Đang tải... (xem toàn văn)
Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe cơ sở Hyundai Grand i10”. Công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong những bước đầu hình thành và phát triển nên mới chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn có, chế tạo một số chi tiết đơn giản và sửa chữa. Do đó, một vấn đề lớn đặt ra trong giai đoạn này là tìm hiểu và nắm vững kết cấu của từng cụm hệ thống trên các xe hiện đại, phục vụ quá trình khai thác sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, từ đó có thể từng bước làm chủ công nghệ.Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe cơ sở Hyundai Grand i10”.
MỤC LỤC Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 4 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái .4 1.1.1 Công dụng 4 1.1.2 Yêu cầu 4 1.1.3 Phân loại 5 1.2 Kết cấu chung hệ thống lái 6 1.2.1 Kết cấu các dạng cơ cấu lái 6 1.2.2 Kết cấu các dạng dẫn động lái (trợ lực) 12 1.3 Phân tích lựa chọn phương án 17 1.3.1 Giới thiệu xe tham khảo - ô tô Hyundai Grand i10 17 1.3.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 28 1.4 Mục tiêu phương pháp nội dung nghiên cứu 34 1.4.1 Mục tiêu .34 1.4.2 Phương pháp 34 1.4.3 Nội dung 34 Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 35 2.1 Tính toán thiết kế các thông số cơ bản 35 2.1.1 Bảng thông số .35 2.1.2 Xây dựng đường cong lý thuyết: 35 2.1.3 Xây dựng đường cong thực tế: .36 2.1.4 Xác định mômen cản quay vòng 40 2.1.5 Xác định chiều dài thanh răng: 44 2.1.6 Tính toán bộ truyền cơ cấu lái .44 2.2.Thiết kế cơ cấu lái (kiểm nghiệm) 48 2.2.1 Tính bền cơ cấu lái trục răng - thanh răng: 48 2.2.2 Tính bền dẫn động lái 51 2.3 Thiết kế dẫn động lái .55 2.3.1 Xây dựng đặc tính cường hoá lái: 55 2.3.2 Tính toán thanh xoắn .57 2.3.3 Tính chọn motor điện trợ lực 58 1 2.3.4 Tính toán điều khiển motor điện 58 2.3.5 Tính toán và kiểm bền trục vít - bánh vít .60 Chương 3: KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI 66 3.1 Một số hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống lái 66 3.2 Kiểm tra chẩn đoán 69 3.3 Bảo dưỡng và sửa chữa các hư hỏng trên hệ thống lái 70 3.3.2 Quy trình lắp hệ thống lái .77 3.3.3 Bảo dưỡng hệ thống lái 77 KẾT LUẬN 80 Tài liệu tham khảo .83 2 LỜI MỞ ĐẦU Công nghiệp ô tô Việt Nam đang trong những bước đầu hình thành và phát triển nên mới chỉ dừng lại ở việc nhập khẩu tổng thành, lắp ráp các mẫu xe sẵn có, chế tạo một số chi tiết đơn giản và sửa chữa Do đó, một vấn đề lớn đặt ra trong giai đoạn này là tìm hiểu và nắm vững kết cấu của từng cụm hệ thống trên các xe hiện đại, phục vụ quá trình khai thác sử dụng đạt hiệu quả cao nhất, từ đó có thể từng bước làm chủ công nghệ.Xuất phát từ những yêu cầu và đặc điểm đó, em đã thực hiện nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Tính toán thiết kế hệ thống lái dựa trên xe cơ sở Hyundai Grand i10” Với đề tài như trên, phần đầu của đồ án sẽ giới thiệu sơ lược về ô tô du lịch, trình bày công dụng, bố trí chung, yêu cầu và cách phân loại hệ thống lái, xác định loại hệ thống lái thường được sử dụng trên ô tô du lịch Phần tiếp theo đi sâu nghiên cứu, phân tích kết cấu của hệ thống lái ô tô du lịch và các phần tử trong hệ thống Để phục vụ tốt hơn cho quá trình khai thác, phần tính toán sẽ tiến hành kiểm nghiệm đối với một hệ thống lái trên ô tô du lịch cụ thể, nhằm làm quen với mô hình tính toán kiểm nghiệm Trên cơ sở đó, phần cuối của đồ án sẽ đưa ra các hướng dẫn trong quá trình khai thác, sử dụng đối với hệ thống lái ô tô du lịch Được sự hướng dẫn của thầy giáo Tạ Tuấn Hưng, cùng với sự cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đồ án này Vì thời gian và kiến thức có hạn chế nên trong đồ án tốt nghiệp này còn mắc một số thiếu sót nhất định Vì vậy em mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các Thầy trong bộ môn để đề tài được hoàn thiện hơn Vĩnh Yên, ngày…tháng… năm 2020 Sinh viên Đỗ Quang Vinh 3 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống lái Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó Việc quay vòng hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác 1.1.1 Công dụng Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau: - Cơ cấu lái, vô lăng và trục lái: Dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái; - Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng đúng; - Trợ lực