Đồ án tốt nghiệp: Khai thác hệ thống lái trên xe Vios 2018

Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ GIAO THƠNG VẬN TẢI
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ
------    ------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề Tài: Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở
là TOYOTA Vios 2018
Sinh viên thực hiện

: Dư Thành Long

Lớp

: 67DCOT22

Mã sinh viên

: 67DCOT20170

Giáo viên hướng dẫn

: PGS. TS NGUYỄN THÀNH CÔNG

Hà Nội, ngày … tháng … năm …..

1
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
Bộ Giao thông vận tải

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học Công nghệ GTVT

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Cơ khí

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Đề tài: Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
Sinh viên thực hiện: Dư Thành Long
Mã số sinh viên: 67DCOT20170
a) Về ý thức, thái độ thực hiện đồ án của sinh viên:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
b) Những kết quả đạt được của đồ án:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
c) Những hạn chế của ỏn:

.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
d) ngh:
c bo v ă

Khụng c bo v ¨
Hà Nội, ngày ….. tháng ….. năm …..
Giảng viên hướng dẫn

2
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

Bộ Giao thông vận tải

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học Công nghệ GTVT

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Cơ khí

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Đề tài: Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

Sinh viên thực hiện: Dư Thành Long
Mã số sinh viên: 67DCOT20170
a) Những kết quả đạt được của đồ án:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
b) Những hạn chế của đồ án:
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
c) Đề nghị:
Được bảo vệ 

Bổ sung thêm để bảo vệ 

Không được bảo vệ 

Hà Nội, ngày … tháng ... năm …..
Giảng viên phản biện

3
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

Bộ Giao thông vận tải

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường Đại học Công nghệ GTVT

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Cơ khí

NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ MƠN: CƠ KHÍ Ơ TƠ.
Họ và tên: Dư Thành Long.
Lớp: 67DCOT22.
Mã SV: 67DCOT20170.
Tên đề tài:
Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018.
Tóm tắt nội dung đề tài:
Trình bày tổng quan về khai thác kỹ thuật ô tô, khái niệm cơ bản, nội
dung sửa chữa bảo dưỡng định kỳ hệ thống lái. Phân tích kết cấu và nguyên lý làm
việc của hệ thống lái trên ơ tơ TOYOTA VIOS 2018. Phân tích hư hỏng, quy trình bảo
dưỡng sửa chữa hệ thống lái trên xe TOYOTA VIOS 2018.
Số liệu cần thiết, tài liệu tham khảo cho đồ án tốt nghiệp:
Tài liệu sửa chữa, bảo dưỡng TOYOTA VIOS.
Tài liệu về kết cấu và nguyên lý hệ thống lái trên ơ tơ.
Các chương, mục đích của bản thuyết minh:
Chương 1: Tổng quan về hệ thống lái.
Chương 2: Phân tích kết cấu của hệ thống lái.
Chương 3: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái.
Các bản vẽ chính:

1.
2.
3.
4.
5.

Bản vẽ tuyến tính Toyota Vios.
Bản vẽ phân loại hệ thống lái
Bản vẽ cơ cấu lái.
Bản vẽ
Bản vẽ

4
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Kinh tế thế giới phát triển với xu hướng chuyên mơn hóa ngày càng cao. Nhu
cầu về lưu thơng ngun vật liệu, nhiên liệu, hàng hóa là rất lớn. Xã hội phát triển, đời
sống của con người ngày càng được nâng cao. Do đó, giao thơng sẽ ngày càng được
chú trọng phát triển. Đóng một vai trị quan trọng trong giao thông, những chiếc ô tô
đang dần được cải tiến và hoàn thiện hơn.
Từ thực tế kinh nghiệm của các nước phát triển đi trước như: Mỹ, Nhật, Đức,…
công nghiệp ô tô chiếm một tỷ trọng lớn trong nền kinh tế, đem lại lợi nhuận lớn cho
các quốc gia này. Việt Nam với một nền cơng nghiệp ơ tơ cịn khá non trẻ, để có thể

