CHƯƠNG 2 KIỂM NGHIỆM hệ THỐNG lái XE HYUNDAI 2,5t

Chơng II

kiểm nghiệm hệ thống lái xe hyundai 2,5T
2.1. Tính động học của hệ thống lái
2.1.1. Tính động học hình thang lái
Nhiệm vụ của tính toán động học dẫn động lái là xác định những thông
số tối u của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn
hớng một cách chính xác nhất và động học đúng của đòn quay đứng khi có sự
biến dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của
hệ thống truyền dẫn động lái.
Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận đợc sự lăn tinh của các bánh xe
dẫn hớng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quay hệ sau đây của
của góc quay bánh xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng.
Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó đợc thể hiện ở
công thức sau:
Cotg Cotg =

B
L

(2 - 1)

Trong đó:
: là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên ngoài.
: là góc quay của bánh xe dẫn hớng bên trong.
B : là khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ đứng.
L : là chiều dài cơ sở của ôtô.
Từ biểu thức trên để bánh xe dẫn hớng lăn tinh mà không bị trợt lết trong
quá trình quay vòng thì hiệu số cotg góc quay của bánh xe bên ngoài và bên
trong phải luôn là một hằng số và bằng B/L.
Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hớng. Nó bao gồm các khâu đợc nối với nhau bằng các khớp cầu và các đòn bên

đợc bố trí nghiêng một góc so với dầm cầu trớc.
a. Trờng hợp xe đi thẳng
Các đòn bên tạo với phơng dọc một góc .
Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa
và vẫn đợc giữ nguyên nh công thức trên thì hình thang lái Đan - Tô không
thể thoả mãn hoàn toàn đợc.


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, nhng cũng không đợc vợt quá 1,50.



C

n

B

XL

L

Hình 2.1

a. Trờng hợp khi
vòng
Sơ xe
đồ quay

động học
hình thang lái khi xe đi thẳng.
Trong trờng hợp khi xe vào đờng vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hớng không bị trợt lết hoặc trợt quay thì đờng vuông góc với các véc tơ vận tốc
chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm
quay vòng tức thời của xe (điểm 0 trên hình 2.2).




L



0

B
Rs

Hình 2.2
Sơ đồ động học quay vòng của ôtô có hai bánh dẫn hớng phía trớc.


Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô ta có quan hệ giữa và nh sau:
m.cos( + )
m + 2 B sin 2m sin 2 m.sin( + )
= + arctg
arcsin
2
B m.sin( + )
m 2 cos 2 ( + ) + [ B m.sin( + ) ]

(2 - 2)

Theo quan hệ này khi biết trớc một góc nào đó thì ứng với mỗi giá trị của
góc ta sẽ có một giá trị của . Nghĩa là hàm số = f(,) sẽ biểu thị đợc đờng
cong đặc tính thực tế của hình thang lái. Vấn đề đặt ra là phải chọn các thông số
hình thang lái sao cho hợp lý để sự sai khác giữa đờng cong đặc tính của hình
thang lái so với đờng đặc tính lý thuyết là nhỏ nhất.
Trên thực tế có nhiều phơng pháp để kiểm tra động học của hình thang lái
xong để đơn giản ta dùng phơng pháp đồ thị để kiểm tra sự sai khác của đờng
đặc tính hình thang lái thực tế so với lý thuyết theo quan hệ = f(,).

2.1.2. Xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái lý thuyết
Trên hệ trục toạ độ đề các 0 ta xác định đợc đờng cong đặc tính lý
thuyết qua quan hệ = f(,).
Theo công thức (2 - 1) ta có:
Cotg Cotg =

B
L

Hay:
Cotg = Cotg +

B
1450
= Cotg +
L
3350

(2 - 3)

ứng với các giá trị của góc từ 00, 50, ... , 450 ta lần lợt có các giá trị tơng
ứng của góc . Các giá trị này đợc lập trong bảng 1 dới đây:


