Chuyên đề tốt nghiệp điều khiển hệ thống lái ổn định quỹ đạo chuyển động của ôtô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (911.65 KB, 48 trang )

1
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô
LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam mới bắt đầu, với chiến
lược phát triển của nhà nước, chính sách nội địa hóa phụ tùng ô tô trong việc sản
xuất và lắp ráp ô tô tạo điều kiện cho các nhà thiết kế nghiên cứu, chế tạo các cụm,
các hệ thống trên ô tô trong nước. Trong đó có hệ thống nâng cao tính năng an toàn
cho người sử dụng. Vấn đề nghiên cứu nâng cao tính năng an toàn cho người sử
dụng thông qua kết cấu và điều khiển là vô cùng quan trọng. Do điều kiện đường
xá ngày càng tốt hơn, tốc độ phát triển của ngành giao thông vận tải tăng nhanh
cho nên tốc độ chuyển động của ô tô ngày càng được nâng cao. Tuy nhiên cùng với
cùng với tốc độ phát triển đó, mật độ giao thồng ngày càng cao, số vụ tai nạn giao
thông ngày càng nhiều. Cho nên vấn đề an toàn giao thông đang rất được quan
tâm. Vì vậy, chúng em chọn nghiên cứu về đề tài:
“Điều khiển hệ thống lái ổn định quỹ đạo chuyển động của ôtô”
Với tình hình hiện nay của ngành công nghiệp ô tô của Việt Nam chủ yếu là
lắp ráp, nên để có thể độc lập chế tạo trong tương lai rất cần những nghiên cứu và
ứng dụng trong thực tế. Đây là hệ thống khá mới và hiện đại được ứng dụng trên ô
tô. Mặt khác, tài liệu chuyên sâu về hệ thống này của các nhà sản xuất không được
công bố rộng rãi, cùng với trình độ chuyên môn chưa sâu rộng, do đó mà việc
nghiên cứu cụ thể kết cấu, cấu tạo và nguyên lý của hệ thống gặp nhiều khó khăn
và chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đánh giá, đóng góp ý
kiến của các thầy trong khoa, thầy hướng dẫn và những người quan tâm đến đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Quảng Đại, là người đã trực tiếp hướng
dẫn và giúp đỡ em nghiên cứu đề tài.
Sinh viên thực hiện:

Sinh viên : Lê Văn Huy

Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

2
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô
Lê Văn Huy

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

3
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Chương 1:

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHUYÊN ĐỀ

1.1 NHIỆM VỤ, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI
1.1.1 Nhiệm vụ:

- Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô
chuyển động theo một hướng nhất định bằng cách điều khiển vành lái tác động tới hướng
chuyển động của bánh xe dẫn hướng. Việc điều khiển quỹ đạo chuyển động của xe có thể
gọi chung là quay vòng xe. Việc quay vòng xe hiện nay có thể được thực hiện bằng các
phương pháp sau đây:
- Xoay các bánh dẫn hướng.
- Truyền các moment quay có trị số khác nhau đến các bánh xe chủ động ở bên trái
và bên phải.
- Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên.
+ Hệ thống lái giúp cho ôtô có thể:
- Quay vòng bánh xe mà ít bị trượt bên.
- Lực trên vành lái hợp lý và tạo cảm giác đánh lái phù hợp.
- Đảm bảo ôtô có khả năng tự trở về trạng thái chuyển động thẳng.
- Giảm các va đập từ mặt đường lên vành lái tạo thuận lợi cho việc điều khiển chính
xác hướng chuyển động.
- Cầu dẫn hướng dùng để đỡ toàn bộ trọng lượng ô tô ở phía trước như: động cơ,
hộp số, khung xe. Nối các bánh dẫn hướng với khung. Chịu các lực tác động giữa mặt
đường và khung xe.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

