CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1. CÔNG DỤNG Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái. Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất là ở tốc độ cao, do đó chúng không ngừng được hoàn thiện theo thời gian. Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lục quay của vô lăng để truyền mô men lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và 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 từng loại xe. Để quay vòng được thì người lài cần phải tác dụng vào vô lăng một lực, đồng thời để quay vòng được thì cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng quay trên những đường tròn đồng tâm với nhau, đó là tâm quay tức thời khi quay vòng. PHÂN LOẠI Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: a) Phân loại theo phương pháp chuyển hướng.
+ Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước. + Chuyển hướng tất cả các bánh xe. b) Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực. + Hệ thống lái cơ khí.
+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực hoặc bằng khí nén. c) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái. + Cơ cấu lái kiểu trục vit lõm –con lăn. + Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít đai ốc.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng. + Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng. + Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn. d) Phân loại theo bố trí vành lái.
GVHD: Dương Xuân Mỹ 1 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI + Bố trí vành lái bên phải. + Bố trí vành lái bên trái. e) Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động. + Dẫn động lái một cầu.
+ Dẫn động lái hai cầu. YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG LÁI An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ô tô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện hiện nay. Một trong các hệ thống quyết định đến tính toán và ổn định chuyển động của ô tô là hệ thống lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau.
+ Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn + Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng. + Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng. + Đảm bảo lực lái thích hợp. + Hệ thống lái không được có độ dơ lớn.
+ Đảm bảo khả năng quay vòng bị động của xe. + Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe. + Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hướng. + Không đòi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi điều khiển ô tô.
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG LÁI. Dẫn động lái gồm tất cả các phần tử truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng trục quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng. Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ, nó được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kép dọc.
Sự quay vòng của ô tô rất phức tạp, dể đảm bảo mối quan hệ động học của bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi quay vòng là điều rất khó thực hiện. Hiện nay với các xe được thiết kế chỉ đáp ứng được gần đúng mối quan hệ đó bằng hệ thống khâu khớp và các đòn kéo tạo nên hình thang lái. Như vậy ta chon phương án dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ. GVHD: Dương Xuân Mỹ 2 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Hình 1.1: Sơ đồ dẫn động hình thang lái ĐANTÔ 4.
LỰA CHỌN CƠ CẤU LÁI. Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – cung răng, thanh răng Hình 1.2: Cơ cấu lái trục vít- êcu bi-cung răng, thanh răng có trợ lực 1: đầu trục vít 2: phớt chắn dầu 3:vỏ cơ cấu lái 4:nắp trục vít 5:piston thanh răng 6:nắp đậy sau van phân phối 7:vỏ ngoài van phân phối 8:nắp đậy trước 9:trục vít 10:đường dầu đi 11: đường dầu hồi 12:piston trợ lực 13:xy lanh 14:trục bị động 15: bi van hình cầu GVHD: Dương Xuân Mỹ 3 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI * Đặc điểm: - Trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, trục vít quay quanh tâm và ê cu bi ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp tạo nên bộ truyền trục vít- êcu bi. Bên ngoài ê cu có các dạng thanh răng, trục bị động mang theo cung răng ăn khớp với thanh răng tạo nên bộ truyền thanh răng bánh răng. Trục vít đóng vai trò chủ động và cung răng đóng vai trò bị động.
- Các viên bi nằm trong rãnh của trục vít ê cu, hoạt động theo vòng kín nhờ các rãnh dẫn bi. - Loại có tỷ số truyền không đổi thường đi kèm với bộ trợ lực lái và loại có tỷ số truyền thay đổi không lắp them bộ trợ lực. * Ưu điểm:- Lực cản lăn nhỏ do ma sát giữa trục vít và êcu bi được khắc phục bởi những viên bi. - Tỷ số truyền của loại cơ cấu lái này rất lớn (tối đa có thể là 40) có thể là tỷ số truyền không đổi hoặc thay đổi.
