuật ngữ biểu đạt mối quan hệ hình học trong hệ thống mặt
đường- bánh xe - các bộ phận của hệ thống lái- các bộ phận của hệ thống treo.
Góc dỗng (góc camber) là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng
thẳng đứng, chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe. Gồm có góc
dỗng âm và góc dỗng dương.

Hình 1.10: Góc dỗng

Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng (Góc Caster) là sự nghiêng về phía trước
hoặc phía sau của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường. Nếu đầu trên trục
xoay nghiêng ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương. Nếu đầu trên trục xoay
nghiêng ra phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm.
Tác dụng của góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: Làm tăng hiệu quả trở về vị trí
chuyển động thẳng của bánh xe dẫn hướng.

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

10


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Hình 1.11: Góc nghiêng dọc
a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm.

Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng (Góc Kingpin) là góc đo giữa trục xoay và
đường thẳng góc với mặt đường khi ta nhìn từ đầu xe.
Tác dụng góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng:
Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng có tác dụng làm giảm mơmen cản quay
vịng, tức là giảm khoảng cách từ tâm trụ xoay đứng đến điểm tiếp xúc của bánh xe với
mặt đường.
Ơ tơ có khả năng tự ổn định trở về vị trạng thái chuyển động thẳng.
Khi ơ tơ quay vịng với góc quay vành tay lái lớn (bán kính quay vịng càng
nhỏ), lực tác động lên vành tay lái càng lớn, tức tạo điều kiện cảm nhận được mức độ
quay vịng của ơ tơ trên vành tay lái và khả năng trả về chuyển động thẳng càng lớn.

Hình 1.12: Góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng

Độ chụm bánh xe (Góc Toe): 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 bánh xe (sự bố trí ngược lại
gọi là độ mở). Độ chụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu
nút sau (B) và trước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

11


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Tác dụng của độ chụm bánh xe:
+ Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất
hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái.
+ Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cho góc
dỗng của bánh xe dẫn hướng gây nên.

Hình 1.13: Độ chụm của bánh xe

Có 2 phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình được trình bày theo hình dưới đây:
 Dẫn động hình thang lái bốn khâu (Hình thang lái Đantơ)
Hình thang lái bốn khâu đơn giản dễ chế tạo đảm bảo được động học và động lực
học quay vòng các bánh xe. Nhưng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệ thống treo phụ
thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng). Do đó chỉ được áp dụng cho các xe tải và những
xe có hệ thống treo phụ thuộc, cịn trên xe du lịch ngày nay có hệ thống treo độc lập

thì khơng dùng được.

Hình 1.14: Dẫn động lái 4 khâu

 Dẫn động hình thang lái 6 khâu.
Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống treo
độc lập lắp trên cầu dẫn hướng.

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

12


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễ lắp đặt cơ cấu lái, giảm được khơng
gian làm việc, bố trí cường hố lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái.

Hình 1.15: Dẫn động lái 6 khâu

Hiện nay, dẫn động lái sáu khâu được dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch
như: Toyota, Nisan…
f) Các mối ghép của dẫn động lái
Để giảm trọng lượng và tiết kiệm nguyên vật liệu chế tạo, các đòn dẫn động lái
thường được làm rỗng. Các khớp liên kết trong dẫn động lái đều là khớp cầu, đảm bảo
khả năng tự lựa, khơng có khoảng hở.

Hình 1.16: Kết cấu liên kết đòn dẫn động ngang và cụm khớp cầu

1.2.4 Trợ lực lái
a) Công dụng:

GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

13


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

Giảm nhẹ sức lao động của người lái trong việc điều khiển hướng chuyển động
của xe, đặc biệt với những xe có tải trọng lớn có mơ men cản quay vịng lớn. Trợ lực lái
cịn có ý nghĩa nâng cao an tồn chuyển động khi có sự cố xẩy ra ở bánh xe ( nổ lốp, áp
suất lốp quá thấp...) làm giảm tải trọng va đập truyền lên vành lái, tăng tính tiện nghi và
êm dịu trong điều khiển.
b) Phân loại:
Hệ thống trợ lực được phân loại theo:
+ Phương pháp trợ lực:
- Trợ lực thủy lực
- Trợ lực điện
+ Theo kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
- Hệ thống trợ lực kiểu van ống
- Hệ thống trợ lực kiểu van quay
- Hệ thống trợ lực kiểu van cánh
c) Yêu cầu
Trợ lực lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:
+ Khi trợ lực lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái nặng

hơn
+ Hệ thống trợ lực có độ nhạy cao, làm việc ổn định, thời gian chậm tác dụng
nhỏ
+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vơ lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.
+ Khi sức cản quay vịng tăng lên thì lực u cầu tác dụng lên vô lăng cũng tăng
theo, tuy vậy không được vượt quá 100 -150 N
+ Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc
+ Kết cấu đơn giản, hợp lý, giá thành phù hợp
Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thì
người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe
1.2.5 Các thông số đánh giá hệ thống lái
a) Tỷ số truyền của cơ cấu lái
Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c là tỷ số là góc quay của bánh lái và góc quay của
đòn quay đứng. 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 từ 350 - 450 từ vị trí trung gian trở đi.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

14


Đồ án Tốt nghiệp

Sinh viên:

b) Tỷ số truyền của dẫn động lái
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
c) 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. Bán kính vành tay lái ở đa số ơ
tơ hiện nay là 200 (mm) – 250 (mm) và tỷ số truyền góc i g khơng vượt q 25 vì vậy i l
không được lớn quá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10 ÷ 30.
d) 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.
e) 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 ô
tô sẽ khơng truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái.
1.3 Giới thiệu về Toyota Fortuner
1.3.1 Các thông số cơ bản
Hãng Toyota là một hãng xe vô cùng nổi tiếng của Nhật Bản và rất phổ biến
không chỉ ở Việt Nam mà cịn trên thế giới bởi vì Toyota mang đến cho khách hàng
những chiếc ô tô bền bỉ, hiệu năng tốt và giá cả hết sức hợp lý.
Toyota Fortuner là mẫu xe SUV 7 chỗ gia đình dẫn đầu trong phân khúc với
doanh số bán hàng tháng ổn định ở mức cao, cách biệt khá xa so với các đối thủ Ford
Everest, Kia Sorento, Mitsubishi Pajero Sport.... Mẫu xe này ghi  với kiểu dáng thiết kễ
mạnh mẽ, năng động, không gian cabin rộng rãi cho 7 người cùng khả ăng vận hành ổn
định, bền bỉ.
Không cần phải bàn tới những giá trị vốn đã định hình từ lâu trong tâm trí người
dùng Việt về Toyota Fortuner, một chiếc xe đa dụng nhiều tiện ích và là bạn đường
đáng tin cậy. Việc nằm trong Top những xe bán chạy nhất tại thị trường Việt Nam suốt
nhiều tháng liền, điều này cũng có thể lý giải phần nào sức hút và độ quan tâm của
người dùng dành cho chiếc xe 7 chỗ Toyota Fortuner.
GV HD: TS. Trương Mạnh Hùng

15