Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
MỤC LỤC
4. HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA
4.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET
CAPTIVA
Hệ thống lái của ôtô Chevrolet Captiva là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của
hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ
lực thuỷ lực và dẫn động lái.
Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái,
làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn
làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức
giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.
Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được dẫn
động bằng đai dẫn động của xe.
Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái,
làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn
làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức
giữ tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.
Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa-gần đến vị trí thích hợp
làm tăng sự thoải mái cho người lái.
Cơ cấu lái là loại bánh răng-thanh răng. Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số
truyền nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao.

8

9
25

26

24

6

23

11

22
13
21

20

19

7

10

18

17

16

15

5
4

12

14
3

1
2

Trang 1


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva
1- Đai ốc hãm; 2- Khớp cầu; 3- Đòn quay đứng; 4- Đai ốc dầu; 5- Đường dầu từ bơm
đến; 6- Đường dầu hồi về bình chứa; 7- Hộp điều khiển lái; 8- Vô lăng; 9- Trục lái;
10- Trục các đăng; 11- Khớp các đăng; 12- Đai ốc định vị trục van điều khiển; 13- Cơ
cấu lái; 14- Gân tăng cứng; 15- Đường dầu nối giữa khoang phải xylanh với van
xoay; 16- Đường dầu nối giữa khoang trái xylanh với van xoay; 17- Xylanh trợ lực;
18- Đai ốc dầu; 19- Thanh kéo ngang; 20- Thanh kéo bên; 21- Đai ốc hãm; 22- Bánh
xe; 23- Puly; 24- Bơm; 25- Bình chứa dầu; 26- Đai ốc dầu.
4.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG
LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA
Bảng 4.1 Thông số kỹ thuật của hệ thống lái
Thông số
Giá trị
Đơn vị
Kiểu
Bánh răng – thanh răng
Tỷ số truyền có trợ lực lái
18,5:1

Đường kính vô lăng có túi khí
390
[mm]
Các góc bánh xe trước:
- Góc chụm
0,10 ± 0,080
- Góc nghiêng dọc
2,180 ± 0,730
- Góc nghiêng ngang
- 0,550 ± 0,750
Các góc bánh xe sau:
- Góc chụm
0,090 ± 0,10
- Góc nghiêng ngang
- 0,350 ± 0,50
Thể tích dầu
1,1
[lít]
4.3. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ
CHEVROLET CAPTIVA
4.3.1. Vành tay lái

Trang 2


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

2
1

Hình 4.2. Vô lăng lái
1- Vành trong vô lăng bằng thép; 2- Vành ngoài vô lăng bằng nhựa
+ Chức năng: có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho
trục lái.
+ Cấu tạo: vành tay lái ô tô Chevrolet Captiva có dạng hình tròn, có nan hoa
được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái
là 195 mm.
Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều
khiển còi, túi khí an toàn...
Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ
neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái. Khi xe đâm thẳng vào
một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành
một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một
lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.
4.3.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva

Trang 3


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

8

9

10

6

7

11

12

13

5

4

3

2

1

14

Hình 4.3. Kết cấu trục lái.
1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng;
11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá
Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền
momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các
bộ phận bao che trục lái. Trục lái trên xe Chevrolet Captiva có cấu tạo phức tạp hơn
nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại
khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người
lái. Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như : cần điều khiển
hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và
các đầu nối điện,...

- Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái. Trên trục
các đăng có khớp nối chữ thập. Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trục lái và
trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau.
4.3.3. Cơ cấu lái
Trên ô tô Chevrolet Captiva người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng-Thanh răng
kết hợp dùng trợ lực thủy lực trực tiếp.
Cơ cấu lái loại này có ưu điểm là tỷ số truyền nhỏ, kết cấu đơn giản, hiệu suất
cao nên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ.

Trang 4


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

1
2
3

23

4

22
21

5

20

6

19
7
18
17

8
9
10

16

11

15
12

13

14

Hình 4.4. Kết cấu van phân phối
1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; 3- Trục van điều
khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6- Đường dầu từ bơm tới; 7- Đường dầu hồi về bình
chứa; 9- Then hoa; 10- Vỏ cơ cấu lái; 11- Bánh răng; 12- Ổ bi kim; 13- Thanh răng;
14- Chốt; 15- Lò xo; 16- Con lăn; 17- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng_thanh
răng; 18- Dẫn hướng thanh răng; 19- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh; 20Đường dầu đến khoang bên phải xy lanh; 21- Van xoay; 22- Vỏ van xoay; 23- Then
hoa.

