Thiết kế tính toán hệ thống lái xe tải 8 tấn”.

Mục Lục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI.................................................................4

1.1.Nhiệm vụ,yêu cầu,phân loại.........................................................................................4
1.1.1.Nhiệm vụ hệ thống lái...............................................................................................4
1.1.2.Yêu cầu hệ thống lái..................................................................................................5
1.1.3.Phân loại hệ thống lái................................................................................................5
1.2.Các cơ cấu lái thường dùng trên ô tô............................................................................6
1.2.1.Kết cấu hệ thống lái...................................................................................................6
1.2.1.1.Vành lái..................................................................................................................6
1.2.1.2.Trục lái................................................................................................................... 7
1.2.1.3.Cơ cấu lái...............................................................................................................7
1.2.1.4.Các cơ cấu lái thường dùng....................................................................................9
1.2.1.5.Dẫn động lái.........................................................................................................11
1.2.1.6.Các góc đặt bánh xe.............................................................................................14
1.2.1.7.Hệ thống lái có trợ lực..........................................................................................17
CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI...............................................19

2.1.Giới thiệu xe tham khảo.............................................................................................19
2.1.1.Giới thiệu chung về xe tải huyndai HD800.............................................................19
2.1.2.Thông số kỹ thuật....................................................................................................20
2.2.Lựa chọn phương án thiết kế......................................................................................22
2.2.1.Chọn phương án dẫn động lái..................................................................................22
2.2.2.Chọn phương án cơ cấu lái......................................................................................22
2.2.3.Lựa chọn trợ lực lái.................................................................................................22
2.3.Tính tốn thiết kế hệ thống lái....................................................................................27
2.3.1.Tính tốn động lực học hình thang lái.....................................................................27
2.3.1.1.Xây dựng đường cong lý thuyết...........................................................................27
2.3.1.2.Xây dựng đường cong thực tế..............................................................................28
2.3.2.Tính tốn thiết kế cơ cấu lái trục vít –êcu bi- cung răng..........................................30

2.3.2.1.Lực cực đại tác dụng lên vơ lăng..........................................................................30
2.3.2.2.Thiết kế trục vít- êcu bi........................................................................................33
2.3.2.3.Thiết kế bộ truyền thanh răng –cung răng............................................................37
2.3.3.Tính bền các chi tiết cịn lại của hệ thống lái...........................................................40
2.3.3.1.Tính bền trục lái...................................................................................................40
2.3.3.2.Kiểm tra bền đòn quay đứng................................................................................41
2.3.3.3.Kiểm tra bền các thanh kéo..................................................................................43

1

2.3.3.4.Kiểm tra bền địn bên...........................................................................................46
2.3.3.5.Kiểm tra bền Rơ-tuyn...........................................................................................47
2.3.4.Tính trợ lực lái.........................................................................................................49
2.3.4.1. Ngun lý hoạt động của cường hố lái..............................................................49
2.3.4.2.Tính tốn xylanh lực............................................................................................51
2.3.4.3.Tính sơ bộ hành trình làm việc của Piston............................................................54
2.3.4.4.Xác định lưu lượng của bơm dầu.........................................................................55
2.3.4.5.Tính tốn các chi tiết của van phân phối..............................................................56
CHƯƠNG 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI............................................59

3.1.Các phương pháp và quy trình chuẩn đốn hệ thống lái.............................................59
3.1.1.Các phương pháp....................................................................................................59
3.1.2.Quy trình chuẩn đốn..............................................................................................59
3.1.2.1.Đo độ rơ vành lái..................................................................................................59
3.1.2.2.Đo giá trị lực vành lái lớn nhất.............................................................................59
3.1.2.3.Đo góc quay bánh xe dẫn hướng..........................................................................59
3.1.2.4.Kiểm tra qua tiếng ồn...........................................................................................60
3.1.2.5.Chuẩn đoán khi thử trên đường............................................................................60
3.1.2.6.Xác định khả năng ổn định chuyển động thẳng khi trên đường thử.....................60
3.2.Quy trình tháo lắp hệ thống lái...................................................................................61

3.2.1.Trình tự tháo,lắp hệ thống lái..................................................................................61
3.2.1.1.Trình tự tháo.........................................................................................................61
3.2.1.2.Trình tự lắp...........................................................................................................62
3.3.Quy trình kiểm tra ,bảo dưỡng ,sửa chữa hệ thống lái................................................63
3.3.1.Quy trình kiểm tra...................................................................................................63
3.3.1.1.Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống lái.........................................................................63
3.3.2.Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái.............................................................................67
3.3.2.1.Những hư hỏng chính...........................................................................................67
3.3.2.2.Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái...........................................................................69
3.3.2.3.Điều chỉnh cơ cấu lái...........................................................................................69
3.3.2.4.Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở..........................................................69
3.3.3.Sửa chữa hệ thống lái..............................................................................................69
KẾT LUẬN...................................................................................................................... 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................73

