Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái Toyota Corolla Altis

Tải luận văn khảo sát và tính toán hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V. Phân tích kết cấu, nguyên lý và các thông số kỹ thuật quan trọng.

Chuyên ngành

Kỹ Thuật Cơ Khí

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

Đồ án tốt nghiệp

2018

85
4
0

Phí lưu trữ

30 Point

Tóm tắt

I. Toàn cảnh luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2

Hệ thống lái là một trong những cụm chi tiết quan trọng nhất trên ô tô, chịu trách nhiệm trực tiếp đến khả năng điều khiển và an toàn vận hành. Một hệ thống lái hiệu quả phải đảm bảo xe chuyển động ổn định theo hướng mong muốn, đồng thời cho phép thay đổi hướng một cách nhẹ nhàng và chính xác. Nghiên cứu sâu về cơ cấu này không chỉ củng cố kiến thức nền tảng mà còn mở ra các giải pháp cải tiến và bảo dưỡng tối ưu. Luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V của sinh viên Trần Duy Nhất là một công trình nghiên cứu chi tiết, cung cấp một cái nhìn toàn diện từ cấu tạo, nguyên lý hoạt động đến các bước tính toán kiểm nghiệm phức tạp. Đề tài này tập trung vào mẫu xe Toyota Corolla Altis 2.0V, một dòng xe phổ biến tại thị trường Việt Nam, làm tăng tính thực tiễn và ứng dụng của các kết quả nghiên cứu. Nội dung luận văn được trình bày khoa học, bao gồm các chương khảo sát kết cấu, phân tích nguyên lý làm việc của bộ trợ lực lái thủy lực, tính toán các thông số động học và độ bền, cuối cùng là đề xuất các quy trình chẩn đoán và bảo dưỡng. Công trình này là một tài liệu tham khảo giá trị, thể hiện sự kết hợp giữa lý thuyết kỹ thuật cơ khí và ứng dụng thực tế trên một hệ thống cụ thể, đóng góp vào việc nâng cao hiểu biết chuyên môn cho các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô.

1.1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu hệ thống lái ô tô

Hệ thống lái đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo an toàn chủ động cho ô tô. Chức năng chính của nó là thay đổi và duy trì hướng chuyển động của xe theo sự điều khiển của người lái. Một hệ thống lái được thiết kế và bảo dưỡng tốt sẽ mang lại tính ổn định chuyển động thẳng, giúp xe không bị chệch hướng ngoài ý muốn ở tốc độ cao. Đồng thời, nó phải đảm bảo tính cơ động cao, cho phép xe quay vòng trong không gian hẹp một cách dễ dàng. Nghiên cứu hệ thống lái giúp làm rõ các yếu tố ảnh hưởng đến trải nghiệm lái như lực tác dụng lên vô lăng, độ nhạy và khả năng phản hồi của xe. Việc phân tích sâu các thành phần như cơ cấu láidẫn động lái cho phép xác định các điểm yếu tiềm tàng, từ đó đưa ra các biện pháp cải tiến về vật liệu, kết cấu để tăng độ bền và tuổi thọ. Hơn nữa, việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động là nền tảng để xây dựng các quy trình chẩn đoán hư hỏng và bảo dưỡng chính xác, giảm thiểu thời gian và chi phí sửa chữa.

1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu chính của luận văn

Luận văn "Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.0V" đặt ra các mục tiêu rõ ràng và cụ thể. Mục tiêu hàng đầu là khảo sát chi tiết kết cấu và nguyên lý làm việc của toàn bộ hệ thống lái được trang bị trên xe, từ vành tay lái, trục lái, cơ cấu lái loại bánh răng - thanh răng, cho đến bộ trợ lực thủy lực và các chi tiết dẫn động. Mục tiêu thứ hai là thực hiện các tính toán kiểm nghiệm quan trọng. Quá trình này bao gồm việc xác định các thông số động học như động học quay vòng của hình thang lái, và các thông số sức bền như mô men cản quay vòng, lực cần thiết trên vô lăng và độ bền của các chi tiết chịu lực. Mục tiêu cuối cùng là hệ thống hóa các hư hỏng thường gặp và xây dựng quy trình bảo dưỡng, sửa chữa khoa học. Phạm vi của đề tài tập trung hoàn toàn vào hệ thống lái của mẫu xe Toyota Corolla Altis 2.0V phiên bản 2008, sử dụng các thông số kỹ thuật do nhà sản xuất cung cấp làm dữ liệu đầu vào cho quá trình phân tích và tính toán.

