Chương Thiết kế hệ thống lái TS Nguyễn Lê Duy Khải nldkhai@yahoo.com Tel.: 0168.960.8039 ĐHBK TPHCM - 2017 - Nội dung Chức năng, điều kiện làm việc Yêu cầu Chọn phương án thiết kế hệ thống lái Thiết kế bố trí chung hệ thống lái Thiết kế kỹ thuật hệ thống lái Trợ lực lái Góc đặt bánh xe 1.a Chức hệ thống lái + Điều khiển bánh xe dẫn hướng cách xác + Duy trì lực lái phù hợp + Truyền cảm giác đường tới người lái + Hấp thụ phần lớn tải trọng đường truyền lên vành tay lái + Bảo đảm hoạt động hệ thống treo 1.b Điều kiện làm việc + Hệ thống lái điều khiển hướng chuyển động ô tô: thẳng + quay vòng + Tải trọng lên hệ thống lái moment cản quay vòng, Mcqv (Khi chuyển động thẳng, khơng có tải lên hệ thống lái) + Mcqv đạt giá trị max quay vòng ngặt (rqv min) quay vòng chỗ (va = 0) Yêu cầu a Yêu cầu kỹ thuật: • Phải đạt bán kính quay vịng nhỏ cho phép đường Tối ưu rqvmin = (quay vịng chỗ) • Đảm bảo điều kiện động học quay vịng đúng: Khi quay vịng tất bánh xe phải lăn không trượt đường • Ổn định chuyển động thẳng b Yêu cầu đặc trưng: Hệ thống lái phải người điều khiển  HTL phải phù hợp khả người: • [Pvl], [rvl], [vl] • Độ xác điều khiển: đặc trưng độ rơ chi tiết HTL c Yêu cầu chung: • Kết cấu đơn giản, kích thước trọng lượng nhỏ; • Cơng nghệ chế tạo đơn giản, dễ bảo dưỡng, … Chọn phương án thiết kế Chọn cụm bản: • Cơ cấu lái: dẫn động từ vành tay lái đến bánh xe dẫn hướng • Dẫn động lái: dẫn động từ bánh xe dẫn hướng sang bánh xe dẫn hướng khác Vành lái; Trục lái; Trục vít; Cung răng; Đòn quay đứng; Đòn kéo dọc; Cam quay; 8, 9, 10 Hình thang lái; 11 Trục bánh xe Chọn phương án thiết kế Hệ thống lái hệ thống treo độc lập Chọn phương án thiết kế • Hiện dùng cấu hình thang lái để dẫn động lái Hầu chi tiết hệ thống lái khơng có phương án chọn thứ hai  thiết kế hệ thống lái đơn giản • Cơ cấu lái gồm:  Cụm truyền động: Vành tay lái, đòn bên  Hộp tay lái: Có tỷ số truyền lớn, thay đổi phương truyền động Chỉ cịn hộp tay lái có nhiều phương án để chọn  Có hai kiểu: o Kiểu hộp: trục vít – cung trục vít – ecu – cung trục vít – ecu bi – cung trục vít - lăn o Kiểu thước: trục vít – Chọn phương án thiết kế Trục lái – Vành tay lái Chọn phương án thiết kế a b Trục lái 10 Chọn phương án thiết kế Đòn kéo 20 Chọn phương án thiết kế Hình thang lái 21 Chọn phương án thiết kế Sơ đồ loại hình thang lái 22 Chọn phương án thiết kế Cơ cấu lái Tay khuỷu Thanh ngang Đòn kéo dọc Tay pitman Đầu ngang Hình thang lái kiểu phụ thuộc 23 Chọn phương án thiết kế Hình thang lái kiểu độc lập 24 Chọn phương án thiết kế Đầu ngang Cơ cấu lái Đầu Cam quay Thanh kết hợp làm hình thang lái 25 Chọn phương án thiết kế Lưu ý động học hệ thống treo 26 Chọn phương án thiết kế Chọn phương án: • Xe du lịch, xe tải nhẹ: chọn kiểu thước kết cấu đơn giản, giá thành thấp • Xe tải trung bình, lớn: chọn kiểu hộp • Tùy thuộc điều kiện lái cụ thể, chọn truyền có tỷ số truyền thay đổi cố định 27 Thiết kế bố trí chung HTL Sau chọn phương án, có sơ đồ nguyên lý cụm • Tỷ số truyền động:  itd  vl bx 440o trung binh  35o • Tỷ số truyền lực: itl  M canquayong max M vl  theoLTOT Pvl Rvl Tính Pvl < [Pvl] Nếu khơng thỏa mãn phải cường hoá: Pch = Pvl – [Pvl] Chú ý: Cường hố giá trị trên, khơng nên cường hố lớn Nếu Pch q lớn Pvl nhẹ đi, người lái khơng cịn cảm giác lái  nguy hiểm Giải pháp: Khống chế Pch giá trị cho phép cách thêm van điều áp bơm dầu hệ thống cường hoá lái thủy lực 28 Thiết kế bố trí chung HTL • Hiệu suất thuận: Là hiệu suất đường truyền từ vành lái đến cấu lái  nói lên khả tác động người lái đến cấu lái • Hiệu suất nghịch: Nguợc lại  khả tác động cuả dao động bánh xe dẫn hướng truyền lên vành tay lái Hiệu suất nghịch lớn  người lái dễ mệt đuờng xấu Hiệu suất nghịch nhỏ  người lái khơng cịn cảm giác mặt đường tốt xấu Vậy mong muốn h/suất thuận lớn tốt, h/suất nghịch khoảng cho phép 29 Thiết kế kỹ thuật HTL Vành tay lái: chọn bán kính vành tay lái Hiện vành lái cịn tác dụng trang trí  có nhiều kiểu kết cấu để tạo thẩm mỹ cao Trục lái: góc đặt trục nhỏ 90o Góc nhỏ khả tác động lực thấp Khi trục đặt nghiêng nối trục hộp tay lái phải qua 1-2 khớp đăng Hộp tay lái: chất hộp giảm tốc, gồm 1-2 truyền Cụm truyền động: gồm đòn quay đứng (chịu uốn), đòn kéo (cần khả ổn định dọc trục) Tất đòn kéo phải làm dạng Trụ đứng – cam quay: • Cố định dầm cầu (cam quay tự do)  xe tải lớn; • Cố định cam quay; • Tự (dầm cam quay khơng cố định)  mịn  xe du lịch, tải nhỏ 30 Thiết kế kỹ thuật HTL * Giải pháp thiết kế kỹ thuật: Thiết kế phải thỏa mãn yêu cầu đặc trưng hệ thống: lái xác  khâu, khớp khơng có độ rơ (khơng tưởng!)  Chấp nhận có độ rơ cho phép Hai giải pháp khử độ rơ: khử định kỳ khử liên tục • Khử định kỳ: chủ yếu hộp tay lái Với cấu trục vít – bánh vít, trục vít – răng: mau mịn Giải pháp: + Làm trục vít lệch tâm, mịn điều chỉnh cung theo chiều trục; + Ăn khớp bên; + Làm trụ vít xoắn • Khử liên tục: khâu chuyển động song phẳng nên khớp khớp cầu  làm cấu lò xo điều chỉnh lực ép 31 Thiết kế kỹ thuật HTL 1) Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 32 Thiết kế kỹ thuật HTL Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 33 Thiết kế kỹ thuật HTL Xác định lực tác dụng lên vành tay lái 34