Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI 2 TỔNG QUAN 2.1 Tổng Quan Về Hệ Thống Lái Trên ÔTô 2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 2.1.2 Kết cấu hệ thống lái 2.1.3 Cường hoá lái 16 2.1.4 Tính ổn định bánh xe dẫn hướng 21 2.2 Các Hệ Thống Trên Xe Tham Khảo 25 2.2.1 Sơ đồ tổng thể 25 2.2.2 Động 26 2.2.3 Hệ thống phanh 28 2.2.4 Hệ thống lái 29 2.2.5 Hệ thống treo 31 2.2.6 Hệ thống truyền lực 32 2.2.7 Hệ thống điều hoà không khí 33 3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI 34 3.1 Các Số Liệu Tham Khảo Ban Đầu 34 3.2 Chọn Loại, Kiểu Và Sơ Đồ Dẫn Động Lái 35 3.3 Xác Định Các Thông Số Cơ Bản Của Cơ Cấu Lái 38 3.3.1 Tỷ số truyền động học .38 3.3.2 Tỷ số truyền lực 39 3.3.3 Hiệu suất 39 3.4 Xác Định Mômen Cản Quay Vòng Của Bánh Xe Dẫn Hướng: Mcq 40 3.4.1 Mômen cản chuyển động M1 .41 3.4.2 Mômen cản phản lực ngang vết tiếp xúc M2 43 3.4.3 Mômen cản quay vòng tổng cộng: M  45 3.4.4 Xác định lực cần thiết tác dụng lên vành tay lái 45 3.5 Tính Toán Thiết Kế Động Học Hình Thang Lái .47 3.6 Tính Toán Thiết Kế Cơ Cấu Lái .53 3.6.1 Xác định chiều dài làm việc răng: .53 3.6.2 Các thông số truyền cấu lái 54 3.6.3 Xác định thông số tính toán trợ lực lái .57 KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE THIẾT KẾ .58 4.1 Sơ Đồ Hệ Thống Lái Xe Thiết Kế .58 4.1.1 Sơ đồ hệ thống lái 58 4.1.2 Nguyên lý hoạt động 59 4.2 Kết Cấu Và Nguyên Lý Làm Việc Của Hệ Thống Lái Xe Thiết Kế 59 4.2.1 Vành tay lái 59 4.2.2 Trục lái .60 4.2.3 Cơ cấu lái bánh – 61 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi 4.2.4 Dẫn động lái 63 4.2.5 Nguyên lý làm việc cường hoá lái xe thiết kế .63 4.2.6 Bơm trợ lực lái 66 4.3 Vật liệu chế tạo 67 CÁC DẠNG HƯ HỎNG, BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT KẾ 68 5.1 Các Dạng Hư Hỏng Chung Của Hệ Thống Lái 68 5.1.1 Cơ cấu lái 68 5.1.2 Dẫn động lái 69 5.1.3 Các biểu ô tô hư hỏng hệ thống lái 70 5.2 Bảo Dưỡng Kỹ Thuật Hệ Thống Lái 71 5.3 Kiểm Tra Các Bộ Phận Của Hệ Thống Lái 71 5.4 Sửa Chữa Các Chi Tiết Trong Hệ Thống Lái 72 5.4.1 Quy trình tháo 72 5.4.2 Kiểm tra cấu lái, bơm trợ lực 73 5.4.3 Quy trình ráp bơm cấu lái: .74 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ nói chung, ngành công nghiệp sản xuất ô tô nói riêng đóng vai trò quan trọng việc phục vụ phương tiện vận chuyển hàng hoá người, rút ngắn thời gian lại Ngày với phát triển khoa học công nghệ điện tử việc chế tạo nhiều loại ô tô với hệ thống lái có tính kỹ thuật cao để đảm bảo an toàn tính động cao ô tô, mà chúng ngày cải tiến hoàn thiện Trong đồ án tốt nghiệp “ Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ 2,045 ” giúp cho em hệ thống lại kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống xe tham khảo Ford Escape nói riêng hệ thống ô tô nói chung Từ em sâu nghiên cứu chuyên môn Trong tập đồ án tốt nghiệp trang bị cho người sử dụng vận hành ô tô có kiến thức hệ thống ô tô mà đặc biệt hệ thống lái Đồng thời trình làm việc hệ thống lái chi tiết bị mài mòn dẫn đến hư hỏng Vì đồ án đề cập đến dạng hư hỏng, biện pháp khắc phục sửa chữa chi tiết hệ thống lái Được