Chương 1: Tổng quan về các vấn đề nghiên cứu Chương 2: Khảo sát động lực học quay vòng, Các thông số đánh giá hệ thống lái, Các thành phần chính của hệ thống lái, Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống lái kiểu cơ khí, Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực, Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực thủy lực – điện, Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện. Chương 3: Cấu tạo các thành phần của hệ thống lái trợ lực điện trên xe volkswagen, Các kiểu bố trí trợ lực lái điện, Đánh giá hệ thống lái trợ lực điện trên xe Volkswagen. Chương 4: Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống lái trợ lực điện. Chương 5: Xây dựng mô hình thực tế.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 4 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Khảo sát động lực học quay vòng. Động lực học lái, điều kiện Ackerman + Xét một chiếc xe 4WS dẫn động bánh trước đang rẽ trái. Khi xe chuyển động rất chậm, có một điều kiện động học giữa bánh xe bên trong và bên ngoài cho phép chúng quay không bị trượt.
Điều kiện được gọi là điều kiện Ackerman và được thể hiện bởi công thức: 𝑤 𝑐𝑜𝑡𝛿0 − 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖 = 𝑙 δi là góc lái của bánh xe bên trong δo là góc lái của bánh xe bên ngoài. 1 Xe dẫn hướng phía trước và điều kiện Ackerman. 2 Xe đẫn hướng phía trước và góc lái phía trong và phía ngoài 𝑅 = √𝑎22 + 𝑙2 + 𝑐𝑜𝑡 2 𝛿 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng 𝑐𝑜𝑡𝛿0 + 𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖 𝑐𝑜𝑡𝛿 = 2 Từ 2 tam giác OAD và OBC: 𝑙 𝑡𝑎𝑛𝛿𝑖 = 𝑤 𝑅1 − 2 𝑙 tan𝛿0 = 𝑤 𝑅1 + 2 Loại bỏ 𝑅1 1 𝑙 1 𝑙 𝑅1 = 𝑤+ =− 𝑤+ 2 𝑡𝑎𝑛𝛿𝑖 2 𝑡𝑎𝑛𝛿0 𝑅2 = 𝑎2 + 𝑅12 Do 𝑅1 1 đó, 𝑐𝑜𝑡𝛿 = = (𝑐𝑜𝑡𝛿𝑖 + 𝑐𝑜𝑡𝛿0 ) 𝑙 2 𝑅 = √𝑎22 + 𝑙2 𝑐𝑜𝑡 2 𝛿 𝑤 Hình 2. 3 ảnh hưởng của về điều kiện Ackerman đối với xe dẫn động bánh 𝑙 trước Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 5 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng R max = √(R min + w)2 + (l + g)2 1 R min = R1 − w 2 l = tanδi l = −w tanδ0 ∆R = R max − R min = √(R min + w)2 + (l + g)2 − R min Hình 2.
4 Không gian cần thiết cho một chiếc xe hai trục quay 2 l l ∆𝑅 = √( + 2w) + (l + g)2 − tanδi tanδi 2 l l = √( + w) + (l + g)2 − +w tanδ0 tanδ0 Trong đó: R max – bán kính quay vòng lớn nhất. R min – bán kính quay vòng nhỏ nhất. Nhận xét: Với góc quay của bánh xe trước bên trái và bên phải giống nhau, lốp xe bên trong hoặc ngoài sẽ bị trượt về một bên và không thể quay xe một cách nhẹ nhàng. Điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều.
