Lời nói đầu === === Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lợng hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phơng tiện chủ yếu để chuyên chở những hàng hoá và hành khách. Cùng với sự phát triển của ngành khoa học và kỹ thuật khác, ngành sản xuất chế tạo ôtô trên thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, tốc độ, an toàn cũng nh đạt hiệu quả kinh tế cao. Chủng loại xe cũng ngày càng phong phú. Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rất nhiều chủng loại xe và xuất sang các nớc khác trong đó có Việt Nam. Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe tải nhỏ vừa và lớn. Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nớc ta. Một số loại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ nh loại 2,5 tấn thì cha có do vậy để giảm bớt nặng nhọc cho ngời lái thì yêu cầu đề ra là phải thiết kế bộ trợ lực lái cho các loại xe này và đó cũng chính là nội dung đồ án em đợc giao. Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe: Hyundai 2,5 tấn 1 Chơng I Phân tích chọn phơng án thiết kế hệ thống lái 1.1 Nhiệm vụ, thiết kế hệ thống lái cho xe tải 2,5 1.1.1. Nhiệm vụ TT Tên danh nghĩa Ký hiệu Giá trị Đơn vị đo 1 Tải trọng xe G 25000 N 2 Trọng lợng bản thân xe G 0 27500 N 3 Trọng lợng toàn bộ xe G T 54150 N 4 Phân cho cầu trớc G 1 13500 N 5 Phân cho cầu sau G 2 39000 N 6 Ký hiệu lốp B dì 7 16ì inch 7 Chiều dài cơ sở L o 3350 mm 8 Chiều rộng cơ sở B 1450 mm 9 Chiều rộng vết trớc B T 1630 mm 10 Chiều rộng vết sau B S 1435 mm 11 Chiều cao của xe H 2210 mm 12 Chiều dài toàn bộ L 6183 mm 13 Chiều dài trục lái l Tl 720 mm 14 Bán kính vành tay lái R 1 200 mm 15 Đờng kính trục lái 15 mm 16 Chiều rộng toàn bộ B 2010 mm 17 Ký hiệu lốp 406,4 mm 18 Bán kính quay vòng min 6500 mm 19 Vận tốc max V max 106 Km/h 20 Góc nghiêng trụ đứng 6 độ 21 Góc thoát sau xe 27 độ 22 Góc thoát trớc xe 28 độ 23 Tỷ số truyền cơ cấu lái i 20,5 2 Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hớng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hớng cũng nh để giữ hớng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. 1.1.2. Yêu cầu Dựa vào yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của xe và hàng thì hệ thống lái phải có 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 ngời lái. Đảm bảo đợc động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị tr- ợt lết khi quay vòng. Hệ thống trợ lực phải chính xác 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 hớng. Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành lái và góc quay bánh xe dẫn hớng. Cơ cấu lái phải đợc đặt ở phần đợc treo để kết cấu hệ thống treo trớc không ảnh hởng đến động học cơ cấu lái. Hệ thống lái phải bố trí sao cho thụân tiện trong việc bảo dỡng và sửa chữa. Hệ thống cờng hoá lái thuỷ lực 3 1.1.3. Sơ đồ nguyên lý: Trong trờng hợp này phần giữa của trụ phân phối 4 đợc giữ ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chất lỏng. ở bộ phận phân phối thờng đặt loxo 15 cờng hoá chỉ bắt đầu làm việc khi nào lực tác dụng lên vành tay lái 8 đủ thắng lực loxo 15. Khi tăng lực cản do quay vòng thì lực tác dụng lên bánh lái sẽ không thay đổi. Để đảm bảo sự nhạy cảm đối với mặt đờng trong kết cấu có đặt van đĩa 6 và buồng phản ứng nằm ngay sau van. Khi dịch chuyển trụ phân phối 4 về phía này hoặc về phía khác tơng đối với vỏ thì trụ phân phối phải thắng đợc lực loxo 7 và áp lực của chất lỏng ở buồng phản ứng nằm sau van đĩa số 6. Nguyên lý làm việc: Khi đi thẳng con trợt ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hoàn tự do của dòng chất lỏng do vậy chất lỏng ở các khoang a và b thông nhau. Dầu từ bơm dầu 5 đi vào trong khoang a và b. Một đờng dầu đi theo đờng dầu 10, 11 đến các khoang A, B, áp suất trong các khoang và các đờng ống dẫn bằng nhau do đó hệ thống không đợc cờng hoá. Khi quay vòng sang phải con trợt 4 đi xuống, ở khoang a đờng dầu nạp đợc mở, đờng dầu hồi thì đóng lại. Còn trong khoang b thì đờng ống nạp đóng lại, đờng dầu hồi đợc mở ra. Khi đó dầu từ bơm dầu 5 đi khoang a theo 10 đến buồng A của xilanh sinh lực làm piston dịch chuyển sang phải, thông qua cơ cấu hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hớng phía bên phải 4 Xilanh lực. Thanh kéo dọc. Bánh xe dẫn h ớng. Con tr ợt. Bơm dầu. Van đĩa. Loxo định tâm. Vành tay lái. Đ ờng dầu hồi. 10,11- Đ ờng dầu. Hình 1.7 Sơ đồ c ờng hoá hệ thống lái thuỷ lực A B 1 b a quay về phía bên phải. Piston đẩy dầu từ buồng B của cơ cấu xilanh sinh lực đi vào 11 vào khoang b trở về bơm dầu 5. Khi dừng đánh tay lái, con trợt 4 đứng yên nhng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng A, kéo bánh xe dẫn hớng 3 tiếp tục đi sang phải, thông qua đòn liên kết 2 làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi xuống, con trợt trở về vị trí trung gian kết thúc quá trình cờng hoá. Đây là nguyên lý tuỳ động của hệ thống cờng hoá. Khi quay vòng sang trái, con trợt 4 đi lên, ở khoang a đờng dầu ống nạp đóng lại còn đờng dầu hồi đợc mở ra. Trong khoang b đờng dầu nạp đợc mở ra còn đờng dầu hồi đợc đóng lại. Dầu tờ bơm 5 đi vào khoang b theo 11 đi vào khoang B của xilanh sinh lực làm cho piston dịch chuyển sang trái đẩy bánh xe dẫn hớng 3 quay về bên trái, đồng thời thông qua hệ thống hình thang lái sẽ kéo bánh xe bên phải quay về phía bên trái. Piston đẩy dầu từ khoang A theo 10 trở về khoang a theo đờng dầu hồi trở về bơm 5. Khi dừng đánh tay lái, con trợt 4 đứng yên nhng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng b, kéo bánh xe dẫn hớng 3 tiếp tục đi sang trái, thông qua đòn liên kết 2 làm cho vỏ cơ cấu phân phối đi lên, con trợt sẽ trở về vị trí trung gian kết thúc quá trình cờng hoá. 2. Các phơng án thiết kế Đối với loại xe đang thiết kế là loại xe tải trung bình vận tải hàng hoá trong điều kiện quãng đờng ngắn. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe dẫn h- ớng lớn do đó lực lái lớn nhất mà ngời lái phải đặt lên vành tay lái để thắng đợc lực cản quay vòng lớn. Nên cần phải bố trí cờng hoá lái nhằm làm giảm bớt sức lao động cho ngời lái, đồng thời làm tăng tính ổn định cho xe khi ôtô quay vòng. 2.1. Một số phơng án bố trí cờng hoá hệ thống lái Trên xe ôtô bố trí trợ lực lái dạng thuỷ lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lợng, van phân phối và xilanh lực. Tuỳ thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra các phơng án sau: Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái. Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái. Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau. 2.1.1.Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái 5 Phơng án bố trí này giống nh trên xe ZIN - 130, van phân phối, xilanh lực đợc bố trí chung với cơ cấu lái. u điểm của phơng pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các đờng ống là ngắn nhất cho nên tránh đợc những khả năng phát sinh dao động do sự không ổn định động lực học do c- ờng hoá gây nên. Tuy nhiên nhợc điểm chính của phơng pháp bố trí này là hầu nh toàn bộ các chi tiết của dẫn động hệ thống lái phải chịu tác dụng của mômen cản quay vòng toàn bộ của các bánh xe dẫn hớng. Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hớng. Sử dụng phơng pháp này là không có lợi do phải tăng khối lợng các chi tiết dẫn động lái và cơ cấu lái. 6 2.1.2. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái Trong phơng án này van phân phối và xilanh lực đợc bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố trí nh thế này cho phép ta ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hớng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hớng sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một cụm. Bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đờng kính của xilanh lực thì không đảm bảo lái nhẹ bởi vì khi quay vòng những lực thành phần bên tác dụng lên đòn quay đứng từ thanh kéo dọc (lực thành phần hớng kính tác dụng lên vỏ van phân phối) sẽ cản trở chuyển dịch của con trợt và chính nguyên nhân này làm tăng đáng kể lực ở vành tay lái. 7 1 - Đòn quay đứng. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu xilanh lực, van phân phối + cơ cấu lái. 5 - Cầu dẫn h ớng. 6, 9 ,10 - Cơ cấu hính thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn h ớng. 12 - Trục quay. Hình 3.1 Bộ c ờng hoá lái bố trí cơ cấu lái van phân phối và xilanh lực thành một cụm. CC B 2 1 4 3 10 11 7 6 5 12 9 11 8 1 - Cơ cấu lái 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu xilanh lực và van phân phối. 5 - Cầu tr ớc của bánh xe dẫn h ớng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. Hình 3.2 Bộ c ờng hóa bố trí cơ cấu lái riêng xilanh lực và van phân phối thành một cụm. CC B 2 1 4 3 10 11 7 6 5 12 9 11 8 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn h ớng. 12 - Trục quay. 2.1.3. Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực ở phơng án này, van phân phối đợc bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xilanh lực nằm riêng rẽ. Trong kiểu bố trí này đòi hỏi các đờng ống dẫn phải dài nhng u điểm chính của nó lại là cơ cấu lái và dẫn động lái đợc giảm tải khỏi tác động của cờng hoá lái, công suất của cờng hoá lái dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Trong trờng hợp này ta bố trí xilanh lực trên hình thang lái để giảm thiểu lực tác dụng lên cơ cấu lái và lên dẫn động lái do vậy nó làm giảm kích th- ớc của dẫn động lái và làm giảm dao động ở hệ thống dẫn động do lực cản quay vòng sinh ra. 8 Hình 3.3 Bộ c ờng hóa bố trí van phân phối cơ cấu lái và xilanh lực đặt riêng rẽ. 1 - Van phân phối 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Cơ cấu lái. 5 - Cầu tr ớc của bánh xe dẫn h ớng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn h ớng. 12 - Trục quay. 13 - Xilanh lực. 11 8 13 7 10 6 9 2 3 5 12 CC 1 4 B 11 2.1.4. Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau Trong phơng án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực nằm tách biệt với nhau. Nó cũng có đầy đủ những u điểm của các phơng án bố trí trớc nh là cơ cấu lái và dẫn động lái đợc giảm tải khỏi lực tác động của cờng hoá, công suất của cờng hoá dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Tuy nhiên bố trí nh phơng án này tay lái vẫn không nhẹ và lực tác động lên van phân phối thay đổi do cánh tay đòn thay đổi. 9 1 - Cơ cấu lái. 2 - Thanh kéo dọc. 3 - Đòn quay ngang. 