tính toán, thiết kế hệ thống lái ôtô tải nhỏ

Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
LỜI NÓI ĐẦU
Kể từ khi ra đời đến nay ngành cơ khí ô tô không ngừng phát triển và đạt
được thành tựu to lớn.
Ngày nay với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, ngành công
nghiệp ôtô đã chế tạo ra nhiều loại ôtô với hệ thống lái có tính năng kỹ thuật rất
cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ôtô.
Trong tập đồ án môn học này em được giao đề tài ” TÍNH TOÁN,
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TẢI NHỎ”. Nội dung của đề tài này giúp
em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của
ôtô nói chung và hệ thống lái của ôtô tải nói riêng. từ đây có thể đi sâu nghiên
cứu về chuyên môn.
Được sự hướng dẩn rất tận tình của thầy giáo Nguyễn Việt Hải, cùng
với sự nổ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này. Vì thời
gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những
sai sót nhất định. Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn đóng góp ý kiến
để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Việt Hải. Qua
đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy, cô giáo trong bộ môn đã truyền
đạt cho em rất nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập ở trường và thời
gian làm đồ án.
Em xin chân thành cám ơn!
Sinh viên thực hiện
Lê Như Thành
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 1
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
MỤC LỤC

Trang
1.CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU CỦA HỆT THỐNG LÁI 3
1.1.Công dụng. 3

1.2. Yêu cầu 3
1.3. Phân loại 4
2. CƠ CẤU LÁI. 5
2.1 Loại trục vít - Cung răng. 5
2.2. Loại trục vít - con lăn. 7
2.3.Trục vít - chốt quay. 8
2.4. Bánh răng - thanh răng. 10
2.5. Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.
11
3. SƠ ĐỒ DẪN ĐÔNG LÁI. 13
3.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập. 13
3.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
14
4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LAI. 14
4.1. Thông số chính. 14
4.2. Tính tỉ số truyền. 15
4.3. Xác định mômen tác dụng lên bánh xe dẫn hướng. 16
4.4. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng. 20
4.5. Tính toán động học hình thang lái. 20
4.6. Tính toán cơ cấu lai. 28
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 2
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CÂU HỆ THỐNG LÁI.
1.1. Công dụng.
Hệ thống lái là một tập hợp các cơ cấu dùng để.
- Giữ cho ôtô chuyên động theo một hướng nào đó.
- Thay đổi hướng chuyễn động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của
xe.
Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau:
- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen cho

người lái tác động lên vô lăng đến dẫn động lái.
- Dẫn động lái:dùng để truyền chuyễn động từ cơ cấu lái đến các bánh
xe dẫn hướng để đảm bảo tính quay vòng cần thiết của chúng.
- Cường hoá lái: thường sử dụng trên xe có tải trọng lớn và vừa. Dùng
để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái từ nguồn năng lượng bên ngoài.
1.2. Yêu cầu.
+ Đảm bảo chuyễn thẳng ổn định.
- Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô
lăng ở vị trí trung gian tương đối với chuyễn động thẳng phải nhỏ.
- Các bánh xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
- Không có hiên tượng dao động các bánh xe dẫn hướng ơ mọi chế đọ
làm việc và mọi chế độ chuyễn động.
+ Đảm bảo tính cơ động cao: tức là bánh xe có thể quay vòng thật
ngoặt, trong một thời gian ngắn trên một diện tích bé.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bi trượt
lê gây mòn lốp tiêu hao công suất, giảm tính ổn định của xe.
+ Giảm được các va đập: từ bánh xe dẫn hướng lên vô lăng khi xe
chuyễn động trên đường xấu, gặp chướng ngại vật.
+ Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: lực điều khiển trên vô lăng theo
tiêu chuẫn nghành hay tiều chuẫn quấc gia.
1.3.Phân loại.
+ Theo cách bố trí vô lăng: vô lăng bố trí bên trái, vô lăng bố trí bên
phải.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 3
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Theo kết cấu cơ cấu lái:
- trục vít- cung răng.
- Trục vít- con lăng
- Trục vít chốt quay.
- Bánh răng- thanh răng.

