Thiết kế hệ thống lái trên xe tham khảo toyota camry 2 5g

THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE THAM KHẢO
TOYOTA CAMRY 2.5G
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TƠ

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN, BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG
LÁI


TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

GTVT

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG
DẪN
Đề tài: THIẾT

KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE THAM
KHẢO TOYOTA CAMRY 2.5G

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Hưng
Lớp: 70DCOT31

Mã SV: 70DCOT31008

a) Về ý thức, thái độ thực hiện đồ án của sinh viên:
.....................................................................................
.....................................................................................
.....................................................................................
b) Những kết quả đạt được của đồ án:
....................................................................................
....................................................................................
....................................................................................
....................................................................................
c) Những hạn chế của ỏn:
....................................................................................
....................................................................................
....................................................................................
d) ngh:
c bo v

ă

Khụng c bo v ă

Thỏi nguyên, ngày … tháng … năm 2023
Gi
ảng viên hướng dẫn


Vũ Thế Truyền


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU.....................................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TƠ..............4
1.1. Cơng dụng, u cầu, phân loại.........................................4
1.1.1. Cơng dụng:...............................................................4
1.1.2. u cầu....................................................................4
1.1.3. Phân loại..................................................................5
1.2. Cấu tạo hệ thống lái......................................................5
1.2.1. Cấu tạo chung.................................................................5
1.2.3. Dẫn động lái..............................................................7
1.2.4. Trợ lực lái.................................................................7
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI.......................9
2.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế...............................9
2.1.2. Phương án thiết kế cơ cấu lái......................................10
2.2: Tính tốn thiết kế hệ thống lái.......................................15
2.2.1 Các thơng số tham khảo xe Toyota Camry 2.5G...............15
2.2.2. Tính động học hình thang lái.......................................16
2.2.3. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết.....19
2.2.4. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế.......20
2.2.5. Tính tốn động lực học hệ thống lái..............................22
2.2.6. Tính tốn thiết kế trợ lực lái........................................37
CHƯƠNG 3: BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG LÁI...............................56
3.1. Những hư hỏng thường gặp:..........................................56
3.2. Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái.....................................59
3.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái...................................59
3.2.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái......................................59
3.3. Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái.......................60
3.3.1. Quy trình tháo lắp, bảo dưỡng cơ cấu lái.......................60

1

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3.3.2 Kiểm tra, bảo dưỡng dẫn động lái và khắc phục khe hở.....64
3.3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng trợ lực lái.....................................64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.....................................................66
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................67

2

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NĨI ĐẦU
Trên nền tảng của đất nước đang trên đà phát triển lớn mạnh về
kinh tế đó là sự thay da đổi thịt của q trình cơng nghiệp hố hiện đại

hố đất nước và sự hội nhập của các nghành công nghiệp, kỹ thuật Ơtơ
ở nước ta ngày càng được chú trọng và phát triển. Thể hiện bởi các liên
doanh lắp ráp Ơtơ giữa nước ta với nước ngồi ngày càng phát triển
rộng lớn trên hầu hết các tỉnh của cả nước như: FORD, TOYOTA, NISAN,
DAEWOO, KIA,... Một vấn đề lớn đặt ra đó là sự hội nhập, tiếp thu
những cơng nghệ kỹ thuật tiên tiến của các nước có nền cơng nghiệp
phát triển vào việc lắp ráp sản xuất cũng như sử dụng bảo dưỡng trên
xe Ơtơ.
Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của Ơtơ là hệ thống
lái. Hệ thống này có chức năng điều khiển hướng chuyển động của Ơtơ,
nó đảm bảo tính năng ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng
của bánh xe dẫn hướng. Trong q trình chuyển động hệ thống lái có
ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động
của Ơtơ, đặc biệt đối với xe có tốc độ cao. Do đó người ta khơng ngừng
cải tiên hệ thống lái để nâng cao tính năng của nó.
Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kỹ
thuật hiện đại. Em đã được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống lái trên
xe tham khảo Toyota camry 2.5G ” với hệ thống lái có trợ lực cải tiến
q trình điều khiển làm tăng tính năng an toàn chuyển động và giúp
cho người lái giảm mệt mỏi.
Tuy nhiên, với một đề tài khá rộng đề cập đến nhiều vấn đề địi hỏi
phải có thời gian dài nghiên cứu và thực nghiệm. Mặc dù đã có nhiều
cố gắng nhưng với khả năng và thời gian hạn chế nên bản đồ án của
em khơng tránh khỏi sai sót cũng như cịn nhiều vấn đề khơng được đề
cập tới. Em mong các thầy và các bạn đồng nghiệp góp ý để bản đồ án
được hoàn thiện hơn.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy giáo hướng dẫn: Vũ Thế
Truyền đã tận tình chỉ bảo để em có thể hồn thành được bản đồ án
này.

