Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành kỹ thuật ô tô, hệ thống lái đóng vai trò thiết yếu nhằm thay đổi hoặc duy trì hướng chuyển động ổn định của phương tiện theo ý muốn của người lái. Việc nâng cao tính linh hoạt ở tốc độ thấp, bán kính quay vòng nhỏ trong không gian hẹp, đồng thời duy trì độ ổn định chuyển hướng ở dải tốc độ cao là yêu cầu quan trọng đối với các dòng xe du lịch hiện đại. Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống lái 4WS – thiết kế hệ thống lái trước" của sinh viên Võ Trường Tây (Khoa Cơ khí, Bộ môn Cơ khí Ô tô, Trường Đại học Giao thông Vận tải) được thực hiện trong bối cảnh tiếp thu và ứng dụng các công nghệ điều khiển chuyển hướng bốn bánh (Four-Wheel Steering - 4WS) vào công tác đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật ô tô.

Mục tiêu tổng quát của đề tài là thực hiện tính toán, thiết kế hệ thống lái bốn bánh dẫn hướng (4WS), trong đó tác giả đảm nhận nhiệm vụ chuyên sâu về tính toán thiết kế động học và kết cấu của cụm hệ thống lái cầu trước.

Các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể được xác lập theo đề cương gồm:

  1. Nghiên cứu tổng quan về hệ thống lái ô tô, phân loại cơ cấu lái, hệ thống dẫn động lái trên các dạng hệ thống treo, và nguyên lý hoạt động của các hệ thống trợ lực lái (thủy lực, điện).
  2. Phân tích kết cấu các dạng hệ thống lái 4WS (cơ khí, thủy lực, điện – thủy lực, cơ khí – điện – thủy lực); lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái 4WS cơ khí – điện; tính toán động học và tỷ số truyền tương đương ở các trạng thái vận tốc khác nhau (tốc độ thấp, tốc độ trung bình, tốc độ cao).
  3. Xác định các thông số đầu vào từ xe tham khảo Honda Prelude; xác định lực cản quay vòng tại chỗ và lực tác dụng lên vành tay lái; tính toán tối ưu hóa động học hình thang lái Ackerman trên hệ thống treo độc lập; thiết kế kết cấu cơ cấu lái bánh răng – thanh răng và tính toán độ bền các chi tiết cơ bản của hệ thống lái trước (bánh răng, thanh răng, thanh dẫn động, khớp cầu).

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống lái 4WS và hệ thống lái trước trên ô tô du lịch. Cơ sở dữ liệu và thông số kích thước tham khảo được lấy từ mẫu xe thể thao Honda Prelude 1987. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc phân tích động học hệ thống lái 4WS và thiết kế cơ khí chi tiết cho cụm cơ cấu lái, dẫn động lái cầu trước. Đồ án được giao nhiệm vụ ngày 19/03/2021, hoàn thành nộp ngày 20/06/2021 và bảo vệ vào tháng 08/2021 tại Trường Đại học Giao thông Vận tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng các lý thuyết cơ sở của ngành kỹ thuật ô tô và kỹ thuật cơ khí:

  • Lý thuyết động học quay vòng ô tô: Nguyên lý Ackerman đảm bảo các đường tâm quay của tất cả các bánh xe dẫn hướng cắt nhau tại một tâm quay tức thời duy nhất để triệt tiêu hiện tượng trượt lê ngang gây mòn lốp.
  • Lý thuyết động học hệ thống lái bốn bánh (4WS): Mô hình quay vòng với hai bánh trước - sau ngược chiều (cấu hình 4WS âm, tâm quay nằm trong khoảng chiều dài cơ sở) ở dải tốc độ thấp nhằm giảm bán kính quay vòng, và cùng chiều (cấu hình 4WS dương, tâm quay dịch chuyển ra phía sau) ở tốc độ cao nhằm tăng tính ổn định thân xe.
  • Lý thuyết tính toán động lực học hệ thống lái: Mô hình xác định mômen cản quay vòng tại chỗ cực đại bao gồm mômen cản lăn ($M_1$), mômen ma sát do biến dạng lốp và bám ngang ($M_2$), và mômen ổn định bánh xe dẫn hướng ($M_3$) được tính quy đổi thông qua hệ số hiệu chỉnh $\alpha = 1{,}1$.
  • Lý thuyết tính sức bền chi tiết máy: Phương pháp tính toán ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc của bộ truyền bánh răng – thanh răng, tính bền uốn và ổn định dọc trục của thanh dẫn động ngang, độ bền chịu lực của khớp cầu theo các tiêu chuẩn kỹ thuật ngành cơ khí.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai bao gồm:

