tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô fa_366

ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Lời nói đầu
Ngành ôtô giử một vị trí quang trọng trong nền kinh tế quốc dân góp
phần to lớn vào sự phát triển chung của nền kinh tế . Trong những năm
gần đây những tiến bộ của khoa học kỷ thuật đã đợc ứng dụng vào nền
công nghiệp chế tạo ôtô nhằm tăng tính năng thông qua, tính kinh tế
nhiên liệu, độ tin cậy làm việc Đối với hệ thóng lái cũng vậy, việc bố
trí trợ lực lái sẽ giảm cờng độ lao động cho ngời lái, đảm bảo độ an
toàncho ngời vầ hàng hoá trên xe
Hiện nay một số loại xe đã và đang sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam,
tuy nhiên phần lớn các xe đang sử dụng tại Việt Nam là nhập từ các nớc.
Còn trong Quân đội phần lớn các xe đợc nhập từ Liên Xô cử nh : ôtô chỉ
huy, ôtô tải và các loại ôtô có lắp vủ khí, khí tài .do đó việc khai
thác, sử dụng, đánh giá hiệu quả các phơng tiện có ý nghĩa đặc biệt quang
trọng đối với ngời làm công tác kỷ thuật nói chung và những cán bộ quản
lý VKTBKT nói riêng.
Nhiệm vụ của đồ án môn học: TíNH TOáN KIểM NGHIệM Hệ
THốNG LáI ÔTÔ -66 gồm các nội dung chính sau:
- Đặc vấn đề
- Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái.
- Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái
- Kết luận
Đồ án đã đợc thực hiện nhờ sự hớng dẫn tận tụy của các thầy giáo, sự
giúp đỡ của các cấp và của đồng chí đồng đội cũng nh nỗ lực tìm tòi, học
hỏi, sự phát huy và tổng hợp kiến thức của bản thân học viên. Mặc dù đã
rất nỗ lực nhng chắc chắn đồ án sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
1
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
do hạn chế về mặt kiến thức và thời gian. Vì vậy, tôi rất kính mong đợc sự
chỉ bảo của các

thầy giáo, sự góp ý của đồng chí đồng đội để trong những lần nghiên
cứu sau đạt đợc kết quả tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn . Ngời viết
Nguyển Thanh Hải
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
2
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
PHầN I: Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái.
A.Giới thiệu chung về ôtô -66 :
-66 là loại ôtô tải hạng trung, đợc sản xuất từ năm 1964 tại nhà
máy ôtô Gorki (Liên Xô). Các thế hệ trớc đó gồm -51, -53. Do
có nhiều u việt nên -66 đợc sử dụng rọng rảI ở Việt Nam, đặc biệt là
trong lỉnh vực Quân sự.
ÔTô -66 là xe có hai cầu chủ động, công thức bánh xe 4ì4, có
tính năng thông qua cao, có tời nên -66 có thể hoạt động tốt trên
các địa hình phức tạp, trong mọi điều kiện khí hậu, thời tiết .
Ôtô -66 sử dụng động cơ 66 là loại động cơ xăng 4 kỳ, 8 xy
lanh bố trí chử v, thứ tự công tác :1-5-4-2-6-3-7-8.Có:
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu kiểu chế hoà khí.
- Hệ thóng đánh lửa kiểu bán dẩn có tiếp điểm , khởi động bằng điện.
- Hệ thống làm mát :bằng phơng pháp tuần hoàn cởng bức dòng nớc
nhờ bơm nớc.
- Hệ thống bôi trơn:kiểu không hoàn toàn.
- Cơ cấu phối khí :dạng xúp páp treo.
- Hệ thống truyền lực:kiểu cơ khí có cấp gồm:
+ Ly hợp :Là loại ly hợp thờng đóng 1 đĩa bị động , ma sát khô, có lò
xo ép bố trí xung quanh .
+ Hộp số : Là loại hộp số cơ khí 4 cấp ,có 3 trục dọc và sử dụng đồng
tốc ở số truyền 3 và 4.
+ Hộp số phân phối :Thuộc loại cơ khí 2 cấp với số truyền thẳng i = 1,

và số truyền thấp i = 1,8926.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
3
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
+ Truyền động Các đăng cos khớp kín , truyền lực chính đơn, vi sai
loại cam 1 dảy, bán trục giảm tải hoàn toàn.
- Hệ thống lái: Ôtô -66 sử dụng hệ thống lái cơ khí có trợ lực thuỷ
lực, có tỷ số truyền i= 20,5.gồm có:
+ Cơ cấu lái :Loại Trục vít lõm con lăn .
+ Dẩn động lái :Loại cơ khí có trợ lực thuỷ lực .Gồm có:Vành tay lái,
vỏ trục lái,trục lái, truyền động Các đăng,đòn quay đứng, đồn quay
ngang, thanh lái dọc, thanh lái ngang,cam quay, và các khớp nối.
+ Trợ lực lái :Dạng thuỷ lực, có van phân phối bố trí trên thanh lái
dọc, xy lanh lực đặt ở hình thang lái.
+ Bơm trợ lực lái :Kiểu phiến gạt tác dụng 2 chiều, có van an toàn áp
suất và van an toàn lu lợng đợc dẩn động từ trục khuỷu động cơ bằng bộ
truyền đai.
+ Van phân phối kiểu con trợt 3 gờ có phần tử phản lực loại khoang.
- Hệ thống phanh:Gồm có phanh chân và phanh tay:
+ Phanh chân(phanh chính):Là loại dẩn đọng thuỷ lực có trợ lực chân
không.
+ Phanh tay:Kiểu guốc cơ khí.
- Hệ thống chuyển động :Bánh xe có đĩa vành rời, lốp kiểu Tôrôrít, có
kích thớc:1200ì18 ,áp suất khí trong lốp:0,5 2,8 kG/cm
2
.
- Phần vận hành gồm có:
+ Khung xe kiễu 2 dầm dọc,5 dầm ngang.
+ Hệ thống treo có treo trớc là treo phụ thuộc, có phần tử đàn hồi kiểu
nhíp và giảm chấn thuỷ lực.

GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
4
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
B. PHÂN TíCH ĐặC ĐIểM KếT CấU Hệ THốNG LáI ÔTÔ
-66:
I.Các Yêu Cầu Chung Đối Với Hệ Thống Lái:
Khi tiến hành nghiên cứu đặc điểm kết cấu hệ thống lái của ôtô phải
dựa trên các yêu cầu cụ thể của hệ thống lái:
- Đảm bảo ôtô quay vòng nhanh, ngoặc trên diện tích hẹp.
- Đảm bảo điều khiển ôtô nhẹ nhàn.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng.
- Đảm bảo khi ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng lực va
đập truyền từ bánh xe dẩn hớng lên vành tay lái là nhỏ nhất.
- Đảm bảo ôtô chuyển động thẳng ổn định.
- Đảm bảo có tác dụng tuỳ động.
- Hành trình tự do của vành tay lái khi ôtô chuyển động thẳng phải
nhỏ(góc quay tự do của vành tay lái không vợt quá 10 20
0
).
II.Đặc Điểm Kết Cấu Hệ Thống Lái tô -66:Ô
I. Cơ Cấu Lái:
- Vỏ cơ cấu lái làm bằng gang và đợc bắc chặc với dầm dọc bên trái
khung. Trục vít lõm, con lăn đợc làm bằng thép.
- rục vít đợc ép vào đầu dới của trục lái và quay trên hai ổ côn, trục
trên đợc nối với trục lái bằng then bán nguyệt. Điều chỉch dịch chuyển
bàng đệm giửa vỏ cơ cấu lái và nắp dới của cơ cấu lái.
- Con lăn đợc đặc trên 2 ổ thanh lăn kim ở trục đồn quay đứng, trục
đồn quay đứng gối lên 2 bạc đồng và ổ con lăn trục ở nắp bên cạnh cơ cấu
lái,trên trục đòn quay đứng có ren bắc đai ốc lắp đòn quay đứng, đầu còn
lại có kết cấu điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái.

GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
5
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
hình 1: cơ cấu lái
2.Dẩn Động Lái ;
- Dẩn động lái dùng để truyền lực từ cơ cấu lái và trợ lực lái đến các
bánh xe dẩn hớng và quay các bánh xe dẩn hớng đi nhửng góc nhất định.
- Dẩn động lái cơ khí có kết cấu sau:Vành lái, trục tay lái, vỏ trục tay
lái lắp với giá treo của bàn đạp Ly hợp và bàn đạp Phanh bằng 2 tay đòn
và các khớp bản lề.
- Thanh lái dọc dạng ống có kết cấu điều chỉnh độ dơ khớp cầu ,đầu d-
ới thanh lái dọc lắp đặc cụm van phân phối của trợ lực lái.
- Thanh lái ngang gồm cần và 2 đầu nối, trên đầu nối có kết cấu điều
chỉnh độ chụm bánh xe.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
6
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
- Các khớp cầu đều đợc bôi trơn bằng mở, khớp cầu của thanh lái
ngang không có kết cấu điều chỉnh độ dơ.
3.Trợ Lực Lái;
Trợ lực lái thuỷ lực có áp suất cao (65 kG/cm
2
) nên hiệu quả trợ lực
cao, thời gian chậm tác dụng ngắn hơn so với trợ lực khí nén, nhng yêu
cầu về độ chính xác và tính công nghệ chế tạo cao.Trợ lực Ôtô -66
gồm có các bộ phận:
Bơm dầu:Kiểu phiến gạt có tác dụng hai chiều, có van an toàn áp
suất và van an toàn lu lợng. (Có kết cấu tơng tự nh trên xe ZIN 130), van
an toàn sẽ khống chế áp suất trong hệ thống từ 6 đến 6,5 MPa.
- Bơm dầu đợc lắp trên một giá chia, đợc dẫn động từ động cơ bằng

