Vũ hồng mạnh hệ thống lái xe 7 chỗ

GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

LỜI NĨI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật th ế giới đã phát tri ển c ực
kỳ mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ trong t ất c ả các lĩnh v ực c ủa đ ời s ống xã
hội, đặc biệt trong lĩnh vực công nghệ ô tô. Ngày nay chúng ta đã tạo ra được nh ững
sản phẩm xe hơi, nó khơng những là phương tiện đi lại, vận chuyển mà nó cịn là
tác phẩm thể hiện sự tiện nghi và sang trọng. chúng ta đã t ạo ra đ ược nh ững dòng
xe cao cấp và hiện đại, đi cùng với nó là sự tiện nghi và an toàn r ất đ ược chú tr ọng
nghiên cứu và phát triển nhằm tạo ra sự êm ái và an tồn khi điều khiển.
Vì bước đầu làm quen với cơng việc tính tốn , thi ết kế ơtơ nên không tránh
khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc.Nhưng với sự quan tâm , động viên , giúp đ ỡ,
hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn Chu Văn Huỳnh , cùng giáo viên
giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên em đã cố g ắng hết sức để hoàn thành đ ồ
án trong thời gian được giao. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được
những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ơtơ ; t ừ đây có th ể đi
sâu nghiên cứu về chun mơn. Vì nó rất thiết thực với sinh viên nghành công nghệ
kỹ thuật ôtô .
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều khơng tránh
khỏi những thiếu sót . Vì vậy em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến
của các thầy , các bạn để em có thể hồn thiện đồ án c ủa mình t ốt h ơn và cũng qua
đó rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm ph ục v ụ t ốt cho q
trình học tập và cơng tác sau này .
Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện
Vũ Hồng Mạnh

Lớp 70DCOT22

1

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Chương 1 . TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân loại hệ thống lái
1.1.1 Nhiệm vụ
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động ho ặc gi ữ cho ôtô
chuyên động theo một quỹ đạo xác định nào đó.
Trên ơtơ có các phương pháp thay đổi hướng chuyển động: Chuyểnhướng cả
cầu xe ( xe rơmoóc); chuyển hướng nhờ điều khiến tốc độ các bánh xe ( máy kéo,
xe máy cơng trình); điều khiển thơng qua thay đ ổi h ướng bánh xe. Ngày nay phô
biến là loại điều khiển hướng của các bánh xe gọi là các bánh xe dẫn hướng.
Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiến, thông
qua các cơ cấu dẫn động thực hiện điều khiến các bánh xe chuy ển đ ộng theo quỹ
đạo mong muốn. Việc điều khiển này phải đảm bảo tính linh hoạt, nhanh chóng và
chính xác.
Trong q trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thơng qua
việc nâng cao an tồn điều khiển và chất lượng chuyển động do vậy hệ th ống lái
ngày càng được hoàn thiện nhất là khi xe đạt tốc độ lớn.
1.1.2 Yêu cầu
Hệ thống lái phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Hệ thống lái điều khiển dễ dàng, nhanh chóng, chính xác và an tồn.
- Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan h ệ hình h ọc c ủa h ệ th ống lái

phải đảm bảo không gây nên các dao động và va đập trong hệ thống lái.
- Lực cần thiết đặt trên vành tay lái nhỏ.
- Đảm bảo động học quay vịng đúng đề các bánh xe khơng bị trượt.
- Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng c ần ph ải tự đ ộng quay v ề tr ạng
thái chuyển động thăng, hoặc là lực quay vành tay lái đ ể đ ưa bánh xe v ề tr ạng thái
chuyên động thăng nhỏ hơn khi quay vòng.
- Giữ được chuyền động thăng ổn định.
1.1.3 Phân loại
Tuỳ thuộc vào yêu tô căn cứ đề phân loại, hệ thông lái được chia thành các
loại sau:
Lớp 70DCOT22

2

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

* Theo cách bồ trí vành lái
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (theo chiều chuy ển đ ộng c ủa ơtơ)
được dùng trên ơtơ của các nước có luật đi đường bên phải như ở Việt nam và m ột
số các nước khác;
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (theo chi ều chuy ển đ ộng c ủa ôtô)
được dùng trên ôtô của các nước có luật đi đường bên trái nh ư ở Anh, Nh ật, Thuy
Điển, ...
* Theo số lượng câu dẫn hướng
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.

- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
* Theo kết cấu của cơ cấu lái
- Cơ cầu lái loại trục vít - bánh vít.
- Cơ câu lái loại trục vít - cung răng.
- Cơ câu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng).
- Cơ câu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
* Theo đặc điểm truyền lực
+ Hệ thống lái cơ khí.
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực:
- Trợ lực thuỷ lực: với các loại van khác nhau.
- Trợ lực khí ( có cả chân khơng).
- Trợ lực điện.
- Trợ lực cơ khí.
+ Lái điện (Steering by wire).
1.2 . Các loại hệ thống lái thường dùng trên ô tô
1.2.1 Cơ cấu lái thường dùng:
1.2.1.1 Hệ thống lái với cơ cấu trục vít - con lăn
Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệch với
Lớp 70DCOT22

3

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay
của địn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi. Do đó khe
hở ăn khớp cũng thay đổi.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách
dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O 1 một
lượng x =2,5-5 mm.

Hình 1.1 Cơ cấu lái trục vít glơbơít - con lăn hai vành
1-T rục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít;
6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:
iω=

2 πR K
tZ 1

=

2 πR0 R K
tZ 1 R0

=i ω

0

RK
R0

Trong đó:
t - Bước của mối răng trục vít;

Z1- Số đường ren trục vít;
Lớp 70DCOT22

4

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Rk- Bán kính vịng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp
xúc đến tâm đường quay đứng);
R0- Bán kính vịng chia của bánh răng cắt trục vít;
i0- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít.
Theo cơng thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay đổi
này khơng lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như iω =
const.
1.2.1.2 Hệ thống lái với cơ cấu bánh răng - thanh răng
Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẩn
hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lị xo.

Hình 1.2. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm;
5- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng
Thanh răng chuyển động tịnh tiến trên hai bạc trượt. Cụm bạc trượt có dạng tiết
diện vành khăn nằm bên phải, cụm bạc trượt nửa vành khăn nằm ở dưới bánh răng. Bạc
trượt nửa vành khăn có lị xo trụ tỳ chặt và được điều chỉnh thường xuyên trong sử dụng
thông qua êcu điều chỉnh. Êcu điều chỉnh nằm dưới cơ cấu lái. Giữa bạc trượt này và êcu

điều chỉnh luôn tồn tại khe hở để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ. Trên êcu điều chỉnh có
Lớp 70DCOT22

5

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

ốc khóa chặt để tránh tự nới lỏng ốc điều chỉnh. Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn
khớp lớn cho bộ truyền răng nghiêng. Bánh răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêng của
thanh răng, nhờ vậy hệ số trùng khớp của bộ truyền lớn làm việc êm.
1.2.1.3 Cơ cấu lái loại liên hợp (trục vít êcu bi – thanh răng bánh răng)

Hình 1.3. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1.Đai ốc hãm đòn quay đứng ; 2.Trục tròn quay đứng ; 3.Vòng chặn dầu ; 4,6.Ổ bi kim
; 5.Vỏ cơ cấu lái ; 7.Tấm đệm ; 8.Đai ốc điều chỉnh ; 9.Vít điều chỉnh ăn khớp ;
10.Đai ốc hãm ; 11 .Vòng làm kín ; 12.Mặt bích bên cơ cấu lái ; 13.Đai ốc tháo dầu