hướng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Việt Hải với cố gắng thân, em hoàn thành nhiệm vụ đề tài Vì thời gian kiến thức hạn chế nên tập đồ án tránh khỏi sai sót định Vì em mong thầy môn đóng góp ý kiến để đồ án tốt nghiệp em hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn ! Đà nẵng, ngày 15 tháng 06 năm 2012 Sinh viên thực Lưu Trọng Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Hệ thống lái hệ thống điều khiển hướng chuyển động ô tô di chuyển đường, có tác động lớn đến tâm lý người điều khiển Do thiết kế, chế tạo phải tạo tính linh hoạt, xác cho người lái bảo đảm tính an toàn cao xe di chuyển Trong thời gian gần đây, hòa với nhịp điệu phát triển chung đất nước, ngành công nghiệp ô tô thâm nhập nhiều nảy sinh không khó khăn khai thác, sử dụng thiếu kiến thức cấu tạo, sử dụng, chẩn đoán kỹ thuật… Do mà việc bảo dưỡng sửa chữa, đòi hỏi người làm công tác kỹ thuật phải nắm vững kết cấu nguyên lý làm việc phận hệ thống lái Đồng thời thận trọng trình kiểm tra, sửa chữa phục hồi chi tiết Với đồ án tốt nghiệp “ Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ 2,045 tấn” đáp ứng phần mục đích Nội dung đồ án đề cập vấn đề sau: - Tổng quan hệ thống lái ô tô - Tính toán, thiết kế hệ thống lái - Các dạng hư hỏng, biện pháp khắc phục sửa chữa hệ thống lái Các nội dung trình bày theo mục, nhằm mục đích thiết kế tìm hiểu nguyên lý làm việc chung chi tiết, cụm chi tiết hệ thống lái Đồ án giúp em hệ thống lại kiến thức học sâu vào nội dung thiết kế Đồng thời đồ án sở hình thành tài liệu giảng dạy, đào tạo nghề giúp cho bạn đọc hiểu biết thêm hệ thống lái ôtô, đặc biệt xe tham khảo Ford Escape V6 3.0L TỔNG QUAN 2.1 Tổng Quan Về Hệ Thống Lái Trên Ô Tô 2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 2.1.1.1 Công dụng: - Hệ thống lái tập hợp cấu dùng để: + Giữ cho ôtô máy kéo chuyển động theo hướng xác định Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Thay đổi hướng chuyển động cần thiết theo yêu cầu động xe - Hệ thống lái nói chung bao gồm phận sau: + Vành tay lái, trục lái cấu lái : Dùng để tăng truyền mônmen người lái tác dụng lên vành tay lái đến dẫn động lái + Dẫn động lái : Dùng để truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe để đảm bảo động học quay vòng cần thiết chúng + Cường hoá lái : Thường sử dụng xe tải trọng lớn vừa dùng để giảm nhẹ lực quay vòng cho người lái nguồn lượng bên Trên xe cỡ nhỏ có 2.1.1.2 Yêu cầu: Hệ thống lái phải đảm bảo yêu cầu sau: - Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: + Hành trình tự vành tay lái tức khe hở hệ thống lái vành tay lái vị trí trung gian (giữa) tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (Không lớn 15O có cường hoá không lớn 5O cường hoá); + Các bánh xe dẫn hướng phải có tính ổn định tốt; + Không có tượng tự dao động bánh xe dẫn hướng điều kiện làm việc chế độ chuyển động - Đảm bảo tính động cao: tức xe quay vòng thật ngoặt, thời gian ngắn diện tích bé - Đảm bảo động học quay vòng đúng: để bánh xe không bị trượt lê để hạn chế gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích giảm tính ổn định xe - Giảm va đập từ bánh xe dẫn hướng