4
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

1.1.2 Yêu cầu
- Khi bộ trợ lực lái hỏng, hệ thống lái vẫn phải làm việc được.
- Bộ trợ lực lái phải giữ cho người lái cảm giác có sức cản trên đường khi quay vòng.
Do đó bộ trợ lực lái chỉ làm việc khi sức cả quay vòng lớn hơn giá trị giới hạn.
- Tác động của bộ trợ lực lái phải nhanh, phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác dụng và
góc quay của trục vô lăng và bánh xe dẫn hướng.
- Hiệu suất làm việc cao. Không xảy ra hiện tượng tự trợ lực khi xe chạy trên đường
xóc, nhưng khi bánh xe dẫn hướng hỏng, bộ trợ lực lái phải làm việc để giữ được hướng
chuyển động
+ Yêu cầu đối với cầu dẫn hướng:
- Truyền lực tốt giữa khung xe với bánh xe dẫn hướng.
- Các bánh xe dẫn hướng có động học đúng khi dịch chuyển theo mặt phẳng ngang.
- Góc đặt trục đứng và bánh xe phải đúng.
- Trọng lượng phần không được treo phải nhỏ, độ cứng và độ bền cao.

1. 1.3.Phân loại
a. Theo phương pháp truyền lực
- Bộ trợ lực lái thủy lực.
- Bộ trợ lực lái điện từ.
- Bộ trợ lực lái khí nén.

b. Theo phương pháp bố trí bộ trợ lực lái
- Loại cùng khối: Bộ trợ lực lái và cơ cấu lái đặt trong cùng một khối.
- Loại không cùng khối: Bộ trợ lực lái đặt tách biệt với cơ cấu lái.

c. Phân loại cầu dẫn hướng
- Loại cầu dẫn hướng trục liền: thường sử dụng trên xe có hệ thống treo phụ thuộc.
- Loại cầu dẫn hướng cắt: thường sử dụng trên ôtô có hệ thống treo độc lập.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

5
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

- Loại cầu dẫn hướng chủ động: ngoài nhiệm vụ dẫn hướng còn làm nhiệm vụ
truyền moment quay cho bánh.

1. 2. Kết cấu hệ thống lái có trợ lực .
Hệ thớng lái có trợ lực về căn bản giống hệ thống lái thường, chỉ có thêm bộ trợ lực.
Bộ trợ lực lái thủy lực có kết cấu nhỏ gọn, là hệ thống điều khiển khép kín bao gồm bơm
thủy lực, van phân phối và xylanh lực.

1. 2.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống
a. Kết cấu của hệ thống lái

Hình 1. 1 Sơ đồ hệ thống lái.
1. Vành lái ; 2 Trục lái ; 3 Bánh xe dẫn hướng ; 4 Đòn quay dẫn động ; 5 Đòn kéo dọc
6. Trụ đứng ; 7 Đòn bên ; 8 Khớp cầu ; 9 Cơ cấu lái ; 10 Đòn ngang liên kết.

b. Nguyên lý làm việc
Vành tay lái có nhiệm vụ tạo ra mômen quay cần thiết khi người lái tác dụng vào. Trục
lái truyền mômen quay xuống cơ cấu lái. Khi muốn thay đổi hướng chuyển động của xe,

người lái tác dụng một lực để quay vành tay lái. Giả sử muốn xe quay vòng sang phải,
người lái quay vành tay lái theo chiều kim đồng hồ. Mômen quay được trục lái truyền tới
cơ cấu lái làm trục vít quay, bánh vít quay theo và đòn quay đứng xoay một góc về phía
sau trong mặt phẳng thẳng đứng. Thanh kéo dọc tác động vào đòn quay ngang làm cam
quay bánh xe xoay một góc về phía phải. Qua cơ cấu hình thang lái, bánh xe bên phải
cũng xoay về phía phải một góc nhất định, hướng chuyển động của xe quay vòng sang

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

6
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

phải. Muốn xe chuyển động thẳng, người lái cần phải quay vành tay lái theo chiều ngược
lại.
Trường hợp muốn xe quay vòng sang trái, người lái tác dụng một lực quay vành tay
lái theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Các quá trình xảy ra tương tự như trường hợp
quay vòng sang phải, nhưng với chiều ngược lại.

