Đồ Án Tốt Nghiệp: Thi Công Mô Hình Cắt Hệ Thống Lái Audi

Mô hình cắt hệ thống lái Audi là một trong những đề tài quan trọng trong ngành công… 92 trang · Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh · 2023.

• Tác giả: Trần Anh Bằng
• Người hướng dẫn: ThS. Thái Huy Phát
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
• Đề tài: Thi Công Mô Hình Cắt Hệ Thống Lái Audi
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
• 1.1. Lý do chọn đề tài
• 1.2. Mục tiêu đề tài
• 1.3. Nội dung nghiên cứu
• 1.4. Phạm vi nghiên cứu
• 1.5. Bố cục
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái
• 2.2. Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô
• 2.2.1. Vô lăng
• 2.2.2. Trục lái
• 2.2.3. Kết cấu của trục lái
• 2.2.4. Một số cơ cấu khác của trục lái
• 2.2.4.1. Cơ cấu hấp thụ va đập
• 2.2.4.2. Cơ cấu nghiêng trục lái
• 2.2.4.3. Cơ cấu trượt vô lăng
• 2.2.4.4. Cơ cấu khoá tay lái
• 2.3. Cơ cấu lái
• 2.3.1. Một số kiểu cơ cấu lái phổ biến
• 2.3.1.1. Kiểu trục vít - thanh răng
• 2.3.1.2. Kiểu bi tuần hoàn
• 2.3.2. Dẫn động lái
• 2.3.2.1. Đòn quay
• 2.3.2.2. Thanh ngang
• 2.3.2.3. Thanh lái
• 2.3.2.4. Khớp cầu
• 2.3.2.5. Đòn cam lái
• 2.3.2.6. Cam lái
• 2.3.2.7. Giảm chấn lái
• 2.4. Góc đặt bánh xe
• 3. CHƯƠNG 3: THI CÔNG MÔ HÌNH
• 3.1. Giới thiệu, thi công cơ khí mô hình thước lái Audi
• 3.2. Giới thiệu về mô hình
• 3.3. Thi công cơ khí mô hình cơ cấu lái Audi
• 3.4. Thiết kế và thi công khung đỡ
• 3.5. Thi công cơ cấu lái Audi
• 3.6. Sơn mô hình và hoàn thiện phần cơ khí
• 4. CHƯƠNG 4: VẬN HÀNH MÔ HÌNH
• 4.1. Sử dụng mô hình trong giảng dạy
• 4.2. Sử dụng để giảng dạy về cấu tạo về cơ cấu lái
• 4.3. Sử dụng để giảng dạy về nguyên lý hoạt động
• 4.4. Các bài tập vận dụng từ mô hình
• 4.4.1. Bài thực hành 1: Khảo sát cơ cấu lái trợ lực điện
• 4.4.2. Bài thực hành số 2: Khảo sát nguyên lý hoạt động của mô hình
• 4.4.3. Bài thực hành số 3: Khảo sát vẽ sơ đồ điều khiển hệ thống lái trợ lực điện
• 5. CHƯƠNG 5: TỔNG KẾT
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về mô hình cắt hệ thống lái Audi

Mô hình cắt hệ thống lái Audi là một trong những đề tài quan trọng trong ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Đề tài này không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái mà còn cung cấp cái nhìn tổng quan về các công nghệ hiện đại trong ngành ô tô. Hệ thống lái Audi được biết đến với tính năng an toàn và tiện nghi, là một phần không thể thiếu trong việc đảm bảo sự an toàn cho người lái. Việc nghiên cứu mô hình cắt này sẽ giúp sinh viên nắm bắt được các kiến thức cơ bản và ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp ô tô.

1.1. Lý do chọn đề tài mô hình cắt hệ thống lái

Nhu cầu sử dụng ô tô ngày càng tăng cao, kéo theo đó là yêu cầu về an toàn và tiện nghi. Hệ thống lái là một trong những yếu tố quyết định đến sự an toàn khi điều khiển xe. Việc nghiên cứu mô hình cắt hệ thống lái Audi giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

1.2. Mục tiêu của đề tài mô hình cắt hệ thống lái

Mục tiêu chính của đề tài là giúp sinh viên nắm vững kiến thức về hệ thống lái, đặc biệt là hệ thống lái trợ lực điện. Đề tài cũng hướng đến việc khảo sát và thi công mô hình cắt, từ đó sử dụng mô hình này trong giảng dạy và thực hành.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu hệ thống lái

Hệ thống lái ô tô hiện đại đang đối mặt với nhiều thách thức, từ việc cải tiến công nghệ đến việc đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Các vấn đề như độ nhạy của hệ thống lái, khả năng tự trả lái và sự ổn định khi vận hành là những yếu tố cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Đặc biệt, hệ thống lái trợ lực điện đang trở thành xu hướng mới, nhưng cũng đặt ra nhiều câu hỏi về hiệu suất và độ tin cậy.

2.1. Các vấn đề chính trong hệ thống lái

Một trong những vấn đề lớn nhất là độ nhạy của hệ thống lái. Nếu hệ thống không nhạy, người lái sẽ gặp khó khăn trong việc điều khiển xe. Ngoài ra, việc tự trả lái cũng cần được cải thiện để đảm bảo an toàn khi xe quay vòng.

2.2. Thách thức trong việc cải tiến công nghệ lái

Cải tiến công nghệ lái không chỉ đòi hỏi sự đổi mới trong thiết kế mà còn cần phải đảm bảo tính an toàn và độ tin cậy. Việc áp dụng công nghệ mới như hệ thống lái trợ lực điện cũng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng để tránh những rủi ro không đáng có.

III. Phương pháp thi công mô hình cắt hệ thống lái Audi

Thi công mô hình cắt hệ thống lái Audi là một quá trình phức tạp, đòi hỏi sự chính xác và tỉ mỉ. Các bước thi công bao gồm thiết kế mô hình, lựa chọn vật liệu, và lắp ráp các bộ phận. Mô hình cắt không chỉ giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cấu tạo mà còn giúp họ thực hành các kỹ năng cần thiết trong ngành công nghệ ô tô.

3.1. Thiết kế mô hình cắt hệ thống lái

Thiết kế mô hình cắt hệ thống lái Audi cần phải đảm bảo tính chính xác và khả năng hoạt động của các bộ phận. Việc sử dụng phần mềm thiết kế 3D sẽ giúp sinh viên hình dung rõ hơn về cấu trúc của hệ thống lái.

