Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xe lái trên xe du lịch

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Huỳnh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

260
lượt xem 100
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người. Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xe lái trên xe du lịch

Luận văn Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xe lái trên xe du lịch
M CL C L I NÓI U ................................................................................................. 3 1.1. Công d ng, yêu c u, c u t o............................................................................................. 4 1.1.1. Công d ng ................................................................................................................. 4 1.1.2. Các phương pháp i hư ng chuy n ng c a xe .................................................. 4 1.1.3. Yêu c u ...................................................................................................................... 4 1.1.4. C u t o ....................................................................................................................... 4 1.2. Phân lo i............................................................................................................................ 5 1.3. Các góc t bánh xe .......................................................................................................... 6 1.3.1. Góc nghiêng ngang c a bánh xe ( góc Camber). .................................................... 6 1.3.2. Góc nghiêng d c c a tr ng và ch l ch d c (Caster và kho ng Caster) ..... 7 1.3.3. Góc nghiêng ngang tr ng (Góc Kingpin) ......................................................... 8 1.3.4. ch m và m (góc doãng). .............................................................................. 8 1.4. Bán kính quay vòng ......................................................................................................... 9 1.5. àn h i c a l p theo hư ng ngang ........................................................................... 10 1.6. Quan h ng h c c a góc quay trong và ngoài bánh xe d n hư ng .......................... 10 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THI T K H TH NG LÁI ...................... 12 2.1. Các s li u tham kh o, và l a ch n thông s ................................................................ 12 2.1.1. Các thông s c a xe du l ch TOYOTA COROLLA ................................................ 12 2.2. Phân tích l a ch n phương án thi t k .......................................................................... 12 2.2.1. Phương án d n ng lái ......................................................................................... 12 2.2.2. Phương án thi t k cơ c u lái ................................................................................. 13 2.3. Tính toán ng h c h th ng lái .................................................................................... 18 2.3.1. Tính ng h c d n ng lái .................................................................................... 18 2.3.2. Xây d ng ư ng cong c tính hình thang lái lý thuy t ....................................... 21 2.3.3. Xây d ng ư ng cong c tính hình thang lái th c t .......................................... 21 2.4. Tính toán ng l c h c h th ng lái .............................................................................. 22 2.4.1. Xác nh mômen c n quay vòng............................................................................. 22 2.4.2. Xác nh l c c c i tác d ng lên vành tay lái ...................................................... 24 2.4.3. Xác nh các thông s hình h c c a d n ng lái và cơ c u lái ........................... 25 2.4.4. Ki m nghi n b n...................................................................................................... 30 2.5. Tính toán cư ng hóa lái ................................................................................................. 37 2.5.1. Ch n nh ng thông s làm vi c c a h th ng lái ................................................... 37 1