dây đai cùng với máy nén khí.
- Bánh đai đợc lắp với trục bơm bằng then hoa và đai ốc hãm. Trục
bơm quay trên 2 ổ bi, một ổ bi không bôi trơn bằng mỡ và một ổ thanh
lăn côn.
- Rôto đợc nối với trục bơm bằng then hoa là phần tử chủ động trên nó
có 10 rãnh để lắp phiến gạt.
- Stato có biên dạng ovan,trên stato có các lỗ đờng dầu vàovà lỗ chốt
định vị đĩa phân phối, trên stato có dấu để lắp đúng stato, trên thân van có
chốt định vị.
- Đĩa phân phối đợc ép với stato bằng van an toàn lu lợng và van an
toàn dầu, ở khoang cao áp có các rãnh để cung cấp dầu vào và ra khỏi
khoang dới phiến gạt, các rãnh cung cấp dầu vào khoang làm việc và từ
khoang làm việc đến đờng dầu cao áp.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
7
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Xylanh lực đợc bắt chặt cố định với vỏ cầu xe nhờ khớp bản lề, đầu
pittong lắp với thanh lái ngang, có kết cấu bao kín để tránh chảy dầu.
Trên xylanh có 2 đờng dầu từ van phân phối đến.
Van phân phối :Kiểu con trợt ba gờ có phần tử phản lực loại khoang
bố trí riêng biệt trên phần trớc thanh lái dọc, van phân phói gồm vỏ có
nắp, con trợt có bu lông kẹp định tâm, các khớp bao kín, vòng chặn và
van một chiều.
- Vỏ van phân phối có 4 lổ ren tơng ứng với 4 đờng dầu:1 đờng từ bơm
đến, 1 đờng dầu hồi về bơm dầu và 2 đờng nối với 2 bên xy lanh lực.
- Con trợt có thể dịch chuyển về 2 phía, mổi phía tối đa là 1,5 mm đợc
hạn chế bởi đai ốc,con trợt có thể đóng mở các đờng dầu tơng ứng tới các
bên của xy lanh lực.
4.Nguyên Lý Làm Việc Của Hệ Thống Lái tô Ô -66:
a.Khi xe chuyển động thẳng:

- Khi xe chuyển động thẳng ngời lái tác dụng lực làm quay vành tay
lái,con trợt của van phân phối ở vị trí trung gian nối thông đờng dầu từ
bơm đến đờng hồi dầu, áp lực dầu truyền đến 2 bên xy lanh lực bằng nhau
làm pít tông không dịch chuyển.Nếu áp lực dầu tăng và lu lợng dầu qua
đờng ống quá lớn thì van an toàn lu lợng sẽ làm việc,áp suất 2 bên buồn
phản lực tơng đơng nhau và con trợt dứng im ở vị trí trung gian.
b. Khi xe quay vòng:
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
8
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
- Khi ngời lái quay vành tay lái (sang trái (phải) thì xe thực hiện
chuyển động quay vòng sang trái (phải)) lực truyền thông qua cơ cấu lái
xuống đòn quay đứng làm con trợt dịch chuyển tơng đối trong thân van
của van phân phối, nhờ đó thay đổi tiết diện lổ thông với với bơm dầu và
bình chứa dầu. Việc giảm bớt tiết diện lổ thông với bơm dầu và bình chứa
dầu cùng với việc tăng áp suất dầu ở mổttong hai mặt khoang xy lanh lực,
ở khoang kia do giảm tiết diện lổ thông với bơm dầu và tăng tiết diện lổ
thông với bình chứa dầu cho nên giử đợc áp suất tơng ứng với sự cản của
bình dầu nối với bình chứa dầu. Khi sự chênh lệch áp suất chất lỏng trong
2 khoang của xy lanh lực đạt giá trị tơng ứng với tỷ số mô men cản quay
vòng sẽ làm pít tông dịch chuyển, cùng với sự dịch chuyển của pít tông
thông qua các thanh kéo và đòn của dẩn động lái sẽ làm quay bánh xe
dẩn hớng và làm cho vỏ của van phân phối dịch chuyển theo con trợt. Dầu
từ bơm với áp suất cao đợc đa tới khoang xy lanh lực tạo lực đẩy lên pít
tông trợ lực cho nời lái.
c. Tính tuỳ động:
- Khi muốn giử nguyên góc quay của xe ,ngời lái ngừng đánh vành tay
lái và giử nguyên lực đặt lên vành tay lái, dầu với áp suất cao vẩn dịch
chuyển thanh lái ngang, thông qua dẩn động lái làm thanh lái dọc dịch
chuyển. Thân van phân phối sẽ dịch chuyển tơng đối so với con trợt(đang

