CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Mục đích, ý nghĩa đề tài: Tính cấp thiết của đề tài: Trong các năm vừa qua, số người chết vì tai nạn giao thông đã chạm tới một con số rất lớn ở Việt Nam nói riêng và cả thế giới nói chung. Nguyên nhân dẫn đến tai nạn giao thông chủ yếu là do sử dụng bia rượu, các chất kích thích khi điều khiển phương tiện; chạy quá tốc độ cho phép; phóng nhanh vượt ẩu; ý thức tham gia giao thông kém, không tuân thủ luật giao thông và còn rất nhiều nguyên nhân khách quan, chủ quan khác nữa. Trong đó nguyên nhân xuất phát từ hệ thống treo và hệ thống lái cũng chiếm một phần không nhỏ gây ra những vụ tai nạn giao thông.
Điều đó cho thấy hệ thống treo và hệ thống lái là một trong những hệ thống quan trọng nhất quyết định sự an toàn của một chiếc ô tô. Chính vì vậy, em đã tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái để từ đó có thể hiểu và áp dụng cho quá trình làm việc sau này. Làm rõ nguyên lý hoạt động, kết cấu hệ thống lái, đánh giá được các nguy cơ và tần suất hư hỏng các bộ phận đồng thời đưa ra được quy trình Chẩn đoán kỹ thuật, bảo dưỡng, sửa chữa. Có khả năng tính toán thiết kế, mô hình mô phỏng phục vụ giảng dạy bằng phần mềm.
Sơ đồ quy trình chuẩn đoán, sửa chữa. Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu chung về hệ thống lái trên ô tô. Tìm hiểu và hệ thống lái trên ô tô Toyota Innova 2015 Tìm nguồn tài liệu liên quan đến đề tài để tham khảo. Hiểu và phân tích các chi tiết trên hệ thống lái.
Tính toán thiết kế các chi tiết trên hệ thống lái. Thiết kế và mô phỏng hệ thống lái trên phần mềm Catia Trang 1 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ 1. Mục tiêu nghiên cứu: 1. Mục tiêu chung Hiểu rõ được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái.
So sánh được ưu nhược điểm của các hệ thống lái. Thiết kế mô hình và mô phỏng hệ thống lái Biết được cách tìm tài liệu phục vụ cho quá trình thực hiện đề tài. Mục tiêu cụ thể Hiểu rõ được cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trên ô tô Toyota Innova 2015. Tính toán kiểm nghiệm các thông số trên hệ thống lái của xe Toyota Innova 2015.
Thiết kế mô hình và mô phỏng hệ thống lái trên phần mềm catia Trang 2 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ 2. Công dụng, phân loại, yêu cầu 2. Công dụng Hệ thống lái dùng để điều khiển hướng chuyển động của ô tô khi ô tô đang hoạt động. Các cách thay đổi hướng chuyển động: + Thay đổi phương của bánh xe dẫn hướng.
+ Thay đổi chiều xoay ở bánh sau chủ động. + Kết hợp đồng thời cả hai cách trên.1: Hệ thống lái Có đa dạng hệ thống lái, bao gồm các bộ phận chính như: Vành lái: được đặt trong buồng lái, là bộ phận chịu sự điều khiển trực tiếp đến từ người lái phương tiện. Cơ cấu lái: là bộ phận giảm tốc được gắn trên khung hoặc vỏ của ôtô, nối với trục vành lái và đảm nhận tỉ số truyền của hệ thống lái. Trang 3 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ Dẫn động lái: bao gồm đòn quay đứng, hình thang lái, đòn quay ngang, đòn kéo dọc, có tác dụng liên kết cơ cấu lái với bánh xe và điều hướng cho bánh xe dẫn hướng Trợ lực lái: Có thể có hoặc không.
Dùng để hỗ trợ lực cho người lái điều khiển hướng của bánh xe chủ động. Vì lực để cần thay đổi phương cho bánh xe khi quay vành tay lái là rất lớn. Phân loại Dựa theo từng đặc điểm mà người ta chia thành các loại sau: Theo cách bố trí vành lái - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái, được dùng trên ô tô của các nước có luật giao thông là đi đường bên phải như ở Việt Nam và một số nước khác như Ghana, Nigeria, Gambia,. - Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải, được dùng trên ô tô của các nước có luật giao thông đi đường bên trái như ở Anh, Nhật, Thuỵ Điển, … Theo số lượng cầu dẫn hướng - Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng được bố trí ở cầu trước.
- Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng được bố trí ở cầu sau. - Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu. Theo kết cấu của cơ cấu lái - Cơ cấu lái theo loại trục vít – bánh vít. - Cơ cấu lái theo loại trục vít – cung răng.
- Cơ cấu lái theo loại trục vít – con lăn. - Cơ cấu lái theo loại trục vít – chốt quay. - Cơ cấu lái theo loại liên hợp (gồm trục vít, êcu, cung răng). - Cơ cấu lái theo loại bánh răng trụ – thanh răng.
Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá (trợ lực) - Hệ thống lái có tích hợp trợ lực thuỷ lực. Trang 4 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ - Hệ thống lái có tích hợp trợ lực khí nén. - Hệ thống lái có tích hợp trợ lực liên hợp. Yêu cầu Các yêu cần chính mà hệ thống lái cần đảm bảo: - Đảm bảo chuyển động theo phương thẳng ổn định: + Hành trình tự do của vô lăng (hay còn gọi là độ rơ) tức là khe hở bên trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực).
