Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô mazda cx 7 2007
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.81 MB, 97 trang )
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM
HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ MAZDA CX – 7 2007
Sinh viên thực hiện: TRƯƠNG SƠN TRÀ
Đà Nẵng – Năm 2018
TĨM TẮT
Tên đề tài: Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7
2007
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Số thẻ sinh viên: 103130086
Lớp: 13C4A
Nội dung tồn bộ của đồ án bao gồm có 6 chương với nội dung của mỗi chương
khác nhau xoay quanh việc giới thiệu chung về hệ thống lái đến trình bày chuyên sâu
về hệ thống lái trên xe Mazda CX-7 2007 từ đó tạo nên sự liên kết chặt chẽ giữa chúng
để tạo thành một bản tổng thể hoàn chỉnh. Dưới đây là phần tóm tắt nội dung của từng
chương và được trình bày theo trình tự như sau:
-
-
-
-
-
-
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô. Nội dung của chương này chủ yếu khái
quát lên công dụng chính cũng như một số yêu cầu và các loại hệ thống lái khác nhau
sử dụng phổ biến trên ơ tơ. Bên cạnh đó cịn đề cập thêm một số kết cấu của các bộ
phận chính trong hệ thống lái như cơ cấu lái, dẫn động lái, cường hóa lái…thường
được sử dụng nhất.
Chương 2: Giới thiệu về xe ô tô Mazda CX-7 2007. Trong chương này phần nào làm
rõ được các thơng số kỹ thuật chính của xe, các kiểu loại hệ thống như hệ thống phanh,
treo, truyền lực và hệ thống lái mà xe trang bị. Qua đó giúp ta có thể hiểu rõ hơn về
loại xe này.
Chương 3: Khảo sát hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007. Nội dung phần này đi
sâu khai thác các thơng số kỹ thuật chính và đồng thời làm rõ được nguyên lý làm việc
cũng như kết cấu của các bộ phận trong hệ thống lái sử dụng trên xe ơ tơ Mazda CX-7
2007.
Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Mazda CX-7 2007. Chương này đi
vào tính tốn xác định các thơng số chính như giá trị mơ men cản quay vịng, lực tác
dụng lên vơ lăng để làm cơ sở tính tốn kiểm nghiệm bền các chi tiết chính cũng như
các thơng số chính liên quan đến bộ trợ lực lái. Ngoài ra nội dung cịn có thêm tính
tốn kiểm tra động học của hình thang lái trên ơ tơ Mazda CX-7 2007.
Chương 5: Chẩn đoán những hư hỏng trong hệ thống lái và biện pháp khắc phục. Nội
dung chương này chủ yếu trình bày một số nguyên nhân gây ra các hư hỏng thường
gặp trong hệ thống lái và phương pháp khắc phục chúng.
Chương 6: Bảo dưỡng và cách sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái. Chương cuối
cùng này giới thiệu một số phương thức bảo dưỡng hệ thống lái và cách sửa chữa các
chi tiết chính khi chúng bị hư hỏng.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Trương Sơn Trà
Lớp: 13C4A
Khoa: Cơ Khí Giao Thông
1. Tên đề tài đồ án:
Số thẻ sinh viên: 103130086
Ngành: Kỹ thuật cơ khí
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
2. Đề tài thuộc diện: ☐Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
Các thông số kỹ thuật chính của xe và của các bộ phận trong hệ thống lái trên xe ô
tô Mazda CX-7 từ tài liệu do nhà chế tạo cung cấp.
Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái trên ô tô
Chương 2: Giới thiệu về xe ô tô Mazda CX-7
Chương 3: Khảo sát hệ thống lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7
Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7
Chương 5: Chẩn đoán những hư hỏng trong hệ thống lái và biện pháp khắc phục
Chương 6: Bảo dưỡng và cách sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái
4. Các bản vẽ, đồ thị:
STT
Nội dung bản vẽ
Số
lượng/Loại
1
Bản vẽ hình dáng tổng thể của xe ô tô Mazda CX-7
1/A3
2
Bản vẽ kết cấu các địn kéo bên của xe ơ tơ Mazda CX-7
1/A3
3
Bản vẽ sơ đồ nguyên lý của bộ trợ lực lái trên xe ô tô Mazda CX-7
2/A3
4
Bản vẽ kết cấu cơ cấu lái của xe ô tô Mazda CX-7
1/A3
5
Bản vẽ kết cấu van phân phối trợ lực lái của xe ô tô Mazda CX-7
1/A3
6
Đồ thị kiểm tra động học quay vịng đúng của xe ơ tơ Mazda CX-7
1/A3
7
Bản vẽ sơ đồ tổng thể của hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7
1/A3
Tổng
8/A3
5. Họ tên người hướng dẫn:
Phần/ Nội dung:
TS. Nguyễn Hoàng Việt
Toàn bộ nội dung bản thuyết minh, tính tốn
và các bản vẽ
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:
29/01/2018
7. Ngày hoàn thành đồ án:
27/05/2018
Đà Nẵng, ngày
tháng 05 năm 2018
Trưởng Bộ môn
Người hướng dẫn
TS. Lê Văn Tụy
TS. Nguyễn Hoàng Việt
LỜI NĨI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền cơng nghiệp ô tô đã phát triển vượt bậc với
những thành tựu to lớn. Không thể phủ nhận sự phát triển mạnh mẽ về nhu cầu sử
dụng ô tô của người dân, cùng với đó Quốc hội đã thơng qua việc giảm thuế nhập khẩu
ô tô về 0% báo hiệu những khởi sắc về thị trường ô tô ở Việt Nam.
