Chương 1 Giới thiệu đề tài 1.3 Nội dung nghiên cứu ● Đồ án tập trung nghiên cứu, tính toán, thiết kế, kiểm nghiệm bền các chi tiết có trong hệ thống lái.4 Phương pháp nghiên cứu • Tìm hiểu về các thông số, nguyên lý hoạt động kết hợp cùng mô hình thiết kế hệ thống lái. • Sử dụng những bảng tra kỹ thuật để kiểm nghiệm độ bền chi tiết kết hợp với phần mềm tính toán MATLAB. Sử dụng phần mềm AUTOCAD vẽ các bản vẽ SLIDESMANIA Chương 2 Tổng quan về hệ thống lái trên trên xe Toyota Corolla Altis 1.1 Giới thiệu xe Toyota Corolla Altis 1.2 Tổng quan về hệ thống lái SLIDESMANIA 2,1 Giới thiệu xe Toyota Corolla Altis 1.8 MT ời 2001- 2007 • Phiên bản 2007 của Toyota Corolla Altis được đánh giá cao bởi những cải tiến mới giúp xe trông hiện đại hơn, dù trang bị an toàn vẫn còn sơ sài. • Toyota Corolla Altis lúc đó bán chạy hơn do phù hợp với đối tượng khách hàng lớn tuổi, vốn có đủ điều kiện kinh tế để mua ô tô.
• Toyota Corolla Altis đời 2007 còn được trang bị một số tiện ích như gương chiếu hậu chỉnh điện, gập điện hay hệ thống đèn kiểm soát tự động, rèm che nắng phía sau và hệ thống SLIDESMANIA chống trộm cùng chìa khóa điều khiển từ xa Thông số kỹ thuật của xe. Pepperberg Chiều dài tòan bộ xe 4620 (mm) Chiều rộng toàn bộ xe 1175 (mm) Chiều cao xe 1460 (mm) Chiều dài cơ sở 2700 (mm) Vệt bánh trước của xe 1520 (mm) Vệt bánh sau của xe 1530 (mm) Thông số lốp 185/70/ R14 93H Trọng tải của xe 26200 (N) Kích thước nội thất 1930 x 1485 x 1205 Chiều rộng cơ sở ( Trước/ Sau) 1520/1520 (mm) Khoảng sáng gầm xe 130 (mm) Bán kính quay vòng tối thiểu 5,4 (m) Trọng lượng không tải 1225 ( Kg) Trọng lượng toàn tải 1630 (Kg) Loại động cơ 4 xy lanh thẳng hàng, 16 van DOHC, VVT-i kép, ACIS Mã động cơ 2ZR-FE Dung tích công tác 1798 cc SLIDESMANIA Công suất tối đa 103(138)/6400 (kW, vòng/phút) Mô men xoắn tối đa 173 / 4000 Nm @ vòng/phút Dung tích binh nhiên liệu 55 ( lít) 2,2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG LÁI • Giới thiệu về hệ thống lái • Cấu tạo hệ thống lái • Phân loại hệ thống lái • Yêu cầu đối với hệ thống lái SLIDESMANIA 2,2,1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG LÁI ● Hệ thống lái là một trong bảy hệ thống cơ bản, quan trọng nhất trên ô tô ● Hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một quỹ đạo nhất định ● Là một hệ thống khá phức tạp, nó được chia thành nhiều cụm cơ cấu và bộ phận có chức SLIDESMANIA năng riêng biệt hỗ trợ lẫn nhau 2,2,2 CẤU TẠO HỆ THỐNG LÁI ● 1-Vành tay lái ● 2-Trục lái ● 3-Cơ cấu lái ● 4-Đòn quay đứng ● 5-Thanh kéo dọc ● 6-Đòn quay đứng ● 7-Hình thanh lái SLIDESMANIA 2,2,3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG LÁI Theo cách bố trí vành Theo kết cấu của cơ tay lái (vô lăng) cấu lái Theo phương pháp Theo số lượng cầu dẫn cường hóa (trợ lực lái) hướng SLIDESMANIA 2,2,4 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG LÁI + Đảm bảo khả năng quay vòng với bán kính quay vòng càng nhỏ càng tốt. + Đảm bảo được động học quay vòng. + Điều khiển nhẹ nhàng.
