Đồ án thiết kế hệ thống lái xe du lịch 7 chỗ

Trờng đại học bách khoa hà nội
VIệN CƠ KHí Động lực
Bộ môn ÔTÔ và xe chuyên dụng
NHIệM Vụ THIếT Kế TốT NGHIệP

Họ và tên : Trần Nguyên Thủ
Khoá : K50
I. Nhiệm vụ đề tài:
Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ ngồi.
II. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Khảo sát chung về hệ thống lái trên ôtô.
2. Thiết kế hệ thống lái dựa trên số liệu của xe yêu cầu.
3. Xây dựng đặc tính cờng hoá cho hệ thống lái.
4. Xây dựng quy trình công nghệ gia công một chi tiết trong hệ thống lái
5. Tìm hiểu các vấn đề về bảo dỡng và sửa chữa hệ thống lái.
III. Các bản vẽ và đồ thị:
1. Bản vẽ bố trí chung cơ cấu lái 1A
0
2. Bản vẽ lựa chọn các phơng án thiết kế 1A
0
3. Bản vẽ quan hệ động học quay vòng và đặc tính cờng hoá 1A
0
4. Bản vẽ cơ cấu lái + xy lanh lực +van phân phối. 1A
0
5. Bản vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái 1A
0
6. Bản vẽ chi tiết của hệ thống lái (4 chi tiết) 1A
0
7. Bản vẽ quy trình công nghệ gia công một chi tiết 1A
0
Giáo viên hớng dẫn : Nguyễn Tiến Dũng

Ngày tháng năm 2010
Ngời hớng dẫn
Môc lôc
Lời nói đầu 1
CHƯƠNG I 2
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI 2
I. Mô tả chung hệ thống lái 2
1. Tổng quan 2
2. Các trạng thái quay vòng của xe 2
3. Phân loại hệ thống lái 3
3.1. Phân lo i theo ph ng pháp chuy n h ng.ạ ươ ể ướ 3
3.2. Phân lo i h th ng lái theo c tính truy n l c.ạ ệ ố đặ ề ự 3
3.3. Phân lo i theo k t c u c a c c u lái.ạ ế ấ ủ ơ ấ 4
3.4. Phân lo i theo cách b trí v nh lái.ạ ố à 4
4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô 4
II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô 5
1. Vành lái 5
2. Trục lái 6
3. Cơ cấu lái 6
3.1. Các yêu c u c a c c u lái.ầ ủ ơ ấ 6
3.2. T s truy n c a c c u lái: ỉ ố ề ủ ơ ấ 7
3.3. T s truy n c a d n ng lái idỷ ố ề ủ ẫ độ 8
3.4. T s truy n l c c a h th ng lái ilỷ ố ề ự ủ ệ ố 8
3.5. Hi u su t thu nệ ấ ậ 9
3.6. Hi u su t ngh chệ ấ ị 9
3.7 M t s lo i c c u lái th ng dùng:ộ ố ạ ơ ấ ườ 9
3.7. 1. C c u lái tr c vít ch t quayơ ấ ụ ố 9
3.7. 2. C c u lái tr c vít con l nơ ấ ụ ă 10
3.7.3. C c u lái tr c vít -êcu bi - thanh r ng - cung r ng.ơ ấ ụ ă ă 11
4. Dẫn động lái 12