  • Phương pháp phân tích – tổng hợp: Khảo cứu tài liệu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống lái truyền thống (2WS) và các biến thể hệ thống lái bốn bánh (4WS) trên thế giới.
  • Phương pháp so sánh phương án kỹ thuật: Đánh giá ưu nhược điểm của các hệ thống trợ lực (thủy lực vs. điện) và các phương thức điều khiển 4WS (cơ khí thuần túy, thủy lực, cơ khí – điện – thủy lực, cơ khí – điện) để chọn giải pháp phù hợp.
  • Phương pháp giải tích và tính toán kỹ thuật: Sử dụng các công thức giải tích hình học và động lực học để xác định kích thước hình học hình thang lái 6 khâu 6 khớp, lực đánh lái lớn nhất trên vô lăng và kiểm nghiệm bền các cụm chi tiết.

Nguồn dữ liệu chính phục vụ tính toán gồm bộ thông số kỹ thuật chuẩn của mẫu xe Honda Prelude 1987, các tài liệu hướng dẫn thiết kế hệ thống lái ô tô và tài liệu tính toán thiết kế chi tiết máy.

Thiết kế và triển khai

Căn cứ vào mục tiêu đề tài, tác giả lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái 4WS kiểu cơ khí – điện, kết hợp cơ cấu lái bánh răng – thanh răng ở cầu trước và cơ cấu điều khiển motor điện ở cầu sau.

Thông số danh nghĩa Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Chiều dài toàn bộ - 4521 mm
Chiều dài cơ sở $L$ 2586 mm
Chiều rộng toàn bộ - 1753 mm
Chiều rộng cơ sở trước $B$ 1525 mm
Chiều cao toàn bộ $h$ 1316 mm
Trọng lượng bản thân xe $G$ 1365 / 13386 kg / N
Tải trọng phân bố cầu trước (55%) $G_1$ 737 / 7227 kg / N
Ký hiệu lốp - 195/60R14 -
Đường kính vành tay lái $D_{vl}$ ($r = 125$ mm) 250 mm
Đường kính trục lái $d_{tl}$ 25 mm
Bán kính quay vòng tối thiểu $R_{4ws}$ 3789 mm
Vận tốc lớn nhất $v_{max}$ 212 km/h
Tỷ số truyền hệ thống lái $i_l$ 18 -
Hiệu suất thuận cơ cấu lái $\eta_{th}$ 0,9 -
Hiệu suất ma sát cam quay $\eta_{cam}$ 0,65 -
Hệ số cản lăn (đường nhựa khô) $f$ 0,015 -
Hệ số bám ngang của lốp $\phi_n$ 0,85 -

Kiến trúc và giải pháp kỹ thuật của hệ thống được thiết lập như sau:

  • Cụm lái trước: Sử dụng cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng đặt trên hệ thống treo độc lập loại đòn ngang kép (double wishbone). Dẫn động lái bố trí dạng hình thang lái Đantô phân chia gồm 6 khâu và 6 khớp cầu tự lựa, đảm bảo quá trình dao động thẳng đứng của bánh xe không làm thay đổi góc quay dẫn hướng.
  • Cụm lái sau: Gồm motor điện một chiều, bộ truyền trục vít – đai ốc bi chuyển động tịnh tiến đòn ngang, cảm biến mômen, cảm biến góc quay thân xe, cảm biến gia tốc ngang và cảm biến vị trí vô lăng. Bộ điều khiển điện tử ECU 4WS tiếp nhận tín hiệu để điều chỉnh chiều quay và góc quay bánh sau theo vận tốc xe.
  • Trạng thái điều khiển theo vận tốc:
    • Tốc độ thấp ($v < 35\text{ km/h}$): Bánh sau quay ngược chiều với bánh trước với góc quay tối đa định mức. Bán kính quay vòng của xe giảm xuống còn $3789\text{ mm}$, tương đương với xe 2WS phải có góc quay bánh trước lên tới $30^\circ$ và tỷ số truyền tương đương $26{,}7$.
    • Tốc độ trung bình ($35\text{ km/h} \le v \le 60\text{ km/h}$): Bánh sau giữ vị trí thẳng ($0^\circ$), chỉ có hai bánh trước dẫn hướng tương tự hệ thống lái 2WS thông thường.
    • Tốc độ cao ($v > 60\text{ km/h}$): Bánh sau quay cùng chiều với bánh trước với góc xoay nhỏ ($1^\circ - 2^\circ$), giúp xe chuyển làn ổn định, giảm hiện tượng văng đuôi và giảm gia tốc góc quay thân xe.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan hệ thống lái

Chương 1 trình bày hệ thống hóa các kiến thức cơ sở về hệ thống lái trên ô tô:

  • Công dụng, phân loại và yêu cầu: Phân tích chức năng duy trì và thay đổi hướng chuyển động; phân loại theo phương pháp chuyển hướng (bánh trước, tất cả các bánh, chuyển hướng cầu, chuyển hướng thân xe), theo vị trí vành lái (trái, phải), theo đặc điểm truyền lực (cơ khí, có trợ lực), và theo dạng cơ cấu lái. Đặt ra 5 yêu cầu kỹ thuật: đảm bảo động học quay vòng đúng; lực đánh lái vừa phải và có cảm giác lái; khả năng tự hồi vị bánh xe dẫn hướng về vị trí đi thẳng; triệt tiêu rung giật từ mặt đường lên vô lăng; kết cấu bền vững, an toàn.
  • Cấu tạo các phần tử chủ yếu: Mô tả kết cấu vành tay lái, trục lái (loại điều chỉnh góc nghiêng và loại trượt dọc); phân tích 4 loại cơ cấu lái phổ biến gồm: trục vít – chốt quay, trục vít – con lăn, trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng, và cơ cấu bánh răng – thanh răng. Nêu rõ đặc điểm dẫn động lái trên hệ thống treo phụ thuộc (đòn liền) và hệ thống treo độc lập (đòn chia cắt đáp ứng nguyên lý Ackerman).
  • Phân tích so sánh hệ thống trợ lực:
    • Trợ lực thủy lực (HPS): Gồm bơm cánh gạt, van điều khiển và xy lanh lực. Nhược điểm là tiêu hao công suất động cơ liên tục (kể cả khi chạy thẳng), lưu lượng và áp suất phụ thuộc vào vòng tua máy (tốc độ thấp trợ lực yếu, tốc độ cao trợ lực quá mức), độ ồn cao và có nguy cơ rò rỉ dầu.
    • Trợ lực điện (EPS): Gồm ECU điều khiển, motor trợ lực, cảm biến mômen trục lái và cảm biến vận tốc xe. Ưu điểm nổi bật là tự động thay đổi lực trợ lực theo tốc độ xe (lái nhẹ ở tốc độ thấp, đầm chắc ở tốc độ cao), tiết kiệm từ $2 - 3%$ nhiên liệu so với trợ lực thủy lực do không dùng bơm dầu cơ khí, kết cấu nhỏ gọn và không gây ồn.
  • Giới thiệu xe tham khảo Honda Prelude: Khảo cứu lịch sử 5 thế hệ (1978 - 2001) của dòng xe thể thao hai cửa Honda Prelude. Đặc biệt nhấn mạnh thế hệ thứ ba (1987) là mẫu xe du lịch thương mại đầu tiên trên thế giới trang bị hệ thống lái bốn bánh cơ học với hệ số cản khí động học $C_d = 0{,}34$. Tổng hợp bảng thông số kỹ thuật chi tiết của phiên bản động cơ 2.0L (1958 cc, DOHC, công suất cực đại 110 kW tại 6000 vòng/phút, mô-men xoắn 180 Nm tại 5500 vòng/phút, hộp số sàn 5 cấp).

Chương 2: Phân tích kết cấu và tính các thông số cơ bản của hệ thống lái 4WS

Chương 2 tập trung đi sâu vào phân tích các phương án kết cấu 4WS và thiết lập mô hình tính toán động học:

  • Phân tích kết cấu các hệ thống 4WS:
    • Hệ thống 4WS cơ khí: Điển hình trên Honda Prelude thế hệ 3, gồm trục các-đăng truyền mômen từ thanh răng cầu trước về bộ truyền bánh răng hành tinh lệch tâm ở cầu sau. Khi góc xoay vô lăng nhỏ (tốc độ cao), bánh sau đánh lái cùng chiều tối đa $1{,}5^\circ$; khi vô lăng quay lớn hơn $120^\circ$ (tốc độ thấp, quay ngoặt), cơ cấu hành tinh đảo chiều làm bánh sau quay ngược chiều tối đa $5{,}3^\circ$.
    • Hệ thống 4WS thủy lực: Sử dụng bơm và xy lanh thủy lực lái sau; chỉ kích hoạt khi vận tốc $v > 50\text{ km/h}$ với góc quay bánh sau không quá $5^\circ$ cùng chiều bánh trước.
    • Hệ thống 4WS điện – thủy lực: Kết hợp ECU điều khiển van phân phối điện từ và motor bước đóng mở đường dầu thủy lực tới xy lanh cầu sau.
    • Hệ thống 4WS cơ khí – điện – thủy lực: Điển hình trên Mazda 626 4WS, sử dụng cảm biến tốc độ, cảm biến góc lái truyền tín hiệu về ECU để điều khiển motor bước và van phân phối dầu áp suất.
  • Lựa chọn phương án và động học 4WS: Tác giả lựa chọn phương án 4WS cơ khí – điện (cầu trước cơ cấu thanh răng, cầu sau dẫn động motor điện điều khiển qua ECU).
  • Tính toán tỷ số truyền và góc quay:
    • Thiết lập quan hệ hình học quay vòng của cấu hình 4WS âm (bánh sau ngược chiều) và 4WS dương (bánh sau cùng chiều).
    • So sánh với hệ thống 2WS tương đương: Để đạt cùng bán kính quay vòng tối thiểu $R = 3789\text{ mm}$, xe 4WS ở tốc độ thấp chỉ cần bánh trước quay góc nhỏ hơn kết hợp bánh sau quay ngược chiều, làm tỷ số truyền tương đương của hệ thống đạt $26{,}7$.

Chương 3: Tính toán thiết kế hệ thống lái trước

Chương 3 triển khai toàn bộ quá trình tính toán cơ học và thiết kế chi tiết cụm lái cầu trước:

  • Xác định lực tác dụng lên vành tay lái:
    • Tính toán cho trạng thái khắc nghiệt nhất: xe quay vòng tại chỗ trên mặt đường nhựa khô ($f = 0{,}015$, $\phi_n = 0{,}85$).
    • Trọng lượng đặt lên một bánh xe dẫn hướng cầu trước: $$G_{bx} = \frac{G_1}{2} = \frac{7227}{2} = 3613{,}5\text{ N}$$
    • Mômen cản lăn một bánh xe: $$M_1 = G_{bx} \cdot e$$ (với cánh tay đòn lệch tâm $e = 116\text{ mm}$).
    • Lực ngang cực đại do bám: $$Y_{max} = \phi_n \cdot G_{bx} = 0{,}85 \cdot 3613{,}5 = 3071{,}475\text{ N}$$
    • Mômen ma sát quay vòng $M_2$ được xác định dựa trên lực ngang $Y$ và bán kính làm việc của bánh xe $r_{bx}$ (với lốp 195/60R14 có hệ số biến dạng đàn hồi $0{,}96$).
    • Tổng mômen cản quay vòng quy đổi lên cam quay dẫn hướng: $$M_c = \frac{(M_1 + M_2)\alpha}{\eta_{cam}}$$ với hệ số kể đến mômen ổn định $\alpha = 1{,}1$ và hiệu suất ma sát khớp $\eta_{cam} = 0{,}65$.
    • Lực cực đại tác dụng lên vô lăng ($F_{vl}$) được tính toán thông qua bán kính vành lái $r = 250\text{ mm}$, tỷ số truyền cơ cấu lái $i_l = 18$, hiệu suất thuận $\eta_{th} = 0{,}9$ và $\eta_{cam} = 0{,}65$.
  • Tính toán động học hình thang lái Ackerman:
    • Dựa trên phương trình quan hệ góc quay bánh trong ($\theta_{in}$) và bánh ngoài ($\theta_{out}$): $$\cot\theta_{out} - \cot\theta_{in} = \frac{B}{L}$$ với $B = 1525\text{ mm}$, $L = 2586\text{ mm}$.
    • Xác định kích thước các đòn của hình thang lái 6 khâu 6 khớp trên hệ thống treo độc lập đòn ngang kép nhằm đảm bảo sai lệch góc lái thực tế so với lý thuyết Ackerman là nhỏ nhất.
  • Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm bền cơ cấu lái:
    • Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và thanh răng; xác định mô-đun, số răng, góc nghiêng và kích thước hình học ăn khớp.
    • Tính toán kiểm nghiệm bền ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc của bộ truyền bánh răng – thanh răng theo tải trọng tác dụng lớn nhất.
    • Tính toán kiểm nghiệm độ bền chịu uốn dọc, độ bền kéo nén của thanh nối bên dẫn động lái và kiểm tra độ bền mòn, độ bền dập của các khớp cầu liên kết.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác lập đầy đủ hệ thống thông số hình học và tải trọng tính toán chuẩn cho hệ thống lái xe du lịch phân hạng thể thao dựa trên cơ sở xe Honda Prelude ($L = 2586\text{ mm}$, $B = 1525\text{ mm}$, $G_1 = 7227\text{ N}$, $v_{max} = 212\text{ km/h}$).
  • Tính toán chính xác mômen cản quay vòng tại chỗ và lực điều khiển lớn nhất tác dụng lên vành tay lái ($r = 250\text{ mm}$, $i_l = 18$, $\eta_{th} = 0{,}9$, $\eta_{cam} = 0{,}65$).
  • Thiết kế hoàn chỉnh kết cấu hình thang lái 6 khâu 6 khớp trên hệ thống treo độc lập đòn ngang kép, thỏa mãn quan hệ động học Ackerman giữa bánh trong và bánh ngoài khi quay vòng.
  • Xác định được bán kính quay vòng tối thiểu của xe khi có hệ thống 4WS đạt $R_{min} = 3789\text{ mm}$, cải thiện khả năng cơ động của phương tiện ở tốc độ dưới $35\text{ km/h}$ so với hệ thống lái 2WS truyền thống.
  • Tính toán và kiểm nghiệm độ bền đầy đủ cho cụm cơ cấu lái bánh răng – thanh răng, đòn dẫn động ngang và các khớp cầu.