truyền lên vành tay lái chạy đường xấu gặp chướng ngại vật - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn cần tác dụng lên vành tay lái (Plmax) quy định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành: + Đối với xe du lịch tải trọng nhỏ: Plmax không lớn 150 ÷ 200 [N] + Đối với xe tải khách không lớn 500 [N] - Đảm bảo tỷ lệ lực tác dụng lên vành tay lái mômen quay bánh Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) tương ứng động học góc quay vành tay lái bánh xe dẫn hướng - Các bánh xe dẫn hướng phải tự trả vị trí hướng thẳng sau xe quay vòng - Ngoài ô tô đại theo tiêu chuẩn Châu Âu hệ thống lái độ rơ lớn; với xe có vận tốc > 100 km/h, độ rơ vành tay lái cho phép không vượt 180; với xe có vận tốc (25 ÷ 100) km/h, độ rơ vành lái không vượt 270 - Với hệ thống lái trợ lực, số vòng quay toàn vành tay lái không vượt vòng, tương ứng với góc quay bánh xe dẫn hướng phía hai phía kể từ vị trí trung gian 350 Ở vị trí biên cần phải có vấu tỳ hạn chế quay bánh xe - Với hệ thống lái có trợ lực, hệ thống trợ lực có cố hư hỏng hệ thống lái điều khiển xe lái nặng - Hệ thống lái phải bố trí cho thuận tiện việc bảo dưỡng sửa chữa 2.1.1.3 Phân loại: - Theo cách bố trí vành tay lái chia loại : + Vành tay lái bố trí bên trái (theo luật đường bên phải) nước XHCN trước Pháp, Mỹ… + Vành tay lái bố trí bên phải (theo luật đường bên trái) nước Anh, Nhật, Thụy Điển - Theo kết cấu cấu lái chia loại : + Trục vít – cung + Trục vít – lăn + Trục vít – chốt quay + Bánh – + Thanh liên hợp ( gồm Trục vít – Êcu – Bi – Thanh – Cung ) - Theo số lượng bánh xe chuyển hướng: + Các bánh xe chuyển hướng nằm cầu trước + Các bánh xe chuyển hướng nằm cầu sau + Các bánh xe chuyển hướng nằm tất cầu Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi - Theo kết cấu nguyên lý làm việc cường hóa lái: + Cường hóa thủy lực + Cường hóa khí ( khí nén chân không ) + Cường hóa điện + Cường hóa khí 2.1.2 Kết cấu hệ thống lái 2.1.2.1 Các sơ đồ hệ thống lái: a Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc: Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống lái có cường hóa với hệ thống treo phụ thuộc 1- Vành tay lái; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4-Trục cấu lái; 5- Đòn quay đứng; 6- Đòn kéo dọc; 7- Đòn quay ngang; 8- Cam quay; 9- Cạnh bên hình thang lái; 10- Đòn kéo ngang; 11- Bánh xe; 12- Bộ phận phân phối ; 13- Xi lanh lực - Ưu điểm: + Cấu tạo đơn giản, chi tiết dễ bảo dưỡng + Có độ cứng vững cao nên chịu tải nặng Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Có độ cứng vững cao nên xe vào đường vòng, thân xe bị nghiêng + Định vị bánh xe thay đổi chuyển động lên xuống chúng, nhờ mà bánh xe bị mòn + Giá thành rẻ nên sử dụng phổ biến tất ô tô (có tốc độ không lớn lắm) - Nhược điểm: + Do có khối lượng không treo lớn nên tính êm dịu + Do dịch chuyển bánh xe cầu phụ thuộc lẫn nên dễ xuất dao động rung động b Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập: Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập 1- Vành tay lái; 2- Trục lái; 3- Cơ cấu lái; 4- Trục cấu lái; 5- Đòn quay đứng; 6- Bộ phận hướng hệ thống