đồ án hệ thống lái xe con toyota corolla altis

Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
MỤC LỤC
1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 3
2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI 5
2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 5
2.1.1. Công dụng 5
2.1.2. Phân loại 6
-Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra: 6
+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã
hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ, 6
+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái
như: Anh, Thuỵ Điển 6
Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là
khi vượt xe 6
-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra: 6
+ Trục vít - Cung răng 6
+ Trục vít - Chốt quay; 6
+ Trục vít - Con lăn; 6
+ Bánh răng - Thanh răng; 6
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng) 6
Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra: 6
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu; 6
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu; 6
- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra: 6
+ Cường hoá thuỷ lực 6
+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không) 6
+ Cường hoá điện 6
+ Cường hoá cơ khí 6
+ Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh
dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường
hóa lái 6

2.1.3. Yêu cầu 6
2.2. Các sơ đồ hệ thống lái 7
2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 7
2.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 9
2.3.1. Vô lăng 9
2.3.2. Trục lái 10
1
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
2.3.3. Cơ cấu lái 10
2.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụng 13
2.3.5. Dẫn động lái 21
2.3.6. Hình thang lái 22
2.3.7. Hình học lái 23
2.4. Cường hoá lái 27
2.4.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 27
2.4.2. Các thông số đánh giá 28
2.4.3. Các sơ đồ bố trí 28
2.5. Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo 31
3. GIỚI THIỆU ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 34
3.1. Các thông số kỹ thuật chính của ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 35
Dưới đây là các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 35
Bảng 3.1. Các thông số kỹ thuật chính của ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 35
4. HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 37
4.1. Giới thiệu tổng quát về hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 .37
4.1.1. Các thông số kỹ thuật chính của các chi tiết của hệ thống lái ô tô
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 39
4.2. Kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống lái ô tô TOYOTA COROLLA
ALTIS 2.0 40
4.2.1. Vành tay lái 40
4.2.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái TOYOTA COROLLA ALTIS.

41
4.2.3. Cơ cấu lái 43
4.2.4. dẫn động lái 48
4.2.5. Bơm trợ lực lái 49
5.2. Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất 51
5.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng 54
5.4. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái 55
5.4.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ 55
5.4.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao 58
5.5. Tính toán kiểm tra hình thang lái 59
5.5.1. Cơ sở lý thuyết 59
5.5.2. Tính toán kiểm tra động học quay vòng 61
5.5.2. Tính toán kiểm tra động học quay vòng 61
Các thông đã biết: 61
2
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
6. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 64
6.1. Độ rơ vành tay lái tăng 65
6.2. Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều 65
6.3. Áp suất của cường hóa lái thủy lực hệ thống lái không ổn định 65
7. BẢO DƯỠNG SỮA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ TOYOTA COROLLA ALTIS
2.0 67
7.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái 67
7.2. Sữa chữa các chi tiết trong hệ thống lái 68
8. KẾT LUẬN 70
Sau 15 tuần làm đồ án với đề tài khảo sát hệ thống lái trên xe TOYOTA COROLLA
ALTIS 2.0 đến nay đồ án của em đã cơ bản hoàn thành 70
Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu để thực hiện đồ án, kiến thức thực tế cũng như
kiến thức căn bản của em được nâng cao hơn. Em đã hiểu được sâu sắc hơn về hệ