5. Các góc đặt bánh xe 15
5.1 .Góc nghiêng ngang c a bánh xe (Camber).ủ 15
5.2. Gúc nghiờng d c tr ng v ch l ch d c (Caster v
kho ng Caster). 16
5.3 Gúc nghiờng ngang tr ng (Kingpin). 17
5.4. ch m v m (gúc doóng). 18
6. H thng lỏi cú tr lc 19
6.1. Cụng d ng v s c n thi t c a h th ng tr l c lỏi. 19
6.2. Phõn lo i h th ng tr l c lỏi. 19
6.3. Nguyờn lý tr l c lỏi. 19
6.3.1. V trớ trung gian (khi xe chuy n ng th ng). 20
6.3.2. Khi quay vũng 20
CHNG II 22
TNH TON H THNG LI 22
I . Cỏc thụng s ca xe thit k 22
II. La chn phng ỏn thit k 22
2.1. Chn phng ỏn dn ng lỏi 22
2.2. Chn phng ỏn c cu lỏi 23
III. Tớnh toỏn ng hc hỡnh thang lỏi 23
3.1. Xỏc dnh kớch thc hỡnh hc ca hỡnh thang lỏi v quan h ng hc
ca gúc quay bỏnh xe dn hng. 23
3.1.1 Xõy d ng quan h lý thuy t. 23
3.1.2 Xõy d ng cỏc quan h th c t c a c c u antụ. 25
3.2. Xỏc nh mụmen cn quay vũng v lc lỏi ln nht 27
3.2.1. Mụmen c n M1 28
3.2.2. Mụmen c n M2 do ma sỏt gi a bỏnh xe v m t ng 29
3.2.3. Xỏc nh l c c c i tỏc d ng lờn v nh tay lỏi. 30
3.2.3.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái id 30
3.2.3.2.Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic 30
3.2.4. Xỏc nh gúc quay v nh lỏi v bỏn kớnh quay vũng ụtụ: . .32

1. Gúc quay v nh lỏi l n nh t: 32
2. Bỏn kớnh quay vũng nh nh t g m: 32
IV. Tính toán thiết kế cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.
33
4.1 Thông số hình học: 33
4.2 Thiết kế bộ truyền trục vít- êcu bi. 33
4.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng–cung răng 38
4.3.1 Ch n v t li u.ọ ậ ệ 38
4.3.2 Xác nh các thông s c a b truy n:đị ố ủ ộ ề 39
V. Tính bền các chi tiết còn lại của hệ thống lái 42
5.1 Tính bền trục lái 42
5.2. Tính bền đòn quay đứng 43
5.3. Tính bền đòn kéo dọc 46
5.4. Tính bền đòn kéo ngang 47
5.5. Tính bền đòn bên 49
5.6. Tính bền khớp cầu (Rotuyl) 50
5.6.1. Ki m tra b n kh p c u.ể ế ớ ầ 50
CHƯƠNG III 53
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI 53
I. Đặc điểm của cường hoá lái 53
1.1 Các yêu cầu của cường hoá 53
1.2 Chọn loại trợ lực 53
II. Lựa chọn phương án bố trí cường hoá lái 54
2.1. Một số phương án bố trí cường hoá hệ thống lái 54
2.1.1 Van phân ph i, xilanh l c t chung trong c c u lái.ố ự đặ ơ ấ 54
2.1.2. Van phân ph i, xilanh l c t th nh m t c m, tách bi t ố ự đặ à ộ ụ ệ
v i c c u lái.ớ ơ ấ 56
2.1.3. Van phân ph i, c c u lái t th nh m t c m tách bi t ố ơ ấ đặ à ộ ụ ệ
v i xilanh l cớ ự 57
2.1.4. Van phân ph i, xi lanh l c v c c u lái t riêng bi t v i ố ự à ơ ấ đặ ệ ớ

nhau 58
2.1.5 Ch n van phân ph i:ọ ố 59
2.1.6 Nguyên lý l m vi c c a van phân ph i ki u van xoay.à ệ ủ ố ể 59
III.Tính toán cường hóa lái 62
3.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái 62
3.2. Xây dựng đặc tính cường hoá lái 62
3.3. Tính toán xilanh lực 64
3.3.1 Tính ng kính ngo i v ki m tra b n xilanh l c: đườ à à ể ề ự 65
3.4 Tính sơ bộ hành trình làm việc của Piston: 67
3.5 Xác định lưu lượng của bơm dầu: 67
3.6. Tính toán các chi tiết của van phân phối 69
3.6.1. Tính góc xoay c a van quay. ủ 69
3.6.2. Các thông s khác.ố 70
3.6.3. Tính toán thanh xo n.ắ 70
CHƯƠNG IV: 72
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 72
RO-TUYN 72
5.1. Phân tích chi tiết gia công. 72
5.1.1. Kết cấu rô- tuyn 72
5.1.2. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của Rô-tuyn 72
5.1.3. Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu. 73
5.1.4. Chọn phôi 73
5.2. Lập sơ đồ nguyên công 73
CHƯƠNG V 81
BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI 81
I. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 81
1.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống 81
II. Sửa chữa hệ thống lái 81
2.1. Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái 81
2.2. Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái: 82