2.5.2. Xây d ng c tính cư ng hoá lái ........................................................................... 38 CHƯƠNG 3: B N V CH T O CHI TI T ROTUYN ....................... 40 3.1. K t c u rotuyl .................................................................................................................. 40 3.2. i u ki n làm vi c c a rotuyl ......................................................................................... 40 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH B O DƯƠNG, S A CH A H TH NG LÁI .................................................................................................................. 41 4.1. L p ráp các c m chi ti t .................................................................................................. 41 4.2. M t s hư h ng c n s a ch a ........................................................................................ 41 Tài li u tham kh o ........................................................................................ 43 Ph l c ............................................................................................................ 44 Chương trình tính toán h th ng lái trên Matlab 7.8 ................................................................ 44 K t qu tính toán sai l ch gi a góc qua anpha th c t và lý thuy t ........................................ 51 K t qu tính toán anpha th c t và lý thuy t ............................................................................. 52 K T LU N .................................................................................................... 53 2
L I NÓI U Kinh t th gi i phát tri n v i xu hư ng chuyên môn hoa ngày càng cao. Nhu c u v lưu thông nguyên v t li u, nhiên li u, hàng hóa là r t lơn. Xã h i phát tri n, i s ng c a con ngư i ngày ư c nâng cao. Do ó, giao thông s ngày càng ư c chú tr ng phát tri n. óng m t vai trò quan tr ng trong giao thông, nh ng chi c ô tô s ngày nay ang ư c c i ti n, hoàng thi n hơn. T th c t kinh nghi n c a các nư c phát tri n i trư c như: M , Nh t, c… công nghi p ô tô chi n m t t tr ng l n trong n n kinh t , em l i l i nhu n l n cho các qu c gia này. Vi t Nam v i m t nên công nghi p ô tô còn khá non tr , có th phát tri n b n v ng, toàn di n, ti n t i c nh tranh v i các qu c gia i trư c thì yêu c u t ra là c n ph i làm ch ư c công ngh trong c tính toán lý thuy t cũng như trong s n xu t. V i sinh viên nghành ô tô nói chung và b n thân em nói riêng ã ý th c ư c i u này. Khi ư c nhân án môn tính toán thi t k ô tô, em ã ch n tài: TÍNH TOÁN THI T K H TH NG LÁI TRÊN XE DU LICH. Sau m t th i gian làm vi c nghiên túc và không ng ng h c h i em ã thu ư c m t s k t qu nh t nh, ăc bi t thông qua án này em ã có ư c cái nhìn khái quát v nh ng ki n th c ã h c, ã t ng bư c v n d ng ư c nh ng ki n th c này. Nhân cơ h i này, em cũng xin ư c g i l n c m ơn chân thành n th y PGS.TS. NGUY N TR NG HOAN ã nhi t tình giúp em, em có th hoàn thành án này m t cách t t nh t. Hà n i, ngày 10 tháng 10 năm 2009 Sinh viên th c hi n Nguy n Th Hoàng 3
CHƯƠNG I: GI I THI U T NG QUAN V H TH NG LÁI 1.1. Công d ng, yêu c u, c u t o 1.1.1. Công d ng i u khi n hư ng chuy n ng c a ô tô. 1.1.2. Các phương pháp i hư ng chuy n ng c a xe Quay m t ph ng bánh xe d n hư ng. ây là phương án ph bi n ư c áp d ng trên xe ô tô hi n này T o ra v n t c khác nhau gi a các bánh xe bên ph i và bên trái G p thân xe 1.1.3. Yêu c u m b o kh năng quay vòng v i bán kính quay vòng càng nh càng t t. m b o ư c ng h c quay vòng. Các bánh xe ph i lăn trên các ư ng tròn ng tâm. i u khi n nh nhàng. L c và hành trình i u khi n ph i ng v i m c quay vòng Các bánh xe d n hư ng có tính n nh cao khi chuy n ng th ng Gi m l c va p t bánh xe lên vánh lái Các bánh xe d n hư ng ph i có ng h c phù h p gi a h th ng lái và h th ng treo. 1.1.4. C u t o 1 - Vành tay lái 2 - Tr c lái 3 - Cơ c u lái 4 - òn quay ng 5 - Thanh kéo d c 6 - òn quay ng 7 - Hình thang lái Hình 1. 1 : Sơ c u t o chung h th ng lái 4