1.2.2 Đặc điểm hệ thống lái trợ lực
Hệ thống lái của ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của hệ
thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ lực thuỷ
lực và dẫn động lái. Trên ôtô Toyota Corolla Altis 2.0 người ta bố trí cơ cấu lái và bộ trợ
lực lái riêng thành sơ đồ

8

9
25

26

24

6

23

11

22
13
21

20

19

7

10

18

17

16

15

5
4

12

14
3

1
2

Hình 1.2. Sơ đồ kết cấu hệ thớng lái

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ƠTƠ

Chun đề tốt nghiệp

7
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

1 Đai ốc hãm; 2 Khớp cầu; 3 Đòn quay đứng; 4 Đai ốc dầu; 5 Đường dầu từ bơm đến;
6 Đường dầu hồi về bình chứa; 7 Hộp điều khiển lái; 8 Vô lăng; 9 Trục lái; 10 Trục các
đăng; 11 Khớp các đăng; 12 Đai ốc định vị trục van điều khiển; 13 Cơ cấu lái; 14 Gân
tăng cứng; 15 Đường dầu nối giữa khoang phải xylanh với van xoay; 16 Đường dầu nối
giữa khoang trái xylanh với van xoay; 17 Xylanh trợ lực;18 Đai ốc dầu;19 Thanh kéo
ngang; 20 Thanh kéo bên; 21 Đai ốc hãm; 22 Bánh xe; 23 Puly; 24 Bơm; 25 Bình chứa
dầu; 26 Đai ốc dầu.
Phương án bố trí này có ưu điểm:
+ Kết kấu cơ cấu lái nhỏ gọn
+ Dễ bố trí bộ trợ lực lái
+ Tăng tính thống nhất sản phẩm
+ Giảm tải trọng tác dụng lên các chi tiết của hệ thống lái
+ Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững, chiều dài các đường ống lớn dẫn đến tăng
khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.
+ Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làm
giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng
tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ tay lái
cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.
+ Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được truyền
động từ trục khuỷu động cơ thông qua dây đai.
+ Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái, làm
giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng
tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ tay lái
cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.
+ Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa+gần đến vị trí thích hợp làm
tăng sự thoải mái cho người lái.
+ Cơ cấu lái là loại bánh răng+thanh răng. Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số truyền
nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

8
Trường CĐCN Nam Định

Khoa cơng nghệ ơtơ

1.2.3. Dẫn động lái

Hình 1. 6 Quan hệ hình học Arkerman
Quan hệ hình học của Arkerman (Sơ đồ động học quay vòng của ôtô có hai
bánh xe dẫn hướng phía trước)
Quan hệ hình học của Arkerman biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe
dẫn hướng quanh trục trụ đứng, với giả thiết tâm quay vòng của xe nằm trên đường
kéo dài của tâm trục cầu sau.
Để thoả mãn điều kiện không bị trượt bánh xe sau thì tâm quay vòng phải
nằm trên đường kéo dài của tâm cầu sau, mặt khác các bánh xe dẫn hướng phải
quay theo các góc a (với bánh xe ngoài), góc b (với bánh xe trong).
Quan hệ hình học được xác định theo công thức: cotga = cotgb = B/L
Trong đó:
B là chiều rộng cơ sở đường trụ đứng trong mặt phẳng đi qua tâm trục bánh xe
và song song với mặt đường.
L là chiều dài cơ sở của xe.
Để đảm bảo điều kiện này, trên xe có sử dụng cơ cấu 4 khâu có tên là hình
thang lái Đantô. Hình thang lái Đantô chỉ đáp ứng gần đúng nhưng do kết cấu đơn

giản nên chúng có mặt ở hầu hết các xe con.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

9
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

- Hình thang lái
a. Đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầu.
b. Đòn ngang liên kết nằm trước dầm cầu.
Cơ cấu 4 khâu đặt trên cầu trước có dầm cầu liền, cấu tạo gồm: Dầm cầu cứng
đóng vai trò một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên
kết hai đòn bên bằng khớp cầu. Các đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng.
Trên hệ thống treo độc lập, số lượng đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các
bánh xe dịch chuyển độc lập. Số lượng đòn tăng lên tùy thuộc vào kết cấu cơ cấu
lái, vị trí bố trí cơ cấu lái, không gian cho phép bố trí đòn, khớp, độ cứng vững của
kết cấu... Nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học của Arkerman, tức là gần đúng với
cơ cấu Đantơ.

a

b

Hình 1. 7 Cơ cấu địn ngang nối liên kết trên hệ thống treo độc lập
a. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu

b. Đòn ngang nối năm trước dầm cầu

Trạng thái quay vòng của xe, nếu thực hiện quan hệ hình học Arkerman được
gọi là quay vòng "đủ", tức là chỉ có khi lốp là tuyệt đối cứng, vận tốc quay vòng
nhỏ, góc quay bánh xe dẫn hướng nhỏ. Trong thực tế, bánh xe đàn hồi chịu lực bên
(lực ly tâm, gió bên, đường nghiêng...), vận tốc lớn, góc quay vòng thường xuyên
thay đổi... Nên quan hệ hình học thường xuyên biến động gây nên trạng thái quay
vòng "thừa" hoặc "thiếu".
b. Dẫn động lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng đòn quay
Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

