ĐỒ án TÍNH TOÁN THIẾT kế hệ THỐNG lái

Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1 .Vai trò và nhiệm vụ của hệ thống lái
Hệ thống lái được sử dụng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ
cho ô tô chuyển động theo một hướng nhất định tùy theo tác động của người
lái.
1.2 .Kết cấu hệ thống lái
Hệ thống lái có nhiều loại khác nhau nhưng hầu hết đều có các bộ phận
như hình vẽ 1-1, bao gồm:
123456789-

Vô lăng
Trục lái
Cơ cấu lái
Đòn quay đứng
Đòn kéo dọc
Hình thang lái
Đòn ngang
Cam quay
Bánh xe dẫn hướng

Hình 1.1 - Hệ thống lái


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

1.3 .Phân loại
a, Theo bố trí bánh lái
Theo bố trí bánh lái chia ra hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải

hoặc bên trái. Tùy thuộc vào điều kiện địa lý và luật pháp của từng quốc gia.
b,Theo số lượng bánh dẫn hướng
Theo số lượng bánh dẫn hướng chia ra hệ thống lái với các bánh dẫn
hướng ở cầu trước,cầu sau ở hai cầu và ở các cầu.

Hình 1.2 – Phân loại hệ thống lái theo số bánh dẫn hướng


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

Đặc điểm và phạm vi sử dụng :
- Cầu trước dẫn hướng (a) là loại dẫn hướng thông dụng, dễ thiết kế, được
sử dụng trên các loại xe con,xe tải nhẹ
- Cầu sau dẫn hướng (b) có tính cơ động cao trong diện tích chật hẹp, loại
cơ cấu này thường được dùng trên các xe nâng
- Hai cầu dẫn hướng (c) được dùng trên các xe chuyên dụng hoặc xe địa
hình,xe có khả năng cơ động cao với bán kính quay vòng nhỏ
- Nhiều cầu dẫn hướng (d) sử dụng trên các xe tải nặng, với các yêu cầu về
việc phân bố tải trọng trên các bánh xe không vượt quá giới hạn cho phép
c,Theo kết cấu của cơ cấu lái
Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra loại bánh răng-thanh răng, trục vítcung răng, trục vít-con lăn, trục vít-êcu bi-thanh răng-cung răng.
• Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng . Trên phần lớn các ôtô
loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này. Cơ cấu lái
gồm trục vít glôbôit 1 ăn khớp với con lăn 2 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.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

Hình 1.3 - Cơ cấu lái trục vít – con lăn
1 -Trục vít 2 -Con lăn 3 - Ổ bi kim
Ưu điểm:
- Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không lớn
nhưng sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa
là giảm được áp suất riêng và tăng độ chống mài mòn.
- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ôtô
mà làm con lăn có hai đến bốn vòng ren.
- Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng. Đường
trục của con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn ∆ = 5 ÷ 7mm,
điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong
quá trình sử dụng.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi- thanh răng- cung răng.

•

Gồm một trục vít, cả hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít
và êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi,các viên bi lăn trong rãnh và truyền
lực. 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.

1

10

2

3

4

5

6

7

8

9

.
Hình 1.4 - Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi-thanh răng cung răng
1. Vỏ cơ cấu lái

6. Phớt

2.Bi dưới

7. Đai ốc điều chỉnh

3.Trục vít

8. Đai ốc hãm

4.Êcu bi

9.Bánh răng rẻ quạt


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
5.Ổ bi trên

10.Bi

Ưu điểm:
Cơ cấu lái kiểu trục vít-êcu bi –cung răng có những ưu điểm sau:
-

Ma sát giữa trục vít và ê cu là ma sát lăn thông qua các viên bi, bởi

vậy mà hiệu suất truyền lực cao, giảm được sự mòn trong cơ cấu lái
- Tỉ số truyền của cơ cấu lái có thể thay đổi nếu bán kính vòng chia của
cung răng và bước thanh răng thay đổi
- Hiệu suất thận và nghịch gần bằng nhau và đạt được η = 0,85 ÷ 0,70
có khả năng điều chỉnh khe hở giữa thanh răng và bánh răng rẻ quạt
Ta có thể giảm nhẹ lực đánh lái khi xe chạy chậm hoặc đang đỗ bằng cách
thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái.Tuy nhiên khi tăng tỷ số truyền của cơ cấu
lái thì làm giảm độ nhạy của cơ hệ thống lái. Trên các xe có trợ lực lái ta
dùng cơ cấu lái có tỷ số truyền không thay đổi được.