Vánh lái Mô men t o ra trên vành tay lái là tích s c a l c lái do ngư i lái tác d ng vào và bán kính c a vành tay lái dơ c c i c a vô lăng i v i vô lăng không ư c vư t quá 30 mm Tr c lái Truy n mô men lái xu ng cơ c u lái Tr c lái g m có: Tr c lái chính truy n chuy n ng quay t vô lăng xu ng cơ c u lái và ng tr c lái c nh tr c lái chính vào thân xe. u phía trên c a tr c lái chính ư c gia công ren và then hoa l p vô lăng lên ó và ư c gi ch t b ng m t ai c. Cơ c u lái Cơ c u lái có tác d ng bi n chuy n ng quay truy n n t vành lái thành chuy n ng l c. òn d n ng òn quay ng: truy n momen t tr c n quay c a cơ c u lái t i các òn kéo d c ho c kéo ngang ư c n i v i cam quay c a ánh xe d n hư ng. òn kéo: truy n l c t òn quay c a cơ c u lái n cam quay c a bánh xe n hư ng. Tuỳ theo phương t òn mà ngư i ta có th g i là òn kéo d c ho c òn kéo ngang. Hình thang lái Hình thang lái th c ch t là m t hình t giác g m 4 khâu: d m c u, thanh lái ngang va hai thanh bên. Hình thang lái s m b o ng h c quay vòng c a các bánh xe n hư ng nh vào các kích thư c c a các thanh lái ngang, cánh b n l và các góc t ph i xác nh. 1.2. Phân lo i Cách b trí vành lái Theo b ph n tr l c Vành lái t bên trái H th ng lái có tr l c ( thư ng là tr Vánh lái t bên ph i l c th y l c) H th ng lái không có tr l c Theo s bánh xe d n hư ng Theo k t c u cơ c u lái C u trư c d n hư ng Ki u tr c răng – thanh răng C u sau d n hư ng Cơ c u lái tr c vít con lăn Nhi u c u d n hư ng Cơ c u lái tr c vít ch t quay Cơ c u lái tr c vít cung răng Cơ c u lái lo i liên h p 5
1.3. Các góc t bánh xe Vi c b trí các bánh xe d n hư ng liên quan tr c ti p t i tính i u khi n xe, tính n nh chuy n ng c a ôtô. Các yêu c u chính c a vi c b trí là i u khi n chuy n ng nh nhàng, chính xác m b o n nh khi i th ng cũng như khi quay vòng, k c khi có s c các h th ng khác. các bánh xe không d n hư ng thì vi c b trí cũng ã ư c chú ý, song b h n ch b i giá thành ch t o và s ph c t p c a k t c u nên vi c b trí v n ư c tuân th theo các i u ki n truy n th ng. Ô tô có th chuy n ng m i hư ng b ng s tác ng c a ngư i lái quanh vô lăng. Tuy nhiên, n u ôtô tr ng thái i th ng mà ngư i lái v n ph i tác ng liên t c lên vô lăng gi xe tr ng thái ch y th ng, hay ngư i lái ph i tác d ng m t l c l n quay vòng xe thì s gây s m t m i và căng th ng v c cơ b p l n tinh th n khi i u khi n xe. ó là i u không mong mu n, vì v y kh c ph c ư c các v n nêu trên thì các bánh xe ư c l p vào thân xe v i các góc nh t nh tuỳ theo yêu c u nh t nh i v i t ng lo i xe và tính năng s d ng c a t ng lo i. Nh ng góc này ư c g i chung là góc t bánh xe. Góc nghiêng ngang c a bánh xe (Camber). Góc nghiêng d c c a tr ng và ch l ch d c (Góc Caster và kho ng Caster) Góc nghiêng ngang tr ng (Góc Kingpin). ch m v à m (góc doãng). 1.3.1. Góc nghiêng ngang c a bánh xe ( góc Camber). Góc t o b i ư ng tâm c a bánh xe (-) (+) d n hư ng v trí th ng ng v i ư ng CAMB tâm c a bánh xe v trí nghiêng ư c g i là góc CAMBER, và o b ng . Khi bánh xe d n hư ng nghiêng ra ngoài thì g i là góc “CAMBER dương”, và ngư c l i g i là góc”CAMBER âm”. Bánh xe 9 không nghiêng thì CAMBER b ng không (bánh xe th ng ng ). Hình 1.2: Góc nghiêng ngang bánh xe Ch c năng: Nh ng năm v trư c, bánh xe ư c t v i góc CAMBER dương ci thi n b n c a c u trư c và các l p ti p xúc vuông góc v i m t ư ng (do tr ng lư ng c a xe) nh m ngăn ng a s mòn không u c a l p trên ư ng, do có ph n gi a cao hơn hai bên. Góc camber còn m b o s lăn th ng c a các bánh xe, gi m va p c a mép l p v i m t ư ng. Khi góc CAMBER b ng không ho c g n b ng 6