Với góc quay của các bánh xe bên phải và bên trái khác nhau, phù hợp với tâm quay của cả bốn bánh xe thì độ ổn định của xe chạy trên đường vòng sẽ tăng lên. Dẫn động cầu sau (RWD) Hệ thống lái dẫn động cầu sau được sử dụng khi cần có khả năng cơ động cao trên phương tiện tốc độ thấp, chẳng hạn như xe nâng hàng. Hệ thống lái dẫn động cầu sau không được sử dụng trên các phương tiện đường phố vì nó không ổn định ở tốc độ cao. Tâm quay của xe dẫn động cầu sau luôn là một điểm trên trục trước.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 6 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng Hình 2. 1 Xe dẫn động cầu sau 2. Vệt bánh xe trước và sau không bằng nhau Vận tốc góc của xe là: R ω ω0 R ω ωi 𝑟= w = w R1 + r R1 − r 2 2 ωr ω0 + ω i R1 = 2ω0 − ωi l tanδi = wf R1 − 2 l tanδ0 = wf R1 + 2 Hình 2. 1 Điều kiện lái động học cho một chiếc xe có các vệt khác nhau ở phía trước và phía sau.
2l(ω0 + ωi ) δi = tan−1 ωf (ω0 − ωi ) + ωr (ω0 + ωi ) 2l(ω0 − ωi ) δ0 = tan−1 ωf (ω0 − ωi ) + ωr (ω0 + ωi ) δi là góc lái của bánh xe bên trong. δo là góc lái của bánh xe bên ngoài. ωf – vệt bánh xe trước. ωr – vệt bánh xe sau.
Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 7 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng R1 – khoảng cách ngang của O với tâm trục. Nhận xét: Đối với những chiếc xe đua, thường được trang bị lốp sau rộng và to hơn để tăng khả năng bám đường và ổn định. Đối với những chiếc xe đường phố, chúng ta sử dụng cùng một loại lốp ở phía trước và phía sau, tuy nhiên, thông thường, lốp sau sẽ lớn hơn vài cm. Xe có nhiều hơn hai trục w cotδ2 − cotδ1 = a1 + a 3 w cotδ3 − cotδ6 = a2 + a3 Hình 2.
1 đánh lái của xe ba trục Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 8 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng Tâm trục trước và khối tâm xe quay quanh O bán kính 𝑅𝑓 và R w 𝑐otδ0 − cotδi = l w R1 = l cotδ0 − 2 w = l cotδi + 2 R1 Rf = l cos (tan−1 ) R1 R1 R= a 3 − a2 cos (tan−1 ) 2R1 Hình 2. 2 Xe sáu bánh với một trục có thể điều khiển được ở phía trước. Nhận xét: Nếu xe có nhiều hơn hai trục, trừ một trục, phải có thể lái được để quay không bị trượt ở vận tốc bằng không. Khi xe có n cầu để quay vòng không trượt bên thì xe phải có (n-1) cầu dẫn hướng.
Một chiếc xe ba trục với hai trục có thể điều khiển được. Khi một chiếc xe nhiều trục chỉ có một trục có thể điều khiển, thì bánh xe không lái sẽ không thể quay trơn trượt. Một chiếc xe sáu bánh chỉ có một trục lái phía trước. Ta thiết kế cơ cấu lái sao cho tâm quay O nằm trên một đường bên, được gọi là đường giữa, giữa hai trục sau.
Chiều dài động học của xe l, là khoảng cách giữa trục trước và đường giữa. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 9 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng 2. Xe kéo mooc Tam giác OAB: ̅̅̅̅ 2 = R2t + b22 OB = R21 + b12 R t = √R21 + b12 − b22 1 l R1 = w+ 2 tanδi 1 l =− w+ 2 tanδ0 Hình 2. 1 Xe với 1 trục rơ-mooc 𝑅𝑡 𝑠𝑖𝑛𝜃 = 𝑏1 + 𝑏2 𝑐𝑜𝑠𝜃 𝜃 2𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑖𝑛𝜃 = 2 𝜃 1 + 𝑡𝑎𝑛2 2 𝜃 1 − 𝑡𝑎𝑛 𝑐𝑜𝑠𝜃 = 2 𝜃 1 + 𝑡𝑎𝑛2 2 𝜃 2𝑡𝑎𝑛 𝑡𝑎𝑛𝜃 = 2 𝜃 1 + 𝑡𝑎𝑛2 2 1 2tan−1 ⌊ (R − √R2t − b12 + b22 ) b1 − b2 ≠ 0 b1 − b2 t θ= 1 2tan−1 (b + b2 ) b1 − b2 = 0 { 2R t 1 Giả sử, với chiều dài của moóc kéo là b1 đoàn xe có thể quay vòng với bán kính Rmax.
