Xem mẫu

  1. Luận văn Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống xe lái trên xe du lịch
  2. 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
  3. 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
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. 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
  12. 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
  13. 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
  14. 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
  15. 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
  16. 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
  17. 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
  18. 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
  19. 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
  20. 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
nguon tai.lieu . vn