3.2. Lựa chọn vật liệu và lắp ráp

Lựa chọn vật liệu phù hợp là rất quan trọng trong quá trình thi công. Các vật liệu cần đảm bảo độ bền và khả năng chịu lực. Sau khi lựa chọn vật liệu, quá trình lắp ráp cần được thực hiện một cách cẩn thận để đảm bảo mô hình hoạt động hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của mô hình cắt hệ thống lái Audi

Mô hình cắt hệ thống lái Audi không chỉ là một công cụ học tập mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp ô tô. Mô hình này có thể được sử dụng để giảng dạy, nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong hệ thống lái. Việc sử dụng mô hình cắt giúp sinh viên có cái nhìn sâu sắc hơn về cách thức hoạt động của hệ thống lái và các vấn đề liên quan.

4.1. Sử dụng mô hình trong giảng dạy

Mô hình cắt hệ thống lái Audi có thể được sử dụng trong các buổi giảng dạy để minh họa cho sinh viên về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái. Điều này giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức hơn.

4.2. Nghiên cứu và phát triển công nghệ mới

Mô hình cắt cũng có thể được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới trong hệ thống lái. Việc thử nghiệm trên mô hình giúp các kỹ sư có thể đánh giá hiệu suất và độ tin cậy của các giải pháp mới.

V. Kết luận và tương lai của mô hình cắt hệ thống lái Audi

Mô hình cắt hệ thống lái Audi là một công cụ hữu ích trong việc nghiên cứu và giảng dạy về hệ thống lái ô tô. Kết quả đạt được từ đề tài này không chỉ giúp sinh viên củng cố kiến thức mà còn mở ra nhiều cơ hội trong việc phát triển nghề nghiệp trong ngành công nghệ ô tô. Tương lai của mô hình cắt này hứa hẹn sẽ tiếp tục phát triển với sự cải tiến công nghệ và nhu cầu ngày càng cao từ thị trường.

5.1. Tầm quan trọng của mô hình cắt trong giáo dục

Mô hình cắt hệ thống lái Audi đóng vai trò quan trọng trong việc giáo dục và đào tạo sinh viên. Nó giúp sinh viên có cái nhìn thực tế về hệ thống lái, từ đó nâng cao khả năng ứng dụng trong thực tiễn.

5.2. Xu hướng phát triển mô hình cắt trong tương lai

Trong tương lai, mô hình cắt hệ thống lái sẽ tiếp tục được cải tiến với sự phát triển của công nghệ. Việc áp dụng các công nghệ mới sẽ giúp mô hình trở nên hiện đại và hiệu quả hơn trong việc giảng dạy và nghiên cứu.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong kỹ thuật ô tô hiện đại, hệ thống lái đóng vai trò then chốt trong việc kiểm soát hướng chuyển động, đảm bảo tính ổn định động học và an toàn vận hành cho phương tiện. Khi công nghệ chế tạo phương tiện giao thông phát triển, các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống lái không dừng lại ở việc chuyển hướng cơ học thuần túy mà mở rộng sang tính năng tiện nghi, giảm thiểu lực tác động của người lái và tối ưu hóa phản hồi mặt đường ở các dải tốc độ khác nhau. Sự chuyển dịch từ hệ thống lái cơ khí và trợ lực thủy lực truyền thống sang hệ thống lái trợ lực điện (Electric Power Steering - EPS) mang lại nhiều ưu điểm về hiệu suất năng lượng, khả năng tích hợp điều khiển điện tử và độ tin cậy.

Tuy nhiên, trong công tác đào tạo chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô, việc tiếp cận cấu tạo bên trong và nguyên lý vận hành của các cụm cơ cấu trợ lực điện thế hệ mới gặp nhiều trở ngại do kết cấu của cụm thước lái trên các dòng xe hiện đại thường được làm kín hoàn toàn. Sinh viên khó quan sát trực quan các chi tiết ăn khớp cơ khí, cơ cấu truyền động bi tuần hoàn cũng như cách bố trí các cảm biến điện tử. Nhằm giải quyết yêu cầu cấp thiết về trang thiết bị và trợ huấn cụ trực quan phục vụ công tác giảng dạy thực hành tại Khoa Cơ khí Động lực - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, đề tài "Thi công mô hình cắt hệ thống lái Audi" được thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Thái Huy Phát bởi nhóm sinh viên Trần Anh Bằng và Lê Vũ Ty (tháng 2/2023).

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được xác định cụ thể theo các nhiệm vụ sau:

1. Tiếp cận và tổng hợp có hệ thống cơ sở lý thuyết tổng quan về hệ thống lái cơ khí và hệ thống lái trợ lực điện trên ô tô.
2. Phân tích chi tiết cấu tạo, nguyên lý vận hành và phương thức điều khiển của hệ thống lái trợ lực điện ứng dụng trên dòng xe Audi (tiêu biểu là Audi A4).
3. Khảo sát, tính toán thiết kế và trực tiếp thi công cơ khí mô hình cắt thực tế cụm cơ cấu lái trợ lực điện Audi gắn trên khung giá đỡ chuyên dụng.
4. Vận hành thử nghiệm mô hình và xây dựng tài liệu hướng dẫn khai thác, biên soạn hệ thống bài tập thực hành ứng dụng phục vụ giảng dạy chuyên ngành.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân định thành 4 nội dung trọng tâm: nghiên cứu cơ sở lý thuyết hệ thống lái và hệ thống lái trợ lực điện; phân tích kết cấu cơ cấu lái Audi; triển khai thiết kế - gia công cơ khí mô hình cắt; kiểm tra, đánh giá khả năng vận hành và ứng dụng sư phạm kỹ thuật.

