Tính toán thiết kế hệ thống lái trên xe ô tô tải 8 tấn

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

MỤC LỤ
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 4
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI..............................................................5
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu..........................................................................5
1.1.1 Công dụng......................................................................................................5
1.1.2 Phân loại hệ thống lái.....................................................................................5
1.1.3. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô........................................................................5
1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô...............................................................6
1.2.1 Vành lái..........................................................................................................6
1.2.2 Trục lái...........................................................................................................7
1.2.3 Cơ cấu lái.......................................................................................................7
1.3 Góc đặt bánh xe..................................................................................................11
1.3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)...................................................12
1.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)....13
1.3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)........................................................14
1.3.4 Độ chụm và độ mở (góc dỗng)...................................................................14
1.3.5 Bán kính quay vịng (góc bánh xe, bán kính quay vịng)..............................16
1.4 Dẫn động lái.......................................................................................................16
1.4.1 Cơng dụng của dẫn động lái.........................................................................16
1.4.2 Các loại dẫn động lái....................................................................................17
1.5. Hệ thống lái có trợ lực.......................................................................................20
1.5.1 Cơng dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái.......................................20
1.5.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái........................................................................20
1.5.3 Nguyên lý trợ lực lái....................................................................................20
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 8 TẤN...................................22
2.1 Tổng quan về xe tham khảo Huyndai 8 tấn HD800............................................22
2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế................................................................23

2.2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu lái.........................................23
2.2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái.....................................24
2.2.3 Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái................................................24
2.3 Tính tốn động học của hệ thống lái...................................................................25
2.3.1 Tính tốn động học hình thang lái................................................................25

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

1

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

2.3.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết...............................27
2.3.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế..................................28
2.3.4 Xác định mơ men cản quay vịng tại chỗ......................................................30
2.3.5 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái.............................................34
2.3.6.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vịng ơ tơ..............................34
2.4 Tính tốn thiết kế cơ cấu lái trục vít –Ê CuBi- Thanh Răng- Cung Răng...........35
2.4.1 Thơng số hình học........................................................................................35
2.4.2 Thiết kế bộ truyền trục vít – ê cubi...............................................................36
2.4.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng - cung răng....................................................40
2.4.4 Chọn vật liệu................................................................................................40
2.4.5 Xác định các thơng số của bộ truyền...........................................................40
2.5 Tính bền hệ thống lái..........................................................................................43
2.5.1 Tính bền trục lái...........................................................................................43

2.5.2 Tính bền địn quay đứng...............................................................................45
2.5.3 Tính bền địn kéo dọc...................................................................................47
2.5.4 Tính bền địn kéo ngang...............................................................................48
2.5.5 Tính bền địn bên..........................................................................................50
2.5.6 Tính bền khớp cầu (Rơ tuyn)........................................................................51
2.6 Thiết kế hệ thống cường hóa lái.............................................................................52
2.6.1 Các yêu cầu của cường hóa lái.....................................................................52
2.6.2 Lựa chọn phương án bố trí cường hóa lái.....................................................53
2.6.3 Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái..........................................53
2.6.4 Chọn van phân phối......................................................................................57
2.6.5 Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay..................................57
2.6.6 Tính tốn cường hóa lái................................................................................58
CHƯƠNG 3: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI..............................66
3.1 Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái..........................................................................66
3.1.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống.......................................................................66
3.1.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái.......................................................................66
3.2 Sửa chữa hệ thống lái.........................................................................................67
3.2.1 Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái.......................................67
3.2.2 Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái......................................................................70
3.2.3 Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở..................................................70
3.2.4 Kiểm tra trợ lực lái.......................................................................................70

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

2

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

KẾT LUẬN.................................................................................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................73

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

3

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kính tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao
thông vận tải ngày càng lớn. Vai trị quan trọng của ơ tơ ngày càng được khẳng định vì
ơ tơ có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hóa trên nhiều loại địa
hình khác nhau.
Những năm gần đây, lượng ơ tơ tải có xu hướng tăng lên, đặc biệt là loại ô tô tải
8 tấn với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích
sử dụng khác nhau.
Với ơ tơ nói chung và ơ tơ tải nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng
đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện. Một trong các
hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái. Với đồ
án tốt nghiệp của em, em đã cơ bản hoàn thành việc Tính tốn thiết kế hệ thống lái
trên xe ô tô tải 8 tấn.