10
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Dẫn động lái của các xe sử dụng cơ cấu lái có trục bị đợng quay dùng các
dạng cơ bản

Hình 1.8 Cơ cấu dẫn động đòn quay
Trường hợp a: Cơ cấu lái đặt sau trục cầu trước và nằm trên vỏ hoặc khung xe,
đòn quay cơ cấu dẫn động 1 quay, đòn 1, 2 tạo nên chuyển động tịnh tiến cho đòn

4. Các đòn bên 3 dẫn động bánh xe và liên kết với các đòn dẫn bánh xe nhờ các
khớp cầu. Đòn 3 có thể điều chỉnh chiều dài đòn để tạo điều kiện điều chỉnh độ
chụm bánh xe dẫn hướng, vì vậy phải có chiều dài như nhau.
Trường hợp b: Cơ cấu lái đặt trước cầu trước, đòn 4 cũng là đòn liên kết và
cùng với đòn 3 đều đặt sau trục cầu trước.
Trường hợp c: Cơ cấu lái đặt trước, các đòn ngang đặt trước cầu xe.
Trường hợp d: Cơ cấu lái đặt sau, các đòn ngang 3, 4 đặt trước trục cầu xe.
c. Cơ cấu lái ở hệ thống treo độc lập với cơ cấu lái dạng bánh răng - thanh răng
Trường hợp a: Cơ cấu lái và đòn dẫn động đặt sau cầu trước. Vai trò của
thanh răng chỉ đảm nhận chuyển động tịnh tiến, các đòn ngang bên dài, góc lắc
trong quá trình chuyển động theo phương thẳng đứng của bánh xe gây nên ở đòn
ngang bên nhỏ, vì vậy bánh xe ít bị lắc do góc tự điều khiển.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

11
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Trường hợp b: Cơ cấu lái đặt trước trục cầu trước, đòn ngang liên kết là thanh
răng, đòn ngang bên nối từ thanh răng tới đòn bên dẫn động bánh xe. Kết cấu gọn,
chiếm ít chỗ ở phần đầu xe, các đòn bên có khả năng điều chỉnh chiều dài.
Trường hợp c: Đòn ngang bên và đòn ngang đặt trước cầu xe. Bạc trượt 3
đặt cố định trên vỏ cơ cấu lái gắn với vỏ xe.

Trường hợp d: Thanh răng và cơ cấu lái đặt sau, đòn dẫn đợng đặt trước trục
bánh xe.

Hình 1. 9 Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng ở hệ thống treo độc lập
1. Bánh răng chủ động ; 2 Thanh rang ; 3 ống trượt.
4. Đòn bên dẫn động bánh xe ; 5 Đòn ngang bên có cơ cấu điều chỉnh chiều dài.
Ở trường hợp b, c, d đòn ngang bên ngắn hơn trường hợp a. Thanh răng bố trí
trên khung xe nên giảm dao động cho cơ cấu lái. Các khớp cầu có kích thước nhỏ
gọn và chế tạo liền với đòn hoặc bắt với thanh răng.
Các chi tiết của dẫn đợng lái
Các đòn dẫn đợng

Hình1. 10 Địn dẫn động
Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ƠTƠ

Chun đề tốt nghiệp

12
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô
1. Đòn ngang. 2. Khớp nối.

Để giảm trọng lượng và tiết kiệm nguyên vật liệu, các đòn dẫn động lái được
làm bằng ống thép rỗng. Đầu cuối của đòn có lỗ để lắp với khớp cầu. Hình dạng,
kích thước các đòn này tùy thuộc vào vị trí, kết cấu và khoảng không gian cho
phép khi di chuyển. Các đòn kéo ngang đều có cơ cấu điều chỉnh chiều dài, qua đó

điều chỉnh độ chụm hai bánh xe dẫn hướng. Cơ cấu điều chỉnh chiều dài thanh kéo
ngang thường dùng ống ren có bulông hãm.
* Khớp cầu

