Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thiết bị smart carper 825 đo góc đặt bánh xe ô tô

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
-----------------------------

NGUYỄN NGỌC PHƯỚC
54 CNOT

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
VÀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ SMART CARPER 825 ĐO GÓC ĐẶT
BÁNH XE Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ

NHA TRANG – 11/06/2016


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
-----------------------------

NGUYỄN NGỌC PHƯỚC
54 CNOT

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
VÀ ỨNG DỤNG THIẾT BỊ SMART CARPER 825 ĐO GÓC ĐẶT
BÁNH XE Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ

Cán bộ hướng dẫn: TS. Lê Bá Khang

NHA TRANG – 11/06/2016


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Phước
Lớp: 54CNOT
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thiết bị
Smart Carper 825 đo góc đặt bánh xe ô tô”
Số trang:

Số chương:

Tài liệu tham khảo:

Hiện vật:

NHẬN XÉT
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

Kết luận …………………………………………………………………………..........................

………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

Nha Trang, ngày….tháng…..năm 2016
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)


PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Phước
Lớp: 54CNOT
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Đề tài: “Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thiết bị
Smart Carper 825 đo góc đặt bánh xe ô tô”
Số chương:

Số trang:

Tài liệu tham khảo:

Hiện vật:

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
Kết luận……………………………………………………………………………..
………………………………………………………………………………………
Điểm phản biện
Bằng số

Bằng chữ

Điểm chung
Bằng số

Bằng chữ

Nha Trang, ngày….tháng…..năm 2016
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
(Ký ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày….tháng…..năm 2016
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký ghi rõ họ tên)


i

MỤC LỤC
MỤC LỤC ................................................................................................................... i
DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ ................................................................. iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ...................................................................... viii
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ 2
CHƯƠNG 1................................................................................................................ 3
ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................ 3
1.1. Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô............................................................... 3
1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống lái trên ô tô ............................3
1.1.1.1. Nhiệm vụ ..............................................................................................3

1.1.1.2. Yêu cầu ................................................................................................3
1.1.1.3. Phân loại hệ thống lái ...........................................................................4
1.1.2. Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô .................................................5
1.1.2.1. Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại liền .............................................5
1.1.2.2. Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại cầu cắt........................................6
1.2. Cơ sở lý thuyết................................................................................................. 7
1.2.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô ........................................7
1.2.1.1. Các biện pháp quay vòng bánh xe dẫn hướng .....................................7
1.2.1.2. Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài của bánh xe dẫn
hướng ................................................................................................................8
1.2.2. Các góc đặt bánh xe dẫn hướng .............................................................13
1.2.2.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng (góc Camber) ...............14
1.2.2.2. Góc nghiêng dọc của bánh xe dẫn hướng (độ chụm – toe in, toe out)
.........................................................................................................................16
1.2.2.3. Góc nghiêng dọc của trụ quay đứng (góc Caster)..............................17
1.2.2.4. Góc nghiêng ngang của trụ quay đứng (góc Kingpin hoặc góc S.A.I –
Steering exis inclinaton) .................................................................................18
1.2.2.5. Set - back ............................................................................................20
1.2.2.6. Góc tổng hợp (Included Angle) .........................................................21


ii

1.2.2.7. Góc lệch ngang (Thurst Angle)..........................................................21
1.3. Mối liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo đến góc đặt bánh xe và sự
chuyển động ổn định ô tô .................................................................................... 22
1.3.1. Trường hợp hệ thống treo độc lập ..........................................................22
1.3.1.1. Hệ thống treo độc lập loại thanh giằng Macpherson .........................23
1.3.1.2. Hệ thống treo độc lập loại hình thang ................................................23
1.3.1.3. Hệ thống treo độc lập loại đòn treo bán dọc ......................................24