thống lái, đặc biệt là hệ thống lái xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0. Biết được các
kết cấu mới và nhiều điều mới mẻ từ thực tế. Em cũng học tập được nhiều kinh
nghiệm trong công tác bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái nói chung, và hệ thống lái
xe TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0 nói riêng, khái quát được các kiến thức chuyên
ngành cốt lõi 70
Để hoàn thành được đồ án này trước hết em xin chân thành cảm ơn toàn thể các thầy
cô của khoa cơ khí giao thông trường đại học bách khoa Đà Nẵng đã hướng dẫn chỉ
bảo em từ kiến thức cơ sở đến kiến thức chuyên ngành. Em chân thành cảm ơn sâu sắc
thầy Nguyễn Hoàng Việy đã tận tình, chỉ bảo giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt quá
trình thực hiện đồ án này. Do thời gian có hạn, kiến thức và tài liệu tham khảo còn
nhiều hạn chế cũng như thiếu những kinh nghiệm thực tiễn cho nên đồ án không tránh
khỏi sai sót. Em rất mong các thầy cô góp ý để đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện
hơn 70
Em xin chân thành cảm ơn! 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI .
Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có
kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho
người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn
cao.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 chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận
lực lái 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
3
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
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.

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa
chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và
nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái.
Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS
2.0 mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến
các vấn đề sau:
- Khảo sát hệ thống lái.
+ Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái.
+ Liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo.
- Tính toán kiểm tra.
+ Xác định mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Xác định lực cần thiết tác dụng lên vô lăng.
+ Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái.
+ Tính toán kiểm tra hình thang lái.
- Bảo dưỡng sửa chữa.
Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết
cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chi
tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết hay từng cụm chi tiết
đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành
an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa
một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái.
Đề tài này còn có thể giúp các cơ sở hình thành các tài liệu giảng dạy, đào tạo
nghề và giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm về hệ thống lái của ôtô. Đặc biệt là ô tô
TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0.
4
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI .
2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu.
2.1.1. Công dụng.
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô máy kéo chuyển động

theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo
yêu cầu cơ động của xe.
Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:
- Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác
dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.
- Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn
hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng.
- Cường hóa lái: Thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa. Nó dùng để
giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài. Trên các xe
cỡ nhỏ có thể không có.
5
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
2.1.2. Phân loại.
-Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra:
+ Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã hội
chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,
+ Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như:
Anh, Thuỵ Điển
Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi
vượt xe.
-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra:
+ Trục vít - Cung răng
+ Trục vít - Chốt quay;
+ Trục vít - Con lăn;
+ Bánh răng - Thanh răng;
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng).
- Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;
- Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:

+ Cường hoá thuỷ lực
+ Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không)
+ Cường hoá điện
+ Cường hoá cơ khí
+ Ngoài ra còn có thể phân loại theo: Số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh
dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường
hóa lái.
2.1.3. Yêu cầu.
Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định:
+ Để đảm bảo yêu cầu này thì hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở
trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng
phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực).
6
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.
+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều
kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt trong một
khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé.
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn
lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe.
- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc
chướng ngại vật.
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô
lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:
+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: P
lvmax
không được lớn hơn 150 ÷ 200 N;
+ Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N.

+ Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh
xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc
quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.
2.2. Các sơ đồ hệ thống lái.
2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.
Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc
dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật.
Trên hình 2.1. Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:
7
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
1- Vô lăng; 2- Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4- Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn
quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên của hình
thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực.
Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:
+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng.
+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng.
+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đivào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng.
+ Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế
mà các bánh xe ít bị mòn.
+ Vì có khối lượng không được treo lớn nên tính êm dịu của xe khi sử dụng hệ thống
treo phụ thuộc kém.
+ Do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ
xuất hiện dao động và rung động.
2.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.
8
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Trên hình 2.2. trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
Hình 2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
1-Vô lăng; 2-Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục ra của cơ cấu lái; 5- Đòn quay

đứng; 6- Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe.
Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ
làm các nhiệm vụ :
- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô.
- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh.
- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều
kiện chuyển động.
Và phải đảm bảo các yêu cầu sau :
- Đảm bảo tính êm dịu.
- Dập tắt nhannh các dao động.
- Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động.
2.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái.
2.3.1. Vô lăng.
Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để
tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái. Các nan hoa có thể bố trí
đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái.
9
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của người
lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe
khách cở lớn ).
2.3.2. Trục lái.
Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô
lăng xuống cơ cấu lái. Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vô lăng,
nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển.
2.3.3. Cơ cấu lái.
Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay
tròn của vô lăng thành chuyển động góc (lắc) của đòn quay đứng và bảo đảm tăng mô
men theo tỷ số truyền yêu cầu.
2.3.3.1. Các thông số đánh giá cơ bản.