- Hiệu suất cao: Hiệu suất nghịch bằng hiệu suất thuận (0,7 – 0,85).3 SƠ ĐỒ CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI Sơ đồ tổng quát của hệ thống lái không có trợ lực gồm có vành tay lái, trục lái, cơ cấu lái và dẫn động lái. sơ đồ tổng quát hệ thống lái. Thanh kéo dọc 6 .hình thang lái GVHD: Dương Xuân Mỹ 4 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 4. Để tạo ra mô men quay vòng thì người lái cần phải tác dụng một lực lên vô lăng.vô lăng có dạng vành tròn, có nan hoa bố trí đều hay không đều quanh vành trong của vành tay 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 trục lái để cố định trục lái vào thân xe. Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và then hoa để lắp vô lăng lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc. Cơ cấu lái là bộ giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng, chúng có chức năng giảm lực đánh lái bằng cách tăng mô men đầu ra, tỷ số giảm tốc được gọi là tỷ số truyền của cơ cấu lái và thường bằng 18 đến 20 đối với xe con và bằng từ 21 đến 25 đối với xe tải.
Tỷ số truyền lớn sẽ giảm lực đánh lái nhưng người lái phải quay vô lăng nhiều hơn khi quay vòng. Dẫn động lái bao gồm tất cả những chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của bánh xe. Vì vậy dẫn động lái trên xe 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. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TẢI MAZ - 555102 Ô tô tải MAZ-555102 sử dụng hai cầu dẫn hướng.
Hình thang lái tuân thủ điều kiện liên kết của hình thang lái Đantô. Độ chụm bánh xe cấu trước và cấu thứ hai như nhau. GVHD: Dương Xuân Mỹ 5 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI Dẫn động lái của loại ô tô này rất phức tạp do nhu cầu điều khiển đồng thời cả 4 bánh xe dẫn hướng trên hai cầu. sơ đồ dấn động của hệ thống lái cho ô tô tải 12 tấn.
Để thực hiện điều kiện quay vòng của ô tô (đảm bảo quan hệ hình học Ackerrman) các bánh xe dẫn hướng trên hai cầu được quay với góc quay khác nhau. Tỷ số truyền này được thay đổi do chiều dài kết cấu của các đòn nối dẫn động khác nhau. Cầu thứ hai yêu cầu góc quay bánh xe lớn hơn cầu thứ nhất do vậy tỷ số truyền từ cơ cấu lái tới các bánh xe cầu thứ hai lớn hơn với cầu thứ nhất. Chiều dài đòn nối phụ (3) ngắn hơn đòn nối trợ lực (5) và hành trình dẫn động của cầu thứ hai lớn hơn cầu thứ nhất.
Các đòn quay ngang của hai cầu có kích thước như nhau, nên góc quay của các bánh xe dẫn hướng trên cầu thứ hai lớn hơn. Hệ thống lái có trợ lực thủy lực bố trí cơ cấu lái loại cơ khí đơn giản xi lanh lực và van phân phối (9) đặt dọc, cố định một đầu trên thân xe. Một đầu của xi lanh lực tác động vào đòn nối (5), thực hiện trợ lực lái cho cả hai cầu thông qua các đòn dẫn động chung. Số liệu xe tham khảo Xe MAZ - 555102 - Tải trọng: 12.000kg - Hai cầu chủ động - Chiều dài toàn bộ: 7060 mm - Chiều cao toàn bộ: 2480 mm - Khoảng cách giữa hai trụ quay đứng: B0=1850 mm - Chiều dài cơ sở của cầu dần hướng: l=4400 mm - Trọng lượng không tải: g0=12850 kg = 126015 n Lên cầu trước : 3600kg Lên cầu sau : 8400 kg - Ký hiệu lốp: 12.00-R20 - Tốc độ tối đa : 91 km/h - Bán kính vòng quay lớn nhất: 8,6 m - Mômen xoắn lớn nhất :274 nm GVHD: Dương Xuân Mỹ 6 SVTH: Nguyễn Khắc Duy ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI DỰA TRÊN CƠ SỞ XE MAZ 2.
THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LÁI 2. TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG LÁI 2. Tỷ số truyền của dẫn động lái id Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.