1.3.2. Trường hợp hệ thống treo phụ thuộc .....................................................25
1.3.2.1. Hệ thống treo phụ thuộc loại dầm xoắn .............................................26
1.3.2.2. Hệ thống treo phụ thuộc loại bốn thanh nối.......................................26
1.3.2.3. Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo lá(nhíp) .......................................27
1.4. Giới thiệu một số hệ thống lái và hệ thống treo trên dòng xe KIA .......... 27
1.4.1. Giới thiệu các dòng xe KIA .....................................................................27
1.4.2. Hệ thống lái và hệ thống treo trên một số dòng xe KIA tại Nha trang .28
1.4.2.1. Xe KIA Morning ................................................................................28
1.4.2.2. Xe KIA Cerato (Forte) .......................................................................29
1.4.2.3. Xe KIA Carens ...................................................................................29
CHƯƠNG 2.............................................................................................................. 31
ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG THIẾT BỊ SMART
CARPER 825 ........................................................................................................... 31
2.1. Sự cần thiết phải cân chỉnh góc lái ............................................................. 31
2.1.1. Vấn đề cân chỉnh góc đặt bánh xe..........................................................31
2.1.1.1. Hiện tượng mất lái .............................................................................31
2.1.1.2. Mục đích của việc cân chỉnh góc đặt bánh xe ...................................31
2.1.1.3. Các góc đặt bánh xe cần chú ý khi cân chỉnh góc lái ........................32
2.1.2. Các công việc khi điều chỉnh góc lái ......................................................32
2.1.3. Các phương pháp xác định và điều chỉnh góc đặt bánh xe ô tô ...........33
2.1.3.1. Các phương pháp xác định góc đặt bánh xe ô tô ...............................33
2.1.3.2. Xác định và điều chỉnh góc đặt bánh xe ô tô bằng phương pháp xử lý
hình ảnh (Thiết bị Smart Carper 825). ............................................................33
2.2. Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thiết bị Smart Carper 825 .. 35


iii

2.2.1. Đặc điểm cấu tạo .....................................................................................35
2.2.1.1. Các bộ phận chính ..............................................................................35

2.2.2. Nguyên lý hoạt động ................................................................................44
2.2.3. Hướng dẫn sử dụng ................................................................................52
2.2.3.1. Điều chỉnh giá trị bánh xe (F1) ..........................................................53
2.2.3.2. Nhập dữ liệu cơ bản (F2) ...................................................................62
2.2.3.3. Kiểm tra dữ liệu khách hàng (F3) ......................................................63
2.2.3.4. Tham khảo (F4)..................................................................................65
2.2.3.5. Cài đặt cơ bản (F5).............................................................................65
CHƯƠNG 3.............................................................................................................. 67
ỨNG DỤNG THIẾT BỊ SMART CARPER 825 ĐO, ĐIỀU CHỈNH GÓC ĐẶT
BÁNH XE Ô TÔ ...................................................................................................... 67
3.1. Ứng dụng thiết bị Smart Carper 825 đo, điều chỉnh góc đặt bánh xe cho
dòng xe KIA .......................................................................................................... 67
3.1.1. Quy trình đo kiểm ....................................................................................67
3.1.2 Tiến hành đo kiểm ...................................................................................67
3.1.3. Thu nhận dữ liệu đo kiểm .......................................................................76
3.1.3.1. Trường hợp 1 .....................................................................................76
3.1.3.2. Trường hợp 2 .....................................................................................83
3.1.3.3. Trường hợp 3 .....................................................................................87
3.2. Ứng dụng thiết bị Smart Carper 825 đo, điều chỉnh góc đặt bánh xe cho
dòng xe khác – Dòng xe Mazda .......................................................................... 92
3.2.1. Thông tin xe .............................................................................................92
3.2.2. Phản ánh của khách hàng ......................................................................92
3.2.3. Biểu hiện ở lốp xe ....................................................................................92
3.2.4. Tiến hành đo kiểm ...................................................................................92
CHƯƠNG 4.............................................................................................................. 95
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 95
4.1. Kết Luận ........................................................................................................ 95
4.1.1. Kết quả đạt được ......................................................................................95
4.1.2. Kết quả chưa đạt được ............................................................................95