có xu thế đứng yên so với tác động của ngời lái), kết quả con trợt về vị trí
trung gian áp lực dầu 2 bên pít tông trợ lực lái trở nên cân bằng, pít tông
trợ lực lái sẽ dừng ở vị trí tơng ứng với góc đánh của vành tay lái và góc
quay của các bánh xe dẩn hớng đợc giữ nguyên. Do vậy đảm bảo đợc tuỳ
động trong hệ thống lái tuỳ theo góc quay vành tay lái.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
9
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
d.Cảm giác mặt đ ờng:
- Trong quá trình quay vòng ,áp lực khoang làm việc của xy lanh lực
tỷ lệ với phản lực quay vòng của bánh xe. Khi mômen cản quay vòng của
bánh xe dẩn hớng càng tăng thì áp suất dầu trong các khoang của xy lanh
lực và các buồng van phân phối càng tăng, lực làm con trợt có xu hớng trở
về vị trí trung gian càng tăng. Do đó đẻ duy trì con trợt ở vị tri quay vòng
ngời lái phải duy trì một lực đặt lên vành tay lái cũng tăng lên một cánh
tỷ lệ với mômen cản quay vòng tạo thành cảm giác mặt đờng.
e. Tính ổn định khi chuyển động:
- Khi xe đang chuyển động thẳng nhng đọt nhiên một bên bánh xe
dẩn hớng bị thủng. Nếu bình thờng xe chuyển động lệch về một phía, nh-
ng nhờ có trợ lực lái làm việc làm bánh xe quay vòng theo hớng ngợc lại
nên xe vẩn giử nguyên hớng chuyển động củ mà không bị quay vòng về
bên lốp bị thủng.
- Giả sử xe bị thủng nhỏ ở lốp phải: Lúc đó bánh xe dẩn hớng có xu h-
ớng quay sang bên phải (mà vành lái vẩn ở vị trí trung gian), thông qua
dẩn động lái làm thanh kéo dọc dịch chuyển về phía trớc, con trợt lái cố
định(do ngời lái vẩn giử nguyên vị trí vành tay lái), do đó con trợt bị dịch
chuyển tơng đối so với van phân phối về vị trí trợ lục cho quay vòng bên
trái, mở đờng dầu cao áp đến một khoang bên trái của xy lanh lực và tác
dụng lên pít tông chống lại xu hớng quay sang phải của bánh xe dẩn h-
ớng. Nh vậy trợ lực lái đảm bảo sự ổn định hớng chuyển động và an toàn

chuyển động của xe khi một bên bánh xe dẩn hớng bị thủng mà ngời lái
vẩn giử tay lái ở vị trí ban đầu.
- Khi trợ lực lái không làm việc, ví dụ nh bơm dầu hỏng thì hệ thống
lái vẩn đảm bảo quay các bánh xe nh trớc ,nhng các phụ tải đã tác dụng
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
10
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
hoàn toàn lên cơ cấu lái và các chi tiết khác. Vì vậy việc khai thác lâu dài
với hệ thống lái có bộ trợ lực không làm việc sẽ xuất hiện sự mài mòn tr-
ớc thời hạn và làm tay lái nặng hơn. Tuy nhiên khi xe đang chạy trên đ-
ờng mà trợ lực lái bị hỏng thì ngời lái vẩn có thể điều khiển xe tới nơi sửa
chửa, lúc này hệ thống lái hoạt động thuần tuý nên đièu khiển nặng hơn.
III. U NH ợc điểm của hệ thống lái:Ư Ư
1.Ưu điểm:
- Ôtô -66 có sử dụng trợ lực lái nên điều khiển lái nhẹ nhàn,
giảm sự mệt nhọc cho ngời lái, nâng cao độ an toàn chuyển động, tăng
khả năng cơ động của xe, giảm phản lực tác dụng từ mặt đờng lên vành
tay lái đặc biệt khi xe chuyển động trên địa hình gồ ghề vì vậy mà nâng
cao vận tốc trung bình của xe.
- Cơ cấu lái loại trục vít lõm- con lăn có 3 răng có kết cáu gọn, độ bền
cao, lực tác dụng phân ra 3 răng nên áp lực tác dụng lên bề mặt răng nhỏ,
ma sát trợt đợc thay bằng ma sát lăn nên có hiệu suất cao, loại ổ bi của
trục vít con lăn có khả năng điều chỉnh đợc nhiều lần độ ăn khớp do
khoảng hở trong ổ bi.
2.Nhợc điểm:
- Khi trợ lực lái bị hỏng lực tác dụng lên vành tay lái lớn, vì vậy ảnh h-
ởng đến sự điều khiển xe và sự làm việc nặng nề của ngời lái.
Vì vậy ngày nay trợ lực lái đợc sử dụng trên hầu hết các xe, củng
nh cơ cấu lái loại trục vít lõm con lăn đợc sử dụng phổ biến trên nhiều
xe.

GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
11
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Phần II. TíNH TOáN KIểM NGHIệM CáC CHI TIếT CủA Hệ
THốNG LáI:
Để đảm bảo điều kiện làm việc, độ bền, tuổi thọ của hệ thống lái ta
tiến hành tính toán kiểm nghiệm các chi tiết của hệ thống lái. Nội dung
tính toán gồm:tính toán kiểm nghiệm động học dẩn động lái và tính toá
kiểm nghiệm bền cho một số chi tiết trong hệ thống lái.
I. TíNH TOáN KIểM NGHIệM Động học dẩn động lái:
Trong thực tế để duy trì mối quan hệ động học quay vòng của các
bánh xe dẩn hớng ngời ta thờng sử dụng hệ thống các khâu khớp tạo nên
hình thang lái. Tính toán động học nhằm kiểm tra dẩn động lái theo điều
kiện trợt bên của các bánh xe dẩn hớng khi quay vòng.
Các thông số đầu vào:
- Chiều dài cơ sở của xe: L = 3300mm
- Khoang cách 2 đờng tâm của trụ quay đứng: B
0
= 1550 mm
- Chiều dài đòn bên hình thang lái: m = 230mm
- Chiều dài thanh lái ngan: n = 1430mm
- Bán kính quay vòng : R
- Hành lang quay vòng: H
q
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
12
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
hình 2 : sơ đồ kiểm tra động học của dẩn động lái
1.Tính Toán Kiểm Nghiệm Động Học Hình Thang Lái:
a.Cơ sở tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học:

hình 3 : Các thông số hình học của hình thang lái.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
13
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
- Theo lý thuyết quay vòng của các bánh xe dẩn hớng : Điều kiện quay
vòng lý tởng để các bánh xe không bị trợt bên là:
Cotg
i
- Cotg
i
=
L
B
0
(2.1)
Với :
i
Góc quay vòng của bánh xe dẩn hớng bên ngoài so với
tâm quay của xe(độ).

