Thiết kế hệ thống lái oto tải 2,5 tấn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.02 MB, 76 trang )
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................................4
CHƯƠNG I.......................................................................................................................................5
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI.....................................................................................................5
1. Công dụng, phân loại và yêu cầu..........................................................................................5
1.1. Công dụng.........................................................................................................................5
1.2. Các trạng thái quay vòng của xe.......................................................................................5
1.3. Phân loại hệ thống lái........................................................................................................6
2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô.............................................................................7
2.1. Vành lái..............................................................................................................................7
2.2. Trục lái...............................................................................................................................8
2.3. Cơ cấu lái...........................................................................................................................8
2.4. Góc đặt bánh xe...............................................................................................................16
2.5. Dẫn động lái....................................................................................................................21
2.6. Hệ thống lái có trợ lực.....................................................................................................23
CHƯƠNG II...................................................................................................................................25
PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.................................................................25
1.
Phân tích lựa chọn phương án thiết kế cơ cấu lái........................................................25
1.1. Bánh răng – thanh răng...................................................................................................25
1.2. Trục vít – ê cubi – thanh răng – cung răng.....................................................................25
2.
Phân tích lựa chọn phương án thiết kế dẫn động lái...................................................25
2.1. Dẫn động lái với hình thang lái 4 khâu...........................................................................25
2.2. Dẫn động lái với hình thang lái 6 khâu...........................................................................26
3.
Phân tích lựa chọn phương án cường hóa lái...............................................................26
3.1. Cường hóa điện...............................................................................................................26
3.2. Cường hóa khí nén..........................................................................................................26
3.3. Cường hóa thủy lực.........................................................................................................27
CHƯƠNG III..................................................................................................................................28
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI XE TẢI 2,5 TẤN – XE THAM KHẢO: HUYNDAI 2,5 TẤN
HD65...............................................................................................................................................28
Các số liệu thiết kế........................................................................................................................28
I.
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CỦA HỆ THỐNG LÁI.........................................................29
1.
Tính toán động học hình thang lái.............................................................................29
2.
Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết.........................................31
3.
Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế............................................31
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
4.
Xác định mô men cản quay vòng tại chỗ...................................................................34
5.
Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái.........................................................37
6.
Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ô tô.........................................38
II. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI TRỤC VÍT – Ê CUBI – THANH RĂNG –
CUNG RĂNG............................................................................................................................39
1.
Thông số hình học........................................................................................................39
2.
Thiết kế bộ truyền trục vít – ê cubi............................................................................39
3.
Thiết kế bộ truyền thanh răng - cung răng...............................................................43
3.1. Chọn vật liệu..................................................................................................................44
3.2. Xác định các thông số của bộ truyền.............................................................................44
III. TÍNH BỀN HỆ THỐNG LÁI..............................................................................................47
1.
Tính bền trục lái...........................................................................................................47
2.
Tính bền đòn quay đứng.............................................................................................48
3.
Tính bền đòn kéo dọc...................................................................................................50
4.
Tính bền đòn kéo ngang..............................................................................................51
5.
Tính bền đòn bên..........................................................................................................53
6.
Tính bền khớp cầu (Rô tuyn)......................................................................................54
CHƯƠNG IV..................................................................................................................................56
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI................................................................................56
I.
CÁC YÊU CẦU CỦA CƯỜNG HÓA LÁI.......................................................................56
II.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ CƯỜNG HÓA LÁI...............................................56
1.
Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái.....................................................56
2.
Chọn van phân phối.....................................................................................................60
3.
Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay.............................................60
III.
TÍNH TOÁN CƯỜNG HÓA LÁI.................................................................................61
1.
Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái..........................................................................61
2.
Xây dựng đặc tính cường hóa lái................................................................................61
3.
Xác định lực tính toán.................................................................................................63
4.
Tính toán xilanh lực.....................................................................................................64
5.
Tính chọn bơm trợ lực.................................................................................................66
6.
Tính toán các chi tiết của van phân phối...................................................................67
CHƯƠNG V...................................................................................................................................70
BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI......................................................................70
I.
BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI.................................................................70
1.
Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống......................................................................................70
2.
Sửa chữa chi tiết hệ thống lái......................................................................................70
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
II.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI..........................................................................................71
Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái..................................................71
Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái....................................................................................73
Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hơ.............................................................74
Kiểm tra trợ lực lái.......................................................................................................74
KẾT LUẬN....................................................................................................................................75
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................................76
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
LỜI NÓI ĐẦU
Trong nền kính tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao
thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ô tô ngày càng được khẳng
định vì ô tô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hóa trên
nhiều loại địa hình khác nhau.