- Thanh răng liên hợp (trục vít- thanh răng- cung răng- Ê cu bi)
+ Theo kết cấu cơ cấu lái:
- cường hoá thuỷ lực.
- Cường hoá khí nén, chân không.
- Cường hoá điện.
- Cường hoá cơ khí.
+ Ngoài ra còn phân loại theo: số lượng các bánh xe dẫn hướng, theo
sơ đồ bố trí cơ cấu lái.
2. CƠ CẤU LÁI.
2.1 Loại trục vít - Cung răng.
Hình 2.1. Trục vít lăn - cung răng đặt giữa
1- Ổ bi ; 2- Trục vít ; 3- Cung răng ; 4-Vỏ
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 4
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

Hình 2.2. Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên
1- Ổ bi ; 2 - Trục vít; 3 - Cung răng ; 4 - Vỏ
Cơ cấu trục vít - cung răng có 2 loại:
+ Trục vít - cung răng đặt ở bên cạnh trục vít như hình 1.1.
+ Trục vít - cung răng đặt ở giữa trục vít như hình 1.2.
Loại cung răng đặt bên có ưu điểm là răng trục vít và cung răng tiếp xúc
với nhau trên toàn bộ chiều dài răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài
mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này dùng thích
hợp cho các loại xe tải cở lớn. Nhược điểm cơ bản của loại này là có hiệu
suất thấp.
Loại trục vít - cung răng đặt giữa, đảm bảo khoảng hở ăn khớp thay đổi
nhờ các bán kính khác nhau của đường sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của
cung răng. Khi bị mòn khoảng hở ăn khớp tăng lên, người ta khắc phục
khoảng hở này bằng cách đẩy cung răng và trục vít đến gần nhau nhưng
không cho các vị trí rìa của cung răng bị kẹt. Ưu điểm của loại này là có kích

thước và trọng lượng bé nhưng lại có hiệu suất thấp.
Trục vít có thể có dạng hình trụ tròn hay glôbôit . Khi trục vít có dạng
glôbôit thì số răng ăn khớp tăng, dẩn đến giảm được ứng suất tiếp xúc và mài
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 5
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
mòn Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng
chiều dài của trục vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định
theo công thức :
i
ω
=
1
0
.
2
Ζt
R
π

R
0
- Bán kính vòng lăn của cung răng
t - Bước trục vít
Z
1
- Số mối ren trục vít.
Góc nâng của đường ren vít thường từ 8
0
- 12

0
. Khe hở ăn khớp khi
quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03 ÷
0,5 mm. Sự thay đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn
cơ sở của cung răng có bán kính khác.
2.2. Loại trục vít - con lăn.
2 Loại này sử dụng rộng rải trên các loại ôtô. Nó có ưu điểm :
+ Kết cấu gọn nhẹ.
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn.
+ Hiệu suất thuận
t
η
= 0,77 - 0,82.
+ Hiệu suất ngịch
n
η
= 0,6.
+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 6
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Hình 2.3. Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành.
1- Trục đòn quay đứng ; 2 - Đệm điều chỉnh ; 3 - Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh;
5- Trục vít ; 6- Đệm điều chỉnh ; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.
Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí
lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5 - 7 mm. Khi dịch chuyển con lăn
dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách A sẻ thay đổi. Do đó
khe hở ăn khớp cũng thay đổi.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện
bằng
cách dịch chuyển trục quay O

2
của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của
trục vít O
1
một lượng x =2,5 - 5 mm.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức
sau :
i
ω
=
1
.
2
zt
R
k
π
=
.
.
2
1
0
zt
R
π
0
R
R
k

=
0
0
R
R
i
k

Ở đây :
t - Bước của mối răng trục vít,
Z
1
- Số đường ren trục vít,
R
k
- Bán kính vòng ( tiếp xúc ) giữa con lăn và trục vít ( khoảng cách
từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng ),
R
0
- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục ví,t
i
0
- Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít.
Theo công thức trên ta thấy i
ω
thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy
sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5 - 7% ( từ vị trí giửa ra vị trí biên ). Nên
có thể coi như i
ω
= const.