Bảng 1: Quan hệ giữa và theo lý thuyết




1
30
50
70
100
150
200
250
300
350
400
450

0,9740
2,920
4,8020
6,6730
9,3140
13,4960

17,4320
21,2060
24,7970
28,2360
31,5920
34,9150

0

2.1.3.
Xây
dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực tế
Để xây dựng đờng cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng đợc đờng cong biểu thị hàm số = f(,). Theo mối quan hệ này thì nếu biết trớc
một góc nào đó ứng với một giá trị của góc thì ta có một giá trị của góc .
Mối quan hệ giữa các góc , và theo giáo trình thiết kế tính toán ôtô đợc thể
hiện nh sau:
= + arctg

m.cos( + )
m + 2 B sin 2m sin 2 m.sin( + )
arcsin
2
B m.sin( + )
m 2 cos 2 ( + ) + [ B m.sin( + ) ]



n

B

m

Trong đó:

L

- góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên ngoài.

(2 - 4)


- góc quay của trục bánh xe dẫn hớng bên trong.
L - chiều dài cơ sở của xe L = 3350 (mm).
B - khoảng cách giữa hai trục đứng của cầu dẫn hớng B = 1450 (mm).
- góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phơng dọc.
m - chiều dài đòn bên hình thang lái m = 152 (mm).
n - chiều dài đòn ngang hình thang lái n = 1290 (mm).
Dựa vào công thức (2 - 4) ta xây dựng các đờng đặc tính hình thang lái thực
tế ứng với mỗi giá trị của góc = (00, 50, ... , 450) ta lấy góc theo xe thiết kế
= 160. Đồng thời ta lấy thêm một vài giá trị lân cận với góc để so sánh. Các
giá trị tơng ứng đợc thể hiện trong bảng dới đây:


θ = 180

θ = 170

θ = 160

θ = 150

θ

β

∆β

β

∆β

β

∆β

β

∆β

0,974

0,997

0,023

1,006

0,032

0,992

0,018

1,000

0,026

4,802

4,882

0,08

4,873

0,071

4,859

0,057

4,856

0,054

9,314

9,523

0,209

9,491

0,177

9,454

0,14

9,423

0,109

13,496

13,934

0,438

13,863

0,367

13,78

0,284

13,709

0,213

17,432

18,105

0,673

17,982

0,55

17,842

0,41

17,725

0,293

21,206

22,03

0,824

21,838

0,632

21,629

0,423

21,443

0,237

24,797

25,68

0,883

25,402

0,605

25,125

0,328

24,847

0,05

28,236

29,032

0,796

28,662

0,426

28,287

0,051

27,924

0,312

31,592

32,068

0,476

31,584

0,008

31,112

0,48

30,639

0,953

34,915

34,733

0,182

34,140

0,775

33,541

1,374

32,966

1,949

α = 400 α = 450

β lt

0
0
0
0
=
=

=
gi÷a
quan
hÖ
gi¸
trÞ
vµo
gãc
B¶ng
β
vµ
α
phô
thuéc
θ
α
α
= 10 2: α
=
10
=
20
=
25
=
30
αB¶ng
α
α
α

α
50
150
350


Dựa vào các số liệu trong bảng trên ta vẽ đợc đồ thị đặc tính động học hình
thang lái lý thuyết và thực tế trên cùng một hệ trục toạ độ.

40

35

30

25
Lý thuyết
= 15
= 17
Thực tế

20

15

10

5

0

Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và góc quay vòng
0
5
15
20
25
35
40
50

lý thuyết
đều10nhỏ hơn
1,50 trong
phạm
vi 30
có thể quay
vòng
của 45bánh xe
dẫn hớng do đó các thông số của hình thang
lái xe thiết kế là thoả mãn.
Hình 2.3
học
hình thang
lái trong khoảng
Với xe thiết kế làĐồxethịtảiđặc
chotính
nênđộng
tỷ số
truyền

góc nằm
16 ữ 32. Vì ta chọn idđ = 1 cho nên ig = 20,5 tức là khi góc quay lớn nhất của
bánh xe dẫn hớng là 370 thì góc quay của vành tay lái là 7600.
Thời gian quay vòng tay lái là thời gian mà ngời lái phải quay vành tay lái từ
vị trí tận cùng bên trái sang vị trí tận cùng bên phải tức là phải quay vành tay lái
đi một góc 760 ì 2 = 15200.
Nếu ngời lái đánh lái với vận tốc 1,5(v/s) thì thời gian quay vòng là:
15200
t=
= 2,81( s )
1,5.3600