Những năm gần đây, lượng ô tô tải có xu hướng tăng lên, đặc biệt là loại ô tô tải
2,5 tấn với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục
đích sử dụng khác nhau.
Với ô tô nói chung và ô tô tải nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng
đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện. Một
trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ
thống lái. Với đồ án tốt nghiệp của em, em đã cơ bản hoàn thành việc thiết kế hệ
thống lái cho xe ô tô tải 2,5 tấn.
Sau nhiều ngày dưới sự chỉ bảo hướng dẫn tận tình của thầy NGUYỄN TRỌNG
HOAN và sự tìm hiểu của em, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong
quá trình thực hiện, chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó em
rất mong được sự chỉ bảo của các thầy để đồ án của em được hoàn thiện đầy đủ.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội ngày……tháng……năm 2015
Sinh viên
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI
1. Công dụng, phân loại và yêu cầu
1.1. Công dụng
Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô nhờ quay
vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay
chuyển động cong của ô tô khi cần thiết.
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái
tiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mô
men từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mô men truyền từ vành lái tới các
thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến
các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của
từng chủng loại xe.
Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực. Đồng
thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe.
Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay
tức thời khi quay vòng.
1.2. Các trạng thái quay vòng của xe
Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá trình
phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị
trí góc quay của vành tay lái nhất định v1 xe sẽ quay vòng với một bán kính quay
vòng R0 tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ).
Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay vòng
là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay vòng
thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển động,
sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo.
Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R 0 người lái phải
tăng góc quay vành lái một lượng v1. Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng
xe theo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng v1.
Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm,
làm mất tính ổn định và điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc
quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). Ở những trạng
thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề chất tải, độ đàn
hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển
động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
5
Ro
Tr¹ ng th¸i quay vßng
thiª u: Rqv>Ro
Rqv
Ro
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
R qv
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tr¹ ng th¸i quay vßng
thõa: Rqv
O1
O
O1
O
Hình 1: Các trạng thái quay vòng của xe
1.3. Phân loại hệ thống lái
Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô:
1.3.1. Phân loại theo phương pháp chuyển hướng
+ Chuyển hướng hai bánh xe ở cầu trước (2WS);
+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WS).
1.3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực
+ Hệ thống lái cơ khí;
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực;
+ Hệ thống lái trợ lực bằng khí nén hoặc chân không;
+ Hệ thống lái trợ lực điện.
1.3.3. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít glôbôit – con lăn;
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – ê cubi – thanh răng- cung răng;
+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng;
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít- cung răng.
Ngoài ra còn có cơ cấu lái: trục vít – chốt quay, bánh răng- cung răng…
1.3.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái
+ Bố trí vành lái bên trái ( theo luật đi đường bên phải);
+ Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái).
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
1.4. Yêu cầu của hệ thống lái ô tô
Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của
ô tô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô có nghĩa là khả năng quay vòng
nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé;
Lực tác dụng lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người
lái;
Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết
khi quay vòng;
Hệ thống trợ lực phải có tính tùy động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự
tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng;
Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái;
Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước
không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái;
Giữ chuyển động thẳng ổ định;
Hệ thống lái phải được bố trí thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
2. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ô tô
7
9
8
A
B
6
3
5
4
2
1
Hình 2: Sơ đồ tổng quát hệ thống lái.
1. Vành lái
5. Đòn kéo dọc
9. Bánh xe
2. Trục lái
6. Hình thang lái
3. Cơ cấu lái
7. Đòn quay ngang
4. Đòn quay đứng
8. Trụ xoay đứng
2.1. Vành lái
Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra mô
men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực
người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái.
Mv1=P1.rv1
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Trong đó:
Mv1: mô men vành lái
P1: lực mà người lái tạo ra trên vành lái
rv1: bán kính vành lái.
Vành lái của bất kỳ loại ô tô nào cũng có độ rơ nhất định, với xe con không
vượt quá 80.
2.2. Trục lái
Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục
lái chính có thể truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống
trục lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va
đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh
hoặc khi tai nạn xảy ra.
Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và
loại trục lái không thay đổi được góc nghiêng.
Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấu
điều khiển như: cơ cấu khóa lái để khóa cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để
có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ
thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng
phù hợp với người lái, hệ thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài
của trục lái và đạt được vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái.
