Tính toán, thiết kế hệ thống lái của xe Huyndai 8,5 tấn – Huyndai HD170 sử dụng công cụ Inventor

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.74 MB, 96 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI CỦA XE HUYNDAI 8,5 TẤN – HUYNDAI HD170 SỬ DỤNG CÔNG CỤ INVENTOR

Ngành : KỸ THUẬT Ô TÔ Chuyên ngành: CƠ KHÍ Ơ TƠ

Giảng viên hướng dẫn : Th.s Phạm Văn Thức Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đỗ Quốc Trung MSSV: 1951080215 Lớp : CO19B

TP. Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 9 năm 2023

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô Trường Đại Học Giao Thơng Vận Tải TP. Hồ Chí Minh, bộ mơn Cơ khí, khoa Cơ khí ơ tơ đã truyền đạt những kiến

thức quý báu, những hành trang quan trọng cho chúng em trong quá trình học tập tại

trường. Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Ths.Phạm Văn Thức, người đã

giúp đỡ và đưa ra rất nhiều ý kiến cũng như lời khuyên tốt để em có thể hồn thành được đề tài luận văn tốt nghiệp này.

Đối với sinh viên kỹ thuật chúng em khoảng thời gian thực hiện luận văn tốt nghiệp là rất quan trọng, qua đó giúp chúng em tổng kết lại kiến thức và có nhiều kinh nghiệm

hơn khi bước vào những công việc thực tế sau khi tốt nghiệp. Đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống lái của xe Huyndai 8,5 tấn – Huyndai HD170 sử dụng công cụ Inventor” là thành quả nghiên cứu của em trong thời gian làm luận văn tốt nghiệp.

Với sự cố gắng của em và sự giúp đỡ nhiệt tình từ thầy Ths.Phạm Văn Thức, kết

quả nghiên cứu của em đã đạt được những thành tựu nhất định. Tuy nhiên, điều kiện thời gian cũng như trình độ cịn hạn chế, nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong có được những đóng góp chân thành và công tâm của quý thầy cô để đề tài của em có thể hồn thiện hơn.

Bên cạnh đó, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy trưởng bộ mơn cơ khí ơ tơ đã tạo điều kiện thuận lợi để em tiếp cận, tìm hiểu và hồn thiện đề tài tốt nghiệp này.

Em xin chân thành cảm ơn.

Tp. Hồ Chí Minh ngày 11 tháng 9 năm 2023 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Đỗ Quốc Trung

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Hệ thống lái đóng vai trị cực kỳ quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và khả năng điều khiển của một chiếc xe. Nó khơng chỉ tác động đến sự thoải mái và tiện ích của người lái, mà còn ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất và tối ưu hóa năng lượng của xe, cũng như độ tin cậy của tồn bộ hệ thống.

Q trình tính toán và thiết kế hệ thống lái là việc phức tạp và vô cùng quan trọng để đảm bảo rằng xe có thể hoạt động một cách ổn định và an tồn. Nội dung chính của bài được chia thành bốn chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài: Trình bày khái quát về tầm quan trọng

của hệ thống lái đối với hoạt động của một chiếc xe, giới thiệu về vai trò của hệ thống lái trong việc đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách, khả năng điều khiển và lái xe dễ dàng, cũng như tầm quan trọng của việc tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng.

Chương 2: Tổng quan về hệ thống lái xe Huyndai HD170: Tìm hiểu về hệ thống

lái của xe Huyndai HD170, trình bày về cấu trúc và các thành phần chính của một số hệ thống lái, chọn phương án để thiết kế hệ thống lái của xe Huyndai HD170 để tiếp tục q trình tính tốn.

Chương 3: Tính tốn thiết kế hệ thống lái xe Huyndai HD170: Tính tốn và

thiết kế hệ thống lái của xe Huyndai HD170, xác định các thông số kỹ thuật quan trọng như tỷ số truyền, trục vít, êcu bi thanh răng, bánh răng rẻ quạt và các yếu tố liên quan khác đến hệ thống lái.

Chương 4: Xây dựng mơ hình 3D cơ cấu lái và mô phỏng chuyển động bằng phần mềm Inventor: Sử dụng phần mềm Inventor để xây dựng mơ hình 3D của cơ cấu

lái trong hệ thống lái và mô phỏng chuyển động của cơ cấu lái.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

iii

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ...i

TÓM TẮT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ... ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ... vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU ...ix

PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT ... x

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ... 1

1.1 Lý do chọn đề tài ... 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu ... 1

1.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu ... 2

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI XE HUYNDAI HD170 ... 3

2.1 Những vấn đề chung của hệ thống lái ... 3

2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ... 3

2.1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống lái ... 3

2.1.1.2 Yêu cầu của hệ thống lái ... 4

2.1.1.3 Phân loại của hệ thống lái... 5

2.1.2 Vấn đề quay vòng và dẫn hướng đối với ô tô ... 6

2.1.2.1 Vấn đề quay vòng của xe... 6

2.1.2.2 Vấn đề dẫn hướng của xe ... 8

2.1.3 Các góc kết cấu của bánh xe dẫn hướng ... 9

2.1.3.1 Góc nghiên ngang bánh xe dẫn hướng (Camber) ... 9

2.1.3.2 Góc nghiêng dọc bánh xe dẫn hướng (độ chụm – toe in, toe uot) ... 10

2.1.4 Các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng ... 11

2.1.4.1 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin) ... 11

2.1.4.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)... 13

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

2.1.5 Trợ lực lái ... 14

2.1.5.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại trợ lực lái ... 14

2.1.5.2 Các cụm cơ bản và sơ đồ tổng quát của trợ lực lái ... 14

2.1.5.3 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái thủy lực ... 16

2.2 Giới thiệu chung về xe tải HUYNDAI HD170 ... 17

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế ... 19

2.3.1 Lựa chọn phương án dẫn động lái ... 19

2.3.2 Lựa chọn cơ cấu lái... 20

2.3.2.1 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng ... 20

2.3.2.2 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng ... 21

3.1 Thiết kế dẫn động lái ... 25

3.1.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái ... 25

3.1.1.1 Tỷ sô truyền của cơ cấu lái iω ... 25

3.1.1.2 Tỷ số của dẫn động lái id ... 25

3.1.1.3 Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái ig ... 26

3.1.1.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái Il ... 26

3.1.2 Tính tốn động học của hệ thống lái ... 30

3.1.2.1 Tính tốn động học của hình thang lái ... 30

3.1.2.2 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết ... 32

3.1.2.3 Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ... 33

3.1.2.4 Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vịng ơ tơ ... 35

3.1.3 Tính tốn các chi tiết cảu dẫn động lái ... 37

3.1.3.1 Tính trục lái ... 37

3.1.3.2 Tính địn quay đứng ... 38

3.1.3.3 Tính địn kéo dọc ... 40

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

3.1.3.4 Tính địn kéo ngang ... 41

3.1.3.5 Tính địn kéo bên ... 44

3.1.3.6 Tính khớp cầu (Rơ tuyn) ... 45

3.2 Tính tốn cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng ... 47

3.2.1 Thơng số hình học ... 47

3.2.2 Thiết kế bộ truyền trục vít – êcu bi... 47

3.2.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng – cung răng ... 51

3.2.3.1 Chọn vật liệu ... 52

3.2.3.2 Xác định các thôn số của bộ truyền ... 52

3.2.3.3 Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn ... 55

3.3 Thiết kế trợ lực lái ... 55

3.3.1 Yêu cầu về phương án chọn trợ lực lái ... 55

3.3.2 Lựa chọn phương án bố trí trợ lực lái ... 56

3.3.2.1 Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. ... 56

3.3.2.2 Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.... 57

3.3.2.3 Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xi lanh ... 58

3.3.2.4 Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau ... 59

3.3.3 Xây dựng đặc tính cường hóa lái ... 61

3.3.4 Xác định lực tính tốn ... 63

3.3.5 Tính tốn xilanh lực ... 64

3.3.6 Tính các chi tiết của van phân phối ... 67

3.3.6.1 Tính góc xoay của van xoay ... 67

3.3.6.2 Các thông số khác ... 68

3.3.6.3 Tính tốn thanh xoắn ... 68

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG MƠ HÌNH 3D CƠ CẤU LÁI BẰNG CÔNG CỤ

INVENTOR ... 70

4.1 Khái quát cơ bản về phần mềm AUTODESK INVENTOR ... 70

4.2 Mơ hình hóa cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng – cung răng ... 71

KẾT LUẬN ... 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO ... 75

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Một số dạng kết cấu thay đổi hướng chuyển động của ơ tơ ... 7

Hình 2.2 Ngun lý cơ sở về sự quay vịng ơ tơ ... 8

Hình 2.3 Góc nghiên ngang của bánh xe ... 9

Hình 2.4 Định nghĩa độ chụm của bánh xe dẫn hướng ... 11

Hình 2.5 Định nghĩa góc nghiêng ngang của trụ đứng ... 12

Hình 2.6 Kết cấu góc nghiêng ngang trụ đứng trên ơ tơ ... 12

Hình 2.7 Đinh nghĩa góc nghiêng dọc trụ dứng ... 13

Hình 2.8 Các sơ đồ bố trí trợ lực lái ... 15

Hình 2.9 Sơ đồ, nguyên lý làm việc của mạch trợ lực thủy lực ... 16

Hình 2.10 Sơ đồ dẫn động hình thang lái 4 khâu bản lề ... 19

Hinh 2.11: Sơ đồ cơ cấu lái thanh răng bánh răng ... 20

Hình 2.12: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng - cung răng ... 22

Hình 2.13: Cơ cấu lái trục vít con lăn ... 23

Hình 3.1 Sơ đồ trụ đứng nghiên trong mặt phẳng ngang ... 26

Hình 3.2 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái ... 27

Hình 3.3 Điểm đặt lực ngang tác dụng lên bánh xe khi quay vịng ... 28

Hình 3.4 Sơ đồ động học hình thang lái khi xe đi thẳng ... 31

Hình 3.5 Sơ đồ động học quay vịng của ơ tơ có hai bánh dẫn hướng phía trước ... 32

Hình 3.6 Các giá trị xác định hình thang lái thực tế ... 33

Hình 3.7 Đồ thị đặc tính động học hình thang lái ... 35

Hình 3.8 Bán kính quay vịng ơ tơ ... 36

Hình 3.9 Thơng số kích thước trục ... 37

Hình 3.10 Sơ đồ biểu diễn các kích thước của địn quay đứng ... 38

Hình 3.11 Sơ đồ lực tác dụng lên địn ngang hình thang lái... 42

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

viii

Hình 3.12 Biểu đồ mơ men uốn của địn bên lái lái ... 44

Hình 3.13: Sơ đồ kết cấu khớp cầu (Rô tuyn) ... 45

Hình 3.14 Cơ cấu lái trục vít – ê cubi thanh răng – cung răng ... 47

Hình 3.15 Các thơng số của trục vít – ê cubi – thanh răng – cung răng ... 48

Hình 3.16 Cơ cấu lái liên hợp ... 51

Hình 3.17 Bộ cường hóa lái bố trí CCL – VPP - XLL thành một cụm ... 57

Hình 3.18 Bộ cường hóa bố trí CLL riêng, XLL và XPP thành một cụm riêng ... 58

Hình 3.19 Bộ cường hóa bố trí van phân phối cơ cấu lái và xilanh lực đặt riêng rẽ ... 59

Hình 3.20 Bộ cường hóa bố trí van phân phối và cơ cấu lái ... 60

Hình 3.21 Đồ thị đặc tính của bộ cường hóa lái ... 61

Hình 3.22 Sơ đồ hành trình dịch ngang của thanh kéo khi xe quay vịng lớn nhất ... 65

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1: Thông số xe tải hyunDai HD170 ... 18 Bảng 2: Quan hệ giữa β và α theo lý thuyết ... 33 Bảng 3: Bảng giá trị quan hệ giữa β và α phụ thuộc vào góc 𝜃 ... 34

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

PHẦN LIỆT KÊ CÁC TỪ VIẾT TẮT

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài

- Thiết kế hệ thống lái là một lĩnh vực không kém quan trọng trong ngành kỹ thuật ô tô và cơ khí. Với sự nghiên cứu phát triển và đưa vào thực tế những công nghệ mới cũng như nhu cầu ngày càng tăng về an toàn và hiệu suất của xe hơi, đối với một sinh viên cơ khí ơ tơ em đã quan tâm và được thu hút bởi lĩnh vực này.

- Hệ thống lái là một phần quan trọng của một chiếc xe và ảnh hưởng nhiều đến sự an toàn và trải nghiệm lái xe của người lái. Nghiên cứu, phát triển và cải tiến hệ thống lái phù hợp sẽ giúp giảm nguy cơ tai nạn giao thông và đảm bảo rằng xe sẽ di chuyển an toàn và dễ dàng trong mọi điều kiện. Nếu thiết kế ra hệ thống lái tốt sẽ giảm thiểu được chi phí bảo trì và sữa chữa, tăng cường hiệu xuất vận hành của xe. Nó cũng sẽ tăng tính cạnh tranh và mang lại nhiều lợi ích cho những cơng ty khi xe của họ có hệ thống lái tốt. Và từ đó đưa tên tuổi, thương hiệu của những chiếc ơ tơ có hệ thống lái tốt đi khắp thế giới.