Trang 5

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
4.3.4.1.Nguyên lý làm việc của bánh răng – thanh răng:

4

3

1

2

Hình 4.5. Kết cấu thanh răng
1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín
Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điều
khiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng. Các piston thanh
răng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răng
sang phải hoặc trái. Chuyển động này thông qua các thanh rô tuyn và rô tuyn tới
khuỷu lái rồi làm quay các bánh xe dẫn hướng .
Khi không có sự hổ trợ của hệ thống trợ lực lái, cơ cấu bánh răng – thanh răng
sẽ được điều khiển bằng tay nhưng với lực nặng hơn. Chuyển động quay từ vô lăng sẽ
truyền xuống bánh răng, bánh răng ăn khớp với thanh răng và biến chuyển đông quay
của bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng làm thanh răng dịch
chuyển sang 2 phía.
Bơm cánh gạt có nhiệm vụ cấp dòng dầu có áp lực cao tới cơ cấu lái.

Trang 6

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

4.3.4.2.Nguyên lý làm việc của trợ lực lái :
a. Khi xe đi thẳng

Hình 4.6. Van xoay ở vị trí trung gian
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;
6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như
hình 4.6. Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suất chất
lỏng ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) của xylanh lực là
như nhau, do đó piston không dịch chuyển. Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi
thẳng. Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất
lỏng ở áp suất cao.

Trang 7


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
b. Khi xe quay sang vòng sang trái

Hình 4.7. Van hoạt động quay trái
1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;
6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4.7. Thân van
trong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang I của xylanh và mở
đường dầu ở khoang II thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng
dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái.
+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng
dầu vẫn tiếp tục đi vào khoang I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại,

các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai
khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.

Trang 8


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
c. Khi xe quay vòng sang phải

Hình 4.8. Van hoạt động quay phải
1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;
6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.
+ Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4.8. Thân van
trong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang II của xylanh và mở
đường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch
về bên phải đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải.
+ Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng
dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại,
các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai
khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.
+ Độ rơ kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào độ rơ của cơ cấu lái. Sự gài
trợ lực phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi. Khả năng trợ lực của hệ thống
lái thực hiện nhờ quá trình biến dạng thanh xoắn, mở thông các đường dầu, do vậy

Trang 9


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
kết cấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác các miệng
rãnh đường dầu của thân van trong và thân van ngoài của van phân phối và khả năng

biến dạng thanh xoắn. Thanh xoắn càng nhỏ khả năng trợ lực càng sớm. Thanh xoắn
được cố định đầu trên với trục van điều khiển và đầu dưới với bánh răng bởi chốt cố
định.
+ Thanh xoắn đàn hồi cho phép xoay 7 0 từ vị trí trung gian về mỗi phía, tạo nên
sự quay tương đối giữa thân van trong và thân van ngoài, đủ đóng mở tối đa đường
dầu.
+ Kết cấu van xoay cho phép khả năng tạo nên góc mở thông các đường dầu bé,
do vậy độ nhạy của cơ cấu cao.
4.3.5. Dẫn động lái
Dẫn động lái trên ôtô Chevrolet Captiva bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ
cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe. Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của
dẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh
bên. Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bị
trượt lê khi quay vòng. Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng
tính ổn định khi quay vòng.

1

2

3

4

5

Hình 4.8. Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên
1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo.
4.3.6. Bơm trợ lực lái
Bơm trợ lực lái lắp trên xe ô tô Chevrolet Captiva là loại bơm cánh gạt tác dụng

kép, nghĩa là trong một vòng quay bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy, số cánh
gạt là 10 cánh. Bơm cánh gạt có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo,
làm việc tin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh được lưu lượng.

Trang 10


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
Tæì bçnh chæïa

3

5

2

1
6
4

9
Hút

8
3

7
Đáøy

ω

Đáøy

Hút

Hình 4.9. Kết cấu bơm trợ lực lái xe Chevrolet Captiva
1 - trục bơm; 2 - vỏ bơm; 3 - stato; 4 - roto; 5 - đường dẫn dầu; 6 - đường dầu tới van
điều chỉnh lưu lượng; 7 - cánh gạt; 8 - chốt định vị; 9 - bu lông lắp.
Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực:
Khi roto quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt này bị văng ra và tì sát
vào một không gian kín hình ô van. Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có áp suất thấp
và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao. Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc vào tốc
độ của động cơ. Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơ
chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc
độ cao. Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao, người ta lắp đặt cho hệ thống một
van giảm áp. Khi áp suất dầu quá lớn thì hệ thống sẽ mở van giảm áp và cho dầu
chạy về khoang chứa dầu.