không có ưu i m là khi i trên ư ng vòng bánh xe n m trong vùng có kh năng truy n l c d c và l c bên t t nh t. Góc CAMBER ngăn ng a kh năng bánh xe b nghiêng theo chi u ngư c l i dư i tác ng c a tr ng lư ng xe do các khe h và s bi n d ng trong các chi ti t c a tr c trư c và h th ng treo trư c. ng th i gi m cánh tay òn c a ph n l c ti p tuy n v i tr c tr ng, làm gi m mômen tác d ng lên d n ng lái và gi m l c lên vành tay lái. Khi chuy n ng trên ư ng vòng, do tác d ng c a l c ly tâm thân xe nghiêng theo hư ng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra ngoài so v i thân xe. các bánh xe lăn g n vuông góc v i m t ư ng ti p nh n l c bên t t hơn, trên xe có t c cao, h treo c l p thì góc CAMBER thư ng âm. 1.3.2. Góc nghiêng d c c a tr ng và ch l ch d c (Caster và kho ng Caster) Góc nghiêng d c c a tr ng là s nghiêng (-) (+) Góc Caster v phía trư c ho c phía sau c a tr ng. Nó ư c o b ng , và ư c xác nh b ng góc gi a V tr xoay ng và phương th ng ng khi nhìn t c nh xe. N u tr xoay ng nghiêng v phía sau c thì g i là góc nghiêng dương và ngư c l i g i là góc nghiêng âm. Kho ng cách t giao i m c a ư ng tâm tr c ng v i m t t n ư ng tâm vùng ti p xúc vàình 1. 2 Góc nghiêng tr c ng H ch l ch d c gi a l p và m t ư ng ư c g i là kho ng Caster c Ch c năng: Dư i tác d ng c a l c ly tâm khi bánh xe vào ư ng vòng ho c l c do gió bên ho c thành ph n c a tr ng lư ng xe khi xe i vào ư ng nghiêng, khu v c ti p xúc c a bánh xe v i m t ư ng s xu t hi n các ph n l c bên Yb. Khi tr quay ng ư c t nghiêng v phía sau m t góc nào ó so v i chi u ti n c a xe (Caster dương) thì ph n l c bên Yb c a ư ng s t o v i tâm ti p xúc m t mô men n nh, mô men ó ư c xác nh b ng công th c sau: M=Yb.c (1.1) Mômen này có xu hư ng làm bánh xe tr l i v trí trung gian ban u khi nó b l ch kh i v trí này. Nhưng khi quay vòng ngư i lái ph i t o ra m t l c kh c ph c mô men này. Vì v y, góc Caster thư ng không l n. Mômen này ph thu c vào góc quay vòng c a bánh xe d n hư ng. i v i các xe hi n i thì tr s c a góc Caster b ng kho ng t 00 n 30. 7
1.3.3. Góc nghiêng ngang tr ng (Góc Kingpin) Góc nghiêng ngang c a tr ng ư c xác nh trên m t c t ngang c a xe. Góc Kingpin ư c t o nên b i hình chi u c a ư ng tâm tr ng trên m t c t ngang ó và phương th ng ng. Ch c năng: King ( ( Gi m l c ánh lái: Khi bánh xe quay sang ph i ho c quay quanh tr ng v i kho ng l ch tâm là bán kính r0, r0 là bán kính quay c a bánh xe quay quanh tr ng, nó là kho ng cách o trên b m t c a ư ng cong m t ph ng n m ngang c a bánh xe gi a ư ng kéo 9 dài ư ng tâm tr quay ng v i tâm c a v t Hình 1.3: Góc nghiêng ngang tr ti p xúc c a bánh xe v i m t ư ng. ng N u r0 l n s sinh ra mô men l n quanh tr quay ng do s c n lăn c a l p, vì v y làm tăng l c ánh lái. Do v y giá tr c a r0 có th ư c gi m gi m l c ánh lái, phương pháp gi m r0 là t o CAMBER dương và làm nghiêng tr quay ng t c là t o góc Kingpin . Gi m s y ngư c và kéo l ch sang m t phía : N u kho ng cách l ch r0 quá l n, ph n l c tác d ng lên các bánh xe khi chuy n ng th ng hay khi phanh s sinh ra m t mômen quay quanh tr ng, do v y s làm các bánh xe b kéo sang m t phía có ph n l c l n hơn. Các va p t m t ư ng tác d ng lên các bánh xe làm cho vô lăng dao ng m nh và b y ngư c. C i thi n tính n nh khi ch y th ng: Góc KingPin s làm cho các bánh xe t ng quay v v trí ch y th ng sau khi quay vòng. T c là khi quay vòng, quay vô lăng quay vòng xe, ngư i lái ph i tăng l c ánh lái, n u b l c tác d ng lên vô lăng thì bánh xe t tr v v trí trung gian (v tri i th ng ). gi cho xe quay vòng thì c n thi t ph i gi vành lái v i m t l c nh t nh nào ó. V n tr v v trí th ng sau khi quay vòng là do có mômen ph n l c (g i là mômen ngư c) tác d ng t m t ư ng lên bánh xe. Giá tr c a mômen ngư c ph thu c vào l n c a góc Kingpin. 1.3.4. ch m và m (góc doãng). ch m c a bánh xe là thông s bi u th góc ch m c a 2 bánh xe d n hư ng (ho c hai bánh xe trên cùng m t c u xe), góc ch m là góc xác nh trên m t m t ph ng i qua tâm tr c n i hai bánh xe và song song v i m t ph ng ư ng t o b i hình chi u m t ph ng i x ng d c tr c c a hai bánh xe lên m t ph ng ó và hư ng chuy n ng c a xe. 8