Lớp 70DCOT22

6

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

; 14.Vịng làm kín ; 15.Chốt định vị ; 16.Tấm chặn ; 17.Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi
; 18.Nắp dưới cơ cấu lái ; 19.Ổ đỡ chặn ; 20.Êcu ; 21.Ống dẫn hướng bi ; 22.Bi ;
23.Vít đậy lỗ rót dầu ; 24.Ổ đỡ chặn ; 25.Vòng chặn dầu ; 26.Then bán nguyệt;
27.Cung răng.
Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức:
i

2 π R2

t

Trong đó: R2 - Bán kính chia cung răng;
t - Bước răng trục vít.
Trục vít 12 và êcu 6 ăn khớp với trục vít thơng qua các viên bi 14 tạo nên bộ
truyền trục vít - êcu. Phía ngồi êcu 6 có các răng tạo thành thanh răng, thanh răng này ăn
khớp với bánh răng rẻ quạt 7 tạo thành bộ truyền bánh răng thanh răng. Bánh răng rẻ quạt
được lắp trên trục quay của đòn quay đứng 1 Toàn bộ bộ truyền được đặt trong vỏ và làm
việc trong dầu bôi trơn. Khi quay vành lái, trục vít quay làm cho êcu dịch chuyển tịnh
tiến dọc trục, mặt ngoài là thanh răng nên làm cho bánh răng rẻ quạt quay và l à m cho
đòn quay đứng quay
1.2.2 Trợ lực lái thường gặp:
1.2.2.1 Trợ lực tay lái thủy lực (trợ lực dầu) - Hydraulic Power Steering (HPS)
Các bộ phận chính của hệ thống gồm: bơm dầu, van phân phối, xi-lanh trợ
lực và hộp cơ cấu lái. Tùy vào bố trí của van phân phối sẽ có 3 lo ại tr ợ l ực d ầu
chính: van phân phối và xi-lanh kết hợp trong cơ cấu lái, van phân ph ối và xi-lanh
kết hợp trong đòn kéo, van phân phối và xi-lanh bố trí riêng biệt.

Lớp 70DCOT22

7

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Hình 1.4 Sơ đồ bố trí của hệ thống trợ lực dầu
Khi ta xoay vành lái,van điều khiển cũng được xoay theo nhờ có liên kết với trục
lái. Lúc này dầu từ bình chứa dầu trợ lực được bơm lên với áp suất cao đi qua van điều
khiển và tới xi lanh lực.
Trạng thái quay vòng trái : xoay vành lái sang trái, van điều khiển cấp dầu đến
khoang trước của xi lanh, nhờ có áp suất dầu cao xi lanh được đẩy về phía sau dẫn động
cho địn lái quay, đồng thời dầu trợ lực ở khoang dưới được hồi về bình chứa thơng qua
van điều khiển và lọc dầu. Với góc quay của vành lái càng lớn thì van điều khiển phân
phối dầu đến xi lanh càng nhiều dẫn đến trợ lực lớn do áp suất dầu tăng.
Trạng thái quay vòng phải : ngược lại với trạng thái quay vịng trái thì dầu áp suất
cao sẽ được phân phối cho khoang dưới và dầu áp suất thấp được hồi về bình chứa,xi
lanh trợ lực cho người lái.
Trạng thái đi thẳng : van phân phối lúc này ở vị trí trung gian và áp suất dầu ở cả
khoang trên và khoang dưới là tương đương nhau, chính vì vậy lực tác dụng lên xi lanh bị
triệt tiêu. Vành lái ở trạng thái thẳng lái

1.2.2.2 Trợ lực tay lái điện - thủy lực (Electro-hydraulic power steering –
EHPS)
Lớp 70DCOT22

8

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển đi ện tử

Hình 1.6 Cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực điện điều khiển
1-Cửa dầu A ; 2-Cửa dầu B

; 3-Van điện từ

; 4-Dầu từ bơm đến

5- Dầu hồi về bình dầu; 6- Buồng trái xilanh ; 7- Buồng ph ải xilanh
Nguyên lý hoạt động:
Khi quay vòng trái: Ở tốc độ xe cao, dầu áp lực đi từ bơm dầu, đ ến van xoay
và sau đó đi vào van điều khiển ở cửa B và đi ra ở cửa A. Lúc này,nh ờ l ực đ ẩy c ủa lò
Lớp 70DCOT22