Nghĩa là đoàn xe quay vòng ở góc quay lớn nhất của các bánh xe dẫn hướng xe kéo. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 10 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng Khi đó bán kính quay vòng Rmax cũng được xác định theo công thức. 2 Xe hai trục có rơ moóc được lái theo điều kiện Ackerman. 1 2 1 √ = (lcotδi + w) + b12 − b22 − wt 2 2 1 2 1 √ = (lcotδ0 − w) + b12 − b22 − wt 2 2 1 = √R2 − a22 + b12 − b22 − w 2 t Nhận xét: Để quay vòng không có trượt bên, đường tâm kéo dài của các trục bánh xe moóc kéo phải cắt nhau tại một điểm.
Điểm này được gọi là tâm quay vòng (hình 2. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 11 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng 2. Bốn bánh dẫn động Hình 2. 2 4WS - bánh trước và bánh Hình 2.
1 4WS - bánh trước và bánh sausau lái cùng chiều lái ngược chiều nhau 4WS – Bánh trước và bánh sau lái cùng chiều Tam giác OAE và OBF c1 tanδif = w R1 − f 2 c1 tanδof = w R1 + f 2 wf cotδof − cotδif = c1 1 c1 R1 = wf + 2 tanδif 1 c1 = − wf + 2 tanδof Hình 2. 3 Ký hiệu quy ước về góc lái Hai tam giac ODG và OCH 1 c2 1 c2 𝑐2 R1 = wr + = − wr + 𝑡𝑎𝑛𝛿𝑖𝑟 = 2 tanδir 2 tanδor 𝑤 𝑅1 − 𝑟 2 c1 − c2 = 𝑙 𝑐2 𝑡𝑎𝑛𝛿𝑜𝑟 = 𝑤 wf wr 𝑅1 + 𝑟 − =𝑙 2 cotδof − cotδif cotδor − cotδir Trong đó: δif – góc lái phía trong của bánh trước. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 12 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng δof – góc lái phía ngoài của bánh trước. 𝛿𝑖𝑟 - góc lái phía trong của bánh sau.
𝛿𝑜𝑟 – góc lái phía ngoài của bánh sau. ωf – vệt bánh xe trước. ωr – vệt bánh xe sau. wr cotδor − cotδir = c2 Hình 2.
4 Lái bốn bánh “dương” bên trái. 4WS – Bánh trước và bánh sau lái ngược chiều Hình 2. 5 Lái bốn bánh “Âm” bên trái. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 13 Chương 2: Cơ sở lý thuyết SVTH: Nguyễn Văn Trọng Tam giác OAE và OBF wf cotδof − cotδif = c1 c1 tanδif = w R1 − f 1 c1 1 c1 2 R1 = wf + = − wf + 2 tanδif 2 tanδof c1 tanδof = wf 1 c2 1 c2 R1 + R1 = wr + = − wr + 2 2 tanδir 2 tanδor Hai tam giac ODG và OCH −𝑐2 c1 − c2 = 𝑙 −𝑡𝑎𝑛𝛿𝑖𝑟 = 𝑤 𝑅1 − 𝑟 2 wf wr −𝑐2 − =𝑙 −𝑡𝑎𝑛𝛿𝑜𝑟 = cotδof − cotδif cotδor − cotδir 𝑤 𝑅1 + 𝑟 2 wr cotδor − cotδir = c2 Nhận xét: Khi xe đánh lái vào cua có những yếu tố tạo nên sự mất ổn định có thể kể đến như các thành phần lực tác dụng – lực ngang và lực ly tâm, vận tốc của phương tiện và bán kính quay vòng của phương tiện.
Từ những yếu tố trên hệ thống dẫn động bốn bánh có hai yếu tố chính tạo nên sự ổn định của hệ thống 4WS là thành phần lực ngang và chiều dài lái Ls.