Ch c năng: v Thông thư ng ch m ư c bi u di n b ng a kho ng cách B-A. Kích thư c B, A ư c o mép ngoài c a vành l p tr ng thái không t i khi xe i th ng. ch m là dương n u B-A>0, b là âm n u B-A
hư ng tâm. L c hư ng tâm sinh ra b i s bi n d ng và s trư t bên c a l p do ma sát gi a l p và m t ư ng, l c này là l c quay vòng và làm n nh xe khi quay vòng. 1.5. àn h i c a l p theo hư ng ngang i v i các bánh xe l p l p àn ChiÒu l¨n Yb h i, dư i tác ng c a các ph n l c a bên, bánh xe s b l ch bên và v t b ti p xúc c a l p v i m t ư ng s b o1 o d δ c l ch so v i m t ph ng gi a c a bánh xe m t góc δ. Hình 1.6: Mô hình v t bánh xe trên ư ng Ph n trư c c a v t ti p xúc, l p ch u bi n d ng không l n và bi n d ng này tăng d n cho t i mép sau cùng c a v t. Các ph n l c riêng ph n bên ư c phân b tương ng v i kho ng bi n d ng nói trên. Bi u phân b các ph n l c riêng ph n theo chi u dài c a v t có d ng hình tam giác, do ó i m t 01 c a h p l c s lùi v phía sau so v i tâm ti p xúc 0 c a v t và n m kho ng cách ch ng m t ph n ba chi u dài c a v t tính t mép sau cùng c a nó. Như v y, do àn h i bên c a l p, mômen n nh ư c t o nên bánh M yδ = Yb .S xe là: (1.2) Trong ó: S là kho ng cách 0 – 01. Mômen này s tăng lên cùng v i s tăng àn h i bên c a l p. Vì v y v i nh ng l p có àn h i l n ta có th gi m b t góc nghiêng d c c a tr ng. Tác d ng n nh c a góc nghiêng ngang c a tr ng l n hơn nhi u làn tác d ng n nh c a góc nghiêng d c tr ng. S n nh do góc nghiêng ngang 1 t o ra cũng b ng góc nghiêng d c 5 ÷ 6 0. 0 1.6. Quan h ng h c c a góc quay trong và ngoài bánh xe d n hư ng th c hi n quay vòng ôtô ngư i ta có th quay vòng các bánh xe d n hư ng phía trư c ho c quay vòng ng th i c các bánh xe d n hư ng phía trư c và phía sau, tuy nhiên bi n pháp quay vòng hai bánh xe d n hư ng phía trư c ư c dùng ph bi n hơn do nó có h th ng lái ơn gi n hơn mà v n m b o ư c ng h c quay vòng c a ôtô. Khi xe vào ư ng vòng, m b o cho các bánh xe d n hư ng không b trư t l t ho c trư t quay thì ư ng vuông góc v i các véc tơ v n t c chuy n ng c a t t c các bánh xe ph i g p nhau t i m t i m, i m ó chính là tâm quay t c th i c a xe. 10
T sơ trên ta rút ra ư c bi u th c v m i quan h gi a các góc quay vòng c a hai bánh xe d n hư ng m b o cho chúng không b trư t l t khi xe vào ư ng vòng: B Cotg β - Cotgα = (1.3 ) L Trong ó: β - Góc quay c a tr c bánh xe d n hư ng bên ngoài so v i tâm quay. α - Góc quay c a tr c bánh xe d n hư ng bên trong so v i tâm quay. B - Kho ng cách gi a hai tr ng c a c u d n hư ng. L - Chi u dài cơ s c a xe. Trong th c t , duy trì ư c m i β α quan h ng h c quay vòng gi a các bánh xe d n hư ng, trên ôtô hi n nay ngư i ta thư ng ph i s d ng m t h th ng các khâu kh p t o nên L hình thang lái. Hình thang lái ơn gi n v m t k t c u nhưng không βα m b o ư c m i quan h chính 0 B R s xác gi a nh ng góc quay vòng c a các bánh xe d n hư ng như nêu Hình 1.7: Quan h gi a các góc quay m t ph ng trong bi u th c (1.3). bánh xe bên trong và bên ngoài Mc sai khác này ph thu c vào vi c ch n l a các khâu t o nên hình thang lái. sai l ch gi a góc quay vòng th c t và lý thuy t cho phép l n nh t nh ng góc quay l n, nhưng cũng không ư c vư t quá 1,50. Bán kính quay vòng R c a ôtô ư c xác nh theo bánh xe d n hư ng bên ngoài ph thu c vào góc quay vòng β và chi u dài cơ s L. L B R= − (1.4) Sinβ 2 Như v y bán kính quay vòng càng nh khi chi u dài cơ s L càng nh ho c góc β càng l n, tr s góc quay vòng c a bánh xe d n hư ng t n 280 ÷ 380. 11
