HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ
HOẠT ĐỘNG HỆ THỐNG LÁI XE Ô TÔ.
1.1 ĐẶC ĐIỂM, CẤU TẠO, NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CHUNG CỦA HỆ
THỐNG LÁI XE Ô TÔ
1.1.1. Công dụng, yêu cầu, cấu tạo, đặc trƣng cơ bản của hệ thống lái xe ô tô
1.1.1.1 Công dụng
Hệ thống lái ô tô dùng để duy trì hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô.
1.1.1.2 Các phƣơng pháp chuyển động
- Quay mặt phẳng bánh xe dẫn hướng. Đây là phương án phổ biến được áp
dụng trên xe ô tô hiện nay.
- Tạo ra vận tốc khác nhau giữa các bánh xe bên phải và bên trái.
- Gấp thân xe.
1.1.1.3 Yêu cầu
- Đảm bảo khả năng quay vòng với bán kính quay vòng càng nhỏ càng tốt.
- Đảm bảo được động học quay vòng. Các bánh xe phải lăn trên các đường
tròn đồng tâm.
- Điều khiển nhẹ nhàng. Lực và hành trình điều khiển phải ứng với mức độ
quay vòng.
- Các bánh xe dẫn hướng có tính ổn định cao khi chuyển động thẳng.
- Giảm lực va đập từ bánh xe lên vánh lái.
- Các bánh xe dẫn hướng phải có động học phù hợp giữa hệ thống lái và hệ
thống treo.
1.1.1.4. Cấu tạo: ( Hình 1.1.1.4)
14
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL Vành lái:
Vành tay lái (1) có hình tròn, lực của người lái tác dụng lên vành tay lái tạo ra
mô men quay để hệ thống lái làm việc . Mô men tạo ra trên vành tay lái là tích số
của lực lái do người lái tác dụng vào và bán kính của vành tay lái
1. Vành tay lái;
2. Trục lái;
3.Ống bọc trục lái;
4. Cơ cấu lái;
5. Đòn quay đứng;
6. Trụ đứng;
7. Đòn quay ngang;
8. Thanh bên hình thang lái;
9. Khớp nối;
Hình 1.1.1.4 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái.
10. Thanh ngang hình thang lái;
11. Đòn kéo dọc.
Trục lái:
- Trục lái (2) thường là một đòn dài (rỗng hoặc đặc) để truyền mô men quay từ
vành tay lái đến cơ cấu lái.
- Trục lái gồm có: Trục lái chính truyền chuyển động quay từ vô lăng xuống
cơ cấu lái và ống trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe.
- Đầu phía trên của trục lái chính được gia công ren và then hoa để lắp vô
lăng lên đó và được giữ chặt bằng một đai ốc.
Cơ cấu lái
15
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Cơ cấu lái (4) có nhiệm vụ biến chuyển động quay của vành tay lái thành
chuyển động lắc của đòn quay đứng trong mặt phẳng đứng và đảm bảo tỉ số truyền
theo yêu cầu cần thiết. Cơ cấu lái được bắt chặt trên xà dọc (phần được treo của ô
tô). Cơ cấu lái liên kết với vành tay lái qua trục lái.
Đòn dẫn động
Dẫn động lái gồm có đòn quay đứng (5), trụ đứng (6), đòn quay ngang (7),
đòn kéo dọc (11). Là phần liên kết từ cơ cấu lái tới các hình thang lái, dùng để
truyền lực từ cơ cấu lái (và trợ lực lái) đến hình thang lái, đảm bảo tỉ số truyền nhất
định và đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng có thể quay vòng với các góc khác
nhau phù hợp với động học quay vòng của ô tô.
Hình thang lái
Hình thang lái thực chất là một hình tứ giác gồm 4 khâu: dầm cầu, thanh lái
ngang va hai thanh bên. Hình thang lái sẽ đảm bảo động học quay vòng của các
bánh xe đẫn hướng nhờ vào các kích thước của các thanh lái ngang, cánh bản lề và
các góc đặt phải xác định.
Đối với hệ thống lái của hệ thống treo độc lập chỉ khác so với hệ thống lái
của hệ thống treo phụ thuộc ở phần dẫn động lái. Với những xe ô tô có sử dụng trợ
lực lái về cơ bản cũng không khác nhiều so với cấu tạo chung. Chỉ có thêm một số
cụm chi tiết tương ứng với việc sử dụng loại trợ lực nào.
1.1.2 Phân loại
Tùy thuộc vào yếu tố căn cứ để tiến hành phân loại, hệ thống lái được chia
thành các loại sau:
1.1.2.1 Theo cách bố trí vành lái
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái .
16
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải.
1.1.2.2 Theo số lƣợng cầu dẫn hƣớng
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở nhiều cầu.
1.1.2.3 Theo kết cấu của cơ cấu lái
- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng.
- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn.
- Cơ cấu lái loại trục vít- chốt quay.
- Cơ cấu lái loại trục răng- thanh răng.
- Cơ cấu lái loại liên hợp.
1.1.2.4 Theo bộ phận trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực.
- Hệ thống lái không có trợ lực.
1.1.3 Nguyên lý hoạt động chung
Khi người lái quay vành tay lái để điều khiển xe qua cơ cấu lái (4) làm cho
đòn quay đứng (5) quay một góc thông qua đòn kéo dọc (11) và đòn quay ngang
(7) làm bánh xe dẫn hướng bên trái dịch chuyển qua các đòn thanh bên (8) và thanh
lái ngang hình thang lái (10) làm cho bánh xe dẫn hướng bên kia cũng dịch chuyển
quanh trụ đứng (6), thực hiện quay vòng xe theo ý muốn của người lái.
1.2. ĐẶC ĐIỂM, KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
LÁI XE ZIL-131.
1.2.1 Dẫn động lái :
17
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Dẫn động lái cơ khí gồm : Vành lái, trục lái, vỏ trục vành lái, đòn quay đứng,
đòn kéo dọc, thanh bên hình thang lái, thanh ngang hình thang lái, cam quay, đòn
quay ngang, các khớp nối (rô tuyn), trục các đăng .
1.2.1.1 Vành lái (Hình 1.2.1.1):
Hình 1.2.1.1 Kết cấu vành lái, vỏ trục lái
1- Đai ốc; 2- Đệm hãm; 3- Phớt làm kín; 4- ổ bi; 5- Cọc lái; 6- Vách ngăn; 7-
Trục lái; 8- ổ bi; 9- Vành hãm; 10- Then bán nguyệt; 11- Dây còi; Đai
Vành lái là một vành tròn, có cốt thép và đựơc bọc nhựa, vành lái lắp với trục
vành lái bằng mối ghép then và mối ghép ren, ở giữa vành lái có bố trí công tắc còi
(núm còi).
1.2.1.2 Trục vành lái (Hình 1.2.1.1):
Trục vành lái làm bằng thép bên trong rỗng và được gối trên 2 ổ bi cầu, bên
trong luồn trục dây còi, trục vành lái được đặt trong vỏ trục vành lái và được bắt
với trục các đăng lái thông qua mối ghép then (chốt ngang).