Đối tượng nghiên cứu là cụm cơ cấu lái trợ lực điện nguyên bản của dòng xe Audi, bao gồm thước lái trục vít - thanh răng, cụm mô-tơ điện trợ lực, cơ cấu truyền động bi tuần hoàn, cụm cảm biến mô-men xoắn dạng Hall và bộ điều khiển điện tử trợ lực lái J500. Phạm vi nghiên cứu giới hạn ở việc thiết kế, gia công cắt bổ cơ khí nhằm bộc lộ rõ cấu trúc không gian và nguyên lý cơ học của các chi tiết bên trong; thiết kế và chế tạo khung giá đỡ kim loại; biên soạn hệ thống bài giảng thực hành tại xưởng thực tập của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài sử dụng khung lý thuyết kỹ thuật ô tô chuyên sâu về động học quay vòng và nguyên lý điều khiển hệ thống lái:

• Động học quay vòng và các góc đặt bánh xe dẫn hướng: Phân tích cơ sở hình học quay vòng của xe quanh tâm quay tức thời $O$ nhằm triệt tiêu hiện tượng trượt lết bánh xe ($r_1 > r_2 \rightarrow \beta > \alpha$). Nghiên cứu 4 góc đặt bánh xe cơ bản gồm góc nghiêng ngang bánh xe (Camber dương/âm nhằm hạn chế mòn lệch lốp), góc nghiêng dọc trục xoay đứng (Caster nhằm tạo mô-men tự trả lái và ổn định chuyển động thẳng), góc nghiêng ngang trục xoay đứng (Kingpin cùng độ lệch bán kính quay vòng nhằm giảm lực đánh lái) và độ chụm bánh xe (Toe nhằm bù trừ biến dạng động học do góc Camber tạo ra).
• Kết cấu cơ cấu lái cơ khí: Phân tích hai dạng cơ cấu lái phổ biến là kiểu trục vít - thanh răng (với tỉ số truyền cơ học từ 18 đến 20 trên xe con, ưu điểm kết cấu gọn, độ nhạy cao) và kiểu bi tuần hoàn (đai ốc bi, trục rẻ quạt, rãnh bi tuần hoàn kín).
• Cấu trúc và phân loại hệ thống trợ lực lái điện (EPS): Phân loại dựa trên vị trí lắp đặt mô-tơ trợ lực gồm C-EPS (trợ lực trên trục lái), P-EPS (trợ lực trên trục bánh răng dẫn động), DP-EPS (trợ lực kiểu bánh răng kép trên thanh răng) và RP-EPS (mô-tơ đặt song song với thanh răng).

Kiểu bố trí	Vị trí mô-tơ trợ lực	Đặc điểm kết cấu	Ưu điểm chính	Hạn chế kỹ thuật
C-EPS (Column)	Gắn trực tiếp trên trục lái	Nằm trong khoang hành khách, kích thước nhỏ gọn	Tránh tác động nhiệt từ động cơ, chi phí thấp	Hạn chế mô-men xoắn cực đại, phát sinh tiếng ồn trong cabin
P-EPS (Pinion)	Gắn tại trục bánh răng cơ cấu lái	Nằm ngoài khoang khách, nối với bánh răng dẫn động	Tăng mô-men trợ lực, không gian cabin yên tĩnh	Chịu ảnh hưởng nhiệt độ và rung động từ khoang máy
DP-EPS (Dual Pinion)	Bánh răng phụ độc lập trên thanh răng	Hai bánh răng tác động riêng biệt lên thanh răng	Tăng hiệu suất từ 10 - 15% so với C-EPS và P-EPS, cảm giác lái thật	Không gian lắp đặt chật hẹp, kết cấu cơ khí phức tạp
RP-EPS (Rack Parallel)	Đặt song song với thanh răng	Dẫn động qua dây đai và cơ cấu đai ốc bi tuần hoàn	Chịu tải trọng lớn, trợ lực êm dịu ở dải tải cao	Chi phí chế tạo cao, kích thước cụm thước lái lớn

• Cấu tạo và nguyên lý các bộ phận chức năng:
  • Mô-tơ điện một chiều không chổi than hoặc nam châm vĩnh cửu tích hợp cơ cấu giảm tốc trục vít - bánh vít.
  • Các dạng cảm biến mô-men xoắn: loại lõi thép xoay biến thiên điện cảm dùng thanh xoắn; loại cảm biến từ tính sử dụng nam châm vĩnh cửu kết hợp phần tử IC Hall; loại quang học dùng đĩa mã hóa xẻ rãnh kết hợp photodiode; loại không dùng thanh xoắn dựa trên nguyên lý cộng hưởng sóng âm bề mặt (Surface Acoustic Wave - SAW) trên nền thạch anh và điện cực kim loại.
  • Cảm biến tốc độ xe: cảm biến từ thụ động (Passive) dùng cuộn dây biến thiên từ thông theo răng xung và cảm biến hiệu ứng Hall chủ động (Active) gửi tín hiệu dạng xung vuông đến ECU ABS, sau đó phân phối qua mạng truyền thông Controller Area Network (CAN).
  • Hệ thống trợ lực lái Audi: Kết cấu thước lái Audi kết hợp cơ cấu trục vít - thanh răng và bộ truyền động đai ốc bi tuần hoàn nhận lực trợ động từ mô-tơ điện, điều khiển bởi hộp ECU J500 gắn liền cụm cơ cấu lái.

Phương pháp nghiên cứu thực tế được triển khai bao gồm:

• Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu chuyên ngành: Sử dụng các tài liệu hướng dẫn kỹ thuật chuyên sâu của Audi, giáo trình kết cấu ô tô của Khoa Cơ khí Động lực kết hợp tài liệu từ các cơ sở dữ liệu chuyên ngành ô tô.
• Phương pháp khảo sát thực tế: Khảo sát các mô hình trợ huấn cụ hiện hữu tại xưởng thực tập động lực nhằm xác định quy cách gá đặt, góc quan sát tối ưu cho sinh viên.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật số (CAD): Ứng dụng phần mềm SolidWorks để xây dựng bản vẽ 3 hình chiếu (hình chiếu đứng, hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh) và mô hình hóa hình học 3D của khung đỡ trước khi chế tạo.
• Phương pháp thực nghiệm gia công cơ khí: Sử dụng các thiết bị tạo hình cơ khí gồm máy cắt khí nén cầm tay, máy mài khí nén cầm tay, máy hàn que/MIG và dụng cụ đo kiểm cơ khí chính xác để rã cụm, cắt phôi, mài bavia, hàn liên kết khung và xử lý bề mặt chi tiết.