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THI T K H TH NG LÁI 2.1. Các s li u tham kh o, và l a ch n thông s tham 2.1.1. Các thông s c a xe du l ch TOYOTA COROLLA Chi u dài toàn b xe : 4530 mm Chi u r ng toàn b xe : 1705 mm Chi u cao xe : 1500 mm Chi u dài cơ s : 2450 mm V t bánh trư c c a xe : 1520 mm V t bánh sau c a xe : 1530 mm Lp : 185/70 R14 88H Trong Trong t i c a xe : 26200 N 2.1.2. Thông s h th ng lái Kho ng cách gi a hai tr ng : B = 1440 mm θ = 780 Góc t o b i òn bên hình thang lái và phương ngang : Chi u dài òn bên hình thang lái : m = 160 mm Kho ng cách gi a òn ngang và tr trư c : y = 182 mm Chi u dài òn thanh n i bên hình thang lái : p = 250 mm 2.2. Phân tích l a ch n phương án thi t k 2.2.1. Phương án d n ng lái D n ng lái g m t t c các chi ti t truy n l c t cơ c u lái n ng ng quay c a t t c các bánh xe d n hư ng khi quay vòng. Ph n t cơ b n c a d n ng lái là hình thang lái, nó ư c t o b i c u hình trư c, òn kéo ngang và các òn bên. S quay vòng c a ôtô là r t ph c t p, m b o úng m i quan h úng ng h c c a các bánh xe phía trong và phía ngoài ngoài khi quay vòng là m t i u khó th c hi n vì ph i c n t i d n ng lái 18 khâu. Hi n nay ngư i ta ch áp ng i u ki n g n úng c a m i quan h ng h c ó b ng h th ng khâu kh p và òn kéo t o lên hình thang lái. ng ên 2.2.1.1. D n ng lái b n khâu, (Hình thang lái antô) ng Hình Hình thang lái b n khâu ơn gi n d ch t o m b o ư c ng h c và ng l c h c quay vòng vòng các bánh xe. Nhưng cơ c u này ch dùng trên xe có h th ng treo ph thu c (l p v i d m c u d n hư ng ). Do ó ch ư c áp d ng cho các xe t i và nh ng xe có h th ng treo ph thu c, còn trên xe du l ch ngày nay có h th ng òn Hình 2.1: Hình thang lái an treo c l p thì không dùng ư c. không tông 12
2.2.1.2. D n ng lái sáu khâu D n ng lái sáu khâu ư c l p t h u h t trên các xe du l ch có h th ng treo c l p l p trên c u d n hư ng. Ưu i m c a d n ng lái sáu khâu là d l p t cơ c u lái, gi m ư c không gian làm vi c, b trí cư ng hoá lái thu n ti n ngay trên d n ng lái. ên Hình Hình 2.2: D n ng lái 6 khâu Hi n nay, d n ng lái sáu khâu ư c dùng r t thông d ng trên các lo i xe du l ch như : Toyota, Nisan… tài “Thi t k h th ng lái cho xe du l ch”, h th ng treo c l p Vi do ó ta ch n d n ng lái sáu khâu. c i m c a d n ng lái sáu khâu là có thêm thanh n i nên ngăn ng a ư c nh hư ng s d ch chuy n c a bánh xe d n hư ng này lên bánh xe d n hư ng khác. 2.2.2. Phương án thi t k cơ c u lái ng Yêu c u v i cơ c u lái Có th quay ư c c hai chi u m b o chuy n ng c n thi t c a xe Có hi u su t cao cao lái nh , trong ó c n có hi u su t thu n l n hơn hi u su t ngh ch các va p t m t ư ng ư c gi l i ph n l n cơ c u lái m b o thay i tr s c a t s truy n khi c n thi t. ơn gi n trong vi c i u ch nh kho ng h ăn kh p c a cơ c u lái. dơ c a cơ c u lái là nh nh t. m b o k t c u ơn gi n nh t, giá thành th p và tu i th cao. Chi m ít không gian và d dàng tháo l p L c dùng quay vô lăng ư c g i là l c lái ,giá tr c a l c này t giá tr max khi xe ng yên t i ch , và gi m d n khi t c c a xe tăng lên và t nh nh t khi t c c a xe l n nh t. S àn h i c a h th ng lái có nh hư ng t i s truy n các va p t măt ư ng lên vô lăng. àn h i càng l n thì s va p truy n lên vô lăng càng ít, nhưng n u àn h i l n quá s nh hư ng n kh năng chuy n ng c a xe. àn àn h i c a h th ng lái ư c xác nh b ng t s góc quay àn h i tính trên vành lái vô lăng và mô men t trên vành lái. ên ên àn h i c a h th ng lái ph thu c vào àn h i c a các ph n t như cơ c u lái, các òn d n ng … Hi n nay cơ c u lái thư ng dùng trên ôtô có nh ng lo i: tr c răng – thanh răng, tr c vít cung răng, tr c vít con lăn, tr c vít ch t quay và lo i liên h p. 2.2.2.1. Ki u tr c răng – thanh răng Cơ c u lái ki u tr c răng – thanh răng g m bánh răng phía dư i tr c lái chính ăn kh p v i thanh răng, tr c bánh răng ư c l p trên các bi. i u 13