- Thiết kế hệ thống lái đang rất có triển vọng trong tương lai. Em mong muốn học được các kỹ năng và kiến thức về cơ khí, động lực học, vật liệu, điện tử và tính tốn số để thiết kế và tính tốn các thơng số kỹ thuật của hệ thống lái. Ngồi ra, việc nghiên cứu để tính tốn thiết kế hệ thống lái cũng giúp em nắm được rõ hơn về các tiêu chuẩn an toàn và quy định liên quan đến hệ thống lái, giúp em có được tầm nhìn tổng thể và hiểu rõ hơn các yêu cầu an toàn và hiệu suất của hệ thống lái.

- Với những luận điểm về hệ thống lái nêu trên, em quyết định lựa chọn đề tài luận

văn tốt nghiệp “ Tính toán, thiết kế hệ thống lái của xe HUYNDAI 8,5 tấn – HUYNDAI HD170 sử dụng công cụ INVENTOR” với mục đích nắm rõ về cấu tạo

của hệ thống lái cũng như học hỏi được những công nghệ, các giải pháp thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất và an tồn của hệ thống lái.

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu những ảnh hưởng có thể xảy ra trên hệ thống lái đang thiết kế và phân tích những ảnh hưởng đó tác động như thế nào đến hiệu suất và an tồn của hệ thống lái, bao gồm: Độ chính xác, độ bền, độ nhạy cảm, độ tin cậy và độ ổn định cũng như nhiều vấn đề liên quan khác tác động đến hệ thống lái.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

- Tối ưu hóa hiệu suất cũng như đáp ứng được sự an toàn của hệ thống lái trên xe tải Huyndai HD170.

- Tìm hiểu những ảnh hưởng có thể xảy ra trên hệ thống lái đang thiết kế và phân tích những ảnh hưởng đó tác động như thế nào đến hiệu suất và an toàn của hệ thống lái, bao gồm: Độ chính xác, độ bền, độ nhạy cảm, độ tin cậy và độ ổn định.

- Thiết kế và phát triển hệ thống lái hiện được sử dụng trên xe HUYNDAI HD170 để đáp ứng các tiêu chuẩn về hiệu suất và an toàn.

- Hiểu rõ cấu tạo chi tiết và nguyên lí hoạt động của hệ thống lái, từ đó tính tốn thiết kế và vẽ mơ hình 3D mơ phỏng lại hế thống lái bằng công cụ Inventor.

1.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu xoay quanh việc nghiên cứu để tính tốn và đưa ra phương án để thiết kế hệ thống lái xe HUYNDAI HD170 và vẽ mô phỏng lại hệ thống lái từ những thơng số tính tốn được.

- Đối tượng của đề tài nghiên cứu gói gọn trong hệ thống lái của xe HUYNDAI HD170.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI XE HUYNDAI HD170 2.1 Những vấn đề chung của hệ thống lái

2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại

2.1.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống lái

- Hệ thống lái có vai trị rất lớn việc thay đổi phương chuyển động của ô tô bằng cách điều khiển quay các bánh xe để tạo ra chuyển động thẳng hoặc chuyển động cong khi cần thiết.

- Để quay vòng một chiếc ơ tơ cần có mơ-men quay vịng. Mơ-men quay vòng được tạo ra bằng cách tạo ra các phản lực bên trong quá trình quay bánh xe dẫn hướng. Thao tác điều khiển hướng chuyển động của xe thông qua hệ thống lái diễn ra theo quy trình như sau:

+ Vành lái: Tài xế tác động lực lên vô lăng, vô lăng nhận lực tác động này và chuyển tiếp nó xuống trục lái.

+ Trục lái: Trục lái là thành phần quan trọng chịu trách nhiệm truyền mô-men từ vô lăng vào cơ cấu lái.

+ Cơ cấu lái: Cơ cấu lái tăng mơmen truyền từ trục lái và chuyển đổi nó thành chuyển động của các thanh dẫn động lái.

+ Các thanh dẫn động lái: Chịu trách nhiệm truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng. Thông qua các liên kết và bộ truyền động, chuyển động được truyền từ cơ cấu lái tới bánh xe, từ đó thay đổi hướng di chuyển của xe.

- Kết cấu lái của mỗi loại xe có thể khác nhau, phụ thuộc vào cấu trúc và thiết kế chung của xe đó. Các loại xe khác nhau có thể có các cơ cấu lái đặc biệt phù hợp với yêu cầu cụ thể của chúng. Tuy nhiên, quá trình điều khiển hướng chuyển động của xe thông qua hệ thống lái vẫn tuân theo nguyên tắc chung.

- Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá 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.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

2.1.1.2 Yêu cầu của hệ thống lái

- An toàn khi tham gia giao thông vận tải bằng ô tô là một yếu tố cực kỳ quan trọng và là chỉ tiêu hàng đầu để dánh giá chất lượng một chiếc ô tô. Hệ thống lái đóng vai trị quan trọng trong đảm bảo an toàn và ổn định chuyển động của ô tô. Để đáp ứng yêu cầu này, hệ thống lái cần đáp ứng những điều sau đây:

+ Quay vịng ơ tơ thật ngoặc trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé (tức là khả năng quay vòng hẹp được thực hiện một cách dễ dàng). + Trong q trình quay vịng, các bánh xe của một xe ô tô cần lăn theo những vòng tròn đồng tâm để đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của hệ thống lái (Nếu các bánh xe khơng lăn theo các vịng tròn đồng tâm và trượt trên đường, sẽ xảy ra hiện tượng mất ma sát và lốp sẽ bị mịn nhanh hơn. Đồng thời, cơng suất của động cơ sẽ bị mất đi để vượt qua lực ma sát trượt, dẫn đến tăng tiêu hao nhiên liệu và hiệu suất giảm).

+ Lái nhẹ, có nghĩa là người lái có thể dễ dàng và mượt mà xoay vô-lăng mà không cần tác động lực quá lớn.

+ Bánh xe dẫn hướng phải giữ được độ ổn định, khi xe chạy thẳng vẫn đảm bảo được độ ổn định.

+ Đặt cơ cấu lái trên phần được treo (việc đặt cơ cấu lái trên phần được treo giúp tách biệt hoạt động của hệ thống lái và hệ thống treo giúp động học tốt hơn cũng như độ nhạy và độ phản hồi tốt hơn).

+ Khả năng quay vòng bị động của xe phải được bảo đảm. + Khả năng an toàn bị động của xe phải được bảo đảm.

+ Góc quay bánh xe dẫn hướng và góc quay vơ lăng cần phải đảm bảo tỷ lệ thuận giữa.

+ Đáp ứng độ nhạy và chính xác đối với lệnh lái từ người lái, dễ dàng thao tác khi sử dụng xe và đặc biệt là ổn định ở những tình huống tốc độ cao.

+ Độ rơ của hệ thống lái phải ổn định và không được quá lớn.