Thiết kế và thi công mô hình cắt

Quy trình thiết kế và thi công mô hình cắt cơ cấu lái Audi được thực hiện qua các giai đoạn kỹ thuật rõ ràng:

1. Thiết kế và chế tạo khung giá đỡ:

   • Thiết kế mô phỏng trên phần mềm SolidWorks: Xác định kích thước bao của cơ cấu lái Audi, tiến hành bố trí các gá kẹp, tính toán chiều cao quan sát phù hợp cho người học khi đứng thực hành. Khung đỡ được dựng hình hoàn chỉnh trên không gian 3 chiều với 3 hình chiếu kỹ thuật.
   • Lựa chọn vật liệu: Sử dụng thép ống hộp và thép tròn có các kích cỡ tiêu chuẩn, đảm bảo độ cứng vững, khả năng chịu lực rung động khi đánh lái và khả năng chống vặn xoắn.
   • Gia công cơ khí: Tiến hành cắt phôi thép, gá đặt trên đồ gá hàn, thực hiện các mối hàn liên kết khung, mài phẳng mối hàn, xử lý bề mặt kim loại và sơn phủ lớp sơn bảo vệ chống oxy hóa.

2. Gia công cắt bổ cụm cơ cấu lái Audi:

   • Tháo rã chi tiết: Sử dụng các dụng cụ chuyên dụng để tháo rời toàn bộ các cụm chính của thước lái, gồm vỏ cơ cấu lái, thanh răng, trục vít dẫn động, cụm mô-tơ điện trợ lực, cụm đai ốc bi tuần hoàn, cụm cảm biến mô-men xoắn và bộ điều khiển J500.
   • Xác định vị trí cắt bổ: Tính toán các đường cắt sao cho bộc lộ được toàn bộ không gian ăn khớp bên trong mà không làm mất liên kết gá đặt và độ cứng vững của các ổ đỡ trục:
     • Phần vỏ trục răng: Cắt mở góc quan sát sự ăn khớp giữa trục vít (bánh răng nghiêng) và thanh răng.
     • Phần vỏ dọc thanh răng: Cắt một rãnh hở dọc thân vỏ để thấy rõ hành trình tịnh tiến của thanh răng và cơ cấu dẫn hướng.
     • Phần vỏ ngoài cảm biến mô-men xoắn: Cắt bộc lộ vị trí thanh xoắn, nam châm vĩnh cửu và vị trí bố trí cụm cảm biến hiệu ứng Hall.
     • Vỏ khu vực truyền động trợ lực: Cắt mở phần vỏ nơi ăn khớp giữa cụm mô-tơ, cơ cấu dẫn động đai/bi tuần hoàn với thanh răng.
     • Vỏ mô-tơ điện trợ lực: Cắt mở thân vỏ để làm lộ rõ kết cấu stato cuộn dây, rô-to nam châm vĩnh cửu và trục rô-to.
   • Thao tác cắt gọt và mài nhẵn: Sử dụng máy cắt khí nén cầm tay để tạo các đường cắt hình học sắc nét trên vật liệu hợp kim nhôm đúc của vỏ thước lái. Dùng máy mài khí nén cầm tay để mài phẳng bavia, bo tròn các mép cắt nhằm đảm bảo an toàn tuyệt đối cho người thao tác.

3. Hoàn thiện bề mặt và lắp ráp:

   • Vệ sinh sạch mạt kim loại và dầu mỡ bôi trơn cũ bằng dung môi chuyên dụng.
   • Sơn phân biệt các thành phần cơ học: Sơn các đường biên mép cắt bằng màu tương phản; sơn các bề mặt chi tiết chuyển động, chi tiết đứng yên và vỏ bằng các mã màu kỹ thuật khác nhau nhằm giúp sinh viên dễ phân biệt các cụm chức năng.
   • Lắp ráp lại toàn bộ các chi tiết vào đúng vị trí làm việc, kiểm tra độ êm dịu cơ học khi quay trục lái dẫn hướng và gắn cụm thước lái hoàn thiện lên khung giá đỡ bằng các liên kết bu-lông tiêu chuẩn.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Chương này tập trung trình bày bối cảnh công nghệ ô tô hiện đại, nhấn mạnh vai trò của hệ thống lái trợ lực điện trong việc nâng cao tính an toàn và tiện nghi vận hành. Tác giả nêu rõ lý do lựa chọn dòng cơ cấu lái Audi để thi công mô hình cắt xuất phát từ tính tiên tiến của kết cấu trợ lực này. Đồng thời, chương 1 công bố 4 mục tiêu nghiên cứu cụ thể, xác lập 4 nội dung nghiên cứu trọng tâm, định vị phạm vi giới hạn thực hiện tại xưởng thực hành và nêu rõ các phương pháp nghiên cứu kỹ thuật được vận dụng (nghiên cứu tài liệu giáo trình, tham khảo ý kiến chuyên gia, khảo sát mô hình thực hành và ứng dụng phần mềm CAD).

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 trình bày toàn diện và chi tiết hệ thống lý thuyết về hệ thống lái ô tô:

• Phân tích công dụng, yêu cầu kỹ thuật và 4 tiêu chí phân loại hệ thống lái (theo vị trí vành lái, theo kết cấu cơ cấu lái, theo số cầu dẫn hướng và theo dạng năng lượng trợ lực).
• Mô tả chi tiết kết cấu cụm trục lái: vô lăng, trục lái chính, ống trục lái, khớp các-đăng cùng 4 cơ cấu tiện ích phụ trợ gồm cơ cấu hấp thụ va đập (kiểu bi cao su, giá đỡ uốn, ăn khớp, ống xếp), cơ cấu nghiêng trục lái, cơ cấu trượt vô lăng và cơ cấu khóa trục lái chống trộm.
• So sánh cơ cấu lái trục vít - thanh răng và cơ cấu lái bi tuần hoàn. Trình bày các thành phần dẫn động lái: đòn quay, thanh ngang, thanh lái, khớp cầu, đòn cam lái, cam lái và ống giảm chấn lái.
• Trình bày bản chất cơ học của 4 góc đặt bánh xe (Camber, Caster, Kingpin, Toe) và động học quay vòng xe (tâm quay tức thời $O$).
• Phân tích sâu hệ thống lái trợ lực điện: so sánh ưu nhược điểm của 4 phương án bố trí C-EPS, P-EPS, DP-EPS và RP-EPS. Cấu tạo mô-tơ điện một chiều, bộ giảm tốc trục vít - bánh vít.
• Khảo sát 4 loại cảm biến mô-men xoắn: loại lõi thép xoay, loại từ tính (Hall), loại quang học và loại cộng hưởng sóng âm bề mặt (SAW). Trình bày cảm biến tốc độ bánh xe loại từ tính và loại bán dẫn Hall, cùng nguyên lý truyền thông mạng CAN đến ECU điều khiển EPS.
• Đi sâu vào hệ thống lái trợ lực điện trên xe Audi: kết cấu thước lái Audi A4, cấu tạo mô-tơ, cơ cấu truyền động đai ốc bi tuần hoàn, cảm biến mô-men xoắn kết hợp thanh xoắn và nam châm vĩnh cửu xoay tương đối so với IC Hall, cùng bộ điều khiển trợ lực điện J500 và sơ đồ nguyên lý hoạt động ở các chế độ (chế độ đỗ xe, chế độ hoạt động trong đô thị và chế độ chạy trên đường cao tốc).