iv

4.2. Đề xuất ........................................................................................................... 96
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 97
HƯỚNG DẪN CÀI ĐẶT THIẾT BỊ SMART CARPER 825 ......................... 97
1) Lắp đặt thanh dọc chính .............................................................................97
2) Lắp đặt thanh ngang ....................................................................................98
3) Cài đặt địa chỉ IP của camera .....................................................................99
4) Thông số camera và chương trình cài đặt ...............................................101
5) Bộ xử lý........................................................................................................102
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 110


iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1-1: Sơ đồ hệ thống lái đơn giản ................................................................... 5
Hình 1-2: Dẫn động lái có đòn ngang của hình thang lái loại rời ........................ 7
Hình 1-3: Quay vòng ô tô với tâm quay tức thời O................................................ 8
Hình 1-4: Hình thang lái bốn khâu ...................................................................... 10
Hình 1-5: Sơ đồ hình thang lái trên dầm cầu liền................................................ 10
Hình 1-6: Sơ đồ hình thang lái sử dụng trục thanh răng làm thanh lái ngang ... 11
Hình 1-7: Sơ đồ bánh xe lăn khi lốp bị biến dạng dưới tác động của lực bên .... 11
Hình 1-8: Sơ đồ chuyển động quay vòng của ô tô khi bị biến dạng bên.............. 12
Hình 1-9: Sơ đồ chuyển động của ô tô có tính năng quay vòng thiếu, quay vòng thừa
.............................................................................................................................. 13
Hình 1-10: Góc camper của bánh xe dẫn hướng ................................................. 14
Hình 1-11: Tác dụng của góc Camber dương ..................................................... 15
Hình 1-12: Tác dụng của góc Camber âm ........................................................... 16

Hình 1-13: Độ chụm đầu của bánh xe dẫn hướng. .............................................. 17
Hình 1-14: Góc Caster ......................................................................................... 18
Hình 1-15: Góc Kingpin. ...................................................................................... 19
Hình 1-16: Định nghĩa Set – back. ....................................................................... 20
Hình 1-17: Định nghĩa góc tổng hợp ................................................................... 21
Hình 1-18: Góc lệch ngang âm, góc lệch ngang dương ...................................... 21
Hình 1-19: Kết cấu một số loai hệ thống treo độc lập điển hình. ........................ 22
Hình 1-20: Kết cấu hệ thống treo độc lập loại Macpherson ............................... 23
Hình 1-21: Kết cấu hệ thống treo độc lập loại hình thang. ................................. 23


iv

Hình 1-22 Kết cấu hệ thống treo độc lập kiểu đòn treo bán dọc. ........................ 24
Hình 1-23: Kết cấu một số loai hệ thống treo phụ thuộc điển hình. .................... 25
Hình 1-24: Kết cấu hệ thống treo phụ thuộc loại dầm xoắn ................................ 26
Hình 1-25: Kết cấu hệ thống treo phụ thuộc loại bốn thanh nối. ........................ 26
Hình 1-26: Kết cấu hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo lá. .................................. 27
Hình 1-27: Xe KIA Morning MT. ......................................................................... 28
Hình 1-28: Hệ thống treo trước và treo sau xe KIA Morning ............................. 28
Hình 1-29: Xe KIA Cerato 2009........................................................................... 29
Hình 1-30: Hệ thống treo trước và treo sau xe KIA Cerato. .............................. 29
Hình 1-31: Xe KIA Carens 2013. ......................................................................... 29
Hình 1-32: Hệ thống treo trước và treo sau xe KIA Carens. ............................... 30
Hình 2-1: Tổng thể thiết bị Smart Carper 825 ..................................................... 35
Hình 2-2: Cấu tạo bảng tín hiệu và giá kẹp ......................................................... 38
Hình 2-3: Cấu tạo bảng tín hiệu .......................................................................... 39
Hình 2-4: Kích thước các mục tiêu của bảng tín hiệu. ........................................ 40
Hình 2-5: Mô phỏng sự phản quang của bảng tín hiệu ....................................... 40
Hình 2-6: Vị trí các chân của camera. ................................................................. 41