4 - Vân phân phối. 5 - Cầu tr ớc của bánh xe dẫn h ớng. 6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái. 7 - Trục lái. 8 - Vành tay lái. 11 - Bánh xe dẫn h ớng. 12 - Trục quay. 13 - Xilanh lực. Hình 3.3 Bộ c ờng hóa bố trí van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, xi lanh lực nằm ở trên hình thang lái. 5 7 8 11 10 6 4 3 1 2 CC B 12 9 11 13 Vì kết cấu các cụm chi tiết của xe nhỏ gọn, để phù hợp với hình dáng kích thớc của xe ta phải lựa chọn phơng án thiết kế cụm cờng hóa đảm bảo các yêu cầu sau: Đảm bảo đợc tính năng cờng hoá, nhng vẫn phải tạo đợc cảm giác lực cản của mặt đờng cho ngời lái. Cách bố trí của phơng án phải phù hợp với xe thiết kế. Giá thành sản xuất, thay thế phải đảm bảo tính kinh tế. Dễ dàng tháo lắp, bảo dỡng và sửa chữa. Qua đánh giá và phân tích các u, nhợc điểm của các phơng án bố trí c- ờng hoá. Ta thấy phơng án 4 là phơng án thích hợp nhất để tính toán và thiết kế. 3. Tính toán cờng hóa lái 3.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái Ta biết rằng khi cha có cờng hoá lái, muốn quay vòng ôtô thì ngời lái phải tác dụng một lực rất lớn lên vành tay lái để thắng đợc lực cản quay vòng. Nếu sử dụng lực này trong một thời gian dài thì ngời lái sẽ bị mệt và không an toàn khi di chuyển. Do vậy ta phải xác định đợc lực lớn nhất mà ngời lái phải tác dụng lên vành tay lái. Theo nh phần 2.4 ta đã xác định đợc lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản của mặt đờng. max 47,68( )P KG = . 3.2. Xây dựng đặc tính cờng hoá lái Theo giáo trình TKTT ôtô thì đặc tính của cờng hoá chỉ rõ sự đặc trng của quá trình làm việc của bộ cờng hoá hệ thống lái. Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà ngời lái đặt lên vành tay lái P l và mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hớng M c . ( ) . . . c l d th M P KG R i i = . Qua đây ta thấy khi không có cờng hoá thì lực đặt lên vành tay lái chỉ phụ thuộc vào mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hớng (vì R, i , i d , th là những hằng số). Do đó đờng đặc tính là những đờng bậc nhất đi qua gốc toạ độ. Theo tính toán ở phần trớc khi quay vòng ôtô tại chỗ mômen cản quay vòng là lớn nhất, toạ độ xác định điểm này trên đờng đặc tính là B [47,68 ; 117,3]. Vậy đờng đặc tính đợc xác định P 1 = f(M c ) sẽ đi qua gốc toạ độ và đi qua điểm B [47,68 ; 117,3]. 10 [...]... dạng của bộ phận đàn hồi hệ thống treo và chọn các thông số cần thiết của hệ thống truyền dẫn động lái Từ lý thuyết quay vòng ta thấy để nhận đợc sự lăn tinh của các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng thì hệ thống lái phải đảm bảo mối quay hệ sau đây của của góc quay bánh xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô máy kéo mối quan hệ đó đợc thể hiện ở... hình góc nằm Với xe thiết kế là xe tải cho nên tỷ số truyền thang lái trong khoảng 16 ữ 32 Vì ta chọn idđ = 1 cho nên ig = 20,5 tức là khi góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hớng là 370 thì góc quay của vành tay lái là 7600 Thời gian quay vòng tay lái là thời gian mà ngời lái phải quay vành tay lái từ vị trí tận cùng bên trái sang vị trí tận cùng bên phải tức là phải quay vành tay lái đi một góc 760... hình thang lái khi xe đi thẳng Sơ xe quay vòng Trong trờng hợp khi xe vào đờng vòng để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hớng không bị trợt lết hoặc trợt quay thì đờng vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó là tâm quay vòng tức thời của xe (điểm 0 trên hình 2.2) 27 L 0 B Rs Theo giáo trình thiết kế và tính toán ôtô ta có quan hệ giữa