treo; 7- Đòn kéo bên; 8- Đòn lắc ; 9- Bánh xe - Ưu điểm : + Cho phép tăng độ võng tĩnh động hệ thống treo, nhờ tăng độ êm dịu chuyển động + Giảm tượng dao động bánh xe dẫn hướng hiệu ứng mômen quay Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Tăng khả bám đường, tăng tính điều khiển ổn định xe - Nhược điểm : + Kết cấu phức tạp giá thành cao + Chỉ sử dụng ô tô có tính động cao 2.1.2.2 Các chi tiết phận hệ thống lái: a Vành tay lái: Vành tay lái (Volant) phận đặt buồng lái có nhiệm vụ tiếp nhận mômen quay người lái truyền cho trục lái Bán kính vành tay lái chọn phụ thuộc vào loại xe cách bố trí chỗ ngồi người lái, dao động từ 190 mm ( xe du lịch cỡ nhỏ ) đến 275 mm ( xe tải khách cỡ lớn ) b Trục lái : Trục lái bao gồm trục lái làm nhiệm vụ truyền mô men quay từ vành tay lái đến cấu lái ống đỡ trục lái để cố định trục lái vào thân xe - Trên trục lái có cấu sau: + Cơ cấu hấp thụ va đập + Cơ cấu khoá tay lái + Cơ cấu trượt, nghiêng tay lái điều khiển điện c Cơ cấu lái : - Cơ cấu lái thực chất hộp giảm tốc, có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn vành tay lái thành chuyển động góc lắc đòn quay đứng - Cơ cấu lái sử dụng xe ô tô đa dạng nhiên để đảm bảo thực tốt chức chúng phải đảm bảo yêu cầu sau: + Tỉ số truyền cấu lái phải đảm bảo phù hợp với loại ô tô + Có kết cấu đơn giản, tuổi thọ cao giá thành thấp, dễ dàng tháo lắp điều chỉnh + Hiệu suất truyền động thuận nghịch sai lệch không lớn + Độ rơ cấu lái phải nhỏ - Các thông số đánh giá cấu lái: Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Tỷ số truyền động học: i = Trong :  d =  d  : Các góc quay tương ứng trục vào (vô lăng) : trục (đòn quay đứng)  ,   : Các vận tốc góc tương ứng + Tỷ số truyền lực: iF = M Mr = dq M M vl Trong đó: Mr ( Mdq ) : Là mô men trục ( hay đòn quay đứng ) Mv ( Mvl ): Là mô men trục vào ( hay vành tay lái ) + Hiệu suất : Hiệu suất cấu lái xác định theo công thức tổng quát sau : t = Ở : Nr M  i = r r = F Nv i M v  v Mv; Mr : Các mô men đầu vào cấu lái  v; r : Các tốc độ góc tương ứng đầu vào cấu lái Tuỳ theo chiều truyền lực từ trục lái xuống hay từ bánh xe dẫn hướng lên nên người ta phân biệt sau: Hiệu suất thuận hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ trục lái xuống bánh xe dẫn hướng Do cần phải lớn để giảm tổn thất giảm nhẹ lực điều khiển Hiệu suất nghịch hiệu suất tính theo chiều truyền lực từ đòn quay đứng lên vành tay lái Do cần nhỏ để giảm va đập truyền từ hệ thống chuyển động lên vành tay lái - Các loại cấu lái thông dụng: + Loại trục vít – cung răng: Loại có ưu điểm kết cấu đơn giản, làm việc bền vững Tuy có nhược điểm hiệu suất thấp th= 0,5 ÷ 0,7; ng= 0,4 ÷ 0,55, điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp bố trí cung mặt phẳng qua trục trục vít Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi 4.2.4 Dẫn động lái Dẫn động lái xe thiết kế gồm tất chi tiết truyền lực từ cấu lái đến ngỗng quay bánh xe Bộ phận quan trọng dẫn động lái hình thang lái, tạo cầu trước, đòn kéo ngang, cạnh bên Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng cho bánh xe không bị trượt lê quay vòng Do làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất tăng tính ổn định quay vòng Hình 4.5 Kết cấu khớp cầu kéo bên 1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo Với cấu lái bánh - nên xe thiết kế sử dụng khớp cầu loại bôi trơn "vĩnh cửu", không cần bảo dưỡng đảm bảo độ bền cao 4.2.5 Nguyên lý làm việc trợ lực lái xe thiết kế a Nguyên lý hoạt động trợ lực lái vị trí trung gian: Hình 4.6 Khi xe thẳng vành tay lái vị trí trung gian, lúc trục van điều khiển không quay nằm vị trí trung gian so với van quay, dầu bơm cung cấp quay trở lại bình chứa qua đường ống d Các khoang A B xy lanh bị nén nhẹ chênh lệch áp suất nên tác động dầu thuỷ lực lên piston Áp suất chất lỏng khoang A khoang B nhau, giữ nguyên vị trí ứng với xe thẳng Trong trường hợp va đập truyền từ bánh xe giảm bớt nhờ chất lỏng áp suất cao 63 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi Khoang A Khoang B a b c d d c b a a c b d Hình 4.6 Nguyên lý hoạt động đường dầu tay lái vị trí trung gian 1- Bơm; 2- Trục lái; 3- Van xoay; 4- Thanh xoắn; 5- Thân van; 6- Xi lanh; 7- Piston; 8- Bình chứa b Nguyên lý hoạt động trợ lực lái vị trí quay phải: Hình 4.7 + Khi vành tay lái quay sang phải, xoắn bị xoắn trục van điều khiển theo quay sang phải Các lỗ c hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy vào khoang B Kết dầu chảy từ bơm tới van phân phối sau tới khoang A xy lanh theo đường dầu b làm dịch chuyển sang phải tạo trợ lực cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Lúc dầu khoang B xy lanh chảy bình chứa dầu qua đường dầu c qua van phân phối theo đường dầu d + Khi dừng quay vành tay lái vị trí đó, thân van đứng yên, dầu tiếp tục vào khoang A, đẩy bánh ngược chiều làm xoắn 64 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi trả lại, cửa van mở trạng thái định, tạo nên chênh áp suất ổn định hai khoang A B giá trị định đảm bảo ô tô không quay tiếp Khoang A Khoang B a b c d d b c Mx a a c b d Hình 4.7 Nguyên lý hoạt động đường dầu tay lái vị trí quay phải 1- Bơm; 2- Trục lái; 3- Van xoay; 4- Thanh xoắn; 5- Thân van; 6- Xi lanh; 7- Piston; 8- Bình chứa c Nguyên lý hoạt động trợ lực lái vị trí quay trái: Hình 4.8 Khi xe quay vòng bên trái, xoắn bị xoắn trục van điều khiển theo quay sang trái Các lỗ b hạn chế dầu từ bơm để ngăn dòng chảy vào khoang A Kết dầu chảy từ bơm tới van phân phối sau tới khoang B xy lanh theo đường dầu c làm dịch chuyển sang trái tạo trợ lực cho trình xoay bánh xe dẫn hướng Lúc dầu khoang A xy lanh chảy bình chứa dầu qua đường dầu b qua van phân phối theo đường dầu d 65 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Khi dừng quay vành tay lái vị trí đó, thân van đứng yên, dầu tiếp tục vào khoang B, đẩy bánh ngược chiều làm xoắn trả lại, cửa van mở trạng thái định, tạo nên chênh áp suất ổn định hai khoang A B giá trị định đảm bảo ô tô không quay tiếp Khoang A Khoang B a b c d d b Mx c a a b c d Hình 4.8 Nguyên lý hoạt động đường dầu tay lái vị trí quay trái 1- Bơm; 2- Trục lái; 3- Van xoay; 4- Thanh xoắn; 5- Thân van; 6- Xi lanh; 7- Piston; 8- Bình chứa 4.2.6 Bơm trợ lực lái: Bơm trợ lực lái lắp xe thiết kế loại bơm