2.3. Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở: 82
2.4. Kiểm tra trợ lực lái: 82
Kết luận 84
Tài liệu tham khảo 85


Lời nói đầu
Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao
thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định
vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều
loại địa hình khác nhau.
Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên, đặc biệt là các
loại xe 7 chỗ với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều
mục đích sử dụng khác nhau.
Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu
hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện. Một
trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống
lái đặc biệt là ở tốc độ cao. Với đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cơ bản hoàn
thành việc thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ.
Sau hơn ba tháng, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng
và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó,
em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội ngày….tháng.…năm 2010
Sinh viên
Trần Nguyên Thủ
1
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI

I. Mô tả chung hệ thống lái.
1. Tổng quan.
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay
vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay
chuyển động cong của ôtô khi cần thiết .
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành
lái tiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền
mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các
thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến
các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng
chủng loại xe.
Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực.
Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh
xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay
tức thời khi quay vòng.
2. Các trạng thái quay vòng của xe.
Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá
trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với
mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định θ
vl
xe sẽ quay vòng với một bán
kính quay vòng R
0
tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay
vòng đủ).
Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay
vòng là động, trạng thái quay vòng 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.
2

Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R
0
người lái
phải tăng góc quay vành lái một lượng θ
vl
. Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay
vòng xe theo bán kính R
0
người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng θ
vl
.
Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy
hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm
(vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). ở những
trạng thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề chất tải, độ
đàn hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển
động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn.
Rqv
O
O1
Tr¹ng th¸i quay vßng
thiªu: Rqv>Ro
Ro

O1
O
Ro
Rqv
Tr¹ng th¸i quay vßng
thõa: Rqv<Ro

Hình 1.1-Các trạng thái quay vòng của xe.
3. Phân loại hệ thống lái.
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ôtô:
3.1. Phân loại theo phương pháp chuyển hướng.
+Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS).
+Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).
3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực.
+Hệ thống lái cơ khí.
+Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thuỷ lực hoặc bằng khí nén.
3
3.3. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái.
+Cơ cáu lái kiểu trục vít glôbôit - con lăn.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng.
3.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái.
+ Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đường bên phải).
+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái).
4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô.
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động
của ôtô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng
nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.
Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người
lái.
Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết
khi quay vòng.
Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa
sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng.
Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái
Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước

không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái.
Giữ chuyển động thẳng ổn định.
Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
4
II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô.
B
A
1
2
3
4
5
6
7
9
8
Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.
1.Vành lái
2.Trục lái
3.Cơ cấu lái
4.Đòn quay đứng
5.Đòn kéo dọc
6.Hình thang lái
7.Đòn quay ngang
8.Trụ xoay đứng
9.Bánh xe
1. Vành lái.
Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra
mô men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của
lực người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.

M
vl
=P
l
.r
vl
.
Trong đó:
M
vl
: Là mô men vành lái
P
l
: Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái
r
vl
: Là bán kính vành lái.
Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không
được vượt quá 8
0
.
5
2. Trục lái.
Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục
lái chính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu
lái và ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu
hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va
đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra.
Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng
và loại trục lái không thay đổi được góc nghiêng.

Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ
cấu điều khiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái
để có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái,
hệ thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được
vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái .
3. Cơ cấu lái.
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến
các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối với
xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải .
3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái.
Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe.
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu
suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái
+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt
đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít,
6
nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ
đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành
lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào
độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động …
3.2. Tỉ số truyền của cơ cấu lái:
Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay
của đòn quay đứng.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh
xe dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô
lăng nhiều hơn khi quay vòng.
Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vòng
quay của vô lăng thì bánh xe phải quay được tối đa
từ 35
0
đến 45
0
từ vị trí trung gian trở đi. Quy luật
thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được thể hiện
trên giản đồ bên:
Trong phạm vi góc quay θ ≤ π/2 thì tỷ số
truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm bảo
chính xác cao trong khi lái ôtô trên đường thẳng
với tốc độ cao và giúp lái nhẹ nhàng vì đa số thời
gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí
trung gian. Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số
truyền thay đổi theo qui luật như thế sẽ giảm ảnh
hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái.
7
180360
540
720 180 360
540
720
5
10
15
20