II. Phân tích thách thức trong hệ thống lái Corolla Altis 2

Việc thiết kế và vận hành một hệ thống lái hiệu quả đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp. Hệ thống không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về độ bền cơ học mà còn phải tối ưu hóa trải nghiệm của người lái và đảm bảo an toàn trong mọi điều kiện vận hành. Một trong những thách thức lớn nhất là cân bằng giữa độ nhạy và sự ổn định. Hệ thống lái phải đủ nhạy để người lái có thể thực hiện các thao tác điều khiển chính xác, nhưng không quá nhạy đến mức gây ra hiện tượng tự dao động của bánh xe dẫn hướng. Thêm vào đó, việc đảm bảo động học quay vòng đúng là cực kỳ quan trọng để tránh trượt lết, giảm mài mòn lốp và tiêu hao công suất vô ích. Trong luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V, các thách thức này được tiếp cận một cách có hệ thống. Luận văn chỉ ra rằng hệ thống lái trên xe Corolla Altis 2.0V, dù được thiết kế tốt, vẫn phải đối mặt với các vấn đề về mài mòn chi tiết, suy giảm hiệu suất của bộ trợ lực lái theo thời gian. Việc tính toán kiểm nghiệm các thông số như mô men cản quay vòng và độ bền các đòn dẫn động giúp đánh giá chính xác khả năng vận hành của hệ thống sau một thời gian sử dụng, từ đó xác định thời điểm cần bảo dưỡng hoặc thay thế, giải quyết các thách thức thực tiễn trong quá trình khai thác xe.

2.1. Các yêu cầu kỹ thuật cơ bản đối với hệ thống lái ô tô

Một hệ thống lái ô tô tiêu chuẩn phải tuân thủ một loạt các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt. Đầu tiên là đảm bảo chuyển động thẳng ổn định, yêu cầu hành trình tự do của vô lăng phải nhỏ và các bánh xe dẫn hướng có khả năng tự động trở về vị trí trung gian. Thứ hai, hệ thống phải cung cấp tính cơ động cao, giúp xe quay vòng ngoặt trong thời gian ngắn và không gian hẹp. Thứ ba, đảm bảo động học quay vòng đúng là yêu cầu cốt lõi, sao cho các bánh xe lăn không trượt khi xe vào cua. Thứ tư, hệ thống cần có khả năng giảm thiểu các va đập từ mặt đường truyền lên vô lăng, mang lại sự thoải mái cho người lái. Cuối cùng, việc điều khiển nhẹ nhàng là bắt buộc, đặc biệt trên các dòng xe hiện đại. Lực tác dụng lên vành tay lái phải nằm trong giới hạn cho phép (không quá 200N đối với xe du lịch). Các yêu cầu này là cơ sở để đánh giá và kiểm nghiệm hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V trong luận văn.