phát triển bền vững, tồn diện, tiến tới cạnh tranh với các quốc gia đi trước thì yêu cầu
đạt ra là cần phải làm chủ được cơng nghệ trong cả tính tốn lý thuyết như trong sản
xuất.
Hệ thống lái là một hệ thống quan trọng của ô tô dùng để thay đổi hướng
chuyển động của ô tô hoặc giữ cho ô tô chuyển động xác định theo một hướng nào đó.
Một hệ thống lái hồn thiện về kết cấu, điều khiển dễ dàng sẽ giúp ta điều khiển xe dễ
dàng, thoải mái đảm bảo an tồn của xe trong q trình vận hành khai thác. Đồng thời
nó cịn nâng cao tính tiện nghi, hiện đại của xe.
Đáp ứng nhu cầu đó và sự hiểu biết về các ứng dụng khoa học kĩ thuật hiện đại.
Em đã được giao nhiệm vụ “ Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là
TOYOTA Vios 2018 “. Đề tài bao gồm 3 phần chính như sau:
• Chương 1: Tổng quan
• Chương 2: Phân tích kết cấu hệ thống lái
• Chương 3: Khai thác kỹ thuật hệ thống lái ô tô
Sau khi được nhận đề tài này, được sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của thầy
PGS TS. Nguyễn Thành Cơng nay em đã hồn thành đồ án tốt nghiệp của mình. Tuy
nhiên, do trình độ và thời gian tìm hiểu cịn nhiều hạn chế, kính mong nhận được sự
góp ý kiến của các thầy để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
5
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

Dư Thành Long
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI

1.1 Nhiệm vụ, công dụng, yêu cầu đối với hệ thống lái.
1.1.1 Nhiệm vụ và cơng dụng của hệ thống lái.

Hình 1.1. Hệ thống lái trên xe Ơtơ
Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe, đảm bảo giữ
nguyên hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô ở một vị trí nào đó.
Hệ thống lái có chức năng tiếp nhận tác động của người điều khiển, thông qua các cơ
cấu dẫn động thực hiện điều khiển các bánh xe chuyển động theo quỹ đạo mong muốn
việc điều khiển này phải đảm bảo tính linh hoạt nhanh chóng và chính xác.
Hệ thống lái thông dụng bao gồm cơ cấu điều khiển (vành lái, trục lái), cơ cấu
lái và các đòn dẫn động tạo khả năng chuyển hướng cho các bánh xe xung quanh trụ
đứng.
Trong quá trình chuyển động, hệ thống lái có ý nghĩa quan trọng thơng qua việc
nâng cao an toàn điều khiển và chất lượng chuyển động do vậy hệ thống lái ngày càng
được hoàn thiện nhất là khi xe chạy đạt tốc độ cao.

6
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
1.1.2 Yêu cầu.
o Đảm bảo khả năng quay vịng với bán kính quay vòng càng nhỏ càng tốt.
o Đảm bảo được động học quay vòng. Các bánh xe phải lăn trên các
đường tròn đồng tâm.
o Điều khiển nhẹ nhàng. Lực và hành trình điều khiển phải ứng với mức
độ quay vòng
o Các bánh xe dẫn hướng có tính ổn định cao khi chuyển động thẳng

o Giảm lực va đập từ bánh xe lên vánh lái
o Các bánh xe dẫn hướng phải có động học phù hợp giữa hệ thống lái và
hệ thống treo.
1.2 Phân loại hệ thống lái.
Hệ thống lái có thể phân loại theo nhiều cách khác nhau:
- Theo phương pháp chuyển hướng:
+ Chuyển hướng bánh xe dẫn hướng phía trước.
+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe dẫn hướng phía trước, phía sau.
+ Chuyển hướng cầu xe: xe rơmooc.
+ Chuyển hướng thân xe: máy cơng trình.
- Theo cách bố trí vành tay lái:
+ Bố trí vành tay lái bên trái (đối với các nước có luật giao thơng quy định chiều tay
phải)
+ Bố trí vành tay lái bên phải (đối với các nước có luật giao thơng quy định chiều
chuyển động tay trái như Anh, Nhật, Thái Lan,….)
- Theo đặc điểm truyền lực
+ Hệ thống lái cơ khí
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực

• Trợ lực thủy lực: với các loại van khác nhau
• Trợ lực khí (có cả chân khơng)
• Trợ lực điện
• Trợ lực cơ khí
7
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

-

Theo kết cấu của hệ thống đòn dẫn động lái:
+ Phù hợp với hệ thống treo phụ thuộc.
+ Phù hợp với hệ thống treo độc lập.