Đặc điểm của loại cơ cấu lái có tỷ số truyền không đổi là các bán kính ăn
khớp của các răng rẻ quạt C 1,C2,C3 là bằng nhau và các bán kính ăn khớp
D1 ,D2,D3 của các răng đai ốc bi cũng bằng nhau. Do vậy tỷ số truyền của mỗi
răng là không đổi ở bất kỳ góc quay nào của trục răng rẻ quạt và bằng tỷ số
sau :

D

DD

C CC

c=c=c
d=d=d

Hình 1.5 - Cơ cấu lái loại trục vít -êcu bi cung răng


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

• Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng
Cơ cấu lái kiểu bánh răng -thanh răng gồm bánh răng ở phía dưới trục lái
chính ăn khớp với thanh răng, trục bánh răng được lắp trên các ổ bi.Thanh
răng có cấu tạo dạng răng nghiêng, phần cắt răng của thanh răng nằm ở phía
giữa, phần thanh còn lại có tiết diện tròn. Khi vô lăng quay, bánh răng quay
làm thanh răng chuyển động tịnh tiến sang phải hoặc sang trái trên hai bạc
trượt.Sự dịch chuyển của thanh răng được truyền tới đòn bên qua các đầu
thanh răng, sau đó làm quay bánh xe dẫn hướng quanh trụ xuay đứng.
3

2

1

4
5
7
8

6

9
10

12

11

Hình 1.6 - Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng
1.Trục lái.

7.Đai ốc .

2.Chụp nhựa.

8.Đai ốc điều chỉnh .

3.Đai ốc điều chỉnh.

9.Lò xo.

4. Ổ bi trên.

10.Thanh răng.

5.Vỏ cơ cấu lái.

11.Trục răng.

6. Dẫn hướng thanh răng .

12. Ổ bi dưới.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe để tạo góc ăn khớp lớn cho bộ truyền răng
nghiêng, trục răng đặt nghiêng ngược chiều với chiều nghiêng của thanh răng
nhờ vậy sự ăn khớp của bộ truyền lớn,do đó làm việc êm và phù hợp với việc
bố trí vành lái trên xe.
Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các ưu điểm sau:
- Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh
răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo
ngang như các cơ cấu lái khác.
- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp.Sức cản trượt,
cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ.
- Cơ cấu lái được bao kín hoàn toàn nên ít phải chăm sóc bảo dưỡng
d,Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của cường hóa
- Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hóa chia ra loại cơ
khí, cường hóa thủy lực, loại cường hóa khí nén, dẫn động thủy lực
cường hóa khí nén

1.4 .Chọn cơ cấu lái
Dựa vào đặc điểm kết cấu và ưu nhược điểm của từng loại cơ cấu lái
giới thiệu trên em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái với cơ cấu lái đơn
giản là bánh răng thanh răng, với cơ cấu lái này thanh răng được lấy luôn là 1
khâu của hình thang lái. Đồng thời ta có thể bố trí trợ lực lái nếu muốn có
được tỉ số truyền thay đổi.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

1.5 Phương án lựa chọn dẫn động lái
Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng
quay của tất cả các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu
trước, đòn kéo ngang và các đòn bên. Sự quay vòng của ôtô là rất phức tạp, để
đảm bảo đúng mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngoài
khi quay vòng là một điều khó thực hiện vì phải cần tới dẫn động lái 18 khâu.
Hiện nay người ta chỉ đáp ứng điều kiện gần đúng của mối quan hệ động học
đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo tạo lên hình thang lái.
- Dẫn động lái bốn khâu.
Hình thang lái bốn khâu đơn giản dễ chế tạo đảm bảo được động học và động
lực học quay vòng các bánh xe. Nhưng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệ
thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng). Do đó chỉ được áp dụng
cho các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, còn trên xe du lịch
ngày nay có hệ thống treo độc lập thì không dùng được.
V