Trong quá trình thực hiện đề tài em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của
Thầy Vũ Thế Truyền cùng các thầy trong bộ môn ôtô. Mặc dù đã cố gắng nhưng do
kiến thức có hạn và thời gian làm đờ án tốt nghiệp cịn hạn chế cho nên khơng tránh
khỏi những sai xót kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy để em có
thể hoàn thiện hơn trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày……tháng……năm 2023
Sinh viên thực hiện

PHẠM TIẾN ANH

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

4

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI
1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu
1.1.1 Công dụng
Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ơ tơ nhờ quay
vịng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển
động cong của ô tô khi cần thiết.
1.1.2 Phân loại hệ thớng lái
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô:

1.1.2.1 Phân loại theo phương pháp chuyển hướng
+ Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS);
+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).
1.1.2.2 Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực
+ Hệ thống lái cơ khí;
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực;
+ Hệ thống lái trợ lực bằng khí nén hoặc chân khơng;
+ Hệ thống lái trợ lực điện.
1.1.2.3 Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít glơbơit – con lăn;
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – ê cubi – thanh răng- cung răng;
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng;
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít- cung răng.
Ngoài ra cịn có cơ cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh răng- cung răng…
1.1.2.4 Phân loại theo cách bố trí vành lái
+ Bố trí vành lái bên trái ( theo luật đi đường bên phải);
+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái).
1.1.3. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của
ô tô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơ tơ có nghĩa là khả năng quay vịng
nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé;
+ Lực tác dụng lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái;

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

5

SVTH: PHẠM TIẾN ANH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

+ Đảm bảo được động học quay vịng đúng để các bánh xe khơng bị trượt lết khi
quay vòng;
+ Hệ thống trợ lực phải có tính tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác
động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng;
+ Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái;
+ Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không
ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái;
+ Giữ chuyển động thẳng ổ định;
+ Hệ thống lái phải được bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
1.2 Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô
9

8

7

A

B
6

3
5
2
4

1

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.
1. Vành lái
2. Trục lái
3. Cơ cấu lái
4. Đòn quay đứng
1.2.1 Vành lái

5. Địn kéo dọc
9. Bánh xe
6. Hình thang lái
7. Địn quay ngang
8. Trụ xoay đứng

Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra mô
men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực
người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.
Mv1=P1.rv1
Trong đó:
Mv1: mơ men vành lái
P1: lực mà người lái tạo ra trên vành lái

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

6

SVTH: PHẠM TIẾN ANH

ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

rv1: bán kính vành lái.
Vành lái của bất kỳ loại ô tô nào cũng có độ rơ nhất định, với xe con khơng
vượt q 80.
1.2.2 Trục lái
Trục lái có nhiệm vụ truyền mơ men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gờm 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 vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu
này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn
xảy ra.
Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và
loại trục lái khơng thay đổi được góc nghiêng.
1.2.3 Cơ cấu lái
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các
bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối với xe con
và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải.
1.2.3.1 Các yêu cầu của cơ cấu lái
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 rơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất;
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thấp nhất và tuổi thọ cao;
+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
1.2.3.2 Một số loại cơ cấu lái thường dùng

1.2.3.2.1 Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này gờm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay;
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

7

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Hình 1.2: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:
+ 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. 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.
1.2.3.2.2 Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gờm trục vít glơbơit
1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay
đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tùy
theo lực truyền qua cơ cấu lái.

Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít con lăn

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

8

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

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 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. Đường trục của
con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn  = 5  7(mm), điều này
cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử
dụng.
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 khơng 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.
1.2.3.2.3 Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng gờm 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 đòn bên qua các đầu thanh răng, sau đó làm
quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xoay đứng.
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.
Ưu điểm:
+ 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.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

9

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Hình 1.4: Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
1.2.3.2.4 Cơ cấu lái trục vít cung răng
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. Vì vậy 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.
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 mòn.
Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.