Chương 3: THI CÔNG MÔ HÌNH

Chương 3 thuyết minh toàn bộ quá trình gia công cơ khí thực nghiệm mô hình cắt:

• Giới thiệu tổng thể mô hình cắt cơ cấu lái Audi và thiết bị thi công gồm máy cắt khí nén cầm tay, máy mài khí nén cầm tay.
• Quá trình thiết kế khung giá đỡ: xây dựng bản vẽ 3 hình chiếu (đứng, bằng, cạnh) và mô phỏng không gian 3D trên phần mềm SolidWorks.
• Lựa chọn chủng loại phôi ống thép, số lượng, quy cách kích thước; quy trình cắt phôi, hàn liên kết, xử lý cơ tính và sơn hoàn thiện khung.
• Quy trình can thiệp cơ khí trên cơ cấu lái Audi: trình tự tháo rã các chi tiết chính và cụm mô-tơ; các bước cắt phôi vỏ nhôm tại 5 vị trí xung yếu (vỏ trục răng, vỏ dọc thanh răng, vỏ ngoài cảm biến mô-men, vỏ khu vực ăn khớp trợ lực, vỏ thân mô-tơ điện); kỹ thuật mài bavia, xử lý bề mặt cắt; quy trình sơn màu nhận diện kỹ thuật và lắp ráp các cụm lên khung đỡ thành mô hình hoàn chỉnh.

Chương 4: VẬN HÀNH MÔ HÌNH

Chương 4 tập trung vào phương thức ứng dụng mô hình cắt vào công tác đào tạo chuyên ngành:

• Hướng dẫn khai thác mô hình trong giảng dạy lý thuyết cấu tạo: sử dụng mô hình để giảng giải trực quan vị trí, kết cấu của thanh răng, bánh răng nghiêng, đai ốc bi tuần hoàn, cụm cảm biến và hộp ECU J500.
• Hướng dẫn khai thác mô hình trong giảng dạy nguyên lý hoạt động: mô phỏng sự tương tác lực khi người học tác động xoay vành lái, sự xoắn tương đối của thanh xoắn trong cảm biến và quá trình truyền động hỗ trợ từ cụm mô-tơ sang thanh răng.
• Xây dựng nội dung chi tiết cho 3 bài tập thực hành ứng dụng:
  • Bài thực hành số 1: Khảo sát nhận dạng cấu tạo cơ cấu lái trợ lực điện Audi.
  • Bài thực hành số 2: Khảo sát và phân tích nguyên lý hoạt động cơ học - động học của mô hình cắt.
  • Bài thực hành số 3: Khảo sát, đo kiểm và vẽ sơ đồ mạch điều khiển hệ thống lái trợ lực điện tích hợp mạng CAN và ECU J500.

Chương 5: TỔNG KẾT

Chương 5 tóm tắt các kết quả đạt được của đề tài sau quá trình nghiên cứu và thi công cơ khí. Nhóm tác giả đưa ra kết luận về mức độ hoàn thiện của sản phẩm so với mục tiêu ban đầu, khẳng định khả năng đáp ứng yêu cầu trợ huấn cụ trực quan trong nhà xưởng, đồng thời nêu rõ các kiến nghị và phương hướng mở rộng nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Đề tài đã hoàn thành các kết quả cụ thể theo đúng thuyết minh kỹ thuật:

• Chế tạo thành công một mô hình cắt cơ cấu lái trợ lực điện Audi hoàn chỉnh, hoạt động trơn tru về mặt cơ học. Mô hình được gắn cố định, cân đối trên khung đỡ bằng thép ống hàn chịu lực, đảm bảo độ ổn định khi người học thao tác vần vô lăng.
• Bộc lộ rõ nét cấu trúc không gian bên trong tại 5 vị trí gia công cắt vỏ: khu vực ăn khớp trục răng - thanh răng, rãnh trượt dẫn hướng thanh răng, cụm thanh xoắn và IC Hall của cảm biến mô-men, khu vực ăn khớp đai ốc bi tuần hoàn và khoang stato/rô-to của mô-tơ trợ lực điện.
• Các mép cắt vỏ hợp kim nhôm được gia công nhẵn phẳng bằng máy mài khí nén, sơn viền chỉ thị màu tương phản, đảm bảo các yêu cầu thẩm mỹ công nghiệp và an toàn lao động trong môi trường sư phạm.
• Hoàn thành tập thuyết minh kỹ thuật đồ án tốt nghiệp gồm 5 chương, hệ thống hóa đầy đủ cơ sở lý thuyết về hệ thống lái cơ khí, các góc đặt bánh xe, các kiểu bố trí EPS (C-EPS, P-EPS, DP-EPS, RP-EPS) và nguyên lý EPS trên dòng xe Audi A4.
• Đóng góp bộ tài liệu hướng dẫn vận hành và giáo trình khung gồm 3 bài tập thực hành chuyên đề (Khảo sát cấu tạo; Khảo sát nguyên lý hoạt động; Khảo sát sơ đồ điều khiển EPS), trực tiếp bổ sung nguồn học liệu thực tế cho Khoa Cơ khí Động lực.