(2 - 5)


2.2. Xác định mômen cản quay vòng
Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái:
c

d

V
B

e



l

m



n

l0

r

P

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 Hình
quay2.4
vòng trên bánh xe dẫn hớng Mc sẽ
Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái.
bằng tổng số của mômen cản chuyển động M 1, mômen cản M2 do sự trợt lê bánh
xe trên mặt đờng và mômen cản M3 gây nên bởi sự làm ổn định các bánh xe dẫn
hớng.
2.2.1. Mômen cản M1
Mômen cản quay vòng đợc xác định theo công thức:
M 1 = Gbx . f .a

Trong đó:
Gbx trọng lợng tác dụng lên một
bánh xe dẫn hớng.
Gbx =

(2 - 6)

60

G1 1350
=
= 675( KG ) .
2
2

f hệ số cản lăn (f = 0,04).
a cánh tay đòn.
Ta có:
B + 2(r.tg + a + r.tg) = Bt.

a
Hình 2.5
Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hớng


a=

Bt B 2r. tg 2r. tg
2

ở đây:
Bt chiều rộng vết trớc Bt = 1630.
B khoảng cách giữa hai trụ đứng
cầu dẫn hớng B = 1450mm.
r bán kính tự do của bánh xe.

d

r = B + ữ.25, 4 (mm)
2


(2 - 7)

B chiều rộng lốp B = 7,0 (ins).
d - đờng kính vành bánh xe d = 16 (ins).
16

r = 7 + ữ.25, 4 = 381(mm)
2


- góc nghiêng ngang trụ quay đứng = 60.
- góc doãng bánh xe dẫn hớng = 10.

a=

1650 1450 2.381. tg 60 2.381. tg10
= 53,3( mm)
2

Vậy:
M 1 = 675.0,04.0, 0533 = 1, 44( KGm)

2.2.2. Mômen cản M2 do sự trợt lê của bánh xe trên mặt đờng
Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe thì bề mặt tiếp xúc giữa lốp và

đờng 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 của trục bánh xe một
đoạn x về phía sau. đoạn x đợc 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 r 2bx

r

(2 - 8)

Trong đó:
+ r bán kính tự do của bánh xe.
r = 381 (mm).

0

rbx

x
Y

Hình 2.6
Sơ đồ lực ngang tác dụng
lên bánh xe khi xe quay vòng.


+ rbx bán kính làm việc của bánh xe.
Ta thừa nhận:

rbx = 0,96.r = 0,96.381 = 365,8 (mm).
Nên:
x = 0,5. 3812 365,82 = 53, 27 ( mm) .

Do đó mômen cản do bánh xe trợt lê là:
M 2 = Gbx ..x ( KGm)

(2 - 9)

Với là hệ số bám ngang. Lấy = 0,8
Vậy:

M 2 = 675.0,85.0, 05327 = 30, 56 ( KGm)

Để làm ổn định các bánh xe dẫn hớng ngời ta làm các góc đặt bánh xe:
- góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe.
- góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe.
- góc lệch của vết tiếp xúc của lốp với mặt đờng so với mặt phẳng giữa
của bánh xe.
- góc doãng của bánh xe dẫn hớng.
c góc chụm của bánh xe dẫn hớng.
Tất cả các góc này để làm ổn định cho hệ thống lái nhng chúng làm xuất hiện
mômen cản M3 . Trong tính toán giá trị mômen cản M3 đợc kể đến bởi hệ số .
- hệ số tính đến ảnh hởng của M3 do cầu trớc của ôtô bị nâng lên.
= 1,07 ữ 1,15. Ta chọn = 1,1.
Nh vậy:
Mc =

2. ( M 1 + M 2 ) .
( KGm)

l

(2 - 10)

l hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát ở cam quay và các khớp nối trong
truyền động lái. Với xe thiết kế có một cầu dẫn hớng và ở đằng trớc cho nên ta
chọn l = 0,6.