1.2.1.3 Trục các đăng (Hình 1.2.1.3):
18
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 1.2.1.3 Kết cấu trục các đăng lái
1- Nạng các đăng; 2- Vòng hãm; 3- Trục chữ thập; 4- ổ thanh lăn kim; 5-
Vòng làm kín; 6- Nạng; 7- Phớt; 8- Vòng chặn; 9- Đai ốc kẹp; 10- Vỏ các đăng.
Là một trục làm bằng thép ở 2 đầu có 2 khớp các đăng với các vòng bi kim
(khớp chữ thập), trục các đăng gồm 2 phần trục ghép với nhau bằng then hoa, khớp
then hoa này cho phép dịch chuyển dọc trục tương đối giữa hai phần.
1.2.1.4. Đòn quay đứng:
Đòn quay đứng được lắp trên then hoa của trục cung răng và được bắt chặt
bằng đai ốc, để hãm cho đai ốc không tự nới lỏng trong quá trình làm việc thì trên
đai ốc và trục của chốt cầu có gia công vị trí để lắp chốt chẻ ở các đầu mút của
thanh kéo.
1.2.1.5.Thanh kéo dọc: Là một chi tiết dạng ống cầu, một đầu được nối với
đòn quay đứng, đầu còn lại được nối với đòn quay ngang thông qua các khớp nối,
các khớp nối này được bôi trơn bằng mỡ thông qua các vú mỡ. khớp nối hình cầu
bên ngoài được bắt bằng đai ốc và được hảm bằng chốt chẻ.( Hình 1.2.1.5)
1- Bạc chốt cầu; 2- Nắp
của bạc chốt cầu; 3- Đai ốc;
4- Chốt chẻ; 5- Đệm vòng
chắn dầu; 6- Lớp che đệm;
A- Khoang chứa mỡ; 7- Lò
xo; 8- Chốt cầu.
19
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 1.2.1.5 Khớp cầu dẫn động lái của thanh kéo dọc.
1.2.1.6. Kết cấu khớp cầu dẫn động lái (Hình 1.2.1.6):
Hình 1.2.1.6 Khớp cầu dẫn động lái.
1- Chốt cầu; 2- Thanh kéo; 3- Vú mỡ; 4- Lò xo; 5- Nắp; 6- Vòng hãm; 7,11
Đệm làm kín; 8- Áo bọc; 9,10,13- Đệm; 12- Ống cao su bảo vệ.
Lò xo 7 sẽ ép các đệm của khớp 1 vào chốt câu 8, do đó độ rơ ở đây luôn luôn
bằng không(cả trong trường hợp do chốt cầu và hai đệm bị mòn sau một thời gian
làm việc). Lo xo 7 được ép nhờ nút có ren 3. Các lò xo này được bố trí trong các
khớp của dẫn động lái, nó còn có tác dụng giảm được tải trọng va đập tác động lên
các đòn kéo từ hai phía và giảm mòn cho cốt cầu và miếng đệm.
1.2.1.7. Đòn lái ngang: Cũng là một chi tiết dạng ống có kết cấu để điều
chỉnh độ chụm bánh xe, hai đầu của đòn kéo ngang được nối với hai thanh bên hình
thang lái thông qua các khớp cầu (Hình 1.2.1.7).
20
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
1- Đệm đầu đòn ngang
phía trước; 2- Đệm đầu
đòn ngang phía sau; 3-
Đệm đầu đòn lái ngang
bên trái; 4- Nắp đầu đòn
ngang; A- Khoang chứa
mỡ; B- Kích thước.
Hình 1.2.1.7 Kết cấu khớp cầu dẫn động lái của thanh lái ngang.
Chốt có dạng cầu luôn ép vào các đệm nhờ lực lò xo và được che kín bằng nắp
(4). Đầu đòn lái ngang (3) được liên kết với đòn nhờ mối ghép ren dùng để điều
chỉnh độ chụm của bánh xe dẫn hướng.
* Ƣu nhƣợc điểm của dẫn động lái:
- Ƣu điểm:+ Đảm bảo động học cho hình thang lái.
+ Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo.
+ Chăm sóc bảo dưỡng, sửa chữa, điều chỉnh dễ dàng
+ Có độ bền, độ tin cậy cao.
+ Nhập tắt được các dao động từ mặt đường lên vành tay lái.
- Nhƣợc điểm:
+ Các khớp và đệm khớp cầu hay bị mòn.
+ Bạc trục đòn quay đứng hay mòn.
+ Do làm mềm va đạp từ mặt đường lên vành tay lái nên ảnh hưởng
đến ổn định chuyển động không tốt (do các lò xo ở khớp cầu tạo ra)
1.2.2 Trợ lực lái:
Trợ lực lái ôtô ZIL-131 là trợ lực lái thuỷ lực có áp suất cao 65 KG/cm2 nên
hiệu quả trợ lực cao, thời gian chậm tác dụng ngắn song yêu cầu độ chính xác và
21
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL công nghệ chế tạo cao. Trợ lực lái bao gồm : bơm dầu, bầu chứa dầu, van phân
phối và các đường ống dẫn dầu.( Hình 1.2.2).
1.2.2.1 Cấu tạo trợ lực lái:
- Bơm dầu : Là nguồn cung cấp năng lượng. Là loại bơm dầu rôto cánh gạt
tác dụng kép, bơm được dẫn động từ trục khuỷu của động cơ đốt trong nhờ bộ
truyền đai thang. Ở phía sau của bơm dầu có van an toàn (17), khi áp suất dầu trên
đường dầu chính lớn hơn áp suất dầu quy định thì van an toàn sẽ mở ra để dầu từ
đường dầu chính trở về bầu chứa đảm bảo an toàn cho các đường ống dẫn dầu và
trợ lực lái.
Hình 1.2.2 Kết cấu bơm dầu.
1- Bánh đai; 2- Ống lọc dầu; 3- Thân trước; 4- Ổ bi; 5- Phớt làm kín; 6- Trục
bơm; 7- Ổ lăn trụ; 8- Thân giữa; 9- Rôto; 10- Đĩa phân phối; 11- Thân sau; 12-
22
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL Van an toàn bầu lọc; 13- Tiết lưu; 14- Cánh gạt; 15- Lò xo; 16-Đế van an toàn lưu
lượng; 17- Đế van an toàn áp suất; 18- Đáy bầu chứa dầu; 19- Bầu chứa dầu; 20-
Đệm nắp bầu chứa; 21- Lưới lọc; 22- Van thông áp; 23- Nắp bầu dầu; 24- Đệm
nắp bầu dầu 25- Đai ốc tai hồng; 26- Đệm làm kín; 27- Gioăng làm kín; 28- Đệm
bầu lọc; 29- Đệm; 30- Ống lót côn; 31- Ông dầu ra hệ thống; 32- Ống dẫn dầu về.
- Bánh đai: (1) Được bắt với trục của bơm bằng then bán nguyệt và đai
ốc hãm.
- Trục bơm:Trục bơm quay trên hai ổ bi (một ổ bi cầu và một ổ bi đũa).
- Rôto: (9) Của bơm được nối với trục bơm (6) bằng then hoa, trên rôto có 10
rãnh để lắp các phiến gạt.
