CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. NHỮNG VẨN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI 1. CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng Hệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của ô tô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng, với nhiệm vụ thay đổi hoặc giữ nguyên hướng chuyển động theo ý muốn của người lái. Hệ thống lái có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn chuyển động của xe nhất là ở tốc độ cao, do đó chúng không ngừng được hoàn thiện theo thời gian.
Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lục quay của vô lăng để truyền mô men lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng). Kết cấu lái phụ thuộc vào cơ cấu chung của từng loại xe. Để quay vòng được thì người lài cần phải tác dụng vào vô lăng một lực, đồng thời để quay vòng được thì cần có một phản lực sinh ra từ mặt đường lên bánh xe. Để quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng quay trên những đường tròn đồng tâm với nhau, đó là tâm quay tức thời khi quay vòng.
Phân loại Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô: a) Phân loại theo phương pháp chuyển hướng. + Chuyển hướng hai bánh xe cầu trước. + Chuyển hướng tất cả các bánh xe. b) Phân loại hệ thống lái theo đặc tính truyền lực.
+ Hệ thống lái cơ khí. + Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực hoặc bằng khí nén. 5 c) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái. + Cơ cấu lái kiểu trục vit lõm –con lăn.
+ Cơ cấu lái kiểu trục vít – răng rẻ quạt và trục vít đai ốc. + Cơ cấu lái kiểu trục vít – thanh răng. + Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng. + Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn.
d) Phân loại theo bố trí vành lái. + Bố trí vành lái bên phải. + Bố trí vành lái bên trái. e) Phân loại theo kết cấu đòn dẫn động.
+ Dẫn động lái một cầu. + Dẫn động lái hai cầu. Yêu cầu đối với hệ thống lái. An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ô tô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện hiện nay.
Một trong các hệ thống quyết định đến tính toán và ổn định chuyển động của ô tô là hệ thống lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau. + Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn + Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng. + Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng.
+ Đảm bảo lực lái thích hợp. + Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. + Đảm bảo khả năng quay vòng bị động của xe. + Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe.
+ Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hướng. + Không đòi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi điều khiển ô tô. VẤN ĐỀ QUAY VÒNG, DẪN HƯỚNG ĐỐI VỚI Ô TÔ 1. Vấn đề quay vòng của xe.
Có nhiều phương pháp để quay vòng đối với ô tô. Cụ thể là: - Quay vòng nhờ điều khiển các bánh xe dẫn hướng. Tùy theo loại ô tô, số bánh xe dẫn hướng có thể từ 1 – 4 bánh. Thông thường đối với các loại xe du lịch, xe tải nhỏ, trung bình thì sử dụng hai bánh trước dẫn hướng.
Còn đối với xe có tải trọng lớn, Xe con có tính năng thông qua cao thì sử dụng 4 bánh xe dẫn hướng. - Quay vòng bằng cách bẻ gẫy thân xe. Không có bánh xe dẫn hướng, khi quay vòng nhờ khớp nối giữa thân xe là khớp động di chuyển, làm tâm quay vòng chuyển hướng. - Quay vòng nhờ lực kéo trên các bánh chủ động khác nhau.
Quay vòng máy kéo loại bánh xích có hai loại: Loại cơ cấu quay vòng với một dòng công suất đến các bánh chủ động và loại có hai dòng công suất đến bánh chủ động. Loại máy kéo bánh xích quay vòng nhờ lực kéo trên các bánh chủ động khác nhau. Các trạng thái quay vòng của xe. Sự chuyển động và thay đổi hướng chuyển động của xe trên đường là một quá trình phức tạp.
Nếu cho xe chuyển động trên đường vòng với tốc độ chậm, thì cứ ứng với mỗi vị trí góc quay vành lái nhất định , xe sẽ quay vòng với một bán kính R0 tương ứng. Trạng thái quay vòng này có thể coi là “quay vòng tĩnh”. Mối tương quan giữa góc quay vành lái với bán kính R0 là mối tương quan lý thuyết. Trạng thái quay vòng này gọi là quay vòng đủ.
Trong thực tế quá trình quay vòng là “động”, trang thái “quay vòng đủ” rất ít sẩy ra. Chúng ta thường gặp trạng thái “quay vòng thiếu” và “quay vòng thừa”. Các trạng thái quay vòng động sẩy ra trên cơ sở của việc tăng tốc độ chuyển động và sự đàn hồi của bánh xe, hệ thống lái. 7 Quay vòng thiếu: Với góc quay vành lái vẫn thực hiện là song bán kính quay vòng thực tế lại lớn hơn bán kinh R 0.
khi đó để thực hiện quay vòng, người lái phải tăng góc vành lái một lượng. Quay vòng thừa: Khi góc quay vành lái là , bán kính quay vòng thực tế nhỏ hơn bán kinh R 0. Để xe chuyển động với bán kinh R 0 người lái phải giảm góc quay vành lái một lượng .1: Các trạng thái quay vòng của ô tô a) Quay vòng thừa b) Quay vòng thiếu 1. Vấn đề dẫn hướng của xe.
