Tài liệu Thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ ngồi

Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi VIÖN C¥ KHÝ §éng lùc Bé m«n ¤T¤ vµ xe chuyªn dông NHIÖM Vô THIÕT KÕ TèT NGHIÖP Hä vµ tªn : TrÇn Nguyªn Thñ Kho¸ : K50 I. NhiÖm vô ®Ò tµi: ThiÕt kÕ hÖ thèng l¸i cho xe du lÞch 7 chç ngåi. II. Néi dung c¸c phÇn thuyÕt minh vµ tÝnh to¸n: 1. Kh¶o s¸t chung vÒ hÖ thèng l¸i trªn «t«. 2. ThiÕt kÕ hÖ thèng l¸i dùa trªn sè liÖu cña xe yªu cÇu. 3. X©y dùng ®Æc tÝnh cêng ho¸ cho hÖ thèng l¸i. 4. X©y dùng quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng mét chi tiÕt trong hÖ thèng l¸i 5. T×m hiÓu c¸c vÊn ®Ò vÒ b¶o dìng vµ söa ch÷a hÖ thèng l¸i. III. C¸c b¶n vÏ vµ ®å thÞ: 1. B¶n vÏ bè trÝ chung c¬ cÊu l¸i 1A 0 2. B¶n vÏ lùa chän c¸c ph¬ng ¸n thiÕt kÕ 1A0 3. B¶n vÏ quan hÖ ®éng häc quay vßng vµ ®Æc tÝnh cêng ho¸ 1A0 4. B¶n vÏ c¬ cÊu l¸i + xy lanh lùc +van ph©n phèi. 1A 0 5. B¶n vÏ s¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña hÖ thèng l¸i 1A0 6. B¶n vÏ chi tiÕt cña hÖ thèng l¸i (4 chi tiÕt) 1A 0 7. B¶n vÏ quy tr×nh c«ng nghÖ gia c«ng mét chi tiÕt 1A0 Gi¸o viªn híng dÉn : NguyÔn TiÕn Dòng Ngµy th¸ng n¨m 2010 Ngêi híng dÉn Môc lôc Lời nói đầu.............................................................................................................. 1 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI....................................................2 I. Mô tả chung hệ thống lái................................................................................2 1. Tổng quan....................................................................................................2 2. Các trạng thái quay vòng của xe.................................................................2 3. Phân loại hệ thống lái.................................................................................3 3.1. Phân loại theo phương pháp chuyển hướng.........................................3 3.2. Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực...................................3 3.3. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái..................................................4 3.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái......................................................4 4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô......................................................................4 II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô....................................................5 1. Vành lái.......................................................................................................5 2. Trục lái........................................................................................................6 3. Cơ cấu lái....................................................................................................6 3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái..................................................................6 3.2. Tỉ số truyền của cơ cấu lái:..................................................................7 3.3. Tỷ số truyền của dẫn động lái id...........................................................8 3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái il.......................................................8 3.5. Hiệu suất thuận....................................................................................9 3.6. Hiệu suất nghịch..................................................................................9 3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng:.....................................................9 4. Dẫn động lái..............................................................................................12 5. Các góc đặt bánh xe.................................................................................15 5.1 .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber)........................................15 5.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster)......................................................................................................16 5.3 Góc nghiêng ngang trụ đứng (Kingpin)..............................................17 5.4. Độ chụm và độ mở (góc doãng).........................................................18 6. Hệ thống lái có trợ lực..............................................................................19 6.1. Công dụng và sự cần thiết của hệ thống trợ lực lái............................19 6.2. Phân loại hệ thống trợ lực lái............................................................19 6.3. Nguyên lý trợ lực lái...........................................................................19 CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI..................................................22 I . Các thông số của xe thiết kế........................................................................22 II. Lựa chọn phương án thiết kế ....................................................................22 2.1. Chọn phương án dẫn động lái................................................................22 2.2. Chọn phương án cơ cấu lái....................................................................23 III. Tính toán động học hình thang lái...........................................................23 3.1. Xác dịnh kích thước hình học của hình thang lái và quan hệ động học của góc quay bánh xe dẫn hướng..................................................................23 3.2. Xác định mômen cản quay vòng và lực lái lớn nhất...............................27 IV. Tính toán thiết kế cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng. ........................................................................................................................... 33 4.1 Thông số hình học:..................................................................................33 4.2 Thiết kế bộ truyền trục vít- êcu bi............................................................33 4.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng–cung răng................................................38 V. Tính bền các chi tiết còn lại của hệ thống lái............................................42 5.1 Tính bền trục lái......................................................................................42 5.2. Tính bền đòn quay đứng.........................................................................43 5.3. Tính bền đòn kéo dọc..............................................................................46 5.4. Tính bền đòn kéo ngang.........................................................................47 5.5. Tính bền đòn bên....................................................................................49 5.6. Tính bền khớp cầu (Rotuyl)....................................................................50 CHƯƠNG III. THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI..........................53 I. Đặc điểm của cường hoá lái.........................................................................53 1.1 Các yêu cầu của cường hoá.....................................................................53 1.2 Chọn loại trợ lực.....................................................................................53 II. Lựa chọn phương án bố trí cường hoá lái.................................................54 2.1. Một số phương án bố trí cường hoá hệ thống lái...................................54 III.Tính toán cường hóa lái.............................................................................62 3.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái.......................................................62 3.2. Xây dựng đặc tính cường hoá lái............................................................62 3.3. Tính toán xilanh lực................................................................................64 3.4 Tính sơ bộ hành trình làm việc của Piston:.............................................67 3.5 Xác định lưu lượng của bơm dầu:...........................................................67 3.6. Tính toán các chi tiết của van phân phối................................................69 CHƯƠNG IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT RO-TUYN....................................................................................72 5.1. Phân tích chi tiết gia công.........................................................................72 5.1.1. Kết cấu rô- tuyn...................................................................................72 5.1.2. Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của Rô-tuyn............72 5.1.3. Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu........................................73 5.1.4. Chọn phôi............................................................................................73 5.2. Lập sơ đồ nguyên công.............................................................................73 CHƯƠNG V. BẢO DƯỠNG – SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI........................81 I. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái.................................................................81 1.1. Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống.................................................................81 II. Sửa chữa hệ thống lái..................................................................................81 2.1. Những hiện tượng hư hỏng chính của hệ thống lái.................................81 2.2. Kiểm tra điều chỉnh cơ cấu lái:..............................................................82 2.3. Kiểm tra dẫn động lái và khắc phục khe hở:..........................................82 2.4. Kiểm tra trợ lực lái:...............................................................................82 Kết luận................................................................................................................. 84 Tài liệu tham khảo...............................................................................................85 Lời nói đầu Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khác nhau. Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên, đặc biệt là các loại xe 7 chỗ với ưu điểm về khả năng cơ động, tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Với ôtô nói chung và xe du lịch nói riêng, an toàn chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng của phương tiện. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động là hệ thống lái đặc biệt là ở tốc độ cao. Với đồ án tốt nghiệp của mình, em đã cơ bản hoàn thành việc thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch 7 chỗ. Sau hơn ba tháng, được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tiến Dũng và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội ngày….tháng.…năm 2010 Sinh viên Trần Nguyên Thủ 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI I. Mô tả chung hệ thống lái. 1. Tổng quan. Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết . Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận lực tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn động lái, các thanh dẫn động lái truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng. Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của xe và của từng chủng loại xe. Để quay vòng được thì người lái cần phải tác dụng vào vô lăng một lực. Đồng thời cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng phải quay quanh một tâm quay tức thời khi quay vòng. 2. Các trạng thái quay vòng của xe. Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là quá trình phức tạp. Khi xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ thấp thì ứng với mỗi vị trí góc quay của vành tay lái nhất định vl xe sẽ quay vòng với một bán kính quay vòng R0 tương ứng. Đây có thể coi là trạng thái quay vòng tĩnh (quay vòng đủ). Trong thực tế xe thường chuyển động ở tốc độ lớn, do vậy quá trình quay vòng là động, trạng thái quay vòng đủ ít xảy ra mà thường gặp là trạng thái quay vòng thiếu và quay vòng thừa xảy ra trên cơ sở của việc thay đổi tốc độ chuyển động, sự đàn hồi của lốp và hệ thống treo. 2 Khi quay vòng thiếu, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R 0 người lái phải tăng góc quay vành lái một lượng vl. Khi quay vòng thừa, để thực hiện quay vòng xe theo bán kính R0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng vl. Quay vòng thừa và quay vòng thiếu là những trạng thái quay vòng nguy hiểm, làm mất tính ổn định và tính điều khiển của xe vì chúng gia tăng lực ly tâm (vận tốc quay vòng của xe tăng kéo theo lực ly tâm khi quay vòng tăng). ở những trạng thái này yêu cầu người lái phải có kinh nghiệm xử lý tốt. Vấn đề chất tải, độ đàn hồi của lốp cũng có ảnh hưởng tới tính năng quay vòng và tính an toàn chuyển Ro Tr¹ng th¸i quay vßng thõa: RqvRo R qv Ro động của xe, đặc biệt là những xe có vận tốc lớn. 3.3. Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái. +Cơ cáu lái kiểu trục vít glôbôit - con lăn. + Cơ cấu lái kiểu trục vít - răng rẻ quạt và trục vít - êcu bi + Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng. 3.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái. + Bố trí vành lái bên trái (theo luât đi đường bên phải). + Bố trí vành lái bên phải (theo luật đi đường bên trái). 4. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ôtô là hệ thống lái. Theo đó hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và ngặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé. Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái. Đảm bảo được động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi quay vòng. Hệ thống trợ lực phải có tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng. Tránh va đập truyền ngược từ bánh xe lên vành lái Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh hưởng đến động học cơ cấu lái. Giữ chuyển động thẳng ổn định. Hệ thống lái phải bố trí thụân tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa. 4 II. Các bộ phận hợp thành hệ thống lái ôtô. 9 8 7 A B 6 3 5 2 4 1 Hình 1.2-Sơ đồ tổng quát hệ thống lái. 1.Vành lái 6.Hình thang lái 2.Trục lái 7.Đòn quay ngang 3.Cơ cấu lái 8.Trụ xoay đứng 4.Đòn quay đứng 9.Bánh xe 5.Đòn kéo dọc 1. Vành lái. Vành lái có dạng vành tròn. Lực của người lái tác dụng lên vành lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái. Mvl=Pl.rvl. Trong đó: Mvl : Là mô men vành lái Pl : Là lực mà người lái tạo ra trên vành lái rvl : Là bán kính vành lái. Vành lái của bất kỳ loại ôtô nào cũng có độ dơ nhất định, với xe con không được vượt quá 8 0 . 5 2. Trục lái. Trục lái có nhiệm truyền mômen lái xuống cơ cấu lái. Trục lái gồm có trục lái chính có thể chuyển động truyền chuyển động quay của vô lăng xuống cơ cấu lái và ống truc lái để cố định trục lái vào thân xe. Trục lái kết hợp với một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có va đập mạnh hoặc khi tai nạn xảy ra. Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loại trục lái không thay đổi được góc nghiêng. Ngoài cơ cấu hấp thụ va đập ở trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấu điều khiển như : cơ cấu khoá lái để khoá cứng trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái để có thể điều chỉnh vị trí vô lăng theo phương thẳng đứng phù hợp với người lái, hệ thống trượt trục lái để có thể điều chỉnh được chiều dài của trục lái và đạt được vị trí ngồi lái tốt nhất cho người lái . 3. Cơ cấu lái. Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền của cơ cấu lái thường bằng 18 đến 20 đối với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải . 3.1. Các yêu cầu của cơ cấu lái. Cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau: + Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe. + Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái + Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết. + Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái. + Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất. + Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao. + Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp. Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, 6 nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động … 3.2. Tỉ số truyền của cơ cấu lái: Tỷ số truyền cơ cấu lái ic là tỷ số giữa góc quay của bánh lái và góc quay của đòn quay đứng. ic  d   d   (1-1) - 2)  : góc quay bánh lái  : góc quay đòn đưng quay đứng Tỷ quay số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi quay vòng. Vấn đề chọn tỷ số truyền của cơ cấu lái trên cơ sở ứng với 1 đến 2 vòng quay của vô lăng thì bánh xe phải quay được tối đa từ 350 đến 450 từ vị trí trung gian trở đi. Quy luật 25 thay đổi tỷ số truyền thích hợp nhất được thể hiện 20 15 trên giản đồ bên: 10 Trong phạm vi góc quay   /2 thì tỷ số 5 truyền của cơ cấu lái có giá trị cực đại đảm bảo chính xác cao trong khi lái ôtô trên đường thẳng 720 540 360 180 180 360 540 720 gian lái là quay vành lái một góc nhỏ quanh vị trí Hình 1.3: Quy luật thay đổi tỷ số truyền ic của cơ cấu trung gian. Ngoài việc lái nhẹ ra, cơ cấu lái có tỷ số lái với tốc độ cao và giúp lái nhẹ nhàng vì đa số thời truyền thay đổi theo qui luật như thế sẽ giảm ảnh hưởng của những va đập từ bánh dẫn hướng lên vành lái. 7 Khi  > /2 thì ic giảm rất nhanh, ở hai rìa của đồ thị thì ic hầu như không thay đổi. ở đoạn này khi quay vành lái một góc nhỏ thì bánh dẫn hướng quay một góc lớn giúp khả năng quay vòng của ôtô tốt hơn. 3.3. Tỷ số truyền của dẫn động lái id Tỷ số truyền này phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. Trong quá trình bánh xe dẫn hướng quay vòng giá trị của các cánh tay đòn sẽ thay đổi. Trong các kết cấu hiện nay id thay đổi không nhiều lắm: id = 0,9  1,2 3.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái il Là tỷ số giữa tổng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng và lực đặt lên vành lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng. il  pc pl pc  Mc c (1 - 2) , pl  Ml r (1 - 3) Trong đó: Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe. c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đường trục đứng kéo dài. Ml - mômen lái đặt trên vành lái. r - bán kính vành tay lái. Như vậy ta có: il  Mc r . c Ml (1 - 4) Bán kính vành tay lái ở đa số ôtô hiện nay là 200  250mm và tỷ số truyền góc ig không vượt quá 25 vì vậy il không được lớn quá, il hiện nay chọn trong khoảng từ 10  30. 8 3.5. Hiệu suất thuận Hiệu suất thuận là hiệu suất tính theo lực truyền từ trên trục lái xuống. Hiệu suất thuận càng cao thì lái càng nhẹ. Khi thiết kế hệ thống lái yêu cầu phải hiệu suất thuận cao. 3.6. Hiệu suất nghịch Hiệu suất nghịch là hiệu suất tính theo lực truyền từ đòn quay đứng lên trục lái. Nếu hiệu suất nghịch rất bé thì các lực va đập tác dụng lên hệ thống chuyển động của ôtô sẽ không truyền đến bánh lái được vì chúng bị triệt tiêu bởi ma sát trong cơ cấu lái. Nhưng không thể đưa hiệu suất nghịch xuống thấp quá vì khi đó bánh lái sẽ không tự trả lại được về vị trí ban đầu dưới tác dụng của mômen ổn định. Bởi vậy để đảm bảo khả năng tự trả bánh lái từ vị trí đã quay về vị trí ban đầu và để hạn chế các va đập từ đường tác dụng lên hệ thống lái trong một phạm vi nào đấy thì cơ cấu lái được thiết kế với một hiệu suất nghịch nhất định. 3.7 Một số loại cơ cấu lái thường dùng: 3.7. 1. Cơ cấu lái trục vít chốt quay Cơ cấu lái loại này gồm hai loại: + Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay. Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít chốt quay + Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay. Ưu điểm: 9 A-A 3 1 1 1 2 1 B Nh×n theo B A A H×nh 1 C¬ cÊu l¸i trôc vÝt con LAl¨n 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 trục vít ta có thể có loại cơ cấu lái chốt quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi. 3.7. 