và...Khi hệ thống lái đợc lắp cờng hoá đờng đặc tính của của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên vành tay lái và mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hớng Mc Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất Khi con trợt của van phân phối ở vị trí trung gian thì lực cờng hoá quy dẫn lên vành tay lái Pc = 0 nên mômen cản quay vòng Mc = 0 Do bộ cờng hoá đợc thiết kế ở van phân phối có lò... những kết cấu khác nhau và ứng với bề rộng khác nhau của tiết diện lu thông Nếu chọn đờng đặc tính của van phân phối là đờng cong 1 và 2 thì áp suất dầu trong hệ thống sẽ có sự thay đổi đột ngột gay nên tải trọng va đập trong hệ thống làm giảm tuổi thọ các chi tiết trong hệ thống cờng hoá Đờng 4 và 5 thì áp suất thay đổi tơng đối đều nhng vẫn có độ chậm tác dụng vẫn gây nên sự mất linh hoạt của hệ thống. .. cờng 24 hoá thì đợc làm kín bằng xecmăng vát nghiêng đầu 450 loại này chịu đợc tải trọng va đập và chịu mài mòn cao 25 Chơng II tính toán động học của dẫn động lái 2.1 Tính động học của hệ thống lái 2.1.1 Tính động học hình thang lái Nhiệm vụ của tính toán động học dẫn động lái là xác định những thông số tối u của hình thang lái để đảm bảo động học quay vòng của các bánh xe dẫn hớng một cách chính xác... Nếu ngời lái đánh lái với vận tốc 1,5(v/s) thì thời gian quay vòng là: 15200 t= = 2,81( s ) 1,5.3600 (2 - 5) 2.2 Xác định mômen cản quay vòng 32 Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái: c d V B e l m n l0 r P Lực tác động lên vành tay lái của ôtô sẽ đạt giá trị cực đại khi ta quay Hình 2.4 vòng ôtô tại chỗ Lúc đó mômen cản quay vòng trên bánh xe dẫn hớng Mc Sơ đồ lực tác dụng lên hệ thống lái sẽ bằng... dẫn hớng ngời ta làm các góc đặt bánh xe: - góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe - góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe - góc lệch của vết tiếp xúc của lốp với mặt đờng so với mặt phẳng giữa của bánh xe - góc doãng của bánh xe dẫn hớng c góc chụm của bánh xe dẫn hớng 35 Tất cả các góc này để làm ổn định cho hệ thống lái nhng chúng làm xuất hiện mômen cản... hợp xe đi thẳng Các đòn bên tạo với phơng dọc một góc Khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa và vẫn đợc giữ nguyên nh công thức trên thì hình thang lái Đan Tô không thể thoả mãn hoàn toàn đợc 26 Tuy nhiên ta có thể chọn một kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phép tức là độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho. .. các bánh xe dẫn hớng tại chỗ sẽ nặng hơn, còn nếu chon Pc quá nhỏ thì ngời lái sẽ không đủ cảm giác về chất lợng mặt đờng P 47,68 KG B Không có ccửụứnhoá Khoõng coự ờng g hoaự D Có cờng hoá Coự cửụứng hoaự 15 KG C A 2,5 KG 0 6,15 KGm 117,3 KGm Mc 3.3 Xác định lực tính toán Với ôtô tải để giảm cờng độ Hình 4.1 của ngời lái thì lực lái lớn nhất lao động Đồ thị đặc tính của bộ cờng hoá mà ngời lái phải . phơng án thiết kế hệ thống lái 1.1 Nhiệm vụ, thiết kế hệ thống lái cho xe tải 2,5 1.1.1. Nhiệm vụ TT Tên danh nghĩa Ký hiệu Giá trị Đơn vị đo 1 Tải trọng xe G 25000 N 2 Trọng lợng bản thân xe G 0 27500. tính ổn định cho xe khi ôtô quay vòng. 2.1. Một số phơng án bố trí cờng hoá hệ thống lái Trên xe ôtô bố trí trợ lực lái dạng thuỷ lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là một hệ thống tự điều. loại xe tải nhỏ vừa và lớn. Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nớc ta. Một số loại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ nh loại 2,5 tấn