Mc =

2. ( 1, 44 + 30,56 ) .1,1
= 117,3( KGm)
0, 6

2.3. Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái
Khi đánh lái trong trờng hợp ôtô đứng yên tại chỗ thì lực đặt lên vành tay
lái để thắng đợc lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng là lớn nhất.
Lực lớn nhất đặt lên vành tay lái đợc xác định theo công thức:

Pmax = M c

1
R.ic .itr .th

(2 - 11)

Trong đó:
Mc mômen cản quay vòng Mc = 117,3 (KGm).
R bán kính bánh lái R = 0,2 (m).

ic tỷ số truyền cơ cấu lái ic = 20,5.
th hiệu suất thuận của cơ cấu lái, đối với cơ cấu lái
trục vít con lăn hiệu suất thuận th = 0,6.
itr tỷ số truyền của truyền động lái.

ld
ln

Hình 2.7
Sơ
đồ
xác
định
truyền
độngchiều
lái. dài các đòn nối
Coi tỷ số truyền của dẫn động tỷ
láisốbằng
tỷ dẫn
số giữa

với thanh kéo dọc.
itr =

ln 180
=
=1
ld 180

Vậy ta có:

Pmax = 117,3

1
= 47, 68 ( KG ) .
0, 2.20,5.1.0, 6

(2 - 12)


2.4. Tính bền hệ thống lái
2.4.1. Tính bền cơ cấu lái
Đối với loại truyền động trục vít - con lăn phải đảm bảo cho các răng có độ
bền cao. Bởi vậy trong tính toán cần phải chú ý tới độ chống mài mòn và độ
bền tiếp xúc. ứng suất chèn dập đợc tính theo công thức:
cd =

T
( KG / cm 2 )
F

(2 - 13)

Trong đó:
T lực chiều trục tác dụng lên răng trục vít.
T=

Pmax .R 2.Pmax .R
=
r0 .tg

t

(2 - 14)

ở đây:
Pmax lực lái lớn nhất đặt lên vành lái Pmax = 47,68 (KG).
R bán kính vành tay lái R = 200 (mm).
t bớc răng của trục vít, t = .m (m : môđun của răng m = 5).
2..47, 68.200
= 3814, 4 ( KG )
.5
F diện tích tiếp xúc giữa trục vít và con lăn, coi nh tất cả tải trọng
tác dụng lên một đờng ren của con lăn, ta có công thức:
T=

2

F = (1 sin 1 )r1 + ( 2 sin 2 )r2

2

2

(2 - 15)

r2

1

2

1

r1

2.8 hình vẽ:
ở đây: 1, 2, r1, r2 đợc thể Hình
hiện trên
Sơ đồ xác định diện tích tiếp xúc của cơ cấu lái trục vít con lăn.
r1 = 50mm, r2 = 50mm, 1 = 2 = 600.


F =(

60.
60.
sin 60)502 + (
sin 60)502 = 903, 2(mm 2 ) .
180
180

ch.d =

3814, 4
= 422,3( KG / cm 2 ).
9, 032

ch.d < [ ch.d ] = 700 ữ 800( MN / m 2 ) .
Kiểm tra theo uốn cho răng trục vít dới tác dụng của lực T:

u =

T .k
1,3.q.m 2 . yk

(2 - 16)

Trong đó:
T lực chiều trục tác dụng lên răng trục vít T = 3814,4 (KG).
k hệ số tải trọng động k = 1,1.
q hệ số đờng kính trục vít q = 10.
m môdun dọc trục vít m = 5.
yk hệ số dạng răng lấy theo Ztd
Z td =

Z bv
21
=
= 21,5
3
3
cos cos 7,125

Tra tra bảng ta đợc: yk = 0,51.
Vậy:

u =

3814, 4.1,1
= 57, 4 ( KG / cm 2 ).

2
1,3.10.5 .0,51

u < [u] = 120 (MN/m2).
Vậy cơ cấu lái thoã mãn điều kiện bền uốn và độ bền ứng suất.

2.4.2. Tính bền trục lái
Trục lái làm bằng thép 30 có ứng suất cho phép [ ] = 80( MN / m 2 ). Trục
chế tạo đặc có đờng kính D = 30 (mm). Dới tác dụng của mômen đặt lên vành
tay lái trục lái sẽ chịu tác dụng của ứng suất xoắn.
ứng suất xoắn tác dụng lên trục lái:


=

Pvl .R
Wx

(2 - 17)

Trong đó:
Pvl lực cực đại tác dụng lên vánh tay lái Pvl = 47,68 (KG).
R bán kính vành tay lái R = 200 (mm).
Wx moduyn chống xoắn.