+ Các bánh xe dẫn hướng có tính ổn định cao khi chuyển động thẳng + Giảm lực va đập từ bánh xe lên vánh lái SLIDESMANIA + Các bánh xe dẫn hướng phải có động học phù hợp giữa hệ thống lái và hệ thống treo. CHƯƠNG 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 3,1 Thông số về thống lái 3,2 Cấu tạo hệ thống lái trục vít thanh răng. 3,3 Nguyên lý hoạt động SLIDESMANIA 3,1 Thông số hệ thống lái của Corolla Altis 1. Pepperberg Thông số hệ thống lái Thông số Kí hiệu Giá trị Khoảng cách giữa hai trụ B 1390 (mm) đứng Góc tạo bởi đòn bên hình thang lái và phương Θ 77 (độ) ngang Chiều dài đòn bên hình m 160 (mm) thang lái Khoảng cách giữa đòn Y 182 (mm) ngang và trụ trước SLIDESMANIA Chiều dài thang nối bên P 250 (mm) hinh thang lái 3,2 Cấu tạo hệ thống lái trục vít thanh răng.
Pepperberg Cấu tạo của thước lá ● Cấu tạo chính gồm một trục vít ăn khớp với thanh răng. ● Để kết hợp thước lái với moay-ơ bánh xe, người ta bố trí thêm các khớp cầu hay còn gọi là rotuyn. ● Thước lái gồm một cặp rotuyn lái trong và rotuyn lái ngoài. ● Các rotuyn và thanh răng tạo thành một hệ dẫn động lái có hình thang, hay còn gọi là hình thang lái.
SLIDESMANIA 3,3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trục vít thanh răng. 01 Các góc đặt bánh xe 02 Bán kính quay vòng 03 Độ đàn hồi của lốp theo phương ngang 04 Quan hệ động học của góc quay trong và SLIDESMANIA ngoài bánh xe dẫn hướng 3,3,1 Các góc đặt bánh xe SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 3,3,1 Các góc đặt bánh xe ● Góc nghiêng ngang của bánh xe( góc camber) ● Góc nghiêng dọc trục đứng và chế độ lệch dọc (caster và khoảng caster) ● Góc nghiêng ngang trụ đứng (góc Kingpin) ● độ chụm và độ mở (góc doãng) SLIDESMANIA 3,3,2 Bán kính quay vòng SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 3,3,2 Bán kính quay vòng • Khi vào đường cong, đảm bảo các bánh xe dẫn hướng không bị trượt nết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với véctơ vận tốc chuyển động của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm.
• Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm. • Lực hướng tâm sinh ra bởi sự biến dạng Hình 9. Bán kính quay vòng của bánh xe và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa SLIDESMANIA lốp và mặt đường 3,3,3 Độ đàn hồi của lốp theo phương ngang SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 3,3,3Độ đàn hồi của lốp theo phương ngang • Dưới tác động của các phản lực bên, bánh xe sẽ bị lệch bên và vết tiếp xúc của lốp với mặt đường sẽ bị lệch so với mặt phẳng giữa của bánh xe một góc.
• Phần trước của vết tiếp xúc, lốp chịu biến dạng không lớn và độ biến dạng này tăng dần cho tới mép sau cùng của vết. • Do độ đàn hồi bên của lốp, momen ổn định được tạo nên ở bánh xe là: My.S • Mômen này sẽ tăng lên cùng với sự tăng độ đàn hồi SLIDESMANIA bên của lốp. Độ đàn hồi của lốp theo phương ngang • Sự ổn định do góc nghiêng ngang 10 tạo ra cũng bằng 3,3,4 Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài bánh xe dẫn hướng SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 3,3,4 Quan hệ động học • Từ sơ đồ trên ta rút ra được biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng để đảm bảo cho chúng không bị trượt lết khi xe vào đường vòng: : Góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên ngoài so với tâm quay : Góc quay của trục bánh xe dẫn hướng bên trong so với tâm quay B: Khoảng cách giữa 2 trụ đứng của cầu dẫn hướng L: Chiều dài cơ sở của xe • Bán kính quay vòng R của ôtô được xác định theo bánh xe dẫn hướng bên ngoài phụ thuộc vào góc quay vòng và Hình 11.