2.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các
bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối với xe
con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải.
2.3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái
Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe;
Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu
suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái;
Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết;
Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái;
Độ rơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất;
Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thấp nhất và tuổi thọ cao;
Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ mặt đường
lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng
nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái
vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào
độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động.
2.3.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái
Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay
của đòn quay đứng.
: góc quay của vô lăng
:góc quay của trục đòn quay đứng
Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mô men từ vành lái đến các bánh xe
dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô
lăng nhiều hơn khi quay vòng.
Hình 3: Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cơ cấu lái
Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vòng quay
của vô lăng thì bánh xe phải quay được tối đa từ 35 0 đến 450 từ vị trí trung gian
trở đi. Quy luật thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được thể hiện trên giản đồ
hình 3.
Trong phạm vi góc quay ≤ thì tỷ số truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm
bảo chính xác cao trong khi lái ô tô trên đường thẳng với tốc độ cao và giúp lái
nhẹ nhàng vì đa số thời gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí trung
gian. Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số truyền thay đổi theo quy luật như
thế sẽ giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái.
Khi thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì i c hầu như không thay đổi. Ở
đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc lớn
giúp khả năng quay vòng của ô tô tốt hơn.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
9
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
2.3.3. Tỷ số truyền của dẫn động lái id
Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.
Trong quá trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ
thay đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9 ÷ 1,2.
2.3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái il
Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực đặt
lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng.
;
Trong đó:
pc: lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng;
pl: lực đặt lên vành lái;
Mc: mô men 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;
Ml: mô men lái đặt lên vành lái;
r: bán kính vành tay lái.
Như vậy ta có:
Bán kính vành tay lái ở đa số ô tô hiện nay là 200 ÷ 250 (mm) và tỷ số truyền
góc ig không vượt quá 25 vì vậy i l không được lớn quá, il hiện nay chọn trong
khoảng 10 ÷ 30.
2.3.5. Hiệu suất thuận
Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu suất
thuận càng cao thì lái càng nhẹ. Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất
thuận cao.
2.3.6. Hiệu suất nghịch
Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái.
Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động
của ô tô sẽ không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong
cơ cấu lái. Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh
lái sẽ không tự trả lái được về vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các
va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu
lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
10
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
2.3.7. Một số loại cơ cấu lái thường dùng
2.3.7.1. Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:
+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay;
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.
Hình 4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:
Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu
cầu cho trước. Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi chế tạo trục
vít ta có thể có loại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng
hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất
của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt
trong ổ bi.
Nếu bước của trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
ic
2. .r2
.Cos
t
Trong đó:
: Góc quay của đòn quay đứng;
r2: Bán kính đòn quay.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng 0,7. Cơ cấu
lái này được dùng trước hết ở hệ thống lái không có cường hoá nó được dùng chủ
yếu cho ôtô tải và ôtô khách.
Loại cơ cấu lái trục vít đòn quay với một chốt quay ngày càng ít được sử dụng
vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt có độ
chịu mài mòn kém.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay
đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái.
2.3.7.2. Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít glôbôit
1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) 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 tùy theo lực truyền qua cơ cấu lái.
Hình 5: Cơ cấu lái trục vít con lăn
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
7(mm), điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách
điều chỉnh trong quá trình sử dụng.
Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian xác định
theo công thức:
ic
2. .r2
t.z1
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
12
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Trong đó:
r2: Bán kính vòng tròn ban đầu của hình glô-bô-it của trục vít;
t: Bước của trục vít;
z1: Số đường ren của truc vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng 5
7% nhưng sự tăng này không đáng kể coi như tỷ số truyền của loại trục vít con
lăn là không thay đổi. Hiệu suất thuận th = 0,65, hiệu suất nghịch ng = 0,5.
2.3.7.3. 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. Điều chỉnh các ổ
này dùng êcu lớn ép chặt ổ bi, trên vỏ êcu đó có phớt che bụi đảm bảo trục răng
quay nhẹ nhàng.
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 xoay đứng.
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.
Ưu điểm:
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.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Hình 6: Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng
2.3.7.4. Cơ cấu lái trục vít cung răng
Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cung răng
là hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên toàn bộ chiều
dài của cung răng đều truyền tải trọng. Vì vậy áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ
mòn của trục vít và cung răng đều giảm. Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt
trục đòn quay trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng.
Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03 mm (ở vị trí trung gian), 0,25 0,6 mm ở vị trí
hai bên rìa. Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm đồng 2.
Khắc phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các đệm điều chỉnh 1
từ nắp trên của vỏ.
Ưu điểm:
Cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và kích
thước so với loại trục vít bánh răng. Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của
cung răng nên áp suất trên răng bé, giảm được ứng suất tiếp xúc và hao
mòn.
Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng được xác định theo công thức:
ic
2. .r0
t
Trong đó:
r0: Bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng;
t: Bước trục vít.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
14
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Hình 7: Cơ cấu lái trục vít – cung răng
1,2 vòng đệm điều chỉnh
Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi. Hiệu suất thuận khoảng
0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4. Cơ cấu lái loại này có thể dùng trên các loại
ôtô khác nhau.
2.3.7.5. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng
Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít êcu có rãnh
tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. 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.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị không đổi và được xác định theo
công thức:
ic
2. .r0
t
Trong đó:
r0: Bán kính ban đầu của cung răng;
t: Bước của trục vít.
Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7 hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85. Do hiệu suất
nghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên đường mấp mô sẽ nặng
nhọc, nhưng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng nếu vì một
nguyên nhân nào đó làm bánh xe phải quay vòng.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Hình 8: Cơ cấu lái kiểu trục vít ecubi – thanh răng – cung răng
1. Vỏ cơ cấu lái
2. Ổ bi dưới
3. Trục vít
4. Êcu bi
5. Ổ bi trên
6. Phớt
7. Đai ốc điều chỉnh
8. Đai ốc hãm
9. Bánh răng rẻ quạt
10. Bi
Cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng có đặc điểm nổi bật là
có khả năng làm việc dự trữ rất lớn, vì vậy nó được dùng chủ yếu trên các loại
ôtô cỡ lớn.
Cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng có ưu điểm lực cản
nhỏ, ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn).
2.4. Góc đặt bánh xe
Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở
trạng thái chạy thẳng hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe,
các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định. Những góc này được gọi
chung là góc đặt bánh xe.
Nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau:
Khó lái;
Tính ổn định lái kém;
Trả lái trên đường vòng kém;
Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh).
2.4.1. Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)
Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường
tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc Camber và đo bằng độ. Khi
bánh xe dẫn hướng nghiêng ra ngoài thì gọi là góc “Camber dương” và ngược
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
16
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
lại gọi là góc “Camber âm”. Bánh xe không nghiêng thì Camber bằng không
(bánh xe thẳng đứng).
Chức năng của góc Camber:
Những năm về trước bánh xe được đặt với góc Camber dương để cải thiện
độ bền của cầu trước và để các lốp tiếp xúc vuông góc với mặt đường (do
trọng lượng của xe) nhằm ngăn ngừa sự mòn không đều của lốp trên
đường, do có phần giữa cao hơn hai bên;
Góc camber còn đảm bảo sự lăn thẳng của các bánh xe, giảm va đập của
mép lốp với mặt đường. Khi góc Camber bằng không hoặc gần bằng
không có ưu điểm là khi đi trên đường vòng bánh xe nằm trong vùng có
khả năng truyền lực dọc và lực bên tốt nhất;
Hình 9: Góc nghiêng ngang của bánh xe
Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại
dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các
chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay
đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để là giảm mô men tác
dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái;
Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe
nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các
bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần
vuông góc với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ
cao, hệ treo độc lập thì góc Camber thường âm.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
17
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
2.4.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng
Caster)
Hình 10: Góc nghiêng trụ đứng và chế độ lệch dọc
Góc nghiêng dọc của trụ đứng là sự nghiêng về phía trước hoặc phía sau của
trụ đứng. Nó được đo bằng độ và được xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và
phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Nếu trụ xoay đứng nghiêng về phía sau
thì gọi là góc nghiêng dương và ngược lại gọi là góc nghiêng âm.
Khoảng cách từ giao điểm của đường tâm trục đứng với mặt đất đến đường tâm
vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường được gọi là khoảng Caster C.
Chức năng của góc Caster:
Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh
xe vào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng
xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt
đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb;
Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với
chiều tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Y b của đường sẽ tạo với
tâm tiếp xúc một mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công
thức sau:
M=Yb.c
Mô men này có xu hướng làm bánh xe trở lại vị trí trung gian ban đầu khi
nó bị lệch khỏi vị trí này. Nhưng khi quay vòng người lái phải tạo ra một
lực để khắc phục mô men này. Vì vậy, góc Caster thường không lớn. Mô
men này phụ thuộc vào góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Đối với
các xe hiện đại thì trị số của góc Caster bằng khoảng từ 00 đến 30.