a. Tỷ số truyền động học.
Hình 2.3. Các quy luật đặc trưng cho sự thay đổi tỷ số truyền động học
10
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Tỷ số truyền động học:
n
v
d
d
i
ω
ω
ω
ω
ϕ
θ
ϕ
ω
===
0
(2-1)
Ở đây:
θ, ϕ- Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (đòn
quay đứng).
ω
0
, ωϕ: Các vận tốc góc tương ứng.
Tỷ số truyền động học i
ω
được chọn xuất phát từ điều kiện là: đảm bảo cho góc

quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các
vị trí biên không lớn hơn 1,8 vòng đối với ô tô du lịch và không lớn hơn 3 vòng đối
với ô tô tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển
khi xe quay vòng.
Giá trị của i
ω
phụ thuộc vào loại và cở xe, thường nằm trong giới hạn 13-22 đối với
ôt tô du lịch và 20-25 đối với ô tô tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40.
Tỷ số truyền động học i
ω
có thể được thiết kế không đổi hoặc thay đổi theo góc
quay của vô lăng. Cơ cấu lái có i
ω
thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái không
có cường hoá. Mặc dù kết cấu không phức tạp nhưng tính công nghệ kém hơn nên đắt
hơn so với loại cơ cấu lái có i
ω
không đổi.
Qui luật thay đổ i
ω
có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và tính
năng của xe. Đối với các xe thông thường: Qui luật thay đổi i
ω
có dạng như trên hình
2-3 đường 4 là hợp lý nhất.
Trong phạm vi góc quay θ≤ 90
0
÷120
0
, tỷ số truyền i

ω
cần phải lớn để tăng
độ chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng. Khi xe chạy trên đường
thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với
góc quay nhỏ của vô lăng quanh vị trí trung gian. Ngoài ra i
ω
tăng còn làm giảm được
các va đập từ mặt đường.
Ở các góc quay θ> 900 - 1200 tỷ số i
ω
cần giảm để tăng tốc độ quay vòng,
tăng tính cơ động của xe.
11
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi i
ω
được
làm theo đường 2, để khi quay vòng không ngoặt tương đối thường xuyên thì lực cần
tác dụng nhỏ.
Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng qui luật như đường 1. Khi đó, trong
thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ô tô được nhạy, còn khi
quay vòng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng.
Đối với các xe có cường hoá lái: thì i
ω
được làm không đổi (đường 3) vì lúc này
vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hoá giải quyết.
b. Tỷ số truyền lực.
v
r
F

M
M
i =
(2-2)
Ở đây:
i
F
- Tỷ số truyền lực.
M
r
- Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng).
M
v
- Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vô lăng).
c. Hiệu suất.
Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau:
t
η
=
v
r
M
M
v
r
ω
ω
=
ω
i

i
F
(2-3)
Ở đây:
M
r
, M
v
- Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái.
r
ω
,
r
ω
- Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái.
i
F
- Tỷ số truyền lực.
i
ω
- Tỷ số truyền động học.
Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên
trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:
- Hiệu suất thuận η
th
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái
xuống các bánh xe dẫn hướng.
- Hiệu suất nghịch η
ng
: là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh xe

dẫn hướng lên vô lăng.
12
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực
điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ hệ
thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch không được quá thấp vì sẽ làm
mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung
gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất cảm giác đường.
Khi sử dụng cường hoá thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều.
Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắc những va đập truyền từ bánh
xe lên vô lăng.
d. Khe hở trong cơ cấu lái.
Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vô lăng ứng với
chuyển động thẳng của xe. Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm
việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác. Do
vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này
được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ. Trong quá trình sử dụng,
chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần.
Hình 2.4. Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái
1- cơ cấu lái còn mới; 2- cơ cấu lái đả sử dụng.
3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở trung gian.
2.3.4. Các loại cơ cấu lái thông dụng.
2.3.4.1. Loại trục vít - Cung răng.
Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược
điểm là hiệu suất thấp η
th
= 0,5-0,7; η
ng
=0,4-0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp
nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.