+ Độ ổn định của các bánh xe dẫn hướng phải đạt chất lượng cao. + Không có hiện tượng tự dao động của các bánh dẫn hướng khi ô tô ở các điều kiện làm việc và chế độ chuyển động khác nhau. - Đảm bảo tính cơ động cao: nghĩa là xe có thể quay vòng dứt khoát và chính xác, trong một khoảng thời gian rất ngắn, ở một diện tích bé. - Đảm bảo động học quay vòng đúng: mục đích là để các bánh xe không bị trượt gây mòn lốp, tiêu hao công suất và giảm đặc tính ổn định của xe.
- Kết cấu phải giảm được các va đập từ đường tác động lên vô lăng khi xe chạy trên đường. - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Phụ thuộc vào tiêu chuẩn quốc gia về lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax): + Đối với xe du lịch và tải nhỏ: Plvmax nằm trong khoảng 150 200 N; + Đối với xe tải và khách không vượt qua 500 N. - Đảm bảo lực tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng và vô lăng (để đảm bảo cảm giác đường của người lái) cũng như sự tương ứng động lực học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng. Tính dẫn hướng của ô tô Tính dẫn hướng của ô tô là khả năng giữ cho ô tô chuyển động theo sự điều khiển của người lái và chịu được sự tác dụng của các lực bên ngoài.
Yêu cầu đặt ra đối với hệ Trang 5 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ thống lái khi rẽ là phải đảm bảo sự chuyển động và quay vòng ổn định của xe. Người lái quay vành tay lái một góc, thông qua dẫn động lái và cơ cấu lái làm bánh xe dẫn hướng quay đi một góc tương tự. Quỹ đạo chuyển động của ô tô có liên quan mật thiết đến tính dẫn hướng của xe. Sự chuyển động của ôtô trên đường phụ thuộc vào rất nhiều các ngoại vật trên đường tác dụng lên bánh xe.
Khi ô tô di chuyển trên các con đường khác nhau, và chất lượng của lốp xe đã ảnh hưởng không nhỏ tới khả năng điều khiển và độ ổn định của ô tô. Khi đó, tại bánh xe luôn luôn xuất hiện góc lăn lệch do chịu đồng thời lực kéo và lực bên.2 thể hiện sự biến dạng của lốp do chịu tác động của lực, biến dạng này làm lệch quỹ đạo chuyển động của xe. Do đó người ta đã tạo ra một cơ cấu bố trí trong hệ thống lái để khắc phục hiện tượng này.2: Biến dạng của lốp Ở hệ thống lái trên ô tô có một đặc điểm đặc biệt là sau khi thực hiện quay vòng, vành tay lái sẽ tự trả về vị trí trung gian mà không cần người điểu khiển bỏ lực để tác động vào. Điều này được thực hiện nhờ mômen trả lái về Msat.
Mômen này được tạo ra là nhờ vào các quan hệ hình học trong hệ thống lái, đặc biệt là góc Caster được thể hiện trên hình 1. Sau đó là do khi quay vòng xuất hiện một lực cản tác dụng lên bánh xe, lực này gọi là lực ngang. Lực ngang này làm biến dạng lốp cao su, sự biến dạng đàn hồi của cao su sẽ làm cho xuất hiện mômen để lốp quay về trạng thái ổn định, nghĩa là quay về trạng thái của lốp khi ô tô chuyển động thẳng. Trang 6 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ Hình 2.3: Góc Caster và khoảng Caster Để chuyển động an toàn hơn, người ta thường tăng diện tích tiếp xúc của lốp với mặt đườg và giảm áp suất lốp.
Nhưng như vậy cần phải bỏ ra một lực lớn hơn dùng để đánh lái. Vì vậy để giảm cường độ làm việc cho người lái và tăng tính an toàn cho hệ thống điều khiển lái nên hầu hết các xe đều được trang bị trợ lực lái. Các hệ thống có trợ lực lái Mục đính chính là giảm lực bỏ ra để người lái có thể dễ dàng điều khiển ô tô cũng như tăng tính an toàn trong quá trình điều khiển lái trên ô tô. Người điều Hệ thống lái Bánh xe khiển Trợ lực lái Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lái có trợ lực Yêu cầu đặt ra đối với trợ lực là: + Hệ thống lái vẫn có thể hoạt động khi trợ lực lái hỏng.
Trang 7 Luận Văn Tốt Nghiệp Hoàng Quốc Mỹ + Trợ lực lái phải giữ được cảm giác tiếp xúc đường cho người lái. Điều này đồng nghĩa với việc trợ lực lái sẽ tăng lực khi mô men cản quay vòng lớn và ngược lại giảm lực khi xe chuyển động với tốc độ cao. Các loại hệ thống trợ lực lái trên xe hiện đại: trợ lực khí nén, trợ lực thủy lực, trợ lực điện. Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Hệ thống lái trợ lực thủy lực là bộ trợ lực sử dụng dầu thủy lực và một phần công suất của động cơ để tạo ra áp suất, hỗ trợ lực cho việc đánh lái của người điều khiển ô tô.