Trang 11


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
5. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET
CAPTIVA
5.1. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI
Bảng 5-1 Các thông số chính của hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva.
Đơn
STT
Tên gọi
Ký hiệu

Giái trị
vị
1
Chiều dài cơ sở của xe
L
2705
mm
2
Chiều dài đòn quay đứng
l
168
mm
Khoảng cách giữa hai tâm trụ
3
m
1360
mm
quay đứng
4
Chiều dài thanh kéo
n
1445
mm
Góc doãng bánh xe dẫn hướng
5
2
Độ
α
6
Độ chụm bánh xe dẫn hướng

a
5,3
mm
Góc nghiêng ngang trụ quay
7
β
8
Độ
đứng
8
Góc nghiêng dọc trụ quay đứng
γ
7
Độ
Hệ
số
cản
lăn
f
0,018
9
Rvl
195
mm
10 Bán kính vô lăng
11 Tỷ số truyền của cơ cấu lái
ic
18,5
ηt
0,99

12 Hiệu suất thuận
ηn
0,99
13 Hiệu suất nghịch
Trọng lượng phân bố lên cầu
G1
1100
Kg
14
trước
5.2. XÁC ĐỊNH MÔMEN QUAY VÒNG CỦA CÁC BÁNH XE DẪN
HƯỚNG
Mômen cản quay vòng có giá trị lớn nhất khi quay vòng ô tô tại chỗ. Mô men
cản quay vòng trong trường hợp này bao gồm: mômen sinh ra do lực cản lăn M 1,
mômen cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M 2 và mômen ổn định các bánh xe
dẫn hướng M3, tức là đối với một bánh xe dẫn hướng:
Mcq = M1 + M2 + M3
(5.1)
Trong đó:
M1 ≈ f.Gbx.a
Ở đây:
Gbx- Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng;
Gbx = 0,5G1
G1 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước. G1 = 1100 [KG].
G1 = 1100.9,81 = 10791 [N]
Thế vào (5.3) ta được: Gbx = 0,5.10791 = 5395,5 [N]
f- Hệ số cản lăn; f = 0,018.

Trang 12

(5.2)

(5.3)


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
a- Cánh tay đòn (hình 5.1), có thể xác định a theo công thức gần đúng:
π .( α + β ) 

a ≈ l − rbx
180 


(5.4)

Trong đó:
rbx - bán kính làm việc của bánh xe.
rbx=0,95.r0
r0 - là bán kính thiết kế của bánh xe.
Theo ký hiệu lốp 215/70R16
Ta tính r0 như sau :
r0 =( B +

d
. 25,4)
2

Ở đây :
B-Bề rộng của lốp
B=215 (mm).

d- Đường kính vành bánh xe
d=16 (insơ).
Ta được: r0 = ( 215 +

16
. 25,4)=418,2[mm]
2

rbx=0,95.418,2=397,29 [mm]
α- góc doãng của bánh xe; α = 20.
β - góc nghiêng của trục chuyển hướng; β = 80.
l=

B1 − C
2

(5.5)

B1 - vãút baïnh xe, B1 = 1,562 [m]
C- Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng; C = 1,36 [m]
Thế vào (5.5) ta được:
l=

B1 − C 1,562 − 1,36
=
= 0,101 [m]
2
2

Thế các giá trị trên vào (5.4) ta được:

π .( α + β )  
π .( 2 + 8) 

a ≈ l − rbx
= 0,101 − 0,39729
= 0,03166 [m]

180  
180 


Trang 13


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

Hình 5.1. Sơ đồ tính toán mô men cản quay vòng do tác dụng
của lực cản lăn

M2 = ϕnGbx.x = Y.x

(5.6)

Ở đây:
Y- Lực ngang tổng hợp;
x- Độ dịch về phía sau của điểm đặt lực ngang tổng hợp so với tâm diện
tích tiếp xúc giữa lốp với mặt đường do sự đàn hồi bên của lốp gây ra (hình 5.2).