2.3.Trục vít - chốt quay.
Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ
nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.
3 Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công
thức:
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 7
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
4 i
ω
=
t
R
π
2
cosϕ
Ở đây : ϕ - Góc quay của đòn quay đứng
R
2
- Bán kính đòn dặt chốt
Hiệu suất thuận và hiệu suất ngịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7.
Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên
các ôtô tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên
hiện nay ít sử dụng.
truûc vêt
âoìn chuyãùn
chäút quay
Hình 2.4. Cơ cấu lái trục vít - chốt quay.
1 - chốt quay ; 2 - Trục vít ; 3 - Đòn quay.

2.4. Bánh răng - thanh răng.

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong
các ống dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến
thanh răng bằng lò xo.
+ Ưu điểm :
- Có tỷ số truyền nhỏ, i
ω
nhỏ dẩn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng
rộng rải trên các xe đua, du lịch, thể thao
- Hiệu suất cao
- Kết cấu gọn, đơn giản, dể chế tạo.
+ Nhược điểm :
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 8
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
- Lực điều khiển tăng ( do i
ω

nhỏ )
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc
-Tăng nhạy cảm do va đập từ mặt đường.
3
2
1
Hình 2.5. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
1 - Bánh răng ; 2-lò xo; 3- Thanh răng.
2.5. Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.
Êcu ( 5 ) lắp lên trục vít ( 6 ) qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục
vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt
các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (4 ).
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 9
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

Hình 2.6. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1 - Trục cung răng ; 2 - Vít điều chỉnh ; 3 -Đệm tỳ ; 4 - Ống dẩn hướng bi ;
5 - Êcu ; 6 - Trục vít.
5 Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo
công thức.
6 i
ω
=
t
R
2
2
π

7 Ở đây : R
2
- Là bán kính chia cung răng
t - Bước răng trục vít
+ Ưu điểm :
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận
η
t
= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch
η
n
= 0,85.
Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô
có tính ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 10
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

- Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn
không quan trọng.
- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn.
+ Qua phân tích ở trên, đối với loại xe tải ta chọn cơ cấu lái loại trục vít
- con lăn,có ưu điểm :
- Kết cấu nhỏ gọn.
- Hiệu suất cao:
t
η
= 0,77 - 0,82,
n
η
= 0,6
- Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
3. SƠ ĐỒ DẪN ĐÔNG LÁI.
Dẫn động lái bao gồm các chi tiết làm nhiệm vụ truyền từ cơ cấu lái đến
các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo tính động học quay vòng của bánh xe dẫn
hướng.
3.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
+ Dẫn động lái của hệ thống treo độc lập: phần tử hình than lái nằm ở
phía trước việc dẫn động thông qua các đòn ngang và các đòn dọc. Hệ thống
treo độc lập có kết cấu đơn giản nhưng khả năng quay vòng không cao, thường
bố trí trên các xe tai, xe khách

1
2
3
4
Hình 3.1. sơ đồ hệ thống lái với hệt thống treo phụ thuộc
1- vô lăng; 2-trục lái; 3-cơ cấu lai; 4- đòn quay ngang.

3.2. sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 11
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Dẫn động lái của hệ thống treo độc lập: khả năng quay vòng rất cao
nhưng cơ cấu phức tạp phải thông qua nhiều khâu khớp. Hệ thống treo độc lập
vùa là bộ phận dẫn hướng vừa là cơ cấu giảm chấn. Thông thường bố trí trên xe
du lịch.
Hình 3.2. sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo
độc lập.
1- vô lăng; 2-trục lái; 3-cơ cấu lai; 4- đòn quay đứng; 5,8- thanh lắc; 6.khớp
bản lề.

4. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LAI.
4.1. Thông số chính.
-Trọng lượng toàn bộ ô tô : G
a
= 2850 (Kg).
- Trọng lượng tác dụng lên cầu trước : G
1
= 1050 (Kg).
- Trọng lượng tác dụng lên cầu sau : G
2
=1800 (Kg).
- Chiều dài cơ sở của xe : L
o
= 3 (m).
- Bán kính làm việc của bánh xe : R
bx
= 0,35 (m).
- Chiều rộng trụ : C = 1,55 (m).

- Vết bánh xe : B
1
= 1,8 (m).
4.2. Tính tỉ số truyền.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 12
5
2
1
4
3
8
7
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Tỷ số truyền động học: i
ω
=
n
v
d
d
ω
ω
ω
ω
ϕ
θ
ϕ
==
0

Ở đây: θ,ϕ - các góc quay tương ứng của trục vào ( vô lăng ) và trục ra
(đòn quay đứng ).
ω
0
ω
ϕ
- các vận tốc góc tương đối.
i
ω
- được chọn xuất phát từ điều kiện là đảm bảo sao cho góc quay cần
thiết của vô lăng để quay các bánh dẩn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí
biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ôtô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối
với ôtô tải và xe khách, nhằm đảm bảo các yêu cầu cơ động cao và thuận tiện
điều khiển khi xe quay vòng.
i
ω
- có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc quay của vô
lăng. Ơ loại cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi, tỷ số truyền có thể tăng hay
giảm khi quay bánh lái ra khỏi vị trí trung gian.
Giá trị của i
ω
phụ thuộc loại cở xe, thường nằm trong giới hạn 13 - 22
đối với ôtô du lịch và 20 - 25 đối với ôtô tải, một vài trường hợp có thể tới 40.
Một cách gần đúng,có thể tính i
ω
theo công thức.

ϕ
θ
ω

∆
∆
=
i
Góc quay lớn nhất của bánh xe đối với loại xe tải là ϕ
max
= 30
0
÷ 45
0
Chọn ϕ
max
= 40
0
.
Chọn góc quay lớn nhất của vô lăng là θ
maz
= 720
0
(2 vòng)
Vậy ta có.

40
720
=
∆
∆
=
ϕ
θ

ω
i
=18
Mặt khác.
ddc
iii .
=
ω
Trong đó.
i
c
: Tỷ số truyền của cơ cấu lái
i
dd
: Tỷ số truyền của dẫn động lái (i
dd
= 1÷1,2)
Chọn i
dd
=1,15
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 13
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

⇒
5619
091
18
,
,
===

dd
c
i
i
i
ω
4.3. Xác định mômen tác dụng lên bánh xe dẫn hướng.
Mômen cản quay vòng lớn nhất là khi quay vòng tại chỗ. Mô men cảc
quay vòng trong trường hợp này bao gồm: Mô men sinh ra do lực cản lăn M1,
mô

men cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M
2
và mô men ổn định các
bánh xe dẫn hướng M
3.
Nếu gọi M
cq
là mômen cản quay vòng tác dụng lên một
bánh xe dẩn hướng thì gồm có 3 thành phần.
M
cq
= M
1
+ M
2
+ M
3

Ở đây. M

1
= f ⋅ G
bx
⋅a
M
1
- Gọi là mômen cản quay vòng tác dụng lên một bánh xe dẩn
hướng.
G
bx
- Tải trọng pháp tuyến tác dụng lên một bánh xe dẩn hướng.
f - Hệ số cản lăn, f = 0,015 - 0,018. Chọn f = 0,016.
a - Cánh tay đòn của lực cản lăn. Xem hình 2.1.


Hình 4.1. Sơ đồ bố trí bánh xe dẩn hướng.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 14
1
2
3
a
r
bx
l
c

β
α
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
1- Bánh xe dẩn hướng; 2- Cam quay; 3- Cầu dẩn hướng.