-

Theo cách biến đổi kiểu truyền động (phụ thuộc vào kết cấu cơ cấu lái):
+ Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động
quay của các địn ( Trục vít – bánh vít; Trục vít – êcu bi )
+ Biến chuyển động quay của hệ thống điều khiển thành chuyển động tịnh tiến của
đòn điều khiển (Bánh trục – thanh răng)
1.2.1 . Hệ thống lái trên xe sử dụng hệ thống treo phụ thuộc

Hình 1.2. Sơ đồ hệ thống lái đối với hệ thống treo phụ thuộc
1.Vành lái; 2. Trục lái; 3. Cơ cấu lái; 4. Trục ra của cơ cấu lái; 5. Đòn quay đứng; 6.
Đòn kéo dọc; 7. Đòn quay ngang; 8. Cam quay; 9. Cạnh bên của hình thang lái;10.
Địn kéo ngang; 11. Bánh xe dẫn hướng;12. Bộ phận phân phối;13. Xi lanh lực
-

Đặc điểm kết cấu:

Trong trường hợp tổng quát, hệ thống lái gồm có: Vành lái – trục lái, cơ cấu
lái, hệ dẫn động lái, bộ phận trợ lực lái, giảm chấn. Trên hình là sơ đồ hệ thống lái
thơng dụng điều khiển hướng chuyển động 2 bánh dẫn hướng trên cầu trước.
Khi đánh lái, người lái tác động lên vành lái 1, qua trục lái 2 dẫn đến cơ cấu lái 3.
Chuyển động từ cơ cấu lái được đưa đến bộ phận dẫn động lái thơng qua địn quay
8
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
đứng. Dẫn động lái gồm đòn kéo dọc 6, đòn quay ngang 7, hình thang lái và các cam
quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe ở hai bên.
Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc
dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật.
Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau:
+ Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng.
+ Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng.
+ Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi vào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng.
+ Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế
mà các bánh xe ít bị mịn.

- Ưu điểm, nhược điểm:
+ Ưu điểm: Cơ cấu lái áp dụng trên loại hệ thống này có ưu điểm là có tỉ số truyền lớn,
kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng, sửa chữa.
+ Nhược điểm : Khó khăn cho việc bố trí trợ lực lái .

- Phạm vi áp dụng:
+ Áp dụng trên những xe có tải trọng lớn, tải trọng trung bình, xe khách...
1.2.2 Hệ thống lái đối với hệ thống treo độc lập

Hình 1.3. Sơ đồ hệ thống lái đối với hệ thống treo độc lập
1.Vô lăng; 2.Trục lái; 3.Cơ cấu lái; 4.Trục ra của cơ cấu lái; 5.Đòn quay; 6.Bộ phận
dẫn hướng của hệ thống treo; 7.Đòn kéo bên; 8.Đòn lắc; 9.Bánh xe dẫn hướng.
9
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