2.2. Những hư hỏng thường gặp và vấn đề cần kiểm nghiệm

Trong quá trình vận hành, hệ thống lái có thể phát sinh nhiều hư hỏng, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn. Một số hư hỏng phổ biến được đề cập trong luận văn bao gồm: vành tay lái bị nặng, có thể do áp suất dầu trợ lực thấp, bơm trợ lực bị hỏng hoặc kẹt cơ cấu lái. Hiện tượng độ rơ vành tay lái lớn thường do mòn các khớp cầu, khớp các-đăng hoặc mòn cặp bánh răng - thanh răng trong cơ cấu lái. Ngoài ra, xe có thể bị nhao lái (lệch sang một bên) do sai lệch góc đặt bánh xe hoặc áp suất lốp không đều. Tiếng kêu bất thường khi đánh lái cũng là một dấu hiệu hư hỏng cần chú ý. Để ngăn ngừa và khắc phục các vấn đề này, việc tính toán kiểm nghiệm độ bền các chi tiết như thanh kéo bên, đòn quay đứng là vô cùng cần thiết. Các tính toán này giúp xác định giới hạn chịu tải của chi tiết, là cơ sở để thiết kế và đưa ra khuyến nghị bảo dưỡng phù hợp.

III. Phương pháp khảo sát hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2

Để thực hiện các tính toán kiểm nghiệm một cách chính xác, luận văn đã tiến hành một quá trình khảo sát chi tiết và toàn diện đối với hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V. Phương pháp khảo sát bao gồm việc thu thập các thông số kỹ thuật chính của xe từ tài liệu của nhà sản xuất, kết hợp với việc phân tích trực tiếp kết cấu của các cụm chi tiết. Hệ thống lái trên mẫu xe này là loại trợ lực thủy lực sử dụng cơ cấu lái bánh răng - thanh răng, một cấu hình phổ biến nhờ ưu điểm về kết cấu nhỏ gọn, độ nhạy cao và hiệu suất tốt. Quá trình khảo sát tập trung làm rõ cấu tạo và nguyên lý làm việc của từng bộ phận chính. Vành tay lái được phân tích về thiết kế và chức năng tích hợp túi khí. Trục lái được xem xét về khả năng hấp thụ va đập và cơ cấu điều chỉnh vị trí. Đặc biệt, cơ cấu lái và bộ trợ lực được mổ tả chi tiết, từ van phân phối quay, xi lanh lực tích hợp trên thanh răng cho đến bơm trợ lực loại cánh gạt. Các chi tiết trong hệ thống dẫn động lái, bao gồm các thanh kéo bên và khớp cầu, cũng được phân tích kỹ lưỡng để hiểu rõ cơ chế truyền chuyển động và đảm bảo động học quay vòng. Kết quả khảo sát là nền tảng vững chắc cho các chương tính toán và chẩn đoán sau này.

3.1. Phân tích kết cấu cơ cấu lái loại bánh răng thanh răng

Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng là trái tim của hệ thống lái trên xe Corolla Altis 2.0V. Kết cấu của nó bao gồm một bánh răng (gắn với đầu dưới của trục lái) ăn khớp trực tiếp với một thanh răng. Khi người lái quay vô lăng, bánh răng sẽ quay và đẩy thanh răng dịch chuyển theo phương ngang. Chuyển động ngang của thanh răng được truyền tới các bánh xe thông qua các thanh kéo bên (rotuyn lái). Ưu điểm của loại cơ cấu này là kết cấu đơn giản, ít chi tiết, giúp giảm trọng lượng và không gian lắp đặt. Nó cung cấp tỷ số truyền nhỏ và không đổi, tạo ra độ nhạy cao và cảm giác lái trực tiếp, rất phù hợp cho các dòng xe du lịch. Hơn nữa, hiệu suất của cơ cấu này rất cao do ma sát thấp. Luận văn đã mô tả chi tiết cách thanh răng được dẫn hướng và cơ cấu lò xo ép để đảm bảo ăn khớp không có khe hở, duy trì sự chính xác trong điều khiển.