Hình 1.7 - Dẫn động lái 4 khâu.
- Dẫn động lái sáu khâu:
Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống

treo độc lập lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễ


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
lắp đặt cơ cấu lái, giảm được không gian làm việc, bố trí cường hoá lái thuận
tiện ngay trên dẫn động lái, Hiện nay dẫn động lái sáu khâu được dùng rất
thông dụng trên các loại xe du lịch như : Toyota, Nisan, Mercedes,Kia ….
Với đề tài thiết kế hệ thống lái cho kia morning, hệ thống treo độc lập do đó ta
chọn dẫn động lái sáu khâu. Đặc điểm của dẫn động lái sáu khâu là có thêm
thanh nối nên ngăn ngừa được ảnh hưởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn
hướng này lên bánh xe dẫn hướng khác.

Hình 1.8 - Dẫn động lái sáu khâu.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN SƠ BỘ HỆ THỐNG LÁI
Thông số kĩ thuật tham khảo của XE KIA MORNING
Dài-rộng-cao tổng thể (mm)

3495-1595-1480

Chiều dài cơ sở(mm)

2370

Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm)

1400/1385

Hộp số sàn

5 số

Cỡ lốp

165/60/R14

Bán kính quay vòng tối thiểu (m)

4,6

Trọng lượng không tải (N)

8500

Trọng lượng toàn tải (N)

13500

Trọng lượng cầu trước G1(N)

7400

Trọng lượng cầu sau G2(N)

6100

Vận tốc cực đại(km/h)

160

2.1 Tính toán động học hệ thống lái
2.1.1 Xây dựng đường cong lý thuyết
Để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hướng cần thỏa
mãn

Cotg α − Cotgβ =

B
L

(2.1)


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

Trong ®ã:
α : Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên ngoài.
β : Góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên trong.
B : Chiều rộng cơ sở.
L : Chiều dài cơ sở.
Để thỏa mãn một cách chính xác biểu thức trên thì dẫn động lái phải có
18 khâu và có cấu tạo phức tạp. Vì vậy , trong thực tế người ta thường sử
dụng các cơ cấu dẫn động đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo được gần đúng công

thức trên , trong đó cơ cấu được sử dụng phổ biến hơn cả là hình thang lái
Đan tô. Kinh nghiệm cho thấy, nếu lựa chọn các thông số của hình thang lái
một cách hợp lý thì có thể thỏa mãn được công thức 2.1

Hình 2-1 : Sơ đồ động học quay vòng.


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
Xác định góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng phía trong βmax:

β max = arctg

L
Rmin −

B
2
(2.2)

β max = arctg

Với Rmin = 4,6m suy ra

2370
= 40o
1400
4600 −
2

Từ 2.1 qua các phép biến đổi ta có :

α = arctg

L
B + L cot gβ

(2.3)

thay số vào 2.3 ta có phương trình :

α = arctg

2370
1400 + 2370 cot g β

(2.4)

2.2 Xây dựng đường cong thực tế
a, Khi xe đi thẳng
Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình 2-2 ta có thể tính được mối quan hệ
giữa các thông số theo các biểu thức sau:

X = B − 2 ( m cos θ + p cos γ )

( 2.5)

Trong đó:

sin γ = ( y − m sin θ ) / p
Mặt khác:

sin 2 γ + cos 2 γ = 1

( 2.6)


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
cos γ = 1 − sin 2 γ =

1
p

p 2 − ( y − m sin θ )

2

( 2.7)

Hình 2-2 : Sơ đồ hình thang lái khi xe đi thẳng.
Thay (2.7) vào (2.5) ta được:

X = B − 2(m cos θ + p 2 − ( y − m sin θ ) )
2

( 2.8)

Các đòn bên tạo với phương dọc một góc θ.
Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ
giữa α và β vẫn được giữ nguyên như công thức trên thì hình thang lái Đan Tô không thể thoả mãn hoàn toàn được.
Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với

quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay
vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng
cũng không được vượt quá 10.
b,Trường hợp khi xe quay vòng:
Trên hình 2-3 là Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng. Khi bánh xe
bên trái quay đi một góc α và bên phải quay đi một góc β, lúc này đòn bên


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
của bánh xe bên phải hợp với phương ngang một góc (θ-β) và bánh xe bên
trái là (θ +α). Ta có mối quan hệ của các thống số theo quan hệ sau:

α
D
A
ψϕ
B
C

β

−
β
γθ
X

Hình 2-3 : Sơ đồ hình thang lái khi xe quay vòng.