- Đặc điểm kết cấu:
+ Trên hệ thống treo độc lập, hai bên bánh xe dịch chuyển độc lập nhau, do vậy dẫn
động lái phải đảm bảo không ảnh hưởng đến khả năng dịch chuyển của hệ thống treo
đồng thời vẫn đảm bảo chuyển hướng được các bánh xe dẫn hướng ở hai bên trên cầu
trước. Để thỏa mãn điều này, dẫn động lái trên hệ thống treo độc lập sử dụng loại các
địn chia cắt. Về mặt ngun tắc các đồn dẫn động đều thỏa mãn quan hệ động học
Ackerman. và vẫn có hình dáng cơ bản là hình thang lái Đanto.
+ Đối với hệ thống treo độc lập, trong quá trình ô tô chuyển động khi chịu tác dụng
của các lực từ mặt đường thì mỗi bánh xe sẽ dao động độc lập theo kết cấu của hệ
thống treo mà không chịu tác động qua lại đồng thời như trên hệ thống treo phụ thuộc.
Bởi vậy mà hệ thống lái thiết kế cho xe sử dụng loại hệ thống treo này đáp ứng những
đặc trưng riêng của kết cấu xe.Đảm bảo cho hệ thống lái của xe vẫn đáp ứng đầy đủ
các yêu cầu về tính êm dịu và tiện nghi khi xe chuyển động.
-Ưu điểm, nhược điểm:
+ Ưu điểm:
Sự truyền momen tốt do sức cản trong cơ cấu lái nhỏ nên tay lái nhẹ, độ dơ cơ cấu lái
nhỏ và có khả năng tự điều chỉnh, cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ.
-Phạm vi áp dụng:
Áp dụng trên các xe con, xe có tải trọng nhỏ, xe du lịch,...
1.2.3. Kiểu trục răng – thanh răng
Cơ cấu lái kiểu trục 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 cịn lại có tiết diện trịn. Khi vơ 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 xuay đứng.

10
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

1 Trục lái
2 Chụp nhựa
3 Đai ốc điều chỉnh
4 Ô bi trên
5 Vỏ cơ cấu lái 6
7 Đai ốc
8 Đai ốc điều chỉnh
9 Lị xo
10 Thanh răng
11 Trục răng

Hình 2.3: Cơ cấu lái trục răng thanh răng

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.

Cơ cấu lái kiểu bánh răng- thanh răng có các ưu điểm sau:
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 khơng cần các địn 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.
1.2.4. Cơ cấu lái trục vít con lăn
Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất. Trên phần lớn các ơtơ
Liên Xơ loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này.
Cơ cấu lái gồm trục vít gơbơlơit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba 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 tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái.

11
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


A

Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

B
N h ×n th eo B

A

Hình 2.4: Cơ cấu lái trục vít con lăn
Ưu điểm:

Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it cho nên tuy chiều dài trục vít khơng 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 vịng 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 ÷ 7mm, điều này cho
phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh trong quá trình sử dụng.
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
khơng thay đổi.
Hiệu suất thuận ηth = 0,65, hiệu suất nghịch ηng = 0,5..

12
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
1.2.5. Cơ cấu lái trục vít chốt quay

Hình 2. 5: 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. Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào địn quay giữa ngỗng và trục vít hay
địn quay và trục vít phát sinh ma sát trượt. 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 khơng đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
ic =

2 ∗ π ∗ r2
∗ cos ( Ω )
t

Trong đó:
Ω - góc quay của địn quay đứng.
r2 - bán kính địn 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 khơng có cường hố nó được dùng chủ yếu
cho ôtô tải và ôtô khách.
Loại cơ cấu lái trục vít địn quay với một chốt quay ngày càng ít được sử dụng
vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mịn nhanh, bản thân chốt có độ chịu
mài mịn kém.
13
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay
đứng theo chiều trục, ngồi ra cịn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái.

1.2.6. Cơ cấu lái trục vít cung răng

Hình 2.6. 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 mịn của
trục vít và cung răng đều giảm. Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục địn quay
trong ổ bi kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng.
Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25 ÷ 0,6mm 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. 1,2 – vịng đệm điều chỉnh.
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 mịn.
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 cơng thức:
ic =

2 ∗ π ∗ r0
t

Trong đó:
r0 - bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng.
14
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
t - bước trục vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị khơng đổi. Hiệu suất thuận khoảng 0,5

cịn hiệu suất nghịch khoảng 0,4. Cơ cấu lái loại này có thể dùng trên các loại ơtơ khác
nhau.
1.2.7. Cơ cấu lái loại liên hợp
Loại cơ cấu lái này gần đây được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tải GMC,
khơng có cường hố thuỷ lực và trên ơtơ ZIN - 130, ZIN - 131 với cường hoá thuỷ lực.
Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại trục vít - êcu - cung răng. Sự nối tiếp
giữa trục vít và êcu bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít. Nhờ có dãy bi mà trục vít
ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn.