Hình 2-7: Vị trí đèn LED trên bảng mạch camera .............................................. 42
Hình 2-8: Cầu nâng cắt kéo thủy lực 2 cấp Heshbon HL – 52N ......................... 43
Hình 2-9: Mô phỏng vùng hoạt động của camara ............................................... 44
Hình 2-10: Sơ đồ khối biểu thị nguyên lý làm việc của thiết bị ........................... 44
Hình 2-11: Các chỉ số đèn LED trên bảng mạch camera .................................... 45
Hình 2-12: Sự dịch chuyển của bảng tín hiệu trong không gian. ........................ 46


v

Hình 2-13: Mô phỏng sự lăn bánh xe khi đo kiểm ............................................... 46
Hình 2-14: Chuyển động của một điểm trong thời gian định vị .......................... 47
Hình 2-15: Quy trình đo RCP .............................................................................. 48
Hình 2-16: Ví dụ về nguyên lý hoạt động của camera khi mục tiêu không dịch
chuyển................................................................................................................... 48
Hình 2-17: Ví dụ về nguyên lý hoạt động của camera khi mục tiêu dịch chuyển 49
Hình 2-18: Hoạt động của cảm biến CCD. .......................................................... 51
Hình 2-19: Nguyên lý hoạt động của bộ xử lý hình ảnh. ..................................... 51
Hình 2-20: Màn hình chính 1 của chương trình. ................................................. 53
Hình 2-21: Màn hình chính 2 của chương trình. ................................................. 53
Hình 2-22: Màn hình lựa chọn hãng xe và dòng xe. ............................................ 53
Hình 2-23: Màn hình nhập thông tin khách hàng ................................................ 54
Hình 2-24: Màn hình tìm kiếm dữ liệu ................................................................. 55
Hình 2-25: Màn hình kết nối bánh xe 1. .............................................................. 56
Hình 2-26: Màn hình kết nối bánh xe 2. .............................................................. 56
Hình 2-27: Màn hình lăn bốn bánh xe. ................................................................ 56
Hình 2-28: Màn hình lăn bốn bánh xe1 ............................................................... 57
Hình 2-29: Màn hình lăn bốn bánh xe2 ............................................................... 57
Hình 2-30: Màn hình lăn bốn bánh xe 3 .............................................................. 57
Hình 2-31: Màn hình lăn bốn bánh xe 4 .............................................................. 58

Hình 2-32: Màn hình hiển thị các thông số góc đặt bánh xe chung .................... 58
Hình 2-33: Màn hình hiển thị đánh lái. ............................................................... 59
Hình 2-34: Màn hình hiển thị thông số góc đặt bánh xe sau khi đánh tay lái. .... 59


vi

Hình 2-35: Màn hình điều chỉnh thông số bánh xe sau ....................................... 60
Hình 2-36: Màn hình điều chỉnh thông số bánh xe trước .................................... 61
Hình 2-37: Màn hình điều chỉnh góc caster. ....................................................... 62
Hình 2-38: Màn hình điều chỉnh góc Camber và độ chụm .................................. 62
Hình 2-39: Màn hình chính 1 ............................................................................... 63
Hình 2-40: Màn hình chính 2 ............................................................................... 63
Hình 2-41: Màn hình chính .................................................................................. 64
Hình 2-42: Màn hình tìm kiếm dữ liệu khách hàng ............................................. 64
Hình 2-43: Màn hình hiển thị thông số góc đặt bánh xe ô tô. ............................. 65
Hình 2-44: Màn hình chọn chế độ tham khảo ...................................................... 65
Hình 2-45: Màn hình nhập thông tin người dùng ................................................ 66
Hình 3-1: Chạy xe lên cầu nâng ........................................................................... 68
Hình 3-2: Điều chỉnh hai bánh trước lên bàn xoay ............................................. 68
Hình 3-3: Khóa vô lăng. ....................................................................................... 69
Hình 3-4: Nâng cầu nâng thủy lực. ...................................................................... 69
Hình 3-5: Lắp bảng tín hiệu vào vành bánh xe. ................................................... 70
Hình 3-6: Cân bằng cho bảng tín hiệu. ................................................................ 71
Hình 3-7: Màn hình chính của máy tính. ............................................................. 72
Hình 3-8: Màn hình chính của chương trình ....................................................... 72
Hình 3-9: Màn hình lựa chọn chức năng chính của chương trình ...................... 72
Hình 3-10 Lựa chọn hãng xe. ............................................................................... 73
Hình 3-11: Lựa chọn dòng xe............................................................................... 73

vii

Hình 3-12: Màn hình xác nhận kết nối các bảng tín hiệu. ................................... 73
Hình 3-13: Màn hình lăn bánh xe. ....................................................................... 74
Hình 3-14: Thao tác lăn bánh xe.......................................................................... 74
Hình 3-15: Màn hình xác nhận vị trí bánh xe. ..................................................... 74
Hình 3-16: Màn hình lăn bánh xe. ....................................................................... 75
Hình 3-17: Màn hình xác nhận vị trí bánh xe. ..................................................... 75
Hình 3-18: Màn hình lăn bánh xe. ....................................................................... 75
Hình 3-19: Màn hình xác nhận vị trí bánh xe. ..................................................... 76
Hình 3-20: Màn hình hiển thị thông số góc đặt bánh xe...................................... 76
Hình 3-21: Thao tác tháo chốt định vị bàn xoay và ống nối................................ 76
Hình 3-22: Biểu hiện mòn lốp sau. ...................................................................... 77
Hình 3-23: Màn hình hiển thị thông số trước khi điều chỉnh. ............................. 78
Hình 3-24: Thao tác điều chỉnh độ chụm bẹt của bánh xe trước......................... 81
Hình 3-25: Kỹ thuật viên điều chỉnh độ chụm bẹt................................................ 81
Hình 3-26: Màn hình hiển thị thông số sau khi điều chỉnh. ................................. 82
Hình 3-27: Tháo cụm cơ cấu lái – thước lái ra ngoài. ........................................ 84
Hình 3-28: Kiểm tra lấy dấu vị trí giữa hai cụm chi tiết.. ................................... 82
Hình 3-29: Màn hình hiển thị thông số trước khi điều chỉnh. ............................. 83
Hình 3-30: Màn hình hiển thị thông số trước khi điều chỉnh. ............................. 86
Hình 3-31: Biểu hiện mòn hai bánh xe trước.. ..................................................... 88
Hình 3-32: Biểu hiện mòn hai bánh xe sau .......................................................... 88
Hình 3-33: Màn hình hiển thị giá trị trước khi điều chỉnh .................................. 89


viii

Hình 3-34: Điều chỉnh góc Camber.. ................................................................... 90

Hình 3-35: Điều chỉnh góc chụm bẹt.. ................................................................. 90
Hình 3-36: Màn hình hiển thị giá trị ở chế độ 3D.. ............................................. 91
Hình 3-37: Thao tác nâng cầu nâng phụ và tháo bánh xe.. ................................. 93
Hình 3-38: Thao tác điều chỉnh góc Camber. ...................................................... 94
Hình 3-39: Màn hình hiển thị giá trị sau khi điều chỉnh ở chế độ 3D. ................ 94


viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT


1

LỜI NÓI ĐẦU

Hệ thống lái ô tô có chức năng điều khiển hướng chuyển động, đảm bảo tính năng
ổn định chuyển động thẳng cũng như quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Trong quá
trình chuyển động hệ thống lái nói chung cũng như các góc đặt bánh xe nói riêng ảnh
hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động và quỹ đạo chuyển động của ô tô, đặc biệt đối
với xe có tốc độ cao.
Do yêu cầu và mức độ quan trọng nêu trên, các nhà khoa học trong lĩnh vực ô tô
không ngừng nghiên cứu, cải tiến hệ thống lái cũng như ứng dụng các thiết bị đo chỉnh
kỹ thuật cao để kịp thời phát hiện và điều chỉnh các thông số của hệ thống lái, giúp tiết
kiệm thời gian kiểm tra và chạy thử, nâng cao tính năng của nó. Xuất phát từ yêu cầu
đó, em đã được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài “Phân tích đặc điểm cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng thiết bị Smart Carper 825 đo góc đặt bánh
xe ô tô”.
Nội dung chính phần thuyết minh đồ án bao gồm:
Lời mở đầu

Lời cảm ơn
Chương 1: Đặt vấn đề
Chương 2: Đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị Smart Carper 825
Chương 3: Ứng dụng thiết bị Smart Carper 825 đo, điều chỉnh góc đặt bánh xe ô tô
Chương 4: Kết luận và đề nghị
Phụ lục
Tài liệu tham khảo


2

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian làm bài đồ án, giờ đã hoàn thành. Em xin chân thành cảm ơn
trường Đại Học Nha Trang và Công ty Cổ Phần Ô Tô Trường Hải chi nhánh Nha
Trang đã tạo điều kiện tốt nhất cho em học tập và tìm hiểu. Đặc biệt là thầy Lê Bá
Khang đã tận tình giúp đỡ cho em hoàn tất đồ án tốt nghiệp chuyên ngành công nghệ
kỹ thuật ô tô với đề tài “ Phân tích đặc điểm cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng
dụng thiết bị Smart Carper 825 đo góc đặt bánh xe ô tô”. Thầy đã dành cho em
những hướng dẫn kịp thời, quan trọng và cần thiết nhất, những ý kiến hay và những
tài liệu quý giá trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn ô tô đã chỉ dẫn và cung cấp
cho em những tư liệu quý báu nhất để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp của mình.
Mặc dù rất cố gắng nhưng do thời gian nghiên cứu đề tài có hạn nên trong báo
cáo chắc chắn còn nhiều thiếu sót và hạn chế, rất mong được sự đóng góp ý kiến và
chỉ bảo của quý thầy!


3

CHƯƠNG 1

ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô
1.1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại hệ thống lái trên ô tô
1.1.1.1. Nhiệm vụ
Hệ thống lái giữ vai trò điều khiển hướng chuyển động của ô tô (thay đổi hay duy
trì) theo tác động của người lái. Đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn
giao thông khi ô tô chuyển động.
1.1.1.2. Yêu cầu
1) Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng
Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái phải có thể quay
gấp các bánh trước một cách dễ dàng và êm dịu.
2) Lực lái thích hợp
Bình thường, lực lái cần thiết sẽ lớn hơn khi xe đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe
tăng. Vì vậy, để đảm bảo lái dễ dàng và cảm giác về mặt đứng tốt hơn ở tốc độ thấp và
nặng hơn ở tốc độ cao.
3) Hồi vị êm
Trong khi xe quay vòng, người lái phải giữ vô lăng chắc chắn. Tuy nhiên sau khi
quay vòng xong hồi vị (sự quay về vị trí chuyển động thẳng của vô lăng) phải xảy ra
êm dịu khi người lái nới lỏng tay lái.
4) Giảm tối thiểu sự truyền các va đập từ mặt đường
Không để các va đập từ mặt đường xấu làm mất điều khiển tay lái cũng như sự
nẩy ngược của vô lăng.