3.2. Nguyên lý hoạt động của bộ trợ lực lái thủy lực chi tiết

Bộ trợ lực lái thủy lực được trang bị để giảm đáng kể lực đánh lái, giúp việc điều khiển xe trở nên nhẹ nhàng. Hệ thống này bao gồm ba thành phần chính: bơm trợ lực, van phân phối và xi lanh lực. Bơm trợ lực, được dẫn động bởi động cơ, tạo ra dòng dầu có áp suất cao. Van phân phối, thường là loại van quay tích hợp trên trục vào của cơ cấu lái, có nhiệm vụ điều hướng dòng dầu áp suất cao này. Khi xe đi thẳng, van ở vị trí trung gian và dầu tuần hoàn về bình chứa. Khi người lái đánh lái sang trái hoặc phải, van quay sẽ mở các đường dầu tương ứng, cấp dầu áp suất cao vào một khoang của xi lanh lực. Áp suất dầu này tạo ra một lực đẩy phụ thêm cho thanh răng, hỗ trợ cho lực từ tay người lái. Nhờ đó, lực cần thiết để quay bánh xe giảm đi đáng kể. Nguyên lý này đảm bảo sự hỗ trợ tỷ lệ thuận với lực đánh lái, mang lại cảm giác chân thực cho người điều khiển.

IV. Cách tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái Corolla Altis 2

Một trong những đóng góp quan trọng nhất của luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V là việc áp dụng các công thức và phương pháp tính toán kỹ thuật để kiểm nghiệm hiệu suất và độ an toàn của hệ thống. Quá trình này không chỉ dừng lại ở việc mô tả lý thuyết mà còn đi sâu vào việc xác định các giá trị số cụ thể dựa trên các thông số của xe. Các hạng mục tính toán chính bao gồm: xác định mô men cản quay vòng tổng hợp tại các bánh xe dẫn hướng, tính toán lực cần thiết tác dụng lên vô lăng, kiểm nghiệm độ bền của các chi tiết trong dẫn động lái và kiểm tra động học hình thang lái. Việc tính toán được thực hiện trong các điều kiện vận hành khác nhau, chẳng hạn như khi xe quay vòng tại chỗ hoặc khi phanh gấp với cường độ cao. Các công thức được sử dụng đều dựa trên nền tảng cơ học vật rắn và sức bền vật liệu, được điều chỉnh để phù hợp với các thông số thực tế của xe Corolla Altis. Kết quả của các bước tính toán này cung cấp một cơ sở khoa học để đánh giá xem hệ thống lái có đáp ứng được các tiêu chuẩn về an toàn, độ bền và sự tiện nghi hay không, đồng thời là cơ sở cho các đề xuất cải tiến nếu cần thiết.

4.1. Quy trình xác định mô men cản quay vòng và lực vô lăng

Mô men cản quay vòng là tổng hợp các mô men lực cản lại chuyển động xoay của bánh xe quanh trụ đứng. Luận văn đã xác định mô men này bằng cách tính toán các thành phần gây ra bởi lực cản lăn và lực ngang tại vết tiếp xúc của lốp với mặt đường. Các yếu tố như tải trọng tác dụng lên cầu trước, bán kính lốp và hệ số cản lăn đều được đưa vào công thức. Từ giá trị mô men cản quay vòng, lực cần thiết tác dụng lên vành tay lái được tính toán dựa trên tỷ số truyền của cơ cấu lái và hiệu suất của toàn bộ hệ thống. Các tính toán này cho thấy lực vô lăng sẽ thay đổi tùy thuộc vào điều kiện vận hành, ví dụ như lực sẽ lớn nhất khi xe đứng yên và đánh lái tại chỗ. Kết quả này giúp đánh giá mức độ "nặng" hay "nhẹ" của tay lái và hiệu quả của bộ trợ lực lái.

4.2. Tính toán kiểm nghiệm bền các chi tiết trong dẫn động lái

Các chi tiết trong hệ thống dẫn động lái, như đòn quay đứng và thanh kéo bên, phải chịu các tải trọng đáng kể trong quá trình xe vận hành, đặc biệt là khi đi trên đường xấu hoặc phanh gấp. Luận văn đã tiến hành tính toán kiểm nghiệm bền cho các chi tiết này. Quy trình bao gồm việc xác định các lực lớn nhất tác dụng lên chi tiết trong các tình huống bất lợi. Sau đó, ứng suất sinh ra trong vật liệu (ứng suất uốn, kéo, nén) được tính toán và so sánh với giới hạn bền cho phép của vật liệu chế tạo. Ví dụ, thanh kéo bên được xem như một thanh chịu lực phức tạp và được kiểm tra theo các điều kiện bền. Việc kiểm nghiệm này đảm bảo rằng các chi tiết của hệ thống lái có đủ độ cứng vững và độ bền, không bị biến dạng hoặc phá hủy trong suốt vòng đời hoạt động, góp phần quan trọng vào sự an toàn chung của xe.