- Xác định a theo công thức gần đúng sau.
a ≈ [l
c
−
)(
180
βα
π
+
bx
R
] (m)
Với R
bx
- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
R
bx
=0,35 (m)
a= 2
0
÷3
0
Chọn a= 2
0

b = 0
0
÷8
0

Chọn b = 6
0

l
c
=
1250
2
55181
2
1
,
,,
=
−
=
−CB
(m)
Thay các thông số vào công thức ta được.
a = [0,125 -
)62(
180
14,3
.35,0 +
] = 0,04 (m )
Thay các giá trị trên vào công thức tính M
1
, ta được.
M
1

= 0,016.525.0,04 = 0,336 (Kg. m)
- Xác định mômen cản quay vòng do lực ngang ở vết tiếp xúc gây ra M
2
.
M
2
= ϕ
n
. G
bx
. X
Trong đó.
ϕ
n
- Hệ số bám ngang, ϕ
n
= 0,85 ÷0,9. Ta chọn ϕ
n
=0,9.
X - Cánh tay đòn lực ngang đối với tâm vết tiếp xúc khi quay
vòng như ở hình dưới.
Y - Lực ngang.
- Xác định X theo công thức sau.
X =
bx
RR
22
0
2
1

−

Với R
0
=
λ
bx
R
l : Hệ số kể đén biến dạng lốp, với lốp có áp suất cao có l= 0,945÷0,950
Chọn l = 0,945
⇒
R
0
=
37,0
945,0
35,0
=
(m)
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 15
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Thay số vào công thức tính X ta được:
X =
06,035,037,0
2
1
22
=−
(m)
Vậy ta có.

M
2
= 0,9.525. 0,06 = 28,35 (Kg.m )
- Mômen cản quay vòng do tác dụng của mômen ổn định của các bánh
xe M
3
rất nhỏ so vời M
1
,M
2
nên ta có thể bỏ qua.
Hình 4.2. Sơ đồ bánh xe dẩn hướng tiếp xúc với mặt đường
- Như vậy mômen cản tổng cộng của các bánh xe dẫn hướng.
Thành phần M
3
có thể bỏ qua mômen ổn định vì thành phần này khá
nhỏ so với các thành phần khác, nên ta chỉ xem nó như một hệ số k
M3
=1.1
M
Σ
= 2M
cq
= 2(M
1
+ M
2
) = 2.(0,336 + 28,35)1.1 = 63.1 (KG.m)
Nếu quy dẫn về trục đòn quay đứng, ta có:
M

qd
Σ
=
dddd
M
i
KMM
η
.
)(2
321
+
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 16
A
B
G
bx

r
o
r
bx
x
y
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Ở đây. i
dd
- tỷ số truyền của dẩn động, i
dd
= 1,15

h
dd
_ Hiệu suất dẫn động.
h
dd
= 0,85÷0,9. Chọn h
dd
= 0,9
Thay số vào công thức, ta được.
qâ
M
Σ
=
97,60
9,0.15,1
1.63
.
==
Σ
dddd
i
M
η
(Kg.m )
4.4. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng .
Lực cần thiết tác dụng lên vô lăng được xác định theo công thức sau.
P
l
=
500][

=<
Σ
lmaî
t
qd
P
iR
M
η
ω
(N )
Trong đó.
R - Bán kính vô lăng, R ≤ 0,275(m)
Chọn. R = 0,240 (m)

t
η
- Hiệu suất thuận cơ cấu lái.
Cơ cấu lái loại bánh - răng thanh khía:
t
η
= 0,8 ÷0,9. Chọn
t
η
= 0,82
Thay số vào công thức trên, ta được.
P
lmax
=

=
82018240
7960
, ,
,
17,16 ( Kg )