2

Lời nói đầu

Ngày nay, nhu cầu về giao thông vận tải ở nước ta ngày càng tăng cùng với sự phát
triển mạnh mẽ của nền kinh tế. Ơtơ đóng một vai trị rất quan trọng trong giao thơng vận
tải. Số lượng hành khách và hàng hoá được vận chuyển bằng ôtô chiếm một số lượng lớn
trong tổng số hành khách và hàng hoá vận chuyển hàng năm của tất cả các loại phương
tiện. Đó là do ơtơ có khả năng cơ động cao, có thể vận chuyển được hàng hố trên nhiều
loại địa hình.

Do điều kiện kinh tế xã hội ở nước ta mà số lượng ôtô tải chiếm một số lượng lớn.
Trong đó, những loại xe ơtơ có tải trọng trung bình với ưu điểm về khả năng cơ động và
mang lại hiệu quả kinh tế khi vận chuyển khối lượng hàng hoá nhỏ trên một qng đường

trung bình. Hiện nay ngành cơng nghiệp ơ tô ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ và ngày
càng khẳng định vai trị to lớn của mình trong các ngành công nghiệp trọng điểm của
quốc gia. Nhận thấy tiềm năng của công nghiệp ô tô nên nước ta đã chủ động mở cửa cho
các nhà đầu tư nước ngoài xây dựng các nhà máy lắp ráp cũng như sản xuất linh kiện ơ tơ
trong nước góp phần giải quyết vấn đề nhân lực cũng như thúc đẩy kinh tế, đóng góp
khơng nhỏ vào nguồn thu của chính phủ. Với tốc độ phát triển mạnh mẽ như vậy càng địi
hỏi nguồn nhân lực trong ngành cơng nghiệp ơ tơ cần phải có trình độ và chun mơn
cao. Điều đó đang được thể hiện bằng việc ra đời rất nhiều trung tâm chuyên nghiên cứu
phát triển công nghệ, thiết kế tính tốn, mơ phỏng lắp ráp ơ tơ… Trong các trường đại
học việc khuyến khích sinh viên nghiên cứu các công nghệ mới trên ô tô hiện đại cũng
đang được sinh viên nhiệt tình tham gia.

Một trong những hệ thống đặc biệt quan trọng của ô tô là hệ thống lái. Hệ thống này có
chức năng điều khiển hướng chuyển động của ơ tơ, nó đảm bảo tính năng ổn định chuyển
động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá trình chuyển động hệ
thống lái có ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn của người sử dụng, đặc biệt với các loại xe
hiện đại có tốc độ cao. Do đó người ta khơng ngừng cải tiên hệ thống lái để nâng cao tính
năng của nó. Bởi vậy chúng em đã được giao nhiệm vụ “Thiết kế tính tốn hệ thống lái
xe tải 8 tấn”.

Trong q trình thực hiện khơng tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được
sự chỉ bảo và ghóp ý của các thầy và các bạn. Trong quá trình làm đồ án, em đã được sự
hướng dẫn tận tình của thầy Chu Văn Huỳnh và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp. Em
xin chân thành cảm ơn!

Vĩnh Phúc,ngày 22 tháng 03 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Hoàng Văn Dũng

3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

1.1.Nhiệm vụ,yêu cầu,phân loại

1.1.1.Nhiệm vụ hệ thống lái
-Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các
bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong
của ôtô khi cần thiết .
-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 vô lăng
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 vơ lăng một lực. Đồng thời cần
có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông 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.
- Các trạng thái quay vòng của xe.
+ Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá trình phức
tạp. Khi xe chuyển động trên đường vịng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc
quay của vành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vòng với một bán kính quay vịng R0 tương
ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ).
+ Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy q trình quay vịng là động,
trạng thái quay vịng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay
vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và
hệ thống treo.
+ Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vịng xe theo bán kính R0 người lái phải tăng
góc quay vành lái một lượng vl. Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xe theo
bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng vl.

+ Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm, làm mất
tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng
của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). Ở những trạng thái này yêu cầu
người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh
hưởng tới tính năng quay vịng và tính an tồn chuyển động của xe, đặc biệt là những xe
có vận tốc lớn .