ch nh các này dùng êcu l n ép ch t bi, trên v êcu ó có ph t che b i m b o tr c răng quay nh nhàng. Thanh răng có c u t o d ng răng nghiêng, ph n c t răng c a thanh răng n m phía gi a, ph n thanh còn l i có ti t di n tròn. Khi vô lăng quay, bánh răng quay làm thanh răng chuy n ng t nh ti n sang ph i ho c sang trái trên hai b c trư t.S d ch chuy n c a thanh răng ư c truy n t i òn bên qua các u thanh răng, sau ó làm quay bánh xe d n hư ng quanh tr xuay ng. 1 Tr c lái 2 Ch p n h a 3 ai c i u ch nh 4 Ô bi trên 5 V cơ c u lái 6 7 ai c 8 ai c i u ch nh 9 Lò xo 10 Thanh răng 11 Tr c răng Hình 2.3: Cơ c u lái tr c răng thanh răng Cơ c u lái t trên v xe t o góc ăn kh p l n cho b truy n răng nghiêng, tr c răng t nghiêng ngư c chi u v i chi u nghiêng c a thanh răng, nh v y s ăn kh p c a b truy n l n,do ó làm vi c êm và phù h p v i vi c b trí vành lái trên xe. Cơ c u lái ki u bánh răng- thanh răng có các ưu i m sau: Cơ c u lái ơn gi n g n nh . Do cơ c u lái nh và b n thân thanh răng tác d ng như thanh d n ng lái nên không c n các òn kéo ngang như các cơ c u lái khác. Có nh y cao vì ăn kh p gi a các răng là tr c ti p. S c c n trư t, c n lăn nh và truy n mô men r t t t nên tay lái nh . 2.2.2.2. Cơ c u lái tr c vít con lăn Lo i cơ c u lái này hi n nay ư c s d ng r ng rãi nh t. Trên ph n l n các ôtô Liên Xô lo i có t i tr ng bé và t i tr ng trung bình u t lo i cơ c u này. Cơ c u lái g m tr c vít gơbôlôit 1 ăn kh p v i con lăn 2 (có ba ren) t trên các bi kim c a tr c 3 c a òn quay ng. S lư ng ren c a lo i cơ c u lái tr c vít con lăn có th là m t, hai ho c ba tuỳ theo l c truy n qua cơ c u lái. 14
Ưu i m : A -A Nh tr c vít có d ng glô-bô-it cho nên tuy chi u dài tr c vít không l n nhưng s ti p xúc các răng ăn kh p ư c lâu hơn và trên di n r ng hơn, nghĩa là gi m ư c áp su t riêng và tăng ch ng mài mòn. T i tr ng tác d ng lên chi ti t ti p B xúc ư c phân tán tùy theo c ôtô N h×n theo B A A mà làm con lăn có hai n b n vòng ren. M t mát do ma sát ít hơn nh thay ư c ma sát trư t b ng ma sát lăn. Hình 2.4: Cơ c u lái tr c vít con lăn Có kh năng i u ch nh khe h ăn kh p gi a các bánh răng. ư ng tr c c a con lăn n m l ch v i ư ng tr c c a tr c vít m t o n ∆ = 5 ÷ 7mm, i u này cho phép tri t tiêu s ăn mòn khi ăn kh p b ng cách i u ch nh trong quá trình s d ng. T s truy n cơ c u lái tr c vít con lăn xác nh t i v trí trung (2.1) Trong ó: r2 - bán kính vòng tròn ban u c a hình glô-bô-it c a tr c vít. t - bư c c a tr c vít. z1 - s ư ng ren c a truc vít. T s truy n c a cơ c u lái ic s tăng lên t v trí gi a n v trí rìa kho ng 5 ÷ 7% nhưng s tăng này không áng k coi như t s truy n c a lo i tr c vít con lăn là không thay i. Hi u su t thu n ηth = 0,65, hi u su t ngh ch ηng = 0,5. 2.2.2.3. Cơ c u lái tr c vít ch t quay Hình 2. 5: Cơ c u lái tr c vít ch t quay 15
Ưu i m Cơ c u lái lo i tr c vít ch t quay có th thay i t s truy n theo yêu c u cho trư c. Tùy theo i u ki n cho trư c khi ch t o khi ch t o tr c vít ta có th có lo i cơ c u lái ch t quay v i t s truy n không i, tăng ho c gi m khi quay vành lái ra kh i v trí trung gian. Khi g n ch t ch t hay ng ng vào òn quay gi a ng ng và tr c vít hay òn quay và tr c vít phát sinh ma sát trư t. tăng hi u su t c a cơ c u lái và gi m mòn c a tr c vít và ch t quay thì ch t ư c t trong bi. N u bư c c a tr c vít không i thì t s truy n ư c xác nh theo công th c: (2.2) Trong ó: Ω - góc quay c a òn quay ng. r2 - bán kính òn quay. Hi u su t thu n và hi u su t ngh ch c a cơ c u lái này vào kho ng 0,7. Cơ c u lái này ư c dùng trư c h t h th ng lái không có cư ng hoá nó ư c dùng ch y u cho ôtô t i và ôtô khách. Lo i cơ c u lái tr c vít òn quay v i m t ch t quay ngày càng ít ư c s d ng vì áp su t riêng gi a ch t và tr c vít l n, ch t mòn nhanh, b n thân ch t có ch u mài mòn kém. i u ch nh khe h gi a ch t và tr c vít b ng cách d ch chuy n tr c quay ng theo chi u tr c, ngoài ra còn ph i i u ch nh kho ng h c a tr c lái. 2.2.2.4. Cơ c u lái tr c vít cung răng Hình 2. 6: Cơ c u lái tr c vít cung răng V i ti t di n bên c a m t c t ngang c a m i răng tr c vít và răng c a cung răng là hình thang, tr c vít và cung răng ti p xúc nhau theo ư ng nên toàn 16