Wx = 0, 2.D 3 = 0, 2.303 = 5400 ( mm3 ).
Vậy:

=

47, 68.20
= 176, 6 ( KG / cm 2 ) = 17, 66 ( MN / m 2 ).
5, 4

Độ dự trữ tới hạn:

n=

70
= 3,96.
17,55

Kiểm tra góc xoắn đối với trục lái, góc xoắn trục lái đợc tính theo công thức:
=

2. .L
D.G

(2 - 18)

Trong đó:
L - chiều dài trục lái L = 720 (mm).
D - đờng kính trục lái D = 30 (mm).
G - môduyl đàn hồi dịch chuyển G = 8.104 (MN/m2).
- ứng suất xoắn tác dụng lên trục lái = 22,08 (MN/m2).
Vậy:
=

2.22, 08.0, 72
= 0, 01368(rad ).

0, 03.8.104

Góc xoắn tơng đối không vớt quá (5,50 ữ 7,50 ) / m .
=

0, 01368.1000.180
= 1,10 / m.
720.

< [ ] =5,50/m . Vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tơng đối
Nh vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
2.4.3. Tính bền đòn quay đứng
Đòn quay đứng có kết cấu ở dạng thẳng hoặc cong, khi là đòn thẳng đòn
quay đứng chỉ chịu uốn, nếu là đòn cong thì chịu uốn và xoắn. Đòn quay đứng


nối với dẫn động lái bằng một khớp cầu (rotuyl) và nối với cơ cấu lái bằng then
hoa hình tam giác.

b
1

1
c

ld

a

Thực nghiệm cho ta biết lực truyền

từ bánh xe qua đòn kéo dọc không quá
Hình 2.8
Sơ đồlợng
biểutĩnh
diễntác
cácdụng
kích lên
thớcmột
của bánh
đòn quay
đứng.
một nửa giá trị trọng
xe trớc
của xe.

Q1 = 0,5.G1 = 0,5.1350 = 675( KG).

(2 - 19)

Lực do mômen cản quay vòng lớn nhất tạo ra là:

Q2 =

Pvl max .R.iccl .l
ld

(2 - 20)

Trong đó:
Pvlmax lực lớn nhất tác dụng lên vành tay lái Pvlmax = 44,16 (KG).

R bán kính vánh tay lái R = 200 (mm).
iccl tỷ số truyền cơ cấu lái iccl = 20,5.
l hiệu suất thuận cơ cấu lái l = 0,6.
ld chiều dài đòn quay đứng ld = 180 (mm).
Vậy:
44,16.200.20,5.0, 6
= 603,5( KG ).
180
Nh vậy ta lấy lực Q1 để tính cho đòn quay đứng. Đòn quay đứng đợc kiểm
tra theo uốn và theo xoắn tại tiết diện nguy hiểm 1 -1.
ứng suất uốn:
Q2 =


u =

Q.ld
b.a 2
6

(2 - 21)

Trong đó:
b chiều dày đòn quay đứng b = 20 (mm).
a chiều rộng đòn quay đứng a = 35 (mm).
Vậy:
675.180
= 29,75( KG / mm 2 ) = 297,5( MN / m 2 ).
2
20.35

6
ứng suất xoắn:

u =

x =

Q.c
.b.a 2

(2 - 22)

Trong đó:
c khoảng cách từ tâm tiết diện tới tâm rôtuyl c = 100 (mm).
- hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.
a 35
=
= 1,75 do đó tra bảng ta có = 0,239.
b 20

Vậy:
x =

675.100
= 11,53( KG / mm 2 ) = 115,3( MN / m 2 ).
2
0, 239.20.35

Đòn quay đứng đợc chế tạo từ thép 40, 40Cr, 40CrNi có:

[ u ] = 300 ữ 400( MN / m2 ).
[ x ] = 150 ữ 300(MN / m2 ).
Nh vậy đòn quay đứng đảm bảo độ bền theo uốn và xoắn.
2.4.4. Tính bền đòn kéo dọc
Đòn kéo dọc chịu lực kéo nén dới tác dụng của lực Q đã tính ở phần 2.5.3
và có trị số là : 675 (KG). Đòn kéo dọc có tiết diện tròn đặc.
ứng suất kéo nén đợc tính theo công thức:
kn =

