Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống lái có trợ lực lái cho xe tải 2,5t (full cad )

Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI CỦA Ô TÔ VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Đ 1 Công dụng _Phân loại _Yêu cầu
1.1.1 Công dụng
1.1.2 Phân loại
1.1.3 Yêu cầu
Đ 1.2 Tổng quan về hệ thống lái của ô tô
1.2.1 Sơ đồ bố trí chung
1.2.2 Nguyên lý làm việc
Đ 1.3 Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.1 Các yêu cầu thiết kế
1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế
1.3.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái theo
phương án đã chọn .
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
Đ 2.1 Các thông số cơ bản .
Đ 2.2 Tính toán thiết kế dẫn động lái.
2.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái.
2.2.2 Xác định chế độ tải trọng để tính bền các chi tiết của hệ thống lái.
2.2.3 Thiết kế dẫn động lái _ Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.3.1 Thiết kế dẫn động lái.
2.2.3.2 Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.4 Thiết kế và tính toán các chi tiết của dẫn động lái.
2.2.4.1 Đòn quay đứng.
2.2.4.2 Thanh kéo dọc và thanh kéo ngang.
2.2.4.3 Trục lái.
2.2.4.4 Khớp cầu của dẫn động lái.
2.2.5 Kiểm tra dẫn động lái.
Đ 2.3 Tính toán thiết kế trợ lực lái

2.3.1 Những yêu cầu cơ bản và các thông số của trợ lực lái.
2.3.1.1 Cường hoá lái cần đảm bảo các yêu cầu.
2.3.1.2 Các thông số cơ bản đánh giá cường hoá lái.
2.3.2 Tính toán bộ cường hoá trục vít _ êcu _cung răng kiểu van trượt.
2.3.2.1 Xác định đường kính làm việc của xy lanh thuỷ lực.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
1
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
2.3.2.2 Tính toán sơ bộ lực nén lò xo định tâm.
2.3.2.3 Tính diện tích piston phản ứng.
2.3.2.4 Xác định lưu lượng bơm.
2.3.2.5 Tính góc quay không tải của vành tay lái tới thời điểm bộ trợ lực lái bắt
đầu có tác dụng.
2.3.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của van phân phối.
2.3.3.1 Sơ đồ cấu tạo.
2.3.3.2 Nguyên lý làm việc của van phân phối.
Đ 2.4 Tính toán thiết kế cơ cấu lái.
2.4.1 Tính toán bộ truyền vít bi.
2.4.1.1 Xác định sơ bộ đường kính trong d
1
của ren theo độ bền xoắn.
2.4.1.2 Chọn các thông số của bộ truyền.
2.4.1.3 Kiểm tra về độ bền.
2.4.2 Tính toán bộ truyền êcu_ cung răng.
2.4.2.1 Xác định mô duyn và khoảng cách trục của êcu _ cung răng.
2.4.2.2 Tính chọn các thông số của bộ truyền êcu _ cung răng.
2.4.2.3 Tính toán cung răng.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
2
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua đất nước ta với xu hướng công nghiệp hoá, hiện đại
hoá các ngành mũi nhọn được nhà nước quan tâm, đầu tư phát triển như công
nghệ thông tin, điện tử, viễn thông, Trong đó ngành cơ khí nói chung, cũng
như ngành cơ khí ô tô nói riêng cũng là một ngành mũi nhọn, nó có vai trò rất
quan trọng trong nền kinh tế quốc dân.
Ô tô là một phương tiện vận tải chủ yếu trong việc vận chuyển hàng hoá,
hành khách và phục vụ các công tác quan trọng khác như : ytế, môi trường, an
ninh, ; Do có vai trò quan trọng và có liên quan đến nhiều công tác vận tải như
vậy, cho nên tính an toàn và độ tin cậy của ô tô phải luôn đảm bảo tốt nhất. Một
trong những hệ thống của ô tô có liên quan trực tiếp đến sự an toàn cho người,
phương tiện và vật chất khi tham gia giao thông đó là hệ thống lái.
Trong bản đồ án này em đã đi sâu nghiên cứu, thiết kế hệ thống lái có trợ
lực lái cho xe tải 2,5T. Với nhiệm vụ như vậy thì những kiến thức đã được lĩnh
hội từ phía nhà trường cùng những kinh nghiệm quý báu của các thầy cô giáo bộ
môn và những kiến thức thực tế tại các các công ty thực tập, phải được vận dụng
một cách tổng hợp nhằm thiết kế tốt nhgiệp được tốt hơn và đúng thời gian quy
định. Sinh viên chúng em nghĩ rằng công việc mà chúng em đang làm là một
bước nhảy lớn giúp chúng em làm quen với việc nghiên cứu và thiết kế thật sự
một đề tài và đó chính là một công việc của một kỹ sư tương lai.
Hệ thống lái là một hệ thống phức tạp mà trình độ và thời gian có hạn cho
nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những sai sót nhất định. Rất mong
được sự hướng dẫn và góp ý của quý thầy cô và các bạn.
Sau hơn 10 tuần thiết kế đề tài tốt nghiệp đến nay em đã hoàn tất đề tài tốt
nghiệp của mình. Để đạt được thành quả này. Em xin chân thành cảm ơn sâu sắc
nhất đến TS. Nguyễn Đức Toàn, thầy đã tận tình, hướng dẫn, truyền đạt những
kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian làm đồ án tốt
nghiệp.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo Trường
Đại Học Giao Thông Vận Tải- Hà Nội.