4

1.1.1.3. Phân loại hệ thống lái
1) Theo cách bố trí vành lái
- Hệ thống lái bố trí bên trái (theo chiều chuyển động của ô tô) được dùng trên ô tô các
nước có luật đi đường bên phải như Việt Nam.

- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải (theo chiều chuyển động của ô tô) được
dùng trên ô tô các nước có luật đi đường bên trái như Anh, Nhật, Thụy Điển…
2) Theo số lượng cầu dẫn hướng
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
3) Theo kết cấu của cơ cấu lái
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – cung răng.
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – con lăn.
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – bánh vít.
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít chốt quay.
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng).
- Hệ thống lái với cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
4) Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực.
- Hệ thống lái có trợ lực khí nén.
- Hệ thống lái có trợ lực điện.


5

1.1.2. Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô
1.1.2.1. Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại liền
Cầu dẫn hướng loại liền có hệ thống treo phụ thuộc. Bố trí chung của hệ thống lái loại
này được chỉ ra trên hình 1-1.

Hình 1-1: Sơ đồ hệ thống lái đơn giản.
1. Bánh xe dẫn hướng; 2. Trụ cam xoay; 3. Dầm cầu; 4,8,17. Các khớp cầu;
5. Đòn kéo ngang; 6. Ngõng quay bánh xe; 7, 18. Thanh bên; 9. Đòn kéo dọc;
10. Hộp cơ cấu lái; 11. Trục vào cơ cấu lái; 12. Khớp cardan; 13. Trục lái;

14. Vành tay lái; 15. Đòn quay; 16. Thanh lái ngang.
Hệ thống lái loại này thường được bố trí trên ô tô khách và tải, bao gồm các cộ phận
chính:
1) Vành lái: cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực của người điều khiển từ vành lái
đến cơ cấu lái.
2) Cơ cấu lái: có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc
của đòn quay đứng và khuếch đại lực điều khiển trên vành tay lái.


6

3) Dẫn động lái: bao gồm đòn quay đứng 15, đòn kéo dọc 9, đòn kéo ngang 5, ngõng
quay 6. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng 15 thành chuyển
động góc của ngõng quay bánh xe dẫn hướng.
4) Hình thang lái: ba khâu 7, 16 và 18 hợp với dầm cầu dẫn hướng tạo thành bốn khâu
dạng hình thang, nên gọi là hình thang lái, có nhiệm vụ tạo chuyển động góc của hai
bánh xe dẫn hướng theo một quan hệ xác định bảo đảm các bánh xe không bị trượt khi
quay vòng.
1.1.2.2. Hệ thống lái với cầu dẫn hướng loại cầu cắt
Cầu cắt thuộc hệ thống treo độc lập, bố trí chung của hệ thống lái loại này được chỉ ra
trên hình 1-2.

a)

b)


7

c)

Hình 1-2: Dẫn động lái có đòn ngang của hình thang lái loại rời
a) Sử dụng thanh răng làm b) Đòn ngang được kết hợp c) Đòn ngang được kết hợp
đòn ngang.

với hai đòn.

với nhiều đòn.

Ở hệ thống lái cầu liền thuộc hệ thống treo phụ thuộc, khi ô tô hoặc cầu dao động
thì toàn bộ các chi tiết của hình thang lái dao động cùng một khối với cầu dẫn hướng.
Nhưng ở hệ thống lái với hệ thống treo độc lập, các bánh xe dẫn hướng bên trái hoặc
bên phải có thể dao động độc lập với nhau, nên cấu tạo của dẫn động lái và hình thang
lái có khác so với loại cầu liền. Đó là thanh ngang của hình thang lái không thể làm
liền mà phải cắt rời thành nhiều đoạn và liên kết với nhau bằng các khớp cầu.
1.2. Cơ sở lý thuyết
1.2.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
1.2.1.1. Các biện pháp quay vòng bánh xe dẫn hướng
Để thực hiện quay vòng ô tô, có thể sử dụng một trong các biện pháp:
Biện pháp thứ nhất: quay vòng các bánh xe dẫn hướng phía trước hoặc quay vòng
đồng thời các bánh dẫn hướng phía trước và sau.
Biện pháp thứ hai: truyền mô men quay có trị số khác nhau tới các bánh xe dẫn
hướng chủ động bên phải và bên trái, đồng thời sử dụng thêm phanh để hãm các bánh