Là một sinh viên kỹ thuật cơ khí chuyên ngành động lực em ln tự trau dồi,
tích lũy kiến thức để nắm vững những kiến thức chuyên ngành từ đó biết vận dụng lý
thuyết vào thực tế sao cho hiệu quả nhất.
Trong tập đồ án tốt nghiệp này em chọn và thực hiện đề tài “Khảo sát và tính
tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX 7 2007”. Đây là một trong
những hệ thống địi hỏi tính kỹ thuật và độ chính xác cao để đảm bảo vấn đề an tồn
và tính cơ động của ơ tơ. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến
thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ơtơ nói chung và hệ thống lái của ôtô
Mazda CX 7 2007 nói riêng từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chun mơn.
Để có thể hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn
chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt đã dành
những phần thời gian quý báu để chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn em trong suốt
thời gian thực hiện đồ án. Và em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô đang
giảng dạy trong khoa cơ khí giao thơng trường đại học bách khoa Đà Nẵng đã truyền
đạt lại những kiến thức quý báu từ cơ bản đến chun mơn để em có thể vận dụng và
hoàn thành được đồ án này.
Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp, chưa tiếp xúc được nhiều với thực tiễn
cũng như các tài liệu tham khảo cịn q ít trong khi đó thời gian thực hiện cũng có
hạn nên trong đồ án khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những lời
chỉ dẫn thêm từ các thầy.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trương Sơn Trà
i
CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan những nội dung trong tập đồ án này là do chính tơi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Hoàng Việt. Các nội dung, kết quả trong
đề tài này là trung thực và chưa cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào trước đây.
Những số liệu có trong nội dung được thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi
rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm về
nội dung đồ án của mình.
Sinh viên thực hiện
Trương Sơn Trà
ii
MỤC LỤC
Tóm tắt
Nhiệm vụ đồ án
Lời nói đầu
Cam đoan
i
ii
Mục lục
Danh sách các bảng và hình vẽ
iii
vi
Trang
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI ................................................................. 3
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại ....................................................................................... 3
1.1.1. Công dụng.................................................................................................................. 3
1.1.2. Yêu cầu ...................................................................................................................... 3
1.1.3. Phân loại .................................................................................................................... 4
1.2. Các sơ đồ hệ thống lái .................................................................................................... 5
1.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc ......................................................... 5
1.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập ............................................................. 5
1.2.3. Các sơ đồ dẫn động lái............................................................................................... 6
1.2.4. Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa ............................................................................... 6
1.3. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái trên ô tô ................................................ 7
1.3.1. Vô lăng....................................................................................................................... 7
1.3.2. Trục lái ....................................................................................................................... 7
1.3.3. Cơ cấu lái ................................................................................................................... 7
1.3.4. Dẫn động lái............................................................................................................. 17
1.4. Cường hố lái .............................................................................................................. 18
1.4.1. Cơng dụng................................................................................................................. 18
1.4.2. Phân loại ................................................................................................................... 19
1.4.3. Yêu cầu ..................................................................................................................... 19
1.4.4. Các thông số đánh giá cơ bản ................................................................................... 19
1.4.5. Thành phần cấu tạo ................................................................................................... 20
Chương 2: GIỚI THIỆU VỀ XE Ô TÔ MAZDA CX-7 .................................................... 21
2.1. Các thông số kỹ thuật của xe Mazda CX-7 ................................................................. 23
2.2. Giới thiệu về một số hệ thống chính trên ơ tơ Mazda CX-7 ........................................ 24
iii
2.2.1. Hệ thống lái ............................................................................................................. 24
2.2.2. Hệ thống phanh ........................................................................................................ 25
2.2.3. Hệ thống treo ........................................................................................................... 26
2.2.4. Hệ thống truyền lực ................................................................................................. 26
Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ MAZDA CX-7 ................... 29
3.1. Thông số kỹ thuật của các bộ phận trong hệ thống lái trên xe ô tô ............................. 29
Mazda CX-7 ....................................................................................................................... 29
3.2. Kết cấu và cách hoạt động của các bộ phận chính trong hệ thống lái trên xe ô tô
Mazda CX-7 ....................................................................................................................... 29
3.2.1. Vô lăng..................................................................................................................... 29
3.2.2. Trục lái ..................................................................................................................... 30
3.2.3. Cơ cấu lái ................................................................................................................. 31
3.2.4. Dẫn động lái............................................................................................................. 32
3.2.5. Van phân phối trợ lực lái ......................................................................................... 33
