Đồ án Thiết Kế Hệ Thống Lái Trợ Lực Xe Kia Morning 5 Chỗ - Đỗ Thành Công, Đại học GTVT

Nghiên cứu đồ án thiết kế hệ thống lái trợ lực cho xe du lịch Kia Morning 5 chỗ. Nội dung chi tiết về tính toán, cấu tạo và nguyên lý hoạt động.

• Tác giả: Đỗ Thành Công
• Người hướng dẫn: Chu Văn Huỳnh
• Trường học: Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải
• Chuyên ngành: Cơ Khí Ô Tô
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Lái Xe Du Lịch 5 Chỗ Có Trợ Lực
• Loại tài liệu: Đồ án môn học

Mục lục chi tiết

• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC TRÊN Ô TÔ
• 1.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU
• 1.1.1. Nhiệm vụ đối với hệ thống lái
• 1.2. Các hệ thống lái có trợ lực
• 1.2.1. Hệ thống lái trợ lực bằng thuỷ lực
• 1.2.1.1. Nguyên lý làm việc
• 1.2.1.2. Ưu nhược điểm của hệ thống
• 1.2.2. Hệ thống lái trợ lực điện điều khiển điện
• 1.2.2.1. Đặc điểm của hệ thống lái trợ lực điện
• 1.2.2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái bằng điện
• 1.3. Lựa chọn phương án thiết kế
• 1.3.1. Lựa chọn cơ cấu lái
• 1.3.1.1. Phương án 1: Trục vít - Cung răng
• 1.3.1.2. Phương án 2: Trục vít – con lăn
• 1.3.1.3. Phương án 3: Trục vít - Chốt quay
• 1.3.1.4. Phương án 4: Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng
• 1.3.2. Phương án lựa chọn dẫn động lái
• 1.3.3. Lựa chọn thiết kế trợ lực lái
• 1.3.4. Các thông số đánh giá cơ bản
• 2. CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI
• 2.1. Các số liệu tham khảo và lựa chọn các thông số
• 2.1.1. Các thông số của xe du lịch KIA MORNING
• 2.2. Tính toán động học hệ thống lái
• 2.2.1. Tính mô men cản quay vòng max
• 2.2.2. Tỷ số truyền của hệ thống lái
• 2.2.3. Xác định lực tác động lớn nhất ở vành tay lái
• 2.2.4. Kiểm tra động học quay vòng của hình thang lái
• 2.2.4.1. Xây dựng đường cong lý thuyết
• 2.2.4.2. Xây dựng đường cong thực tế
• 2.2.5. Xác định chiều dài thanh răng
• 2.3. Tính toán bộ truyền cơ cấu lái
• 2.3.1. Xác định bán kính vòng lăn của bánh răng
• 2.3.2. Xác định các thông số của bánh răng
• 2.3.3. Xác định kích thước và thông số của thanh răng
• 2.4. Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng
• 2.5. Tính bền dẫn động lái
• 2.5.1. Kiểm tra bền trục lái
• 2.5.2. Tính bền đòn quay đứng
• 2.5.3. Tính bền thanh kéo bên
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TRỢ LỰC LÁI
• 3.1. Công tiêu hao của người lái để quay vành tay lái
• 3.2. Tính toán xi lanh lực
• 3.3. Xây dựng đặc tính cường hoá lái
• 3.4. Xác định năng suất của bơm
• 3.5. Tính các chi tiết của van phân phối
• 3.6. Tính góc xoay của van quay
• 3.7. Tính toán thanh xoắn
• 3.8. Nguyên lý làm việc của trợ lực lái
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Thiết Kế Hệ Thống Lái Trợ Lực Kia Morning

Hệ thống lái là một trong những cụm cơ cấu quan trọng nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến an toàn và khả năng vận hành của ô tô. Nhiệm vụ chính của nó là điều khiển hướng chuyển động và giữ ổn định quỹ đạo cho xe. Đối với dòng xe đô thị như Kia Morning, việc thiết kế hệ thống lái trợ lực hiệu quả không chỉ giúp giảm sức lao động cho người lái mà còn tăng cường tính linh hoạt khi di chuyển trong không gian hẹp. Ban đầu, các hệ thống trợ lực thủy lực phổ biến nhưng tiêu tốn công suất động cơ. Hiện nay, hệ thống lái trợ lực điện (EPS) đã trở thành tiêu chuẩn nhờ ưu điểm vượt trội về hiệu quả năng lượng, kết cấu gọn nhẹ và khả năng tùy biến cao. Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích và tính toán các thông số thiết kế cho hệ thống lái trợ lực trên xe Kia Morning 5 chỗ, một mẫu xe tiêu biểu trong phân khúc.