Hình 2.7. Cơ cấu lái trục vít liên hợp
Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị khơng đổi và được xác định theo công thức:
ic =

2 ∗ π ∗ 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 mơ sẽ nặng nhọc, nhưng nó
có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng nếu vì một ngun nhân nào đó
làm bánh xe phải quay vịng.
Cơ cấu lái loại liên hợp 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.
15
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công

Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
Đối với đề tài: Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch, thì cơ cấu lái tốt nhất và thích hợp
nhất là cơ cấu lái trục răng – thanh răng vì những lý do sau:

▪ Đơn giản
▪ Có bố trí hệ thống trợ lực
▪ Đảm bảo khả năng lắp lẫn và thay thế cho các xe trên thực tế
1.2.8 Phương pháp dẫn động lái
Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay
của tất cả các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.
Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu trước, địn kéo
ngang và các địn bên. Sự quay vịng của ơtơ là rất phức tạp, để đảm bảo đúng mối
quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngồi khi quay vịng là một điều
khó thực hiện vì phải cần tới dẫn động lái 18 khâu. Hiện nay người ta chỉ đáp ứng điều
kiện gần đúng của mối quan hệ động học đó bằng hệ thống khâu khớp và địn kéo tạo
lên hình thang lái.
*Dẫn động lái bốn khâu (Hình thang lái Đantơ)

Hình 2.1: Hình thang lái Đantơ
Hình thang lái bốn khâu đơn giản dễ chế tạo đảm bảo được động học và động
lực học quay vòng các bánh xe. Nhưng cơ cấu này chỉ dùng trên xe có hệ thống treo
phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng). Do đó chỉ được áp dụng cho các xe tải và
những xe có hệ thống treo phụ thuộc, cịn trên xe du lịch ngày nay có hệ thống treo
độc lập thì khơng dùng được.

16
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công

Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

17
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
* Dẫn động lái sáu khâu

Hình 2.2: Dẫn động lái 6 khâu
Dẫn động lái 6 khâu được lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống treo độc
lập lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của dẫn động lái 6 khâu là dễ lắp đặt cơ cấu lái,
giảm được không gian làm việc, bố trí cường hóa lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái.
Hiện nay, dẫn động lái 6 khâu được dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch
như: Toyota, Nissan, Huyndai,….
Với đề tài “Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch”, hệ thống treo độc lập do đó ta
chọn dẫn động lái 6 khâu. Đặc điểm của dẫn động lái 6 khâu là có thêm thanh nối nên
ngăn ngừa được ảnh hưởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn hướng này lên bánh xe
dẫn hướng khác.
1.3 Các góc đặt bánh xe.
1.3.1.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 lại gọi là góc”CAMBER âm”. Bánh xe khơng

nghiêng thì CAMBER bằng khơng (bánh xe thẳng đứng ).
Hình 1.2: Góc nghiêng ngang bánh xe
1.3.2 Góc nghiêng dọc của trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)

18
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
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
Hình 1. 2 Góc nghiêng trục
đứng và chế độ lệch dọc

1.3.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Góc Kingpin)
Góc nghiêng ngang của 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:
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 quay 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 r0 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 r 0 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 .
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 mômen 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
19
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
dao động mạnh và bị đẩy ngược.
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 vịng. Tức là khi quay vịng, quay vơ lăng
để quay vịng xe, người lái phải tăng lực đánh lái, nếu bỏ lực tác dụng lên vơ lăng thì
bánh xe tự trả về vị trí trung gian (vị tri đi thẳng
). Để giữ cho xe quay vịng thì cần thiết phải giữ vành lái với một lực nhất định nào
đó. Vấn đề trở về vị trí thẳng sau khi quay vịng là do có mơmen phản lực (gọi là
mơmen ngược) tác dụng từ mặt đường lên bánh xe. Giá trị của mômen ngược phụ
thuộc vào độ lớn của góc Kingpin.

1.3.4.Độ chụm và độ mở (góc dỗng).
Độ chụm của bánh xe là thơng 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.