3.2.6. Bơm trợ lực lái ......................................................................................................... 37
3.2.7. Xi lanh trợ lực lái ..................................................................................................... 39
3.2.8. Van điều khiển lưu lượng dầu trợ lực lái ................................................................. 40
3.3. Sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7 .................... 45
Chương 4: TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE Ô TÔ
MAZDA CX-7 .................................................................................................................... 48
4.1. Các thơng số chính của hệ thống lái trên ô tô Mazda CX-7 ........................................ 48
4.2. Xác định mô men cản quay vòng ................................................................................. 48
4.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng ................................................................. 53
4.4. Tính tốn kiểm tra động học hình thang lái ................................................................. 54
4.4.1. Cơ sở lý thuyết ......................................................................................................... 54
4.4.2. Tính tốn kiểm nghiệm động học hình thang lái trên ơ tơ Mazda CX-7 ................. 57
4.5. Tính tốn kiểm nghiệm sức bền các chi tiết chính....................................................... 60
4.5.1. Tính kiểm nghiệm sức bền của trục lái.................................................................... 60
4.5.2. Tính kiểm nghiệm sức bền của dẫn động lái ........................................................... 61
4.5.2.1.Tính kiểm nghiệm sức bền của thanh kéo bên ..................................................61
4.6. Tính tốn kiểm nghiệm các thơng số liên quan đến bộ trợ lực lái ............................... 65
4.6.1. Tính kiểm nghiệm lực tác dụng lên vơ lăng lái khi có trợ lực ................................ 65
4.6.2. Kiểm tra hiệu quả của bộ trợ lực ............................................................................. 70
4.6.3. Kiểm tra chỉ số phản lực của bộ trợ lực lên vành tay lái ......................................... 70
4.6.4. Kiểm tra độ nhạy của bộ trợ lực lái ......................................................................... 72
iv
Chương 5: CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG TRONG HỆ THỐNG LÁI VÀ BIỆN
PHÁP KHẮC PHỤC .......................................................................................................... 73
5.1. Vành tay lái bị rơ mạnh................................................................................................ 73
5.2. Vành tay lái nặng ........................................................................................................ 75
5.3. Áp suất của bộ trợ lực lái không ổn định ..................................................................... 76
5.4. Bơm trợ lực lái làm việc ồn và rò rĩ dầu ...................................................................... 76
5.5. Tay lái trả về chậm ....................................................................................................... 77
Chương 6: BẢO DƯỠNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ
THỐNG LÁI....................................................................................................................... 79
6.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái .................................................................................. 79
6.2. Sửa chữa các chi tiết trong hệ thống lái ....................................................................... 79
KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 82
v
DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ
HÌNH 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc ..................................
HÌNH 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập ............................................................
HÌNH 1.3 Các sơ đồ dẫn động lái ....................................................................................
HÌNH 1.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa .....................................................................
HÌNH 1.5 Quy luật thay đổi thay đổi tỷ số truyền động học của cơ cấu lái ....................
HÌNH 1.6 Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái .................................................................
HÌNH 1.7 Cơ cấu lái trục vít – cung răng đặt giữa ..........................................................
HÌNH 1.8 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên ..............................................
HÌNH 1.9 Cơ cấu lái trục vít glơbơít - con lăn hai vành ..................................................
HÌNH 1.14 Cơ cấu lại loại trục vít – đai ốc quay .............................................................
BẢNG 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe ô tô Mazda CX-7 ..................................................
BẢNG 2.2 Các thông số, kiểu loại của một số thiết bị và hệ thống trên xe ô tơ Mazda
CX-7 ......................................................................................................................................
HÌNH 2.1 Hình ảnh thực tế của xe ô tô Mazda CX-7 .......................................................
HÌNH 2.3 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái trên ô tô Mazda CX-7 ...........................................
BẢNG 3.1 Thông số kỹ thuật của các bộ phận trong hệ thống lái trên ơ tơ Mazda CX-7 ....
HÌNH 3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái và vị trí của van phân phối khi xe chuyển
động thẳng .............................................................................................................................
HÌNH 3.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái và vị trí của van phân phối khi xe quay
vịng trái .................................................................................................................................
HÌNH 3.3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái và vị trí của van phân phối khi xe quay
vịng sang phải .......................................................................................................................
HÌNH 3.4 Kết cấu của vơ lăng trên xe ô tô Mazda CX-7 ......................................................
HÌNH 3.5 Kết cấu của trục lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7 .......................................................
HÌNH 3.6 Kết cấu cơ cấu lái trên xe ô tô Mazda CX-7 .........................................................
HÌNH 3.7 Kết cấu của thanh kéo bên .....................................................................................
HÌNH 3.8 Kết cấu của van phân phối.....................................................................................
HÌNH 3.9 Vị trí của van phân phối khi xe chuyển động thẳng ..............................................