⇒
Lực cần thiết lớn nhất tác dụng lên vô lăng.
P
lmax
= 168 (N) < 500(N)
Do vậy không cần dùng trợ lực lái.
4.5. Tính toán động học hình thang lái.
Nhiệm vụ của bài toán tính toán thiết kế hình thang lái là để đảm bảo
động học quay vòng cần thiết của các bánh xe dẫn hướng.
Từ sơ đồ quay vòng ta thấy rằng. Muốn các bánh xe quay vòng không bị
trượt thì chúng phải cùng quay quanh 1 tâm quay tức thời, tức là góc quay của
bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài tâm quay vòng phải khác nhau và
liên hệ với nhau theo biểu thức :

0
L
m
CotgCotg =−
αβ
Trong đó.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 17
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
a và b _ Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng.

Muốn đảm bảo chính xác quan hệ giữa a và b, thì phải dùng một cơ cấu
phức tạp, cồng kềnh tới 18 khâu.Trong thực tế, có thể dùng một số cơ cấu đơn
giản hơn, đảm bảo được gần đúng các quan hệ trên như: Đĩa hình sao elip,
truyền động xích và cơ cấu hình thang với các khớp nối. Ba cơ cấu đầu không
được dùng vì phức tạp và không ổn định. Hiện nay dùng phổ biến nhất là cơ
cấu hình thang gọi là hình thang lái Đantô.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 18
Hình 4.3. Động học quay vòng lý tưởng và thực tế khi dùng hình thang lái.
a, b- Động học quay vòng lý tưởng và thực tế.
m- Khoảng cách giữa 2 tâm trụ quay đứng (bỏ qua các góc nghiêng của trụ quay).
L
0
- Chiều dài cơ sở.

α
,
β
- Các góc quay của bánh dẫn hướng phía trong và phía ngoài.
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Khi dùng hình thang lái thì tâm quay vòng O của các bánh xe trươc
không nằm trên trục sau, mà nằm ở khoảng cách L
ht
< L
o
so với đường AB
(hình vẽ).
Đặt l =
o

ht
L
L
, rõ ràng tỷ số l càng gần đơn vị thì hình thang lái càng hoàn
thiện.
Giá trị l có thể tính từ các quan hệ hình học như sau :
L
ht
= OA.sinb
mà
)(
βαα
−
=
Sin
m
Sin
OA
Suy ra.
và













−
==
−
=
)(
)(
00
βα
βα
λ
βα
βα
Sin
SinSin
L
m
L
L
Sin
SinmSin
L
ht
ht
Nhiệm vụ khi thiết kế hình thang lái là xác định các thông số kích thước
và lắp đặt sao cho tỷ số l có giá trị gần đơn vị nhất.Trình tự tiến hành như sau.
+ Xác định kích thước m.
m =1,8 - 0,125=1,675 (m)
5580

3
6751
0
,
,
==
L
m
+ Dựa vào đồ thị biểu diễn quan hệ giữ x và
0
L
m
(hình 4.4) ta xác định
giá trị của x với
14,0==
n
l
y
(thông số chọn ).
- Với
L
m
= 0,572, gióng lên đường 2, cắt đường 2 tại 1 điểm ứng vơi x =
0,71.
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 19
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Xác định các thông số còn lại của hình thang lái theo các quan hệ hình
học sau :
m
Lx

arctg
t
.,
.
50
0
=
θ

t
y
m
n
θ
cos 21+
=

ynn .=
Trong đó :
n _ Chiều dài của đòn kéo ngang (m).
l _ Chiều dài của đòn kéo bên (m).



Vậy ta có.

0
568
675150
3710

,
,.,
.,
== arctg
t
θ
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 20
Hình 4.4. Sơ đồ hình thang lái và đồ thị biểu diễn quan hệ
x=f(m/L).
1; 2 và 3- Tương ứng với y = 0,12; 0,14 và 0,16.
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải

521
56814021
6751
0
,
,cos.,.
,
=
+
=n
(m)

210140521 ,,., ==l
(m)
Tiếp theo ta kiểm tra giá trị góc
t
θ
có phù hợp với lý thuyết không.