Về mặt đóng góp kỹ thuật so với các mô hình trước đây tại xưởng, sản phẩm của đề tài giải quyết triệt để hạn chế "hộp đen" của cụm thước lái trợ lực điện hiện đại. Thay vì chỉ quan sát hình dáng bên ngoài hoặc học qua sơ đồ nguyên lý 2D, sinh viên được trực tiếp quan sát cấu trúc cơ khí 3 chiều thực tế, sự phối hợp giữa cơ cấu trục vít - thanh răng với bộ truyền động bi tuần hoàn trợ lực của Audi.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế kỹ thuật của đề tài xuất phát từ phạm vi nghiên cứu và nguồn lực thi công:

• Mô hình hiện tại tập trung hoàn toàn vào việc cắt bổ bộc lộ kết cấu cơ học và cảm biến tĩnh; cụm mô-tơ điện và bộ điều khiển J500 chưa được đấu nối với nguồn công suất và bộ tạo tín hiệu mô phỏng để tự động sinh lực trợ lực thực tế khi xoay vành lái.
• Thiếu các mạch vi điều khiển giả lập tín hiệu tốc độ xe (Vehicle Speed Signal) và tín hiệu vòng tua động cơ (Engine Speed Signal) vốn được truyền qua mạng CAN từ ECU ABS và ECU động cơ trên xe thực tế.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Thiết kế mạch điện tử điều khiển vi xử lý (hoặc Arduino/STM32) để giả lập các gói tin truyền thông CAN chuẩn Audi, cung cấp tín hiệu tốc độ xe biến thiên (mô phỏng các trạng thái: đỗ xe, chạy trong đô thị, chạy đường cao tốc) đưa vào hộp ECU J500.
• Lắp đặt bộ nguồn công suất dòng điện lớn để kích hoạt mô-tơ trợ lực hoạt động theo thời gian thực tương ứng với tín hiệu góc đánh lái thu được từ cảm biến mô-men xoắn, hoàn thiện mô hình vừa trực quan về cơ khí vừa vận hành động học về điện - điện tử.

Giá trị tham khảo

Mô hình và tập thuyết minh đồ án mang lại giá trị tham khảo thiết thực cho:

• Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô: Là tài liệu tham khảo chi tiết khi thực hiện đồ án tốt nghiệp, đồ án thiết kế hệ thống ô tô, hoặc chuẩn bị cho các học phần Thực tập hệ thống gầm và Thực tập điện thân xe.
• Giảng viên chuyên ngành Cơ khí Động lực: Cung cấp trực tiếp một thiết bị trợ huấn cụ trực quan trong phòng thí nghiệm/xưởng thực hành, đi kèm bộ khung 3 bài tập thực hành có thể tích hợp ngay vào chương trình đào tạo kỹ thuật viên ô tô.
• Kỹ thuật viên sửa chữa khung gầm ô tô: Giúp nắm bắt trực quan cấu tạo bên trong của cụm thước lái Audi A4, phương thức hoạt động của cảm biến mô-men xoắn dạng Hall và cơ cấu truyền động đai ốc bi tuần hoàn để ứng dụng trong chẩn đoán, sửa chữa các hư hỏng cơ khí và điện tử của hệ thống lái trợ lực điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống lái trợ lực điện trên xe Audi trong đề tài thuộc kiểu bố trí nào và có ưu điểm gì so với các kiểu EPS khác?
   Hệ thống lái trên xe Audi khảo sát thuộc kiểu trợ lực bánh răng kép/thanh răng độc lập (DP-EPS hoặc kết cấu bi tuần hoàn tác động song song lên thanh răng). Cụm mô-tơ điện đặt tách biệt khỏi trục lái chính, truyền lực trợ động trực tiếp vào thanh răng thông qua cơ cấu đai ốc bi tuần hoàn. Kết cấu này giúp tăng hiệu suất truyền động từ 10% đến 15% so với loại C-EPS và P-EPS, triệt tiêu tiếng ồn của mô-tơ truyền vào khoang cabin và mang lại cảm giác phản hồi mặt đường tốt hơn.

2. Cảm biến mô-men xoắn trên thước lái Audi hoạt động theo nguyên lý vật lý nào?
   Cảm biến mô-men xoắn trên cơ cấu lái Audi sử dụng nguyên lý biến thiên từ trường qua phần tử bán dẫn hiệu ứng Hall. Cấu tạo gồm một thanh xoắn cơ học liên kết giữa trục lái đầu vào và trục vít đầu ra, kết hợp với cụm nam châm vĩnh cửu và các IC Hall. Khi người lái xoay vô lăng, lực cản mặt đường làm thanh xoắn bị vặn, tạo ra sự dịch chuyển góc tương đối giữa nam châm vĩnh cửu và IC Hall, làm thay đổi từ thông quét qua IC và sinh ra điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với mô-men đánh lái gửi về ECU J500.

3. Khung giá đỡ của mô hình được thiết kế và chế tạo bằng công cụ và vật liệu gì?
   Khung giá đỡ được thiết kế kỹ thuật số trên phần mềm CAD SolidWorks thông qua việc xây dựng 3 hình chiếu (đứng, bằng, cạnh) và mô hình không gian 3D. Vật liệu chế tạo thực tế là các loại thép ống hộp và thép tròn có kích thước tiêu chuẩn, được gia công định hình bằng máy cắt kim loại, hàn liên kết thành khung chịu lực vững chắc và sơn phủ bảo vệ bề mặt.

4. Quá trình gia công cơ khí mô hình cắt đã thực hiện cắt bổ tại những vị trí cụ thể nào trên thước lái Audi?
   Quá trình thi công sử dụng máy cắt và máy mài khí nén cầm tay để cắt bổ vỏ nhôm tại 5 vị trí: vỏ trục răng (khu vực ăn khớp bánh răng - thanh răng), vỏ dọc thân thanh răng (quan sát hành trình tịnh tiến), vỏ cụm cảm biến mô-men xoắn (bộc lộ thanh xoắn và IC Hall), vỏ khu vực ăn khớp truyền động trợ lực (cơ cấu đai ốc bi tuần hoàn) và thân vỏ cụm mô-tơ điện trợ lực.