Giải pháp kỹ thuật đề xuất

  • Đề xuất phương án thiết kế hệ thống lái 4WS loại cơ khí – điện tử: sử dụng cơ cấu lái bánh răng – thanh răng thuần cơ khí cho cầu trước và motor điện điều khiển trục vít – đai ốc bi qua ECU cho cầu sau.
  • Sử dụng giải pháp khử độ rơ liên tục bằng lò xo ép tự điều chỉnh tại các khớp cầu và khử độ rơ định kỳ trên hộp cơ cấu lái bánh răng – thanh răng nhằm đảm bảo độ chính xác điều khiển.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp phương pháp luận và quy trình tính toán động học chi tiết cho hệ thống lái 4 bánh dẫn hướng (4WS), làm rõ sự biến thiên của tỷ số truyền và động học quay vòng ở 3 chế độ vận tốc riêng biệt.
  • Xây dựng bản vẽ kết cấu và bộ số liệu tính toán chi tiết cho hệ thống lái trước tích hợp trên hệ thống treo độc lập, làm tài liệu tham khảo cho chuyên ngành Cơ khí Ô tô.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài được thực hiện theo hình thức nhóm 2 sinh viên, trong đó tác giả chỉ tập trung thực hiện tính toán thiết kế cho phần hệ thống lái trước; phần cơ cấu và điều khiển lái sau do thành viên khác thực hiện nên bản thuyết minh chưa trình bày sâu phần thuật toán điều khiển ECU lái sau. Nghiên cứu dừng lại ở mức tính toán lý thuyết và thiết kế bản vẽ kỹ thuật, chưa tiến hành mô phỏng số động lực học nhiều vật thể hoặc chế tạo mẫu thử nghiệm.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tích hợp mô phỏng động lực học chuyển động của toàn xe trang bị hệ thống lái 4WS trên các phần mềm chuyên ngành; nghiên cứu sâu hơn về thuật toán điều khiển mờ (Fuzzy Logic) hoặc PID cho ECU điều khiển motor lái sau; thực nghiệm đánh giá cảm giác lái thực tế trên sa bàn hoặc mô hình thử nghiệm.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên môn cho:

  • Sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Ô tô, Kỹ thuật Cơ khí Giao thông khi thực hiện đồ án môn học Thiết kế Ô tô, đồ án tốt nghiệp về hệ thống lái và hệ thống chuyển động.
  • Giảng viên và người nghiên cứu cần tham khảo quy trình tính toán lực cản quay vòng tại chỗ, phương pháp thiết kế hình thang lái Ackerman 6 khâu 6 khớp trên hệ thống treo độc lập, và cơ sở động học của hệ thống lái bốn bánh 4WS.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài lựa chọn mẫu xe nào làm đối tượng tham khảo và các thông số cơ bản là gì? Đề tài sử dụng mẫu xe thể thao Honda Prelude 1987 làm đối tượng tham khảo. Xe có chiều dài cơ sở $L = 2586\text{ mm}$, chiều rộng cơ sở trước $B = 1525\text{ mm}$, trọng lượng toàn tải $1365\text{ kg}$ ($13386\text{ N}$) với $55%$ phân bố lên cầu trước ($7227\text{ N}$), kích thước lốp 195/60R14, động cơ xăng 1958 cc đạt công suất cực đại 110 kW và vận tốc tối đa 212 km/h.

2. Hệ thống lái 4WS cơ khí thuần túy trên Honda Prelude nguyên bản hoạt động theo cơ chế nào? Hệ thống sử dụng trục các-đăng truyền chuyển động từ thanh răng trước về bộ truyền bánh răng hành tinh lệch tâm ở cầu sau. Khi góc quay vành lái nhỏ, bánh sau quay cùng chiều với bánh trước tối đa $1{,}5^\circ$. Khi đánh lái lớn qua ngưỡng $120^\circ$ của vành lái, cơ cấu trục lệch tâm làm đảo chiều chuyển động, khiến bánh sau quay ngược chiều tối đa $5{,}3^\circ$.

3. Đề tài lựa chọn phương án thiết kế hệ thống lái 4WS nào và các chế độ vận tốc hoạt động ra sao? Tác giả lựa chọn phương án hệ thống lái 4WS kiểu cơ khí – điện. Hệ thống hoạt động theo 3 dải vận tốc: ở tốc độ thấp ($< 35\text{ km/h}$), bánh trước và sau quay ngược chiều để giảm bán kính quay vòng ($R_{min} = 3789\text{ mm}$); ở tốc độ trung bình ($35 - 60\text{ km/h}$), bánh sau giữ thẳng và chỉ hai bánh trước đánh lái (chế độ 2WS); ở tốc độ cao ($> 60\text{ km/h}$), bánh sau quay cùng chiều bánh trước để tăng độ ổn định chuyển hướng.

4. Lực tác dụng lên vành tay lái được tính toán trong trường hợp nào và gồm những thành phần nào? Lực đánh lái được tính cho trường hợp nguy hiểm nhất là ô tô quay vòng tại chỗ trên đường nhựa khô ($f = 0{,}015$, $\phi_n = 0{,}85$). Tổng mômen cản quay vòng gồm mômen cản lăn ($M_1$), mômen ma sát bám ngang ($M_2$), và mômen ổn định ($M_3$) quy đổi qua hệ số $\alpha = 1{,}1$, hiệu suất $\eta_{cam} = 0{,}65$, $\eta_{th} = 0{,}9$, tỷ số truyền $i_l = 18$ và bán kính vành lái $r = 250\text{ mm}$.

5. Tại sao cơ cấu dẫn động lái trước trong đồ án lại sử dụng hình thang lái 6 khâu 6 khớp? Do xe tham khảo trang bị hệ thống treo độc lập loại đòn ngang kép (double wishbone), các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng độc lập với nhau. Dẫn động lái dạng hình thang Đantô chia cắt 6 khâu 6 khớp cầu tự lựa giúp việc dao động của hệ thống treo không làm thay đổi góc quay dẫn hướng của bánh xe, đồng thời triệt tiêu độ rơ và đảm bảo đúng quan hệ động học Ackerman.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế hệ thống lái 4WS – thiết kế hệ thống lái trước" của tác giả Võ Trường Tây đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ tính toán động học và thiết kế kết cấu cụm lái trước cho ô tô du lịch. Bằng việc phân tích các chế độ chuyển động của hệ thống 4WS cơ khí – điện, đề tài đã làm rõ hiệu quả thu hẹp bán kính quay vòng ở tốc độ thấp và nâng cao tính ổn định chuyển hướng ở tốc độ cao. Toàn bộ các bước tính toán lực cản, thiết kế hình thang lái Ackerman và kiểm nghiệm bền cơ cấu bánh răng – thanh răng đều được trình bày chặt chẽ, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật chuyên ngành Cơ khí Ô tô.