b chi u dài c a cung răng u truy n t i tr ng. Vì v y áp su t riêng, ng su t ti p xúc, mòn c a tr c vít và cung răng u gi m. t c ng v ng t t ngư i ta t tr c òn quay trong bi kim và tìm cách h n ch võng c a cung răng. Khe h ăn kh p thay i t 0,03mm ( v trí trung gian), 0,25 ÷ 0,6mm v trí hai bên rìa. i u ch nh khe h ăn kh p nh thay i chi u dày c a m ng 2. Kh c ph c kho ng h trong các , thanh lăn nh gi m b t các m i u ch nh 1 t n p trên c a v . 1,2 – vòng m i u ch nh. Cơ c u lái tr c vít cung răng có ưu i m là gi m ư c tr ng lư ng và kích thư c so v i lo i tr c vít bánh răng. Do ăn kh p trên toàn b chi u dài c a cung răng nên áp su t trên răng bé, gi m ư c ng su t ti p xúc và hao mòn. Tuy nhiên lo i này có như c i m là có hi u su t th p. T s truy n c a cơ c u lái tr c vít cung răng ư c xác nh theo công th c: (2.3) Trong ó: r0 - bán kính vòng tròn cơ s c a cung răng. t - bư c tr c vít. T s truy n c a cơ c u lái lo i này có giá tr không i. Hi u su t thu n kho ng 0,5 còn hi u su t ngh ch kho ng 0,4. Cơ c u lái lo i này có th dùng trên các lo i ôtô khác nhau. 2.2.2.5. Cơ c u lái lo i liên h p Lo i cơ c u lái này g n ây ư c s d ng r ng rãi trên các lo i ôtô t i GMC, không có cư ng hoá thu l c và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 v i cư ng hoá thu l c. Cơ c u lái lo i liên h p hay dùng nh t là lo i tr c vít - êcu - cung răng. S n i ti p gi a tr c vít và êcu b ng dãy bi n m theo rãnh c a tr c vít. Nh có dãy bi mà tr c vít ăn kh p v i êcu theo ki u ma sát lăn. Hình 2. 7: Cơ c u lái tr c vít lien h p 17
T s truy n c a cơ c u lái này có giá tr không i và ư c xác nh theo công th c: ( 2.4 ) Trong ó: r0 - bán kính ban u c a cung răng. t - bư c c a tr c vít. Hi u su t thu n vào kho ng 0,7 hi u su t ngh ch vào kho ng 0,85. Do hi u su t ngh ch cơ c u lái lo i liên h p l n cho nên khi lái trên ư ng m p mô s n ng nh c, nhưng nó có kh năng làm cho ôtô ch y n nh hư ng th ng n u vì m t nguyên nhân nào ó làm bánh xe ph i quay vòng. Cơ c u lái lo i liên h p có c i m n i b t là có kh năng làm vi c d tr r t l n, vì v y nó ư c dùng ch y u trên các lo i ôtô c l n. iv i tài: Thi t k h th ng lái cho xe du l ch, thì cơ c u lái t t nh t và thích h p nh t là cơ c u lái tr c răng – thanh răng vì nh ng lý do sau: ơn gi n Có b trí h th ng tr l c m b o kh năng l p l n và thay th cho các xe trên th c t 2.3. Tính toán ng h c h th ng lái 2.3.1. Tính ng h c d n ng lái Nhi m v c a tính toán ng h c d n ng lái là xác nh nh ng thông s t i ưu c a d n ng lái 6 khâu m b o ng h c quay vòng c a các bánh xe d n hư ng m t cách chính xác nh t và ng h c úng c a òn quay ng khi có s bi n d ng c a b ph n àn h i h th ng treo và ch n các thông s c n thi t c a h th ng truy n d n ng lái. T lý thuy t quay vòng ta th y nh n ư c s lăn tinh c a các bánh xe d n hư ng khi quay vòng thì h th ng lái ph i m b o m i quay h sau ây c a c a góc quay bánh xe d n hư ng bên ngoài và bên trong so v i tâm quay vòng. Theo giáo trình thi t k và tính toán ôtô máy kéo m i quan h ó ư c th hi n công th c sau: (2.5) Trong ó: β : là góc quay c a bánh xe d n hư ng bên trong. α : là góc quay c a bánh xe d n hư ng bên ngoài. B : là kho ng cách gi a hai ư ng tâm tr ng. L : là chi u dài cơ s c a ôtô. T bi u th c trên bánh xe d n hư ng lăn tinh mà không b trư t l t trong quá trình quay vòng thì hi u s cotg góc quay c a bánh xe bên ngoài và bên trong ph i luôn là m t h ng s và b ng B/L. 18
Hình thang lái ph i m b o ng h c quay vòng c a các bánh xe d n hư ng. Nó bao g m các khâu ư c n i v i nhau b ng các kh p c u và các òn bên ư c b trí nghiêng m t góc so v i d m c u trư c. 2.3.1.1. Trư ng h p xe i th ng Hình 2. 8: Sơ dn ng lái trong trư ng h p xe i th ng T sơ d n ng lái hình 2.16 ta có th tính ư c m i quan h gi a các thông s theo các bi u th c sau: (2.6) Trong ó: (2.7) M t khác: cos( )= (2.8) Thay vào bi u th c ta ư c (2.9) Các òn bên t o v i phương d c m t góc . Khi ôtô quay vòng v i các bán kính quay vòng khác nhau mà quan h gi a α và β v n ư c gi nguyên như công th c trên thì hình thang lái an - Tô không th tho mãn hoàn toàn ư c. Tuy nhiên ta có th ch n m t k t c u hình thang lái cho sai l ch v i quan h lý thuy t trong gi i h n cho phép t c là sai l ch gi a góc quay vòng th c t và lý thuy t cho phép l n nh t nh ng góc quay l n, nhưng cũng không ư c vư t quá 1.50. 19