AD = B −  m cos ( θ − β ) + p cos γ + X 
'

( 2.9 )

Với:
2
1
p 2 −  y − m sin ( θ − β ) 
p
Từ quan hệ hình học trong tam giác ACD ta có:

cos γ ' =

AC 2 = AD 2 + CD 2 = AD 2 + y 2

BC 2 = AC 2 + AB 2 − 2 AB. AC cosψ
Thay(2.11) vào biểu thức trên ta có:

(2.10 )

( 2.11 )


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

AC 2 + AB 2 − BC 2 y 2 + m 2 + AD 2 − p 2
cosψ =
=
2 AC. AB
2m AD 2 + y 2
⇒ ψ = arccos

y 2 + m2 − p 2 + AD 2

2m AD 2 + y 2
Từ mối quan hệ hình học trong tam giác ta có:

tgϕ =
⇒

( 2.12 )

y
CD
=
AD AD

ϕ = arctg

y
AD

Mặt khác:

θ + α =ψ + ϕ
α =ψ + ϕ − θ

( 2.13 )

(2.14 )
Từ (2.12) và (2.13) thay vào (2.14) ta rút ra được biểu thức liên hệ giữa β và

α như sau:

y
y 2 + m 2 − p 2 + AD 2
α = arctg
+ arccos
−θ
2
2
AD
2m AD + y

(2.15 )

Trong đó:
2
AD =  2m cos θ + p 2 − ( y − m sin θ ) 


2
−  m cos ( θ − β ) + p 2 − ( y − m sin ( θ − β ) ) 



(2.16)

θ - góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương ngang: θ =78°
m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 180 (mm).
y - Khoảng cách giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lái
y = 182 (mm).

p - Chiều dài đòn thanh nối bên hình thang lái. p = 250 (mm).


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
Dựa vào công thức(2.4) và (2.15) ta xây dựng các đường đặc tính hình
thang lái lý thuyết và thực tế ứng với mỗi giá trị của góc β = (00, 50, ... , 400)
ta lấy góc θ theo xe thiết kế
θ = 780. Các giá trị tương ứng được thể hiện trong bảng dưới đây:
β (độ)

α lt (độ)

16.67

α tt (độ)
0
4.69
9.34
13.20
17.20

α∆ (độ)
0
0.09
0.32
0.26
0.45

0

0

5
10

4.75
9.07

15

13.02

20
25

20.08

21.02

0.82

30

23.29

24.12

0.72

35

26.35

26.75

0.55

40

29.29

28.76

0.26

αlt : Góc α tính theo lý thuyết
αtt : Góc α tính theo thực tế
∆α : Độ sai lệch
Dựa vào các thông số ở bảng trên ta vẽ được đồ thị đặc tính động học
hình thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng hệ trục tọa độ


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

3. Xác định mômen cản quay vòng tại chỗ.
Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay
vòng ôtô tại chỗ. Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hướng M c sẽ
bằng tổng số của mômen cản chuyển động M 1, mômen cản M2 do sự trượt lê
bánh xe trên mặt đường và mômen cản M 3 gây nên bởi sự làm ổn định các
bánh xe dẫn hướng.