- Stato: (8) Có biên dạng ô van, trên stato có các đường dầu vào, các đường
dầu ra và lỗ chốt định vị đĩa phân phối, trên stato có dấu để lắp ráp và để lắp đúng
stato.
-Đĩa phân phối: (10) được ép vào giữa stato và nắp của bơm bằng các bulông
thông qua van an toàn áp suất và van an toàn lưu lượng, trên đĩa có các rãnh để
cung cấp dầu đi vào cơ cấu lái, đường dầu về bầu chứa thông qua van lưu lượng, và
một đường dầu quay về cửa hút.
- Bầu chứa dầu: Bầu chứa dầu đặt trên bơm dầu trong bầu chứa có 2 lưới lọc,
một lưới đặt ở phía trên gần nắp để lọc dầu khi đổ dầu vào bình chứa, một lưới lọc
đặt sau đường dầu về để lọc dầu khi dầu từ xilanh trợ lực hồi về bầu chứa, lưới lọc
này có đặt một van an toàn để nếu lưới lọc bị tắc thì van an toàn sẽ tự động mở ra
dưới tác dụng của áp suất dầu để cho dầu trở về bầu dầu bảo đảm an toàn cho hệ
thống. Để giữ ổn định nhiệt độ của dầu trong bộ trợ lực lái người ta còn làm một
két mát nhằm làm mát dầu trợ lực
1.2.2.2. Nguyên lý làm việc(Hình 1.2.2.2):
23
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 1.2.2.2 Nguyên lý làm việc của bơm dầu.
Khi động cơ làm việc qua dây đai làm cho buly quay làm cho trục bơm và
roto quay nhờ sức văng ly tâm làm cho các cánh gạt tỳ sát vào buồng bơm, dầu từ
bầu chứa qua phần thân bơm và khoang hút của bơm, các cánh gạt, gạt dầu từ
khoang hút ra khoang xã qua đĩa phân phối cung cấp cho hệ thống, một lượng dầu
qua đĩa phân phối quay trở lại roto. Khi tốc độ động cơ tăng đột ngột làm tốc độ
bơm trợ lực tăng đột ngột lúc này dầu ở cửa ra vượt quá lưu lượng cho phép (8-
10)lít /phút, làm cho dầu khoang tăng áp lớn đẩy mở van thuận đưa dầu thẳng về
bầu chứa. Khi trên đường ống của hệ thống bị tắc áp suất dầu tăng lúc này van
nghịch mở dầu lúc này từ bơm qua van về bầu chứa đảm bảo an toàn cho hệ thống (áp suất của van mở 65-70kG/cm2 ).
*Ƣu nhƣợc điểm bơm cánh gạt:
- Ƣu điểm: + Kết cấu gọn nhẹ, phù hợp với hệ thống thủy lực.
+ Làm việc tin cậy, lưu lượng khá lớn.
+ Thời gian chậm tác dụng nhỏ.
+ Lưu lượng bơm ổn định nhờ tác động kép. 24
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
-Nhƣợc điểm:+ Cấu tạo phức tạp hơn bơm bánh răng.
+ Yêu cầu tính công nghệ, và độ chính xác cao.
+ Nhiều chi tiết tiếp xúc với nhau nên ma sát cơ khí cao.
+ Việc tháo lắp bảo dưỡng khó khăn và phức tạp hơn.
+ Làm tổn hao công suất động cơ.
1.2.3 Cơ cấu lái (Hình 1.2.4.1.2)
Là loại cơ cấu Vít - Đai ốc - Thanh răng - Cung răng. Có trợ lực lái thủy lực.
Để giảm mài mòn cho ê cu thanh răng và trục vít người ta lắp những viên bi tuần
hoàn trong rãnh dẫn, vì vậy ma sát trượt được thay thế ma sát lăn. Do hiệu suất
nghịch khá cao nên có hiện tượng va đập cứng lên vành tay lái. Nhược điểm loại
này là không điều chỉnh được khe hở giữa trục vít và đai ốc. Tỷ số truyền loại này
không thay đổi.
Trong cơ cấu lái loại vít - đai ốc - thanh răng - cung răng ma sát trượt được
thay thế bằng ma sát lăn (giữa bi và đai ốc - giữa bi và vít). Số lượng bi trong cơ
cấu lái là 28 viên, hiệu suất của cơ cấu lái loại này đạt được tương đối cao: thuận =
nghich = 0,7-0,85. Do hiệu suất thuận cao nên lái nhẹ nhàng, nhưng hiệu suất
nghịch quá cao cho nên có hiện tượng va đập cứng truyền từ đường lên vành lái.
Nhưng do hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực vì vậy va đập cứng này được làm mềm
và dập tắt nhờ trợ lực thuỷ lực.
Ƣu nhƣợc điểm của cơ cấu lái
Ƣu điểm:
Điều khiển nhẹ nhàng, nhỏ gọn nên dễ bố trí, thời gian chậm tác dụng nhỏ.
Toàn bộ van phân phối, cơ cấu lái và xy lanh lực được ngâm trong dầu nên giảm
mài mòn, chống han rỉ, làm mát tốt, tăng độ tin cậy, tăng tuổi thọ, hiệu suất truyền
cao, ma sát giữa vít và đai ốc là ma sát lăn. Dập tắt được phản lực tác dụng từ mặt
đường lên vành tay lái. Là cơ cấu an toàn cho xe khi chuyển động.
Nhƣợc điểm:
25
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL Cơ cấu lái loại này có nhược điểm lớn nhất là không điều chỉnh được khe hở
giữa trục vít và đai ốc. Việc chế tạo các rãnh bi, bi, đai ốc chính xác và tính công
nghệ cao, bề mặt làm việc đòi hỏi phải có độ cứng vững cao vì những viên bi làm
việc tiếp xúc điểm do vậy lực tác dụng lên bề mặt làm việc của các chi tiết là rất
lớn. Quá trình tháo lắp, bảo dưỡng, sửa chữa khó khăn hơn và đòi hỏi độ chính xác
cao, khi một chi tiết hỏng trong hộp tay lái bắt buộc ta phải tháo toàn bộ hộp tay lái
để sửa chữa.
1.2.4 Nguyên lý làm việc của hệ thống lái trên xe ZIL-131
1.2.4.1. Sơ đồ nguyên lý: Được thể hiện trên (Hình 1.2.4.1)
Nguyên lý làm việc được thể hiện ở các trạng thái sau: Khi vành tay lái ở vị
trí trung gian, vị trí quay vòng, tính tùy động, ngoài ra cơ cấu lái còn làm việc ở chế
độ khi một bánh xe dẫn hướng nào đó bị thủng hay bị nổ lốp đột ngột (hoặc cản
mặt đường tăng), tạo cảm giác mặt đường cho người lái và khi trợ lực không làm
việc.
26
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 1.2.4.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của trợ lực lái xe ZIL -131.
1- Van thông áp; 2- Vành chắn sóng; 3- Phin lọc; 4- Van an toàn; 5- Đáy bầu chứa
dầu; 6- Rô to; 7- Van an toàn lưu lượng; 8- Van an toàn áp suất;9- Đế van ; 10,11-
Gíclơ;12- Van bi; 13- Pít tông phản xạ; 14- Con trượt ; 15- Trục vít; 16- Bộ làm
mát dầu; 17- Trục đòn quay đứng; 18- Xy lanh lực.