4.3. Phân tích động học của hình thang lái đảm bảo quay vòng

Để xe có thể quay vòng ổn định mà không gây trượt lết lốp, các bánh xe dẫn hướng cần quay với các góc khác nhau. Bánh xe phía trong góc cua phải quay một góc lớn hơn bánh xe phía ngoài. Mối quan hệ hình học này được đảm bảo bởi hình thang lái. Luận văn đã thực hiện kiểm tra động học quay vòng bằng cách so sánh quan hệ góc quay thực tế của hệ thống lái trên xe Corolla Altis 2.0V với quan hệ góc quay lý tưởng (theo nguyên lý Ackermann). Quá trình này bao gồm việc xây dựng mô hình hình học của hình thang lái dựa trên chiều dài các đòn và khoảng cách giữa các trụ đứng. Sau đó, một đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa góc quay của bánh xe trong và bánh xe ngoài được vẽ ra. Việc so sánh đồ thị thực tế và lý thuyết cho phép đánh giá mức độ sai lệch và kết luận về khả năng quay vòng "đúng" của xe, ảnh hưởng trực tiếp đến độ mài mòn lốp và tính ổn định khi vào cua.

V. Ứng dụng chẩn đoán bảo dưỡng hệ thống lái Altis 2

Từ những phân tích lý thuyết và kết quả tính toán, luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V đã chuyển hóa thành các hướng dẫn ứng dụng thực tiễn vô cùng hữu ích. Phần này tập trung vào việc chẩn đoán những hư hỏng thường gặp và đề xuất một quy trình bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống lái một cách khoa học và hiệu quả. Việc chẩn đoán không chỉ dựa trên kinh nghiệm mà còn được củng cố bằng sự hiểu biết sâu sắc về nguyên nhân gốc rễ của các vấn đề, từ cơ học đến thủy lực. Ví dụ, khi đối mặt với hiện tượng tay lái nặng, luận văn không chỉ liệt kê các nguyên nhân mà còn phân tích mối liên hệ giữa áp suất dầu trong bộ trợ lực lái thủy lực với hiệu suất của bơm và tình trạng của van phân phối. Các hướng dẫn được trình bày một cách có hệ thống, giúp kỹ thuật viên có thể khoanh vùng và xác định nguyên nhân sự cố một cách nhanh chóng. Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật được xây dựng dựa trên các khuyến nghị của nhà sản xuất và kết quả kiểm nghiệm bền, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kiểm tra định kỳ để phát hiện sớm các dấu hiệu mài mòn hoặc hư hỏng, đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ở trạng thái tối ưu và an toàn nhất.

5.1. Hướng dẫn chẩn đoán các hư hỏng phổ biến và nguyên nhân

Luận văn cung cấp một cẩm nang chẩn đoán hư hỏng chi tiết cho hệ thống lái. Đối với hiện tượng vành tay lái bị nặng, các nguyên nhân được phân tích bao gồm: thiếu dầu trợ lực, không khí lọt vào hệ thống thủy lực, dây đai dẫn động bơm trợ lực bị chùng, hoặc bơm trợ lực bị mòn. Một vấn đề khác là áp suất cường hóa lái không ổn định, có thể do van điều khiển lưu lượng trong bơm bị kẹt hoặc đường ống bị tắc nghẽn. Luận văn cũng chỉ ra nguyên nhân của việc tay lái trả chậm hoặc không tự trả về vị trí thẳng, thường liên quan đến sai lệch góc đặt bánh xe (đặc biệt là góc caster) hoặc các khớp nối bị kẹt do khô mỡ. Mỗi triệu chứng đều được liên kết với các nguyên nhân kỹ thuật cụ thể, tạo cơ sở cho việc kiểm tra và sửa chữa chính xác.

