Nghiên cứu, phân tích và đánh giá động lực học hệ thống lái ô tô

Đồ án tốt nghiệp Mục lục
MỤC LỤC
Sinh viên: Nguyễn Như Huế 1 Lớp Cơ điện tử K46
Đồ án tốt nghiệp Danh mục
hình vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Đồ án tốt nghiệp Lời
nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Ô tô là một phương tiện giao thông đang dần dần phổ biến
ở nước ta. Nó giữ vai trò quan trọng trong mạng lưới giao thông
đường bộ. Từ khi ra đời cho đến nay, ngành công nghiệp ô tô đã
trải qua nhiều giai đoạn phát triển cùng với sự phát triển của
khoa học kĩ thuật.
Với sự tăng trưởng tốc độ và mật độ chuyển động của ô tô
ngày nay đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính điều khiển ở mức độ
cao. Nhằm đảm bảo tính an toàn khi chuyển động của xe, hạn
chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra.
Hệ thống lái là một trong những hệ thống hết sức quan
trong trên ô tô. Nó quyết định tới tính điều khiển và quỹ đạo
chuyển động của ô tô.
Đề tài “ Nghiên cứu, phân tích và đánh giá động lực học hệ
thống lái ô tô” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học ô
tô khi quay vòng. Từ đó đưa ra những lời khuyên để đảm bảo
quỹ đạo chuyển động và ổn định cho xe khi chuyển hướng.
Nội dung đề tài :
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Trình bày về nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, cấu tạo, nguyên
lý hoạt động chung của một hệ thống lái. Đưa ra một số bộ phận
chính và các thông số cơ bản của hệ thống lái.
Chương II: Một số hệ thống lái thông dụng

Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động một số hệ thống lái
cũng như từng bộ phận của hệ thống lái đó. Hệ thống lái thuần
túy cơ khí, hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái trợ lực có
điều khiển.
Đồ án tốt nghiệp Lời
nói đầu
Chương III: Đánh giá động lực học quay vòng ô tô
Xây dựng phương trình động lực học khi xe quay vòng, xác
định các hàm truyền cho các tham số chuyển vị của xe. Kết hợp
với việc lập trình trên phần mềm Matlab để đánh giá động lực
học quay vòng tĩnh và động của ô tô.
Sau quá trình thực hiện, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân
và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.S Phạm Thế
Minh đồ án đã được hoàn thành. Song do thời gian và trình độ
bản thân còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được ý kiến chỉ bảo của các thầy cô giáo
cùng toàn thể các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Thế Minh
cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Máy đã tạo
điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Hà nội, Tháng 5
năm 2010
Sinh viên thực
hiện
Nguyễn Như
Huế
Đồ án tốt nghiệp Lời
nói đầu

Chương I: Tổng quan về hệ thống lái

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI.
1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại
1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống lái dùng để giữ đúng hướng chuyển động hoặc
thay đổi hướng chuyển động của ô tô khi cần thiết. Có thể thay
đổi hướng chuyển động bằng cách:
+ Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng
(hình1-1(a))
+ Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động (hình1-1(b))
+ Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên.
Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe
cơ giới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay
đổi hướng momen ở các bánh xe chủ động thường áp dụng cho
các loại xe cơ giới bánh xích. Đối với xe bánh xích, có thể kết
hợp việc truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai
bên của xe với việc hãm các bánh xe phía gần tâm quay vòng để
quay vòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có thể quay vòng xe
tại chỗ.
Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là
hệ thống quan trọng nhất.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Các phương pháp quay vòng xe cơ giới
1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái
Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, trong thời gian ngắn, trên
diện tích bé.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn
hướng tránh trượt lê gây mòn lốp.
+ Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự
động quay về trạng thái chuyển động thẳng, hoặc là để quay

bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần đặt lực lên
vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng.
+ Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các
bánh xe dẫn hướng lên các vành tay lái
+ Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. Với xe có tốc độ lớn
hơn 100Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 18
độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong khoảng (25 –
100)Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27 độ.
+ Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
+ Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ
thống treo không ảnh hưởng đến cơ cấu lái), cấu tạo đơn giản
điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi.
+ Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư
hỏng vẫn có thể điều khiển được xe. Đảm bảo an toàn bị động
của xe, không gây nên tổn thương cho người sử dụng khi bị
đâm chính diện.
1.1.3. Phân loại hệ thống lái
a) Phân loại theo cách bố trí cơ cấu lái
+ Loại cơ cấu lái đặt bên trái (dùng cho các nước có luật giao
thông qui định chiều chuyển động là bên phải, đại đa số các
nước có luật giao thông đi bên phải).
+ Loại cơ cấu lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao
thông qui định chiều chuyển động là bên trái).
b) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
+ Loại trục vít- bánh vít (với cung răng con lăn và trục vít).
+ Loại trục vít đòn lắc.
+ Loại liên hợp (trục vít - ê cu - cung răng).
+ Loại bánh răng - thanh răng
c) Theo số bánh dẫn hướng

+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước.
+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau.
+ Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
d) Theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái.
+ Loại trợ lực lái thủy lực.
+ loại trợ lực lái loại khí (khí nén hoặc chân không).
+ Loại trợ lực lái cơ khí.
+ Loại trợ lực lái dùng điện.
Ngoài ra hệ thống lái còn được phân ra: Hệ thống lái có trợ
lực và hệ thống lái không trợ lực. Trong hệ thống lái có trợ lực
lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không có điều khiển và hệ
thống lái trợ lực có điều khiển điện tử.
1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống
lái
1.2.1. Cấu tạo
Hình 1 - : Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1.Vành tay lái (vô lăng) 6.Trụ đứng(chốt chuyển
hướng)
2.Trục lái 7.Đòn quay (cam quay)
3.Ống bọc trục lái 8.Thanh bên của hình
thang lái
4.Cơ cấu lái 9.Khớp cầu nối
5.Tay biên 10.Đòn ngang (thanh
ngang)
11.Đòn kéo dọc
1.2.2. Nguyên lý hoạt động
Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng
lên vành tay lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc.

Trục lái thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc) để truyền mô
men quay từ vành tay lái tới cơ cấu lái. Cơ cấu lái có nhiệm vụ
biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động
lắc của tay biên trong mặt phẳng thẳng đứng và đảm bảo tỉ số
truyền theo yêu cầu cần thiết. Cơ cấu lái được bắt chặt lên xà
dọc (phần được treo của ô tô). Dẫn động lái (gồm:11,7,8,9,10)
có nhiệm vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống bánh xe
dẫn hướng đảm bảo tỷ số truyền nhất định và chủ yếu giữ được
động học quay vòng đúng của ô tô.
Khi người lái quay vô lăng (1) để điều khiển xe, qua cơ
cấu lái (4) làm cho tay biên (5) quay một góc thông qua đòn
kéo dọc (11) và đòn quay cam (7) làm bánh xe dẫn hướng bên
trái dịch chuyển qua các đòn (8,10) của hình thang lái làm cho
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
bánh xe dẫn hướng bên kia cũng dịch chuyển quanh trụ đứng,
lệch phương chuyển động theo ý muốn của người lái.
1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái
1.3.1. Trục lái
Hình 1 - : Cấu tạo chung của trục lái
Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của
vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái
chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm
thon và xẻ hình răng cưa. Vô lăng được xiết vào trục lái bằng
một đai ốc. Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu
này sẽ hấp thụ lực đẩy tác dụng lên người lái khi xe bị tai nạn.
Trục lái được gá với thân xe qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy
khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập. Đầu dưới của
trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp mềm hoặc khớp các
đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cơ
cấu lái lên vô lăng. Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái

chính trên một số xe còn có thể có một số kết cấu dùng để
khống chế và điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khóa tay lái
nghiêng, cơ cấu trượt tay lái.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1.3.2. Cơ cấu lái
1.3.2.1. Chức năng
Cơ cấu lái hay còn gọi là hộp số lái có chức năng :
+ Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang
của dẫn động lái.
+ Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện
quay vòng xe nhẹ nhàng hơn.
Cơ cấu lái hoạt động tương tự như một hộp số với hai bộ
phận cơ bản được gọi quy ước là trục quay của cơ cấu lái và
trục lắc của cơ cấu lái. Trục quay là đầu vào của cơ cấu lái, nó
trực tiếp liên kết với đầu dưới của trục lái và thực hiện chuyển
động quay theo chuyển động của trục lái. Trục lắc là đầu ra của
hộp số lái nó liên kết với đòn lắc chuyển hướng của dẫn động
lái.
1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng
Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
cặp truyền động trục quay – trục lắc có thể phân biệt các kiểu
cơ cấu lái sau:
Cơ cấu lái trục vít - cung răng:
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng
1-Trục vít , 2-Cung răng, 3- Trục lắc
Loại cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là: Giảm
trọng lượng và kích thước so với trục vít - bánh răng.
Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn:
Trục quay (liên kết với trục lái) của hộp số lái kiểu trục vít

- con lăn có cấu tạo giống một trục vít vô tận. Trên trục lắc của
hộp số lái có một bộ phận gọi là con lăn. Con lăn giống một
bánh xe có ren phía ngoài. Các ren của con lăn ăn khớp với các
ren của trục vít. Khi trục vít quay, con lăn sẽ quay quanh trục
của nó đồng thời chuyển động dịch chuyển dọc theo trục của
trục vít. Kết quả của các chuyển động đó là chuyển động xoay
của trục lắc.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít - con lăn
1-Trục vít, 2- Con lăn,
3- Đòn chuyển hướng của dẫn động lái
Hộp số lái kiểu trục vít - con lăn được sử dụng khá phổ
biến hiện nay. Ưu điểm của hộp số lái kiểu này là có kết cấu
gọn, trục vít và con lăn có độ bền cao do ma sát giữa chúng là
ma sát lăn và ứng suất nhỏ nhờ có nhiều ren của con lăn và trục
vít tiếp xúc với nhau, hiệu suất cao, dễ điều chỉnh khe hở giữa
các bộ phận liên kết trong hộp số lái.
Cơ cấu lái kiểu trục vít – đòn lắc:
Hộp số lái kiểu trục vít - đòn lắc có trục quay của nó hoạt
động tương tự như một trục vít nhưng có mặt cắt ngang giống
một trục cam do các rãnh có độ sâu thay đổi theo chu vi, bởi
vậy hộp số lái kiểu này còn gọi là kiểu cam đòn lắc. Trên trục
lắc của hộp số lái có gắn chi tiết gọi là đòn lắc, trên đòn lắc có
các chốt. Trục quay và trục lắc liên kết với nhau thông qua các
chốt. Khi trục vít quay theo trục lái, các chốt sẽ trượt lên,
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
xuống trong rãnh của trục vít và làm cho đòn lắc xoay trái,
phải.
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít – đòn lắc
1- Trục vít, 2- Đòn lắc, 3- Chốt

