PHẦN II: PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN
ÔTÔ
A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TẢI
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI YÊU CẦU
1. Công dụng
Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe
dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của
ôtô khi cần thiết.
2.Phân loại
• Theo bố trí bánh lái:
+ Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa
nhận luật đi đường theo phía phải.
+ Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên trái dùng cho những nước thừa
nhận luật đi đường theo phía bên trái
• Theo số lượng bánh dẫn hướng:
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu
• Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra:
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục răng thanh răng
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít con lăn
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng.
• Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra:
+ Hệ thống lái với bộ cường hoá thuỷ lực
+ hệ thống lái với bộ cường hoá khí nén
+ hệ thống lái với bộ cường hoá bằng điện
• Theo kết cấu của bộ phận thuỷ lực:
5
+ Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay
+ Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt
3. Yêu cầu
Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn
của xe và hàng hoá trong quá trình sử dụng và vận chuyển. do đó hệ thống lái
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghóa là khả năng
quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngẳn trên một diện
tích rất bé.
+ Lực tác động lên vành tay lái nhe, vành tay lái phải nằm ở vò trí
tiện lợi đối với người lái để tạo cảm giác thoải mái cho người lái
trong quá trình điều khiển.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng
bánh xe không bò trượt lết.
+ Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tuỳ động đảm
bảo phối hợp chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay
vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành tay lái và góc
quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo
trước không ánh hướng đến tính động học của cơ cấu lái.
+ Hệ thống lái phải được bô trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo
dưỡng, sữa chữa
6
II. Cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống lái đơn giản.
Hình 1. Hệ thống lái đơn giản.
01-Vành tay lái; 02-Trục lái; 03-Trục vít; 04-Bánh vít; 05-Cam quay bên trái; 06,11,10-Hình
thang lái; 07-Đòn quay ngang; 09-Cam quay bên phải; 13-Đòn quay đứng.
Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: Vành
lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng.
Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính: cơ cấu lái và dẫn động lái.
Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí thêm thiết bò trợ lực lái.
Cơ cấu lái được xác đònh bao gồm: các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của
hệ thống lái.
Dấn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe
dẫn hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng.
Thiết bò trợ lực lái bao gồm: nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp
hành, các đường dẫn.
Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên, vành tay lái 1 được gắn trên một
đầu trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3. trục vít 3 ăn khớp bánh vít 4 (bánh vít nằm
7
trên trục 14). Bộ trục vít bánh vít 3, 4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh vít là cơ cấu lái.
Truyền động lái gồm đòn quay đứng 13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình
thang lái gồm ba thanh 6, 10, 11 và các cam quay bên trái và bên phải 5, 9.
Trục lái có nhiệm vụ truyền mômen lái từ vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu
trục lái đảm bảo tính an toàn khi xe bò đâm trực diện.
Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc
trong mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu
cần thiết.
Dẩn động lái gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh
xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài
sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe( hạn chế khả năng
gây ra mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn
hướng.
III. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái.
1. Tỷ số truyền:
Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan tới việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc
quay vành lái lớn nhất tính từ vò trí ô tô đi thẳng tới vò trí ô tô quay vòng gấp. Nếu
tỷ số truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều
nhưng góc quay vành tay lái sẽ lớn và ngược lại.
Quy đònh của quốc tế về lực trên vành lái phải nằm dưới giá trò 700N, góc quay
vánh lái lớn nhất không vượt quá 5 vòng quay vành lái, tính theo các mép biên
cuối cùng ở cả hai bên.
2. Độ rơ vành lái:
Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng. Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt
tuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. Sau thời gian sử
dụng các mặt lắp ghép bò mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo
dưỡng sửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý.
Quy đònh về độ rơ vành lái như sau:
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18°.
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 27°.
Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36°.
Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi
tiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình
sau:
8
Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực
mòn nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác đònh độ rơ
tại trạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng.
3. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghòch.
Hiệu suất thuận được tính theo khả năng truyền công suất từ vành lái xuống
bánh xe, ngược lại là hiệu suất nghòch.
Kết cấu của hệ thống lái cho phép hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghòch. Một
số kết cấu bố trí hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghòch nhằm đảm bảo khả
năng điều khiển bánh xe từ vành lái được nhẹ nhàng, nhưng các va đập từ bánh
xe ít bò truyền mạnh lên vành lái.
Hiệu suất của hệ thống lái phụ thuộc chủ yếu vào hiệu suất truyền của cơ cấu
lái. Để nâng cao hiệu suất trên ô tô ngày nay sử dụng các kết cấu có tổn hao ma
sát trong cơ cấu nhỏ. Hiệu suất cơ khí đạt 85%-90%.