i
Góc quay vòng của bánh xe dẩn hớng trong(độ).
B
0
Khoảng cách giửa 2 đờng tâm trụ đứng(mm).
L Chiều dài cơ sở của xe(mm).
hình 4 : Các vị trí khác nhau của hình thang lái
Theo lý thuyết để đảm bảo đièu kiện trên cần phải có một cơ cấu 18
khâu, tuy nhiên trong thực tế trên các xe hiện nay sử dụng cơ cấu hình
thang lái 4 khâu trong dẩn động lái, vì vậy ta cần kiểm tra đáp ứng điều

kiện lý tởng trên.
Từ hình vẻ ta có: góc(GAE) = (Góc quay của bánh xe dẩn hớng
ngoài)
Ta có cotg
i
=
L
R
B
+
2
0
thay vào 2.1 ta có:

L
R
B
+
2
0
- cotg
i
=
L
B
0
cotg
i
=
L

B
R
2
0

GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
14
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Nh vậy góc quay của bánh xe dẩn hớng trong bằng góc (GBE).Từ đó
ta có ứng với các cặp (
i
,
i
) của công thức 2.1 đa vào hình vẽ trên ta đợc
các giao điểm E
i
nằm trên đờng thẳng GC.
Nhng thực tế thì các hình thang lái không thoả mản đợc điều kiện trên,
tức là các giá trị cặp (
i
,
i
) thực tế không thoả mản điều kiện 2.1 nên các
bánh xe dẩn hớng vẩn xảy ra trợt ngang. Mức độ trợt ngang càng ít nếu
các giao điểm E
i
tạo ra càng gần đờng thẳng GC.
b. Trình tự tính toán kiểm nghiệm hình thang lái bằng hình học:
Gồm các bớc sau:
- Vẽ hình thang lái theo tỷ lệ tơng ứng.

- Xác định các cặp góc (
i
,
i
) .
- Dựng hình chử nhật ABCD có: AD = L; CD = B
0
.
- Xác định các trung điểm G, G của AB Và CD.
- Nối G với C GC Là ĐƯấng lý thuyết theo phơng trình 2.1
- Kéo dài các cạnh của các cặp góc (
i
,
i
) cắt nhau tại các E
i
.
Để hạn chế sự trợt ngang của các bánh xe dẩn hớng thì các E
i
càng
gần GC càng tốt.
c. Kiểm tra bằng phơng pháp đại số:
Đợc đánh giá thông qua hệ số
i
=
L
B
ii
ii 0
.

)sin(
sin.sin



(2.2)
Thứ tự kiểm tra nh sau:
- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị khác nhau.
Bằng phơng pháp đồ thị (hình vẽ) xác định các góc quay
i
tơng ứng của
bánh xe bên ngoài.
- Xác định các giá trị của hệ số ứng với từng cặp góc (
i
,
i
) khác
nhau theo công thức 2.2.Két quả tính toán đợc lập thành bảng dới đây:

i
(độ)
i
(độ)
i
5 4,8 0,98
10 9,2 0,94
15 13,4 1,01
20 17,3 1,01
25 21 1,02
30 24 0,94

Ta có nếu các giá trị của hệ số
i
= 1(hoặc gần bằng 1) thì khi ôtô
quay vòng với các bán kính khác nhau, các bánh xe dẩn hớng không trợt
bên hoặc có trợt bên song không đáng kể. Nh vậy so với kết quả tính trên
ta thấy sự trợt bên khi quay vòng của ôtô cần kiểm nghiệm là rất nhỏ,
đảm bảo điều kiện cho phép.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
15
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
II. TíNH TOáN KIểM BềN MộT Số CHI TIếT C BảN CủA Hệ THốNGƠ
LáI:
1. Xác Định Các Lực Tác Dụng Lên Hệ Thống Lái:
1.1 . Sơ đồ tính toán:
Các kích thớc xác định từ bản vẽ bố trí chung các chi tiết dẩn động lái,
với giả thuyết giả thuyết các đòn, thanh lái đợc đặt trong mặt phẳng nằm
ngang đi qua tâm cầu trớc.
Các Thông Số Vào Cho T ính Bền Cơ Cấu Lái
Số tt Thông số Ký
hiệu
Gía trị Đơn vị
1 Bán kính vành tay lái R 212,5 mm
2 Bán kính bánh xe r
k
533,4 mm
3 Chiều dài đòn lái đứng l
đ
70 mm
4 Chiều dài đòn cam quay l
c

