SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CĐKT LÝ TỰ TRỌNG  BÀI TIỂU LUẬN HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TP.Hồ Chí Minh Ngày 11 – 2 -2014 Họ tên: Đỗ Minh Tân Lớp: 13CĐÔ3 2 Sinh viên: Đỗ Minh Tân LỜI NÓI ĐẦU 4 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. 1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 1.1.1. Nhiệm vụ 5 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái 6 1.1.3. Phân loại hệ thống lái 7 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái 8 1.2.1. Cấu tạo 1.2.2. Nguyên lý hoạt động 9 1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái 9 1.3.1. Trục lái 9 1.3.2. Cơ cấu lái 10 1.3.2.1. Chức năng 10 1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng 1 1.3.3. Dẫn động lái 15 1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái 18 1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái 19 CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG 20 2.1. Hệ thống lái cơ khí thông thường không trợ lực. 20 2.1.1. Hệ thống lái loại trục vít – bánh vít 20 Cấu tạo: 20 Nguyên lý làm việc : 21 2.1.2. Hệ thống lái loại thanh răng – bánh răng 21 Cấu tạo: 21 3 Sinh viên: Đỗ Minh Tân Nguyên lý hoạt động: 21 2.1.3. Đánh giá về hệ thống lái cơ học loại thường ( không có trợ lực) 21 2.2. Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử) 22 2.2.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực 23 2.2.2. Bộ trợ lực lái loại khí 24 Cấu tạo : 24 Nguyên lý hoạt động: 24 2.2.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 24 2.2.3.1. S ơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực 25 2.2.3.2. Bộ trợ lực thủy lực 27 2.2.3.3. Bơm trợ lực lái 29 2.2.4. Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử . 29 2.3. Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 30 2.3.1. Khái niệm 30 2.3.2. Một số bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 30 2.3.3. Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển điện tử. 31 2.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 33 2.3.5. Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 35 LỜI NÓI ĐẦU Ô tô là một phương tiện giao thông đang dần dần phổ biến ở nước ta. Nó giữ vai trò quan trọng trong mạng lưới giao thông đường bộ. 4 Sinh viên: Đỗ Minh Tân Từ khi ra đời cho đến nay, ngành công nghiệp ô tô đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật. Với sự tăng trưởng tốc độ và mật độ chuyển động của ô tô ngày nay đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính điều khiển ở mức độ cao. Nhằm đảm bảo tính an toàn khi chuyển động của xe, hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra. Hệ thống lái là một trong những hệ thống hết sức quan trong trên ô tô. Nó quyết định tới tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô. Đề tài“ Nghiên cứu, phân tích và đánh giá động lực học hệ thống lái ô tô” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học ô tô khi quay vòng. Từ đó đưa ra những lời khuyên để đảm bảo quỹ đạo chuyển động và ổn định cho xe khi chuyển hướng. Nội dung đề tài: Chương I: Tổng quan về hệ thống lái Trình bày về nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung của một hệ thống lái. Đưa ra một số bộ phận chính và các thông số cơ bản của hệ thống lái. Chương II: Một số hệ thống lái thông dụng Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động một số hệ thống lái cũng như từng bộ phận của hệ thống lái đó. Hệ thống lái thuần túy cơ khí, hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái trợ lực có điều khiển. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. 1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống lái dùng để giữ đúng hướng chuyển động hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô khi cần thiết. Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách: + Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng (hình1-1(a)) + Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động (hình1-1(b)) + Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên. 5 Sinh viên: Đỗ Minh Tân Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe cơ giới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay đổi hướng momen ở các bánh xe chủ động thường áp dụng cho các loại xe cơ giới bánh xích. Đối với xe bánh xích, có thể kết hợp việc truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của xe với việc hãm các bánh xe phía gần tâm quay vòng để quay vòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có thể quay vòng xe tại chỗ. Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là hệ thống quan trọng nhất. Hình 1 - 1: Các phương pháp quay vòng xe cơ giới 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, trong thời gian ngắn, trên diện tích bé. + Đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng tránh trượt lê gây mòn lốp. + Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần đặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng. + Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướng lên các vành tay lái 6 Sinh viên: Đỗ Minh Tân + Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. Với xe có tốc độ lớn hơn 100Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong khoảng (25 – 100)Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27 độ. + Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định + Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ thống treo không ảnh hưởng đến cơ cấu lái), cấu tạo đơn giản điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi. + Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điều khiển được xe. Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người sử dụng khi bị đâm chính diện. 1.1.3. Phân loại hệ thống lái a) Phân loại theo cách bố trí cơ cấu lái + Loại cơ cấu lái đặt bên trái (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiều chuyển động là bên phải, đại đa số các nước có luật giao thông đi bên phải). + Loại cơ cấu lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiều chuyển động là bên trái). b) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái + Loại trục vít- bánh vít (với cung răng con lăn và trục vít). + Loại trục vít đòn lắc. + Loại liên hợp (trục vít - ê cu - cung răng). + Loại bánh răng - thanh răng c) Theo số bánh dẫn hướng 7 Sinh viên: Đỗ Minh Tân + Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước. + Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau. + Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu. d) Theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực lái. + Loại trợ lực lái thủy lực. + loại trợ lực lái loại khí (khí nén hoặc chân không). + Loại trợ lực lái cơ khí. + Loại trợ lực lái dùng điện. Ngoài ra hệ thống lái còn được phân ra: Hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái không trợ lực. Trong hệ thống lái có trợ lực lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không có điều khiển và hệ thống lái trợ lực có điều khiển điện tử. 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái 1.2.1. Cấu tạo Hình 1 - 2: Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống lái 8 Sinh viên: Đỗ Minh Tân 1.Vành tay lái (vô lăng) 6.Trụ đứng(chốt chuyển hướng) 2.Trục lái 7.Đòn quay (cam quay) 3.Ống bọc trục lái 8.Thanh bên của hình thang lái 4.Cơ cấu lái 9.Khớp cầu nối 5.Tay biên 10.Đòn ngang (thanh ngang) 11.Đòn kéo dọc 1.2.2. Nguyên lý hoạt động Vành tay lái có dạng hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái tạo ra mô men quay để hệ thống lái làm việc. Trục lái thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc) để truyền mô men quay từ vành tay lái tới cơ cấu lái. Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn của vành tay lái thành chuyển động lắc của tay biên trong mặt phẳng thẳng đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết. Cơ cấu lái được bắt chặt lên xà dọc (phần được treo của ô tô). Dẫn động lái (gồm:11,7,8,9,10) có nhiệm vụ truyền chuyển động từ cơ cấu lái xuống bánh xe dẫn hướng đảm bảo tỷ số truyền nhất định và chủ yếu giữ được động học quay vòng đúng của ô tô. Khi người lái quay vô lăng (1) để điều khiển xe, qua cơ cấu lái (4) làm cho tay biên (5) quay một góc thông qua đòn kéo dọc (11) và đòn quay cam (7) làm bánh xe dẫn hướng bên trái dịch chuyển qua các đòn (8,10) của hình thang lái làm cho bánh xe dẫn hướng bên kia cũng dịch chuyển quanh trụ đứng, lệch phương chuyển động theo ý muốn của người lái. 9 Sinh viên: Đỗ Minh Tân 1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái 1.3.1. Trục lái Hình 1 - 3: Cấu tạo chung của trục lái Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa. Vô lăng được xiết vào trục lái bằng một đai ốc. Trong trục lái có một cơ cấu hấp thụ va đập. Cơ cấu này sẽ hấp thụ lực đẩy tác dụng lên người lái khi xe bị tai nạn. Trục lái được gá với thân xe qua một giá đỡ kiểu dễ vỡ do vậy khi xe bị đâm trục lái có thể dễ dàng bị phá sập. Đầu dưới của trục lái chính nối với cơ cấu lái bằng khớp mềm hoặc khớp các đăng để giảm thiểu việc truyền chấn động từ mặt đường qua cơ cấu lái lên vô lăng. Cùng với cơ cấu hấp thụ va đập, trục lái chính trên một số xe còn có thể có một số kết cấu dùng để khống chế và điều chỉnh hệ thống lái: ví dụ cơ cấu khóa tay lái nghiêng, cơ cấu trượt tay lái. 1.3.2. Cơ cấu lái 1.3.2.1. Chức năng Cơ cấu lái hay còn gọi là hộp số lái có chức năng : + Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang của dẫn động lái. 10 Sinh viên: Đỗ Minh Tân + Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện quay vòng xe nhẹ nhàng hơn. Cơ cấu lái hoạt động tương tự như một hộp số với hai bộ phận cơ bản được gọi quy ước là trục quay của cơ cấu lái và trục lắc của cơ cấu lái. Trục quay là đầu vào của cơ cấu lái, nó trực tiếp liên kết với đầu dưới của trục lái và thực hiện chuyển động quay theo chuyển động của trục lái. Trục lắc là đầu ra của hộp số lái nó liên kết với đòn lắc chuyển hướng của dẫn động lái. 1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng Căn cứ vào đặc điểm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của cặp truyền động trục quay – trục lắc có thể phân biệt các kiểu cơ cấu lái sau: Cơ cấu lái trục vít - cung răng: Hình 1 - 4: Hộp số lái kiểu trục vít - cung răng 1-Trục vít , 2-Cung răng, 3- Trục lắc Loại cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là: Giảm trọng lượng và kích thước so với trục vít - bánh răng. Cơ cấu lái kiểu trục vít – con lăn: [...]... việc Để đề phòng hỏng bộ trợ lực lái thì tỉ số truyền vẫn phải chọn đủ lớn để người lái vẫn đủ sức lái xe 19 Sinh viên: Đỗ Minh Tân CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG 2.1 Hệ thống lái cơ khí thông thường không trợ lực 2.1.1 Hệ thống lái loại trục vít – bánh vít Cấu tạo: Hình 2 - 1: Hệ thống lái cơ học loại trục vít – bánh vít 1-Vô lăng hay vành tay lái, 2-Trục lái, 3-Trục vít, 4-Bánh vít dạng... của vô lăng 2.1.2 Hệ thống lái loại thanh răng – bánh răng Cấu tạo: Hình 2 - 2: Hệ thống lái cơ học loại thanh răng – bánh răng 1- Vô lăng, 2- Trục lái, 3- Cơ cấu lái, 4- Thanh kéo, 5- Tay đòn 6- Trục ( trụ ) đứng, 7- Trục hay ngỗng trục, 8- Bánh xe dẫn hướng Hệ thống lái cơ học loại thanh răng-bánh răng gồm có : Vành tay lái hay vô lăng 1 cố định với trục lái 2 Trục lái 2 lồng hay đặt trong ống lái. .. 2.2.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 2.2.3.