13
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít
(hình 2-5) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 2-6). Cung răng đặt bên có ưu điểm là
đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên
toàn bộ chiều dài răng của cung 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 thích hợp cho các xe tải cỡ lớn.
Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit thì số
răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.
Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều
dài của trục vít.
A
A
1
2
3
4
A-A
Hình 2.5. Trục vít lăn - cung răng đặt giữa
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.
14
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
A
A
1
2
3
4
A-A
Hình 2.6. Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

1- Ổ bi ; 2 - Trục vít; 3- Cung răng ; 4- Vỏ.
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
(2 - 4)
Ở đây:
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 80 ÷ 120. 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.
15
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
2.3.4.2. Loại trục vít - con lăn.
7
8

5
6
A-A
A
A
1
2
3
4
Hình 2.7. 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.
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2-7) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô
tô do có ưu điểm:
+ Kết cấu gọn nhẹ;
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
+ Hiệu suất thuận: η
t
= 0,77 - 0,82;
+ Hiệu suất ngịch: η
n
= 0,6;
+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
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 sẽ 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.
16
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:
0
0
01
0
1
2
2
R
R
i
R
R
tZ
R
tZ
R
i
KKK
ωω
π
π
===
(2-5)

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 vít;
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 giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như
i
ω
= const.
2.3.4.3. Trục vít - chốt quay.
Trên hình 2-8 là kết cấu của cơ cấu lái 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.
Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
i
ω
=

t
R
π
2
.cosϕ (2 - 6)
Ở đây :
ϕ - Góc quay của đòn quay đứng.
R
2
- Bán kính đòn dặt chốt.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch 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.
17
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
3
1
2
Hình 2.8. Cơ cấu lái trục vít - chốt quay
1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay.
2.3.4.3. Bánh răng - thanh răng
D
2
1
3
4 5
6
7
Hình 2.9. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm;

5- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng
18
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
1 2 1
Hình 2.10. Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng
1- Khớp nối; 2- Thanh răng.
Trên hình 2-10 là kết cấu của cơ cấu lái 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 dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng
rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao
- Hiệu suất cao.
- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.
+ Nhược điểm:
- Lực điều khiển tăng (do i
ω
nhỏ).
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.
- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
2.3.4.5. Loại liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.
Trên hình 2-11 là kết cấu cơ cấu loại 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).
19
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0

B-B
21
10
11
12
9
31 2 4
5
6
7 8
27
26
17
E
15
16
18
19 21
20
22
25
23
24
13
14
B
B
Hình 2.11. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng
1– Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2– Trục tròn quay đứng; 3– Vòng chặn dầu; 4, 6- Ổ bi
kim; 5– Vỏ cơ cấu lái; 7– Tấm đệm; 8- Đai ốc điều chỉnh; 9– Vít điều chỉnh ăn khớp; 10–

Đai ốc hãm; 11– Vòng làm kín; 12– Mặt bích bên cơ cấu lái; 13– Đai ốc tháo dầu; 14–
Vòng làm kín; 15– Chốt định vị; 16– Tấm chặn; 17– Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18–
Nắp dưới cơ cấu lái;19- Ổ đỡ chặn; 20– Êcu; 21– Ống dẫn hướng bi; 22– Bi; 23– Vít đậy
lỗ rót ầu; 24- Ổ đỡ chặn; 25– Vòng chặn dầu; 26– Then bán nguyệt; 27– Cung răng.
20
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức :
i
ω
=
t
R
2
2
π
(2- 7)
Ở đây: R
2
- Là bán kính chia cung răng;
t - Bước răng trục vít.
+ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận
t
η
= 0,7 - 0,85, hiệu suất nghịch
n
η
= 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.