+ Các hệ thống trợ lực lái được bố trí phải cung cấp mức trợ lực phù hợp để người lái có thể điều khiển xe một cách dễ dàng và thoải mái.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

2.1.1.3 Phân loại của hệ thống lái

- Hệ thống lái xe ô tô được phân loại dựa theo nhiều tiêu chí khác nhau, dưới đây là một số phương pháp để phân loại hệ thống lái:

a) Phân loại hệ thống lái theo phương pháp chuyển hướng.

+ Hệ thống lái trước: các bánh xe trước được sử dụng để chuyển hướng và quay đầu. Loại này phổ biến trên nhiều loại xe hơi hiện nay và có độ ổn định cao.

+ Hệ thống lái tất cả các bánh xe hay hệ thống lái cùng hướng: cả bánh xe trước và bánh xe sau đều được sử dụng để chuyển hướng và quay đầu. Phương pháp này cung cấp khả năng vận hành tốt trên nhiều điều kiện địa

c) Phân loại hệ thống lái theo cấu tạo của cơ cấu lái. - Cơ cấu lái loại trục vít: gồm 4 loại cơ bản:

+ Trục vít bánh vít.

+ Trục vít và cung răng đặt ở giữa trục vít. + Trục vít và cung răng đặt ở cạnh bên trục vít. + Trục vít và con lăn.

- Cơ cấu lái loại trục vít vơ tận: gồm 4 loại cơ bản:

+ Trục vít vơ tận – êcu – địn: iω tăng ở vị trí ngồi rìa. + Trục vít vơ tận di động – êcu: iω giảm ở vị trí ngồi rìa. + Trục vít vơ tận – êcu di động: iω tăng ở vị trí ngồi rìa. + Trục vít – êcu – cung răng: iω không đổi.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

- Cơ cấu lái loại đòn quay: gồm 2 loại cơ bản: + Trục vít và địn quay với 1 chốt quay. + Trục vít và địn quay với 2 chốt quay. - Cơ cấu lái loại thanh khía.

d) Phân loại theo bố trí vơ lăng

- Hệ thống lái với vơ lăng bố trí bên phải: Là hệ thống lái được sử dụng trong các nước mà chiều thuận (phía phải của đường) là quy định chính thức. Một số quốc gia và khu vực sử dụng hệ thống lái này bao gồm các nước thuộc phe xã hội chủ nghĩa như Nga, Trung Quốc, Cuba và cũng bao gồm một số nước có ảnh hưởng từ Pháp như Việt Nam, Lào, Campuchia.

- Hệ thống lái với vô lăng đặt bên trái là một hệ thống lái được sử dụng trong các quốc gia mà chiều thuận (phía trái của đường) là quy định chính thức. Một số quốc gia nổi tiếng sử dụng hệ thống lái này bao gồm Anh, Nhật Bản, Úc, New Zealand, Thụy Điển, và nhiều quốc gia khác.

e) Phân loại theo số lượng cầu dẫn hướng + Hệ thống lái một cầu dẫn hướng. + Hệ thống lái hai cầu dẫn hướng. 2.1.2 Vấn đề quay vòng và dẫn hướng đối với ơ tơ

2.1.2.1 Vấn đề quay vịng của xe

- Các phương pháp quay vòng được sử dụng trên những xe được thể hiện trên hình 2.1 bao gồm:

+ Quay vòng bằng cách quay bánh xe dẫn hướng (a,b,c,d)

+ Quay vòng bằng cách thay đổi hướng của một phần trục dọc thân xe (e) - Ngồi những cách quay vịng như trên, các phương tiện cơ động khác nhau có thể sử dụng các phương pháo quay vòng khác nhau, bao gồm thay đổi hướng của toàn bộ cầu xe và thay đổi vận tốc dài của hai bên bánh xe.

- Phương pháp thay đổi hướng chuyển động bằng cách quay bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay O (trụ đứng) được sử dụng rộng rãi trên ô tô.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

- Với các loại ơ tơ khác nhau, tâm quay vịng lí thuyết P có thể khác nhau tùy từng loại ơ tơ. Vị trí tâm quay vịng lí thuyết P cho các kết cấu được mơ tả trên

(hình 2.1).

Hình 2.1 Một sô dạng kết cấu thay đổi hướng chuyển động của ô tô O: Trụ quay, Q: Khớp quay, v: Hướng chuyển động

a) Ơ tơ 2 cầu, 2 bánh trước dẫn hướng d) Ơ tơ 2 cầu, 4 bánh đều dẫn hướng b) Ơ tơ 3 cầu, 2 bánh trước dẫn hướng e) Ơ tơ 2 cầu, với kiểu “bẻ gãy thân xe” c) Ơ tơ 4 cầu, 4 bánh trước dẫn hướng P: Tâm quay vịng lí thuyết

- Trên (hình 2.2) trình bày phương pháp quay vịng thơng dụng trên xe ơ tơ

bằng cách quay các bánh xe cầu trước xung quanh trụ đứng O để quay vịng ơ tơ. Tại một điểm nhất định, sự quay vòng cơ bản cần được thực hiện sao cho véc tơ vận tốc của các bánh xe lăn trên nền có tâm quay P.

- Hiểu đơn giản là tâm quay P được đặt trên đường kéo dài của trục ngang cầu sau của ô tô đang chạy. Các bánh xe dẫn hướng được điều khiển bơi vơ lăng với các góc khác nhau xung quanh tâm quay P.

- Trong thực tế, bánh xe được điều khiển từ vành lái và quay quanh tâm của trụ đứng (điểm O). Quan hệ giữa các góc quay bánh xe dẫn hướng được thiết lập quanh điểm O nhằm thỏa mãn sự hình thành tâm quay tức thời P của ô tô. Để đảm bảo rằng các bánh xe lăn không bị trượt bên và thực hiện điều khiển hướng chuyển động của ô tô theo ý muốn người lái.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

- Cần chú ý rằng: Cả bánh xe dẫn hướng và bánh xe không dẫn hướng đều tham gia vào quá trình điều khiển hướng của xe. Q trình điều khiển hướng chỉ có hiệu quả khi các bánh xe lăn và tiếp xúc với mặt đường. Ví dụ như khi ơ tơ bị trượt hoặc mất tiếp xúc đủ với mặt đường, ô tơ có thể sẽ mất khả năng chuyển hướng một cách hiệu quả.

Hình 2.2 Nguyên lý cơ sở về sự quay vịng ơ tơ

O: Tâm trụ đứng bánh xe dẫn hướng ω: Vận tốc góc quay thân xe

V1n , V1t : Vận tốc dài các bánh xe trước V2n , V2t :Vận tốc dài các bánh xe sau 2.1.2.2 Vấn đề dẫn hướng của xe

- Thiết kế hệ thống lái của một chiếc xe sẽ bị ảnh hưởng từ rất nhiều yếu tố khác nhau, bao gồm điều kiện khai thác kỹ thuật, thời tiết... và các yêu cầu cụ thể khác nhau của người sử dụng.