4

Trạng thái quay vòng Ro
thiêu: Rqv>Ro Rqv
Ro
Rqv

Trạng thái quay vòng
thõa: Rqv
O

O1 O1

O

Hình 1.1 Các trạng thái quay vòng của xe

1.1.2.Yêu cầu hệ thống lái

Một trong các hệ thống quyết định đến tính an tồn và ổn định chuyển động của ôtô là
hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
-Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơtơ có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngặt

trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé
-Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái
-Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe khơng bị trượt lết khi quay
vịng
-Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ 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 ổn định.
-Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa

1.1.3.Phân loại hệ thống lái

- Theo cách bố trí vành lái
+ Hệ thống lái với bố trí bên trái
+ Hệ thống lái với bố trí bên phải
-Theo số lượng cầu 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 cấu lái loại trục vít - bánh vít.
+Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng.

5

+Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn.
+Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay.
+ Cơ cấu lái loại liên hợp (trục vít ,êcu,cung răng).

+ Cơ cấu 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.(thủy lực, khí nén, điện).
1.2.Các cơ cấu lái thường dùng trên ô tô

1.2.1.Kết cấu hệ thống lái

9
78

B A

6 3
5
4 2
1

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quát hệ thống lái
1.Vành lái 2.Trục lái 3.Cơ cấu lái 4.Đòn quay đứng
5.Đòn kéo dọc 6.Hình thang lái 7.Địn quay ngang
8.Trụ xoay đứng 9.Bánh xe

1.2.1.1.Vành lái

- Vành lái có dạng vành trịn. 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.

Mvl=Pl.rvl.

Trong đó:Mvl : Là mơ men vành lái

Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái
rvl : Là bán kính vành lái.

6

-Vành lái của bất kỳ loại ơtơ nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không được vượt
quá 8 0 .

1.2.1.2.Trục lái

- Trục lái có nhiệm truyền mơmen lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái chính có
thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống truc 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.Ngồi cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính cịn có
thể có thêm một số cơ cấu điều khiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu
nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh vị trí vơ lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với
người lái, hệ thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt
được vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái .

1.2.1.3.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 .
Các yêu cầu của cơ cấu lái.

-Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+Có thể quayđược 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.
+Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt đường lên vơ
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 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 …
-Tỷ số truyền của cơ cấu lái:
+Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay của địn qua
đứng.

7

d 25
ic    
d  (1-1) 20

15

 : góc quay bánh lái 10

 : góc quay đòn quay đứng 5

+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo

tăng mômen từ vành lái đến các bánh xe 720 540 360 180 180 360 540 720

dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực Hình 1.3 Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cơ cấu
đánh lái nhưng người lái phải quay vô

lăng nhiều hơn khi quay vòng.

+ 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 tối đa từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi. Quy luật

thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ bên:

+ Trong phạm vi góc quay   /2 thì tỷ số truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm

bảo chính xác cao trong khi lái ơtơ trên đường thẳng với tốc độ cao và giúp lái nhẹ nhàng

vì đa số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí trung gian. Ngồi việc lái

nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi theo qui luật như thế sẽ giảm ảnh hưởng của

những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái.

+ Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như khơng thay đổi. Ở

đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc lớn giúp khả

năng quay vịng của ơtơ tốt hơn.

-Tỷ số truyền của dẫn động lái id

+ 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 vịng 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

-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.

il  pc (1 - 2)
pl

pc Mc c , pl Ml r (1 - 3)

Trong đó: Mc - mơmen cản quay vịng của bánh xe.

c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến

đường trục đứng kéo dài.

Ml - mơmen lái đặt trên vành lái.

r - bán kính vành tay lái.

Như vậy ta có:

8

il Mc . r (1 - 4)
c Ml

+Bán kính vành tay lái ở đa số ôtô hiện nay là 200  250mm và tỷ số truyền góc ig khơng

vượt q 25 vì vậy il khơng được lớn quá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10  30.

- 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.

-Hiệu suất nghịch

+Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái. Nếu

hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽ

không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái. Nhưng

không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp q vì khi đó bánh lái xẽ khơng tự trả lại

được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng

tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường tác

dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu

suất nghịch nhất định.

1.2.1.4.Các cơ cấu lái thường dùng

a.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.

Hình 1.4 Cơ cấu lái trục vít chốt quay

b.Cơ cấu lái trục vít con lăn
9

Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm 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 tuỳ theo lực
truyền qua cơ cấu lái.

A-A

3

1 2 B

A 1 Nh×n theo B

A

Hình 1.5 Cơ cấu lái trục vít con lăn

c.Cơ cấu lái trục vít -êcu bi - thanh răng - cung răng
-Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có rãnh trịn

có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi
quay trở lại vị trí ban đầu.

-Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này làm
quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi bánh răng rẻ
quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn
hướng.

10

1234 5 67

10 9 8

Hình 1.6 Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn

1. Vỏ cơ cấu lái 6. Phớt

2. ổ bi dưới 7. Đai ốc điều chỉnh

3.Trục vít 8. Đai ôc hãm

4. Êcu bi 9. Bánh răng rẻ quạt

5. Ổ bi trên 10.Bi

- Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trục vít

và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).

1.2.1.5.Dẫn động lái

-Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe.
-Dẫn động lái 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. Hình thang lái có thể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng
tùy theo bố trí chung.
-Quan hệ hình học ACKERMAN.
+Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn hướng
quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường kéo dài của tâm
trục cầu sau .

11

H L

ì

n

h

O 2. B

1

1

S
ơ
đ
ồ

b

i
ể

u

d

i
ễ

n

c

á

c

kí

c

h

t

h
ư
ớ

c

c
ủ

a
đ

ò

n

q

u
a 12

y
đ

n

g

.

R

Hình 1.7 Quasn hệ hình học của ACKERMAN
+Để thực hiện quay vịng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu) phải quay

theo các góc ,  khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thức sau :

Cotg  Cotg  B (1- 5)
L

Trong đó :L : chiều dài cơ sở của xe.

B0 : khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua

tâm trục bánh xe và song song với mặt đường .

,  : Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngồi

+Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi là hình

thang lái Đantơ. Hình thang lái Đantơ chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song do kết

cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có kích thước và vị trí

địn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái 4 khâu với

quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn. Giá trị sai

lệch so với lý thuyết từ 0030’ đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp.

+ Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái Đantơ như

sau:Dầm cầu đứng đóng vai trị là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe,

đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái). Các đòn bên quay

quanh đường tâm trụ đứng (hình 1.8)

v v
DÇm cÇu liỊn Đòn kéo ngang

a) b)

Hình 1.8 Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền
a.Địn kéo ngang khi có dầm cầu liền
b.Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu

+Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh
xe dịch chuyển độc lập với nhau.
+Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấu lái,
dẫn động lái và hệ thống treo…nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học ACKERMAN, tức
gần đúng với hình thang lái Đantơ. Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ
thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.9:

13

Hình1.9 Cơ cấu địn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a.Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu
b.Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu

+Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng và hai
hình thang lái 4 khâu Đantơ.

Hình 1.10 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng
+Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong khoảng từ 0,85
đến 1,1.

1.2.1.6.Các 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. Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe. 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).

a .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)

-Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm của
bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ.

(-) (+)

CAMBER

14

Hình 1.11 Góc CAMBER
-Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động
của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ
thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng,
để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
- Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng theo
hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra
ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vng góc với mặt đường để tiếp nhận lực
bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc Camber thường âm.
b.Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)
-Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ,xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và
phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe .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 khoảng

(+) (-)

V

c

Caster c.

.

Hình 1.12 Caster và khoảng Caster

- Hồi 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 Yb của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một mơ men ổn

định, mơ men đó được xác định bằng công thức sau:

M=Yb.c (1- 6)

-Mơmen 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 khơng lớn. Mơmen 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 00đến 30.

15

c. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

-Góc nghiêng ngang của 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.

Hình 1.13 Góc KingPin

Kingpin (+) (-)

-Tác dụng:
+Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là bán kính
quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r0. Nếu r0 lớn sẽ sinh ra mô men lớn quanh trụ
quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm
tăng lực đánh lái. Do vậy giá trị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương
pháp để giảm r0 là tạo Camber dương và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin) .
+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 do có mơmen phản lực (gọi là mômen
ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe. Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độ
lớn của góc KingPin.
d. Độ chụm và độ mở (góc dỗng)
- Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía sau thì gọi là
độ chụm. Nếu bố trí ngược lại là độ mở.
- Độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước B, A được đo ở mép ngoài
của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài
mịn của lốp và ổn định của vành lái.

16

A

B

Hình 1.14 Độ chụm
-Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn Pf ngược chiều chuyển
động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực Pf này đặt cách trụ quay đứng
một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng. Mômen 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.

fP V fP

R R

0 0

Hình 1.15 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 động cơ đột ngột (phanh bằng động cơ), thì bố trí các
bánh xe với góc đặt  có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng khơng.