1.1. Công dụng và yêu cầu cốt lõi của hệ thống lái hiện đại

Hệ thống lái trên ô tô có hai công dụng chính: giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định và thay đổi hướng di chuyển một cách chính xác theo ý muốn của người điều khiển. Để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và tiện nghi, một hệ thống lái hiện đại phải thỏa mãn nhiều yêu cầu khắt khe. Thứ nhất, nó phải đảm bảo tính cơ động cao, cho phép xe quay vòng trong không gian hẹp với bán kính nhỏ nhất. Thứ hai, hệ thống phải đảm bảo động học quay vòng đúng để tránh hiện tượng trượt lết của lốp, giảm mài mòn và tiêu hao công suất. Thứ ba, lực tác dụng lên vành tay lái phải nhẹ nhàng, theo tiêu chuẩn không vượt quá 200N đối với xe du lịch. Cuối cùng, hệ thống cần có khả năng giảm thiểu các va đập từ mặt đường truyền lên vô lăng, đồng thời duy trì "cảm giác lái" chân thực, tức là có sự tỷ lệ hợp lý giữa lực cản quay vòng và lực trên vô lăng.

1.2. Phân tích hệ thống lái trợ lực điện MDPS trên ô tô

Hệ thống lái trợ lực điện, hay MDPS (Motor Driven Power Steering), sử dụng một motor điện để tạo ra lực hỗ trợ thay vì bơm thủy lực. So với trợ lực dầu, EPS có ưu điểm lớn là chỉ tiêu thụ năng lượng khi người lái đánh lái, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm tải cho động cơ. Cấu tạo hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các thành phần chính: một motor điện một chiều (DC motor), hộp điều khiển EPS (ECU), một cảm biến mô-men xoắn đặt trên trục lái, và cảm biến góc lái. Nguyên lý làm việc của nó dựa trên việc ECU liên tục nhận tín hiệu từ cảm biến mô-men (phát hiện lực đánh lái của tài xế) và cảm biến tốc độ xe. Dựa trên các tín hiệu này, ECU sẽ tính toán và điều khiển motor trợ lực lái tạo ra một mô-men hỗ trợ phù hợp, giúp việc đánh lái trở nên nhẹ nhàng ở tốc độ thấp và đầm chắc hơn ở tốc độ cao.

II. Các Vấn Đề Thường Gặp Trong Hệ Thống Lái Kia Morning

Mặc dù hệ thống lái trợ lực điện (EPS) trên Kia Morning có độ tin cậy cao, sau một thời gian vận hành, nó vẫn có thể phát sinh một số sự cố. Việc hiểu rõ các vấn đề này là bước đầu tiên trong quá trình chẩn đoán và sửa chữa trợ lực lái điện. Các sự cố không chỉ gây khó chịu cho người lái mà còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn khi tham gia giao thông. Các lỗi phổ biến nhất thường liên quan đến các bộ phận điện tử như cảm biến, motor hoặc các chi tiết cơ khí như thước lái điện kia morning. Nhận biết sớm các dấu hiệu bất thường sẽ giúp chủ xe có phương án khắc phục kịp thời, tránh những hư hỏng nặng hơn và đảm bảo an toàn tối đa khi vận hành.