5. Đồ án đã xây dựng những bài thực hành ứng dụng cụ thể nào để phục vụ công tác giảng dạy?
   Đồ án đã biên soạn 3 bài thực hành mẫu gồm: Bài số 1 - Khảo sát nhận dạng cấu tạo cơ cấu lái trợ lực điện; Bài số 2 - Khảo sát và phân tích nguyên lý hoạt động của mô hình cơ cấu lái; Bài số 3 - Khảo sát, đo kiểm và vẽ sơ đồ điều khiển hệ thống lái trợ lực điện tích hợp bộ điều khiển J500 và mạng CAN.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thi công mô hình cắt hệ thống lái Audi" của sinh viên Trần Anh Bằng và Lê Vũ Ty đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu chuyển hóa cụm cơ cấu lái trợ lực điện hiện đại thành một thiết bị trợ huấn cụ kỹ thuật trực quan, phục vụ thiết thực cho công tác đào tạo chuyên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ô tô. Thông qua việc kết hợp chặt chẽ giữa tổng hợp cơ sở lý thuyết động học, thiết kế khung đỡ trên phần mềm SolidWorks và gia công cơ khí cắt bổ chính xác bằng thiết bị khí nén, nhóm tác giả đã làm sáng tỏ cấu trúc phức tạp bên trong thước lái Audi A4. Sản phẩm không chỉ có giá trị cao về mặt cơ khí thực nghiệm mà còn đóng góp hệ thống bài tập thực hành bài bản, tạo tiền đề thuận lợi cho việc tích hợp thêm các module mô phỏng điều khiển điện tử thời gian thực trong các giai đoạn phát triển tiếp theo.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về đề tài. Ở chương này, đưa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và giới hạn đề tài, nội dung nghiên cứu và bố cục. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Ở chương này, trình bày các nội dung liên quan đến hệ thống lái và hệ thống lái trợ lực điện.

Chương 3: Thi công mô hình. Ở chương này, trình bày quá trình thiết kế và thi công các bộ phận và hoàn thiện mô hình. Chương 4: Vận hành mô hình. Ở chương này, trình bày kết quả nhận được sau khi vận hành.

Chương 5: Tổng kết. Ở chương này, đưa ra kết luận về đề tài và những kiến nghị nhằm phát triển đề tài sau này. Phương pháp nghiên cứu Đề tài hoàn thành chủ yếu dựa trên phương pháp nghiên cứu như: tham khảo tài liệu do giảng viên cung cấp và các giáo trình trong quá trình đã học để biết được cơ sở lý thuyết và các số liệu chính xác để thiết kế cơ bản. Đồng thời kết hợp với tra cứu tài liệu qua các website về ô tô.

Tham khảo ý kiến của thầy hướng dẫn để tìm kiếm phương án tối ưu nhất để thực hiện đề tài. Tham khảo các mô hình liên quan trong xưởng thực hành. 2 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống lái Công dụng: Hệ thống lái của ô tô có nhiệm vụ chính là thay đổi quỹ đạo chuyển động của ô tô bằng cách xoay các bánh dẫn hướng.

Việc điều chỉnh quỹ đạo chuyển động của ô tô nhằm mục đích thay đổi hướng chuyển động hay giữ phương chuyển động theo hướng nhất định. Để điều chỉnh được hướng chuyển động của xe thì vành lái phải nhận được một lực xoay của người lái và truyền lực này đến hệ thống lái. Trục lái được gắn với vành lái sẽ truyền mô-men tới cơ cấu lái, lúc này cơ cấu lái sẽ tăng mô-men quay của vành lái và truyền lực này đến các thanh dẫn động lái. Các thanh này sẽ truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng.

Yêu cầu: Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường hẹp và gấp khúc, thì hệ thống phải quay được bánh xe dẫn hướng nhanh chóng, đơn giản và êm dịu. - Lực tác dụng lên vô lăng phải nhẹ, vô lăng phải mang cảm giác dễ chịu cho người lái. - Khi thay đổi hướng chuyển động, các bánh xe phải xoay một cách nhẹ nhàng, thoải mái. - Có khả năng tự trả lái.

- Hạn chế các va đập truyền từ bánh xe lên vô lăng. - Đảm bảo động học quay vòng đúng để các bánh xe không bị trượt lết khi quay vòng. Phân loại hệ thống lái: - Theo cách bố trí vô lăng: + Bố trí vành lái bên phải. + Bố trí vành lái bên trái.

- Theo kết cấu của cơ cấu lái: + Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn. + Cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng. 3 - Theo số bánh xe dẫn hướng: + Bánh xe dẫn hướng cầu trước. + Bánh xe dẫn hướng của tất cả các cầu.

- Theo loại trợ lực lái: + Hệ thống lái trợ lực lái thủy lực. + Hệ thống lái trợ lực lái điện. + Hệ thống lái trợ lực lái thủy lực - điện tử. Cấu tạo chung của hệ thống lái trên ô tô Hình 2.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống lái 2. Vô lăng Vô lăng (vành tay lái) là bộ phận đặt trên buồng lái, có thiết kế gần giống nhau ở tất cả các loại xe. Nó có dạng hình vành khăn được làm bằng thép, bên ngoài được phủ bằng các vật liệu nhẹ, mềm như da hoặc nhựa và kết nối với trục lái bằng then hoa, ren và đai ốc, có nhiệm vụ tiếp nhận mô-men quay từ người lái khi tiến hành đánh lái và truyền cho trục lái. Ngoài nhiệm vụ chính là tạo mô-men lái, vô lăng còn được trang bị thêm các thành phần khác của xe như: Nút điều khiển còi, túi khí an toàn, công tắc tổng hợp, … 4 Hình 2.

Trục lái Trục lái có chức năng truyền mô-men quay từ vành lái đến cơ cấu lái. Trục lái bao gồm trục lái chính để truyền chuyển động quay và ống trục lái để giữ trục lái vào khung xe. Đầu trên của trục lái chính được làm nhỏ, có các răng cưa để gắn với vô lăng thông qua đai ốc. Đầu còn lại của trục lái chính liên kết với cơ cấu lái bằng khớp các đăng để hạn chế việc truyền chấn động từ mặt đường lên vô lăng.

Ngoài nhiệm vụ truyền mô-men quay từ vành lái đến cơ cấu lái, trục lái còn được gắn thêm nhiều thành phần khác của ô tô như: Cơ cấu khóa trục lái, cần điều khiển hệ thống đèn gạt mưa, cơ cấu nghiêng trục lái, cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu trượt tay lái…. Các cơ cấu này mang lại cho người lái sự thoải mái khi di chuyển. Kết cấu của trục lái 1- Vành lái; 2- Cụm công tắc đèn - gạt mưa; 3-Cụm khóa điện; 4- Vỏ trục lái 5- Khớp các đăng; 6- Trục các đăng; 7-Khớp cao su Một số cơ cấu khác của trục lái: Cơ cấu hấp thụ va đập: Cơ cấu này sẽ triệt tiêu lực va đập tác dụng lên người lái khi có va chạm. Nó bao gồm các loại sau: Loại bi cao su, loại giá đỡ uốn, loại ăn khớp, loại ống xếp.