Quan hệ giữa các góc quay mặt phẳng bánh xe chiều dài cơ sở L. bên trong và bên ngoài SLIDESMANIA Chương 4 Thiết kế tính toán kiểm nghiệm bền. Tải Trọng Tính Toán 01 02 Tính Toán Động Học Hình Thang Lái 03 Kiểm Tra Các Thông Số Hình Học Cơ Cấu Lái 04 XÁC ĐỊNH LỰC VÀ MOMEN TÁC DỤNG LÊN HỆ THỐNG LÁI 05 THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI 06 THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LÁI VÀ TRỢ LỰC LÁI SLIDESMANIA 4,1 Tải trọng tính toán SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 4,1 Tải trọng tính toán 4,1,1 Momen cản M1 Momen cản quay vòng được xác định theo công thức M1 = Gbx .05 Nm Trong đó: Gbx : là trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng a : là cánh tay đòn của bánh xe dẫn hướng với xe thiết kế ta đo được ( a= 0,03 0,06) f : là hệ số cản lăn theo lý thuyết ô tô ứng với loại đường nhựa tốt, ta chọn f= 0,015 SLIDESMANIA 4,1,2 Momen cản M2 do sự trượt lê của bánh xe trên mặt đường x = 0,5 =0.363 m Trong đó: rbx : là bán kính tự do của bánh xe B: là chiều rộng của lốp d: là đường kính vành bánh xe Do đó momen cản do bánh xe trượt lê là : =201.6 Nm : là hệ số bám ngang, theo lý thuyết ô tô ứng với đường nhựa tốt ta chọn Để làm ổn định các bánh xe dẫn hướng người ta làm các góc đặt bánh xe : : là góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe : là góc nghiêng của trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe : là góc lệch của vệt tiếp xúc của lốp với mặt đường so với mặt phẳng củabánh xe : là góc doãng của bánh xe dẫn hướng = 646.33 Nm SLIDESMANIA : là hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát ở cam quay và các khớp nối trong hệ thống lái.
4,2 Tính toán động học hình thang lái SLIDESMANIA ― Irene M. Pepperberg 4,2 Tính tóan động học hình thang lái Theo giáo trình thiết kế và tính toán ô tô máy kéo mối quan hệ đó được thể hiện bởi công thức sau: Trong đó: : là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trong. : là góc quay của bánh xe dẫn hướng bên ngoài. B : là khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng.
L : là chiều dài cơ sở của ô tô SLIDESMANIA 4,2,1 Trường hợp xe đi thẳng Ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo các biểu thức sau: SLIDESMANIA 4,2,2 Trường hợp khi xe quay vòng Trong đó : - SLIDESMANIA 4,2,2 Trường hợp khi xe quay vòng *Xây dựng đường đặt tính lý thuyết Ta có mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hướng như sau: Với Bo= 1390 mm, L=2600 mm Cho các giá trị khác nhau từ 0-40 theo các góc tương ứng theo bảng sau: 0 5 10 15 20 25 30 35 40 SLIDESMANIA 0 4.29 4,2,2 Trường hợp khi xe quay vòng Từ bảng ta thu được quan hệ lý thuyết SLIDESMANIA Đường đặc tính lý thuyết 4,2,2 Trường hợp khi xe quay vòng Xác định đường đặc tinh thực tế: Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng đường cong biểu thị hàm số. Ta có mối quan hệ giữa các thông số đó như sau: – SLIDESMANIA 4,2,2 Trường hợp khi xe quay vòng 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 4.