Dựa vào nhiều yếu tố như điều kiện khai thác kĩ thuật, thời tiết, khí hậu vv. mà người ta thiết kế các xe có hệ thống lái khác nhau. Xe có số cầu dẫn hướng từ 1 – 2 cầu. Xe có một cấu dẫn hướng: thường sử dụng với các xe ô tô du lịch, ô tô thường, ô tô có tải trọng nhỏ.
Xe có hai cầu dẫn hướng: Thường ứng dụng với các xe ô tô tải cỡ trung bình, cỡ lớn và có tính năng thông qua cao. CÁC GÓC ĐẶT BÁNH XE DẪN HƯỚNG. Mặt phảng quay của bánh xe dẫn hướng của ô tô thường không nằm trong mặt phẳng góc với mặt đường, mà được bố trí lệch ra phía ngoài một góc , gọi là góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng.2: Góc nghiêng ngang của bánh xe dẫn hướng Góc này có tác dụng sau: + Tránh cho các bánh xe dẫn hướng nghiêng vào trong, do đó tác dụng của tải trọng phần trước ô tô, khi các ổ đỡ của trụ quay đứng và vòng bi moay ơ bánh xe dẫn hướng bị mòn. + Giảm cánh tay đòn a của phản lực tiếp tuyến đối với trụ quay, do đó giảm được tải trọng của hệ thống truyền động lái và lực điều khiển vành lái của người lái xe khi quay vòng ô tô.
Tuy nhiên khi đặt bánh xe dẫn hướng sẽ tồn tại một số vấn đề sau đây: + Làm tăng góc lệnh của bánh xe khi phản lực ngang của đường có chiều ngược lại với chiều nghiêng của bánh xe và làm tăng lực cản lăn. + Bánh xe có khuynh hướng lăn theo một cung tròn tâm O, trong khi nó bắt buộc phải chuyển động tịnh tiến theo tốc độ của xe. Vì vậy ở khu vực tiếp xúc của bánh xe và mặt đường sẽ xuất hiện hiện tượng trượt ngang của lốp.3: Góc nghiêng ngang và khuynh hướng lăn tự do của bánh xe dẫn hướng Để khắc phục tình trạng này, người ta còn đặt bánh xe dẫn hướng theo một độ chụm. Độ chụm: Được xác định bằng hiệu số khoảng cách A và B giữa phía trước và phía sau của hai bánh xe dẫn hướng.
Chọn đúng mối tương quan giữa góc nghiêng ngang và độ chụm thì hiện tượng trượt ngang sẽ không còn tồn tại. Và trành được sự mài mòn của lốp xe do hiện tượng này gây lên.4: Độ chum của bánh xe dẫn hướng 10 1. Cấu tạo chung của hệ thống lái.5 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái 1: Vành lái, 2: Trục lái, 3: Cơ cấu lái, 4: Đòn quay đứng, 5: Thanh kéo dọc, 6: Đòn quay ngang, 7: Hình thang lái * Nguyên lý làm việc: khi đánh lái, người lái tác động lên vành tay lái (1) qua trục lái (2) dẫn đến cơ cấu lái (3). Chuyển động từ cơ cấu lái được đưa đến bộ phận dẫn động lái thông qua các đòn quay đứng.
Dẫn động lái gồm thanh kéo dọc (5), đòn quay bên (6) hình thang lái và các cam quay bên trái, bên phải làm quay bánh xe ở hai bên. a) Vành lái: Vành lái có dạng hình tròn, có các gân nan hoa bố trí quanh vành trong của vành tay lái. Để quay vòng xe, người lái cần tác dụng một lực lên vô lăng để tạo ra mô mem quay vòng, khi đó hệ thống lái sẽ làm việc. b) Trục lái: Có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái.
Trục lái gồm có trục lái chính, có thể truyền chuyển động quay vô lăng xuống cơ cấu lái. Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và lỗ lắp then hoa để lắp then hoa lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc. c) Cơ cấu lái: Là một giảm tốc đảm bảo tăng mô men tác động của người lái đến các bánh xe dẫn hướng, chúng có chức năng giảm lực đánh lái bằng cách 11 tăng mô men đầu ra. Tỷ số giảm tốc được gọi là tỷ số truyền của cơ cấu lái và thường bằng 21 – 25 đồi với xe tải.
d) Dẫn động lái: Bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến trục đứng của bánh xe. Vì vậy nó cần đảm bảo các chức năng sau: + Nhận chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng. + Đảm bảo quay vòng các bánh xe dẫn hướng sao cho không sẩy ra hiện tượng trượt ở tất cả các bánh xe dẫn hướng, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng. + Phần cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái được tạo bởi cấu trước, đòn ngang và đòn dọc.
Nhờ hình thang lái nên khi quay vô lăng đi một góc, các bánh xe dẫn động cũng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí hoặc sau cầu dẫn hướng, tùy theo bố trí chung của từng xe.