1.2.4.2 Nguyên lý làm việc: (ở các trạng thái ).
1.2.4.2.1 Khi xe chuyển động thẳng : Được thể hiện trên (Hình 1.2.4.2.1)
I
Hình 1.2.4.2.1 Khi xe chuyển động thẳng
Khi xe chuyển động thẳng người lái giữ nguyên vành lái ở vị trí trung gian.
Cản mặt đường nhỏ. Con trượt (14) ở vị trí trung gian, hai khoang của xy lanh lực
thông nhau nối thông đường dầu từ bơm dầu tới và đường dầu hồi về bầu dầu, áp
suất của hai khoang xy lanh lực bằng nhau, pít tông của xy lanh lực không dịch
chuyển với lực giữ của người lái làm cho xe chuyển động thẳng.
1.2.4.2.2 Khi xe quay vòng bên phải : Được thể hiên trên (Hình 1.2.4.2.2)
Nguyên lý lúc đầu do lực cản mặt đường còn lớn nên bánh xe đứng yên,
thông qua dẫn động lái làm cho cung răng giữ thanh răng đứng yên pít tông đứng
yên. Lúc này người lái vẫn tiếp tục đánh vành tay lái làm cho vít vừa chuyển động
quay vừa chuyển động tịnh tiến đưa con trượt rời vị trí trung gian nối thông với
đường dầu bên phải của xy lanh lực với bơm dầu áp suất cao, khoang bên trái xy
27
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL lanh lực với bầu chứa dầu áp suất thấp, do áp suất hai khoang của xy lanh lực
chênh lệch cho nên xy lanh lực dịch chuyển về bên trái. Khi con trượt dịch chuyển
hết hành trình của nó (2 mm) thì lúc này phần cơ khí bắt đầu làm việc qua vít làm
cho thanh răng dịch chuyển, như vậy lúc này lực làm cho thanh răng dịch chuyển
gồm hai thành phần lực đó là lực của người lái và lực của trợ lực nhờ đó mà giảm nhẹ sức lao động cho người lái. Khoang bên phải với áp suất cao (65KG/cm2) sẽ
đẩy pít tông của xy lanh lực chuyển động sang trái trợ lực cho người lái, đồng thời
dầu ở khoang bên trái qua van phân phối trở về bầu chứa dầu.
II
Hình 1.2.4.2.2 Khi xe quay vòng bên phải
1.2.4.2.3 Quay vòng trái: Được thể hiên trên (Hình 1.2.4.2.3)
III
28
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 1.2.4.2.3 Khi xe quay vòng bên trái
Nguyên lý làm việc giống quay vòng bên phải nhưng lúc này vít tịnh tiến đi
sang trái (đi xuống).
1.2.4.2.4 Tính tuỳ động
Khi giữ nguyên vành tay lái ở vị trí quay vòng với bán kính quay vòng
không đổi. Muốn giữ nguyên góc quay vòng của xe, người lái ngừng đánh tay lái
và giữ nguyên lực tác dụng lên vành tay lái, lúc này con trượt 3 gờ của van phân
phối vẫn có vị trí mở để cung cấp dầu cao áp cho một khoang của xy lanh lực nào
đó và đóng dầu thấp áp ở khoang còn lại, do dầu ở 2 khoang công tác vẫn chênh
lệch nên tiếp tục đẩy pit tông của xy lanh lực chuyển động cùng lúc này trục vít lại
đứng im do người lái giữ nguyên vành lái. Như vậy thông qua liên kết giữa các
viên bi, pít tông dưới tác dụng của dầu áp suất cao sẽ đẩy toàn bộ cả cụm trục vít,
hai vòng bi tỳ, con trượt, van phân phối dịch chuyển dọc trục cho tới khi con trượt
nối thông hai khoang công tác của xy lanh lực với đường dầu hồi về bình chứa thì
lúc này dầu ở hai khoang của xy lanh lực có áp suất bằng nhau và pít tông trợ lực sẽ
dừng lai ở vị trí này, cùng với lực của người lái giúp xe quay vòng với bán kính
không đổi. Do vậy bảo đảm tác động tuỳ động trong hệ thống lái tuỳ theo góc quay
vành tay lái. Sau khi quay vòng muốn cho xe trở về vị trí chuyển động thẳng nhanh
chóng thì người lái buông vành tay lái, lúc này dưới tác dụng của các lò xo phản
hồi và các trụ phản lực sẽ đưa và giữ cho con trượt về ở vị trí trung gian, đảm bảo
cho dầu ở các khoang của xy lanh lực thoát về bầu dầu đồng thời dưới tác dụng của
mô men ổn định của bánh xe dẫn hướng sẽ làm cho bánh xe dẫn hướng nhanh
chóng trở về vị trí chuyển động thẳng.
1.2.4.2.5 Cảm giác mặt đƣờng
Trong quá trình quay vòng áp lực trong khoang làm việc của xy lanh lực tăng
tỷ lệ với mô men cản quay vòng của bánh xe. Khi mô men cản quay vòng của bánh
29
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL xe dẫn hướng càng tăng thì áp lực chất lỏng công tác ở các khoang phản lực giữa
các thanh trụ càng tăng. Lực làm cho con trượt có xu hướng trở về vị trí trung gian
cũng tăng. Do đó để duy trì con trượt ở vị trí quay vòng người lái cần phải duy trì
một lực đặt lên vành tay lái cũng tăng lên một cách tỷ lệ với mô men cản quay
vòng tạo thành cảm giác mặt đường cho lái xe.
1.2.4.2.6 Khi một bánh xe dẫn hƣớng thủng hoặc lực cản tăng
Khi đang chuyển động thẳng mà một bên lốp của cầu trước bị thủng đột ngột
hoặc lực cản tăng thì ô tô sẽ bị quay lệch về một phía đó. Nếu không có trợ lực khi
bị thủng lốp sẽ làm cho xe có xu hướng quay vòng về phía đó rất nguy hiểm. Khi
có trợ lực nhờ bộ trợ lực làm việc làm quay vòng bánh xe về phía ngược lại nên xe
vẫn giữ được hướng chuyển động mà không bị quay vòng về phía lốp bị thủng đó.
Giả sử xe bị thủng bên phải, bánh xe dẫn hướng có xu hướng quay vòng về bên
phải (người lái vẫn giữ nguyên vành tay lái ở vị trí trung gian) thông qua dẫn động
lái làm cho pít tông (thanh răng) có xu hướng chuyển động sang trái. Lúc này trục
vít lại đứng im do người lái giữ nguyên vành tay lái, như vậy pít tông (thanh răng)
thông qua liên kết giữa các viên bi sẽ kéo toàn bộ cụm trục vít, 2 ổ bi tỳ và con
trượt van phân phối dịch chuyển sang trái (xuống dưới) mở đường dầu cao áp dẫn
tới khoang bên trái của xy lanh lực, dầu có áp suất cao ở khoang bên trái tác dụng
lên pít tông chống lại xu hướng quay vòng sang phải của bánh xe dẫn hướng. Nhờ
vậy mà khi xe chuyển động thẳng một lốp bất kỳ của cầu trước bị thủng nhỏ đột
ngột muốn cho xe tiếp tục chuyển động thẳng người lái phải giữ nguyên lực tác
dụng vào vành tay lái.