HÌNH 3.10 Vị trí của van phân phối khi xe quay sang phải ..................................................
HÌNH 3.11 Vị trí của van phân phối khi xe quay sang trái ....................................................
HÌNH 3.12 Kết cấu của bơm trợ lực lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7 ........................................
HÌNH 3.13 Các giai đoạn làm việc của bơm..........................................................................
HÌNH 3.14 Kết cấu của xi lanh trợ lực ..................................................................................
HÌNH 3.15 Kết cấu của van điều khiển lưu lượng phụ (a) và chính (b) ................................
HÌNH 3.16 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van điều khiển lưu lượng ở tốc độ thấp .............
vi
HÌNH 3.17 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van điều khiển lưu lượng ở tốc độ trung bình
................................................................................................................................................
HÌNH 3.18 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van điều khiển lưu lượng ở tốc độ cao ...............
HÌNH 3.19 Sơ đồ nguyên lý làm việc của van điều khiển lưu lượng ở tốc độ cực đại .........
HÌNH 3.20 Quan hệ giữa lưu lượng dầu trợ lực lái với số vòng quay động cơ .....................
BẢNG 4.1 Các thơng số chính của hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 ...........................
BẢNG 4.2 Kết quả tính được của βlt và βtt tương ứng với các góc α và mức độ sai
lệch .........................................................................................................................................
HÌNH 4.1 Sơ đồ tính tốn mơ men cản quay vịng do lực cản lăn tác dụng ở bánh xe
dẫn hướng ..............................................................................................................................
HÌNH 4.2 Sơ đồ xác định mô men cản quay gây ra do lực ngang ........................................
HÌNH 4.3 Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và khơng có lực ngang tác dụng ......................
HÌNH 4.4 Động học quay vịng lý tưởng (a) và thực tế (b) khi dùng hình thang lái ............
HÌNH 4.5 Sơ đồ hình thang lái (a) và quan hệ hình học của các thơng số trong hình
thang lái (b) ............................................................................................................................
HÌNH 4.7 Sơ đồ biễu diễn sự thay đổi góc lệch giữa phương của lực cản quay với
phương của thanh kéo bên ......................................................................................................
HÌNH 4.8 Sơ đồ lực tác dụng lên thanh kéo bên khi phanh lúc xe đang chuyển động
thẳng .......................................................................................................................................
HÌNH 4.9 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái khi xe quay vòng tại chỗ để chuyển
hướng qua trái ........................................................................................................................
HÌNH 4.10 Sơ đồ biểu diễn các lực sinh ra (a) và sự lăn lệch của lốp do biến dạng (b)
khi ơ tơ quay vịng lúc đang chuyển động .............................................................................
HÌNH 5.1 Đo độ rơ vành tay lái có kết hợp lực kế ...............................................................
HÌNH 5.2 Sơ đồ kết nối dụng cụ kiểm tra bơm trợ lực lái ....................................................
vii
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
MỞ ĐẦU
Để mang lại sự hài lòng và tin tưởng nhất đến người sử dụng đặt biệt là vấn đề an
tồn thì các hệ thống nói chung và các bộ phận, chi tiết nói riêng phải đảm bảo về mặt
kỹ thuật. Hệ thống lái là một trong số hệ thống quan trọng nhất của xe ơ tơ, nó làm
nhiệm vụ giữ cho xe chuyển động ổn định theo một hướng nào đấy hoặc thay đổi
hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu. Để thuận tiện cho việc điều khiển xe
một cách trơn tru và dễ dàng hệ thống này cần hoạt động một cách hồn hảo và chuẩn
xác. Bên cạnh đó, nếu hệ thống lái bị hư hỏng, gặp sự cố sẽ dẫn đến khả năng ơ tơ bị
mất hồn tồn tính điều khiển hoặc hoạt động không theo ý muốn của người lái xe,
đây là nguyên nhân chính làm xảy ra tai nạn giao thơng ảnh hưởng đến tính mạng của
chính người điều khiển xe và những người xung quanh. Vì thế các chi tiết hay bộ phận
trong hệ thống lái phải đảm bảo đủ độ bền, chất lượng.
Trong quá trình sử dụng lâu dài chất lượng của hệ thống lái sẽ giảm sút do có sự
hao mịn giữa các chi tiết làm cho hệ thống không hoạt động chuẩn xác như ban đầu.
Vậy làm thế nào để hệ thống hoạt động hiệu quả và lâu dài? Nó phụ thuộc nhiều vào
sự hiểu biết của người dùng cũng như quy trình bảo dưỡng và sửa chữa xe định kỳ. Vì
vậy để làm tốt cơng việc này thì người kỹ thuật phải hiểu rõ nguyên lý làm việc cũng
như kết cấu bên trong của các chi tiết hay bộ phận của hệ thống lái, có như vậy mới
biết được các hư hỏng của nó để sửa chữa rút ngắn thời gian và mang lại hiệu quả kinh
tế, hoặc phần nào nắm rõ để giúp công việc bảo dưỡng một cách thuận lợi.