30 mm
5 Bán kính ăn khớp của trục
vít và con lăn
R
t
5,5 mm
6 Đờng kính trục đòn lái đứng d 5 mm
7 Chiều dài phần then ăn khớp
của trục đòn lái đứng
l
t
25 mm
8 Đờng kính đỉnh then hoa d
n
34 mm
9 Đờng kính chân then hoa d
t
30 mm
10 Khoản cách từ giửa ổ bi trụ
đến giửa bọc lót và trục đòn
quay đứng
L 115 mm
11 K hoảng cách từ giửa ổ trụ
đến giửa trục con lăn chiếu
xuống đòn lái đứng
A 50
mm
12 Đờng kính tính toán trục vít
lõm tại tiết diện trung bình
d

v
20 mm
13 Chiều rộng then hoa trục
đòn lái đứng
B 2,5 mm
14 Đờng kính xy lanh trợ lực D
L
50 mm
15 Hành trình pít tông xy lanh
trợ lực
S
P
166 mm
16 Khoảng cách từ giao điểm
của đờng kéo dài trụ đứng với
mặt đờng đến điểm đặc lựccản
lăn
a 50 mm
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
16
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
17 Mô đun đàn hồi E 2.10
6
kG/cm
2
18 áp suất dầu trong xy lanh trợ
lực
P 65 kG/cm
2
19 Trọng lợng phân bố cầu trớc G

1
2710 kG
20 Góc ăn khớp các ren trục vít
và con lăn
*

20 độ
21 Góc dẩn ren trục vít
v

15
0
56 độ
22 Hệ số tính đến ma sát trong
dẩn động lái

1,07 1,15
23 Hệ số bám ngang

0,7 0,8
24 Tỷ số truyền của cơ cấu lái

i
20,5
25 Tỷ số truyền của dẩn động
lái
i
d
1,353
26 Hiệu suất thuận

t

0,8
27 Hệ số cản lăn F 0,01 0,02
28 Số lợng then hoa trục đòn lái
đứng
32
29 Thể tích công tác xy lanh trợ lực V
c
326 Cm
3

Sơ đồ bố trí chung của hệ thống lái:
I.2 . Xác định mô men cản quay vòng:
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
17
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Lực tác dụng lên vành tay lái đạt giá trị cực đại khi ta quay vòng ôtô
tại chổ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên dọc bánh xe dẩn hớng M
c
sẻ
bằng tổng số của mômen cản chuyển động M
1
, mômen cản do các bánh
xe trợt lê trên đờng M
2
, và mômen cần thiết để làm ổn định dẩn hớng M
3

do cánh tay đòn a. Khi xác địmh giá trị lực cực đại tác dụng lên vành tay

lái P
emax
,M
3
có thể bỏ qua.
Mômen cản: M
1
= G
bx
.f.a.
Trong đó :- G
bx
trọng lợng tác dụng lên 1 bánh xe dẩn hớng.
- f - hệ số cản lăn
a = 0,05m
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe do sự đàn hồi bên của lốp
diện tích tiếp xúc giửa lốp và đờng sẻ bị quay tơng đối đối với mặt phẳng
bánh xe. Điểm đặt của lực ngang Y sẻ dịch chuyển 1 đoạn x nào đó phía
sau đối với trục bánh xe. Đoạn x đợc thừa nhận bằng một phần t chiều dài
của bề mặt tiếp xúc giửa lốp với đờng .
Ta có : x = 0,5.
2
2
bx
rr

Trong đó : r- bán kính tự do của bánh xe(r
t
)
Nếu thừa nhận r

bx
= 0,96 r
t
thì ta có x = 0,14.r
t
Lúc đó : M
2
= Y .x = 0,14 .G
bx
.

.r
t

- hệ số bám ngang ,lấy

= 0,8.
Tổng mômen cản quay ở cả 2 bánh dẩn hớng tác dụng lên cam quay
và từ cam quay qua đòn dọc của dẩn đọng lái là:
M
c
= 2(M
1
+ M
2
).

= 2.G
bx
(f.a + 0,14.

.r
t
).
d

1
.

= G
1
(f.a + 0,14.

.r
t
).
d

1
.

Trong đó :

- hệ số tính đến ảnh hởng của M
3
gây ra do cầu trớc của
ôtô bị nâng lên,

= 1,07 1,15(hệ số tính đến ma sát trong dẩn động lái)

d

- hiệu suất của dẩn động lái : = 0,85 0,9
Thế các số liệu vào ta đợc:M
c
= G
1
(f.a + 0,14.

.r
t
).
d

1
.


=2710(0,02.0,05 + 0,14.0,8.0,533,4).1,15.
9,0
1
= 210,3319 (kG.m)
1.3. Xác định lực đặt lên vành tay lái:
Ta có: P
vlmax
=
td
i

R.i
Mc

R bán kính của vành tay lái.
i
d
=
353,1
170
230
==
d
c
l
l
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
18
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Thay vào công thức ta có: P
vlmax
=
td
i