5.2. Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật và sửa chữa các chi tiết

Để duy trì hiệu suất và kéo dài tuổi thọ của hệ thống lái, việc bảo dưỡng kỹ thuật định kỳ là không thể thiếu. Luận văn đề xuất một quy trình bảo dưỡng toàn diện, bắt đầu từ những công việc đơn giản như kiểm tra mức dầu trợ lực và tình trạng dây đai dẫn động bơm. Tiếp theo là kiểm tra độ rơ của vành tay lái và các khớp cầu, khớp rotuyn trong hệ thống dẫn động lái. Việc kiểm tra và siết chặt lại các bu-lông, đai ốc của cơ cấu lái và hệ thống treo cũng được nhấn mạnh. Về sửa chữa, luận văn đưa ra hướng dẫn cho việc thay thế các chi tiết bị mòn như rotuyn lái, bạc lót thanh răng. Đặc biệt, quy trình xả khí cho hệ thống trợ lực thủy lực sau khi sửa chữa hoặc thay dầu được mô tả chi tiết để đảm bảo hệ thống hoạt động êm ái và hiệu quả, tránh các hiện tượng rung giật hoặc tiếng kêu do không khí gây ra.

VI. Tổng kết giá trị của luận văn hệ thống lái Corolla Altis

Công trình luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V đã hoàn thành xuất sắc các mục tiêu đề ra, mang lại những giá trị khoa học và thực tiễn đáng kể. Luận văn không chỉ là một bài tập học thuật mà còn là một tài liệu kỹ thuật chuyên sâu, cung cấp cái nhìn toàn diện về một trong những hệ thống phức tạp và quan trọng nhất trên ô tô. Bằng cách kết hợp giữa việc khảo sát thực tế, phân tích lý thuyết, tính toán kiểm nghiệm và đưa ra các giải pháp ứng dụng, đề tài đã tạo ra một chu trình nghiên cứu khép kín và hoàn chỉnh. Các kết quả tính toán về động học và sức bền cung cấp những số liệu định lượng quan trọng, giúp củng cố cơ sở lý thuyết và đưa ra những đánh giá khách quan về hiệu suất hoạt động của hệ thống lái. Phần chẩn đoán và bảo dưỡng được xây dựng một cách logic và khoa học, có khả năng ứng dụng cao trong công tác sửa chữa và bảo trì xe tại các xưởng dịch vụ. Tóm lại, đề tài này là một minh chứng cho khả năng vận dụng kiến thức chuyên ngành vào giải quyết một vấn đề kỹ thuật cụ thể, đóng góp một tài liệu tham khảo chất lượng cho sinh viên, giảng viên và các kỹ sư hoạt động trong lĩnh vực công nghệ ô tô.

6.1. Những kết quả chính đạt được từ quá trình nghiên cứu

Qua quá trình thực hiện, luận văn đã đạt được nhiều kết quả quan trọng. Thứ nhất, đã hệ thống hóa và trình bày chi tiết về cơ sở lý thuyết của hệ thống lái trên ô tô nói chung. Thứ hai, đã khảo sát và làm rõ hoàn toàn kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V, đặc biệt là cơ cấu lái bánh răng - thanh răngbộ trợ lực lái thủy lực. Thứ ba, đã thực hiện thành công các bài toán tính toán kiểm nghiệm cốt lõi, bao gồm xác định mô men cản quay vòng, lực tác dụng lên vô lăng, kiểm tra bền các chi tiết dẫn động và phân tích động học hình thang lái. Cuối cùng, luận văn đã xây dựng được một bộ tài liệu hướng dẫn về chẩn đoán hư hỏng và quy trình bảo dưỡng, sửa chữa cho hệ thống lái của mẫu xe này, mang lại giá trị ứng dụng trực tiếp.