Hình 1.11 Khớp cầu
a. Bạc kim loại b.Bạc nhựa c. Bạc cao su
Khớp cầu dùng để nối giữa các đòn quay và đòn kéo. Với yêu cầu là không có
khoảng hở và giảm các lực va đập lên dẫn động lái và vành tay lái.
Khớp cầu dùng cho hệ thống lái có hai loại: Khớp cầu bôi trơn thường xuyên
và khớp cầu bôi trơn một lần. Khớp cầu bôi trơn thường xuyên có vú mỡ để
thường xuyên bơm mỡ bôi trơn, khớp này thường dùng cho xe tải, xe dùng trong
điều kiện địa hình xấu. Các loại khớp cầu dùng cho xe con ngày này là loại không
cần bảo dưỡng, có thể có các loại khớp cầu bôi trơn "vĩnh cửu".
Khớp cầu có bạc kim, loại chỉ dùng trên xe thể thao vì yêu cầu độ bền cao,
việc cách âm cho hệ thống không phải là yêu cầu chính.
Khớp cầu có bạc nhựa liền khối, có độ biến dạng nhỏ và chịu ma sát tốt, giá
thành không cao.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

13
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Ở hệ thống lái có đòn quay, các đòn phụ chỉ đảm nhận mối quan hệ dịch chuyển
hình học, lực tác dụng lên khớp nhỏ, do đó đ-ợc bố trí bạc bằng cao su.
Trên cơ cấu lái bánh răng - thanh răng thường dùng các khớp loại bôi trơn "vĩnh
cửu", vỏ của khớp được chế tạo bằng phương pháp dập định hình, bạc nhựa liền khối,
chịu mài tốt. Toàn bộ khớp cầu được bắt với thanh răng bằng mối ghép ren và đệm chắc
chắn.
Quả cầu liền với đầu đòn ngang bên và có mặt vát để lắp với thân đòn ngang bên.
Mối ghép giữa hai nửa thân bằng ren cho phép điều chỉnh chiều dài mà vẫn đảm bảo
khớp cầu làm việc tốt trong không gian với góc nón gần bằng 15 .
* Vành tay lái và trục lái
Vành tay lái và trục lái được đặt trong buồng lái, là bộ phận cần thiết để điều khiển
chuyển động của xe. Vành tay lái và trục lái truyền lực điều khiển đến cơ cấu lái. Trục lái
đảm bảo độ cứng để truyền mômen nhưng lại phải giảm rung động trong hệ thống lái.
Trục lái tựa trên vỏ qua ổ bi hay bạc. Ngày nay không còn sử dụng loại trục lái liền
mà đa số sử dụng trục "gây" được cấu tạo từ các trục đặc và có khớp các đăng nối các
trục. Nhờ các trục không trùng tâm, lại liên kết bằng khớp các đăng hay khớp cao su nên
xe bị đâm không gây lực ép mạnh vành tay lái vào người lái, nâng cao khả năng an toàn,
đồng thời tạo điều kiện tháo các trục dễ dàng.
h. Bơm trợ lực thủy lực

Hình 13. Bơm phiến gạt
Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

14
Trường CĐCN Nam Định

1. Bình dầu

4. Roto quay

2. Van xả không khí5. Trục quay
3. Đĩa phân phối

6. Phiến gạt

Khoa công nghệ ôtô
7. Cụm van điều tiết áp suất
8. Vỏ bơm
9. Nắp bơm

Bơm thủy lực là nguồn cung cấp năng lượng cho bộ phận trợ lực lái. Bơm trợ
lực thường dùng loại bơm kiểu rôto phiến gạt và được dẫn động bằng dây đai từ
puly trục khuỷu.
Rôto có các rnh hướng tâm, mỗi rnh chứa một phiến gạt di chuyển tự do. Rôto
phiến gạt đặt trong lòng bơm hình ôvan. Trên thân bơm có bố trí đường dầu nạp và
đường dầu ra. Trên đường dầu ra có van điều áp dạng bi - lò xo và van lưu lượng
dạng piston - lò xo đặt chung khối. Bình chứa dầu lắp liền với thân bơm, nối với
bơm bằng hai đường ống: Đường ống dầu cao áp từ bơm tới van phân phối và
đường dẫn dầu hồi về thùng chứa.
Khi động cơ làm việc, trục bơm được dẫn động và kéo Rôto cùng các phiến
gạt quay. Lực ly tâm tác động cho các phiến gạt văng ra tỳ sát vào bề mặt ôvan của
lòng bơm phiến gạt, bơm quay làm thể tích của khoang chứa dầu thay đổi. Khi thể
tích tăng tạo ra sức hút dầu và nạp dầu vào khoang, khi thể tích giảm dầu bị ép đẩy
ra ngoài. Mỗi vòng quay của Rôto phiến gạt có hai lần nạp và hai lần ép. Bơm dầu
có hai buồng tác dụng đặt đối xứng.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