Hà Nội
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
3
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
Ngày 09 tháng 04 năm 2003.
sinh viên: Bùi Xuân Chiều.
NỘI DUNG THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI CỦA Ô TÔ
VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.
Đ 1.1 CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU :
1.1.1 Công dụng :
Hệ thống lái của ô tô được dùng để thay đổi phương hướng chuyển động
của ô tô nhờ quay các bánh xe dẫn hướng , hoặc cho ô tô chuyển động theo một
hướng xác định nào đó .
Hệ thống lái của ô tô gồm ba bộ phận chính :
- Cơ cấu lái .
- Dẫn động lái .
- Cường hoá lái .
Để ô tô có thể quay vòng được cần phải có mô men quay vòng, mô men
này sinh nhờ có các phản lực bên khi quay các bánh xe dẫn hướng .
1.1.2 Phân loại .
* Theo cách bố trí cơ cấu lái :
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
4
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái được bố trí bên trái (được áp dụng với nước
có luật giao thông qui định chiều chuyển động bên phải ).
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái được bố trí bên phải (được áp dụng với nước
có luật giao thông qui định chiều chuyển động bên trái ).

* Theo kết cấu của cơ lái :
- Loại trục vít _bánh vít (với cung răng hay con lăn).
- Loại trục vít _ đòn quay (với một hay hai ngõng quay).
- Loại thanh khía.
- Loại liên hợp .
* Theo số bánh xe dẫn hướng:
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước .
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau .
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu .
* Theo nguyên lý làm việc ở bộ cường hoá lái :
- Loại cường hoá thuỷ lực .
- Loại cường hoá khí (kể cả cường hoá chân không ).
- Loại cường hoá điện.
- Loại cường hoá cơ khí .
1.1.3 Yêu cầu :
Hệ thống lái của ô tô phải đảm bảo thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau đây:
- Đảm bảo tính năng vận hành cuả ô tô, có nghĩa là khả năng quay vòng
của ô tô thật nhanh và ngoặt trên một diện tích giới hạn.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
5
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Tay lái nhẹ trong việc điều khiển ô tô khi chuyển động và ngay khi quay
vòng tại chỗ. Lực tác dụng lên vành tay lái không vượt quá 6 KG khi ô tô chạy
với tốc độ 20 km/h trên đường bê tông- nhựa theo quĩ đạo số 8 có bán kính vòng
tròn là 15 m và khoảng cách giữa tâm của hai vòng tròn là 42 m. Lực khi quay
vòng các bánh xedẫn hướng tại chỗ trên mặt đường bê tông – nhựa không vượt
qua
16 -20 KG.
- Động học quay vòng đúng, nghĩa là khi quay vòng tất cả các bánh xe ở
các cầu dẫn hướng phải lăn theo những đường tròn đồng tâm mà không bị trượt.