4- Trục lắc, 5- Đòn lắc chuyển hướng
Cơ cấu lái kiểu trục vít - đòn quay cho phép dễ dàng thay
đổi tỷ số truyền theo yêu cầu, nhưng có hiệu suất thấp và các
chốt của kiểu hộp số lái này thường mòn nhanh. Kiểu hộp số lái
này ngày càng ít được sử dụng trên các loại ôtô đời mới.
Cơ cấu lái kiểu trục vít - ê cu – bi - cung răng:
Hình 1 - : Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung răng
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1- Trục vít, 2- Ecu, 3- Cung răng, 4- Trục lắc
5- Bi, 6- Đòn lắc chuyển hướng
Hộp số lái kiểu trục vít - ecu - bi - cung răng có trục quay
là một trục vít, còn trục lắc tương tự như trục lắc của hộp số lái
kiểu trục vít- cung răng, nhưng cung răng không ăn khớp với
trục vít mà nhận chuyển động từ trục vít thông qua ecu và các
viên bi. Ecu có các răng thẳng phía ngoài và các rãnh phía
trong tương ứng với các rãnh trên trục vít. Các viên bi nằm
trong rãnh giữa ecu và trục vít và trong ống dẫn bao quanh ecu.
Khi trục vít quay các viên bi trong rãnh giữa trục vít và ecu sẽ
đẩy nhau và luân chuyển trong ống dẫn để quay trở lại rãnh,
đồng thời làm cho ecu dịch chuyển dọc theo trục vít. Thông qua
các răng của ecu và cung răng, chuyển động tĩnh tiến của ecu
được biến đổi thành chuyển động xoay của trục lắc.
Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với trục
vít nhờ các viên bi tròn. Các bi này có hai tác dụng: một là nó
giảm ma sát giữa các chi tiết nên hiệu suất cao. Thứ hai, nó làm
giảm độ dơ của cơ cấu. Độ dơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái,
nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát
gây nên độ dơ của tay lái.
Kiểu bánh răng - thanh răng:
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái

Hình 1 - : Hộp số lái bánh răng - thanh răng
Hộp số lái kiểu bánh răng - thanh răng có trục quay (đầu
vào) được chế tạo giống một bánh răng trên đoạn trục liên kết
trục lắc (đầu ra). Trục lắc là một thanh răng thẳng. Hai đầu của
thanh răng liên kết với hai thanh nối bên của dẫn động lái thông
qua các khớp cầu. Các răng trên bánh răng và thanh răng liên
kết với nhau. Khi bánh răng quay, thanh răng sẽ chuyển động
tịnh tiến trên mặt phẳng ngang sang trái hoặc phải tuỳ theo
chiều quay của vành tay lái. Trong dẫn động lái với hộp số lái
kiểu bánh răng - thanh răng không có đòn lắc chuyển hướng mà
thanh răng trực tiếp truyền chuyển động ngang cho các thanh
nối.
1.3.3. Dẫn động lái
Dẫn động lái gồm hệ thống các đòn, các thanh liên kết với
nhau để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe điều khiển,
đồng thời đảm bảo cho các bánh xe của ô tô quay vòng với
động học đúng. Bộ phận quan trọng của dẫn động lái là hình
thang lái, có nhiệm vụ đảm bảo động học các bánh xe dẫn
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
hướng của ô tô làm cho lốp xe không bị trượt, lê khi lái, giảm
mòn lốp. Kết cấu của hình thang lái phải phù hợp với bộ phận
dẫn hướng của hệ thống treo để khi bánh xe dao động thẳng
đứng thì không ảnh hưởng đến động học của dẫn động lái.
Cấu tạo hình thang lái điển hình (Hình 1-9)
+ Đòn lắc chuyển hướng là chi tiết liên kết với trục lắc của hộp
số lái và truyền chuyển động của trục lắc đến phần còn lại của
dẫn động lái. Thông thường một đầu của đòn lắc chuyển hướng
liên kết với trục lắc của hộp số lái bằng then hoa, đầu còn lại
liên kết với một đầu của thanh nối giữa bằng khớp cầu.
Hình 1 - : Cấu tạo hình thang lái điển hình

1,4 -Đòn lắc chuyển hướng, 2-Thanh nối giữa, 3-Thanh nối bên,
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
5- Đòn lắc phụ, 6- Khớp cầu, 7- Vú mỡ, 8- Vòng đệm
+ Đòn lắc phụ cũng có một đầu liên kết với một đầu của thanh
nối giữa bằng khớp nối cầu, đầu còn lại được lắp trên khung ôtô
thông qua trục. Đòn lắc phụ cũng thực hiện chuyển động lắc
hoàn toàn giống chuyển động của đòn lắc chuyển hướng nhưng
không truyền chuyển động đó cho bất cứ bộ phận nào. Nó có
chức năng đỡ thanh nối giữa ở độ cao như tại đòn lắc chuyển
hướng để đảm bảo động học của hệ thống lái.
+ Thanh nối giữa có chức năng liên kết tất cả các bộ phận khác
của dẫn động lái với nhau. Hai đầu của thanh nối giữa là hai ổ
đỡ chốt cầu để liên kết với đòn lắc chuyển hướng và đòn lắc
phụ. Phía giữa thanh nối giữa có hai lỗ để liên kết với hai thanh
nối bên bằng các khớp cầu.
+ Thanh nối bên là bộ phận trực tiếp truyền chuyển động cho
đòn chuyển hướng trên ngỗng quay của bánh xe dẫn hướng.
Thông thường mỗi cơ cấu dẫn động lái có hai thanh nối bên,
mỗi thanh nối bên được cấu thành từ ba đoạn được gọi là đầu
trong, đầu ngoài, và đoạn điều chỉnh. Đầu ngoài liên kết với
đòn chuyển hướng. Đầu trong liên kết với thanh nối giữa, thanh
răng hoặc một bộ phận khác của ôtô tuỳ thuộc vào kiểu dẫn
động lái. Đoạn điều chỉnh dùng để thay đổi chiều dài toàn bộ
của thanh nối bên để điều chỉnh hình học lái trong quá trình
kiểm tra, bảo trì gầm ôtô mà không cần phải tháo rời dẫn động
lái.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Hình 1 - : Kết cấu của thanh nối bên
1- Đầu ngoài của thanh nối bên, 2- Kẹp đàn hồi,
3- Đầu trong của thanh nối bên, 4- Ống điều chỉnh, 5-Bulông

điều chỉnh a) Kiểu ống, b) Kiểu bulông
Với hình (H1-10a), ống điều chỉnh có ren, các đầu của đầu
trong và đầu ngoài của thanh nối bên cũng có ren, trong đó có
một đầu ren trái, còn đầu kia có ren phải. Khi cả hai đầu đã
được vặn vào ống điều chỉnh, nếu xoay ống điều chỉnh sẽ làm
cho chiều dài toàn bộ của thanh nối bên tăng lên hoặc giảm đi
tuỳ theo chiều xoay của ốc điều chỉnh. Các kẹp đàn hồi có tác
dụng ngăn không cho ống điều chỉnh tự xoay trong quá trình
ôtô vận hành.
Với hình (H1-10b) bulông điều chỉnh có ren, các đầu trong
và đấu ngoài của thanh nối bên cũng có ren, trong đó có một
ren trái và một đầu có ren phải. Xoay bulông điều chỉnh sẽ làm
thay đổi chiều dài toàn bộ thanh nối bên.
b)
a)
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái
1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái
Trong hệ thống lái có các tỉ số truyền sau:
+ Tỉ số truyền của cơ cấu lái i
ω

+ Tỉ số truyền của dẫn động lái i
d
.
+ Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái ig.
+ Tỉ số truyền lực của hệ thống lái i
l
.
Tỉ số truyền của cơ cấu lái i

ω
.
Tỉ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn
lắc chuyển hướng. Tùy theo cơ cấu lái i
ω
có thể không đổi hoặc
thay đổi. Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi, tỉ số truyền
có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung
gian.
Loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi theo xu hướng giảm
khi quay vành tay lái ra khỏi vị trí trung gian được sử dụng phổ
biến. Tỉ số truyền này có giá trị cực đại khi vành tay lái ở vị trí
trung gian. Như vậy đảm bảo được ô tô chuyển động thẳng ở
vận tốc cao an toàn hơn, tránh quay vòng ngẫu nhiên. Vì khi
vành tay lái quay đi một góc bé sẽ làm cho bánh dẫn hướng
quay ít. Đồng thời cũng làm giảm ảnh hưởng của những va đập
từ bánh xe dẫn hướng lên vành tay lái. Khi quay vành tay lái ra
xa vị trí trung gian thì tỉ số truyền giảm nhanh, lúc này quay
vành tay lái một góc nhỏ cũng có thể làm cho bánh xe dẫn
hướng quay một góc tương đối lớn do đó xe có thể quay vòng
linh hoạt.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Đối với hệ thống lái trang bị trợ lực lái thì tỉ số truyền
không là vấn đề quan trọng. Vì thao tác cơ cấu lái ở đây chủ
yếu dùng để đóng mở các van của bộ trợ lực lái khiến nó làm
việc. Để đề phòng hỏng bộ trợ lực lái thì tỉ số truyền vẫn phải
chọn đủ lớn để người lái vẫn đủ sức lái xe.
Tỉ số truyền của dẫn động lái i
d
.