Hình 1.5: Cơ cấu lái trục vít – cung răng

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

10

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

1.2.3.2.5 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng
Gờm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít êcu có rãnh
trịn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường
hời bi quay trở lại vị trí ban đầu.
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 ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng nếu vì một ngun
nhân nào đó làm bánh xe phải quay vịng.

Hình 1.6: Cơ cấu lái kiểu trục vít ecubi – thanh răng – cung răng
1. Vỏ cơ cấu lái

6. Phớt

2. Ổ bi dưới

7. Đai ốc điều chỉnh

3. Trục vít

8. Đai ốc hãm

4. Êcu bi

9. Bánh răng rẻ quạt

5. Ổ bi trên

10. Bi

Cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng 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.
Cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng có ưu điểm lực cản
nhỏ, ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
1.3 Góc đặt bánh xe
Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở
trạng thái chạy thẳng hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các

bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định. Những góc này được gọi chung là
góc đặt bánh xe.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

11

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Nếu các góc đặt bánh xe khơng đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau:
+ Khó lái;
+ Tính ổn định lái kém;
+ Trả lái trên đường vòng kém;
+ Tuổi thọ lốp giảm (mịn nhanh).
1.3.1 Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)
Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng là góc đặt nghiêng bánh xe đo trên
mặt phẳng ngang giữa mặt phẳng lăn bánh xe so với mặt phẳng đối xứng dọc của xe.
Nhìn từ phía trước lại, góc nghiêng này được thể hiện trên hình 9a

Hình 1.7: Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng
Trên đa số ô tô ngày nay bố trí cấu trúc góc nghiêng ra ngoài (góc nghiêng ngang
dương), trên các ơ tơ đua tốc độ cao có thể gặp góc nghiêng vào trong (góc nghiêng
ngang âm) như thể hiện trên hình 9b, c.
Bố trí bánh xe dẫn hướng với góc nghiêng ngang dương có tác dụng:
+ Khi bánh xe chịu tải, khắc phục các khe hở trong kết cấu, góc nghiêng ngang

giảm nhỏ, đảm bảo đa số thời gian bánh xe lăn phẳng giúp bánh xe có khả năng tiếp
nhận phản lực tốt hơn và tạo sự mài mòn đều bề mặt lăn của lốp,
+ Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe có xu hướng đẩy bánh xe vào
trong, khắc phục độ rơ ổ bi moay ơ bánh xe,
+ Vành lái. Giảm cánh tay đòn "c", tức là giảm nhỏ mơ men cản quay vịng, đồng
thời giảm lực trên

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

12

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Bố trí bánh xe dẫn hướng với góc nghiêng ngang âm giảm khả năng trượt ngang
của bánh xe ngoài dưới tác dụng của lực ly tâm khi chuyển động với vận tốc cao.
1.3.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)

Hình 1.8: Góc nghiêng trụ đứng và chế độ lệch dọc
Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của trụ
đứng. Nó được đo bằng độ và được xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương
thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Nếu trụ xoay đứng nghiêng về phía sau thì gọi là góc
nghiêng dương và ngược lại gọi là góc nghiêng âm.
Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm
vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường được gọi là khoảng Caster C.
Chức năng của góc Caster:

+ Hời vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe
vào đường vịng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vào
đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản
lực bên Yb;
+ Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều
tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Y b của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một
mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng cơng thức sau:
M=Yb.c

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

13

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

+ Mơ men này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó bị
lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc phục
mơ men này. Vì vậy, góc Caster thường không lớn. Mô men này phụ thuộc vào góc
quay vịng của bánh xe dẫn hướng. Đối với các xe hiện đại thì trị số của góc Caster
bằng khoảng từ 00 đến 30.
1.3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)
Góc nghiêng ngang trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe. Góc
Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang đó và
phương thẳng đứng.
Chức năng của góc Kingpin:

+ Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng với
khoảng lệch tâm là bán kính r 0, r0 là bán kính quay của bánh xe quanh trụ đứng, nó là
khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng nằm ngang của bánh xe giữa
đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với tâm của vết tiếp xúc của bánh xe với mặt
đường.