9
B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỤ THỂ
Chương I: CƠ CẤU LÁI
I. Đặc điểm chung
Cơ cấu lái là một bộ giảm tốc đảm bảo tăng mômen tác động của người lái
đến các bánh xe. Do đó cơ cấu lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn đònh của
ôtô.
+ Có một hiệu suất cao để lái nhẹ trong đó cần có hiệu suất theo chiều
thuận lớn hơn hiệu suất theo chiều nghòch để các va đập từ mặt đường được giữ
lại ở cơ cấu lái một phàn lớn.
+ đảm bảo giá trò thay đổi của tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết khi thiết
kế.
+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái là dễ dàng nhất.
II . Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ
biến trên các xe ô tô du lòch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá
đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn
trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.
Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh
răng quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn
với một cánh tay đòn trên một trục xoay (hình 1.1).
Hình 1.1: cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ:
- Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần
thiết để làm đổi hướng bánh xe.
10
- Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và
chính xác hơn.
Cơ cấu gồm hai bộ phận chính là trục răng – thanh răng.
Thanh răng là một thanh trụ tròn trên đó có bố trí các răng trên mặt tru.
thanh răng có vai trà như đòn lái ngang. Trong quá trình hoạt động thanh răng sẽ
chuyển động tònh tiến trong vỏ thanh răng và truyền chuyển động tònh tiến này
đến đồn ngang bên.
Có hai cách bố trí đòn ngang bên:
Đòn ngang bên liên kết với thanh răng qua ổ bắt bulông.
Đòn ngang bên liên kết với thanh răng ở hai đầu thanh răng.
Trục răng được nối với trục lái thông qua khớp then hoa và có các răng ăn
khớp với các răng trên thanh răng trục răng thường được bố trí sao cho trục răng
nghiêng ngược chiều nghiêng của răng trên thanh răng nhờ vậy hệ số trùng khớp
của bộ truyền lớn làm việc êm. Hệ số trùng khớp nói trên là: tỉ số giữa hai cung
trên đường lăn (hoặc vòng lăn) ứng với đoạn ăn khớp thực và bước ăn khớp được
gọi là hệ số trùng khớp của cơ cấu.
Dẫn hướng thanh răng là một chi tiết được bố trí có đường tâm trùng với
đường tâm của thanh răng. Bộ phận này có nhiệm vụ đảm bảo khe hở ăn khớp
của trục răng và thanh răng và cũng là bạc trượt để thanh răng chuyển động tònh
tiến. trong quá trình trục răng – thanh răng hoạt động thì các răng sẽ bò mòn chính
vì thế để tự động điều chỉnh khe hở này người ta bố trí lò xo ép dẫn hướng thanh
răng vào trục răng và được giữ cố đònh nhờ một ecu gọi là ecu điều chỉnh, việc
xiết chặt hay nới lỏng ecu này sẽ làm tăng hoặc giảm lực ép lò xo lên dẫn hướng
thanh răng. Để chánh trường hợp ecu tự nới lỏng, bên ngoài ecu có ốc khóa chặt,
sau khi đã xác đònh lực xiết ecu phù hợp cho lực ép lò xo người ta xiết chặt ốc
khóa.
Nguyên lý làm việc: khi người lái quay vòng vành tay lái để chuyển hướng,
thông qua trục lái mômen quay vòng được truyền xuống khớp then hoa của trục
răng làm quay trục răng. Thông qua sự ăn khớp của trục răng và thanh răng sẽ
biến chuyển động quay của trục răng thành chuyển động tònh tiến của trục thanh
răng qua trái hoặc qua phải tùy theo chiều quay của trục răng. Chuyển động tònh
tiến này sẽ làm đòn bên tònh tiến theo kéo cam quay quay theo các góc nhất đònh
làm bánh xe dẫn hướng quay và xe được chuyển hướng.
11
Kết cấu loại này đơn giản, gọn nhẹ vì cơ cấu lái nhỏ và thanh răng kết hợp
với đòn ngang lái. Việc lắp ráp và sữa chửa cũng dễ dàng.
Trục răng và thanh răng ăn khớp với nhau trực tiếp nên độ nhạy cao, đồng
thời trong quá trình ăn khớp ma sát lớn nên khả năng truyền lực tốt nên khả năng
điều khiển được dễ dàng hơn.
Cơ cấu lái loại này được bao kín nên chống bụi bặm và ít phải bảo dưỡng.
Nhờ có êcu điều chỉnh khe hở ăn khớp nên đảm bảo được khe hở ăn khớp.