Nó phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay
đòn. Trong quá trình bánh dẫn hướng quay vòng giá trị cánh tay
đòn của các đòn dẫn động sẽ thay đổi. Trong các kết cấu hiện
nay i
d
thay đổi không nhiều lắm.
i
d
= 0,85 ÷ 1,1
Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái i
g
.
Tỷ số của góc quay vành tay lái lên góc quay của bánh dẫn
hướng. Tỉ số truyền này bằng tích số của tỉ số truyền của cơ cấu
lái i
ω
với tỉ số truyền của dẫn động lái.
i
g
= i
ω
. i
d

Tỉ số truyền lực của hệ thống lái i
l
.
1
Hình 1 - : Sơ đồ trụ đứng nghiêng trong mặt phẳng ngang
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái

2 Tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng chia cho lực đặt
trên vành tay lái cần thiết để khắc phục được lực cản quay
vòng.
i
l
=
P
c
P
l
P
c
=
M
c
c
; P
l
=
M
l
r
Ở đó:
M
c
: 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.
M

l
: mômen lái đặt trên vành tay lái.
r: bán kính vành tay lái.
Như vậy:
i
l
=
M
c
r
M
l
c
Bỏ qua các lực ma sát ta có :
M
c
M
l
=i
g
và do đó
i
l
=
r
c
i
g
3 Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay là 200 ÷
250mm và tỉ số truyền góc i

g
không vượt quá 25 vì vậy i
l
không
được chọn lớn quá. Cánh tay đòn c cũng không nên giảm nhiều
vì giảm nhiều sẽ làm cho ô tô chuyển động không ổn định vì
bánh xe nghiêng trong mặt phẳng ngang nhiều quá, i
l
hiện nay
chọn trong khoảng từ 100 ÷ 300.
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
4 Nếu tỉ số truyền i
l
đòi hỏi phải lớn hơn thì cần thiết phải
đặt bộ trợ lực tay lái trong hệ thống lái.
1.4.2. Điều kiện không trượt khi quay vòng
Quá trình quay vòng của xe được chia thành ba giai đoạn :
Hình 1 - : Các giai đoạn của quá trình quay vòng
+ Giai đoạn I –Xe bắt đầu đi vào đường vòng (đoạn 1-2 trên
hình 1-12 ) đặc trưng bằng bán kính quay vòng giảm dần (R #
const ).
+ Giai đoạn II – Là giai đoạn xe quay vòng đều (đoạn 2-3 trên
hình 1-12) đặc trưng bằng bán kính quay vòng không đổi (R =
const ).
+ Giai đoạn III –Xe đi qua khỏi đường vòng (đoạn 3-4 trên hình
1-12 ) đặc trưng bằng bán kính quay vòng tăng dần (R # const )
và ở cuối giai đoạn này thi xe trở lại trạng thái chuyển động
thẳng (R =∞ )
Chương I: Tổng quan về hệ thống lái
Trong trường hợp này ta chỉ khảo sát động học và động lực

học quay vòng đều của xe với bán kính quay vòng R = const và
vận tốc quay vòng ω = const.
Kết quả nghiên cứu chuyển động của các vật rắn cho thấy
rằng, để các bánh xe ôtô không bị trượt khi quay vòng thì các
đường thẳng đi qua trục các bánh xe phải cắt nhau tại một điểm.
Điểm này được gọi là tâm quay vòng tức thời của xe ( điểm O
trên hình 1-12 ,1-14 )
Hình 1 - : Sơ đồ mô phỏng bán kính quay vòng


a)