2.1. Dấu hiệu nhận biết lỗi hệ thống lái trợ lực điện phổ biến

Một trong những dấu hiệu rõ ràng nhất của lỗi hệ thống lái trợ lực điện là sự xuất hiện của đèn báo EPS kia morning (hoặc hình vô lăng có dấu chấm than) trên bảng đồng hồ. Khi đèn này sáng, hệ thống trợ lực thường sẽ bị vô hiệu hóa, dẫn đến hiện tượng vô lăng nặng bất thường, đòi hỏi người lái phải dùng nhiều sức hơn để điều khiển. Một triệu chứng khác là vô lăng trả lái chậm hoặc không tự động trả về vị trí trung tâm sau khi vào cua. Ngoài ra, người dùng cần chú ý đến những tiếng kêu ở hệ thống lái khi đánh lái, có thể là tiếng lạch cạch hoặc rít, báo hiệu sự mài mòn hoặc hư hỏng của các chi tiết cơ khí bên trong cơ cấu lái. Đôi khi, vô lăng có thể bị giật nhẹ hoặc có độ rơ lớn, làm giảm độ chính xác khi điều khiển.

2.2. Nguyên nhân kỹ thuật gây ra các sự cố trên hệ thống lái

Nguyên nhân gây ra các sự cố trên hệ thống lái trợ lực điện rất đa dạng. Hiện tượng vô lăng nặng và đèn EPS sáng thường do hỏng motor trợ lực lái kia morning hoặc lỗi hộp điều khiển EPS. Cảm biến mô-men xoắn trên trục lái bị lỗi cũng là một nguyên nhân phổ biến, khiến ECU không nhận được tín hiệu chính xác về lực đánh lái. Đối với các vấn đề cơ khí như tiếng kêu hay độ rơ, nguyên nhân thường xuất phát từ việc thước lái điện bị mòn bánh răng, các khớp nối trong dẫn động lái bị lỏng, hoặc bạc lót bị hư hỏng. Việc sử dụng xe trong điều kiện đường sá xấu, ngập nước cũng có thể làm hơi ẩm xâm nhập vào các giắc cắm điện của hệ thống, gây ra chập chờn hoặc mất tín hiệu. Do đó, việc chẩn đoán chính xác đòi hỏi phải có thiết bị chuyên dụng để đọc mã lỗi từ ECU.

III. Phân Tích Cấu Tạo Hệ Thống Lái Trợ Lực Kia Morning

Để thực hiện thiết kế hệ thống lái trợ lực xe Kia Morning 5 chỗ, việc nắm vững cấu tạo và sơ đồ nguyên lý là yêu cầu bắt buộc. Hệ thống này là một tổ hợp phức tạp giữa các chi tiết cơ khí chính xác và các bộ phận điện tử tinh vi, phối hợp với nhau để mang lại trải nghiệm lái tối ưu. Trọng tâm của hệ thống là cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng, một lựa chọn phổ biến cho xe du lịch nhờ hiệu suất cao và kết cấu nhỏ gọn. Cơ cấu này được tích hợp trực tiếp với bộ trợ lực điện, bao gồm motor, các cảm biến và bộ điều khiển. Việc phân tích từng thành phần giúp hiểu rõ chức năng và sự tương tác giữa chúng, là cơ sở để tính toán thiết kế và chẩn đoán lỗi sau này.

3.1. Sơ đồ chi tiết và các bộ phận chính của cơ cấu lái EPS

Theo sơ đồ hệ thống lái Kia Morning, các bộ phận chính của phần trợ lực điện bao gồm: Motor trợ lực lái một chiều (DC Motor), Hộp điều khiển EPS (ECU), Cảm biến mô-men xoắn (Torque Sensor) và Cảm biến góc lái (Steering Angle Sensor). Motor điện thường được gắn đồng trục với trục lái hoặc thước lái, có nhiệm vụ tạo ra mô-men phụ trợ. Cảm biến mô-men xoắn đo lường lực mà người lái tác dụng lên vô lăng và gửi tín hiệu về ECU. ECU là bộ não của hệ thống, tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến mô-men, cảm biến góc lái và cảm biến tốc độ xe, từ đó tính toán và ra lệnh cho motor hoạt động với cường độ và chiều quay phù hợp. Toàn bộ các phụ tùng hệ thống lái Kia Morning này được kết nối với nhau thông qua hệ thống dây điện và giắc cắm chuyên dụng, đòi hỏi độ kín khít và chính xác cao.