Tỉ số truyền của bộ truyền luôn đảm bảo không thay đổi.
Với cơ cấu loại này thì hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghòch.
Tuy nhiên cơ cấu trục răng – thanh răng hiện nay chủ yếu sử dụng trên các
loại ô tô du lòch và ô tô con là chủ yếu. Còn trên các loại xe tải thì thường không
sủ dụng. hoặc nếu có sử dụng thì thường có bộ phận trợ lực bằng điện.
II. Cơ cấu lái trục vít con lăn
1. Đặc điểm chung
12
Hình1.2: cơ cấu lái trục vít – con lăn
1- trục vít lõm; 2- con lăn; 3- trục lái; 4- trục con lăn; 5- trục bò động; 6- vỏ cơ cấu lái
Trước đây cơ cấu lái trục vít – con lăn được sử dụng rất rộng rãi trên ô tô vì
dễ dàng hơn trong việc chế tạo bộ truyền với tỉ số truyền lớn hơn 24. Tuy nhiên
ngày nay ít dược sử dụng do việc bố trí trợ lực lái phức tạp hơn các loại cơ cấu lái
khác. Cơ cấu lái trục vít glôbôit có độ bền cao hơn so với cơ cấu lái trục vít trụ
thẳng.
Đặc diểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít glôbôit lõm và
con lăn ăn khớp có số lượng it. Trục lái sẽ tiếp chủ động tiếp nhận lực từ vành tay
lái và truyền xuống trục vít glôbôit, trục vít glôbôit được quay trên các ổ bi côn và
có thể điều chỉnh được độ rơ ổ bi.
Trục vit glôbốit ăn khớp với con lăn 2 có 3 ren để có thể xoay đi một góc
tương ứng. Con lăn 2 được bố trí sao cho có thể quay trơn trên trục con lăn nhờ các
ổ bi kim. Trục con lăn mang theo con lăn quay trên trục bò động 5 của cơ cấu lái
(được gọi là trục dẻ quạt) đầu ngoại của trục bò động được bố trí then hoa để liên
kết với đòn quay đứng của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu đặt trong vỏ cơ cấu 6,
toàn bộ cơ cấu được bôi trơn bằng dầu bôi trơn bánh răng, vỏ cơ cấu đồng thời là
giá bắt chặt cơ cấu lái với khung ô tô, đồng thời có tác dụng che chắn bụi bẩn
không chui vào tron cơ cấu cũng như ngăn không cho dầu bôi trơn từ bên trong bò
dò dỉ ra bên ngoài.
Khi trục vít quay, trục vít vô tận cố đònh trên trục láí, con lăn bò dòch chuyển
quay xung quanh trục bò động, thực hiện quay đòn quay đứng.
Như vậy chuyển động quay vành tay lái đã tạo nên chuyển động quay với
góc quay nhỏ của đòn quay đứng. có thể hiểu: con lăn đã thay thế một số răng của
cung răng và tạo nên tỉ số truyền cho cơ cấu lái. về mặt cơ cấu có thể coi đây là
của cơ cấu lái trục vít bánh vít biến dạng.
Nhờ con lăn, ma sát của cơ cấu giảm nhỏ, tuy vậy sau một thời gian làm
việc sự mài mòn thường xảy ra ở khu vực ăn khớp giữa trục vít và con lăn, do đó
mà phải điều chỉnh khe hở này.
Ưu điểm của cơ cấu trục vít con lăn là kết cấu gọn, độ bền và độ chống
mòn của các trục vít và con lăn cao và có hiệu suất cao. Do diện tích tiếp xúc ăn
khớp của trục vít glôbôit lớn hơn loại trục vít trụ. lực tác dụng được phân đều lên
3 ren của con lăn chư không tập trung tại một điểm như vậy khả năng mài mòn
đều hơn, trong cơ cấu này thì ma sát trượt được thay thế bằng ma sát lăn.
Con lăn có thể có một, hai hoặc ba tầng ăn khớp với răng của trục vít và lăn
tự do trên trục con lăn. Việc gia tăng các tầng của con lăn có thể làm giảm áp suất
13
riêng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc kể cả khi cơ cấu làm việc ở trạng thái biên.
thường thì các loại xe tải hiện nay chủ yếu sử dụng con lăn loại một tầng.
Một ưu điểm nữa của cơ cấu lái loại này là hiệu suất nghòch thấp (0.35-0.5)
hơn hiệu suất thuận cho phép cơ cấu lái hấp thụ tốt các va đập từ bánh xe lên
vành tay lái.
Dưới đây trình bày cơ cấu lái loại trục vít – con lăn sử dụng trên một số xe
tải.
14
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét