Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực thủy lực
MỤC LỤC PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ 4 PHẦNII - PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN CÁC ÔTÔ A.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ I. Công dụng, Phân loại, Yêu cầu hệ thống lái trên ôtô .5 1. Công dụng 5 2. Phân loại .5 3. Yêu cầu .6 II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống lái đơn giản 7 III.Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái 8 1. Tỉ số truyền 8 2. Độ rơ vành tay lái 8 3. Hiệu suất thuận, hiệu suất nghòch 9 B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI CHƯƠNG I - CƠ CẤU LÁI 10 I.Đặc điểm chung 10 II. Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng .10 III. Cơ cấu lái trục vít con lăn .13 1. Đặc điểm chung 13 2. Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kraz – 608 .14 IV. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng 15 1. Đặc điểm chung .15 a. Cấu tạo 15 b. Nguyên lý làm việc .16 2. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trêm xe tải Kraz – 250 17 a. Cấu tạo 17 b. Nguyên lý làm việc .18 3. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe Maz – 500 18 a. Cấu tạo 18 b. Nguyên lý làm việc .18 4. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Kamaz .19 a. Cấu tạo 20 b. Nguyên lý làm việc 20 5. Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng trên xe tải Landrover .21 a. Cấu tạo 21 b. Nguyên lý làm việc 22 V. Trục lái và vành tay lái .23 1.Giới thiệu chung .23 2. Trục lái và vành tay lái xe Landrover .24 CHƯƠNG II - DẪN ĐỘNG LÁI 25 1 1. Đặc điểm chung 25 2. Các phương án bố trí dẫn động lái trên ôtô .26 1.1Trường hợp bố trí đòn ngang bên và đòn ngang trước cầu trước 26 1.1.1 Dẫn động lái trên xe Yaz – 451M 26 1.2.Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe 27 1.2.1 Sơ đồ chung .27 1.2.2 Dẫn động lái trên xe Kamaz 5320 27 1.2.3 Dẫn động lái trên xe tải Landrôver có bộ giảm chấn .28 1.3Dẫn động lái trên cơ cấu lái trục răng - thanh răng 29 1.3.1 Trường hợp cơ cấu lái và dẫn động lái đặt sau cầu trước .29 1.3.2 Dẫn động lái trên xe Gaz – 3102 .30 1.4Dẫn động lái trên cơ cáu lái dạng đòn quay dùng với hệ thống treo độc lập .31 CHƯƠNG IV –TR LỰC LÁI I. Các vấn đề tổng quan về trợ lực lái .33 1. Các yêu cầu của trợ lực lái .33 2. Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái 33 a. Nguồn cung cấp (bơm) .33 b. Bộ phận phân phối (van phân phối) .34 c. Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực) .34 d. Các phương án bố trí hệ thống trợ lực .34 II. Nguồn cung cấp (Bơm) .38 1. Bơm cánh gạt .38 1.1Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt 38 1.2Bơm trợ lực kiểu cánh gạt trên xe Kraz – 250 39 a.Cấu tạo .40 b.Nguyên lý hoạt động .41 1.3Bơm trợ lực xe tải Kamaz .45 a. Cấu tạo 45 b. Nguyên lý hoạt động 46 1.4Bơm trợ lực xe Z130 .49 1. Cấu tạo 49 2. Nguyên lý hoạt động .50 2. Bơm bánh răng .51 2.1Đặc điểm chung 51 a. Cấu tạo .51 b. Nguyên lý hoạt động 51 2.2Bơm bánh răng sử dụng trên xe Maz – 6422 .52 a. Cấu tạo .52 b. Nguyên lý hoạt động 53 III. Bộ phận phân phối của trợ lực lái 55 2 1. Van phân phối 55 a. Cấu tạo 55 b. Nguyên lý hoạt động .55 2. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Z130 56 a. Cấu tạo 56 b. Nguyên lý hoạt động .58 3. Trợ lực trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Maz – 6422 .61 a. Cấu tạo hệ thống lái xe Maz – 6422 61 b. Kết cấu của van phân phối .62 c. Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lực 63 4. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu – bi trên xe Kamaz .66 a. Cấu tạo .66 b. Nguyên lý hoạt động 67 PHẦN III - THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TR LỰC THUỶ LỰC. I. Đặt vấn đề 73 II. Thiết kế mô hình 73 PHẦN IV - KẾT LUẬN .76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 3 PHẦN I - ĐẶT VẤN ĐỀ. Ngày nay khoa học kỹ thuật đang có những bước phát triển rất nhanh nhằm nâng cao chất lượng đời sống của con người. Cùng với sự phát triển đó nghành công nghiệp ôtô đã có những bước phát triển lớn tạo nên chất lượng trong việc phục vụ của ôtô. Trên ôtô, hệ thống lái là một trong hai hệ thống điều khiển, với tính năng đó hệ thống lái có những yêu cầu riêng. Qua quá trình phát triển, hệ thống này ngày càng được cải thiện cũng như có những phát minh mới đảm bảo được các yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng, góp phần vào sự thuận lợi và an toàn trong việc sử dụng ôtô. Trong sự phát triển đó việc hiểu rõ các vấn đề về hệ thống lái là rất cần thiết nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, sửa chữa bảo dưỡng và cải tiến hệ thống lái. Với mục đích đó, trong giới hạn thời gian, đề tài này chỉ giới hạn trong việc “Phân tích khai thác hệ thống lái trên các xe ôtô tải”. Thông qua việc tổng hợp những kiến thức đã học và việc tìm hiểu những cái mới, mong rằng đề tài sẽ đem tại một cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống lái trên xe ô tô tải. Cùng với việc “thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực” sẽ đem lại kiến thức thực tế và góp phần vào việc tạo ra hệ thống học cụ giúp cho việc giảng dạy trong nhà trường được trực quan hơn. 4 PHẦN II: PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TẢI I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI YÊU CẦU 1. Công dụng Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. 2.Phân loại • Theo bố trí bánh lái: + Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía phải. + Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên trái dùng cho những nước thừa nhận luật đi đường theo phía bên trái • Theo số lượng bánh dẫn hướng: + Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước + Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu + Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu • Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra: + Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục răng thanh răng + Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít con lăn + Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng. • Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra: + Hệ thống lái với bộ cường hoá thuỷ lực + hệ thống lái với bộ cường hoá khí nén + hệ thống lái với bộ cường hoá bằng điện • Theo kết cấu của bộ phận thuỷ lực: 5 + Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay + Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt 3. Yêu cầu Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn của xe và hàng hoá trong quá trình sử dụng và vận chuyển. do đó hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghóa là khả năng quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngẳn trên một diện tích rất bé. + Lực tác động lên vành tay lái nhe, vành tay lái phải nằm ở vò trí tiện lợi đối với người lái để tạo cảm giác thoải mái cho người lái trong quá trình điều khiển. + Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng bánh xe không bò trượt lết. + Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. + Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành tay lái và góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng. + Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ánh hướng đến tính động học của cơ cấu lái. + Hệ thống lái phải được bô trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo dưỡng, sữa chữa 6 II. Cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống lái đơn giản. Hình 1. Hệ thống lái đơn giản. 01-Vành tay lái; 02-Trục lái; 03-Trục vít; 04-Bánh vít; 05-Cam quay bên trái; 06,11,10-Hình thang lái; 07-Đòn quay ngang; 09-Cam quay bên phải; 13-Đòn quay đứng. Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: Vành lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng. Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính: cơ cấu lái và dẫn động lái. Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí thêm thiết bò trợ lực lái. Cơ cấu lái được xác đònh bao gồm: các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của hệ thống lái. Dấn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng. Thiết bò trợ lực lái bao gồm: nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp hành, các đường dẫn. Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên, vành tay lái 1 được gắn trên một đầu trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3. trục vít 3 ăn khớp bánh vít 4 (bánh vít nằm 7 trên trục 14). Bộ trục vít bánh vít 3, 4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh vít là cơ cấu lái. Truyền động lái gồm đòn quay đứng 13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình thang lái gồm ba thanh 6, 10, 11 và các cam quay bên trái và bên phải 5, 9. Trục lái có nhiệm vụ truyền mômen lái từ vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu trục lái đảm bảo tính an toàn khi xe bò đâm trực diện. Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc trong mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu cần thiết. Dẩn động lái gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe( hạn chế khả năng gây ra mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn hướng. III. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái. 1. Tỷ số truyền: Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan tới việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc quay vành lái lớn nhất tính từ vò trí ô tô đi thẳng tới vò trí ô tô quay vòng gấp. Nếu tỷ số truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều nhưng góc quay vành tay lái sẽ lớn và ngược lại. Quy đònh của quốc tế về lực trên vành lái phải nằm dưới giá trò 700N, góc quay vánh lái lớn nhất không vượt quá 5 vòng quay vành lái, tính theo các mép biên cuối cùng ở cả hai bên. 2. Độ rơ vành lái: Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng. Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt tuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. Sau thời gian sử dụng các mặt lắp ghép bò mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý. Quy đònh về độ rơ vành lái như sau: Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18°. Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 27°. Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36°. Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi tiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình sau: 8 Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực mòn nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác đònh độ rơ tại trạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng. 3. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghòch. Hiệu suất thuận được tính theo khả năng truyền công suất từ vành lái xuống bánh xe, ngược lại là hiệu suất nghòch. Kết cấu của hệ thống lái cho phép hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghòch. Một số kết cấu bố trí hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghòch nhằm đảm bảo khả năng điều khiển bánh xe từ vành lái được nhẹ nhàng, nhưng các va đập từ bánh xe ít bò truyền mạnh lên vành lái. Hiệu suất của hệ thống lái phụ thuộc chủ yếu vào hiệu suất truyền của cơ cấu lái. Để nâng cao hiệu suất trên ô tô ngày nay sử dụng các kết cấu có tổn hao ma sát trong cơ cấu nhỏ. Hiệu suất cơ khí đạt 85%-90%. 9 B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỤ THỂ Chương I: CƠ CẤU LÁI I. Đặc điểm chung Cơ cấu lái là một bộ giảm tốc đảm bảo tăng mômen tác động của người lái đến các bánh xe. Do đó cơ cấu lái cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn đònh của ôtô. + Có một hiệu suất cao để lái nhẹ trong đó cần có hiệu suất theo chiều thuận lớn hơn hiệu suất theo chiều nghòch để các va đập từ mặt đường được giữ lại ở cơ cấu lái một phàn lớn. + đảm bảo giá trò thay đổi của tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết khi thiết kế. + Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái là dễ dàng nhất. II . Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ biến trên các xe ô tô du lòch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng. Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh răng quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn với một cánh tay đòn trên một trục xoay (hình 1.1). Hình 1.1: cơ cấu lái bánh răng – thanh răng Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ: - Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần thiết để làm đổi hướng bánh xe. 10 [...]... TRỤC LÁI VÀ VÀNH LÁI 1 Giới thiệu chung : Trục lái và vành lái đặt trên buồng lái và là bộ phận cần thiết để điều khiển chuyển động của xe trục lái và vành lái truyền lực điều khiển từ vành lái tới cơ cấu lái Như vậy trục lái cần phải đủ cứng để truyền mômen điều khiển, nhưng lại phải đảm bảo giảm rung động trong hệ thống lái, tránh gây rung ồn trong buồng điều khiển cơ cấu điều khiển hệ thống lái có kết... chiều người lái cần đánh tay lái Ở đây để người lái có thể quay vành tay lái một cách nhẹ nhàng thì người ta bố trí thêm hệ thống trợ lực trên xe Phần này chỉ tìm hiểu hoạt động phần cơ khí còn hệ thống trợ lực chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần sau Giữa cơ cấu lái xe tải Kraz – 250 và xe tải Max 500 đó là cơ cấu lái sử dụng trên xe 5.Cơ cấu lái trục vít êcu bi thanh răng xe KAMAZ 5320: Sơ đồ hệ thống lái được... đòn ngang liên kết Hình 2.5 Hệ thống lái trên xe Land rover 30 01-Cơ cấu lái; 02-Đòn kéo dọc; 03-Bộ chuyển; 04-Đn kéo ngang; 05-Bộ giảm chấn; 06-Đòn ngang liên kết Cơ cấu lái chuyển đổi mômen từ vành lái và truyền lực kéo dọc cho đòn kéo dọc 2, qua bộ chuyển 3, lực dọc được chuyển thành lực kéo ngang trên đòn 4, lực này kéo cam quay quay bên phải, khi đó nhờ đòn ngang liên kết 6 sẽ truyền lực kéo cho... hình vẽ Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe KAMAZ ##ô#c the# hie#n treân hình 1.6: 21 Hình 1.6: sơ đồ hệ thống lái xe KAMAZ5320 b.Cấu tạo: Hệ thống gồm có 3 phần: −Bộ phận cung cấp A −Bộ phận Phân phối B −Bộ phận chấp hành C Cấu tạo của cơ cấu lái loại này có một đặc điểm đó là: cơ cấu lái đặt chung với bộ phận phân phối và bộ phận chấp hành đồng thời do cơ cấu lái nằm ngang nên trục lái không được nối thăng... (đâm xe) cơ cấu lái bò đẩy lùi về phía sau do đó vành lái không ép mạnh vào người lái nhờ đó nâng cao khả năng an toàn, đồng thời với kết cấu đó sẽ tạo điều kiện cho việc tháo lắp trục lái được dễ dàng Dưới đây chung ta sẽ giới thiều một vài trục lái của các xe tải 2 Trục lái và vành tay lái xe tải Landrover Trên hình 3.43 trình bày sơ đồ kết cấu các bộ phận chính của trục lái và vành tay lái xe tải Landrover... vào lực mà người lái tác dụng vào vành tay lái Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi tròn Các bi này có hai tác dụng: một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết Thứ hai, nó làm giảm độ rơ của cơ cấu Độ rơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong chốc lát gây nên độ dơ của tay lái Hệ thống trợ lực của cơ cấu lái. .. theo chiều kim đồng hồ cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẩn động lái, nhờ đó chuyển động được truyền đến bánh xe dẩn hướng làm bánh dẩn hướng quay sang trái 6.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng xe tải Landrover 23 Hình 1.7:Sơ đồ hệ thống lái xe tải landrover 1 - hộp cơ cấu lái; 2 - bạc trượt; 3 - trục vít êcu bi; 4 – bi cầu; 5 - vỏ trục lái; 6 – vòng đệm; 7,8 – ổ bi; 9 – bi; 10... trục lái và được bao ngoài bằng vỏ trục lái, vỏ trục lái 5 có mặt bích để lắp với vỏ cơ cấu lái bằng 4 bulông Ở giữa vỏ trục lái và vỏ cơ cấu người ta lót nhiều hơn 2 miếng đệm Các miếng đệm này có tác dụng điều chỉnh độ dơ của trục lái với vành tay lái để giảm độ dơ khi làm việc Trục lái được bắt chặt với vành tay lái bằng đai ốc 29 và ống có then hoa 26 nhằm chống khả năng quay trơn của trục lái khi... xe Trong kết cấu này đòn ngang bên 4,9 không thể thay đổi được chiều dài 35 Hình 2.12: dẫn động lái xe có hệ thống treo độc lập 1- giá đỡ ; 2 – cam quay ; 3 – tay biên ; 4 – đòn ngang bên; 5 – đòn quay phụ; 6 – đòn quay chính; 7 – cơ cấu lái; 8 – đòn ngang liên kết; 9 – đòn ngang bên Giữa các chi tiết quay liên kết với nhau bằng khớp cầu có kết cấu như hình vẽ 3.13 Kết cấu của khớp cầu liên kết các... vỏ của cơ cấu lái thông qua bốn bulông số 5 Ở giữa vỏ trục lái và vỏ cơ cấu lái có các tấm đệm số 4 Đầu dưới của trục lái 14 có ổ đỡ số 3 Đầu trên có then để bắt với vành tay lái và đỡ trên ống có ren số 7 Đầu trên cùng của trục lái có ren để bắt cố đònh trục lái với vành tay lái bằng bulông số 13 có vòng hãm và lông đền ba cạnh chống xoay tương đối giữa hai chi tiết Phía trên vành tay lái có bắt ống