1.2.1.7.Hệ thống lái có trợ lực

a.Cơng dụng và sự cần thiết của hệ thống 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 tồn 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

17

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.

b.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
-Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực
+Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.
+Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng .
+Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực lực đặt thành cụm riêng ,cơ cấu lái
nằm riêng.
+Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực ,cơ cấu lái riêng biệt.
-Hiện nay dạng bố trí thơng dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phân phối, xy lanh
lực và cơ cấu lái đặt chung. Còn nguồn năng lượng là một bơm cánh gạt được dẫn động
từ động cơ của xe nhờ dây đai.

c. Nguyên lý trợ lực lái

- Trợ lực lái là một thiết bị thuỷ lực sử dụng công suất của động cơ để giảm nhẹ lực lái.
Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong xy lanh lực.
Piston trợ giúp cho việc chuyển động của thanh răng. Mức độ trợ giúp phụ thuộc vào độ
lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston. Vì vậy nếu cần trợ lực lớn hơn thì phải tăng áp
suất dầu.

-Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng).
+Dầu từ bơm được đẩy lên van điều khiển. Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu sẽ chảy
qua van vào cửa xả và hồi về bơm. Vì áp suất dầu bên trái và bên phải piston là như nhau
nên piston không chuyển động về hướng nào.
-Khi quay vòng .

Khối van điều khiển Bơm

Xy lanh lực Piston

Hình 1.16 Sơ đồ1n8guyên lý trợ lực lái ở vị trí trung gian

+ Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hướng nào, giả sử quay sang phải thì van điều khiển
cung di chuyển làm đóng một phần cửa dầu, cịn cửa kia mở rộng hơn. Vì vậy làm thay
đổi lượng dầu vào các cửa, cùng lúc đó áp suất dầu được tạo ra. Như vậy tạo ra sự trênh
lệch áp suất giữa hai khoang trái và phải của piston. Sự trênh lệch áp suất đó làm piston
dịch chuyển về phía có áp suất thấp, dầu bên áp suất thấp sẽ được đẩy qua van điều khiển
về bơm.

Khối van điều Bơm
khiển

Xy lanh lực Piston

Hình 1.17 Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vịng

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI

2.1.Giới thiệu xe tham khảo

2.1.1.Giới thiệu chung về xe tải huyndai HD800

- Xe tải Huyndai HD800 8 tấn là dịng sản phẩm xe có tải trọng 8 tấn được nhập khẩu
toàn bộ linh phụ kiện từ nhà máy Huyndai Hàn Quốc và được lắp ráp tại nhà máy
Huyndai Đô Thành đây là sản phẩm xe được cải tiến và trang bị thông minh với cabin đạt
tiêu chuẩn khí động lực học động cơ D4DB 4 kỳ 4 xilanh thẳng hàng vơ cùng mạnh mẽ
và có độ bền cao ,khung gầm cầu Dymos có khả năng chịu tải trọng cao.Đặc biệt xe tích
hợp lá nhíp 2 tầng giúp chở tải nặng mà khơng bị xệ nhíp. Xe tải Huyndai HD800 được
thiết kế rất khoa học với các góc cạnh được chau chuốt cân đối ,mang tính khí động lực
học cao giúp xe di chuyển dễ dàng tiết kiệm nhiên liệu. Xe tải Huyndai HD800 8 tấn
cũng sở hữu 2 màu chủ đạo xanh và trắng đầu xe với lới tản nhiệt được mạ crom sang
bóng đặt ở giữa với nhiều khe hút gió giúp máy mát,cụm đèn pha xếp tầng giúp khả năng
chiếu sang cao đi kèm với nó là đèn xương mù đèn xi nhang giúp lái xe an toàn hơn. Xe
tải Huyndai HD800 là dòng xe đang được rất nhiều người sử dụng trong những năm gần
đây.

19

Hình 2.1 Hình ảnh xe Huyndai HD800

2.1.2.Thơng số kỹ thuật D4DB-d
Diesel, 4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng,
Kiểu động cơ làm mát bằng nước
Loại

100 ps/rpm
Động cơ Công suất động cơ
30 kg.m (294N.m)/2000rpm
(ps/vòng/phút) 3907cc
Phun nhiên liệu trực tiếp
Momen xoắn lớn nhất Turbo Charge Intercooler (TCI)
100
(N.m/vòng/phút) Euro II
Dung tích xy lanh (cm3)
Hệ thống phun nhiên liệu
Hệ thống tăng áp
Dung tích thùng nhiên liệu (lít)
Tiêu chuẩn khí thải

Kích thước Kích thước xe : Dài x Rộng x 6.960 x 2.200 x 3.060
5.050 x 2.060 x 1.890
Cao (mm) 4020
Kích thước lịng thùng hàng

(mm)
Khoảng cách trục (mm)

20