3.2. Vai trò của cơ cấu bánh răng thanh răng trong thiết kế

Trong đồ án thiết kế, phương án cơ cấu lái bánh răng – thanh răng được lựa chọn vì những ưu điểm vượt trội cho xe du lịch. Cơ cấu này có tỷ số truyền nhỏ, mang lại độ nhạy cao, giúp xe phản ứng nhanh với các thao tác của người lái. Kết cấu của nó cũng rất gọn gàng và đơn giản, dễ dàng tích hợp với hệ thống treo độc lập phía trước. Bánh răng được nối với trục lái điện tử, và khi vô lăng quay, bánh răng sẽ di chuyển thanh răng sang trái hoặc phải. Chuyển động tịnh tiến của thanh răng sau đó được truyền tới các bánh xe thông qua các đòn dẫn động lái. Trong hệ thống EPS, motor trợ lực có thể tác động trực tiếp lên trục bánh răng hoặc thanh răng, giúp giảm đáng kể lực cần thiết để thực hiện chuyển động này. Nhờ vậy, cơ cấu bánh răng - thanh răng là nền tảng cơ khí hoàn hảo cho một hệ thống lái trợ lực điện hiện đại.

IV. Hướng Dẫn Nguyên Lý Hoạt Động Của Trợ Lực Lái Điện

Hiểu rõ nguyên lý hoạt động trợ lực lái điện là chìa khóa để chẩn đoán chính xác các sự cố và thực hiện bảo dưỡng hệ thống lái trợ lực điện một cách hiệu quả. Không giống như hệ thống thủy lực hoạt động liên tục, hệ thống EPS hoạt động theo yêu cầu, dựa trên một chu trình khép kín của việc thu thập dữ liệu, xử lý và thực thi. Quá trình này diễn ra gần như tức thời, mang lại cảm giác lái tự nhiên và phản ứng nhanh nhạy. Nguyên lý này được xây dựng dựa trên sự phối hợp giữa các cảm biến đầu vào, bộ xử lý trung tâm (ECU) và cơ cấu chấp hành (motor điện). Mỗi khi người lái thực hiện một thao tác dù là nhỏ nhất trên vô lăng, một chuỗi các hoạt động điện tử và cơ khí sẽ được kích hoạt để hỗ trợ.

4.1. Quy trình xử lý tín hiệu từ cảm biến góc lái và mô men

Khi người lái bắt đầu quay vô lăng trợ lực điện, thanh xoắn bên trong cảm biến mô-men sẽ bị xoắn nhẹ. Mức độ xoắn này tỷ lệ thuận với lực tác dụng và được cảm biến ghi nhận, chuyển thành tín hiệu điện áp gửi đến hộp điều khiển EPS. Đồng thời, cảm biến góc lái cũng xác định góc quay và hướng quay của vô lăng, cung cấp thêm dữ liệu cho ECU. Các tín hiệu này, kết hợp với tín hiệu tốc độ xe từ hệ thống phanh ABS, tạo thành một bộ dữ liệu đầu vào hoàn chỉnh. Dựa trên dữ liệu này, ECU sẽ tham chiếu đến một bản đồ điều khiển (control map) được lập trình sẵn để xác định chính xác mô-men trợ lực cần thiết. Ví dụ, ở tốc độ thấp, ECU sẽ yêu cầu motor cung cấp lực hỗ trợ lớn để đánh lái nhẹ nhàng, trong khi ở tốc độ cao, lực hỗ trợ sẽ giảm đi để tăng cảm giác ổn định và an toàn.

4.2. Cơ chế điều khiển motor và quá trình phục hồi thước lái điện

Sau khi tính toán, ECU sẽ xuất ra một tín hiệu dòng điện (PWM - Pulse Width Modulation) để điều khiển motor trợ lực lái kia morning. Dòng điện này sẽ làm motor quay, tạo ra mô-men xoắn hỗ trợ truyền đến cơ cấu bánh răng - thanh răng, giúp di chuyển thước lái một cách dễ dàng. Toàn bộ quá trình này diễn ra chỉ trong vài mili giây. Trong trường hợp các chi tiết cơ khí bị mài mòn, ví dụ như bánh răng trên thước lái điện, quá trình phục hồi thước lái điện có thể được thực hiện. Quá trình này bao gồm việc tháo rã cơ cấu lái, thay thế các bạc lót, phớt chắn bụi, và gia công lại hoặc thay thế các răng bị mòn. Sau khi phục hồi, việc căn chỉnh thước lái là bắt buộc để đảm bảo hệ thống hoạt động trơn tru và chính xác, loại bỏ các hiện tượng như xe bị nhao lái hoặc vô lăng bị lệch.