9

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH

GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

xo mà thanh đẩy được hồi vị đóng kín khe hở pistong, làm cho d ầu áp l ực quay tr ở
lại van xoay và đi về bình chứa dầu. Do đó bơm khơng trợ lực cho người lái . Khi tốc
độ xe giảm, khe hở piston mở dần nhờ dòng điện cấp từ hộp điều khi ển,d ầu áp
suất đi qua van xoay vào cửa B và đến bên trái xi lanh,làm giảm lực lái.
Khi quay vòng phải: Ở tốc độ cao, dầu đi qua van xoay và đi vào van điều
khiển ở cửa A và đi ra ở cửa B. Nhờ lò xo hồi vị thanh đẩy đ ược h ồi vị và khe h ở
đóng kín,làm cho dầu trở về bình chứa dầu. Xi lanh l ực không đ ược tr ợ l ực . Khi tốc
độ xe giảm, khe hở piston được mở dần do dòng điện từ h ộp đi ều khiển,dầu có áp
suất đi qua van xoay vào cửa B và đi đến xi lanh lực.
1.2.2.3 Trợ lưc tay lái điện tử - Electric power assisted steering (EPS/EPAS)
Hệ thống trợ lực điện tử sử dụng motor điện để đẩy thanh răng lái thay cho
áp lực dầu như hai hệ thống trợ lực trên. Điều khiển motor đi ện là một ECU đi ện
tử, nhận thơng tin về góc đánh lái, mô-men của cột vô-lăng từ cảm biến.
Nguyên lý hoạt động :
ECU tiếp nhận các thơng số chính từ cảm biến mô men và t ừ t ốc đ ộ xe, ngồi
ra có các thơng số phụ như tín hiệu tốc độ động cơ, tín hiệu B + , chế độ khơng tải
để tính tốn điều khiển mơ tơ trợ lực phù hợp với đi ều kiện lái. L ực đánh lái càng
lớn thì mơ tơ trợ lực càng nhiều, nhưng mô men tr ợ lực sẽ gi ảm d ần khi t ốc đ ộ xe
tăng dần.
Trạng thái quay vòng: khi người điều khiển tác động quay vành lái, xuất hi ện
hiện tượng xoay tương đối giữa hai đầu thanh xoắn, cảm biến mô men thay đ ổi
điện áp tùy theo chiều quay và độ lệch tương đối gi ữa hai đầu thanh xo ắn sau đó
truyền tín hiệu về ECU, kết hợp với tín hiệu tốc độ xe lấy từ c ảm bi ến t ốc đ ộ mà
ECU tính tốn ra dịng điện điều khiển và chiều quay của mô t ơ tr ợ l ực cho phù
hợp.
Trạng thái đi thẳng : trục lái không được tác động do đó khơng có hi ện t ượng

xoay tương đối ở hai đầu thanh xoắn, cảm biến mô men khơng thay đ ổi đi ện áp, vì
thế ECU không điều khiển mô tơ trợ lực và trạng thái đi thẳng được giữ nguyên.

Lớp 70DCOT22

10

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Hình 1.7 . Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện

Lớp 70DCOT22

11

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

1.3 Thơng số kỹ thuật xe CHEVROLET CAPTIVA:

Hình 1.7. Sơ đồ tổng thể xe Chevrolet Captiva

Bảng1-1 Thông số kỹ thuật cơ bản xe Chevrolet Captiva
TT

Thông Số

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Trọng lượng bản thân xe

G0

Kg

1750

2

Trọng lượng toàn bộ

Gt

Kg

2200

3

Chiều cao toàn bộ

Ha

mm

1480

4

Chiều rộng tổng thể

Ba

mm

1850

5

Chiều dài tổng thể

La

mm

4635

6

Chiều dài cơ sở

L

mm

2705

7

Khoảng sáng gầm xe

-

mm

200

8

Số chỗ ngồi (kể cả người
lái)