Q
F

(2 - 23)


Trong đó:
F là diện tích tiết diện của đòn, đờng kính của đòn là 30 (mm).
F=

n =

.D 2 3,14.302
=
= 706,5(mm 2 ).
4
4
675
= 95,54( KG / cm 2 ) = 9,554( MN / m 2 ).
7,065

Đòn kéo dọc đợc chế tạo từ thép CT30 có:

[ n ] = 400( KG / cm 2 ) = 40( MN / m2 ).
Tính ổn định của thanh kéo dọc bằng cách tìm lực tới hạn Pth .
2 .E.J min
Pth =
2
( à.l )

(2 - 24)

Trong đó:
E modun đàn hồi khi kéo E = 2.106 (KG/cm2).
à - hệ số liên kết với khớp cầu à = 1.
l chiều dài thanh kéo dọc l = 720 (mm).
Jmin momen quán tính tiết diện thanh, do thanh kéo dọc đặc ta có:
.D 4
(2 - 25)
64
ở đây: D là đờng kính thanh kéo dọc D = 30 (mm).
J min =

J min =

3,14.304
= 39740,63(mm 4 ) = 3,974(cm 4 ) .
64

Vậy:
Pth =

3,142.2.106.3,974

( 1.72 )

2

= 15116,53( KG ).

Hệ số dự trữ bền ổn định [ n ] > 1,8 ữ 3,0
n=

Pth 15116,53
=
= 22,3
Q
675

Nh vậy đòn kéo dọc đảm bảo độ bền.
2.4.5. Tính bền đòn kéo ngang


Đòn kéo ngang đợc tính theo sức bền kéo nén, ổn định của thanh kéo dọc.
Thanh kéo dọc chịu nén dới tác dụng của lực N, lực N là lớn nhất khi lực phanh
sinh ra là lớn nhất. Lực phanh max đợc tính theo công thức:

Ppmax = m1p .G1.

(2 - 26)

Trong đó:
G1 tải trọng đặt lên cầu trớc trong trạng thái tĩnh G1 = 1350(KG).
m1p hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trớc khi phanh m1p = 1,4.
- hệ số bám giữa lốp và mặt đờng = 0,75.

Ppmax = 1,4.1350.0,75 =1417,5(KG)

c

V
Ppmax

Ppmax

e
N

n
Hình 2.9

Sơ đồ
tácngang
dụng lên
Lực tác dụng
lênlực
đòn
đợcđòn
tínhngang
theo hình
côngthang

thức:lái.

N=

Pp max .c
e

Trong đó:
c, e là các kích thớc trên hình vẽ.
e = 130 (mm).
c=

Bt B 1630 1450
=
= 90(mm) .
2
2

Vậy:

N=

1417, 5.90
= 981,35( KG ).
130

(2 - 27)


Đòn kéo ngang đợc chế tạo bằng thép ống CT30 có:

[b] = 350 (KG/cm2).
Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có:
[b] = 175 (KG/cm2).
ứng suất nén của đòn kéo ngang:

n =

N
Ft

(2 - 28)

Đờng kính của đòn kéo ngang D = 35 (mm).
Ft =

.D 2 3,14.3,52
=
= 9, 62 (cm 2 ).
4
4

981,35
= 102 ( KG / cm 2 ).
9, 62
ứng suất uốn giới hạn khi nén:

n =

ud

2 .E.J t
= 2
l .Ft

(2 - 29)

Trong đó:
E môdun đàn hồi khi kéo E = 2.106 (KG/cm2).
Jt mômen quán tính của tiết diện đòn kéo, đòn kéo
ngang là đặc cho nên:

.D 4 3,14.3,54
=
= 7,362 (cm 4 ).
64
64
D - đờng kính đòn kéo ngang D = 3,5 (cm).
Ft tiết diện đòn kéo ngang Ft = 9,62 (cm2).
l chiều dài đòn kéo ngang l = 137,4 (cm).
Jt =

Vậy:

ud

3,142.2.106.7, 362
=
= 799,35( KG / cm 4 ).
2
137, 4 .9, 62

Độ dự trữ ổn định của đòn kéo trong kết cấu hoàn thiện:

nod =

ud 799,35
=
= 7,8
n
102

Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và độ ổn định.