V. Phương Pháp Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Lái Tối Ưu

Việc thiết kế hệ thống lái không chỉ dừng lại ở việc lựa chọn linh kiện mà đòi hỏi quá trình tính toán kỹ thuật chi tiết để đảm bảo hiệu suất và an toàn. Dựa trên tài liệu "Đồ án kết cấu tính toán ô tô", các thông số cơ bản của xe Kia Morning như trọng lượng, chiều dài cơ sở, cỡ lốp được sử dụng làm dữ liệu đầu vào. Từ đó, các phép tính toán động học và động lực học được thực hiện để xác định các chỉ số quan trọng. Mục tiêu là tạo ra một hệ thống vừa đảm bảo lực đánh lái nhẹ nhàng trong giới hạn cho phép, vừa duy trì được sự ổn định và chính xác khi xe vận hành ở các dải tốc độ khác nhau. Các tính toán này là nền tảng để lựa chọn tỷ số truyền và kiểm tra bền cho các chi tiết chịu lực.

5.1. Xác định mô men cản quay vòng và lực tác động lên vô lăng

Mô men cản quay vòng là thông số quan trọng nhất, đại diện cho tổng hợp các lực cản mà hệ thống lái phải vượt qua để làm quay bánh xe dẫn hướng khi xe đứng yên. Theo tài liệu tham khảo, mô men này được tính toán dựa trên trọng lượng phân bổ lên cầu trước, hệ số cản lăn, và hệ số bám ngang giữa lốp và mặt đường. Công thức tính toán tổng hợp cho cả hai bánh xe dẫn hướng là Mc = 2(M1 + M2 ) .ηt. Với các thông số của xe Kia Morning (trọng lượng cầu trước G1 = 7400N, cỡ lốp 165/60R14), mô men cản quay vòng được tính toán ra giá trị Mc = 302,7 Nm. Từ đó, lực tác động lớn nhất lên vành tay lái khi chưa có trợ lực được xác định theo công thức Pvlmax = Mc / (R.ic.id.ηth). Kết quả tính toán cho thấy Pvlmax = 153,2 N, nằm trong giới hạn cho phép ([Pvlmax] < 200N) nhưng vẫn đủ lớn để gây mệt mỏi cho người lái, khẳng định sự cần thiết của hệ thống trợ lực.

5.2. Công thức tính tỷ số truyền cơ cấu lái và dẫn động lái

Tỷ số truyền của hệ thống lái (i) là một chỉ số động học, thể hiện mối quan hệ giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh xe dẫn hướng. Một tỷ số truyền hợp lý giúp cân bằng giữa độ nhạy và sự ổn định. Tỷ số truyền này được tính sơ bộ dựa trên số vòng quay tối đa của vành lái (α’max) và góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hướng (βmax). Theo tài liệu thiết kế, với xe du lịch Kia Morning, α’max được chọn là 1,75 vòng và βmax là 40 độ. Từ đó, tỷ số truyền của toàn hệ thống được xác định: i = (1,75 * 360) / 40 ≈ 16. Đây là một giá trị phù hợp cho xe du lịch, đảm bảo xe không quá nhạy ở tốc độ cao nhưng vẫn đủ linh hoạt khi di chuyển chậm. Tỷ số truyền này được hiện thực hóa thông qua thiết kế cơ khí của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG LÁI CÓ TRỢ LỰC TRÊN Ô TÔ 1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU 1. Công dụng - Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe. Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau: - Cơ cấu lái, vô lăng và trục 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 đúng. - Cường hoá lái: Cường hoá lái có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái bằng nguồn năng lượng từ bên ngoài. Nó thường được sử dụng trong các xe có tải trọng vừa và lớn.