Đề tài khảo sát và tính kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Mazda CX-7 với mục
đích chính là phần nào làm rõ được các thông số kỹ thuật, kết cấu của các chi tiết hoặc
bộ phận cũng như nguyên lý làm việc và cách bảo dưỡng của hệ thống lái nhằm đáp
ứng được các yêu cầu đặt ra ở trên. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau:
- Tổng quan về hệ thống lái sử dụng trên ô tô: nội dung trong phần này chủ yếu
-
-
khái quát các công dụng cũng như phân loại và một số u cầu chính của hệ
thống lái sử dụng trên ơ tơ. Ngồi ra thì nội dung cịn trình bày thêm một số sơ
đồ cùng với các chi tiết và bộ phận chính sử dụng trong hệ thống lái thơng dụng
sử dụng phổ biến trên ô tô.
Giới thiệu sơ lược về xe ô tô Mazda CX-7
Khảo sát hệ thống lái: trong phần này nêu rõ kết cấu các chi tiết, bộ phận chính
trong hệ thống lái lắp trên xe Mazda CX-7 như vô lăng, trục lái, cơ cấu lái, trợ
lực lái….cũng như nguyên lý làm việc của cả hệ thống và của từng bộ phận.
Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái: trong phần này chỉ phần nào tính tốn các
trị số chính như mơ men cản quay vịng, lực cần thiết tác dụng lên vơ lăng, tính
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
1
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7 2007
tốn kiểm tra động học hình thang lái, tính tốn kiểm tra sức bền của các chi tiết
-
chính (trục lái và dẫn động lái).
Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái.
Ngồi các mục đích chính đã được nêu ở trên, thì đề tài cịn giúp bạn đọc hiểu
rõ hơn hệ thống lái trên ô tơ, đặc biệt là hệ thống lái có trợ lực thủy lực trên ô tô
Mazda CX-7.
Đà nẵng, ngày 24 tháng 5 năm 2018
Sinh viên thực hiện
Trương Sơn Trà
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
2
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1.
Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng
Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để:
- Giữ cho ôtô máy kéo chuyển động theo một hướng xác định nào đấy;
- Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.
Hệ thống lái nói chung bao gồm các bộ phận chính sau:
-
Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái
tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái;
Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn
hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng;
- Cường hóa lái: thường sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa. Nó dùng để
giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngồi.
-
Trên các xe cỡ nhỏ có thể khơng có.
1.1.2. Yêu cầu
Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:
-
Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: để đảm bảo yêu cầu này thì:
+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vơ
lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ
(không lớn hơn 150 khi có trợ lực và khơng lớn hơn 50 khi khơng có
trợ lực);
+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt;
+ Khơng có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều
kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động.
- Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vịng thật ngoặt trong một
khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé;
- Đảm bảo động học quay vòng đúng: Để các bánh xe khơng bị trượt lê gây
mịn lốp, tiêu hao cơng suất vơ ích và giảm tính ổn định của xe;
- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc
chướng ngại vật;
- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên
vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
3
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150
200 N;
-
+ Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N.
Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe
dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học
giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.
1.1.3. Phân loại
Hệ thống lái trên ô tô được phân loại dựa trên các yếu tố sau:
- Theo vị trí bố trí vơ lăng, chia ra:
+ Vơ lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những
nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,...
+ Vơ lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên
trái như: Anh, Thụy Điển,.. Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm
quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe.
-
Theo kết cấu cơ cấu lái, hệ thống lái được chia ra các loại:
+ Trục vít - Cung răng;
+ Trục vít - Chốt quay;
+ Trục vít - Con lăn;
+ Bánh răng - Thanh răng;
-
+ Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung
răng).
Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra:
+ Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu;
-
+ Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu;
Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra:
+ Cường hố thuỷ lực;
+ Cường hố khí (khi nén hoặc chân khơng);
+ Cường hố điện;
-
+ Cường hố cơ khí.
Ngồi ra cịn có thể phân loại theo: số lượng các bánh xe dẫn hướng (các
bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ
bố trí cường hóa lái.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
4
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
1.2.
Các sơ đồ hệ thống lái
1.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc
Hình 1.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc [1]
1- Vô lăng; 2- Cạnh bên hình thang lái; 3- Địn kéo ngang; 4- Cam quay;
5- Đòn quay ngang; 6- Đòn kéo dọc; 7- Địn quay đứng;
8- Trục vít-cung răng của cơ cấu lái; 9- Trục lái.
Trên hình 1.1 là sơ đồ kết cấu chung nhất của hệ thống lái dùng cho hệ thống
treo phụ thuộc, nó bao gồm các chi tiết và bộ phận chính sau:
+ Vơ lăng 1, trục lái 9, cơ cấu lái 8, đòn quay đứng 7, đòn kéo dọc 6, đòn quay
ngang 5, cam quay 4, cạnh bên hình thang lái 2 và địn kéo ngang 3.