M c = 2 ( M1 + M 2 + M 3 )

1
η

Với η là hiệu suất tính đến tổn hao ma sát tại cam quay và
các khớp trong dẫn động lái η = 0,5- 0,7 chọn η = 0,7
+ Mômen cản M1


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
β

r

B

a

Bt

Hình 2-5 - Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hướng
Mômen cản quay vòng được xác định theo công thức:
M 1 = Gbx fa

( 2.17)

Trong đó:
Gbx - Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng.
Gbx =

G1 7400
=
= 3700 (N).
2
2

a -cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng với xe thiết kế đo được a =
0,03 m
f -hệ số cản lăn ta xét trong trường hợp khi ôtô chạy trên đường
nhựa và khô ta chọn f = 0,015.
Vậy: M 1 = 3700.0, 015.0, 03 = 1, 665 (Nm).
+ Mômen cản M2 do sự trượt bên của bánh xe trên mặt đường:
Trên hình 2-6. Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc
giữa lốp và đường sẽ bị lệch đi đối với trục bánh xe. Nguyên nhân lệch này là
do sự đàn hồi bên của lốp. Điểm đặt của lực Y sẽ nằm cách hình chiếu


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com

r
0

rbx

x
Y

Hình 2.6- Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe khi xe quay vòng
Khi mô men quay vòng tác dụng lên bánh xe, tại khu vực tiếp xúc giữa

bánh xe và mặt đường sẽ xuất hiện lực ngang Y. Do lốp có tính đàn hồi nên
lực Y làm vết tiếp xúc bị lệch đi so với trục bánh xe một đoạn x về phía sau,
đoạn x được thừa nhận bằng nửa khoảng cách của tâm diện tích tiếp xúc đến
rìa ngoài của nó theo công thức sau:
x = 0.5 r 2 − rbx2

Trong đó:
+ r - bán kính tự do của bánh xe.
r = ( B + d / 2)

Với bánh xe có cỡ lốp là: 165/60/R14
Với B là chiều cao lốp : B = 0,6.165 =99 (mm)
Với d là đường kính vành bánh xe : d = 14 (ins) = 14.25,4 = 355,6
(mm)


355, 6 

⇒ r =  99 + 2 ÷ = 276,8 (mm)


+ rbx - bán kính làm việc của bánh xe.
Ta có :


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
rbx = 0.96r = 0,96 . 276,8 = 265,7 (mm).
Nên:
x = 0,5 r 2 − ( 0,96r ) = 0,14r .
2

Ta có mômen ma sát giữa bánh xe và đường là:
M 2 = Gbx .ϕ .x

Với ϕ là hệ số bám ngang. Lấy ϕ = 0,85
Vậy: M2 = 3700.0,85.0,14.276,8.10-3 =122 (Nm)
M3 mô men gây bởi các góc đặt của bánh xe và trụ đứng, việc tính toán
mô men này tương đối phức tạp nên trong khi tính toán có thể thay thế M 3
bằng một hệ số λ khi đó mô men cản quay vòng tại 1 bánh xe dẫn hýớng ðýợc
tính nhý sau :
M = (M1 + M2) λ
Với λ = 1,07- 1,15 ta chọn λ = 1,1 suy ra ta có :
M = (1,665 +122).1,1 = 136 (Nm)
Vậy mô men cản quay vòng là: Mc =2.136/0,7 = 388 (Nm)
+ Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái:
Khi đánh lái trong trường hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành
tay lái để thắng được lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng là
lớn nhất. Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái được xác định theo công thức:

Pmax =

Mc
Ric idηth

Trong đó:
Mc - mômen cản quay vòng: Mc = 388(Nm).
R -bán kính vành lái: R = 0,18 (m).
ic -tỷ số truyền cơ cấu lái : Chọn ic = 20.

(2.18)

Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
ηth -hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái thanh răng - trục
răng hiệu suất thuận. ηth = 0,65.
id - tỷ số truyền của truyền động lái. id = 0,85- 1,1 ; chọn id = 1

Pmax =

Vậy

388
= 176( N )
0,18.20.0,65

4. Xác định chiều dài thanh răng:
Theo sơ đồ dẫn động lái, khi bánh xe dẫn hướng quay đi một góc
β max = 40  thì thanh răng dịch chuyển một đoạn là X.
X 1 = m cos ( θ − β ) + p cos γ ' − ( m cos θ + p cos γ )

( 2.19)

Trong đó:

cos γ ' =

1
p

p 2 −  y − m sin ( θ − β ) 

2

( 2.20)