R.i
Mc

=
=

8,0.353,1.5,20.2125,0
3319,210
44.60716(kG)
[ ]
maxVL
P
=35 45(kG),do đó lực đặt lên vành lái bảo đảm.
2.Tính Bền Cho Một Số Chi Tiết Dẩn Động Lái:
Do Ôtô -66 bố trí xy lanh lực ở khâu cuối cùng của cơ cấu lái nên
chỉ có số ít các chi tiết phải chịu tải trọng lớn. Do đó ta kiểm bền cho một
số chi tiết sau:
2.1. Đồn lái đứng:
Đòn lái đứng đợc kiểm bền theo ứng suất kéo tơng đơng và ứng suất
xoắn tại tiết diện nguy hiểm. Lực tác dụng lên đòn lái đứng đợc xác định
theo công thức sau:
P
đ
=
d
VL
l
iRP


max
Chọn P
VLmax
= 45kG
Thay các số liệu vào ta có: P
đ

=
d
VL
l
iRP


max
=
1153,125
170
5,20.5,212.45
=
(kG).
Dới tác dụng của lực P
đ
đòn lái đứng(hình vẽ) bị uốn và xoắn. Tại tiết
diện nguy hiểm I-I ứng ở điểm A và B đạt giá trị lớn nhất.
* ứng suất kéo tơng đơng tại điểm A có thể xác định theo công thức:

22
max
.4.
xu
d
W
b
W
l
P +=

* ứng suất xoắn tại điểm B:
x
d
W
bP .
max
=

Trong đó: l,b-cánh tay đòn lực: l = 150mm; b = 45mm.
W
u
,W
x
mô men chống uốn và mô men chống xoắn của
vật liệu.
W
u
=
3
22
56345cm 14,
6
39,6.14,2
6
.
==
HB
W

x
= a.H.B
2
= 0,5.2,14
2
.6,39 = 14.63182 cm
3
P
đmax
Trọng lợng lớn nhất tác dụng lên đòn quay đứng:
P
đmax
= max(0,5G
1
,P
đ
) = 1355 kG
Thay các số liệu vào 2 công thức trên ta đợc:
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
19
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
22
max
.4.
xu
d
W
b
W
l

P +=

=1355.
22
63182,14
5,4
.4
56345,14
15
+
= 533,4635
kG/cm
2
.
x
d
W
bP .
max
=

=
)G/cm416.7287(k
63182,14
5,4.1355
2
=
Đòn lái đứng Ôtô -66 làm bằng thép 45 nên có :
[ ]
)/(2800

2
cmkG=<=

[ ]
)/(800
2
cmkG=<=

Nh vậy đòn lái đứng đảm bảo đủ bền.
2.2. Thanh lái dọc và Thanh lái ngang:
Các thanh lái phải đảm bảo độ cứng vững cao để khi chịu nén chúng
không bị uốn.
Kích thớc tiết diện ngang của thanh lái đợc xác định theo công thức
sau:
J
i
=
( )
4
4
1.
64
.



i
D
(vì thanh lái có tiết diện dạng ống tròn)
Trong đó:

i
i
D
d
=
4

là tỷ số giửa đờng kính trong và đờng kính ngoài của
thanh i.
* Đối với thanh lái dọc: d
i
= 18 mm; D
i
= 30 .Do đó
0.6=

.
Vậy: J
i
=
( )
4
4
1.
64
.



i

D
=
( )
)m34590.24(m6,01.
64
30.14,3
4
4
=
- ứng suất nén:
d
d
nd
f
P
max

.
Với f
d
tiết diện ngang đòn kéo dọc: f
d
=
( )
2
22
452.16mm
4
=
dD

Do đó:
d
d
nd
f
P
max

=
)N/m29,39789(M)/mm29,39789(N)G/mm2,996727(k
16,452
1355
222
===
- ứng suất uốn dọc:
dd
i
ud
fl
JE
.

2
2

=

Trong đó :E= 2,1.10
5
N/mm

2
L
d
Chiều dài đòn lái dọc :l
d
= 490mm.
Do đó :
dd
i
ud
fl
JE
.

2
2

=

=
2
2
52
mm659,7006N/
16,452.490
24,34590.10.1,2.14.3
=
* Đối với thanh lái ngang:
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
20

ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Có: D
n
=45 mm; d
n
= 27mm.

=d
n
/D
n
=0,6.
J
n
=
( )
4
42
4
4
mm 175113
64
)6,01.(45.14.3
1.
64
.
=

=

n
D
- ứng suất nén:
n
nn
f
N
=

Với f
n
tiết diện ngang của đòn kéo ngang:f
n
=
( )
)1017.36(mm
4
2
22
=
dD
Lực N có thể xác định theo giá trị của lực phanh:
N =
e
amG
p
2

11

Trong đó: m
1p
Hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu dẩn hớng khi
phanh:=1,4
Hệ số bám

= 0,7;a = 50mm.
e-Khoảng cách từ tâm trục cầu đến chốt đòn lái
ngang:=213,77mm
Nh vậy:
N =
e
amG
p
2

11

=
G)310,5908(k
77,213
50.7,0.4,1.2710
=
Do đó :
n
nn
f
N
=

2
/3
1017,36
,81310,5908.9
mmN=
.
- ứng suất ngang :
n
n
un
fn
JE
.

2
2

=

Trong đó:n-chiều dài thanh kéo ngang :n = 1430mm
Do đó:
n
n
un
fn
JE
.