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 tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 15 0 khi có trợ lực và không lớn hơn 5 0 khi không có trợ lực). + Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt. SV: Đỗ Thành Công 6 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh + 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 ngắn, trên một diện tích 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 đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc gặp 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.

Phân loại Theo vị trí bố trí vô lăng: a. 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 , Thuỵ Điển. SV: Đỗ Thành Công 7 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe.

Nhiệm vụ đối với hệ thống lái - Hệ thống lái có nhiệm vụ điều khiển hướng chuyển động của ô tô bằng cách quay bánh xe dẫn hướng thông qua tác động quay vành lái của người điều khiển. Ngoài ra hệ thống lái còn có nhiệm vụ giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định nhờ khả năng tự trả lái.  Giảm lực quay vô lăng cho người lái  Bảo đảm chuyển động an toàn khi có sự số lớn ở bánh xe dẫn hướng  Giảm lực va đập từ bánh xe lên vành tay lái. - Hệ thống lái gồm : cơ cấu lái và hệ dẫn động lái.

- Cơ cấu lái: bộ phận số 3 trên hình 1. Thực chất là bộ giảm tốc để đảm bảo tăng mô men điều khiển hướng chuyển động của người lái đến bánh xe dẫn hướng và có nhiệm vụ truyền và thay đổi hướng của lực của trục lái - Cơ cấu lái là bộ phận cơ bản trong hệ thống lái, nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay vòng của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và đảm bảo tỉ số truyền theo yêu cầu. -Hệ dẫn động lái: gồm vành lái, các đòn dẫn động cơ cấu lái và các đòn dẫn động từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng, hình thang lái: gồm các chi tiết (1,2,4,5,6,7) trên hình 1. Có nhiệm vụ truyền lực từ vành lái và từ cơ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng.

SV: Đỗ Thành Công 8 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái 1 - Vành tay lái. 5- Thanh kéo dọc. SV: Đỗ Thành Công 9 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh 1. Các hệ thống lái có trợ lực - Để giảm cường độ hoạt động của người lái thì hệ thống lái cần có trợ lực Người Hệ thống điều lái Bánh xe khiển Trợ lực lái Hình 1.2 - Sơ đồ nguyên lý hệ thống lái có trợ lực Hệ thống lái trợ lực (trên xe du lịch) có các kiểu sau: trợ lực khí nén, trợ lực thuỷ lực, trợ lực điện.

Hệ thống lái trợ lực bằng thuỷ lực Hệ thống gồm 3 phần chính: bơm trợ lực (bơm cánh gạt), van điều khiển, xi lanh lực. Van điều khiển gồm 3 loại: kiểu van cánh, kiểu van ống, kiểu van quay. Van điều khiển Hình 1.3: Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái trợ lực thủy lực SV: Đỗ Thành Công 10 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh 1. Nguyên lý làm việc.4 là sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống lái trợ lực dầu.

Van điều Hình 1.4 - Sơ đồ nguyên lý -Khi ta xoay vành lái tác động làm van điều khiển xoay, van đã phân phối dầu đến xi lanh lực nhờ áp suất dầu do bơm trợ lực mà xi lanh đã trợ lực cho người lái. +Trạng thái quay vòng trái: khi ta xoay vành lái sang trái van điều khiển cấp dầu đến khoang trái của xi lanh áp suất dầu trợ lực đẩy thanh răng sang phải, dầu khoang phải được hồi về bình chứa. Với góc quay của vành lái càng lớn van phân phối dầu đến xi lanh càng nhiều dẫn đến trợ lực càng nhiều do áp suất dầu tăng. +Với trạng thái quay vòng phải sẽ ngược lại với quay vòng trái dầu được van phân phối cấp tới khoang bên phải của xi lanh và thanh răng được đẩy sang trái.