- 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.
2.3.5. Dẫn động lái.
Bao gồm tất cả các chi tiết làm nhiệm vụ truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh
xe dẫn hướng và đảm bảo cho các bánh xe có động học quay vòng đúng.
Các thông số cơ bản:
+ Tỷ số truyền động học:
Gọi i là tỷ số truyền động học của hệ thống lái. Xác định i theo công thức:
5,17
36
640
===
bx
vl
i
ϕ
ϕ
ω
(2-8)
Trong đó:
vl
ϕ
- là các góc quay của vô lăng,
vl
ϕ
phải đảm bảo cho góc quay cần
thiết của vô lăng để quay các bánh dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên
không lớn hơn 1,8 vòng (tương ứng với 640
0
),

vl
ϕ
= 1,8 vòng;
bx
ϕ
- là góc quay của bánh xe dẫn hướng,
bx
ϕ
= 36
0
.
+ Tỷ số truyền của cơ cấu lái:
Gọi i
c
là tỷ số truyền của cơ cấu lái thống lái. Xác định i
c
theo công thức:
5,17
1
5,17
===
dd
c
i
i
i
ω
Trong đó:
ω
i

- là tỷ số truyền của hệ thống lái,
ω
i
= 17,5
dd
i
- là tỷ số truyền của dẫn động lái,
dd
i
= 1
21
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
+ Tỷ số truyền lực:
3,1799,0.5,17. =====
ω
η
i
M
M
M
M
i
th
vl
dq
v
r
F
(2-9)
Trong đó:

M
r
(M
dq
) - Mômen trên trục ra (hay trên đòn quay đứng);
M
v
(M
vl
) - Mômen trên trục vào (hay trên vô lăng).
+ Hiệu suất:
- Hiệu suất thuận (
th
η
): tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái xuống.
- Hiệu suất nghịch (
ng
η
): tính theo chiều truyền lực từ bánh xe lên.
- Với cơ cấu bánh răng-thanh răng ta có:

th
η
=
ng
η
= 0,99 s (2 - 10)
2.3.6. Hình thang lái.
Là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái. Hình thang lái có nhiệm vụ đảm
bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng. Mục đích làm cho các bánh

xe khỏi trượt lê khi quay vòng, dẫn đến giảm sự mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất
và tăng tính ổn định.
Hình thang lái có nhiều dạng kết cấu khác nhau. Đòn ngang có thể cắt rời hay
liền tuỳ theo hệ thống treo là độc lập hay phụ thuộc. Nhưng dù trường hợp nào thì kết
cấu của hình thang lái củng phải phù hợp với động học bộ phận hướng của hệ thống
treo, để dao động thẳng đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn
động, gây ra dao động của bánh xe dẩn hướng quanh trục quay.
Động học quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng được đảm bảo nhờ việc
chọn các thông số kỹ thuật của hình thang lái và không có khe hở trong dẫn động nhờ
sử dụng các bản lề tự động khắc phục khe hở.
Hình 2.12. Sơ đồ hình thang lái
22
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
2.3.7. Hình học lái.
Hình học lái là thuật ngữ biểu đạt mối quan hệ hình học trong hệ thống mặt
đường- bánh xe - các bộ phận của hệ thống lái- các bộ phận của hệ thống treo.
2.3.7.1. Góc doãng.
Góc doãng: là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng thẳng đứng,
chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe.
Hình 2.13. Góc doãng
+ Tác dụng của góc doãng dương:
- Giảm tải trọng thẳng đứng :Nếu góc doãng bằng không tải trọng tác dụng lên
trục sẽ đặt vào giao điểm giữa đường tâm lốp và trục (F’ trên hình 2-14 b ). Nó dễ làm
trục hay cam quay bị cong. Việc đặt góc doãng dương sẽ làm tải tác dụng vào phía
trong của trục, ký hiệu F, giảm lực tác dụng lên trục và cam quay.
- Ngăn ngừa sự tụt bánh xe: Phản lực F (trên hình 2-14 a) có độ lớn bằng tải
trọng xe, tác dụng lên bánh xe theo phương vuông góc với mặt đường. F được phân
tích thành F
1
vuông góc với đường tâm trục và F