15
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Chương 2:

MỘT SỐ VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN
TÍNH ỔN ĐỊNH CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ơ TƠ

2.1 Khái niệm chung.
Tính ổn định của ơ tơ là khả năng đảm bảo giữ được quĩ đạo chuyển động
theo yêu cầu trong mọi điều kiện chuyển động khác nhau. Tùy thuộc vào điều kiện
sử dụng khác nhau, ô tô có thể đứng yên, chuyển động trên đường dốc (đường có
góc nghiêng hoặc nghiêng ngang), có thể quay vòng hoặc phanh ở các loại đường
khác nhau (đường tốt, đường xấu…). trong những điều kiện sử dụng phức tạp như
vậy, ô tô phải giữ được quĩ đạo chuyển động của nó sao cho không bị lật đổ, không
bị trượt hoặc thùng xe không bị nghiêng, cầu xe bị quay lệch trong giới hạn cho
phép để đảm bảo cho chúng chuyển động an toàn. Các hệ thống mới được đưa ra
nhằm tăng khả năng an toàn chuyển động để nâng cao tốc độ chuyển động của xe,
có ý nghĩa là tăng tính kinh tế và ổn định của ô tô trong mọi điều kiện làm việc.
2.2 Mơ hình khảo sát.
Mơ hình phẳng của ô tô được mô tả như hình 2-1, các lực tác dụng lên bánh

xe bao gồm: lực kéo(F ); lực cản lăn (F ); các phản lực bên (F ); các mô men cản
xi

fi

yi

quay của bánh xe (M ). Chỉ số i có giá trị 1, 2,3 ,4 tùy thuộc cách đánh thứ tự của
si

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

16
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

bánh xe. Trọng tâm ô tô T đặt cách trục cầu sau một đoạn là L ; cách cầu trước một
r

đoạn là L , chiều dài cơ sở là L = L + L . Lực cản của gió bên là F đặt tại điểm C
f

f

r

w

cách trọng tâm ô tô một đoạn là L .
w

Tại trọng tâm ô tô có lực quán tính là mv; lực ly tâm là :
.

.

m.v.(    )

Trong đó m là khối lượng của ô tô.
Khi thân xe quay, xuất hiện mô men quán tính xung quanh trục T và có giá trị
z

là J .ε ( J là mô mem quán tính của ô tô đối với trục T đi qua trọng tâm T; ε là gia
z

z

z

tốc quay thân xe). Góc quay của bánh xe trước là δ , các kích thước chiều rộng vết
f

lốp cầu trước và cầu sau lần lượt là s , s .
b1

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

b2

Chuyên đề tốt nghiệp

17
Trường CĐCN Nam Định

Khoa cơng nghệ ơtơ

Hình 2.1: Mơ hình tính tốn của ơ tơ

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

18
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Phương trình cân bằng các lực và mô men là:

Đối với trục dọc của ô tô:
 m.v . cos   m.v.(    ) sin   ( Fy1  F y 2 ) sin  f  ( Fx 1  Fx 2  F f 1  F f 2 ). cos  

(2-1)

 F f 3  F f 4  Fx 3  Fx 4 0

Đối với trục ngang ô tô:
 m.v sin   mv (    ) cos   ( Fy1  Fy 2 ) cos  f  ( Fx1  Fx 2  F f 1  F f 2 ) sin  f 

(2-2)

 Fy 3  Fy 4  Fw 0

Phương trình cân bằng mô men đối với trọng tâm T:

 J z .  ( F y1  F y 2 ).L f cos  f  ( F y 3  F y 4 ).L r  ( F y1  F y 2 ).
( Fx 1  Fx 2  F f 1  F f 2 ).L f . sin  f  ( Fx 1  Fx 2  F f 1  F f 2 ).
( Fx 3  Fx 4  F f 3  F f 4 ).