3

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Em xin chân thành cảm ơn các Thầy trong bộ mơn Ơtơ - Khoa cơ
khí trường Đại Học Cơng Nghệ Giao Thơng Vận Tải cùng các bạn đã
giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu và
hoàn thành đồ án.

Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ

Nguyễn Văn Hưng

HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại.
1.1.1. Công dụng:
Được phát minh từ những năm 50 của thế kỷ XIX, cho đến nay, hệ
thống lái ô tô vẫn không ngừng được cải tiến nhằm mang lại cảm giác
lái tốt hơn cho người dùng.
Hệ thống lái ơ tơ có vai trị rất quan trọng trong việc điều khiển
hướng di chuyển của xe. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống

lái ô tô rất phức tạp, chia thành nhiều cụm thành phần và bộ phận
nhưng vẫn có sự liên kết và hỗ trợ lẫn nhau.
Công dụng của hệ thống lái xe ô tơ có vai trị giữ cho ơ tơ chuyển
động theo quỹ đạo nhất định hoặc thay đổi hướng di chuyển của ô tô
theo mong muốn của người lái.
1.1.2. Yêu cầu.
An tồn chuyển động trong giao thơng vận tải bằng ơtơ là chỉ tiêu
hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương
tiện này. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an tồn và ổn
định chuyển động của ôtô là hệ thống lái. Để giảm nhẹ lao động cho
người lái cũng như tăng thêm độ an tồn cho ơtơ, ngày nay trên ơtơ
thường sử dụng trợ lực lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động trên
mọi loại đường từ giải tốc độ thấp tới giải tốc độ cao, hệ thống lái cần
đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo được động học quay vòng: các bánh xe lăn không trượt
Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an
tồn. Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học
4

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

của hệ thống lái phải đảm bảo không gây nên các dao động và va đập
trong hệ thống lái.

Trục lái kết hợp với cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực
dọc trục tác dụng lên người lái khi có tai nạn. Trục lái được gắn lên
thân xe qua một giá đỡ dễ vỡ để trục lái đễ dàng tụt xuống khi có va
đập.
Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng: các bánh xe dẫn hướng sau
khi thực hiện quay vịng cần có khả năng tự động quay về trạng thái
chuyển động thẳng hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động
thẳng chỉ cần đặt lực trên vành lái nhỏ hơn khi xe đi đường vòng.
Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên
đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái có thể quay ngoặt các bánh
xe trước một cách dễ dàng. Quay vòng ngoặt là trạng thái quay vòng
với thời gian quay vịng ngắn và bán kính quay vịng nhỏ.
Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực người lái đặt lên vành lai 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 nhưng vẫn gây
được cảm giác về trạng thái mặt đường.
Hệ thống lái khơng được có độ rơ lớn: Với xe có vận tốc lớn nhất
trên 100Km/h, thì độ rơ vành lái khơng vượt q 18 0, với xe có vận tốc
lớn nhất từ 25 km/h đến 100km/h thì độ rơ vành lái khơng vượt q
270.
Đảm bảo khả năng an tồn bị động của xe, không gây tổn thương
cho người lái khi xảy ra tai nạn. Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn
hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua kết cấu lái lên vô
lăng.
Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vơ lăng với góc quay bánh xe dẫn
hướng. Khơng địi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi
điều khiển ôtô.
Độ tin cậy cao.
Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa.