- Truyền tối thiểu những lực va đập nghịch lên vành tay lái làm người lái
ít tốn sức và đủ cảm giác để quay vành tay lái.
- Các bánh xe dẫn hướng có khả năng quay trở về vị trí ban đầu và giữ
được hướng chuyển động thẳng, ổn định.
- Chính xác về tính chất tuỳ động, động học và động lực học, tức là phải
đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động cảu hệ thống và sự quay vòng
của các bánh xe dẫn hướng. Để đạt được độ chính xác này cơ cấu lái phải được
đặt trên phần được treo.
- Có độ bền lâu và không bị hư hỏng trong quá trình phục vụ của ô tô.
- Thuận tiện trong việc sử dụng và bảo dưỡng.
- Không có khe hở lớn trong hệ thống lái .
Đ1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI CỦA Ô TÔ
1.2.1Sơ đồ bố trí chung:
* Sơ đồ kết cấu của hệ thống lái của ô tô bao gồm:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
6
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Đòn kéo ngang 1.
- Các đòn bên 2,10.
- Cam quay lái 3.
- Đòn quay ngang 4.
- Đòn kéo dọc 5.
- Đòn chuyển hướng 6.
- Cơ cấu lái 7.
- Trục lái 8.
- Vành tay lái 9.
- Trục đứng 11.
Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái
tạo mô men quay để hệ thống làm việc. Trục lái là một đòn dài (rỗng hoặc đặc).
Để truyền mô men quay từ vành tay lái xuống cơ cấu lái. Cơ cấu lái có nhiệm vụ

biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của đòn
quay đứng trong mặt phẳng đứng, đảm bảo theo tỷ số truyền theo yêu cầu cần
thiết. Dẫn động lái có nhiệm vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống tận bánh
xe dẫn hướng, đảm bảo tỷ số truyền nhất định và chủ yếu giữ đúng động học
quay vòng của ô tô.
1.2.2 Nguyên lý làm việc:
Khi muốn thay đổi hướng chuyển động của ô tô sang phải hay sang trái
người lái cần tác dụng một lực lên vành tay lái, thông qua cơ cấu lái làm quay
đòn chuyển hướng. Đòn chuyển hướng đẩy đòn kéo dọc dịch chuyển làm đòn
quay đẩy cam quay lái quay. Đồng thời lúc đó các đòn bên và đòn kéo n gang
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
7
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
dịch chuyển tạo ra sự quay của các bánh xe dẫn hướng với những góc quay khác
nhau theo tỷ lệ nhất định để đảm bảo quay vòng không trươt.
Hình 1: Sơ đồ kết cấu
chung của hệ
thống lái.
1.3.1 Các yêu cầu thiết
kế:
Do
yêu cầu thiết kế
ngoài truyền động cơ khí còn phải thiết
kế bố trí thêm hệ thống trợ lực lái loại thuỷ lực để giảm nhẹ lực của người lái
đồng thời giúp người lái đỡ mệt và an toàn.
Hệ thống trợ lực lái cần đảm bảo:
- Khi hỏng bộ trợ lực thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường như không
có bộ trợ l ực.
- Đảm bảo cho người lái vẫn có cảm giác với sức cản quay vòng của bánh
xe dẫn hướng.

1.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế:
Ta sẽ chọn phương án thiết kế cơ cấu lái cùng chung một cụm với xi lanh
thuỷ lực và van phân phối. Các yếu tố cơ bản để chọn phương án này là do :
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
8
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Theo tiêu chuẩn Liên Xô quy định loại này chỉ được sử dụng cho ô tô có
khối lường trên các bánh xe dẫn hướng từ 2,5 - 4 Tấn. Ở đây ô tô tải cần thiết kế
có tải trọng đặt lên cầu trước là 1530 KG do đó những mô men cản quay vòng sẽ
không quá lớn nên chọn phương án này sẽ có lợi hơn cả.
- Lựa chọn phương án này kết cấu sẽ gọn và dễ dàng bố trí trên xe.
- Chiều dài đường ống sẽ là ngắn nhất.
- Trên thực tế sẽ tránh được khả năng phát sinh dao động của các bánh xe
dẫn hướng do sự không ổn định động lực của cường hoá lái gây nên.
1.3.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái theo
phương án đã chọn:
* Hệ thống trợ lực lái bao gồm 3 bộ phận chính:
- Nguồn cung cấp dầu có áp lực cao cho toàn bộ hệ thống. Trong hệ thống
trợ lực lái thuỷ lực nguồn cung cấp là bơm dầu.
- Van phân phối để điều chỉnh dầu có áp suất cao đến cơ cấu thực hiện
theo giá trị lực tác dụng lên vành tay lái.
- Cơ cấu thực hiện để tạo ra lực phụ tác động thêm vào dẫn động lái. Cơ
cấu thực hiện thường có dạng xy lanh thuỷ lực.
* Nguyên lý làm việc:
Khi ô tô chuyển động thẳng, ngăn kéo van trượt ở vị trí trung gian, các
khoang bên phải và bên trái của xy lanh được nối thông với nhau và c9ó áp lực
dầu bằng nhau. Dầu đi qua các ống dẫn về bơm dầu. Trường hợp này dầu áp suất
cao không làm nhiệm vụ trợ lực lái.
Khi ô tô quay vòng sang phải, cả cụm trục vít và ngăn kéo van trượt dịch
chuyển sang phải một đoạn trong khoảng 1 mm (khoảng này phụ thuộc vào lực