s b1
. sin  f  ( M 1  M 2  M 3  M 4 ) 
2

(2-3)

s b1
. cos  f 
2

sb2
 Fw .L w 0
2

Dấu khi viết phương trình được lấy theo chiều của trục tọa độ.
Các phương trình này biểu thị sự chuyển động của ô tô khi bánh xe dẫn
hướng có thể lệch một góc δ . Bởi vậy 3 phương trình (2-1), (2-2), (2-3) gọi là
f

phương trình quay vòng của ô tô. Nếu δ = 0 thì ô tô chuyển động thẳng, ở đây coi
f

chuyển động thẳng là một trường hợp đặc biệt của chuyển động quay vòng. Các
phương trình này có dạng phương trình vi phân bậc hai đối với β, ε với các hàm
kích thích là các mô men, phản lực của mặt đường, của lực cản không khí, lực cản
gió bên và góc đánh lái b .
t

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

19
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

2.3 Ổn định hướng khi phanh.
Trong quá trình phanh ô tô thì trục dọc của ô tô có thể bị nghiêng đi một góc
α nào đấy so với hướng của quỹ đạo chuyển động. Sở dĩ như thế là do tổng các lực
phanh sinh ra ở các bánh xe bên phải khác bên trái tạo thành mô men quay M

q

quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ô tô như trên hình 2-2

M q  F p. ph .

(2-4)

Bo
B
 F p.tr . o
2
2

Do ma sát bánh xe với mặt đường nên khi xuất hiện M thì tại các điểm tiếp
q

xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện các phản lực ngang R có xu hướng
y

chống lại sự quay thân xe.
Trên hình 2-2 mô tả các phản lực ngang tác dụng lên ơ tơ khi x́t hiện M

q.

Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà bị xoay vịng
Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ƠTƠ

Chun đề tốt nghiệp

20
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Phương trình cân bằng mô men quay quanh trọng tâm A như sau:
Iz.

(2-5)

d
M q  R y1 .L f  R y 2 .Lr
dt

I : Mô men quán tính quay thân xe quanh trục Z đi qua trọng tâm A
z

Vì vậy dù phanh xe trên đường bằng, khi xe đang chạy thẳng và người lái
không đánh tai lái thì quỹ đạo chuyển động của trọng tâm ô tô vẫn là một đường
cong.
2.4 Ổn định hướng khi quay vòng.
Nhiều nghiên cứu về lĩnh vực ổn định hướng khi quay vòng đã đề cập tới các

hiện tượng và yếu tố dưới đây:
 Hiện tượng quá lái: Hiện tượng quá lái có thể xảy ra khi xe đang quayvòng.
Đuôi xe bị tác dụng văng ra ngoài và các bánh xe sau có khuynh hướng mất
bám và bị trượt bên. Tình trạng quá lái sẽ tăng nếu
như momen dẫn động (được điều chỉnh bởi người lái ) đạt quá lớn và lực
bên không đủ để đối lại lực ly tâm của xe, khi đó xe mất ổn định.
 Hiện tượng mất lái: Hiện tượng mất lái cũng dễ bị xảy ra khi xe đang quay
vòng. Do các bánh xe phía trước được quay, xe có xu hướng di chuyển thẳng
về phía trước bên ngoài của đường cong. Do bị quay một góc, các bánh xe

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

21
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

phía trước không có khả năng tạo đủ lực bên. Xe nhanh chóng mất ổn định ở
tốc độ cao.
 Ảnh hưởng của đàn hồi lốp tới tính năng quay vịng: Đới với xe ơ tô du
lịch, ở tốc độ cao, sự đàn hồi của lốp có ảnh hưởng khá lớn đến tính năng
quay vòng và tính an toàn chuyển động của ô tô. Sơ đồ chuyển động của ô tô
khi lốp biến dạng bên được trình bày trên hình 2-3. Dưới tác dụng của lực
bên, lốp đàn hồi của bánh xe sẽ bị biến dạng, góc lệch bánh xe trước và sau
là α và α . Ở các bánh xe trước, ngoài góc lệch α chúng còn được quay đi

f

r

f

một góc δ , do đó hướng của vec tơ của trục trước sẽ tạo với trục dọc một
f

góc δ -α . Tâm quay tức thời của xe được xác định tại O nào đó và bán kính
f

f

quay vòng của xe là R.
Từ hình 2-3 dưới đây , ta có thể xác định được:

R

L
tg r  tg ( f   f )

(2-6)

ứng với các giá trị góc nhỏ ta có :

R

L
 f  ( r   f )

(2-7)

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

22
Trường CĐCN Nam Định

Khoa cơng nghệ ơtơ

Hình 2.3: Sơ đồ chuyển động của ô tô khi lốp bị biến dạng bên

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

23
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Phương trình (2-7) đặc trưng cho tính năng quay vòng của ô tô và có thể xảy ra các

trường hợp sau:
1.