2

2

=

=
)/mm174,2811(N
36,1017.1430
175113.10.1,2.14,3
2
2
52
=
Độ dự trử bền đợc tính:k =
3,785268
3,174
7,659
==
un
ud


Độ dự trử bền cho phép:
[ ]
5,2 2,1=k
Nh vậy đòn lái dọc và đòn lái ngang đảm bảo đủ bền.
2.3. Kiểm nghiệm trục lái:
Trục lái làm bằng ống thép rổng đợc tính bằng ứng suất xoắn do lực
tác dụng lên vành tay lái.

=

)(2,0

44
max1
dD
DRP

<=
[ ]

MN/m
2

D,d - đờng kính ngoài và đờng kính trong của trục lái:
D = 26mm;d = 15mm
- ứng suất tiếp xúc cho phép [

] = 50 80 MN/m
2
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
21
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự


=
)(2,0

44
max1
dD

DRP

=
( )
[ ]

<==

22
44
/(30)/(30
15262,0
26.5,212.81,9.45
mMNmmN
Nh vậy trục lái đủ bền.
3. Tính Bền Cho Một Số Chi Tiết Cơ Cấu Lái:
3.1. Tính bền cho các ren của trục vít lõm- con lăn:
* Sơ đồ tính toán:
- Trục vít lõm (gờ lôbốit) và trục con lăn đặt lệch đi một đoạn

=
6,5mm để điều chỉnh khe hở ăn khớp .
Bộ truyền trục vít lõm con lăn có độ bền uốn và độ cứng vững
cao.Bởi vậy khi kiểm bền cho các ren cần chú ý đến độ bền mòn và độ
bền tiếp xúc.
Độ bền mòn và độ bền tiếp xúc đợc đánh giá thông qua ứng suất chnf
dâp ren:
[ ]
d
v

F
Q

=
kG/cm
2
Trong đó Q
v
lc chiều trục tác dụng lên ren trục vít lõm tại vị trí ăn
khớp.
Q
v
=
[ ]
kG
tg
P
v
v

Với: P
v
Lực vòng tác dụng lên ren trục vít lõm tại vị trí ăn khớp.
v

- Góc dẩn ren của trục vít
P
v
= 2.
v

e
d
M
max
(kG)
M
emax
Mô men xoắn lớn nhất trên trục vành tay lái .Đợc
tính:
M
emax
= P
vlmax
.R =44,6. 212,5.10
-3
= 9,4775 (kG.m)
d
v
-Đờng kính tính toán của trục vít tại tiết diện trung bình:
d
v
=0,02m
P
v
= 2.
v
e
d
M
max

= 2.
947,75
02,0
4775,9
=
(kG)
Q
v
=
[ ]
kG
tg
P
v
v

=
[ ]
kG3328,88
'5615
75,947
0
=
tg
F Diện tích tiếp xúc gizr trục vít và con lăn cm
2
.Nếu coi tất cả tải
trọng đặt lên 1 đờng ren của con lăn thì:
F =
( )

[ ]
2
2
).sin(.sin.
8
1
Dd
llevvv

+
Trong đó:
v

,
l

,d
ev
,D nh trên hình vẽ:
v

= 60
0
= (60.3,14/180) = 1,046667(Rad)
l

= 45
0
= ( 45.3,14/180) = 0,785(Rad)
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải

22
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
d
ev
= 4,5 cm ; D = 5,5 cm
F =
( )
[ ]
2
2
).sin(.sin.
8
1
Dd
llevvv

+
=
8
1
.
( ) ( )
[ ] [ ]
200
cm0,7535195,5.45sin785,05,4.60sin0467,1 =+

[ ]
2
kG/cm4417,778
753519,0

88,3328
===
F
Q
V

Trong khi đó :
[ ]
[ ]
2
/80007000 cmkG=



<
[ ]
d

. Nh vậy ren đủ bền.
Tóm lại ta thấy quá trình kiểm nghiệm hệ thống lái đủ đáp ứng
điều kiện làm việc theo yêu cầu thiết kế.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
23
ĐAMH KếT CấU TíNH TOáN ÔTÔ QUÂN Sự
Phần iii: kết luận
Qua quá trình làm đồ án môn học Kết Cấu Tính Toán Ôtô Quân
Sự tuy thời gian không nhiều, song với sự nổ lực của bản thân cùng
vơi sự giúp đở tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Xe Quân Sự ,
đặc biệt là giáo viên hớng dẩn Nguyển Sỹ Đỉnh ,đồ án môn học đã đợc
hoàn thành đámg thời gian và đảm bảo chất lợng. Đồ án tập trung đi

sâu vào phân tích kết cấu các cụm chi tiết của hệ thống lái , tính toán
kiểm nghiệm động học hình thang lái , và tính toán kiểm nghiệm bền
cho một số chi tiết cơ bantrong hệ thống lái .
Qúa trình tính toán kiểm nghiệm các chi tiết đều đảm bảo nằm
trong giới hạn cho phép,độ tin cậy cao. Tuy nhiên đồ án mới dừng lại ở
tinh toán kiểm nghiệm hệ thống lái mà cha xét tới các ảnh hởng của
các yếu tố khác nh:độ chụm, độ nghiêng bánh xe, áp suất hơi lốp
.v.v Và đó là hớng phát triển của đồ án.
GVHD:Nguyển Sỹ Đỉnh HVTH:Nguyển Thanh Hải
24