Hình 5.2. Sơ đồ xác định mô
men cản quay vòng gây ra do

lực ngang

Trang 14


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

Hình 5.3. Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và không có lực
ngang tác dụng
a- Không có lực ngang; b- Có lực ngang; c- Phân bố phản
lực ngang ở vết tiếp xúc
Trên hình 5.3. là sơ đồ mô tả sự lăn của bánh xe đàn hồi khi không có và khi
có lực ngang tác dụng. Do độ đàn hồi bên của lốp mà khi bánh xe đàn hồi lăn dưới tác
dụng của lực ngang nó sẽ lăn lệch và vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường sẽ
quay tương đối đối với mặt phẳng bánh xe (hình 5.3b). Biến dạng ngang của lốp tăng
dần từ phía trước ra phía sau vết tiếp xúc làm cho điểm đặt lực ngang tổng hợp Y
dịch về phía sau so với tâm một lượng x (hình 5.3c).
1
4

Một cách gần đúng có thể thừa nhận x = l k ; ở đây lk- chiều dài vết tiếp xúc,
tức là: x ≈ 0,5. r 2 − rbx2 =0,5.r 0 . 1 − 0.95 2 =0,156125.r 0
ϕn- Hệ số bám ngang; ϕn = 0,85.
Thành phần mô men cản quay M3 khi tính toán có thể bỏ qua (do giá trị của nó
khá nhỏ so với các mô men thành phần khác) hoặc tính đến bằng một hệ số nào đó.
Như vậy, nếu cho rằng trên cầu trước có hai bánh xe dẫn hướng và quy dẫn
mô men cản quay của chúng về trục của đòn quay đứng thì ta được mô men cản quay
tổng:
MΣ = 2

(M 1 + M 2 )K M 3
G ( f .a + 0,156125ϕ n r0 ) K M 3
= 2 bx
iddη dd
iddη dd

Trang 15

(5.7)


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
Trong đó:
ηdđ- Hiệu suất của dẫn động lái; ηdđ= 0,98.
idd - Tỷ số truyền của dẫn động lái; idd = 1,0.
KM3- Hệ số tính đến ảnh hưởng của mô men ổn định các bánh xe dẫn
hướng M3; Khi tính toán có thể lấy KM3 =1,07-1,15. Chọn KM3 = 1,15.
Thế vào (5.7) ta được:
M Σ = 2.

5395,5 .(0,018.0,03166 + 0,156125.0,85.0,4182).1,15
= 709,979 [N.m]
1.0,98

5.3. 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
Pl max =

M∑
R.iω .η t

(5.8)

Trong đó:
R- Bán kính vô lăng; R = 195 [mm] = 0,195 [m].
i ω – Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái; i ω = 18,5.
ηt- Hiệu suất thuận cơ cấu lái; ηt = 0,99.
Thế vào ( 5 .8 ) ta được:
Plvmax =

709,979
= 198,79[N] = 19,879 [KG]
0,195.18,5.0,99

Giá trị P lvmax =198,79 N nhỏ hơn giá trị [ P lmax] = 200 N thỏa mãn điều
kiện trên. Tuy nhiên để điều khiển nhẹ nhàng người ta dùng trợ lực lái.
π (D 2 − d 2 )
. pd
4
Trong đó: pd - Áp suất dầu trong xi lanh trợ lực; pd =10 KG/cm2 =981000 (N/m2 )

Ptl=

D - Đường kính xy lanh trợ lực trợ lực; D2 = 60 (mm) = 0,06 (m)
d - Đường kính cần píttông trợ lực ; d 2 = 32 (mm) = 0,032 (m).
Thây số:
3,1416( D 2 − d 2 )
3.1416(0,06 2 − 0,032 2 )
.
p

=
981000 =107,2838(N)
Ptl=
d
4.iω
4.18,5

Vậy lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá:
Pc=198,79- 107,2838=91,5(N)
Chỉ số hiệu dụng trợ lực:
K hq =

plv 198,79
=
= 2,1724
pc
91,5

(5-9)

Ở đây :

Trang 16


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
Plv - lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;
Pc- lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều
kiện quay vòng như trên.
5.4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN DẪN ĐỘNG LÁI

5.4.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ
Khi ô tô quay vòng tại chỗ sẽ sinh ra mômen cản tổng M ∑ gồm: mômen cản
lăn, mômen cản do phản lực ngang và mômen ổn định từ bánh xe dẫn hướng tạo ra
quy dẫn về trục của trụ quay đứng.
M Σ lớn nhất khi ta đánh vô lăng về bên trái hoặc bên phải hết cỡ; nghĩa là khi

ta đánh vô lăng về bên trái (hoặc bên phải) 1,8 vòng thì bánh xe dẫn hướng bên trái
(hoặc bên phải) quay tương ứng một góc 40 0 khi đó mômen cản quay vòng M Σ là lớn
nhất.