25
Hình 1.3: Quy luật thay đổi
tỷ số truyền i
c
của cơ cấu
lái
c
d
i
d
θ
ωθ
ω
Ω
= =
Ω
(1-1)
- 2)

ω
θ
: góc quay bánh lái

ω
Ω
: góc quay đòn
quay đưng quay ngđứ
Khi θ > π/2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như không
thay đổi. ở đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một
góc lớn giúp khả năng quay vòng của ôtô tốt hơn.

3.3. Tỷ số truyền của dẫn động lái i
d
Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.
Trong quá trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ thay
đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9 ÷ 1,2
3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái i
l
Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực
đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng.

c
l
l
p
i
p
=
(1 - 2)

,
c l
c l
M M
p p
c r
= =
(1 - 3)
Trong đó:
Mc - mômen 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.
Ml - mômen lái đặt trên vành lái.
r - bán kính vành tay lái.
Như vậy ta có:
.
c
l
l
M r
i
c M
=
(1 - 4)
Bán kính vành tay lái ở đa số ôtô hiện nay là 200 ÷ 250mm và tỷ số truyền
góc ig không vượt quá 25 vì vậy il không được lớn quá, il hiện nay chọn trong
khoảng từ 10 ÷ 30.
8
3.5. Hiệu suất thuận
Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu
suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ. Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu
suất thuận cao.
3.6. Hiệu suất nghịch
Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục
lái. Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển
động của ôtô sẽ không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát
trong cơ cấu lái. Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó
bánh lái sẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn
định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu
và để hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào
đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định.

3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng:
3.7. 1. Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

9
Ưu điểm:
Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu
cho trước. Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấu
lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi
vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và
chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi.
3.7. 2. Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít
glôbôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của
đòn quay đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai
hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái.
H×nh 1
C¬ cÊu l¸i trôc vÝt con
LAl¨n
A
A
A-A
B
Nh×n theo B
1
1
2

1
3
1
10
3.7.3. Cơ cấu lái trục vít -êcu bi - thanh răng - cung răng.
Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có
rãnh tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo
đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu.
Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động
này làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi
bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm
quay bánh xe dẫn hướng.

Hình 1.6- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.
1. vỏ cơ cấu lái 6. Phớt
2. ổ bi dưới 7. Đai ốc điều chỉnh
3.Trục vít 8. Đai ôc hãm
4. Êcu bi 9. Bánh răng rẻ quạt
5. ổ bi trên 10.Bi
Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát
giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
11
10
00
9
8
3
2
1 7
6

5
4
4. Dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay
của bánh xe. Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:
+ Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra
hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh
xe dẫn hướng.
+ Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn
kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì
các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí
trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung.
Quan hệ hình học ACKERMAN.
Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe
dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường
kéo dài của tâm trục cầu sau .
Hình 1.7- Quan hệ hình học của ACKERMAN.
Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một
cầu) phải quay theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định
theo biểu thức sau :
H
ì
n
h
2
.
1
1
S

ơ
đ
ồ
b
i
ể
u
d
i
ễ
n
c
á
c
k
í
c
h
t
h
ư
ớ
c
c
ủ
a
đ
ò
n
q

u
a
y
đ
ứ
n
g.
R
s
B
L
O











α
β
β
12

B
Cotg Cotg

L
β α
− =
(1- 5)
Trong đó :
L : chiều dài cơ sở của xe.
B
0
: khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua
tâm trục bánh xe và song song với mặt đường .
α, β : Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài
Để đảm bảo điểu kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi
là hình thang lái Đantô. Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên,
song do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có
kích thước và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học
của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh
xe dẫn hướng lớn. Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0
0
30
’
đến 1
0
khi bánh xe dẫn
hướng ở vùng quay vòng gấp.
Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái
Đantô như sau:
Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các
bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái). Các
đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng (hình 1.8)
DÇm cÇu liÒn