lái: Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái bằng nguồn năng lượng từ bên ngoài 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau: - Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: + Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực); + Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt; + Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động - Đảm bảo tính cơ động cao: tức xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một khoảng thời gian ngắn, trên một diện tích bé; 4 - Đảm bảo động học quay vòng đúng: để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe; - Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc gặp chướng ngại vật; - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) được quy định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150 200 N; + Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N - Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng 1.1.3 Phân loại *Theo vị trí bố trí vô lăng - Vô lăng bố trí bên trái: (tính theo chiều chuyển động) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ - Vô lăng bố trí bên phải: Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh, Thuỵ Điển Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe * Theo số lượngbánh xe dẫn hướng - 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 tất cả các cầu * Theo kết cấu cơ cấu lái - Cơ cấu lái kiểu trục vít - cung răng; - Cơ cấu lái kiểu trục vít - con lăn; - Cơ cấu lái kiểu trục vít - chốt quay; - Cơ cấu lái kiểu liên hơp (trục vít - ê cu - cung răng); - Cơ cấu lái kiểu bánh răng - thanh răng * Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ trợ lực 5 - Trợ lực thuỷ lực; - Trợ lực khí (khí nén hoặc chân không); - Trợ lực điện; - Trợ lực cơ khí 1.2 Kết cấu chung hệ thống lái 1.2.1 Kết cấu các dạng cơ cấu lái a.Cơ cấu lái với cơ cấu trục vít - cung răng Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình 1.1) Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay lõm Khi trục vít có dạng lõm thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít 2 1 A-A 3 A 4 Hình 1.1 Cơ cấu trục vít - cung răng 1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công thức: 6 i 2 R0 (1.1) tZt Trong đó: R0 - Bán kính vòng lăn của cung răng; t - Bước trục vít; Zt - Số mối ren trục vít Góc nâng của đường ren vít thường từ 8 ÷ 120 Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên thay đổi từ 0,03 ÷ 0,05 mm Sự thay đổi khe hở này được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có bán kính khác nhau b Cơ cấu lái với cơ cấu trục vít - con lăn Hình 1.2 Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành 1-T rục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn 7 Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 1.2) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm: - Kết cấu gọn nhẹ; - Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn; - Hiệu suất thuận: ηt = 0,7t = 0,77 - 0,82; - Hiệu suất nghịch: ηt = 0,7n = 0,6; - Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,5-5 mm Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau: i 2 Rk 2 R0 Rk i0 Rk 1.2 tZt tZt R0 R0 Trong đó: t - Bước của mối răng trục vít; Zt - Số đường ren trục vít; Rk - Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng); R0 - Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít; i0 - Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5-7% (từ vị trí giữa ra vị trí biên) Nên có thể coi như i = const 8 c Cơ cấu lái với cơ cấu trục vít - chốt quay Hình 1.3 Cơ cấu lái trục vít - chốt quay 1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức: i 2 R t cos (1.3) Trong đó: - Góc quay của đòn quay đứng; R - Bán kính đòn dặt chốt Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7 Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ôtô tải và khách Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng d Cơ cấu lái với cơ cấu liên hợp Êcu 20 lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rãnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (2) 9 Hình 1.4 Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung rang 1- Đai ốc hãm đòn quay đứng 2- Trục tròn quay đứng 3- Vòng chặn dầu 4,6- Ổ bi kim 5- Vỏ cơ cấu lái 7- Vỏ cơ cấu lái 8- Đai ốc điều chỉnh 9- Vít điều chỉnh ăn khớp 10-Đai ốc hãm 11-Vòng làm kín 12-Mặt bích bên cơ cấu lái; 13-Đai ốc tháo dầu 14-Vòng làm kín; 15-Chốt định vị; 16-Tấm chặn 10