1.2.4.2.7 Khi trợ lực không làm việc
Trợ lực lái bị hỏng xe sẽ làm việc như hệ thống lái không có trợ lực, lúc này
van bi ở van phân phối sẽ đảm bảo cho dầu chảy từ khoang này sang khoang kia
của xy lanh lực làm cho quá trình quay bánh xe dẫn hướng dễ dàng hơn. Nhưng khi
bộ trợ lực của hệ thống lái bị hỏng mà ta vẫn tiếp tục sử dụng thì phụ tải sẽ tác
30
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL dụng lên toàn bộ cơ cấu lái và các chi tiết khác, vì vậy khi khai thác lâu dài với hệ
thống lái có trợ lực không làm việc sẽ xuất hiện sự mòn trước thời hạn và sứt mẻ
các chi tiết. Tuy nhiên khi xe đang chạy trên đường mà trợ lực hỏng đột ngột thì
người lái vẫn có thể điều khiển xe đến nơi sửa chữa, lúc này hệ thống lái hoạt động
cơ khí nên nặng hơn.
CHƢƠNG II: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC
2.1.1 Độ chụm và độ mở (góc doãng) (Hình 2.1.1)
v
A
B
Hình 2.1.1 Góc chụm bánh xe
Độ chụm của bánh xe là thông số biểu thị góc chụm của 2 bánh xe dẫn
hướng (hoặc hai bánh xe trên cùng một cầu xe), góc chụm là góc xác định trên
một mặt phẳng đi qua tâm trục nối hai bánh xe và song song với mặt phẳng
đường tạo bởi hình chiếu mặt phẳng đối xứng dọc trục của hai bánh xe lên mặt
phẳng đó và hướng chuyển động của xe.
* Chức năng:
Thông thường độ chụm được biểu diễn bằng khoảng cách B-A. Kích thước
B, A được đo ở mép ngoài của vành lốp ở trạng thái không tảikhi xe đi thẳng. Độ chụm là dương nếu B-A>0, là âm nếu B-A<0. Độ chụm có ảnh hưởng lớn tới sự mài mòn của lốp và ổn định của vành tay lái .
31
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL Sự mài mòn lốp xảy ra là nhỏ nhất trong trường hợp hai bánh xe lăn phẳng
hoàn toàn.
Quá trình lăn của bánh xe gắn liền với sự xuất hiện lực cản lăn Pf ngược
chiều chuyển động đặt tại chỗ tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Lực Pf này
đặt cách trụ quay đứng một đoạn R0 và tạo nên một mômen quay với tâm trụ
quay đứng. Mômen này tác dụng vào hai bánh xe và ép hai bánh xe về phía sau.
Để lăn phẳng thì các bánh xe đặt với độ chụm =B-A dương. Với góc như thế
thì tạo lên sự ổn định chuyển động thẳng của xe tức là ổn định vành tay lái.
Ở cầu dẫn hướng, lực kéo cùng chiều với chiều chuyển động sẽ ép bánh xe
về phía trước. Bởi vậy góc giảm.Trong trường hợp này, để giảm ảnh hưởng
của lực cản lăn và lực phanh và đồng thời giảm tốc độ động cơ đột ngột (phanh
bằng động cơ), thì bố trí các bánh xe với góc đặt có giá trị nhỏ hơn hoặc bằng
không.
Trên xe tải độ chụm thường có giá trị từ 5 mm.
2.1.2 Bán kính quay vòng (Hình 2.1.2)
v
R1>R2
R2
R1
Hình 2.1.2 Bán kính quay vòng của bánh xe 32
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
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, điểm đó gọi là tâm quay tức thời của xe.
Để đạt được góc lái chính xác của bánh dẫn hướng bên phải và bên trái thì các
thanh dẫn động lái thực hiện chức năng này cũng đồng thời đạt được bán kính quay
vòng mong muốn .
Sự quay vòng của xe kèm theo lực ly tâm, lực này có xu hướng bắt xe
quay với bán kính lớn hơn bán kính dự định của người lái trừ khi xe có thể sinh ra
một lực ngược lại đủ lớn để cân bằng với lực ly tâm. Lực này là lực hướng tâm.
Lực hướng tâm sinh ra bởi sự biến dạng và sự trượt bên của lốp do ma sát giữa lốp
và mặt đường, lực này là lực quay vòng và làm ổn định xe khi quay vòng.
2.1.3 Quan hệ động học của góc quay trong và ngoài bánh xe dẫn
hƣớng (Hình 2.1.3)
Để thực hiện quay vòng ô tô người ta có thể quay vòng các bánh xe dẫn
hướng phía trước hoặc quay vòng đồng thời cả các bánh xe dẫn hướng phía trước
và phía sau, tuy nhiên biện pháp quay vòng hai bánh xe dẫn hướng phía trước
được dùng phổ biến hơn do nó có hệ thống lái đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo
được động học quay vòng của ôtô.
Khi xe vào đường vòng, để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng không bị
trượt lết hoặc trượt quay thì đường vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động
của tất cả các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, điểm đó chính là tâm quay
tức thời của xe.
33
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL β
v α
L
β
α O
B
R
Hình 2.1.3 Quan hệ giữa các góc quay bên trong và bên ngoài trên mặt phẳng
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:
[1.1]
Trong đó:
- 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 hai trụ đứng của cầu dẫn hướng.
L - Chiều dài cơ sở của xe.
34
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Trong thực tế, để duy trì được mối quan hệ động học quay vòng giữa các
bánh xe dẫn hướng, trên ôtô hiện nay người ta thường phải sử dụng một hệ
thống các khâu khớp tạo nên hình thang lái. Hình thang lái đơn giản về mặt
kết cấu nhưng không đảm bảo được mối quan hệ chính xác giữa những góc
quay vòng của các bánh xe dẫn hướng như nêu trong biểu thức [1.1].
Mức độ sai khác này phụ thuộc vào việc chọn lựa các khâu tạo nên hình
thang lái. Độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế và lý thuyết cho phép lớn nhất ở
những góc quay lớn, nhưng cũng không được vượt quá 1,50. Bán kính quay vòng R
của ôtô được xác định theo bánh xe dẫn hướng bên ngoài phụ thuộc vào góc quay
vòng và chiều dài cơ sở L.
[1.2]
Như vậy bán kính quay vòng càng nhỏ khi chiều dài cơ sở L càng
nhỏ hoặc góc càng lớn, trị số góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng
đạt đến 280 380.
2.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN
2.2.1. Điều kiện quay vòng lý tƣởng.
Để quay vòng các bánh xe hai bên không trượt bên thì điều kiện quay vòng
lý tưởng theo công thức [1.1] là:
35
HVTH: Nguyễn Văn A
L
A
C 1 1 1
B0
D
B
O
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Hình 2.2.1 Sơ đồ động học khi quay vòng.
Theo lý thuyết thì để đảm bảo điều kiện trên cần phải có một cơ cấu 18 khâu
nhưng trong thực tế trên các xe hiện nay sử dụng cơ cấu 4 khâu trong dẫn động lái.