5.4.1.1. Tính bền đòn quay đứng

Thực tế trên ô tô Chevrolet Captiva các đòn quay đứng, thanh kéo bên và
thanh kéo ngang được bố trí trong không gian không đồng phẳng nhưng các mặt
phẳng chứa các thanh đó lệch nhau theo phương ngang (phương song song với mặt
đường) một góc rất nhỏ. Do đó ta có thể xét các thanh trên chuyển động trong cùng
một mặt phẳng song song với mặt đường.
D

10°

22°

Fd

C

°
33

15°

F1

B
°
40

MΣ
A

Hình 5.4. Sơ đồ biểu diễn lực trên đòn quay đứng
Xét thanh AB cân bằng:
Ta có:
F1 =

MΣ
709,979
. cos 33 =
. cos 33 = 5895,425 [N]
l
0,101

Tính phản lực liên kết:
∑ X = 0 ⇔ X A − F1 . cos 22 = 0
⇔ X A = 5895,425. cos 22 = 5466,141 [N]
∑Y = 0 ⇔ YA − F1 . cos 68 = 0

Trang 17

Q


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
⇔ YA = 5895,425. cos 68 = 2208,45 [N]

F1

YB

22°

B

92

Mx 1 XB

35°

YA

Q1 1 O
l

°
55
z

A

XA

Hình 5-5. Thanh chịu lực
Dùng mặt cắt 1-1 tách thanh AB làm hai phần, xét sự cân bằng bên phải thanh.
∑Y = 0 ⇔ Q1Y . cos 35 + YA = 0
⇔ Q1Y = −

YA
2208,45
=−
= −2696,022 [N]
cos 35
cos 35

∑ X = 0 ⇔ Q1 X . cos 55 + X A = 0
⇔ Q1 X = −

XA
5466,141
=−
= −9529,957 [N]
cos 55
cos 55

⇒ Q1 = Q12Y + Q12X = 2696,022 2 + 9529,957 2 = 9903,97 [N]
∑ M A = 0 ⇔ M x + Q1 .z = 0
⇔ M x = −Q1 .z

Tại z = 0 ⇒ M x = 0 [N.m]

Tại z = l ⇒ M x = −Q1 .l = −6544,46.0.168 = −1000,301 [N.m]

Trang 18


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA

(Q1)

9903,97 [N]

1000,301[N.m]

(Mx)

Hình 5-6 Biểu đồ nội lực Q1 và Mx
Thông thường đòn quay đứng của hệ thống lái trên ô tô thường làm bằng thép C35.
Vì không có số liệu cụ thể nên ta tạm thời lấy cơ tính của thép C35 để kiểm
nghiệm độ bền của đòn quay đứng.
Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất uốn cho phép [σ ] u = 2600 [KG/cm2]
Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt ngang có mômen uốn lớn nhất:
σ=

M x max
Wx

=

1099,47.100
= 18755,64

[N/cm2] =1875,546[KG/cm2]
2.4 2
6

σ < [σ ]u = 2600 [KG/cm2].

Vậy thanh đủ bền.

5.4.1.2. Tính bền thanh kéo bên

Xét thanh BC cân bằng.
Trường hợp thanh BC chịu nén:

B
F1

N

1

C
F1

1

Hình 5-7 Thanh BC chịu lực
Dùng mặt cắt 1-1 và xét phần bên trái.
∑ X = 0 ⇔ N = F1 = 5895,425 [N]

Thông thường thanh kéo bên của hệ thống lái trên ô tô thường làm bằng thép C35.

Vì không có số liệu cụ thể nên ta tạm thời lấy cơ tính của thép C35 để kiểm
nghiệm độ bền của thanh kéo bên.
Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất nén cho phép [σ ] = 2100 [KG/cm2]
Ứng suất nén trên mặt cắt ngang:

Trang 19


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
σn =

N 5895,425
=
= 7506,271 [N/cm2] = 750,6271 [KG/cm2]
2
F
π .0,5

σ n < [σ ] = 2100 [KG/cm2]

Trường hợp thanh BC chịu kéo ta tính tương tự.
σ k = σ n = 496,012[KG/cm2] < [σ ] = 2100 [KG/cm2].
Vậy thanh BC đủ bền.
5.4.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao
Xét sự ảnh hưởng của mômen phanh đến dẫn động lái trong trường hợp ô tô
phanh gấp với cường độ phanh cao (vô lăng ở vị trí ô tô đi thẳng).
- Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang:
Trọng lượng phân bố lên một bánh xe dẫn hướng khi phanh:
G x = Gbx .K d = 5395,5.1,3 = 7014,15 [N]

Trong đó:
Gbx- trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng;
Kd- hệ số phân bố tải trọng động.
Lực phanh lớn nhất được xác định theo biểu thức:
Pp max = ϕ .z= G x . ϕ =7014,15.0,85=5962,028[N]

Trong đó:
ϕ- hệ số bám; ϕ = 0,85.
Z- phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe dẫn hướng.
Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng:
M p = Pp max .lv = 5962,028.0,03166 = 188,7557 [N.m]

Trong đó:
lv: khoảng cách từ tâm vết bánh xe tới trục trụ quay đứng.
- Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng khi xuống dốc:
Lực phanh lớn nhất được xác định theo biểu thức:
P ' p max = ϕ.z’= ϕ . G x .cosα [N]

Trong đó:
α- độ dốc của đường chọn độ dốc của đường là 20%
tgα=0,02 suy ra α=11,30
P ' p max = 0,85.7014,15. cos11,30=5846,451 [N]

Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng:
M ' p = P ' p max .lv = 5846,451 .0,03166 = 185,0996 [N.m]

Ta nhận thấy Mp và M’p đều nhỏ hơn M∑ = 709,979 [N.m] nên ta không cần
tính bền trên các đòn quay đứng, thanh kéo bên trong trường hợp khi phanh.

Trang 20

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
5.5. Tính toán kiểm tra hình thang lái
5.5.1. Cơ sở lý thuyết
Khi ta tính toán kiểm tra động học hình thang lái, người ta xác định quan hệ thực
tế của các góc quay các bánh dẫn hướng đối với một ôtô cụ thể và so sánh nó với
quan hệ lý thuyết (không kể đến độ biến dạng của lốp).
Muốn cho ôtô quay vòng không bị trượt thì điều kiện cần và đủ là các bánh xe
phải cùng quay một tâm quay O.Với ôtô hai cầu (cầu trước dẫn hướng) tâm quay O
nằm ngoài ôtô như trên hình 5.8 và liên hệ với nhau theo biểu thức:
Cotgβ − Cotgα =

Trong đó:
α

m
L

(5.9)

- Góc quay của bánh dẫn hướng phía trong;

β
- Góc quay của bánh dẫn hướng phía ngoài;
m
- Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng (khi thiết kế bỏ qua
các góc nghiêng, coi trụ quay là thẳng đứng);
L
- Chiều dài cơ sở của xe.

Hình 5.8. Động học quay vòng lý tưởng và thực tế khi dùng hình thang lái.
a- Động học quay vòng lý tưởng, b- động học quay vòng thực tế.
m - Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng (bỏ qua các góc nghiêng của trụ quay);
L - Chiều dài cơ sở; α, β- Các góc quay của bánh dẫn hướng phía trong và phía
ngoài;
Muốn đảm bảo chính xác hoàn toàn quan hệ trên giữa α và β, thì phải dùng một
cơ cấu rất 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 quan hệ trên như: đĩa hình sao elíp, truyền
động culít, truyền động xích và cơ cấu hình thang với các khớp nối. Ba cơ cấu đầu
không được dùng vì phức tạp và làm việc không ổn định. Hiện nay dùng phổ biến
nhất là cơ cấu hình thang gọi là hình thang lái Đan Tô. Phương trình (5.9) chưa kể

Trang 21


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
đến độ biến dạng bên của các bánh xe. Để khi ôtô quay vòng với các bán kính quay
vòng khác nhau mà quan hệ giữa α và β vẫn giữ được như công thức (5.10) thì
dạng hình thang lái Đantô phải hoàn toàn xác định. Hình thang lái Đantô không thế
hoàn toàn thoả mãn quan hệ trong công thức (5.9) nhưng có thể chọn một quan hệ cơ
cấu hình thang lái cho ta sai lệch với quan hệ lý thuyết một ít.
Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế và kiểm nghiệm hình thang lái Đantô là xác định
đúng góc nghiêng của các đòn quay bên θ khi ôtô chạy trên đường thẳng.
Xác định kích thước của hình thang lái gồm có xác định góc θ, chiều dài l và n
của các đòn bên và đòn ngang.

Hình 5.9. Sơ đồ hình thang lái và đồ thị biểu diễn quan hệ
x=f(m/L).
1; tìm

2 vàđược
3 – Tương
ứng
vớihọc
y =giữa
0,12;β,0,14
Từ sơ đồ trên ta
quan hệ
hình
θ vàvà
α 0,16.
 l − m.sin(θ1 + α ) − 2.l.sin 2 θ1 + 2.m.sin θ1 
l.cos(θ1 + α )
β = θ1 + arctg
− arcsin 
 (5.10)
[m − l .sin(θ1 + α )]
m 2 + l 2 − 2.m.l.sin(θ1 + α )



Với θ1= 900 - θ
Trong thực tế phương pháp đặt hình thang lái theo góc θ không thuận tiện lắm vì
khó đo chính xác θ nên để tiện lợi hơn người ta cho độ dài của giao điểm hai cánh tay
đòn kéo dài đến cầu trước (đoạn xL).
Trên (Hình 5.9) ta có:
θ t = arctg[

x.L
]

0,5.m

(5.11)

Sử dụng phương trình (5.11) và đồ thị (Hình 5.9) có thể xác định các giá trị
của θ
5.5.2. Quy trình kiểm tra
Các thông đã biết:
+ Bề rộng 2 trụ xoay:
m = 1445 [mm] = 1,445 [m]
+ Chiều dài cơ sở của xe: L = 2705 [mm] = 2,705 [m]

Trang 22


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
+ Chiều dài thanh kéo
n = 1360 [mm] = 1,360 [m]
+ Chiều dài đòn quay đứng l = 168 [mm] = 0,168 [m]
+ θ1= 210
Cho góc quay của bánh dẫn hướng phía trong α = 10 ÷ 400.
+ Xác định góc quay lý thuyết βlt của bánh dẫn hướng phía ngoài theo công thức:
β lt = arctg[

1
m
1
+
L tgα

]

(5.12)

+ Xác định góc quay thực tế βtt của bánh dẫn hướng phía ngoài (hình 5.9) theo
công thức (5.10) trên.
βTT

 l − m.sin(θ1 + α ) − 2.l.sin 2 θ1 + 2.m.sin θ1 
l.cos(θ1 + α )
= θ1 + arctg
− arcsin 

[m − l.sin(θ1 + α )]
m 2 + l 2 − 2.m.l.sin(θ1 + α )



+ Sai số tương đối giữa góc quay thực tế so với góc quay lý thuyết của bánh dẫn
hướng phía ngoài:
ε=

β tt − β lt
.100% (5.13)
β lt

Điều kiện ε < 5%
Lập bảng tính ta được:
Bảng 5.2 Bảng giá trị các góc quay của các bánh xe dẫn hướng
α (âäü)

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

tgα
0,02
0,03
0,05
0,07
0,09
0,11
0,12
0,14
0,16
0,18
0,19
0,21
0,23
0,25

βLT (θ1+α) cos(θ1+α) sin(θ1+α)
0,99
0,38
0,93
0,37
1,97
0,39
0,92
0,38
2,92
0,41
0,92
0,40
3,86
0,43
0,91
0,42
4,79
0,45
0,90
0,43
5,70
0,46
0,89
0,45
6,60
0,48
0,89
0,46

7,48
0,50
0,88
0,48
8,35
0,52
0,87
0,49
9,20
0,53
0,86
0,51
10,04 0,55
0,85
0,52
10,87 0,57
0,84
0,54
11,69 0,59
0,83
0,55
12,49 0,60
0,82
0,57

βTT
0,99
1,97
2,94
3,89

4,83
5,75
6,66
7,56
8,45
9,32
10,18
11,03
11,86
12,69

Trang 23

ε (%)
0,16
0,31
0,47
0,61
0,75
0,88
1,00
1,11
1,22
1,31
1,39
1,45
1,51
1,55

Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40

0,27
0,29

0,31
0,32
0,34
0,36
0,38
0,40
0,42
0,45
0,47
0,49
0,51
0,53
0,55
0,58
0,60
0,62
0,65
0,67
0,70
0,73
0,75
0,78
0,81
0,84