+ Trước hết, cho một số giá trị góc quay a của bánh xe trong, tìm giá trị
lý thuyết β
lt
tương ứng theo công thức.

0
L
m
CotgCotg =−
αβ

+ Sau đó từ công thức sau tìm giá trị góc quay thực tế β
tt
và tính sai lệch
tương đối của hình thang lái.
[ ]
2
22
2
)sin(.)(cos.
sin 2sin 2)sin(.
arcsin
)sin(.
)cos(.
αδαδ
δδαδ
αδ
αδ
δβ
+−++

+−+−
−
+−
+
+=
tt
ttt
t
t
tt
lml
mlml
lm
l
arctg
Trong đó.
d
t
_ Góc phụ với
t
θ
. d
t
= 21,5
0
.
+ So sánh β
lt
với β
tt

nếu thấy sai lệch tương đối hình thang lái thực với
hình thang lái lý thuyết không quá 5 % thì các kích thước hình thang lái đạt yêu
cầu.


SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 21
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Bảng 1. mối quan hệ của β
lt
và β
lt
α tgα β
lt
θ
1
+α
cos(θ1+α
) sin(θ
1
+α) βτ
t
ε%
1 0.0174 0.9911 0.3855 0.9266 0.376 0.99 0.1543
2 0.0349 1.9646 0.403 0.9199 0.3921 1.9706 0.3045
3 0.0524 2.9211 0.4204 0.9129 0.4081 2.9343 0.4495
4 0.0699 3.861 0.4379 0.9057 0.424 3.8839 0.5883
5 0.0874 4.7849 0.4553 0.8981 0.4397 4.8196 0.7199
6 0.1051 5.6932 0.4727 0.8903 0.4553 5.7416 0.8433
7 0.1227 6.5864 0.4902 0.8822 0.4708 6.6501 0.9576
8 0.1405 7.465 0.5076 0.8739 0.4861 7.5451 1.062

9 0.1583 8.3295 0.5251 0.8653 0.5013 8.4269 1.1558
10 0.1762 9.1803 0.5425 0.8564 0.5163 9.2953 1.2381
11 0.1943 10.0179 0.56 0.8473 0.5312 10.1506 1.3082
12 0.2124 10.8427 0.5774 0.8379 0.5459 10.9928 1.3654
13 0.2307 11.6552 0.5949 0.8282 0.5604 11.8218 1.4092
14 0.2492 12.4559 0.6123 0.8183 0.5748 12.6377 1.4388
15 0.2678 13.2451 0.6297 0.8082 0.5889 13.4405 1.4535
16 0.2866 14.0233 0.6472 0.7978 0.6029 14.2301 1.4528
17 0.3056 14.7909 0.6646 0.7871 0.6168 15.0065 1.4361
18 0.3247 15.5483 0.6821 0.7763 0.6304 15.7696 1.4028
19 0.3441 16.2959 0.6995 0.7651 0.6439 16.5193 1.3522
20 0.3638 17.0341 0.717 0.7538 0.6571 17.2556 1.2838
21 0.3837 17.7632 0.7344 0.7422 0.6702 17.9784 1.1969
22 0.4038 18.4837 0.7519 0.7304 0.683
18.687
6 1.0909
23 0.4242 19.1958 0.7693 0.7184 0.6956 19.3829 0.9653
24 0.445 19.9 0.7867 0.7062 0.7081 20.0644 0.8194
25 0.466 20.5966 0.8042 0.6937 0.7203 20.7318 0.6525
26 0.4874 21.2859 0.8216 0.681 0.7323 21.3851 0.464
27 0.5092 21.9682 0.8391 0.6681 0.744 22.024 0.2532
28 0.5314 22.6439 0.8565 0.6551 0.7556 22.6483 0.0194
29 0.554 23.3133 0.874 0.6418 0.7669 23.2579 0.2381
30 0.577
23.976
7 0.8914 0.6283 0.778 23.8527 0.52
31 0.6005 24.6344 0.9089 0.6146 0.7888 24.4323 0.8272
32 0.6245 25.2868 0.9263 0.6008 0.7994 24.9967 1.1605
33 0.649 25.934 0.9437 0.5868 0.8098 25.5455 1.5207
34 0.6741 26.5763 0.9612 0.5725 0.8199