-

Người

07

9

Vết bánh xe
-

mm

1562

Trước
Lớp 70DCOT22

12

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Sau

-

mm

1572

Bảng 1-2 Các thơng số chính của hệ thống lái ơ tơ Chevrolet Captiva
STT Tên gọi

Ký hiệu Giái trị

Đơn
vị

1

Chiều dài cơ sở của xe

L

2705

mm

2

Chiều dài đòn quay đứng

l

168

mm

3

Khoảng cách giữa hai tâm trụ
m
quay đứng

1360

mm

4

Chiều dài thanh kéo

n

1445

mm

5

Góc dỗng bánh xe dẫn hướng



2

Độ

6

Độ chụm bánh xe dẫn hướng

a

5,3

mm

7

Góc nghiêng ngang trụ quay đứng β

8

Độ

8

Góc nghiêng dọc trụ quay đứng

γ

7

Độ

9

Hệ số cản lăn

f

0,018

10

Bán kính vơ lăng

Rvl

195

11

Tỷ số truyền của cơ cấu lái

ic

18,5

12

Hiệu suất thuận

ηt

0,99

13

Hiệu suất nghịch

ηn

0,99

Trọng lượng phân bố lên cầu
G1
trước

1100

14

Lớp 70DCOT22

13

mm

Kg

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Chương 2 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE
2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
2.1.1 Phương án chọn cơ cấu lái
a) Trục vít-êcubi-thanh răng
* Ưu điểm:
-Ma sát giữa trục vít và ê cu là ma sát lăn thông qua các viên bi,bởi vậy hiệu
suất truyền lực cao,giảm được sự mòn trong cơ cấu lái.
-Cho phép dễ dàng kết hợp với trợ lực lái thủy lực và được dùng phổ biến
trên ô tô tải và ô tô buýt.
- Đai ốc đồng thời là thanh răng ăn khớp bánh răng, do đó răng trên thanh răng có
độ rộng thay đổi để có thể điều chỉnh khi bị mòn.
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận t = 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch n = 0,85
- Khi sử dụng với cường hố thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn khơng quan
trọng;
-Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn.
* Nhược điểm :
- Cơ cấu liên hợp là cơ cấu lái phức tạp, có nhiều chi tiết nên có giá thành cao.
b). Bánh răng-thanh răng
* Ưu điểm:
- Cơ cấu lái đơn giản, gọn nhẹ , dễ chế tạo . Do cơ cấu lái nhỏ và bản than
thanh răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như
các cơ cấu lái khác, được sử dụng rộng rãi trên các xe du lịch, thể thao .
- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp.
- Sự cản trượt,cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ.
- Có khả năng tự động triệt tiêu khe hở tại chỗ ăn kh ớp.T ỉ s ố truy ền thuân và
nghịch bằng nhau và bằng 0,8 đến 0,9.
* Nhược điểm:
- Kích thước chiều dài cơ cấu lớn , thanh răng chế tạo từ thép chất lượng
cao,kích thước nhỏ,tuy vậy dễ bị cong trong quá trình sử dụng.
Lớp 70DCOT22

14

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ).
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
c) Trục vít - con lăn
* Ưu điểm:
- Kết cấu gọn nhẹ. Hiệu suất cao do thay thế ma sát tr ượt b ằng ma sát lăn.
Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82. Hiệu suất nghịch: ηn = 0,6;
- Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần
- Nhờ trục vít có giạng globoit cho nên tuy chiều dài tr ục không l ớn nh ưng s ự
tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên di ện r ộng h ơn, nghĩa là gi ảm đ ược
áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn.
- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ô tô mà làm
con lăn có 2 đến 4 vịng ren.
- Mất mát do ma sát lớn hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng.
- Đường trục của con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít m ột đo ạn nh ỏ
(vài mm), điều nay cho phép triêt tiêu sự ăn mong khi ăn kh ớp b ằng cách đi ều
chỉnh trong quá trình sử dụng
Kết luận : Với đặc điểm của xe thiết kế là tải trọng th ấp , vận hành trên
đường tốt điều kiện thuận lợi . Ta chọn cơ cấu lái loại bánh răng-thanh răng.
2.1.2 Phương án lựa chọn dẫn động lái