+ Xe có số cầu dẫn hướng từ 1 – 2 cầu.

+ Xe sử dụng một cầu dẫn hướng: Thường dùng với ô tô du lịch, ơ tơ có tải trọng nhỏ.

+ Xe sử dụng 2 cầu dẫn hướng: Thường dùng ở xe ơ tơ tải cỡ trung bình, cỡ lớn và có tính năng thơng qua cao.

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

9 2.1.3 Các góc kết cấu của bánh xe dẫn hướng

- Ngoài chức năng đỡ toàn bộ tải trọng ô tô và tạo nên chuyển động thân xe, bánh xe dẫn hướng còn đảm nhận nhiệm vụ dẫn hướng, do vậy các bánh xe cần được bố trí với các góc kết cấu nhằm giải quyết nhiệm vụ:

+ Đảm bảo điều kiện truyền lực tốt nhất giữa các bánh xe với mặt đường. + Đảm bảo ổn định chuyển động cho ô tô khi đi thẳng và khi quay vòng. - Trong thực tế khi xe đứng yên chưa chịu tải, bánh xe dẫn hướng được bố trí với các góc đặt bánh xe gồm: góc nghiêng trên mặt phẳng ngang và góc nghiên trên mặt phẳng dọc (độ chụm). Các góc này được bố trí nhằm mục đích: Bánh xe dẫn hướng có khả năng thường xuyên lăn vng góc và tiếp nhận tốt nhất các phản lực từ mặt đường.

2.1.3.1 Góc nghiên ngang bánh xe dẫn hướng (Camber)

- Góc nghiên ngang bánh xe dẫn hướng là góc đặt nghiên bánh xe đó 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 nghiên này trược trình bày trên (hình 2.3).

Hình 2.3 Góc nghiên ngang của bánh xe

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

- Trên đa số ơ tơ ngày nay bố trí cấu trúc góc nghiêng ra ngồi (góc nghiêng ngang dương), trên các ơ tơ đua tốc độ cao có thể gặp góc nghiêng vào trong (góc

nghiên ngang âm) như thể hiện trên (hình 2.3c).

* 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.

- Giảm cánh tay đòn “c” tức là giảm nhỏ mơ men cản quay vịng.

* Bố trí bánh xe dẫn hướng với góc nghiêng ngang âm có tác dụng:

- Giúp giảm khả năng trượt ngang của bánh xe ngoài trong các vận tốc cao và chuyển động cong, cung cấp sự ổn định và khả năng lái tốt hơn.

- Tăng sự ổn định của xe khi điều hướng trong các tình huống như cua và làm việc trên đường cong. Nó tạo ra một lực nâng dọc trục bánh xe, cung cấp khả năng tăng cường lực hướng tâm và giảm sự trượt của bánh xe trong quá trình lái xe.

2.1.3.2 Góc nghiêng dọc bánh xe dẫn hướng (độ chụm – toe in, toe uot)

- Góc nghiên dọc của bánh xe dẫn hướng là góc đặt nghiên của bánh xe đó trên mặt phẳng song song với nền đường giữa mặt phẳng lăn bánh xe với mặt phẳng đối xứng dọc của xe. Nhìn từ phía trên xuống, góc nghiêng này được thể

hiện trên (hình 2.4). Góc nghiêng dọc được xác định khi không tải trên nền phẳng

thông qua độ chụm (V = b – a).

- Khi bánh xe dẫn hướng bố trí chụm lại ở phía trước thì gọi là độ chụm

dương (hình 2.4a). Bố trí ngược lại 2 bánh xe dẫn hướng nghiên ra ngoài được gọi là độ chụm âm (hình 2.4b).

- Trên một số cầu chủ động, bánh xe dẫn hướng thường xuyên chịu lực kéo (hướng cùng với chiều chuyển động). Mơ men quay bánh xe có xu hướng làm quay bánh xe về vị trí bánh xe lăn phẳng. Như vậy, bánh xe dẫn hướng được bố trí với

độ chụm âm (hình 2.4b).

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Hình 2.4 Định nghĩa độ chụm của bánh xe dẫn hướng

- Độ chụm của bánh xe dẫn hướng được kiểm tra định kỳ khi xe không tải với các giá trị thường gặp như sau:

+ V = 2÷4 (mm) đối với ơ tơ con.

+ V = 5÷10 (mm) đối với xe tải và xe buýt cỡ lớn.

- Nếu độ chụm trước quá lớn hoặc quá nhỏ so với thiết kế ban đầu, có thể gây ra hiện thượng mịn lốp khơng đều trên bề mặt lăn, lực vành lái lớn.

- Độ chụm khơng đúng có thể gây ra căng thẳng và hao mịn khơng đều trên các bộ phận lái như cụm trục, bánh răng và khớp nối.

2.1.4 Các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng

Sự ổn định của bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ góc nghiêng ngang và góc nghiêng dọc của trụ đứng trong mặt phẳng ngang và mặt phẳng dọc.

2.1.4.1 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)

- Góc nghiêng ngang trụ đứng là góc kết cấu đặt nghiêng trụ đứng, được đo trên mặt phẳng ngang giữa đường tâm trụ đứng với mặt phẳng đối xứng dọc của xe. Góc nghiêng ngang trụ đứng thường nghiêng phía trên vào trong.

- Khi quay vịng, bánh xe dẫn hướng quay xung quanh trụ đứng. Tại mặt đường, các phản lực dọc của bánh xe đặt cách đường tâm kéo dài của trụ với cánh tay địn “c” gây nên mơ men quay với trụ đứng. Mô men này được gọi là “mô men ổn định bánh xe dẫn hướng”. Mô men này xuất hiện khi bánh xe rời khỏi vị trí trung gian.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Hình 2.5 Định nghĩa góc nghiêng ngang của trụ đứng

Hình 2.6 Kết cấu góc nghiêng ngang trụ đứng trên ơ tơ

- Khi người lái quay vành lái, bánh xe dẫn hướng quay xung quanh trụ đứng và rời khỏi vị trí trung gian. Nếu nền đường biến dạng, bánh xe phải đào sâu xuống phía dưới mặt đường và tạo nên phản lực đẩy bánh xe quay trở về vị trí xe đi thẳng. Nếu mặt đường cứng tuyệt đối, thân xe bị nâng lên, thế năng của thân xe tăng, bánh xe bị đẩy về vị trí trung gian do hệ thống có xu thế trở về vị trí có thế năng thấp nhất. Điều đó cịn có thể lý giải thơng qua việc xuất hiện thành phần phản lực tạo nên mô men quay đẩy bánh xe về vị trí trung gian với cánh tay đòn “c”. Với cấu trúc như vậy, người lái muốn quay vịng ơ tơ cần thắng được mơ men ổn định này. Do vậy cánh tay đòn “c” kết hợp giá trị góc nghiêng ngang trụ đứng được bố

b

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

trí nhằm mục đích làm ổn định chuyển động bánh xe dẫn hướng và tạo nên mơ men cản quay vịng tối ưu.

- Kết cấu góc nghiêng ngang trụ đứng đối với dầm cầu liền thể hiện trên (hình

2.6a), đối với hệ thống treo độc lập hai đòn ngang – trên (hình 2.6b)

- Trong kết cấu của hệ thống treo độc lập khoảng cách “c” có thể dương, bằng 0 hay âm. Khi “c” âm, mô men ổn định đổi chiều, tuy nhiên hiệu quả ổn định không thay đổi. Trong trường hợp “c” âm, bánh xe dẫn hướng chủ động bố trí độ chụm bánh xe dương.

2.1.4.2 Góc nghiêng dọc trụ đứng (Caster)

- Trụ đứng còn được bố trí nghiêng theo mặt phẳng dọc của xe với góc nghiêng dọc trụ đứng. Góc nghiêng trụ đứng là góc đặt nghiêng trụ đứng đo trên mặt phẳng dọc, trụ đứng thường đặt nghiêng phía trên về sau và được gọi là dương, ngược lại là âm.

- Tương tự tác dụng của góc nghiêng ngang, mơ men ổn định do bố trí góc nghiêng dọc trụ đứng tạo khả năng cho bánh xe quay về vị trí chuyển động thẳng và được gọi chung là “mô men ổn định của bánh xe dẫn hướng”.

Hình 2.7 Đinh nghĩa góc nghiêng dọc trụ dứng

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

14 2.1.5 Trợ lực lái

- Trợ lực hệ thống lái được gọi tắt là trợ lực lái. Trợ lực lái sử dụng nguồn năng lượng của cơ cấu khác (từ động cơ nhiệt ô tô, năng lượng từ bình điện) để trợ lực cho người lái điều khiển hướng chuyển động của ô tô.

2.1.5.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại trợ lực lái

- Trợ lực lái có cơng dụng:

+ Khi hỏng trợ lực, hệ thống lái vẫn có thể làm việc.

+ Khi có trợ lực, lực trên vành lái đủ để có thể gây cảm nhận sự biến đổi lực điều khiển với các bán kính quay khác nhau (cũng có nghĩa lực trên vành lái vẫn duy trì giá trị nhất định đủ đảm bảo cho người lái cảm nhận được sức cản của mặt đường và trạng thái của mặt đường).

+ Đảm bảo tỷ lệ giữa góc quay của vành lái và bánh xe dẫn hướng. + Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực.

+ Hệ thống trợ lực cần có độ nhạy cao, trợ lực một cách hiệu quả. + Khi có trợ lực, độ rơ vành lái phải nằm trong giới hạn cho phép. + Kết cấu đơn giản, hợp lí, giá thành phù hợp.

- Các yêu cầu trên nhằm đảm bảo cho hệ thống lái làm việc theo nguyên tắc tùy động, có nghĩa là: đánh tay lái ít thì bánh xe dẫn hướng quay ít, đánh lái nhiều thì quay nhiều, giữ ngun vành lái thì bánh xe dẫn hướng khơng quay.

- Kết cấu trợ lực lái được phân ra các loại: Thủy lực, khí nén, điện thủy lực, điện … Trong đó, trợ lực thủy lực ngày nay được sử dụng rộng rãi hơn cả. Đây là loại trợ lực lái sử dụng chất lỏng thủy lực như dầu để truyền đạt lực tác động từ bánh lái đến hệ thống lái. Hệ thống này sử dụng một bơm thủy lực và một xi lanh để tạo ra lực trợ giúp khi lái xe. Hệ thống trợ lực lái thủy lực đã được sử dụng rộng rãi trong quá khứ và vẫn được sử dụng trong một số loại xe hiện đại.

2.1.5.2 Các cụm cơ bản và sơ đồ tổng quát của trợ lực lái

- Hệ thống trợ lực lái có thể bố trí trong hay ngồi cơ cấu lái (CCL) và bao gồm: + Nguồn cung cấp năng lượng ( NNL).

+ Van phân phối (VPP) điều khiển cấp năng lượng.. + Xi lanh lực (XLL) cấp năng lượng trợ lực.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 2.8 Các sơ đồ bố trí trợ lực lái

e) CCL, VPP, XLL đặt riêng rẽ

- Sơ đồ a: Bố trí CCL, XLL,VPP thành một cụm: Nguồn cung cấp năng lượng là bơm thủy lực được dẫn động bởi động cơ thông qua dây đai. Ưu điểm của sơ đồ này là kết cấu nhỏ gọn, vì các thành phần quan trọng được tổ chức và gắn kết lại thành một khối duy nhất, nhưng cấu tạo bên trong rất phức tạp. Điều này giúp giảm tổn hao trên các đường ống, vì đường ống ngắn hơn so với việc phân tách các thành phần riêng biệt.

- Sơ đồ b: Bố trí CCL – VPP cùng một cụm, XLL được thiết kế riêng biệt, với cách bố trí này, cơ cấu lái chịu lực tác động nhỏ.

- Sơ đồ c: Bố trí XLL – VPP chung thành một khối, CCL được bố trí riêng biệt. Phương án bố trí này vẫn đảm bảo được khả năng làm việc và cấu tạo đơn giản, dễ lắp đặt cũng như sữa chữa.

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

- Sơ đồ d: Bố trí CCL - XLL chung thành một cụm, còn VPP được bố trí riêng biệt. Ưu điểm của sơ đồ này là cấu tạo đơn giản và dễ chế tạo cũng như sữa chữa. Việc tách riêng VPP cũng giúp tăng tính linh hoạt và tiện lợi trong việc điều chỉnh áp lực và phân phối năng lượng trong hệ thống lái.

- Sơ đồ e: Cả CCL, VPP, XLL đều được bố trí riêng biệt. Sự tách biệt giữa CCL, VPP, XLL trong sơ đồ e mang lại một số ưu điểm. Đầu tiên, nó cho phép tăng tính linh hoạt trong việc lựa chọn vị trí và khơng gian để bố trí các thành phần. Điều này hữu ích khi khơng gian trên ô tô hạn chế và yêu cầu một sự tinh chỉnh chi tiết để đảm bảo hiệu quả và tính ổn định của hệ thống lái.

2.1.5.3 Nguyên lý làm việc của trợ lực lái thủy lực

a) Cấu tạo mạch điều khiển trợ lực cơ bản

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý làm việc của mạch trợ lực thủy lực

- Sơ đồ mạch điều khiển trợ lực thủy lực cơ bản có dạng mạch cầu như (hình 2.9). Cấu tạo bao gồm: Bơm, bình chứa và cụm van chứa van V1, V2, V3 và V4.