2.4.3. Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)
Góc nghiêng ngang trụ đứng được xác định trên mặt cắt ngang của xe. Góc
Kingpin được tạo nên bởi hình chiếu của đường tâm trụ đứng trên mặt cắt ngang
đó và phương thẳng đứng.
Chức năng của góc Kingpin:
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
18
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Giảm lực đánh lái: Khi bánh xe quay sang phải hoặc quay quanh trụ đứng
với khoảng lệch tâm là bán kính r0, r0 là bán kính quay của bánh xe quanh
trụ đứng, nó là khoảng cách đo trên bề mặt của đường cong mặt phẳng
nằm ngang của bánh xe giữa đường kéo dài đường tâm trụ quay đứng với
tâm của vết tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Nếu r 0 lớn sẽ sinh ra mô
men lớn quanh trụ quay đứng do sự cản lăn của lốp, vì vậy làm tăng lực
đánh lái. Do vậy giá trị của r0 có thể được giảm để giảm lực đánh lái,
phương pháp để giảm r0 là tạo Camber dương và làm nghiêng trụ quay
đứng tức là tạo góc KingPin;
Hình 11: Góc nghiêng ngang trụ đứng
Giảm sự đẩy ngược và kéo lệch sang một phía: Nếu khoảng cách lệch r 0
quá lớn, phản lực tác dụng lên các bánh xe khi chuyển động thẳng hay khi
phanh sẽ sinh ra một mô men quay quanh trụ đứng, do vậy sẽ làm các
bánh xe bị kéo sang một phía có phản lực lớn hơn. Các va đập từ mặt
đường tác dụng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao động mạnh và bị đẩy
ngược lại;
Cải thiện tính ổn định khi chạy thẳng: Góc KingPin sẽ làm cho các bánh
xe tự động quay về vị trí chạy thẳng sau khi quay vòng. Tức là khi quay
vòng, quay vô lăng để quay vòng xe, người lái phải tăng lực đánh lái, nếu
bỏ lực tác dụng lên vô lăng thì bánh xe tự trả về vị trí trung gian (vị tri đi
thẳng). Để giữ cho xe quay vòng thì cần thiết phải giữ vành lái với một
lực nhất định nào đó. Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quay vòng là do có
mômen phản lực (gọi là mômen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh
xe. Giá trị của mômen ngược phụ thuộc vào độ lớn của góc KingPin.
2.4.4. Độ chụm và độ mơ (góc doãng)
Độ chụm của bánh xe là thông số biểu thị góc chụm của 2 bánh xe dẫn hướng
(hoặc hai bánh xe trên cùng một cầu xe), góc chụm là góc xác định trên một mặt
phẳng đi qua tâm trục nối hai bánh xe và song song với mặt phẳng đường tạo bởi
hình chiếu mặt phẳng đối xứng dọc trục của hai bánh xe lên mặt phẳng đó và
hướng chuyển động của xe.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B - A. Kích thước B,
A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng. Độ
chụm là dương nếu B - A > 0, là âm nếu B - A < 0.
Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành tay lái.
Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳng hoàn
toàn.
Hình 12: Độ chụm
Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn P f ngược chiều
chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực P f này đặt cách
trụ quay đứng một đoạn R 0 và tạo nên một mô men quay với tâm trụ quay đứng.
Mô men này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để lăn
phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm = B – A dương. Với góc như thế thì tạo
lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái.
Hình 13: Lực cản lăn và vị trí đặt của nó
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe về
phía trước. Bởi vậy góc giảm. Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng của lực
cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ của động cơ đột ngột (phanh bằng
động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng không.
2.4.5. Bán kính quay vòng (góc bánh xe, bán kính quay vòng)
Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt lết hoặc
trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các
bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
20
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các
thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính
quay vòng mong muốn.
Hình 14: Sự trượt bên khi quay vòng
Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe quay
với bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra một
lực ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm. Lực này là lực hướng tâm. Lực
hướng tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp và
mặt đường, lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng.
Hình 15: Sơ đồ quay vòng
2.5. Dẫn động lái
Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của
bánh xe. Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau:
Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng;
Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy
ra hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên
kết giữa các bánh xe dẫn hướng;
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước,
đòn kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi vô lăng
quay vòng một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc
nhất định. Hình thang lái có thề bố trí trước hoặc sau cầu dẫn
hướng tùy theo bố trí chung.