6.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu này

Về mặt khoa học, đề tài đã góp phần củng cố và hệ thống hóa kiến thức chuyên sâu về hệ thống lái, áp dụng các phương pháp tính toán kỹ thuật vào một đối tượng thực tế. Nó cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa lý thuyết thiết kế và hiệu suất vận hành. Về mặt thực tiễn, luận văn hệ thống lái Toyota Corolla Altis 2.0V là một tài liệu tham khảo vô giá. Đối với sinh viên ngành cơ khí động lực, đây là một ví dụ mẫu mực về cách thực hiện một đồ án tốt nghiệp. Đối với các kỹ thuật viên và kỹ sư tại các trung tâm dịch vụ, các nội dung về chẩn đoán và bảo dưỡng cung cấp những chỉ dẫn rõ ràng và đáng tin cậy. Hơn nữa, việc phân tích sâu một hệ thống trên dòng xe phổ biến như Corolla Altis giúp nâng cao năng lực kỹ thuật chung và góp phần đảm bảo an toàn cho người sử dụng xe tại Việt Nam.

04/10/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Để đảm bảo được tính an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao. Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong của ôtô khi cần thiết. Việc điều khiển chuyển động của xe được thực hiện như sau: vành lái tiếp nhận lực lái tác động của người lái và truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cơ cấu lái, cơ cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới các thanh dẫn động lái, 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 xe và của từng chủng loại xe. Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào cách bảo dưỡng và sửa chữa, nếu công việc bảo dưỡng đúng cách thì sẽ làm tăng tuổi thọ và hiệu quả hoạt động của hệ thống lái. Vì vậy để làm tốt công việc này thì người kỹ thuật phải hiểu rõ nguyên lý làm việc cũng như kết cấu bên trong của các chi tiết hay bộ phận của hệ thống lái, có như vậy mới biết được các hư hỏng của nó để sửa chữa rút ngắn thời gian và mang lại hiệu quả kinh tế hoặc phần nào nắm rõ để giúp công việc bảo dưỡng một cách thuận lợi. Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ôtô TOYOTA COROLLA ALTIS 2.0V mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó.

Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau: - Tổng quan về hệ thống lái sử dụng trên ô tô: nội dung trong phần này chủ yếu khái quát các công dụng cũng như phân loại và một số yêu cầu chính của hệ thống lái, mối liên hệ giữa hệ thống lái và hệ thống treo. Ngoài ra thì nội dung còn trình bày thêm một số sơ đồ cùng với các chi tiết và bộ phận chính sử dụng trong hệ thống lái thông dụng được sử dụng phổ biến trên ô tô hiện nay. - Giới thiệu chung về xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.0V - Khảo sát hệ thống lái: trong phần này nêu rõ kết cấu các chi tiết, bộ phận chính trong hệ thống lái lắp trên xe Toyota Corolla Altis 2.0V như vô lăng, trục lái, cơ cấu lái, trợ lực lái….cũng như nguyên lý làm việc của cả hệ thống và của từng bộ phận Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 1 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.0V - Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái: trong phần này chỉ phần nào tính toán các trị số chính như mô men cản quay vòng, lực cần thiết tác dụng lên vô lăng, tính toán kiểm tra động học hình thang lái, tính toán kiểm tra bền các chi tiết. - Bảo dưỡng và bảo dưỡng hệ thống lái.

Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 2 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.0V Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2. Công dụng, phân loại, yêu cầu 2. Công dụng Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để: - Giữ cho ô tô máy kéo chuyển động theo một hướng xác định nào đấy. - Thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.

Hệ thống lái nói chung gồm các bộ phận chính sau: - Vô lăng, trục lái và cơ cấu lái: dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái. - Dẫn động lái: dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng cần thiết của chúng. - Cường hóa lái: thường được sử dụng trên các xe tải trọng lớn và vừa. Nó dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái bằng nguồn năng lượng bên ngoài.