+Trạng thái đi thẳng: van phân phối ở vị trí trung gian lúc này áp suất dầu ở hai khoang xi lanh là như nhau vì vậy lực tác dụng lên thanh răng bị triệt tiêu. Như vậy hệ thống làm việc dựa vào 1 thông số mô men trục lái vì vậy ta có các ưu nhược điểm của hệ thống là như sau: 1. Ưu nhược điểm của hệ thống +Ưu điểm: SV: Đỗ Thành Công 11 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh -Giúp người lái điều khiển nhẹ nhàng hơn so với hệ thống lái không có trợ lực vì có thêm trợ lực tác động của xi lanh lực lên thanh răng do áp suất dầu của bơm trợ lực gây ra. - Là cơ cấu an toàn khi xe bị nổ lốp hoặc xì hơi.

-Kết cấu đơn giản so với hệ thống trợ lực khác: trợ lực khí nén và trợ lực điện. - Làm việc tin cậy có độ bền cao, chịu được va đập nhẹ. + Nhược điểm: -Áp suất dầu được tạo ra từ bơm dầu mà bơm dầu lại đươc dẫn động từ trục khuỷu của động cơ và bơm dầu luôn luôn hoạt động trong suốt quá trình xe chạy vì vậy làm tốn công suất của động cơ thưòng xuyên. -Hệ thống cần độ kín khít cao, nên thường xuyên phải kiểm tra sự dò rỉ dầu của hệ thống.

-Kết cấu đơn giản nhưng hệ thống cồng kềnh dẫn đến tăng khối lượng của hệ thống. -Làm việc ồn do tiếng kêu của bơm dầu và dầu chảy qua các đường ống và van và dầu là chất thải ô nhiễm gây ô nhiễm môi trường. Hạn chế Mới chỉ đáp ứng được công dụng trợ lực cho người lái giúp người lái điều khiển nhẹ nhàng nên hệ thống trợ lực dầu còn nhiều hạn chế sau đây: +Hệ thống làm việc theo 2 thông số là mô men và góc quay trục lái do người điều khiển tác dụng nên chỉ đáp ứng được mặt trợ lực mà chưa đáp ứng được tỉ số truyền lực thay đổi theo tốc độ của xe. +Về mặt tỉ số truyền góc bị hạn chế rất lớn đó là ở tốc độ thấp cần tỉ số truyền thấp để người lái quay vòng hiệu quả: người điều khiển phải quay vành lái ít và ở tốc độ cao cần có tỉ số truyền cao vì lúc này mức phản ứng của xe rất nhạy nhưng hê thống chưa đáp ứng được.

+ Khi quay vòng ngoặt người điều khiển vẫn phải đánh tay lái khá nhiều vòng. + Khi hệ thống trợ lực hỏng lực điều khiển nặng hơn hệ thống không có trợ lực. SV: Đỗ Thành Công 12 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh 1. Hệ thống lái trợ lực điện điều khiển điện 1.1 Đặc điểm của hệ thống lái trợ lực điện Các bộ phận của phần trợ lực điện gồm các bộ phận sau: cảm biến mô men, mô tơ điên 1 chiều, ECU, cảm biến tốc độ ô tô, và các dây điện + Cảm biến mô men có nhiệm vụ xác định mô men trên trục lái do người lái tác dụng thông qua vành lá, từ đó gửi tín hiệu này đến ECU.

Cảm biến vận tốc xe Hình 1.5 - Sơ đồ hệ thống lái trợ lực điện +Motor điện 1 chiều: Hình 1.6 thể hiện Motor và bộ truyền trục vít - bánh ví Hình 1.6 - Motor và bộ truyền trục vít – bánh ví SV: Đỗ Thành Công 13 Lớp: 64DCOT02 Đồ án kết cấu tính toán ô tô GVHD: Chu Văn Huỳnh Trên hình 1.6 ta có motor điện được dẫn động từ ECU. Motor truyền mô men qua khớp nối sang trục vít sang bánh vít bắt trên trục lái. +ECU là bộ phận điều khiển. ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mô men và cảm biến tốc độ xe từ đó tính toán mô men cần trơ lực từ đó điều khiển motor điện.

+ Cảm biến tốc độ xe có nhiệm vụ đưa tín hiệu tốc độ của ô tô tới ECU 1. Nguyên lý làm việc của hệ thống trợ lực lái bằng điện Hình 1.7 là sơ đồ tín hiệu vào ra của hệ thống.7 – Sơ đồ tín hiệu vào ra.