Do vậy cần phải kiểm tra đánh giá việc đáp ứng yêu cầu trên.
2.2.2 Kiểm nghiệm động học hình thang lái bằng phƣơng pháp đại số.
* Cơ sở kiểm nghiệm.
Đánh giá mức độ trượt bên thông qua hệ số i, xác định theo công thức sau:
[2.2.2] i =
* Trình tự tiến hành kiểm nghiệm.
- Cho các góc quay của bánh xe bên trong những giá trị i khác nhau.
36
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
- Bằng phương pháp hình học các định các góc quay i tương ứng các bánh
xe ngoài khi cho trước các góc i .
- Xác định các giá trị của hệ số i tương ứng với từng cặp I và i theo công
thức [2.2.2].
- Các giá trị i càng gần 1 thì khi ôtô quay vòng với các bán kính khác nhau các
bánh xe dẫn hướng không bị trượt bên hoặc có trượt bên song không đáng kể.
* Kết quả tính toán.
Theo công thức [1.1] và [2.2.2] ta có:
- Khi 1 = 50 ta có 1 = 4,830
Vậy 1 =
- Khi 2 = 100 ta có 2 = 9,40
Vậy 2 =
- Khi 3 = 150 ta có 3 = 13,60
Vậy 3 =
- Khi 4 = 200 ta có 4 = 17,60
Vậy 4 =
- Khi 5 = 250 ta có 5 = 21,50
Vậy 5 =
37
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL - Khi 6 = 300 ta có 6 = 25,50
Vậy 6 =
Bảng 2.2.2: Kết quả kiểm nghiệm bằng phƣơng pháp đại số.
50 100 150 200 250 300 i
4,830 9,40 13,60 17,60 21,50 25,50 i
0,964 1,056 0,971 0,96 0,989 1,069 i
Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái là xác định đúng góc nghiêng
của các đòn bên khi xe chạy thẳng :
v Bo
m m
θ θ n
38
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
H×nh 2.2.2.1 Sơ đồ động học hình thang lái khi xe chạy thẳng.
Cần xác định góc và độ dài mỗi đòn bên m và đòn ngang n.
Quan hệ thực tế giữa các góc quay α, β phụ thuộc vào góc và độ dài m của
đòn bên.
2.2.2.1 Khi xe chạy thẳng (Hình 2.2.2.1):
Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình ta có thể tính được mối quan hệ giữa
các thông số theo biểu thức sau:
Theo số liệu tìm được ta có θ = 13,90
2.2.2.2 Khi xe quay vòng (Hình 2.2.2.2 ):
Bo β
m α
θ+α
n θ-β
Hình 2.2.2.2 Sơ đồ hình thang lái khi quay vòng.
39
HVTH: Nguyễn Văn A
Khi bánh xe dẫn hướng bên trái quay đi một góc và bên phải quay đi GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
một góc , lúc này đòn bên trái hợp với phương thẳng một góc là (
bánh xe bên trái).
Khi đánh lái hết cỡ về bên trái, lúc đó ta được trị số góc α là lớn nhất. Theo
kết cấu xe Zil-131 thì αmax = 25÷300.
=> Δt = 43,90
Và tương tự lại khi đối với khi đánh lái về phía phải hết cỡ:
=> Δp = 43,90
vlmax= max.i
2.2.3 Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng.
vlmax : gọi là vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng.
1max :góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu trước.(300).
Trong đó :
i:gọi là tỷ số truyền hệ thống lái (i =20)
lớn nhất từ vòng đối với xe du lịch
lớn nhất từ vòng đối với xe tải lớn .
Thay những thông số tính được vào công thức trên ta tìm được góc quay vô
lăng lớn nhất :
(vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết kế.
40
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
CHƢƠNG III: TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI
3.1 CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO KHI TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ
THỐNG LÁI
Bảng 3.1.1 Thông số kỹ thuật cơ bản của xe ZIL-131
TT Thông số kỹ thuật
1
Kích thước bao - Chiều dài toàn bộ - Chiều rộng xe - Chiều cao toàn bộ
2 Chiều rộng cơ sở 3 Chiều dài cơ sở 4 Chiều cao sàn xe
5 Kích thước thùng xe -Dài x Rộng x Cao
6 Tâm vết bánh xe trước/sau 7 Khoảng sáng gầm xe trước/sau
8
9
Đơn vị mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm KG KG KG KG KG KG KG KG Giá trị 7040 2500 2970 1820 4600 1430 3600x2322x346 1820/1820 330/350 5000 3500 6460 2900 3560 10185 3060 10
KG 7125
11
Tải trọng -Đường tốt -Đường xấu Trọng lượng xe không tải -Phân bố lên cầu trước -Phân bố lên cầu sau Trọng lượng toàn bộ -Phân bố lên cầu trước -Phân bố lên 2 cầu sau (treo cân bằng) Trọng lượng moóc kéo -Đường tốt -Đường xấu
12 Bán kính quay vòng nhỏ nhất 13 Vận tốc lớn nhất 14 Quãng đường phanh (khi v=30 KG KG KG m km/h m 6500 4000 10,2 80 11
41
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
15
ml v/ph KGm v/ph 150 3200 41 1800÷2000
km/h) -Công suất lớn nhất -Tại số vòng quay -Mômen lớn nhất -Tại số vòng quay Cầu xe
-Cầu trước 16 Chủ động dẫn hướng, vỏ cầu liền, gia công theo phương pháp dập hàn.
Chủ động, vỏ cầu liền,. -Cầu giữa -Cầu sau
Hệ thống lái -Dẫn động lái
17 -Cơ cấu lái Cơ khí trợ lực thủy lực. Vít đai ốc thanh răng cung răng.
-Tỉ số truyền cơ cấu lái
18 - Góc quay lớn nhất của bánh xe Độ 20 25÷30
19
20 Phần vận hành -Số lượng bánh xe -Kích thước lốp -Công thức bánh xe Nhiên liệu -Dầu trợ lực lái (P)
21 Góc vượt trước 22 Góc vượt sau Chiếc inch lít Độ Độ 6+1 12.00-20 6x6 2,75 45 40
Bảng 3.1.2 Các thông số đầu vào dùng cho tính toán hệ thống lái
Thông số
Chiều dài cơ sở. Khoảng cách giữa hai trụ đứng. Chiều dài thanh bên hình thang lái. Chiều dài thanh kéo ngang. Ký hiệu L B0 m n Đơn vị mm mm mm mm Giá trị 3975 1550 250 1430
42
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Bảng 3.1.3 Các thông số tính toán bền cho các chi tiết của hệ dẫn động lái
Thông số Ký hiệu Đơn vị
R ltrl
mm mm Dntrlxdttrl mm
mm mm mm KG/cm2 i ld lca bxh E η1 f Giá trị 212,5 900 45x31,5 20 200 220 35 x 55 2,1 x 106 0,7 0,5 0,02 0,01
mm a 50
lkd
n
550 35x21 1430 40x24 521,2 35
0,7 0,8 1,5 2,5 150 50
R Dn n la c 0,7 0,85 0,85 0,9
N 450 Pvlmax Bán kính vành tay lái. Chiều dài trục lái Kích thước tiết diện của trục lái Tỷ số truyền của cơ cấu lái. Chiều dài đòn quay đứng. Chiều dài cam quay. Kích thước tiết diện của đòn quay đứng. Mô đun đàn hồi. Hệ số tính đến ma sát trong dẫn động lái Hệ số cản lăn. Khoảng cách từ giao điểm của đường kéo dài trụ đứng với mặt đường đến điểm đặt lực cản lăn. Chiều dài thanh kéo dọc. mm Kích thước tiết diện của thanh kéo dọc Dnkdxdtrkd mm Chiều dài thanh kéo ngang. mm Kích thước tiết diện của thanh kéo ngang Dnknxdtrkn mm mm Bán kính bánh xe. mm Đường kính khớp tuyn tại chổ thắt nhỏ nhất Hệ số bám. Hệ số dự trữ bền cho thanh lái. mm Cánh tay đòn gây uốn. mm Cánh tay đòn gây xoắn. Hiệu suất thuận. Hiệu suất của dẫn động lái. Lực lớn nhất tác dụng lên vành tay lái khi không có trợ lực.