tác dụng lên vành tay lái). Dầu trợ lực đi vào khoang bên phải của xy lanh đẩy
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
9
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
piston chuyển động sang trái, dầu đi từ khoang bên trái theo đường ống dẫn trở
về bơm. Trường hợp này ngoài lực của người lái còn có lực phụ thêm của trợ
lực bằng dầu có áp suất cao để quay vòng bánh xe dẫn hướng.
Khi ô tô quay vòng sang trái quá trình diễn ra ngược lại.
Hình 2: Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý
hoạt động.
CHƯƠNG II :
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LÁI
Đ2.1 CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN :
- Chiêu dài cơ sở : L = 2750 mm
- Chiều rộng cơ sở : B = 1630 mm
- Trọng tải : 2500 KG
- Tự trọng : 2436 KG
- Trọng lượng toàn bộ xe : 5100 KG
- Cầu trước chịu : 30% . 5100 = 1530 KG
- Cầu sau chịu : 70% . 5100 = 3750 KG
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
10
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- Tốc độ xe : 96,83 Km/h
- Động cơ diezel 4 kỳ
- Bánh xe : Phía trước đơn , phía sau kép.
- Cỡ lốp : 7,00 - 16
- Tỉ số truyền của cơ cấu lái : i
c

= 20.
- Cơ cấu lái loại trục vít _ ê cu_ cung răng có cường hoá lái.
- Treo :
+ Cầu trước : Nhíp có hệ thống giảm chấn .
+ Cầu sau : Nhíp kép phanh hơi.
- Hiệu suất thuận của cơ cấu lái trục vít _ ê cu _ cung răng : η
th
= 0,8 ( Dựa theo
TL[6] ).
- Hiệu suất tính đến ma sát của dẫn động lái η
cam
= 0,7.
( Dựa theo TL[7] ).
Đ 2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
2.2.1 Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái :
- Cơ cấu lái khi không có trợ lực lái : i
c
= 20 ( theo yêu cầu thiết kế ).
- Tỷ số truyền của dẫn động lái :
®
l
n
l
=
d
i
Chọn : l
đ
= 0,25 m: là chiều dài đòn quay đứng .
l

n
= 0,275 m : là chiều dài cam quay lái.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
11
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
⇒ i
d
=
1,1=
25,0
275,0
- Tỷ số truyền tổng cộng của hệ thống lái :
i
∑
= i
c
.i
d
= 20.1,1 = 22
2.2.2 Xác định chế độ tải trọng để tính bền các chi tiết của hệ thống lái:
- Lực tác dụng lên vành tay lái có giá trị cực đại khi ô tô quay vòng tại chỗ do đó
cần tạo một mô men để thắng các mô men cnr bao gồm :
+ Mô men cản lăn : M
1
.
+ Mô men cản : M
2
gâylên bởi sự trượt của bánh xe dẫn hướng trên mặt
đường .
+ Mô men cản M

3
gây lên bởi việc làm ổn định các bánh xe dẫn hướng .
Sơ đồ lực tác dụng lên HTL khi ô tô quay vòng tại chỗ:
Hình 3: Sơ đồ các lực tác dụng lên hệ
thống lái khi ô tô quay
vòng tại chỗ ( Theo
TL[7] _ Trang 189 ).
* Mô men cản lăn :
M
1
= G
bx
. f . a (Nm)
Trong đó :
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
12
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
- G
bx
: Tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng.
G
bx
= 0,5 . 1530 = 765 KG = 7650 (N).
- f : Hệ số cản lăn . f = 0,02.
- a: Tay đòn của trục cản lăn đối với trục đứng của hệ thống lái
a = 0,045m.
Do đó :
M
1
= 7650 . 0,02 . 0,045 = 6,885 (Nm).

* Mô men cản gây ra do sự trượt của bánh xe dẫn hướng trên mặt đường:
M
2
= Y . x = G
bx
. ϕ . 0,14 . r
bx
(Nm).
Trong đó :
- Y : Là lực ngang tác dụng lên ô tô khi quay vòng.
Y = G
bx
. ϕ
ϕ : Là hệ số bám của bánh xe với mặt đường. ( Theo TL[8] _ Trang22). Để đạt
được tính cơ động cho ô tô ta có thể chọn ϕ = 0,75. Ô tô có thể chuyển động an
toàn trên đường đất khô.
- r
bx
: Bán kính bánh xe.( Tính theo TL[8] _Trang 37).
+ Bán kính thiết kế của bánh xe.
r
0
= ( B + d/2 ) . 25,4
Với bánh xe có ký hiệu 7,00 – 16
⇒ r
0
= ( 7 + 16/2 ) . 25,4 = 330,2 ( mm ).
+ Bán kính làm việc trung bình: r
bx
=  . r

0
Trong đó :
 : Hệ số kể đến biến dạng của lốp với áp suất cao :  = 0,945.
⇒ r
bx
= 0,945 . 330,2 = 312,04 mm.
Do đó mô men cản M
2
được tính :
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
13
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
M
2
=7650 . 0,75 . 0,14 . 0,31204 = 250,645 ( Nm).
* Mô men cản gây lên bởi việc làm ổn định các bánh xe dẫn hướng :
M
3
= (  - 1) . ( M
1
+ M
2
).
 : Hệ số rút ra từ thực nghiệm chỉ định khả năng ảnh hưởng của M
3
.
Chọn  = 1,15.
* Mô men cản tổng cộng được tính :
M
c

= 2 . (M
1
+ M
2
+ M
3
).
= 2 . . ( M
1
+M
2
).
= 2.1,15.(6,885 + 250,645)
= 592,319 ( Nm ).
* Lực tác dụng kéo vành tay lái lớn nhất được tính theo công thức (11.9). Trang
190 TL[7] ta có :
η
ΣΣ
.i.R
M
=P
c
max
Trong đó :
- R : Bán kính vành tay lái : R = 0,22 m.
- i
∑
: Tỷ số truyền tổng cộng từ vành tay lái đến bánh xe dẫn hướng :
i


= 20 . 1,1 = 22
- η

: Hiệu suất tổng cộng : η

= η
th
. η
cam
= 0,8 . 0,7 = 0,56.
Vậy:
2.2.3 Thiết kế dẫn động lái – sơ đồ dẫn động lái.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
14
)N(536,218=
56,0.22.22,0
319,592
=P
max
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
2.2.3.1 Thiết kế dẫn động lái :
Chiều dài đòn bên : m = 0,15 . B = 244,5 ( mm).
Dựa theo tài liệu TL[6] , trang 8 cùng với tài liệu TL[7] , trang 190 ta có thể tính
toán như sau :
Hình 4: Sơ đồ hình thang lái.
Trên hình 4 trình bày hai vị trí, đường nét liền ứng với vị trí của hình
thang lái khi ô tô
chạy thẳng ,
đường
nét đứt

ứng với vị
trí khi ô tô quay vòng.
Khi quay vòng đòn AL quét một góc , đòn BR quét một góc . Ta xác định mối
quan hệ giữa  và  như sau :
Ta có : AB = B = ML
/
+ L
/
N + NH.
⇒ L
/
N = B – ML
/
- NH
<=> L
/
N = B – m.Sin( + ) – m . Sin( -  )
Ngoài ra :
(1)

⇒
2
)]+m.cos(- )- [m.cos(-
2
)2m.sin- B(=N
/
L αθβθθ
(2)
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
15

2/22////
NR-LR=NR-RL=NL
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
Từ (1) và (2) suy ra (3) : (Theo công thức 11.27 trang 197 tài liệu TL[7]).
 =  + arctg
222
2
])α+ θ( m.Sin - B[+)α+θ.(Cos.m
)α + θ B.Sin(θ2.m.Sin - θ2.B.Sin + m
arcsin -
) α+θ m.sin(-B
)α+θcos(.m -
(3)
Khi quay vòng ô tô là một vật thể thống nhất mà tất cả các điểm của nó quay
quanh tong tâm quay tức thời trong tong thời điểm . Để đạt được điều kiện trên
mà các bánh xe khi quay vòng không bị trượt và điều kiện cần để các tâm quay
của các bánh xe phải trùng nhau tại một điểm o, đồng thời điều kiện đủ là phải
thoả mãn các biểu thức liên hệ giữa các góc quay α và β như sau:
Cotgβ - Cotgα = B/L (4)
( theo công thức (1) trang 6- tài liệu TL[6] )
Khi cho trước các góc θ xác định thì ứng với một trị số α ta có một trị số
tương ứng β từ mỗi công thức (3) và (4) trong đó đồ thị của (4) là một đường
cong T (lý tưởng ) để so sánh các đường cong xác định từ (3). Trong các đường
cong (3) sẽ tìm được một đường cong sát nhất so với T, đường cong được chọn
sao cho sai lệch ∆α giữa đường cong này so với T không lớn hơn 1
0
.
a) Đồ thị đường cong lý tưởng T:
Theo công thức 11.21 trang 194 tài liệu TL[7] ta có:
Cotgβ - Cotgα =

L
B
⇔ Cotgβ - Cotgα =
593,0=
2750
1630
* Với α = 10
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg10
0
= 0,593.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
16
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
 Cotgβ = 0,593 + Cotg10
0
 β = arctg
0
0
1537,9=
9067,6
1
arctg=
593,0+10Cotg
1

* Với α = 15
0
suy ra:

Cotgβ - Cotg15
0
= 0,593.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
17
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
 Cotgβ = 0,593 + Cotg15
0
 β = arctg
0
0
02,13=
325,4
1
=
593,0+15
1
arctg
Cotg

* Với α = 20
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg20
0
= 0,593.
 Cotgβ = 0,593 + Cotg20
0
β = arctg
0

0
93,16=
67,3
1
arctg=
593,0+20Cotg
1
* Với α = 30
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg30
0
= 0,593.
 Cotgβ = 0,593 + Cotg30
0
 β = arctg
0
0
27,23=
325,2
1
=
593,0+30
1
arctg
Cotg
* Với α = 35
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg35

0
= 0,593.
 Cotgβ = 0,593 + Cotg35
0
β = arctg
0
0
89,26=
225,2
1
arctg=
593,0+35Cotg
1
* Với α = 45
0
suy ra:
Cotgβ - Cotg45
0
= 0,593.
 Cotgβ = 0,593 + Cotg45
0
 β = arctg
0
0
12,32=
593,1
1
=
593,0+45
1

arctg
Cotg
b) xác định đường cong θ
1
khi chọn θ = 15
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
18
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
2
)
0
0244,5.sin3 - (1630+
0
30
2
.Cos
2
244,5
0
301630.sin-
0
15
2
2.244,5sin -
0

152.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
0244,5.Sin3-1630
0
0244,5.Cos3
arctg+
0
15=β
⇔ β =15
0
+ arctg
1518,86
240,49
arcsin -
75,1507
74,211
 β = 15
0
+ 7,99
0
– 9,11
0
= 13,88
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)

0
5244,5.sin4 - (1630+
0
45
2
.Cos
2
244,5
0
451630.sin-
0
15
2
2.244,5sin -
0
152.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
5244,5.Sin4-1630
0
5244,5.Cos4
arctg+
0
15=β
⇔ β =15
0
+ arctg
1467,33
97,09 -
arcsin -

11,1457
887,172
 β = 15
0
+ 6,766
0
+ 3,794
0
= 25,56
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
0244,5.sin6 - (1630+
0
60
2
.Cos
2
244,5
0
601630.sin-
0
15
2
2.244,5sin -
0

152.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
0244,5.sin6-1630
0
0244,5.Cos6
arctg+
0
15=β
⇔ β =15
0
+ arctg
1423,5
356,128 -
arcsin -
25,1418
25,122
 β = 15
0
+ 4,926
0
+ 14,488
0
= 34,4
0
c) xác định đường cong θ
2
khi chọn θ = 18
0
:

* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
3244,5.sin3 - (1630+
0
33
2
.Cos
2
244,5
0
1630.sin33-
0
18
2
2.244,5sin -
0
182.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
3244,5.Sin3-1630
0
3244,5.Cos3
arctg+
0
18=β
⇔ β =18

0
+ arctg
1510,8
317,438
arcsin -
8,1496
05,205
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
19
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
 β = 18
0
+ 7,8
0
– 12,12
0
= 13,68
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
8244,5.sin4 - (1630+
0
48
2
.Cos
2

244,5
0
481630.sin-
0
18
2
2.244,5sin -
0
182.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
8244,5.Sin4-1630
0
8244,5.Cos4
arctg+
0
18=β
⇔ β =18
0
+ arctg
1457,5
6,126 -
arcsin -
3,1448
6,163
 β = 18
0
+ 6,43
0
+ 0,24

0
= 24,67
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
3244,5.sin6 - (1630+
0
63
2
.Cos
2
244,5
0
1630.sin63-
0
18
2
2.244,5sin -
0
182.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
3244,5.sin6-1630
0
3244,5.Cos6
arctg+

0
18=β
⇔ β =18
0
+ arctg
1416,5
247,14 -
arcsin -
15,1412
111
 β = 18
0
+ 4,494
0
+ 10,05
0
= 32,54
0
d) xác định đường cong θ
3
khi chọn θ = 20
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2
)
0
5244,5.sin3 - (1630+

0
35
2
.Cos
2
244,5
0
351630.sin-
0
20
2
2.244,5sin -
0
202.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
244,5sin35-1630
0
5244,5.Cos3
arctg+
0
20=β
⇔ β =20
0
+ arctg
1503,16
367,35
arcsin -
1489,76
200,28

 β = 20
0
+ 7,657
0
– 14,145
0
= 13,51
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
20
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
2
)
0
0244,5.sin5 - (1630+
0
50
2
.Cos
2
244,5
0
501630.sin-
0
20
2
2.244,5sin -

0
202.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
0244,5.Sin5-1630
0
0244,5.Cos5
arctg+
0
20=β
⇔ β =20
0
+ arctg
1451,237
53,63 -
arcsin -
144,27
157,16
 β = 20
0
+ 6,217
0
– 2,118
0
= 24,1
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
2

)
0
5244,5.sin6 - (1630+
0
65
2
.Cos
2
244,5
0
651630.sin-
0
20
2
2.244,5sin -
0
202.1630.sin + 244,5
arcsin -
0
5244,5.sin6-1630
0
5244,5.Cos6
arctg+
0
20=β
⇔ β =20
0
+ arctg
1412,193
174,998 -

arcsin -
1408,4
103,33
 β = 20
0
+ 4,196
0
+ 7,118
0
= 31,314
0
e) xác định đường cong θ
4
khi chọn θ = 30
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0
0
0
)5244,5.sin4 - (1630+45.cos244,5
451630.sin-30n2.244,5.si-302.1630.sin+244,5
arcsin-
5244,5.sin4 -1630
5244,5.cos4
arctg+30=β

⇔ β =30
0
+ arctg
1467,33
599,665-
arcsin -
1457,1
172,89
⇔ β = 30
0
+ 6,767
0
– 24,12
0
= 12,647
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0
0
0
)0244,5.sin6 - (1630+60.cos244,5
601630.sin-30n2.244,5.si-302.1630.sin+244,5
arcsin-
0244,5.sin6 -1630
0244,5.cos6
arctg+30=β

⇔ β =30
0
+ arctg
1423,515
340,628
arcsin -
1418,257
122,25
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
21
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
⇔ β = 30
0
+ 4,9265
0
– 13,844
0
= 21,08
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0
0
0
)5244,5.sin7 - (1630+75.cos244,5
751630.sin-30n2.244,5.si-302.1630.sin+244,5
arcsin-

5244,5.sin7 -1630
5244,5.cos7
arctg+30=β
⇔ β =30
0
+ arctg
1395,27
177,79
arcsin -
1393,83
63,28
⇔ β = 30
0
+ 2,6
0
– 7,32
0
= 25,28
0
f) xác định đường cong θ
5
khi chọn θ = 35
0
:
* Với α =15
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0

0
0
)0244,5.sin5 - (1630+50.cos244,5
501630.sin-35n2.244,5.si-352.1630.sin+244,5
arcsin-
0244,5.sin5 -1630
0244,5.cos5
arctg+35=β
⇔ β =35
0
+ arctg
1451,237
704,83
arcsin -
1442,702
157,16
⇔ β = 35
0
+ 6,217
0
– 29,056
0
= 12,16
0
* Với α =30
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
20022
0020
0

0
0
)5244,5.sin6 - (1630+65.cos244,5
651630.sin-35n2.244,5.si-352.1630.sin+244,5
arcsin-
5244,5.sin6 -1630
5244,5.cos6
arctg+35=β
⇔ β =35
0
+ arctg
1412,19
476,198
arcsin -
1408,4
103,33
⇔ β = 35
0
+ 4,196
0
– 19,706
0
= 19,49
0
* Với α =45
0
. Thay các thông số vào (3) ta được:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
22
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang

20022
0020
0
0
0
)0244,5.sin8 - (1630+80.cos244,5
1630.sin80-35n2.244,5.si-352.1630.sin+244,5
arcsin-
0244,5.sin8 -1630
0244,5.cos8
arctg+35=β
⇔ β =35
0
+ arctg
1389,836
348,24
arcsin -
1392,8725
42,457
⇔ β = 35
0
+ 1,746
0
– 14,51
0
= 22,236
0
Từ đồ thị hình 5 ta chọn đường θ
2
ứng với góc chọn θ

2
= 18
0
, là đường cong gần
sát vơi đường cong lý tưởng T nhất.
Từ đó ta có thể xác định được độ dài đòn kéo ngang như sau ( theo công thức
11.28_ trang 197 tài liệu TL[7] :
LR = n = B – 2.m.sinθ.
 n = 1630 – 2.244,5.sin18
0
 n = 1630 – 151,109 = 1478,891 ( mm ).
 n ≅ 1478,9 ( mm ).
Từ các giá trị α và β đã tìm được ở trên ta có thể dựng được các đường đặc
tính của hình thang lái trên đồ thị với trục tung là trục β, trục hoành là trục α.
Từ đồ thị ta tìm được đường gần sát nhất so với đường cong lý tưởng T là
đường cong θ
2
với θ = 18
0
.
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
23
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
Độ
sai lệch ∆α thoả
mãn yêu cầu luôn nhỏ
hơn 1
0
.
Hình 5: Đồ thị

đường đặc tính
hình thang lái.
2.2.3.2. Sơ đồ dẫn động lái:
Ta có các thông số của dẫn động lái như sau:
- Độ dài đòn bên: m = 244,5 ( mm ).
- Độ dài đòn kéo ngang: n = 1478,9 ( mm ).
- Độ dài cam quay lái : l
n
= 1,1.l
đ
= 1,1.250 = 275 ( mm ).
- Góc nghiêng: θ = 18
0
( φ = 72
0
).
- Chiều dài cơ sở: B = 1630 ( mm ).
- Tay đòn: a = 0,045 ( mm ).
Hình 6: Sơ đồ dẫn động lái.
2.2.4. Thiết kế và tính toán các chi tiết của dẫn động lái:
2.2.4.1. Đòn quay đứng:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
24
Đề tài tốt nghiệp 2002 – 2003 Trang
Đòn quay đứng để truyền chuyển động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến
đòn dọc của dẫn động lái.
Đòn quay đứng được nối với dẫn động lái nhờ khớp cầu và nối với trục cơ
cấu lái bằng then hoa tam giác.
Kích thước cơ bản của đòn quay được xác định theo giá trị của các lực
truyền từ các bánh xe dẫn hướng qua đòn quay khi ô tô chuyển động trên đường

gồ ghề.
Theo tài liệu TL[7]_trang 193, thực nghiệm chứng tỏ rằng lực cực đại tác
dụng lên đòn quay đứng thường không quá 0,5.G
1
.
Cần tính toán lực max với công thức:
®
l
th
η.
c
i.R.
max
P
=N
So sánh N với 0,5.G
1
và chọn giá trị lớn.
- G
1
: Trọng lượng tác dụng lên các bánh xe trước của ô tô ở trạng thái
tĩnh.
G
1
= 1530 ( KG ) = 15300 ( N ).
- P
max
: Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái .
P
max

= 218,536 ( N ).
- R: Bán kính vành tay lái : R = 0,22 ( m ).
- i
c
: Tỷ số truyền của cơ cấu lái.: i
c
= 20.
- η
th
: Hiệu suất thuận của cơ cấu lái: η
th
= 0,8.
- l
đ
: Chiều dài đòn quay đứng: l
đ
= 0,25 ( m ).
Thay các giá trị voà (5 suy ra:
SVTH: Bùi Xuân Chiều GVHD: ts. Nguyễn Đức Toàn
25