Thay các số liệu vào công thức (2. 19) ta được:
X 1 = 180 cos ( 78 − 40 ) + 2502 −[182 −180 sin(78 − 40 )] −
− 180 cos 78 + 250 2 − ( 182 −180 sin 78 )  = 84, 78 ( mm )



Do thanh răng quay về cả hai bên nên khoảng cách của thanh răng sẽ
phải thoả mãn là: L = 180 (mm) > 2 X1 = 2.84,78 = 169,5 (mm).
Vậy khoảng cách phải làm việc của thanh răng đo trên chiều dài của
trục nhỏ bằng nửa lần chiều dài ( L = 180 mm ). Vậy thanh răng đủ dài để xe
có thể quay vàng dễ dàng mà không bị chạm.

5. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái:
5.1 Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng:


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
Để xác định được bán kính vòng lăn của bánh răng ta có thể thực hiện
theo các phương pháp sau:
+ Chọn trước đường kính vòng lăn của bánh răng từ đó tính ra vòng quay
của bánh răng có phù hợp không. Có nghĩa là ứng với số vòng quay (n) nào
đó thì thanh răng phải dịch chuyển được một đoạn X1 = 84,78 (mm).
+ Chọn trước số vòng quay của vành lái rồi sau đó xác định bán kính
vòng lăn của bánh răng. đối với cơ cấu lái loại bánh răng - thanh răng thì số
vòng quay của vành lái thì cũng là số vòng quay của bánh răng.

Dựa vào xe tham khảo, chọn số vòng quay về 1 phía của vành lái ứng
với bánh xe quay là n = 1,5 vòng.
Ta có công thức
Suy ra: R =

X1 = 2Rn

( 2.21)

X1
= 9 mm.
2π 1.5

5.2Xác định các thông số của bánh răng
Tính số răng theo tài liệu chi tiết máy.
mn Z

Dc = cos β

( 2.22)

Trong đó:
Dc : Đường kính vòng chia: Dc = 2R = 2.9 = 18 (mm ).
mn : Môdun pháp tuyến của bánh răng, chọn theo tiêu chuẩn mn = 2,5.
 : Góc nghiêng ngang của bánh răng, chọn sơ bộ góc nghiêng  = 120.
Từ công thức (2.22) ta suy ra số răng của bánh răng :

Dc cos β 18.cos120
Z=
=

= 7, 0
mn
2,5
Chọn số răng Z = 7 răng.
Tính chính xác lại góc nghiêng, ta có :
Zmn

7.2,5

Cos = D =
= 0,97
18
c


Kho tài liệu miễn phí của Ketnooi.com
Suy ra  = arccos 0.972 = 140
Môdun ngang của bánh răng :
mt =

mn
2.5
=
= 2.57
cos β
cos140

Số răng tối thiểu:
Zmin = 17cos3 = 17.cos3140 = 12,78
Lấy

Zmin=13

Như vậy Zmin = 13 >7 do vậy có hiện tượng cắt chân răng nên phải
dịch chỉnh, ta chọn kiểu dịch chỉnh đều  = 0.
Xác định hệ số dịch chỉnh br theo công thức :
=

13 − Z
13 − 6
=
= 0,538
13
13

Từ đó ta tính được các thông số của bộ truyền bánh răng :
+ Đường kính vòng đỉnh:
Dd = Dc+2mn(1+ ) = 18 +2.2,5(1+ 0,538) = 25,7 mm.
+ Đường kính chân răng:
Df =Dc- 2mn(1.25- )=18-2.2,5(1,25- 0,538) =14,44 mm.
+ Góc ăn khớp của bánh răng được chọn theo chi tiết máy  = 200.
+ Đường kính cơ sở của bánh răng:
D0 = Dc. cos = 18.cos(200) = 16.91mm.
+ Chiều cao răng :
h= (hf’ + hf” )m =(1 +1.25)2,5 = 5,625mm.
+ Chiều cao đỉnh răng:
h’ = (f’ + ) m = (1+ 0.538) 2,5 = 4,12 mm.
+ Chiều dày của răng trên vòng chia:
S = m/2 + 2 mtg