Hình 1.9: Góc nghiêng ngang trụ đứng
+ Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r 0 quá
lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi phanh sẽ sinh ra
một mô men quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các bánh xe bị kéo sang một phía có
phản lực lớn hơn.
+ Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các bánh xe tự
động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vịng.
1.3.4 Độ chụm và độ mở (góc dỗng)
Độ chụm của bánh xe là thơng số biểu thị góc chụm của 2 bánh xe dẫn hướng
(hoặc hai bánh xe trên cùng một cầu xe), góc chụm là góc xác định trên một mặt phẳng

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

14

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

đi qua tâm trục nối hai bánh xe và song song với mặt phẳng đường tạo bởi hình chiếu
mặt phẳng đối xứng dọc trục của hai bánh xe lên mặt phẳng đó và hướng chuyển động

của xe.
Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành tay lái.
Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳng hoàn toàn.

Hình 1.10: Độ chụm
Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P f ngược chiều
chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực P f này đặt cách trụ
quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mô men quay với tâm trụ quay đứng. Mô men
này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để lăn phẳng thì các bánh
xe đặt với độ chụm ∆ = B – A dương. Với góc ∆ như thế thì tạo lên sự ổn định chuyển
động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái.

Hình 1.11: Lực cản lăn và vị trí đặt của nó
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe về
phía trước. Bởi vậy góc ∆ giảm. Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của lực
cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ của động cơ đột ngột (phanh bằng động
cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt ∆ có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

15

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

1.3.5 Bán kính quay vịng (góc bánh xe, bán kính quay vịng)

Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc
trượt quay thì đường vng góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe
phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.
Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các
thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đờng thời đạt được bán kính quay
vịng mong muốn.

Hình 1.12: Sự trượt bên khi quay vòng
Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay với
bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một lực
ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm. Lực này là lực hướng tâm. Lực hướng
tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và mặt đường,
lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng.

Hình 1.13: Sơ đồ quay vòng
1.4 Dẫn động lái
1.4.1 Công dụng của dẫn động lái
Dẫn động lái có nhiệm vụ truyền dẫn lực của người lái từ cơ cấu lái tới bánh
xe dẫn hướng, thực hiện việc quay vịng đúng của ơ tơ. Cấu tạo của dẫn động lái phụ

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

16

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, khơng gian cho phép bố trí các đòn và khâu khớp, do
vậy dẫn động lái rất đa dạng. Tuy nhiên việc bố trí dẫn động lái phải phù hợp với quan
hệ động học của hệ thống treo. Dẫn động lái bao gờm các địn được liên kết với nhau
bằng các khớp: đòn quay đứng, đòn kéo dọc, địn quay ngang, trụ đứng, hình thang lái,
và ngơng trục bánh xe.
1.4.2 Các loại dẫn động lái
Dẫn động lái chia ra : dẫn động lái cơ khí, dẫn động lái có trợ lực.
a. Dẫn động lái cơ khí
Dẫn động cơ khí là loại dẫn động chỉ thơng qua các địn và các khớp nối cơ
khí. Dẫn động lái sử dụng các liên kết cơ khí trên ơ tơ tải được thể hiện trên hình
15.16.
Khi quay vành lái, thơng qua cơ cấu lái, đòn quay đứng 1 sẽ quay trong mặt
phẳng dọc của xe. Đòn quay đứng kéo đòn quay ngang 3 quay trong mặt phẳng ngang
nhờ đòn kéo dọc 2. Đòn quay ngang được bắt chặt với trục quay 8 của bánh xe dẫn
hướng, do đó bánh xe cùng quay xung quanh trụ đứng 7. Sự liên kết của các khâu địn
thơng qua khớp cầu, thỏa mãn khả năng dịch chuyển tương đối giữa cơ cấu lái và bánh
xe.