- Cụm van được liên kết với vành lái. CCL trên hình là loại trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng. Êcu chính là pittong di chuyển qua lại trong XLL.

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

- Khi quay vành lái sang trái, pittong chuyển động sang phải, van V1 và V4 mở, còn các van V2 và V3 đóng. Dầu được bơm hút từ bình chứa đẩy qua van V1 vào phía trái của pittong trong cơ cấu lái, pittông chuyển động sang trái, thơng qua cung răng và các địn dẫn động bánh xe dẫn hướng quay sang trái. Dầu từ phía phải của pittong được chuyển qua van V4 về bình chứa.

- Khi quay vành lái sang phải, pittong dịch chuyển sang trái, van V1 và V4 đóng, còn các van V2 và V3 mở ra. Dầu sẽ được bơm đẩy qua van V2, vào XLL và CLL, pittong chuyển động sang trái, các bánh xe dẫn hướng quay sang phải. Dầu từ phía trái của pittong được đẩy qua van V3 về bình chứa.

- Cụm chi tiết quan trọng nhất của trợ lực lái là VPP. Ngày nay trên ô tô kết cấu VPP rất đa dạng, các dạng kết cấu thường gặp là:

+ Van kiểu con trượt + Van kiểu xoay + Van cánh

2.2 Giới thiệu chung về xe tải HUYNDAI HD170

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

- Hệ thống lái xe tải Hyundai HD170 được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu vận chuyển hàng hóa nặng và đa dạng. Xe có khối lượng tải trọng cao, cho phép chở được hàng hóa lớn và nặng nhưng vẫn đảm toàn. Hệ thống lái được trang bị để cung cấp độ ổn định cao điều khiển một cách linh hoạt trên đường.

- Hình thang lái của xe tuân thủ điều kiện liên kết của hình thang lái 4 khâu bản lề, và sử dụng trợ lực thủy lực để trợ lực cho hệ thống lái.

- Để phù hợp với hệ thống đường giao thông ở Việt Nam, Hyundai đã nghiên cứu rất kỹ đến việc trang bị động cơ máy móc cho các dịng xe của mình. Cụ thể ở dòng xe tải HD170 8,5 tấn này Hyundai đã trang bị thế hệ động cơ mới D6AB-D với công suất mạnh mẽ lên tới 290PS. Động cơ này hoạt động bền bỉ, mạnh mẽ và đặc biệt tiết kiệm nhiên liệu tối ưu đem lại hiệu quả sử dụng và kinh tế cao cho chủ sở hữu.

Bảng 1: Thông số xe tải Huyndai HD170

Trọng lượng phân bố lên cầu trước Ga1 7000 KG Trọng lượng phân bố lên cầu sau Ga2 11800 KG

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

25 Chiều dài cơ sở 4395 mm

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

2.3.1 Lựa chọn phương án dẫn động lái

Hình 2.10 Sơ đồ dẫn động hình thang lái 4 khâu bản kề

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

- Dẫn động lái là hệ thống gồm tất cả các chi tiết truyền động lực từ cơ cấu lái đễn ngõng trục quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.

- Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái 4 khâu bản lề, nó được cấu tạo bởi cầu trước, địn kéo ngang và đòn kéo dọc. Sự quay vòng của ô tô là một quá trình phức tạp và đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng để đảm bảo mối quan hệ động học giữa bánh xe phía trong và bánh xe phía ngồi khi quay vịng. Mặc dù không thể đạt được mối quan hệ động học hoàn hảo, các hệ thống lái hiện đại sử dụng hình thang lái 4 khâu bản lề, cùng với các khâu khớp và đòn kéo, để tạo ra một sự tương đối gần đúng của mối quan hệ động học khi quay vòng.

- Như vậy chọn phương án thiết kế dẫn động lái là hình thang lái 4 khâu bản lề. 2.3.2 Lựa chọn cơ cấu lái

2.3.2.1 Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng

- Cơ cấu lái kiểu này thường được phổ biến trên các loại xe có 4-5 chỗ ngồi. Có hai dạng cấu tạo sau:

+ Thanh răng liên kết với địn ngang bên qua ổ bắt bu lơng. + Thanh ngang liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng.

Hình 2.11 Sơ đồ cơ cấu lái thanh răng bánh răng

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, 12: Ổ bi dưới

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

21 * Đặc điểm:

- Thanh răng có răng cưa chỉ ở một phía, phần cịn lại của thanh răng có tiết diện tròn. Thanh răng được thiết kế để trượt lên các bạc trượt hình vành khăn. Hệ thống bạc trượt bao gồm hai loại bạc trượt. Một bạc trượt nằm ở phía dưới khơng có răng cưa, và một bạc trượt nữa hình vành khăn nằm phía dưới thanh răng. Các bạc trượt này cho phép thanh răng trượt một cách ổn định và có thể điều chỉnh thơng qua êcu điều chỉnh nằm phía dưới cơ cấu lái. Giữa bạc trượt và êcu có một khe hở nhỏ để đảm bảo tác dụng của lò xo tỳ sát bạc và thanh răng. Khe hở này giúp duy trì một mức tỳ sát chính xác và giữ cho hệ thống lái ổn định.

* Ưu điểm:

- Độ nhạy cao: Do cơ cấu lái bánh răng, thanh răng truyền động trực tiếp và ăn khớp trực tiếp, nên có độ nhạy cao.

- Truyền mômen tốt và tay lái nhẹ.

- Hiệu suất cao: Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng có hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch từ 0.8 – 0,9.

- Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng có độ rơ nhỏ ( lượng di chuyển ngang của thanh răng nhỏ).

- Cấu trúc gọn gàng: Các cơ cấu được bao kín nên ít phải bảo dưỡng và sữa chữa.

2.3.2.2 Cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng

* Đặc điểm

- Trục vít và êcu bi: Trục vít là một trục có rãnh xoắn, và êcu bi là một bộ phận hình trụ có rãnh tương ứng. Trục vít quay quanh tâm và êcu bi quay quanh ơm ngồi trục vít thơng qua các viên bi ăn khớp.

- Khi trục vít quay, êcu di chuyển lên xuống theo đường trục vít, tạo ra chuyển động truyền động.