1.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập
Hình 1.2 Hệ thống lái với hệ thống treo độc lập [1]
1- Các đòn quay; 2- Đòn kéo bên; 3- Đòn quay trên trục ra cơ cấu lái; 4- Đòn kéo
ngang giữa; 5- Địn lắc.
Trên hình 1.2 là sơ đồ kết cấu chung nhất của hệ thống lái dùng cho hệ thống
treo độc lập, so với sơ đồ hình 1.1 thì lúc này địn quay ngang khơng thể làm ở dạng
thanh liền nữa nên có thêm địn lắc 5 và thanh kéo bên 2.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
5
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
1.2.3. Các sơ đồ dẫn động lái
a) Dẫn động lái với hệ thống treo
phụ thuộc
b) Dẫn động lái với hệ thống treo
độc lập
Hình 1.3 Các sơ đồ dẫn động lái [1]
1- Đòn kéo ngang; 2,4- Đòn kéo dọc và ngang; 3- Đòn quay ngang; 5- Hình thang
lái; 6- Bộ phận hướng hệ thống treo; 7- Thanh kéo bên; 8- Đòn lắc; 9,10- Các khớp
bản lề.
1.2.4. Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa
Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa [1]
1- Bộ phận phân phối; 2- Xi lanh lực; 3- Cơ cấu lái.
Trên hình 1.4 là một sơ đồ hệ thống lái có cường hóa điển hình, với phương án
bố trí các bộ phận phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái riêng biệt. Theo kiểu bố trí này
mang lại nhiều ưu điểm nổi bật và được nói rõ hơn trong phần cường hóa lái sau này.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
6
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
1.3.
Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái trên ơ tơ
1.3.1. Vơ lăng
Vơ lăng hay cịn gọi là bánh lái thường có dạng trịn với các nan hoa, dùng để
tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái. Các nan hoa có thể bố trí
đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái.
Bán kính vơ lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chỗ ngồi của
người lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cỡ nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải
và xe khách cỡ lớn).
1.3.2. Trục lái
Trục lái là một đòn dài có thể đặc hoặc rỗng, có nhiệm vụ truyền mô men từ vô
lăng xuống cơ cấu lái. Độ nghiêng của trục lái sẽ quyết định góc nghiêng của vơ lăng,
nghĩa là ảnh hưởng đến sự thoải mái của người lái khi điều khiển.
1.3.3. Cơ cấu lái
Cơ cấu lái thực chất là một hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay
trịn của vơ lăng thành chuyển động góc (lắc) của địn quay đứng và bảo đảm tăng mơ
men theo tỷ số truyền yêu cầu.
a. Các thông số đánh giá cơ bản
a1. Tỷ số truyền động học:
iω =
dθ ωθ ωv
= =
dφ ωφ ωr
(1.1)
Ở đây:
θ, φ - Các góc quay tương ứng của trục vào (vô lăng) và trục ra (địn quay
đứng);
ωθ , ωφ - Các vận tốc góc tương ứng.
Tỷ số truyền động học iω được chọn xuất phát từ điều kiện là: Đảm bảo cho góc
quay cần thiết của vô lăng để quay các bánh xe dẫn hướng từ vị trí trung gian đến các
vị trí biên khơng lớn hơn 1,8 vịng đối với ơ tơ du lịch và khơng lớn hơn 3 vịng đối
với ơ tơ tải và ô tô khách, nhằm đảm bảo yêu cầu cơ động cao và thuận tiện điều khiển
khi xe quay vòng.
Giá trị của iω phụ thuộc vào loại và cỡ xe, thường nằm trong giới hạn 13÷ 22 đối
với ơ tơ du lịch và 20÷ 25 đối với ơ tơ tải và khách, trong một số trường hợp có thể tới 40.
Tỷ số truyền động học iω có thể được thiết kế khơng đổi hoặc thay đổi theo góc
quay của vơ lăng. Cơ cấu lái có iω thay đổi thường được dùng trong hệ thống lái khơng
có cường hố. Mặc dù kết cấu khơng phức tạp nhưng tính cơng nghệ kém hơn nên đắt
hơn so với loại cơ cấu lái có iω không đổi.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
7
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
Quy luật thay đổ iω có một số dạng khác nhau tuỳ thuộc vào loại, kích cỡ và
tính năng của xe. Đối với các xe thơng thường: quy luật thay đổi iω có dạng như đường
4 trên hình 1.5 là hợp lý nhất.
Hình 1.5 Quy luật thay đổi thay đổi tỷ số truyền động học của cơ cấu lái [1]
Trong phạm vi góc quay |θ| 900÷1200, tỷ số truyền iω cần phải lớn để tăng độ
chính xác điều khiển và giảm lực cần tác dụng lên vô lăng. Khi xe chạy trên đường
thẳng với tốc độ lớn, theo số liệu thống kê thì đa số thời gian hệ thống lái làm việc với
góc quay nhỏ của vơ lăng quanh vị trí trung gian. Ngồi ra iω tăng còn làm giảm được
các va đập từ mặt đường.