8

xe phía trong so với tâm quay vòng khi cần quay vòng ngoặc. Biện pháp này thường
được sử dụng ở những loại máy kéo bánh xe cỡ lớn với các bánh đều là chủ động.
Biện pháp thứ ba: kết hợp cả hai biện pháp nói trên và quay vòng phần khung
phía trước. Biện pháp này thường sử dụng ở loại máy kéo bánh xe có khung rời.

1.2.1.2. Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài của bánh xe dẫn hướng
1) Động lực học quay vòng ô tô
Xét sự quay vòng của một ô tô hai cầu với cầu trước là cầu dẫn hướng (Hình 1-3).
Khi muốn thực hiện quay vòng ô tô, người điều khiển phải thông qua hệ thống lái
để điều khiển các bánh xe dẫn hướng quay theo một góc nào đó theo hướng quay vòng.
Động học quay vòng đúng xảy ra khi tất cả các bánh xe đều quay quanh một tâm quay
tức thời (điểm O trên hình 1-3). Nếu đảm bảo được các điều kiện này thì các bánh xe sẽ
chuyển động lăn mà không có sự trượt xảy ra.
Muốn vậy góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải là khác nhau (β<
α).

Hình 1-3: Quay vòng ô tô với tâm quay tức thời O


9

Từ sơ đồ trên, rút ra biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe
dẫn hướng để đảm bảo cho chúng không bị trượt lết khi xe vào đường vòng:
Cotgβ – Cotgα =

𝐵
𝐿

Trong đó:
β – Góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên ngoài so với tâm quay;
α – Góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên trong so với tâm quay;
B – Khoảng cách giữa hai tâm trụ đứng ;
L – Chiều dài cơ sở.
Trong thực tế, để duy trì được mối quan hệ động học quay vòng giữa các bánh xe dẫn
hướng, trên ô tô hiện nay người ta thường phải sử dụng hệ thống các khâu khớp tạo

nên hình thang lái.
Cấu tạo hình thang lái
Hình thang lái là một hình tứ giác gồm bốn khâu (Hình 1-4): dầm cầu, thanh lái
ngang và hai thanh bên. Ở vị trí trung gian tứ giác này có dạng hình thang nên được gọi
là hình thang lái. Để đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe bên trong và bánh xe
bên ngoài để các bánh xe cùng quay trên một tâm quay tức thời thì kích thước của các
thanh lái ngang, thanh bên và góc θ phải có những giá trị xác định.
Ở một số ô tô do kết cấu của hệ thống treo mà hệ thống lái khác nhau nên hình
thang lái cũng được suy diễn theo.


10

Hình 1-4: Hình thang lái bốn khâu

Hình 1-5: Sơ đồ hình thang lái trên dầm cầu liền
Trên hình 1-5, thể hiện hệ thống treo phụ thuộc dầm cầu liền, nên các chi tiết và
hình dạng của hình thang lái tương tự như ở sơ đồ hình 1-4. Vì vậy, để điều chỉnh được
góc θ bảo đảm mối quan hệ giữa góc quay của bánh xe ngoài và bánh xe trong thì
thanh lái ngang có kết cấu sao cho có thể điều chỉnh được kích thước vì kích thước của
dầm liền và hai thanh bên là cố định.
Còn trên ô tô hệ thống treo độc lập và cơ cấu lái loại trục răng thanh răng thì có
thể kết hợp thanh răng làm luôn chức năng của thanh lái ngang trong hình thang lái
(Hình 1-6).