a) Dẫn động lái bốn khâu
Hình thang lái bốn khâu đơn giản, dễ chế tạo đảm bảo đ ược đ ộng h ọc và
động lực học quay vòng của bánh xe. Nhưng kiểu dẫn động này ch ỉ dùng trên xe có
cơ cấu lái với hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu d ẫn h ướng). Do đó ch ỉ áp
dụng trên các xe tải và những xe có hệ thống treo ph ụ thu ộc, còn trên các xe du l ịch
hiện nay với hệ thống treo độc lập thì khơng sử dụng được.

Lớp 70DCOT22

15

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Hình 2.1. Dẫn động lái bốn khâu
b) Dẫn động lái sáu khâu
Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt trên hầu hết các xe du l ịch có h ệ th ống
treo độc lập lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của d ẫn động lái sáu khâu là d ễ
dàng lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc, b ố trí c ường hóa lái thu ận
tiện ngay trên dẫn động lái, hiện nay dẫn động lái sáu khâu đ ược s ử d ụng r ộng rãi
trên các xe du lịch của các hãng như: Toyota, Nissan, KIA...

Hình 2.2. Dẫn động lái sáu khâu
Trên ô tô với hệ thống treo trước độc lập và cơ cấu loại bánh răng-thanh răng thì
có thể kết hợp thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang
lái.Với phương án dần động lái 6 khâu cho hệ thống treo độc lập đã đáp ứng gần

đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong va phía ngoài khi quay vòng.
Kết ḷn : Với đề tài tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe du l ịch 7 ch ỗ,
sử dụng hệ thống treo độc lập do đó em chọn phương án d ẫn động lái sáu
khâu.
2.1.3 Phương án chọn trợ lực lái
Trên các xe ô tô trang bị trợ lực lái để:
-Giảm nhẹ lao động cho người lái;
-Tăng an tồn cho chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe nh ư n ổ lốp, h ết khí
nén trong lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái;
-Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, tr ợ l ực lái đ ảm
bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không b ị lao
sang một bên.

Lớp 70DCOT22

16

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

Sử dụng trợ lực lái có nhược điểm là lốp mịn nhanh hơn (do l ạm d ụng
cường hố để quay vịng tại chổ ), kết cấu hệ thống lái ph ức t ạp h ơn và tăng kh ối
lượng công việc bão dưỡng.
a) Trợ lực điện
* Ưu điểm: Hệ thống cho phép có khả năng sử lí rộng rãi nhiều thông tin lien
quan tới khả năng quay vòng của ô tô,hoàn thiện chất lượng điều khiển và quay

vòng.
* Nhược điểm: Hệ thống với nhiều cảm biến phức tạp,các trương trình điều
khiển mô tơ DC,bộ kiểm soát tốc độ.Dẫn đến giá thành cao.
b) Trợ lực khí nén
Trợ lực khí nén sử dụng năng lượng trợ lực là khí nén trên ô tô.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) Trợ lực 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.
* Nhược điểm:Có nhiều chỗ tiếp xúc cơ khí dẫn đến mài mòn.
Kết luận: Trợ lực lái kiểu thuỷ lực được dùng phổ biến nh ất trên các xe
du lịch vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc khá tin cậy. Chọn phương án thiết
kế hệ thống lái có trợ lực thủy lực với c ơ c ấu lái ki ểu bánh răng - thanh răng
và dẫn động lái 6 khâu.
2.2 Tính tốn hệ thống
2.2.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái
+ Tỷ số truyền động học:
Tỷ số truyền động học của hệ thống lái i l được xác định theo công thức:
i l=i c . i d