2
song song với đường tâm trục. Lực
F
2
đẩy bánh xe vào trong ngăn cản bánh xe tụt khỏi trục. Vì vậy ổ bi trong làm lớn hơn
ổ bi ngoài để chịu tải trọng này.
- Ngăn cản góc doãng âm ngoài ý muốn do tải trọng gây ra: khi chất đầy tải lên xe,
phía trên các bánh xe có xu hướng nghiêng vào trong do sự biến dạng của chi tiết của hệ
thống treo và các bạc tương ứng. Góc doãng dương giúp chống lại hiện tượng này.
- Giảm lực đánh tay lái: Khi bánh xe quay sang phải hay trái quanh trục quay
đứng với khoảng lệch là bán kính. Khoảng lệch lớn sẽ sinh ra mômen lớn quanh trục
23
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực đánh tay lái. Do đó khi khoảng
cách này nhỏ thì giảm lực đánh tay lái.
a. b.
Hình 2.14.Tác dụng của góc doãng dương
+ Tác dụng của góc doãng âm, [8]:
- Ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác dụng
của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và
hệ thống treo trước.
- Tạo nên thành phần chiều trục từ trọng lực xe và giữ cho bánh xe trên trục của
cam quay.
- Giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ đứng, để làm giảm
tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.
- khi bánh xe bị đặt nghiêng, nó có xu hướng lăn theo một cung tròn với tâm
quay là giao điểm của đường tâm bánh xe và mặt đường.điều này dẫn đến làm nảy sinh ở
vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường phản lực bên hướng về phía nghiêng của bánh
xe. Như vậy, lực cản lăn đối với bánh xe nghiêng và độ mài mòn lốp sẽ tăng lên.
- Góc doãng cũng có thể bằng không. Lý do chính để đặt góc doãng bằng không là

để ngăn cản sự mòn không đều của lốp. Cả góc doãng dương hay âm đều làm mòn lốp
nhanh. Điều này dễ hiểu khi lốp đặt nghiêng trên đường, tải trọng sẽ tập trung một bên lốp.
- Khi tải thẳng đứng tác dụng lên lốp có đặt góc doãng, lốp có xu hướng lún
xuống. Tuy nhiên do bị chặn bởi mặt đường nên gai lốp sẽ bị biến dạng. lúc đó tính
đàn hồi của lốp sẽ chống lại sự biến dạng này và vì vậy tác dụng lên mặt đường theo
24
Khảo sát và kiểm nghiệm HT lái ô tô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0
hướng A. Kết quả là đường sinh ra phản lực B gọi là lực camber. Lực camber tăng
cùng với sự tăng góc nghiêng với mặt đường cũng như khi tăng tải.
Hình 2.15. Tác dụng của góc doãng âm
2.3.7.2. Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng.
Góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng: là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau
của trục xoay so với đường thẳng góc với mặt đường. Nếu đầu trên trục xoay nghiêng
ra phía sau bánh xe ta có độ nghiêng dọc dương. Nếu đầu trên trục xoay nghiêng ra
phía trước bánh xe ta có độ nghiêng dọc âm.
Hình 2.16. Góc nghiêng dọc dương của trụ xoay đứng
1- Đường tim trục xoay; 2- Góc nghiêng dọc caster dương;
3- Đường thẳng góc mặt đất; 4-Khớp hình cầu; 5- Phía trước xe.
Hình 2.17. Góc nghiêng dọc
a- Góc nghiêng dọc dương; b- Góc nghiêng dọc âm.
25