Quan hệ hình học ACKERMAN:
Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn
hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường
kéo dài của tâm trục cầu sau.
Hình 16: Quan hệ hình học của ACKERMAN
Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu)
phải quay vòng theo các góc α, β khác nhau và quan hệ hình học được xác định
theo biểu thức sau:
Cotgβ – Cotgα =
Trong đó:
L: chiều dài cơ sở của xe;
B0: khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua tâm
trục bánh xe và song song với mặt đường;
α, β: góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài.
Để đảm bảo điều kiện (1), trên xe sử dụng cơ cấu lái hình thang lái 4 khâu gọi là
hình thang lái Đantô. Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên,
xong do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe có
kích thước và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình
học của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc
quay bánh xe dẫn hướng lớn. Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0 030’ đến 10 khi
bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
22
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thang lái
Đantô như sau:
Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh
xe,đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu ( rotuyl lái ). Các
đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng ( Hình 17).
v
DÇm cÇu liÒ
n
a)
v
§ ßn kÐo ngang
b)
Hình 17: Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền
a) Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền
b) Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu
Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo
các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau.
Số lượng các đòn tăng lên tùy thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ
cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học
ACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô. Hai phương pháp bố trí
dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 18.
Hình 18: Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập
a. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu
b. Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu
Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng
và hai hình thang lái 4 khâu Đantô.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
23
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Hình 19: Bố trí hai cầu trước dẫn hướng
Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong khoảng
từ 0.85 đến 1.1.
2.6. Hệ thống lái có trợ lực
2.6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng giảm nhẹ cường độ lao động của người lái.
Trên xe có tốc độ cao, trợ lực lái còn nâng cao tính an toàn chuyển động khi xe
có sự cố ở bánh xe và giảm va đập truyền từ bánh xe lên vành tay lái. Ngoài ra để
cải thiện tính êm dịu chuyển động, phần lớn các xe hiện đại đều dùng lốp bản
rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc với mặt đường. Kết quả là cần một
lực lái lớn hơn.
Vì vậy để giữ cho hệ thống lái nhanh nhạy trong khi chỉ cần lực lái nhỏ, phải có
một vài loại thiết bị trợ giúp hệ thống lái gọi là trợ lực lái.
2.6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái
Dựa vào kết cấu và nguyên lý của van phân phối:
Hệ thống lái trợ lực kiểu van trụ tịnh tiến;
Hệ thống lái trợ lực kiểu van cánh.
Dựa vào vị trí của van phân phối và xy lanh lực:
Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt chung trong cơ
cấu lái;
Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực đặt riêng;
Hệ thống lái trợ lực kiểu van phân phối, xy lanh lực kết hợp trong đòn
kéo.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI
Hiện nay dạng bố trí thông dụng nhất trên hệ thống lái của xe là van phân phối,
xy lanh lực và cơ cấu lái đặt chung. Còn nguồn năng lượng là một bơm cánh gạt
được dẫn động từ động cơ của xe nhờ dây đai.
2.6.3. Nguyên lý trợ lực lái
Trợ lực lái là một thiết bị thủy lực sử dụng công xuất của động cơ để giảm nhẹ
lực lái. Động cơ dẫn động bơm tạo ra dầu cao áp tác dụng lên piston nằm trong
xy lanh lực. Piston trợ giúp cho việc chuyển động của thanh răng. Mức độ trợ
giúp phụ thuộc vào độ lớn của áp suất dầu tác dụng lên piston. Vì vậy nếu cần trợ
lực lớn hơn thì phải tăng áp suất dầu.
2.6.3.1. Vị trí trung gian (khi xe chuyển động thẳng)
Hình 20: Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái ơ vị trí trung gian
Dầu từ bơm được đẩy lên van điều khiển. Nếu van ở vị trí trung gian, tất cả dầu
sẽ chảy qua van vào cửa xả và hồi về bơm. Vì áp suất dầu bên trái và bên phải
piston là như nhau nên piston không chuyển động về hướng nào.
2.6.3.2. Khi quay vòng
Hình 21: Sơ đồ nguyên lý trợ lực lái khi quay vòng
Khi trục lái chính quay theo bất kỳ hướng nào, giả sử quay sang phải thì van
điều khiển cũng di chuyển làm đóng một phần cửa dầu, còn cửa kia mở rộng hơn.
NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55
25