Hình 1.4. Góc chụm bánh xe
Chức năng: Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích
thước B,A được đo ở mép ngồi của vành lốp ở trạng thái không tải khi xe đi thẳng.
Độ chụm là dương nếu B-A>0, là âm khi B-A<0. Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự
mài mịn của vành tay lái
Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳng hoàn tồn.
Q 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
20
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ quay đứng. Mômen
(-)

(+)
này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau. Để lăn phẳng thì các bánh
CAMB

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.
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe về

9

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 động cơ đột ngột (phanh bằng động cơ), thì
bố trí các bánh xe với góc đặt ∆ có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng khơng.
Trên xe con độ chụm thường có giá trị từ 2 ÷ 3 mm.

1.4. Giới thiệu về xe TOYOTA Vios 2018.
Toyota Vios 2018 sẽ được bán ra tại Việt Nam với 3 phiên bản khác nhau bao gồm Vios
G 1.5 CVT, Vios E 1.5 CVT và Vios E 1.5 MT và 5 màu sắc để khách hàng lựa chọn
bao gồm: Màu đỏ, Màu Trắng, Màu đen ( đen mới), Màu Bạc, Màu Xám Kim Loại.

21
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI.
2.1 Kết cấu cơ cấu lái
2.1.1 Kết cấu sơ bộ

Hình 2.1 Kết cấu tổng quan hệ thống lái Vios 2018

1. Cột lái và mô tơ điện

• Cảm biến momen xoắn: Phát hiện sự xoay của thanh xoắn; Tính tốn momen
tác dụng lên thanh xoắn nhờ vào sự thay đổi điện áp đặt trên đó; Đưa tín hiệu
điện áp đó về EPS ECU để điều khiển moto trợ lực lái
• Mơ tơ trợ lực lái điện
2. ECU điều khiển trượt (hộp điều khiển ABS).
• Nó xác nhận góc lái , hướng lái,lực đánh lái để điều khiển lực phanh cho phù
hợp.

22
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

Kết nối tín hiệu tới đồng hồ đo

Đèn cảnh
báo trợ lực
lái (Đỏ /
Vàng)

ECU trợ lực lái

ECM (Engine
Control Module)

Jack DLC3
Hình 2.2 Các thiết bị điện của hệ thống lái

23
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018

2.1.2. Kết cấu cơ cấu điều chỉnh góc nghiêng vơ lăng.

Hình 2.3 Cơ cấu diều chỉnh Vơ lăng.

Cơ chế điều chỉnh góc nghiêng vơ lăng thủ cơng
- Cơ chế chỉnh góc nghiêng bằng tay cho phép điều chỉnh vị trí vơ lăng theo hướng
thẳng đứng (mở rộng) thơng qua hoạt động địn bẩy. Điều này tạo cho người lái một tư
thế lái xe thoải mái nhất.
- Cơ chế nghiêng bằng tay được khóa bằng lẫy khóa số 1
- Phạm vi điều chỉnh độ nghiêng là 30 mm (1,18 in.).
- Lực trên vành tay lái khi trên đường xấu không quá 20 KG

24
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công


Đồ án Khai thác hệ thống lái ô tô dựa trên xe cơ sở là TOYOTA Vios 2018
2.2. Kết cấu dẫn động lái.
2.2.1. Trục lái.

1 Trục trung gian lái * 2 Lắp ráp cột chỉ đạo * 3 Giá đỡ ly khai * 4 Trục chính
* 5 Ống trục lái
* a Trước khi va chạm * b Sau khi va chạm

Cơ cấu hấp thụ năng lượng:
- Một cơ cấu hấp thụ năng lượng có cấu tạo chủ yếu gồm giá đỡ, trục chính, ống trục
lái và trục trung gian.
- Cụm trục lái được nối với thanh tăng cứng bảng táp lô nhờ một giá đỡ ly khai. Cụm
trục lái và cụm thước lái được kết nối bằng một trục trung gian có thể co dãn được.
- Khi thước lái bị dịch chuyển do va chạm (va chạm ban đầu), trục trung gian sẽ thu
lại, do đó tránh cho trục lái và vô lăng không bị dồn vào trong khoang xe.

25
SVTH : DƯ THÀNH LONG

GVHD:PGS. TS Nguyễn Thành Công