Ở các góc quay |θ|> 900÷ 1200 tỷ số iω cần giảm để tăng tốc độ quay vịng, tăng
tính cơ động của xe.
Đối với các xe tốc độ thấp và trọng tải toàn bộ lớn, quy luật thay đổi iω được
làm theo đường 2 trên hình 1.5, để khi quay vịng khơng ngoặt tương đối thường
xun thì lực cần tác dụng nhỏ.
Trên các xe tốc độ rất lớn: thường sử dụng quy luật như đường 1 trên hình 1.5.
Khi đó, trong thời gian chuyển động thẳng với tốc độ rất lớn điều khiển ơ tơ được
nhạy, cịn khi quay vịng ngoặt với tốc độ vừa phải thì giảm được lực tác dụng.
Đối với các xe có cường hố lái: iω được làm khơng đổi (đường 3 trên hình 1.5)
vì lúc này vấn đề cần giảm nhẹ điều khiển đã có cường hố giải quyết.
a2. Tỷ số truyền lực:
Mr Mdq
iF =
=
Mv Mvl
Ở đây:
iF - Tỷ số truyền lực;
Mr - Mô men ra khỏi cơ cấu lái (hay trên đòn quay đứng);
Mv - Mô men vào cơ cấu lái (hay trên vơ lăng).
a3. Hiệu suất:
(1.2)
Hiệu suất của cơ cấu lái có thể xác định theo công thức sau:
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
8
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
ηt =
Nr Mr ωr iF
=
=
Nv Mv ωv iω
(1.3)
Ở đây:
Mr, Mv - Các mô men đo ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;
ωv , ωr - Các tốc độ góc tương ứng ở đầu ra và đầu vào của cơ cấu lái;
iF
- Tỷ số truyền lực;
iω
- Tỷ số truyền động học.
Do hiệu suất của cơ cấu lái có giá trị khác nhau tuỳ theo chiều truyền lực từ trên
trục lái xuống hay từ dưới bánh xe dẫn hướng lên, nên người ta phân biệt:
- Hiệu suất thuận ηth : là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trên trục lái
xuống các bánh xe dẫn hướng.
- Hiệu suất nghịch ηng : là hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ dưới bánh
xedẫn hướng lên vô lăng.
Hiệu suất thuận của cơ cấu lái cần phải lớn để giảm tổn thất lực và giảm nhẹ lực
điều khiển. Trong khi đó hiệu suất nghịch cần phải nhỏ để giảm các va đập truyền từ hệ
thống chuyển động lên vô lăng. Tuy vậy hiệu suất nghịch khơng được q thấp vì sẽ làm
mất tác dụng của mô men ổn định và bánh dẫn hướng sẽ không tự trở về được vị trí trung
gian khi bị lệch khỏi vị trí đó do va đập và người lái bị mất cảm giác đường.
Khi sử dụng cường hố thì yêu cầu đặt ra với các giá trị hiệu suất giảm đi nhiều.
Do lúc này cường hoá vừa đảm bảo lái nhẹ vừa dập tắt những va đập truyền từ bánh xe
lên vô lăng.
b. Khe hở trong cơ cấu lái.
Khe hở trong cơ cấu lái cần phải nhỏ ở vị trí trung gian của vơ lăng ứng với
chuyển động thẳng của xe. Ở vị trí này, bề mặt làm việc các chi tiết của cơ cấu lái làm
việc nhiều nên cường độ mài mòn lớn và khe hở tăng nhanh hơn ở các vị trí khác. Do
vậy, để khi điều chỉnh khe hở không xảy ra kẹt ở các vị trí biên, khe hở ở các vị trí này
được làm tăng lên bằng các biện pháp kết cấu và công nghệ. Trong quá trình sử dụng,
chênh lệch giá trị khe hở sẽ giảm dần.
Hình 1.6 Sự thay đổi khe hở trong cơ cấu lái [1]
1- Cơ cấu lái còn mới; 2- Cơ cấu lái đã sử dụng; 3- Sau khi đã điều chỉnh khe hở
trung gian.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
9
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
c. Các cơ cấu lái thơng dụng
c1. Cơ cấu lái loại trục vít – cung răng:
Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược
điểm là hiệu suất thấp, cụ thể là hiệu suất thuận ηth = 0,5÷0,7 và hiệu suất nghịch
ηng = 0,4÷0,55 và đồng thời điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng
ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.
Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình
1.7) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 1.8). Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp
xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ
chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó
tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn. Trục
vít có thể có dạng trụ trịn hay glơbơít (lõm). Khi trục vít có dạng glơbơit thì số răng ăn
khớp tăng, nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mịn. Ngồi ra cịn cho phép tăng
góc quay của cung răng mà khơng cần tăng chiều dài của trục vít.
Hình 1.7 Cơ cấu lái trục vít – cung răng đặt giữa [1]
1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.
Hình 1.8 Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên
1- Ổ bi; 2 - Trục vít; 3- Cung răng; 4- Vỏ.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
10
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - cung răng khơng đổi và xác định theo cơng
thức:
iω =
2πR0
tZ1
(1.4)
Ở đây:
R0 - Bán kính vịng lăn của cung răng;
t
- Bước trục vít;
Z1 - Số mối ren trục vít.
Góc nâng của đường ren vít thường từ 80 ÷ 120. Khe hở ăn khớp khi quay địn
quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên, thay đổi từ 0,03÷0,5 mm. Sự thay
đổi khe hở được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vịng trịn cơ sở của cung răng có
bán kính khác nhau.
c2. Loại trục vít – con lăn:
Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.9) được sử dụng rộng rãi trên các loại ơ
tơ do có ưu điểm:
+ Kết cấu gọn nhẹ;
+ Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn;
+ Hiệu suất thuận: ηth = 0,77 ÷ 0,82;
+ Hiệu suất nghịch: ηng = 0,6;
+ Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.
Hình 1.9 Cơ cấu lái trục vít glơbơít - con lăn hai vành [1]
1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh;
5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
11
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ơ tơ Mazda CX-7 2007
Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn đươc bố trí lệch
với đường trục của trục vít một khoảng 5÷7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo
trục quay của địn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi.
Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi theo.
Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng
cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít
O1 một lượng x =2,5÷5 mm.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:
2πRK 2πR0 RK
RK
iω =
=
=iω0
(1.5)
tZ1
tZ1 R0
R0
Ở đây :
t - Bước trục vít;
Z1 - Số mối ren trục vít;
Rk - Bán kính vịng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp
xúc đến tâm đường quay đứng);
R0 - Bán kính vịng chia của bánh răng cắt trục vít;
i0 - Tỷ số truyền giữa bánh răng cắt và trục vít.
Theo cơng thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay
đổi này khơng lớn khoảng từ 5÷7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như iω
khơng thay đổi.
c3. Loại trục vít – chốt quay:
+ Ưu điểm:
- Có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách cắt trục
vít khác nhau. Vì thế cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái khơng có cường hóa và
chủ yếu trên ô tô tải và khách;
- Hiệu suất thuận và nghịch của cơ cấu lái loại này vào khoảng 0,7.
+ Nhược điểm: Chế tạo phức tạp, tuổi thọ khơng cao nên hiện nay ít sử dụng.
Nếu bước răng trục vít khơng đổi thì tỷ số truyền được xác định theo cơng thức:
2πR2
iω =
cosφ
(1.6)
t
Ở đây :
φ
- Góc quay của địn quay đứng;
R2 - Bán kính địn đặt chốt.
c4. Loại bánh răng – thanh răng:
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
12
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
Kết cấu cơ cấu lái loại này như trên hình 1.11. Bánh răng có thể có răng thẳng
hoặc nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẫn hướng để đảm bảo ăn khớp không
khe hở, thanh răng được ép đến bánh răng bằng lò xo.
+ Ưu điểm:
- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng
rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao...
- Hiệu suất cao;
- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo;
+ Nhược điểm:
- Lực điều khiển lớn (do iω nhỏ);
- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc;
- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.
Sơ đồ lắp đặt của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng được thể hiện như trên hình 1.10.
Hình 1.10 Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng [1]
1- Khớp nối; 2- Thanh răng.
c5. Loại liên hợp:
+ Trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng:
Trên hình 1.13 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng cung răng.
Êcu (5) lắp lên trục vít (6) qua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít, nhờ
đó ma sát trượt được thay bằng ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo
thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (4).
Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo cơng
thức :
2πR2
iω =
(1.7)
t
Ở đây:
R2 - Là bán kính chia cung răng;
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
13
Khảo sát và tính tốn kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Mazda CX-7 2007
t
- Bước răng trục vít.
+ Ưu điểm:
- Hiệu suất cao: hiệu suất thuận ηth = 0,7 ÷ 0,85, hiệu suất nghịch ηng = 0,85. Do
hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ơtơ có tính ổn định về
hướng cao khi chuyển động thẳng;
- Khi sử dụng với cường hố thì nhược điểm hiệu suất nghịch lớn khơng quan trọng,
do cường hóa có tác dụng làm giảm bớt lực va đập truyền từ bánh xe lên vơ lăng;
- Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cỡ lớn.
+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp và giá thành đắt.
3
2
1
Hình 1.11 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng [1]
1- Êcu; 2- Các ống dẫn hướng bi; 3- Trục vít.
+ Loại trục vít – đai ốc – địn quay:
Loại này có tỷ số truyền thay đổi, tăng lên khi đai ốc dịch chuyển từ vị trí giữa
ra các vị trí biên. Cụ thể là:
iω =
2πR
t.cosφ2
(1.8)
Ở đây
R - Khoảng cách giữa trục của trục vít và địn quay;
t - Bước trục vít;
φ - Góc quay của địn quay đứng.
Sinh viên thực hiện: Trương Sơn Trà
Hướng dẫn: TS. Nguyễn Hoàng Việt
14