Trên các xe cỡ nhỏ có thể không có. Phân loại -Theo vị trí bố trí vô lăng, chia ra: + Vô lăng bố trí bên trái (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ,. + Vô lăng bố trí bên phải: dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thụy Điển. Việc bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe.

-Theo kết cấu cơ cấu lái, chia ra: + Trục vít - Cung răng + Trục vít - Chốt quay; + Trục vít - Con lăn; + Bánh răng - Thanh răng; + Thanh răng liên hợp (Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng). - Theo số lượng bánh xe chuyển hướng, chia ra: + Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu; + Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu; - Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái, chia ra: Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 3 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.0V + Cường hoá thuỷ lực + Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không) + Cường hoá điện + Cường hoá cơ khí - Ngoài ra còn có thể phân loại theo: số lượng các bánh xe dẫn hướng (các bánh dẫn hướng chỉ ở cầu trước, ở cả hai cầu hay tất cả các cầu), theo sơ đồ bố trí cường hóa. Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau: - Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định : để đảm bảo yêu cầu này thì: + Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian (giữa) tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 15° khi có trợ lực và không lớn hơn 5° khi không có trợ lực). + Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động. - Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một khoảng thời gian rất ngắn trên một diện tích thật bé. - Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe. - Giảm được các va đập từ bánh xe dẫn hướng truyền lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc chướng ngại vật.

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150  200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N. - Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc Với hệ thống treo phụ thuộc, cả hai bánh xe được đỡ bằng một hộp cầu xe hoặc dầm cầu xe, vì thế cả hai bánh xe sẽ cùng dao động với nhau khi gặp chướng ngại vật. Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc: Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 4 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.1 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc 1- Vô lăng; 2- Cạnh bên hình thang lái; 3- Đòn kéo ngang; 4- Cam quay; 5- Đòn quay ngang; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay đứng; 8- Trục vít – Cung răng của cơ cấu lái; 9- Trục lái.

Loại hệ thống treo này có những đặc tính sau: + Cấu tạo đơn giản, ít chi tiết vì thế dễ bảo dưỡng, sửa chữa. + Có độ cứng vững cao nên có thể chịu được tải nặng. + Vì có độ cứng vững cao nên khi xe đi vào đường vòng, thân xe ít bị nghiêng. + Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng, nhờ thế mà các bánh xe ít bị mòn.

+ Tuy nhiên do chuyển động của bánh xe bên trái và bên phải có ảnh hưởng lẫn nhau nên dễ xuất hiện dao động và rung động. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập Trên hình 2. trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập. Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 5 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.2 Sơ đồ kết cấu hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1- Các đòn quay; 2- Đòn kéo bên; 3- Đòn quay trên trục ra của cơ cấu lái; 4-Đòn quay ngang giữa; 5- Đòn lắc.

Hệ thống treo độc lập là một phần nằm trong kết cấu chung của hệ thống treo nó sẽ làm các nhiệm vụ : - Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô. - Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh. - Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều kiện chuyển động. Và phải đảm bảo các yêu cầu sau : - Đảm bảo tính êm dịu.

- Dập tắt nhanh các dao động. - Đảm bảo tính ổn định khi xe chuyển động. Các chi tiết và bộ phận chính của hệ thống lái 2. Vô lăng Vô lăng hay còn gọi là bánh lái thường có dạng tròn với các nan hoa, dùng để tạo và truyền mô men quay do người lái tác dụng lên trục lái.

Các nan hoa có thể bố trí đối xứng hoặc không, đều hay không đều tuỳ theo sự thuận tiện khi lái. Bán kính vô lăng được chọn phụ thuộc vào loại xe và cách bố trí chổ ngồi của người lái, dao động từ 190 mm (đối với xe du lịch cở nhỏ) đến 275 mm (đối với xe tải và xe khách cở lớn ). Sinh viên thực hiện: Trần Duy Nhất Hướng dẫn: Nguyễn Hoàng Việt 6 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe ô tô Toyota Corolla Altis 2.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