13,29
14,07
14,84
15,60
16,36

17,10
17,84
18,56
19,28
19,99
20,69
21,39
22,08
22,76
23,44
24,11
24,77
25,43
26,08
26,73
27,38
28,02
28,66
29,29
29,92
30,55

0,62
0,64
0,66
0,67
0,69
0,71
0,73
0,74

0,76
0,78
0,80
0,81
0,83
0,85
0,87
0,88
0,90
0,92
0,93
0,95
0,97
0,99
1,00
1,02
1,04
1,06

0,81
0,80
0,79
0,78
0,77
0,76
0,75
0,74
0,72
0,71
0,70

0,69
0,67
0,66
0,65
0,64
0,62
0,61
0,59
0,58
0,57
0,55
0,54
0,52
0,51
0,49

0,58
0,60
0,61
0,62
0,64
0,65
0,66
0,68
0,69
0,70
0,71
0,73
0,74
0,75

0,76
0,77
0,78
0,79
0,80
0,81
0,82
0,83
0,84
0,85
0,86
0,87

13,50
14,29
15,08
15,85
16,60
17,35
18,08
18,80
19,51
20,20
20,88
21,54
22,19
22,83
23,45
24,06
24,65

25,23
25,79
26,34
26,87
27,38
27,88
28,37
28,84
29,29

Trang 24

1,57
1,58
1,57
1,55
1,51
1,45
1,37
1,28
1,17
1,03
0,88
0,70
0,51
0,29
0,05
0,21
0,50
0,80

1,13
1,49
1,87
2,27
2,69
3,15
3,62
4,12


Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô CHEVROLET CAPTIVA
Hình 5.10. Đồ thị biểu diễn quan hệ góc quay các bánh xe dẫn hướng
Từ bảng 5.2 ta thấy sai số tương đối giữa góc quay thực tế so với góc quay lý
thuyết ε luôn nhỏ hơn 5%. Vậy ta kết luận hình thang lái của ô tô Chevrolet Captiva
có chất lượng tốt, nghĩa là các bánh xe dẫn hướng ít bị trượt khi quay vòng.
6. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ
CHEVROLET CAPTIVA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC
Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ điều
kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ôtô. Người lái không phải mất nhiều công
sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác lái. Trong quá
trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên làm việc. Các
chi tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch động học quay
vòng, lốp sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong chuyển động.Vì
vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều
chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống
lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe.
6.1. ĐỘ RƠ VÀNH TAY LÁI
Độ rơ vành tay lái lớn nhất cho phép là 30[mm], nếu lớn hơn có thể do các
nguyên nhân sau:
- Vòng bi trục bánh xe bị mòn;

- Các khớp cầu (rô tuyn) bị mòn;
- Ổ bi trong cơ cấu lái bị mòn;
- Bánh răng và thanh răng bị mòn;
- Bu lông bắt vỏ của cơ cấu lái bị hỏng;
6.2. LỰC TRÊN VÀNH TAY LÁI GIA TĂNG HAY KHÔNG ĐIỀU
Vành tay lái quay nặng là do các nguyên nhân sau:
- Điều chỉnh không đúng sự ăn khớp của bánh răng và thanh răng;
- Bơm trợ lực bị hỏng hoặc thiếu dầu;
- Rơ ổ bi, thiếu dầu bôi trơn: Các cơ cấu lái luôn được bôi trơn bằng mỡ, cần
hết sức lưu ý đến sự thất thoát dầu mỡ của cơ cấu lái thông qua sự chảy dầu mỡ.
Nguyên nhân thiếu dầu bôi trơn có thể là do rách nát đệm kín, joăng phớt làm kín, các
bạc mòn tạo nên khe hở hướng tâm lớn mà phớt không đủ khă năng làm kín.
- Dây đai bơm trợ lực tay lái hỏng;
- Ổ trụ đứng bị mòn làm sai lệnh các góc đặt bánh xe;
- Lốp xe bơm không đủ áp suất: Áp suất lốp thấp và không đều làm tăng lực
người lái vào vô lăng khi điều khiển xe;
- Góc chụm bị sai, cần kiểm tra lại góc chụm.

Trang 25