Hình 1.14: Cấu tạo dẫn động lái
+ Vành lái và trục lái
Vành lái và trục lái là các bộ phận truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơ cấu lái,
điều khiển hướng chuyển động của ơ tơ. Vành lái có dạng hình trịn có cốt bằng thép,
bề mặt ngoài làm từ vật liệu có hệ số ma sát cao. Vành lái có các nan hoa được nối với
moay ơ. Moay ơ thường được nối với trục lái thông qua then hoặc then hoa.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

17

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Hình 1.15: Bố trí trục lái và vành lái
b. Hình thang lái
Hình thang lái có tác dụng đảm bảo quan hệ giữa góc quay của các bánh xe dẫn
hướng thực hiện lăn theo tâm quay vòng P nhất định, tức là các bánh xe lăn khơng
trượt trên mặt đường khi quay vịng.
Quan hệ giữa góc quay các bánh xe dẫn hướng được mơ tả trên hình 18.
Hệ thống đối xứng qua trục dọc ơ tơ, khi quay vịng, một bánh xe nằm trong và
một bánh xe nằm ngoài tâm quay vòng O. Để các bánh xe lăn theo tâm quay vịng O,
góc quay bánh xe trong quanh trụ đứng β lớn hơn góc quay bánh xe ngoài α ( β > α ).
Từ quan hệ hình học của ∆ OBC,có:
Cotgα=

OC OL
=
BC L

của ∆ OAD, có: cotg β = Từ đó rút ra:

OD OD
=
AD L

Từ đó rút ra:

cotgα - cotg β =

OC−OD B 0
=
L
L

Trong đó: L – chiều dài cơ sở, Bo - khoảng cách giữa hai tâm trụ đứng.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

18

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỜ ÁN TỚT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Hình 1.16: Tính tốn quan hệ động học của các dẫn hướng
+ Các sơ đờ cấu trúc hình thang lái
Hình thang lái Đantơ có mặt trên nhiều loại xe vì: kết cấu đơn giản, đáp ứng gần
đúng quan hệ lý thuyết. Quan hệ hình học Ackerman phụ thuộc vào kích thước kết cấu
ơ tơ, do vậy các kích thước chiều dài và góc bố trí các khâu của hình thang lái khác
nhau. Mức độ sai lệch gần đúng so với lý thuyết có thể chấp nhận được của các ô tô
hiện nay trong khoảng 1° + 0°30′ khi bánh xe dẫn hướng quay vòng lớn. Sơ đờ kết cấu
hình thang lái trên hình19 được sử dụng trên ơ tơ có dầm cầu liền với hai phương pháp
bố trí địn ngang.

Hình 1.17: Hình thang lái trên xe có dầm cầu liền
1.Dầm cầu liền

2.Địn bên

3.Địn ngang liên kết

Trên hệ treo độc lập, số lượng đòn và khâu khớp tăng lên nhằm đảm bảo các
bánh xe chuyển động độc lập. Kết cấu dẫn động hai bánh xe dẫn hướng rất đa dạng,
nhưng vẫn đảm bảo cơ bản theo quan hệ hình học Ackerman. Hai dạng điển hình của
dẫn động lái ở hệ thống treo độc lập thể hiện trên hình20.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

19

SVTH: PHẠM TIẾN ANH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GVHD: VŨ THẾ TRUYỀN

Hình 1.18. Hình thang lái trên hệ thống treo độc lập
1.Đòn ngang liên kết

2.Đòn ngang hệ treo

c. Các đòn dẫn động lái
Các đòn dẫn động chia theo hai dạng: có chiều dài cố định, có chiều dài điều

chỉnh được. Hình dạng các địn tùy thuộc vào vị trí, kết cấu và khoảng khơng gian di
chuyển. Tên gọi các đòn gắn liền với mặt phẳng làm việc của chúng: đòn quay đứng
làm việc trong mặt phẳng đứng, đòn quay ngang – trong mặt phẳng ngang, địn dọc –
theo mặt phẳng dọc.
1.5. Hệ thớng lái có trợ lực
1.5.1 Công dụng và sự cần thiết của hệ thớng trợ lực lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái.
Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái cịn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe có sự
cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. Ngoài ra 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.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ, phải có
một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái.
1.5.2 Phân loại hệ thống trợ lực lái
Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến;
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh.

GVHD:VŨ THẾ TRUYỀN

20

SVTH: PHẠM TIẾN ANH