Trong đó:
Lớp 70DCOT22

17

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH

GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

ic - tỷ số truyền cơ cấu lái; chọn ic =18,5
id - tỷ số truyền của truyền động lái. id = 0,85 - 1,1; chọn id = 1 ( cho cầu dẫn hướng).
Thay số ta có:

i l= 18,5 . 1= 18,5

+ Tỷ số truyền lực
iF =

Mr
=i .❑ = 18,5 . 0,99 = 18,31
Mv l t

Trong đó:
M r - là momen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);
M v - là momen trên trục vào (hay trên vô lăng).

+ Hiệu suất truyền lực
Hiệu suất thuận(❑t ): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống;
Hiệu suất nghịch ❑n: tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên.
Với cơ cấu bánh răng - thanh răng ta có: ❑t = ❑n = 0,99
2.2.2 Tính mơ men cản quay vịng max
Mơmen cản quay vịng có giá trị lớn nhất khi quay vịng ơ tơ tại ch ỗ. Mơ men
cản quay vịng trong trường hợp này bao gồm: mômen sinh ra do l ực c ản lăn M 1,

mômen cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M 2 và mômen ổn định các bánh
xe dẫn hướng M3, tức là đối với một bánh xe dẫn hướng:
Mcq = M1 + M2 + M3

(2.1)

Trong đó:
M1  f.Gbx.a

(2.2)

Ở đây:
Gbx- Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng;
Gbx = 0,5G1

(2.3)

G1 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước. G1 = 1100 [KG].
G1 = 1100.9,81 = 10791 [N]
Thế vào (2.3) ta được: Gbx = 0,5.10791 = 5395,5 [N]
f- Hệ số cản lăn; f = 0,018.
Lớp 70DCOT22

18

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

Khoa Cơ khí

a- Cánh tay địn (hình 2.3), có thể xác định a theo cơng thức gần đúng:

[

a ≈ l−r bx

π . (α+ β )
180

]

(2.4)

Trong đó:
rbx - bán kính làm việc của bánh xe.

rbx=0,95.r0

r0 - là bán kính thiết kế của bánh xe.
Theo ký hiệu lốp 215/70R16
Ta tính r0 như sau :

r0 =( B +

d
2

. 25,4)

Ở đây :
B- Bề rộng của lốp
B = 215 (mm).
d- Đường kính vành bánh xe
d=16 (inch).
16
2
Ta được: r0 = ( 215 + . 25,4)=418,2[mm]

rbx=0,95.418,2=397,29 [mm]
α- góc dỗng của bánh xe; α = 20.
β - góc nghiêng của trục chuyển hướng; β = 80.
l=

B1−C
2

(2.5)

B1 - chiều rộng cơ sở, B1 = 1,562 [m]
C- Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng; C = 1,36 [m]
Thế vào (2.5) ta được:
l=

B1−C 1,562−1,36
=
=0,101 [m]
2
2

Thế các giá trị trên vào (2.4) ta được:
Lớp 70DCOT22

19

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH


GVHD : Chu Văn Huỳnh

[

a≈ l−r bx

Khoa Cơ khí

][

]

π . (α+ β )
π . ( 2+8 )
= 0 , 101−0 , 39729
=0 , 03166
180
180

[m]

Hình 2.3. Sơ đồ tính tốn mơ men cản quay vòng do tác d ụng c ủa l ực c ản lăn

M2 = nGbx.x = Y.x

(2.6)

Ở đây:
Y- Lực ngang tổng hợp;
x- Độ dịch về phía sau của điểm đặt lực ngang tổng hợp so với tâm
diện tích tiếp xúc giữa lốp với mặt đường do sự đàn hồi bên của lốp gây ra (hình 2.3).

Hình 2.4 Sơ đồ xác định mơ
men cản quay vịng gây ra
do lực ngang

Lớp 70DCOT22

20

SVTH: VŨ HỒNG MẠNH