Cơ cấu hấp thụ va đập Cơ cấu nghiêng trục lái: Dùng để thay đổi vị trí vành lái lên xuống nhằm đạt được tư thế lái phù hợp. Cơ cấu nghiêng trục lái Cơ cấu trượt vô lăng: Dùng để thay đổi vị trí của vành lái vào và ra để đạt được tư thế ngồi thích hợp cho người điều khiển. Cơ cấu trượt vô lăng Cơ cấu khoá tay lái: Khi người điều khiển rút chìa khóa ra khỏi ổ, cơ cấu này sẽ hoạt động và khóa trục lái chính vào ống nhằm mục đích chống trộm. Một số trạng thái khi làm việc của cơ cấu khóa: Hình 2.

Cơ cấu khóa trục lái và các trạng thái làm việc 8 Hình 2. Cơ cấu khóa trục lái và các trạng thái làm việc Hình 2. Cơ cấu khóa trục lái và các trạng thái làm việc 2. Cơ cấu lái Cơ cấu lái là cơ cấu truyền, thay đổi mô-men lái và hướng quay của vành lái đến các bánh xe thông qua các thanh dẫn động lái và các bánh răng, trục vít đai ốc được kết nối với nhau.

Cơ cấu lái còn được xem như bộ giảm tốc thông qua các bánh răng làm tăng mô-men đầu ra giúp giảm lực đánh lái. Tỉ số truyền bằng 18 - 20 đối với xe con. Tỉ số tăng sẽ giảm được lực đánh lái nhưng sẽ làm vô lăng quay nhiều hơn. 9 Một số kiểu cơ cấu lái phổ biến: - Kiểu trục vít - thanh răng: Trục vít ở bên dưới trục lái chính được kết nối với thanh răng.

Khi đánh lái, trục vít quay làm di chuyển thanh răng sang trái hoặc sang phải. Sự dịch chuyển này của thanh răng được truyền tới cam lái qua các đầu thanh răng và thanh lái. Kiểu trục vít – thanh răng Ưu điểm: + Kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, nhẹ. + Có độ nhạy cao do được kết nối trực tiếp.

+ Tay lái rất nhẹ do lực cản trượt và cản lăn nhỏ và sự truyền mô-men tốt. + Giảm bớt yêu cầu phải bảo dưỡng thường xuyên do cơ cấu kín. - Nhược điểm: + Cơ cấu có chiều dài lớn. + Dễ bị cong hoặc hư hỏng trong quá trình hoạt động.

- Kiểu bi tuần hoàn: Cả hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Một đai ốc bi sẽ di chuyển trên trục vít thông qua các viên bi ở trong các rãnh xiên trên trục vít và bên 10 trong đai ốc. Các viên bi chuyển động trong những rãnh này, các rãnh được chế tạo như hình dưới để cho các bi tuần hoàn liên tục. Trục rẻ quạt được gắn vào cơ cấu lái ăn khớp với răng của đai ốc bi, và khi trục vít quay, đai ốc bi chuyển động dọc theo trục vít.

Quá trình này làm quay trục rẻ quạt dẫn đến quay đòn lắc. Kiểu bi tuần hoàn Ưu điểm: + Lực cản trượt nhỏ. + Tạo ra tải trọng ban đầu lên trục rẻ quạt và đai ốc bi trong một dải khoảng 5o về phía bên phải và bên trái so với vị trí xe chuyển động thẳng giúp ổn định lái. Nhược điểm: + Trong sử dụng, độ rơ do ăn khớp giữa ren trục vít và răng con lăn sẽ tăng dần vì mài mòn, nên độ rơ cơ cấu lái ngày càng lớn.

Khi độ rơ quá lớn hiệu quả điều khiển hai chiều của cơ cấu lái sẽ kém, dẫn tới giảm độ nhạy của hệ thống lái. Dẫn động lái Dùng để truyền chuyển động của cơ cấu lái đến để quay các bánh xe dẫn hướng, điều khiển chuyển động của bánh xe thông qua sự liên kết giữa các thanh truyền và các 11 tay đòn với các khớp nối. Các chi tiết gồm: - Đòn quay: Có tác dụng truyền chuyển động của cơ cấu lái đến thanh ngang hoặc thanh kéo. Đầu to được chế tạo dạng then hoa để gắn vào trục rẽ quạt của cơ cấu lái và cố định bằng đai ốc.

Đầu nhỏ gắn với thanh ngang hay thanh kéo thông qua khớp cầu. Đòn quay - Thanh ngang: Được gắn với đòn quay, thanh lái và đòn đỡ. Dùng để truyền chuyển động của đòn quay tới các thanh lái. Thanh ngang 12 - Thanh lái: Đầu thanh lái được gắn vào đầu thanh răng trong cơ cấu lái để thay đổi khoảng cách giữa các khớp cầu.

Thanh lái - Khớp cầu: Dùng để nối giữa các đòn quay và đòn kéo. Đầu thanh lái (Khớp cầu) - Đòn cam lái: Có một đầu gắn với thanh kéo ngang bằng khớp cầu, một đầu gắn với cam lái của bánh xe dẫn hướng để điều khiển bánh xe chuyển động. Đòn cam lái - Cam lái: Dùng để gắn các bánh xe dẫn hướng. Cam lái được nối với dầm cầu dẫn hướng bằng các bạc và chốt quay lái hoặc bằng các khớp cầu.

Cam lái 14 - Giảm chấn lái: Một ống giảm chấn nằm giữa các thanh dẫn động lái và khung để hấp thụ các tác động truyền từ các bánh xe lên vành lái. Góc đặt bánh xe Trong quá trình vận hành, các đặc tính của xe cũng thay đổi theo thời gian. Trong khoảng thời gian đó việc lão hóa, hao mòn diễn ra liên tục, đặc biệt khi xe chuyển động nhiều trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, đường xấu, sỏi đá, … hoặc do va chạm, tai nạn làm ảnh hưởng đến hệ thống lái. Nếu không được phát hiện kịp thời sẽ gây ra mất cân bằng của hệ thống lái.