- Các rãnh dẫn bi trên trục vít và êcu bi được thiết kế để hướng dẫn và hỗ trợ chuyển động của các viên bi trong quá trình quay và di chuyển. Rãnh dẫn bi trên trục vít và êcu bi có hình dạng phù hợp với viên bi giúp lăn trơn tru và ổn định.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

Hình 2.12: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng - cung răng 1: Vỏ, 2: Ổ bi, 3: Trục lái, 4: Êcu bi thanh răng, 5: Ổ bi, 6: Phớt, 7: Đai ốc điều chỉnh, 8: Đai ốc hãm, 9: Bánh răng rẻ quạy, 10: Bi

- Trục vít - êcu bi có tỷ số truyền cố định, nghĩa là một vịng xoay đầy của trục vít sẽ dẫn đến một di chuyển xác định của êcu bi. Bộ trợ lực lái được sử dụng để giảm sức nặng và hỗ trợ lực cho người lái khi đánh lái. Trong trường hợp này, trục vít - êcu bi chịu trách nhiệm truyền động từ bộ trợ lực lái đến hệ thống lái. * Ưu điểm:

- Giảm lực cản lăn: Nhờ có viên bi giữa trục vít và ê cu bi, ma sát trượt giữa chúng được giảm đáng kể. Việc giảm ma sát trượt giữa các bộ phận truyền động giúp giảm lực cản lăn và năng lượng tiêu thụ. Điều này giúp tăng hiệu suất và tiết kiệm năng lượng trong quá trình truyền động.

- Tỷ số truyền lớn: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi có khả năng cung cấp tỷ số truyền lớn. Tỷ số truyền có thể đạt đến mức rất cao, thậm chí lên đến 40. Điều này cho phép chuyển đổi chuyển động từ trục vít thành chuyển động lớn hơn trên trục bị động. Tỷ số truyền lớn cung cấp độ nhạy cao và kiểm sốt chính xác trong quá trình lái xe hoặc ứng dụng khác.

- Cơ cấu lái trục vít-ê cu bi có hiệu suất cao, tức là năng lượng đầu vào được truyền đến năng lượng đầu ra một cách hiệu quả. Hiệu suất nghịch bằng hiệu suất nghịch và trong khoảng (0,7 - 0,85). Điều này đảm bảo sự tiết kiệm năng lượng và tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống lái.

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

2.3.2.3 Cơ cấu lái trục vít – con lăn

Hình 2.13 Cơ cấu lái trục vít con lăn

1: Vỏ cơ cấu lái, 2: Trục bị động, 3: Con lăn, 4: Phớt, 5: Trục vít lõm 6: Nắp đổ dầu, 9: Trục vít con lăn, 10: Trục chủ động

13: Phớt, 14: Đòn quay đứng, 15: Êcu

* Đặc điểm:

- Cơ cấu lái trục vít – con lăn bao gồm hai thành phần chính là trục vít và con lăn. Trục vít có dạng vít lõm, và con lăn tiếp xúc với mặt xoắn ốc của trục vít.

- Truyền động: Chuyển động từ vành lái được truyền vào trục vít thơng qua cơ cấu dẫn động. Trục vít lõm ăn khớp với con lăn đặt trên các ổ bi kim. Con lăn có góc ren ăn khớp với trục vít, khi trục vít quay, con lăn cũng quay theo. Điều này tạo ra chuyển động trục vít thành chuyển động trục bị động.

- Con lăn muốn tiếp xúc được với mặt xoắn của trục vít, thì giữa tâm con lăn và trục vít có độ lệch tâm (5-7mm) và để sử dụng khi chỗ ăn khớp bị mịn, khi đó có thể điều chỉnh độ ăn khớp bằng cách đẩy sâu con lăn vào ăn khớp với trục vít tạo nên độ ăn khớp mới với độ rơ cho phép bằng đai ốc điều chỉnh ở đầu trục bị động.

- Tỷ số truyền: Cơ cấu lái trục vít – con lăn cung cấp tỷ số truyền cố định. Tỷ số truyền phụ thuộc vào số răng của con lăn và trục vít. Thơng thường, loại con lăn 3 răng được sử dụng để giảm áp lực tác động lên con lăn.

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

- Hiệu suất và ma sát: Cơ cấu trục vít – con lăn có hiệu suất cao trong việc truyền động. Hiệu suất thuận (hiệu suất năng lượng đầu ra) của cơ cấu này thường nằm trong khoảng 0,6 - 0,7 trong khi hiệu suất nghịch (hiệu suất năng lượng đầu vào) thường nằm trong khoảng 0,3 – 0,5. Con lăn quay trơn trên trục, thường thông qua ổ bi kim, giúp giảm ma sát và tăng hiệu suất.

* Xe đang tính tốn thiết kế là xe có tải trọng trung bình nên các phương án ở trên được nêu ra ta lựa chọn phương án như sau:

+ Dẫn động lái: Sử dụng phương pháp dẫn hướng cầu trước với hình thanh lái 4 khâu bản lề.

+ Cơ cấu lái: Chọn cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng vì có khả năng trợ lực lớn.

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

CHƯƠNG 3: TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE HUYNDAI HD170 3.1 Thiết kế dẫn động lái

3.1.1 Tỷ số truyền của hệ thống lái 3.1.1.1 Tỷ sô truyền của cơ cấu lái iω

- Là tỉ số của góc quay vơ lăng chia cho góc quay của địn quay đứng. Tủy theo cơ cấu lái iω có thể khơng đổi hoặc thay đổi. Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi, tỉ số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung gian.

- Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng được tính theo cơng thức sau:

𝑖𝜔 =2. 𝜋. 𝑅0 𝑡 Trong đó:

t: Bước ren của trục vít.

R0: Bán kính vịng chia của cung răng.

- Do t và R0 là không đổi nên tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – êcu bi thanh răng – cung răng là không đổi. Nhưng tỉ số truyền cảu cơ cấu lái có thể thay đổi nếu bán kính vịng chia của cung răng và bước thanh răng thay đổi.

- Tỷ số truyền của cơ cấu lái này thường được chọn như sau: iω = 16÷32, ta chọn iω = 24.

3.1.1.2 Tỷ số của dẫn động lái id

- Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. Trong quá trình quay vịng của bánh xe dẫn hướng giá trị cánh tay đòn dẫn hướng sẽ thay đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thường thay đổi khơng nhiều.

id = 0,85÷1,1 Chọn id = 1

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

3.1.1.3 Tỷ số truyền theo góc của hệ thống lái ig

- Là tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay cảu bánh dẫn hướng. Tỷ số này bằng tích số của tỷ số truyền cơ cấu lái iω và tỷ số truyền của dẫn động lái id.

ig = iω. id

- Tỷ số truyền góc của hệ thống lái chọn sơ bộ: ig = iω.id = 24.1 = 24.

3.1.1.4 Tỷ số truyền lực của hệ thống lái Il

Hình 3.1 Sơ đồ trụ đứng nghiên trong mặt phẳng ngang

- Il là tỷ số của tổng lực cản khi ơ tơ quay vịng (pc) và lực đặt trên vành tay lái khi cần để khắc phục lực cản quay vịng (pl).

Mc: Mơmen cản quay vòng 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 (hình 3.1).

ML: Mơmen lái đặt trên vành lái (hình 3.1). R: Bán kính vành tay lái.

</div>