43
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
(Số liệu trên dựa vào tài liệu Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô cuả
PGS. TS Vũ Đức Lập (2004) Học viện Kỹ thuật quân sự - Khoa Động lực; Giáo
viên khoa Ô tô cũng như đo đạt trên thực tế).
3.2 MÔ HÌNH TÍNH TOÁN VÀ CÁC LỰC TÁC DỤNG TỔNG QUÁT LÊN HỆ
THỐNG LÁI (Hình 3.2)
d c
e
m
N N
n
Q la
44
Pvl
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
3.3 TÍNH TOÁN, KIỂM TRA BỀN CÁC CHI TIẾT
3.3.1 Mô-men cản quay vòng
Ta có:
Trong đó:
M1=Gbx.f.a : mô-men cản chuyển động
M2=0,14.Gbx.φ.r : mô-men cản do các bánh xe trượt lê trên đường
Gbx: trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng
Chọn f=0,015 : hệ số cản lăn
Chọn φ=0,85 : hệ số bám mặt đường
Chọn η1=0,6 : hiệu suất tính đến tiêu hao do ma sát và các khớp nối
trong truyền động lái
3.3.2 Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái khi không có cƣờng hóa
45
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Trong đó:
: tỉ số dẫn động lái id =
Lực Plvmax tính không được vượt quá giá trị cho phép là 500 (N). Tuy nhiên
để điều khiển nhẹ nhàng, người lái dùng cường hóa (hay trợ lực lái)
Đói với xe Zil-131 Pvlmax = 450(N)
Chỉ số hiệu dụng cường hóa
Đáp ứng được yêu cầu K =2 ÷ 6
3.3.3 Tính bền cho hệ thống lái
3.3.3.1 Trục lái:
Tính theo ứng suất xoắn do lực tác dụng lên vành tay lái gây nên
==> Trục lái đảm bảo độ bền xoắn.
Tính theo độ cứng (góc xoắn trục)
Góc xoắn lớn nhất:
46
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL Góc xoắn tương đối:
→ φ < [θ] = 5,50÷7,50
==> Trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.
3.3.3.2 Đòn quay đứng
Ta sẽ chọn giữa 2 giá trị Q nào lớn hơn sẽ lấy theo 2 công thức sau:
Vậy chọn Q = 1450 (kG)
Do có trạng thái ứng suất phức tạp tại mặt cắt ngang nguy hiểm nên tiến
hành kiểm tra theo “Thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất”
Ứng suất tương đương:
Trong đó:
Ứng suất uốn tại mặt cắt ngang nguy hiểm nhất:
Wua
47
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Ứng suất xoắn tại mặt cắt ngang nguy hiểm nhất :
Trong đó:
wxa = . b . h2
- hệ số phụ thuộc vào tỷ số
Ở đây = 0,231. (Tra bảng số liệu trang 106, sách Bài tập Sức bền vật liệu
– Thái Thế Hùng (chủ biên) – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – năm 2006).
Thay số vào ta có.
Wxa = 0.231.0,035.0,0552 = 2,45.10-5 (m3)
Với thép cacbon trung bình 40 tôi và ram ta có : [u] = 1000kG/cm2; [σx] =
700 kG/cm2
Vậy ta có:
==> Đòn quay đứng đảm bảo bền.
3.3.3.3 Đòn kéo dọc và đòn kéo ngang
Kiểm bền theo ứng suất nén đòn kéo dọc và đòn kéo ngang
48
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Trong đó:
N: Xác định theo giá trị lực phanh Xp
Với: m1p: Hệ số phân bố lại trọng trên cầu dẫn hướng khi phanh; m1p=1,4
Vậy:
Vậy:
49
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Kiểm bền theo ứng suất uốn đòn kéo dọc và đòn kéo ngang
Vậy:
==> Đòn kéo dọc và đòn kéo ngang đủ bền.
3.3.3.4 Kiểm bền cho khớp tuyn lái
Lực tác dụng Q = 115,16(kG)
Kiểm tra độ bền cắt khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất
Ứng suất cắt được tính theo công thức
50
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Trong đó Fc tiết diện của rô-tuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất (tại
Dn
chổ thắt nhỏ của rô-tuyn) (Hình 3.3.3.4)
Hình 3.3.3.4 Khớp rô-tuyn
Mà [σc]=8.102(kG/cm2)
51
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
==> Khớp rô-tuyn đảm bảo độ bền cắt.
CHƢƠNG IV: NHỮNG LỖI KỸ THUẬT THƢỜNG GẶP TRONG
QUẢN LÝ, SỬ DỤNG. BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC.
Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ
điều kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ôtô. Người lái không phải mất
nhiều công sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác
lái. Trong quá trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên
làm việc. Các chi tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch
động học quay vòng, lốp sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong
chuyển động.Vì vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện,
sửa chữa, điều chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình
thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe.
4.1 NHỮNG LỖI KỸ THUẬT THƢỜNG GẶP
4.1.1 Độ rơ vành tay lái tăng
Độ rơ vành tay lái lớn nhất cho phép là 15 [độ], nếu lớn hơn có thể do các
nguyên nhân sau:
- Vòng bi trục bánh xe bị mòn;
52
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
- Các khớp cầu (rô tuyn) bị mòn;
- Ổ bi trong cơ cấu lái bị mòn;
- Bánh răng và thanh răng bị mòn;
- Bu lông bắt vỏ của cơ cấu lái bị hỏng;
4.1.2 Lực trên vành tay lái gia tăng hay không đều
Vành tay lái quay nặng là do các nguyên nhân sau:
- Điều chỉnh không đúng sự ăn khớp của bánh răng và thanh răng;
- Bơm trợ lực bị hỏng hoặc thiếu dầu;
- Rơ ổ bi, thiếu dầu bôi trơn: Các cơ cấu lái luôn được bôi trơn bằng mỡ, cần
hết sức lưu ý đến sự thất thoát dầu mỡ của cơ cấu lái thông qua sự chảy dầu mỡ.
Nguyên nhân thiếu dầu bôi trơn có thể là do rách nát đệm kín, joăng phớt làm kín,
các bạc mòn tạo nên khe hở hướng tâm lớn mà phớt không đủ khă năng làm kín.