5

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.3. Phân loại.
- Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên
phải hoặc bên trái (tính theo chiều chuyển động của xe). Bánh lái bố trí
bên trái dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía phải
như ở các nước xã hội chủ nghĩa. Bánh lái bố trí bên phải dùng cho
những nước thừa nhận luật đi đường theo phía bên trái như ở Anh,
Nhật, Thụy Điển…
- Theo số lượng bánh dẫn hướng chia ra hệ thống lái với các bánh
dẫn 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, êcu, thanh khía, quạt răng). Loại thanh răng…
1.2. Cấu tạo hệ thống lái.
1.2.1. Cấu tạo chung.
1. Vành tay lái (vô lăng).
2. Trục lái chính.
3. Cơ cấu lái.
4, 6. Địn quay đứng.
5. Thanh kéo dọc.
7. Hình thang lái.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo hệ

- Vành tay lái:

thống lái

Có nhiệm vụ tạo ra mơ men quay cần thiết khi người lái tác dụng
một lực vào vành tay lái. Vành tay lái có dạng vành trịn, có nan hoa bố
trí đều hay khơng đều quanh vành
trong của vành lái.
Mô men tạo ra trên vành tay
lái là tích số của lực lái do người lái
tác dụng vào và bán kính của vành
tay lái.
Vành lái (vơ lăng) của bất kỳ
hệ thống ơ tơ nào cũng có độ rơ
nhất định. Khi xe dừng, các bánh
dẫn hướng ở vị trí thẳng, lắc nhẹ vơ lăng về phía trước hoặc phía sau
6

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

với lực lái nhẹ bằng ngón tay thì độ rơ cực đại của vô lăng đối với vô
lăng không được vượt quá 30 mm.
Bản thân vành lái có thể được làm bằng chất dẻo, cao su nhân tạo
hoặc bằng gỗ, và nó có thể được bọc bằng da thật hoặc da nhân tạo.
- Trục lái:
Trục lái có nhiệm vụ truyền mơ men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái
gồm có: Trục lái chính có thể truyền chuyển động quay của vơ lăng
xuống cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe.
Đầu phía trên của trục lái chính được gia cơng ren và then hoa để lắp
vơ lăng lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc.
- Địn quay đứng:
Địn quay đứng có tác dụng truyền mơ men từ trục địn quay của
cơ cấu lái tới các đòn kéo dọc hoặc kéo ngang được nối với cam quay
của bánh xe dẫn hướng.
- Đòn kéo:
Đòn kéo được dùng để truyền lực từ đòn quay của cơ cấu lái đến
cam quay của bánh xe đẫn hướng. Tuỳ theo phương đặt địn mà người
ta có thể gọi là địn kéo dọc hoặc địn kéo ngang.
- Hình thang lái:
Hình thang lái thực chất là một hình tứ giác gồm 4 khâu: dầm cầu,
thanh lái ngang và hai thanh bên. Hình thang lái sẽ đảm bảo động học
quay vòng của các bánh xe dẫn hướng nhờ vào các kích thước của các
thanh lái ngang, cánh bản lề và các góc đặt phải xác định.
1.2.2. Cơ cấu lái.
Cơ cấu lái có tác dụng biến chuyển động quay truyền đến từ vành
lái thành chuyển động lắc. Các loại cơ cấu lái thường gặp nhất là: Cơ
cấu lái trục vít ê cu bi, Cơ cấu lái trục răng thanh răng, Cơ cấu lái kiểu
bi tuần hoàn...
- Cơ cấu bánh răng-thanh răng:
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng gồm một bánh răng nối trực tiếp

với một ống kim loại và một thanh răng được gắn trên ống kim loại
khác. Thanh nối có nhiệm vụ nối hai đầu mút của thanh răng. Kết cấu

7

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

cơ khí này khá đơn giản, phù hợp với những dòng xe du lịch, ô tô tải
nhỏ và xe SUV
- Cơ cấu lái trục vít-con lăn:
Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất. Trên
phần lớn các ôtô Liên Xơ loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều
đặt loại cơ cấu này.
- Cơ cấu lái trục vít chốt quay:
Loại cơ cấu lái trục vít địn quay với một chốt quay ngày càng
ít được sử dụng vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mịn
nhanh, bản thân chốt có độ chịu mài mịn kém.
- Cơ cấu lái trục vít-cung răng:
Cơ cấu này hiện đang được sử dụng trên hầu hết các xe tải và
SUV.
- Cơ cấu lái loại liên hợp:
Loại cơ cấu lái này gần đây được sử dụng rộng rãi trên các loại ơtơ
tải GMC, khơng có cường hố thuỷ lực và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131

với cường hoá thuỷ lực. Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại
trục vít - êcu - cung răng. Sự nối tiếp giữa trục vít và êcu bằng dãy bi
nằm theo rãnh của trục vít. Nhờ có dãy bi mà trục vít ăn khớp với êcu
theo kiểu ma sát lăn.
1.2.3. Dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến
ngỗng quay của tất cả các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi
cầu trước, địn kéo ngang và các địn bên. Sự quay vịng của ơtơ là rất
phức tạp, để đảm bảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe
phía trong và phía ngồi khi quay vịng là một điều khó thực hiện vì
phải cần tới dẫn động lái 18 khâu. Hiện nay người ta chỉ đáp ứng điều
kiện gần đúng của mối quan hệ động học đó bằng hệ thống khâu khớp
và địn kéo tạo lên hình thang lái.
1.2.4. Trợ lực lái.
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động
của người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Đặc biệt
8

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nhằm nâng cao tính an tồn
chuyển động khi xe có sự cố ở bánh xe như nổ lốp, hết khí nén trong

lốp và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái.
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.
Lực lái có thể giảm bằng cách tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tuy
nhiên việc đó lại địi hỏi phải quay vơ lăng nhiều hơn khi xe quay vịng
dân đến khơng thể thực hiện được việc ngoặt gấp.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi vẫn chỉ cần lực
lái nhỏ, cần phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ
lực hệ thống lái. Trợ lực lái đựơc sử dụng chủ yếu ở những xe hạng
nặng, ngày nay cũng dùng trên các xe du lịch gọn nhẹ.
- Hệ thống lái trợ lực thủy lực (HPS-Hydraulic Power Steering).
- Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (EHPS-Electronic
Hydraulic Power Steering).
- Hệ thống lái trợ lực điện tử (EPS-Electronic Power Steering).

9

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
2.1. Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.
2.1.1. Phương án dẫn động lái:

2.1.1.1. Dẫn động lái bốn khâu (hình thang lái Đan tơ).
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 2.1-Dẫn động lái bốn
2.1.1.2

khâu.

Dẫn

động

lái

sáu

khâu.
Hình 2.2-Dẫn động lái sáu
10

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

khâu.

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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. Ưu điểm của dẫn động
lái sáu khâu là dễ lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc, bố
trí cường hố lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái, Hiện nay dẫn động
lái sáu khâu được dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch như:
Toyota, Nisan, Mercedes,….
Kết luận:
Với đề tài “Thiết kế hệ thống lái cho xe tham khảo Toyota camry
2.5G”, hệ thống treo độc lập do đó ta chọn dẫn động lái sáu khâu. Đặc
điểm của dẫn động lái sáu khâu là có thêm thanh nối nên ngăn ngừa
được ảnh hưởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn hướng này lên bánh
xe dẫn hướng khác.
2.1.2. Phương án thiết kế cơ cấu lái.
Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm
bảo.Vì vậy cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
- Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết
của xe.
- Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn
hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn
ở cơ cấu lái.
- Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
- Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
- Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.

- Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
- Chiếm ít khơng gian và dễ dàng tháo lắp.
- Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái, giá trị của lực này
đạt giá trị max khi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe
tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất.
- Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va
đập từ măt đường lên

vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập

truyền lên vơ lăng càng ít, nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng
11

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được
xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vơ lăng và mơ
men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ
đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động…
- Hiện nay cơ cấu lái thường dùng trên ơtơ có những loại: trục răng
– thanh răng, trục vít cung răng, trục vít con lăn, trục vít chốt quay và
loại liên hợp.
2.1.2.1. Kiểu trục răng thanh răng.

Cơ cấu lái kiểu trục răng – thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới
trục lái chính ăn khớp với thanh răng, trục 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. Khi vơ
lăng quay, bánh răng quay làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang
phải hoặc sang trái trên hai bạc trượt. Sự dịch chuyển của thanh răng
được truyền tới địn bên qua các đầu thanh răng, sau đó làm quay
1. Trục lái
2. Chụp nhựa
3. Đai ốc điều chỉnh
4. Ổ bi trên
5. Vỏ

cơ cấu lái

6. Dẫn hướng thanh
răng
7. Đai ốc
8. Đai ốc điều chỉnh
9. Lò xo
10. Thanh răng
11. Trục răng

bánh xe dẫn hướng quanh trụ xuay đứng.

12

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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.
- Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các ưu điểm sau:
- Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh
răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên khơng cần các địn kéo
ngang như các cơ cấu lái khác.
- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp.
- Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái
nhẹ.
2.1.2.2. Cơ cấu lái trục vít con lăn.
Trên hình 2.4 trình bày cơ cấu lái loại trục vít con lăn. Cơ cấu gồm trục
vít gơbơlơit (1) ăn khớp với con lăn (2) đặt trên các ổ bi kim của trục
(3) của đòn quay đứng, số lượng ren của loại cơ cấu lái này có thể là
1
1-Bánh vít.
2-Con lăn.
3-Trục

tay

lái.
3
2

một, hai, hoặc ba tùy theo lực truyền qua cơ cấu lái.