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực Hình 2 - 5: Hệ thống lái trợ lực thủy lực 25 Sinh viên: Đỗ Minh Tân Hình 2 - 6: Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng 1 Bình dầu 5 Píttông trợ lực 2 Bơm cánh gạt 6 Vô lăng 3 Van điều khiển 7 Động cơ 4 Xi lanh trợ lực Các bộ phận chính của hệ thống lái có trợ... Hệ thống lái trợ lực không dùng điện tử đã đáp ứng được các yêu cầu của hệ thống lái Giảm được lực tác dụng lên vành tay lái khi quay vòng xe, tạo cảm giác thoải mái cho người lái Độ tin cậy cao, khi bộ trợ lực bị hỏng hóc thì hệ thống lái vẫn hoạt động bình thường như trường hợp không có trợ lực 2.3 Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 2.3.1 Khái niệm 29 Sinh viên: Đỗ Minh Tân Hệ thống lái trợ lực... tác dụng ngăn không cho ống điều chỉnh tự xoay trong quá trình tô vận hành Với hình (H1-10b) bulông điều chỉnh có ren, các đầu trong và đấu ngoài của thanh nối bên cũng có ren, trong đó có một ren trái và một đầu có ren phải Xoay bulông điều chỉnh sẽ làm thay đổi chiều dài toàn bộ thanh nối bên 1.4 Các thông số cơ bản của hệ thống lái 1.4.1 Tỉ số truyền của hệ thống lái Trong hệ thống lái có các tỉ... thì rõ ràng sẽ giảm được lực đánh lái nhưng khi lái xe bạn phải quay vô lăng nhiều hơn Vậy có cách nào để vừa giảm được lực đánh lái mà không phải quay vô lăng quá nhiều Các nhà chế tạo đã lắp thêm cho hệ thống lái các thiết bị phụ trợ gọi là hệ thống lái có trợ lực lái Hiện có hai loại phổ biến là trợ lái thuỷ lực và trợ lái điện Trong đó dòng xe có trợ lái thuỷ lực chiếm tỷ trọng lớn hơn Ngoài ra chiếm... thống lái cơ học loại thường (không có trợ lực) đã đáp ứng được phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái Nhưng vẫn còn chưa được hoàn thiện lắm ở chỗ khi quay xe người lái phải sử dụng lực tương đối lớn tác dụng lên vành tay lái để làm quay bánh dẫn hướng gây ra mệt mỏi cho người lái Chính vì thế mà hệ thống lái có trợ lực đã đáp ứng được các yêu cầu trên 22 Sinh viên: Đỗ Minh Tân 2.2 Hệ thống lái có... vẽ Hệ thống lái sử dụng công suất động cơ để dẫn động cho bơm trợ lực tạo ra áp suất Khi xoay vô lăng sẽ chuyển mạch một đường dẫn dầu tại van điều khiển Nhờ áp suất dầu này mà píttông trong xilanh trợ lực được đẩy đi và làm quay bánh xe dẫn hướng Do vậy, nhờ áp suất dầu thuỷ lực mà lực đánh lái vô lăng sẽ giảm đi và không phải quay tay lái quá nhiều 2.2.3.2 Bộ trợ lực thủy lực Cấu tạo: Ở hệ thống lái. .. cơ cấu lái i ω + Tỉ số truyền của dẫn động lái i d + Tỉ số truyền theo góc của hệ thống lái ig + Tỉ số truyền lực của hệ thống lái i l Tỉ số truyền của cơ cấu lái i ω Tỉ số của góc quay của vô lăng chia cho góc quay của đòn lắc chuyển hướng Tùy theo cơ cấu lái i ω có thể không đổi hoặc thay đổi Ở loại cơ cấu lái có tỉ số truyền thay đổi, tỉ số truyền có thể tăng hay giảm khi quay vành tay lái ra... học đúng Bộ phận quan trọng của dẫn động lái là hình thang lái, có nhiệm vụ đảm bảo động học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe không bị trượt, lê khi lái, giảm mòn lốp Kết cấu của hình thang lái phải phù hợp với bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo để khi bánh xe dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng đến động học của dẫn động lái Cấu tạo hình thang lái điển hình (Hình 1-9) 15 Sinh viên: . số hệ thống lái thông dụng Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động một số hệ thống lái cũng như từng bộ phận của hệ thống lái đó. Hệ thống lái thuần túy cơ khí, hệ thống lái có trợ lực và hệ thống. hệ thống lái 18 1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái 19 CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG 20 2.1. Hệ thống lái cơ khí thông thường không trợ lực. 20 2.1.1. Hệ thống lái loại. được phân ra: Hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái không trợ lực. Trong hệ thống lái có trợ lực lại được phân ra hệ thống lái trợ lực không có điều khiển và hệ thống lái trợ lực có điều khiển