- Dây đai bơm trợ lực tay lái hỏng;
- Ổ trụ đứng bị mòn làm sai lệnh các góc đặt bánh xe;
- Lốp xe bơm không đủ áp suất: Áp suất lốp thấp và không đều làm tăng lực
người lái vào vô lăng khi điều khiển xe;
- Góc chụm bị sai, cần kiểm tra lại góc chụm.
4.1.3 Vành tay lái bị rung:
- Vô lăng bị rung là do áp suất lốp không đều, bánh xe không cân xứng bị
đảo. Sai lệch độ chụm lớn. Các khớp cầu trong cơ cấu lái bị rơ. Cụm cơ cấu lái
bị rơ.
- Do vậy để đảm bảo cho xe có tính dẫn hướng tốt ta phải bơm và đo lại áp
suất lốp của các bánh xe nếu bánh xe bị đảo mà không điều chỉnh được thì phải
thay thế điều chỉnh lại độ chụm, điều chỉnh độ rơ của các khớp cầu trong dẫn động
lái đúng theo tiêu chuẩn cho phép, điều chỉnh lại độ lơ của cơ cấu lái.
4.1.4 Xe có xu hƣớng chuyển động lệch:
53
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
- Xe có xu hướng chuyển động lệch là do áp suất lốp không đều, độ nghiêng
tới hoặc độ nghiêng ngang của quay bánh xe dẫn hướng không cân bằng (do mòn
không đều), dầm cầu bị lệch (do bị biến dạng), các lò xo của hệ thống treo không
đều, chùng gãy.
- Để khắc phục hiện tượng này cần kiểm tra lại độ nghiêng, phục hồi lại bạc
trục của trục quay bánh xe dẫn hướng, nếu không phục hồi được thì phải thay thế.
Uốn và đo chỉnh lại dầm cầu nếu không được thì phải thay thế. Thay các lò xo bị
gãy và chọn lựa để lắp lại để cho các lò xo phải đều nhau.
4.1.5 Tay lái bị rung nhanh và mạnh:
- Tay lái bị rung nhanh và mạnh, dội ngược lại khi bánh xe phía trước chạm
phải chướng ngại vật là do áp suất lốp quá căng. Thanh giảm chấn bị hỏng. Khe hở
tự do dẫn động lái quá nhỏ.Giảm chấn của trục lái hỏng. Do vậy cần phải đo lại áp
suất của lốp, phục hồi hoặc thay thế giảm chấn của trục lái và giảm chấn của hệ
thống treo, đều chỉnh lại khe hở của dẫn động lái và cơ cấu lái.
4.1.6 Vành tay lái không trả về vị trí cân bằng:
- Sai góc đặt bánh xe: góc nghiêng ngang và dọc của trụ đứng, do mòn gây
giảm hiệu ứng nghịch từ bánh xe lên vành tay lái.
4.2 SỮA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI
Để xác định mức độ mài mòn và tính chất sửa chữa, phải tháo rời các chi tiết
trong hệ thống lái.
Khi tháo tay lái và đòn quay đứng phải dùng van tháo. Những hư hỏng chính
của các chi tiết hệ thống lái là: mòn thanh răng – bánh răng, ống lót, vòng bi và ổ
lắp vòng bi. Mặt bích bắt chặt cacte bị sứt mẻ và nứt, mòn bạc ở cácte dành cho ổ
bi kim đở ổ trục của đòn quay đứng và các chi tiết của khớp cầu thanh chuyển
hướng, thanh chuyển hướng bị cong.
Phải thay thanh răng của cơ cấu lái nếu bề mặt làm việc của thanh răng mòn
rỏ rệt hay lớp tôi bị tróc ra. Thải bỏ cung răng nếu bề mặt có khe nứt hay vết lõm.
54
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
Cổ trục của đòn quay đứng, nếu mòn thì phải phục hồi bằng cách mạ crôm
rồi mài theo kích thước danh nghĩa. Cổ trục có thể phục hồi bằng cách lắp vào
cacte những ống lót bằng đồng thanh đã được mài theo kích thước sửa chữa. Đầu
có ren của đầu trục đòn quay đứng nếu bị cháy thì phục hồi bằng cách hàn đắp
bằng hồ quang điện rung. Trước hết phải tiện hết ren củ trên máy tiện rồi hàn đắp
kim loại, tiện trên kích thước danh nghĩa và cắt ren mới. Trục của đòn quay đứng
nếu bị xoắn thì phải loại bỏ.
Các ổ lắp vòng bi cơ cấu lái, nếu bị mòn thì phục hồi bằng cách lắp thêm chi
tiết phụ. Muốn vậy phải khoan rộng lỗ, lắp ép vào đó một ống lót và gia công
đường kính trong của nó theo kích thước của vòng bi.
Những chổ sứt mẻ và khe nứt trên mặt bích cac-te khắt phục bằng phương
pháp hàn. Thường dùng hàn khí, có nung nóng toàn bộ chi tiết trước khi hàn.
Lỗ trên cácte dành cho ổ bi kim đở trục tròn quay đứng niếu bị mòn thì doa
lại theo kích thước sửa chữa.
Trong cơ cấu dẫn động lái, chốt cầu và máng lót thanh chuyển hướng ngang
bị mòn nhanh hơn, còn các đầu thì mòn ít hơn. Ngoài ra còn có những hư hỏng
khác là do mòn lổ ở mút thanh, cháy ren, lò xo ép các máng đệm vào chốt cầu bị
gãy hoặc yếu.
Tuỳ theo tính chất mài mòn mà xác định khả năng tiếp tục sử dụng của thanh
chuyển hướng ngang hay từng chi tiết. Nếu cần thiết thì tháo rời khớp. Muốn vậy,
tháo chốt chẻ của nút ren, vặn nút ra khỏi lổ rồi tháo chi tiết ra. Chốt cầu bị mòn, bị
sứt mẻ hay có vết xước, cần thay mới. Đồng thời lắp máng lót mới của chốt cầu.
Thay mới các lò xo mòn hoặc gãy.
55
HVTH: Nguyễn Văn A
GVHD: TS. Bài tập lớn môn học SBVL
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. PGS. TS Vũ Đức Lập (2004), Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, Học
viện Kỹ thuật quân sự - Khoa Động lực.
[2]. Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1971), Thiết kế và tính toán ô tô máy
kéo tập 2, phần 2, Nhà xuất bản đại học, trung học chuyên nghiệp.
[3]. PGS, TS Nguyễn Khắc Trai (2007), Cấu tạo gầm ô tô tải, ô tô buýt, Nhà
xuất bản Giao thông vận tải.
[4]. Thái Thế Hùng (2006), Bài tập sức bền vật liệu, Nhà xuất bản khoa học
và kỹ thuật.
[5]. PGS, TS Nguyễn Văn Hưng, TS Trần Thế Văn (2015), Giáo trình sức bền
vật liệu, NXB Quân đội nhân dân.
[6]. Trong bài làm có tham khảo một số đồ án tốt nghiệp của khóa 29, lớp
chuyển cấp xe quân sự - Học viện kỹ thuật Quân sự.
56