Ưu điểm:
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
ôtô mà làm con lăn có hai đến bốn vịng ren.
13

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

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. Đường
trục của con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn  = 5 
7mm, điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách
điều chỉnh trong quá trình sử dụng.
Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian

xác định theo cơng thức:
Trong đó:
r2 - bán kính vịng trịn ban đầu của hình glơ-bơ-it của trục vít.
t - bước của trục vít.
z1 - số đường ren của truc vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa
khoảng 5  7% nhưng sự tăng này không đáng kể coi như tỷ số truyền
của loại trục vít con lăn là khơng thay đổi. Hiệu suất thuận th = 0,65,
hiệu suất nghịch ng = 0,5.
2.1.2.3. Cơ cấu lái trục vít chốt quay.
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
- Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
- Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

Ưu điểm:
14

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo
yêu cầu cho trước. Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo
trục vít ta có thể có loại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không

đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Khi gắn
chặt chốt hay ngỗng vào địn quay giữa ngỗng và trục vít hay địn quay
và trục vít phát sinh ma sát trượt. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và
giảm độ mịn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi.
Nếu bước của trục vít khơng đổi thì tỷ số truyền được xác định
theo cơng thức:

Trong đó:
 - góc quay của địn quay đứng.
r2 - bán kính đòn quay.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng
0,7. Cơ cấu lái này được dùng trước hết ở hệ thống lái khơng có cường
hố nó được dùng chủ yếu cho ơtơ tải và ơtơ khách.
Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển
trục quay đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng
hở của trục lái.

2.1.2.4. Cơ cấu
răng.

Hình 2.6-Cơ cấu lái trục vít
cung răng

lái trục vít cung

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 tồn bộ chiều dài của cung răng đều truyền tải trọng. Vì vậy
15

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mịn của trục vít và cung răng đều
giảm. Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục địn quay trong ổ bi
kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng.

Khe
hở

ăn

khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25 0,6mm ở vị trí hai
bên rìa. Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm
đồng 2. Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các
đệm điều chỉnh 1 từ nắp trên của 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 tồn bộ
chiều dài của cung răng nên áp suất trên răng bé, giảm được ứng suất
tiếp xúc và hao mòn.
Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng được xác định theo
cơng thức:

Trong đó:
r0 - bán kính vịng trịn cơ sở của cung răng.
t - bước trục vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị khơng đổi. Hiệu suất
thuận khoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4. Cơ cấu lái loại này
có thể dùng trên các loại ôtô khác nhau.
2.1.2.5. Cơ cấu lái loại liên hợp.
16

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị khơng đổi và được xác định
theo cơng thức:

Trong đó:
r0 - bán kính
răng.

Hình 2.7-Cơ cấu lái loại

ban đầu của cung

liên hợp
t - bước của trục vít.
Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85.

Do hiệu suất nghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên
đường mấp mơ sẽ nặng nhọc, nhưng nó có khả năng làm cho ơtơ chạy
ổn định ở hướng thẳng nếu vì một ngun nhân nào đó làm bánh xe
phải quay vịng.
Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổi bật là có khả năng làm việc
dự trữ rất lớn, vì vậy nó được dùng chủ yếu trên các loại ơtơ cỡ lớn.
Kết luận:
Đối với đề tài “Thiết kế hệ thống lái cho xe tham khảo Toyota
camry 2.5G” , thì cơ cấu lái tốt nhất và thích hợp nhất là cơ cấu lái trục
răng – thanh răng.
2.2: Tính tốn thiết kế hệ thống lái.
2.2.1 Các thông số tham khảo xe Toyota Camry 2.5G.

2.2.1.1. thơng số kĩ thuật.
Chiều dài tồn bộ xe

: 4850 mm.

Chiều rộng toàn bộ xe : 1825 mm.
Chiều cao xe

: 1470 mm.

Chiều dài cơ sở

: 2775 mm.

Vệt bánh trước của xe : 1575 mm.
Vệt bánh sau của xe

: 1560 mm.
17

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

SVTH: NGUYỄN VĂN HƯNG