2. Cơ cấu lái trục vít con lăn Loại cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít glôbôit 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba tầng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái. 10 3.7.3. Cơ cấu lái trục vít -êcu bi - thanh răng - cung răng. Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu. Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn hướng. 1 2 3 4 5 6 7 Hình 1.6- Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn. 10 00 1. vỏ cơ cấu lái 6. Phớt 2. ổ bi dưới 7. Đai ốc điều chỉnh 3.Trục vít 8. Đai ôc hãm 4. Êcu bi 9. Bánh răng rẻ quạt 5. ổ bi trên 10.Bi 8 9 Cơ cấu lái kiểu trục vít- êcu bi – cung răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn). 11 4. Dẫn động lái. Dẫn động lái gồm những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe. Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau: + Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. + Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng. + Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tùy theo bố trí chung. Quan hệ hình học ACKERMAN. Quan hệ hình học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường kéo dài của tâm trục cầu sau . L H ì n  h 2 O B . 1 Quan hệ hình học của ACKERMAN. Hình 1.71 S Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một ơ cầu) phải quay theo các góc ,  khác nhau và quan hệ hình học được xác định đ theo biểu thức sau : ồ B bCotg   Cotg  (1- 5) L i ể u 12 d i  β ễ n c á c k Trong đó : í L : chiều dài cơ sở ccủa xe. h hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua B0 : khoảng cách của t tâm trục bánh xe và song song với mặt đường . h ,  : Góc quay của bánh xe dẫn hướng phía trong và phía ngoài ư Để đảm bảo điểu kiện ớ (1), trên xe sử dụng cơ cấu hình thang lái 4 khâu gọi là hình thang lái Đantô. Hình c thang lái Đantô chỉ áp dụng gần đúng điều kiện trên, song do kết cấu đơn giảncnên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có ủ cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học kích thước và vị trí đòn của a của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh đ xe dẫn hướng lớn. Giá trịòsai lệch so với lý thuyết từ 0 030’ đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp. n q hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thanh lái Đối với dầm cầu liền, u Đantô như sau: a Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các y bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuyl lái). Các đ đòn bên quay quanh đường ứ tâm trụ đứng (hình 1.8) n g. v v Rs §ßn kÐo ngang DÇm cÇu liÒn b) a) Hình 1.8 - Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền. a. Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền. b. Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu. 13 Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau. Số lượng các đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo…nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học ACKERMAN, tức gần đúng với hình thang lái Đantô. Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình 1.9: Hình1.9 - Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập a. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu. b. Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu. Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng và hai hình thang lái 4 khâu Đantô. Hình 1.10 Bố trí hai cầu trước dẫn hướng 14 Trong các kết cấu hiện nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1. 5. Các góc đặt bánh xe. Để tránh trường hợp người lái vẫn phải tác động liên tục lên vô lăng để giữ xe ở trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn để quay vòng xe, các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất định . Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe. nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau: + Khó lái. + Tính ổn định lái kém. + Trả lái trên đường vòng kém. + Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh). 5.1 .Góc nghiêng ngang của bánh xe (Camber). (-) (+) CAMBE R 9 00 Hình 1.11- Góc 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. Góc Camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục trụ đứng, để làm giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái. 15 Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để các bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc Camber thường âm. 5.2. Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster). Góc nghiêng dọc của trụ đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trụ xoay đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. 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. (-) Góc Caster (+) V c Hình 1.12 – Caster và khoảng Caster. Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Yb. Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều tiến của xe (Caster dương) thì phản lực bên Y b của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc một mô men ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau: M=Yb.c (1- 6) 16