2.4.5. TÝnh bÒn ®ßn bªn
BiÓu ®å m«men:

θ

Ν

Α
Α
Ν.cosθ

Α

Ν.m.cosθ

Theo nh trªn biÓu ®å m«men ta cã:

H×nh 2.10 0 = 12735( KGcm) .
M A = m.N .cos θ = 13,5.981,35.cos16
BiÓu ®å m«men uèn cña ®ßn bªn.
M A = 127,35( KGm) .

§ßn bªn lµm b»ng thÐp 45:

[ σ ] = 4000( KG / cm2 ) .
M«men uèn:
σ=

MA
Wu

Trong ®ã:
Wu – m«men c¶n uèn.
Wu =

b.h 2 3,5.32
=
= 5, 25(cm3 ) .
6
6

ë ®©y:
b – chiÒu réng ®ßn bªn b = 3,5 (cm).

(2 - 30)

h chiều cao đòn bên h = 3,0 (cm).
Vậy:
=

12735
= 2425,7 ( KG / cm 2 ) .
5, 25

Hệ số an toàn:
n=

[ ] =


4000
= 1,65 .
2425,7

Nh vậy đòn bên đảm bảo điều kiện bền.
2.4.6. Tính bền khớp cầu (Rotuyl)
Khớp cầu đợc bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là
khâu quan trọng của dẫn động lái. Câc khớp cầu đợc phân loại theo cách thức bù
đắp khe hở của các bề mặt làm việc khi chúng bị mòn. Hiện nay trên ôtô thờng
xử dụng hai loại khớp cầu:
Khớp cầu có loxo nén đặt hớng kính.
Khớp cầu có loxo nén đặt hớng trục.
Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 12CrNi có cơ tính:

[ d ] = 35( MPa) = 350( KG / cm 2 ) .
[ x ] = 70( MPa) = 700( KG / cm2 ) .

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp
cầu đợc kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm
tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.

d
D

Hình 2.11
Sơ đồ kết cấu khớp cầu (Rotuyl).


a. Kiểm tra bến khớp cầu
Nh phần tính bền thanh kéo ngang lực tac dụng lên khớp cầu cũng chính là
lực tác dụng lên thanh kéo ngang khi phanh.
N = 981,35( KG ) .

Nh phần tính bền thanh kéo dọc lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực
tác dụng lên thanh kéo dọc khi mômen cản quay vòng lớn nhất và không có cờng hóa.
Q = 675( KG ) .

Sau khi so sánh hai giá trị lực ta lấy trị số N = 891,35 (KG) làm số liệu tính
toán kiểm bền khớp cầu.
Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu.
d =

N
F

(2 31)

F là diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm rôtuyl. Trong thực tế diện
tích làm việc chiếm 2/3 diện tích bề mặt của khớp cầu. Nên mặt chịu lực tiếp
xúc chiếm 1/2. 2/3 = 1/3 bề mặt khớp cầu.
Ta có: F = .D = 3,14.3,0 = 9, 42(cm 2 ) .
2

3

2

3

D là đờng kính khớp cầu: D = 30 (mm) = 3,0 (cm).
d =

891,35
= 94,6( KG / cm 2 ) .
9, 42

Hệ số an toàn: n =

[d ] =
d

350
= 3,7 .
94,6

Nh vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc của
khớp cầu ở thanh kéo dọc.

Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt
Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất.
ứng suất cắt đợc tính theo công thức:


c =

N
Fc

(2 32)

Trong đó:
Fc là tiết diện của rotuyl tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất (tại
chỗ thắt nhỏ của rotuyl nh trên hình 2.11)
.d 2 3,14.22
Fc =
=
= 3,14(cm 2 )
4
4
ở đây: d là đờng kính tại chỗ thắt của rotuyl d = 20 (mm).
c =

891,35
= 283,9( KG / cm 2 ) .
3,14

Hệ số an toàn: n =

[ c ]
c

=

700
= 2, 47 .
283,9

Nh vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm.
= = = o0o = = =