Trường hợp α = α : xe có tính năng quay vòng định mức( hay còn gọi là quay
r

f

vòng đủ). Trường hợp này, để giữ cho xe chuyển động thẳng khi có lực bên tác
dụng, người lái cần quay tay lái như thế nàu đấy để xe lệch khỏi trục đường một
góc α = α = α .
f

2.

r

Trường hợp α < α : Xe có tính năng quay vòng thiếu. Ở trường hợp này xe có
r

f

khả năng tự giữ được hướng chuyển động thẳng nhờ lực ly tâm có chiều ngược
với chiều tác dụng của các lực bên Y.
3.

Trường hợp α > α : Xe có tính năng quay vòng thừa. Ở trường hợp này xe bị mất
r

f

khả năng chuyển động thẳng ổn định vì chiều của lực ly tâm cùng chiều với các
lực bên Y. Sự mất ổn định càng lớn khi vận tốc của xe càng cao, vì lực ly tâm tỷ lệ
bậc hai với vận tốc. Để tránh khả năng lật xe trong những trường hợp như thế này
thì người lái phải nhanh chóng đánh tay lái theo hướng ngược lại với chiều lệch để
mở rộng bán kính quay vòng.
-

Qua phân tích trên mô hình toán học và các hiện tượng xảy ra trên thực tế có thể
nhận thấy mối quan hệ của lốp với mặtđường đóng một vai trò cực kỳ quan trọng
trong việc ổn định hướng chuyển động của ô tô.

-

Trong quá trình phanh, ngoài bốn thông số để đánh giá hiệu quả phanh là: quãng
đướng phanh, gia tốc phanh, thời gian phanh và lực phanh riêng thì vấn đề đảm
bảo khả năng dẫn hướng khi phanh cũng cực kỳ quan trọng, nhất là trong điều
kiện chuyển động ở tớc đợ cao.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ƠTƠ

Chun đề tốt nghiệp

24
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Do yêu cầu cần đảm bảo tính ổn định hướng cho ô tô khi quay vòng, khi phanh hay
các trường hợp có các tác dụng của bên ngoài có khả năng làm mất ổn định ô tô thì đòi
hỏi ô tô phải có một hệ thống ổn định hướng cho ô tô.
Chính vì thế, “Hệ thống lái chủ động ( Active Steering) ” đã được nghiên cứu và
chế tạo để đáp ứng nhu cầu trên.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ÔTÔ

Chuyên đề tốt nghiệp

25
Trường CĐCN Nam Định

Khoa công nghệ ôtô

Chương 3:

KẾT CẤU VÀ NGUYÊN TẮC LÀM VIỆC
CỦA HỆ THỐNG LÁI TÍCH CỰC

3.1 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống lái tích cực.
Hệ thớng lái tích cực (Active steering) là một hệ thống lái hỗ trợ được tích
hợp trên ô tô. Ý tưởng này hướng tới nâng cao khả năng an toàn và tiện dụng bằng
việc nâng cao tính ổn định và điều khiển của ô tô. Liên kết giữa vô lăng và thanh
răng lái vẫn là liên kết cơ khí, nhưng sẽ có một bộ phận chấp hành được sử dụng
để tác dụng vào cơ cấu cơ khí này.

Hệ thống này vận hành giống như là hệ thống lái thông thường nhưng có
thêm sự hỗ trợ một cách hữu ích để khắc phục những ảnh hưởng của những cơn
gió giật hay là sự giảm đợ bám đường.

Sinh viên : Lê Văn Huy
Lớp
: NCN50ƠTƠ

Chun đề tốt nghiệp

Chuyên đề tốt nghiệp điều khiển hệ thống lái ổn định quỹ đạo chuyển động của ôtô

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về