26.078
6 1.9086
35 0.6997 27.2142 0.9786 0.5582 0.8297 26.5958 2.3253
36 0.7261 27.8478 0.9961 0.5436 0.8393 27.096 2.7716
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 22
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
8
37 0.753 28.4774 1.0135 0.5289 0.8487 27.5814 3.2486
38 0.7807 29.1032 1.031 0.514 0.8578 28.0493 3.7573
39 0.8092 29.7256 1.0484 0.4989 0.8666 28.5004 4.2989
40 0.8385 30.3448 1.0659 0.4838 0.8752 28.9344 4.8746
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 23
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
Đồ thị1. biểu diễn giữa goc quay thực tế và góc quay lý thuyết.
+ So sánh β
lt
với β
tt
ta thấy sai lệch tương đối hình thang lái thực với
hình thang lái lý thuyết không quá 5 %. Vậy các kích thước hình thang lái đạt
yêu cầu
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 24
0
5
10
15
20
25
30
35

0 5
10 15 20 25 30 35 40
α
β
β
tt
β
lt
Đồ án môn học: Thiết Kế Ô Tô GVHD: ThS.Nguyễn Việt Hải
+ Tính bán kính quay vòng của các bánh xe dẫn hướng :
- Từ hình 4.4b ta thấy.
L
ht
= OA.sinβ =OB.sin a

OA _ Bán kính quay vòng của bánh xe dẫn hướng phía ngoài.
OB _ Bán kính quay vòng của bánh xe dẫn hướng phía trong.
Mà.
)sin(
sin.sin.
βα
βα
−
=
tt
ht
m
L
⇒
Ta tính được L

ht

⇒

β
sin
ht
L
OA =
và
α
sin
ht
L
OB =
Vậy ta có.
Bảng 2. các thống số chiều dài hình than thực tê.
α β L
ΗΤ
ΟΑ
0B
α β L
ΗΤ
ΟΑ
0B
1 1 3.6 209 208 21 18 3.3 11 9.1
2 2 3.6 105 104 22 19 3.2 10 8.6
3 2.9 3.6 71 69 23 19 3.2 9.6 8.2
4 3.9 3.6 53 52 24 20 3.2 9.2 7.7
5 4.8 3.6 43 41 25 21 3.1 8.8 7.4

6 5.7 3.6 36 34 26 21 3.1 8.4 7
7 6.7 3.6 31 29 27 22 3 8.1 6.7
8 7.5 3.6 27 26 28 23 3 7.8 6.4
9 8.4 3.6 24 23 29 23 3 7.5 6.1
10 9.3 3.5 22 20 30 24 2.9 7.2 5.9
11 10 3.5 20 18 31 24 2.9 7 5.6
12 11 3.5 18 17 32 25 2.8 6.7 5.4
13 12 3.5 17 15 33 26 2.8 6.5 5.2
14 13 3.4 16 14 34 26 2.8 6.3 4.9
15 13 3.4 15 13 35 27 2.7 6.1 4.7
16 14 3.4 14 12 36 27 2.7 5.9 4.6
17 15 3.4 13 12 37 28 2.6 5.7 4.4
18 16 3.3 12 11 38 28 2.6 5.5 4.2
19 17 3.3 12 10 39 29 2.6 5.4 4.1
20 17 3.3 11 9.6 40 29 2.5 5.2 3.9
Vậy. Bán kính quay vòng nhỏ nhất của bánh xe ngoài là 5,191 (m).
SVTH : Lê Như Thành –Lớp 10C4LT Trang 25