§ßn kÐo ngang
v
b)
a)
v
Hình 1.8 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền.
a. Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền.
b. Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu.
H
ì
n
h
2
.
1
1
S
ơ
đ
ồ
b
i
ể
u
d
i
ễ
n
c
á

c
k
í
c
h
t
h
ư
ớ
c
c
ủ
a
đ
ò
n
q
u
a
y
đ
ứ
n
g.
R
s
13
Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm
bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.
Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí

cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo…nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
ACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô. Hai phương pháp bố trí dẫn
động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.9:
Hình1.9 - Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu.
b. Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu.
Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn
hướng và hai hình thang lái 4 khâu Đantô.
Hình 1.10 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng
14
Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong
khoảng từ 0,85 đến 1,1.
5. Các góc đặt bánh xe.
Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe
ở trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các
bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định . Những góc này được gọi chung
là góc đặt bánh xe. nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện
tượng sau:
+ Khó lái.
+ Tính ổn định lái kém.
+ Trả lái trên đường vòng kém.
+ Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh).
5.1 .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber).
Hình 1.11- Góc CAMBER
Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với
đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber, và đo bằng độ.
Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại
dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết
của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực
tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và

giảm lực lên vành tay lái.
15
9
0
0
CAMBE
R
(-) (+)
Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe
nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe
trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt
đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc
Camber thường âm.
5.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster).
Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trụ xoay
đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Khoảng cách từ giao điểm của
đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường
được gọi là khoảng Caster c.
Hình 1.12 – Caster và khoảng Caster.
Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe
vào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi
vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các
phản lực bên Y
b
.
Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với
chiều tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Y
b
của đường sẽ tạo với tâm tiếp
xúc một mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau:

M=Y
b
.c (1- 6)
16
c
Góc
Caster
(-)
(+)
V
Mômen này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi nó
bị lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một lực để khắc
phục mô men này. Vì vậy, góc Caster thường không lớn. Mômen này phụ thuộc
vào góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Đối với các xe hiện đại thì trị số của
góc Caster bằng khoảng từ 0
0
đến 3
0
.
5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin).
Góc nghiêng ngang của trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe.
Góc Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt
ngang đó và phương thẳng đứng.
Hình 1.13 - Góc KingPin
Tác dụng:
Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay quanh trụ đứng với khoảng lệch tâm là
bán kính quay của bánh xe quay quanh trụ đứng r
0
. Nếu r
0

lớn sẽ sinh ra mô men
lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh lái. Do
vậy giá trị của r
0
có thể được giảm để giảm lực đánh lái, phương pháp để giảm r
0
là
tạo Camber dương và làm nghiêng trụ quay đứng (tạo góc KingPin).
Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các bánh xe
tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng do có mômen phản lực (gọi là
mômen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe. Giá trị của mômen ngược phụ
thuộc vào độ lớn của góc KingPin.
17
9
0
°
(+) (-)
Kingpin
5.4. Độ chụm và độ mở (góc doãng).
Khi nhìn từ trên xuống, nếu phía trước của các bánh xe gần nhau hơn phía
sau thì gọi là độ chụm. Nếu bố trí ngược lại là độ mở.
Độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước B, A được đo
ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ chụm có ảnh
hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành lái.
B
A
Hình 1.14 Độ chụm

Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P
f

ngược
chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực P
f
này đặt
cách trụ quay đứng một đoạn R
0
và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay
đứng. Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để lăn
phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm
∆
=B-A dương.
Với góc
∆
như thế thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là
ổn định vành tay lái.
Hình 1.15 - Lực cản lăn và vị trí đặt của nó.
18
R
0
P
f
R
0
V
P
f
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe
về phía trước. Bởi vậy góc
∆
giảm.Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của

lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh bằng
động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt
∆
có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không.
6. Hệ thống lái có trợ lực.
6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái.
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người
lái. Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe
có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. Ngoài ra để
cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản rộng,
áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một lực lái
lớn hơn.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ,
phải có một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái.
6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái.
Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh
Dựa vào vị trí của van phân phối và xi lanh lực:
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ
cấu lái.
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng .
+ Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong đòn kéo
Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phân
phối, xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung. Còn nguồn năng lượng là một bơm cánh
gạt được dẫn động từ động cơ của xe nhờ dây đai.
6.3. Nguyên lý trợ lực lái.
19