cánh gạt tác dụng kép, nghĩa vòng quay bơm thực hai lần hút hai lần đẩy, số cánh gạt 10 cánh Bơm cánh gạt có ưu điểm kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, làm việc tin cậy, hư hỏng có khả điều chỉnh lưu lượng 66 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi 18 17 16 15 10 14 11 12 13 19 20 Hình 4.9 Kết cấu bơm trợ lực lái xe thiết kế 1- Vỏ bơm; 2- Vòng lệch tâm; 3- Cánh gạt; 4- Rô to; 5- Trục; 6- Ống dẫn dầu; 7, 8Đệm kín; 9- Chốt ; 10- Đĩa chặn; 11- Bạc lót; 12- Nắp bơm; 13- Bu lông; 14- Êcu hãm; 15- Then bằng; 16- Pu ly; 17- Ổ bi; 18- Thân bơm; 19- Vòng chắn dầu; 20- Phe cài - Nguyên lý hoạt động bơm trợ lực thủy lực: Khi rôto quay, tác dụng lực ly tâm cánh gạt bị văng tì sát vào không gian kín hình ô van Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có áp suất thấp bị nén tới đầu có áp suất cao Lượng dầu cung cấp phụ thuộc vào tốc độ động Bơm thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu động chạy không tải, cung cấp nhiều dầu động hoạt động tốc độ cao Để tránh tải cho hệ thống áp suất cao, người ta lắp đặt cho hệ thống van giảm áp Khi áp suất dầu lớn hệ thống mở van giảm áp cho dầu chạy khoang chứa dầu 4.3 Vật liệu chế tạo STT Tên chi tiết Vật liệu chế tạo Vành tay lái Thép 45 Trục lái Thép 45 Ghi 67 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi Khớp nối đăng Thép 40 Bánh Thép 40 XH Thanh Thép 40 XH Xy lanh Nhôm hợp kim Đòn kéo Thép Khớp cầu Thép 45 Thanh kéo Thép 40 10 Êcu hãm Thép 45 11 Bi đỡ Thép hợp kim 12 Chụp bụi Cao su 13 Ống dẫn dầu Đồng 14 Lò xo Thép lò xo 15 Pu-ly dẫn động bơm trợ lực Gang xám 15- 32 CÁC DẠNG HƯ HỎNG, BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI XE THIẾT KẾ 5.1 Các Dạng Hư Hỏng Chung Của Hệ Thống Lái: 5.1.1 Cơ cấu lái 5.1.1.1 Mài mòn cấu lái - Mòn cấu lái làm tăng độ rơ vành tay lái, độ nhạy cấu lái giảm tạo nên va đập làm việc, làm khả điều khiển xác hướng chuyển động - Sự mài mòn cấu lái chia thành dạng sau: + Mòn theo quy luật thông thường, có nghĩa chuyển động ô tô thường hoạt động theo hướng chuyển động thẳng, mài mòn cấu lái xảy nhiều vị trí ăn khớp trung gian + Mòn đột biến chế độ nhiệt luyện bề mặt không đồng + Sự mài mòn cấu lái nguyên nhân ổ bi, bạc tựa, thiếu dầu, mỡ bôi trơn Hậu gây nên độ rơ vành tay lái, tăng lực điều khiển 68 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi 5.1.1.2 Rạn nứt gãy cấu lái Sự làm việc nặng nề trước tải trọng va đập đẫn đến rạn nứt gãy cấu lái Các tượng rạn nứt chân răng, gãy 5.1.1.3 Hiện tượng thiếu dầu, mỡ cấu lái Cơ cấu bôi trơn dầu mỡ, thiếu dầu, mỡ bôi trơn dẫn đến nhanh mài mòn, nguyên nhân rách nát đệm kín, phớt làm kín khả làm kín 5.1.1.4 Rơ lỏng liên kết vỏ cấu lái với khung,vỏ xe Cơ cấu lái liên kết với khung vỏ xe nhờ liên kết mối ghép bu lông, ê cu Các mối ghép lâu ngày tự nới lỏng Nếu không kịp thời vặn chặt gây nên tượng tăng độ rơ vành tay lái 5.1.2 Dẫn động lái 5.1.2.1 Đối với dẫn động khí - Mòn khớp cầu, khớp trụ - Biến dạng đòn dẫn động bánh xe dẫn hướng - Biến dạng dầm cầu dẫn hướng dẫn đến mòn lốp sai lệch góc bố trí bánh xe, nặng tay lái, khả chuyển động thẳng 5.1.2.2 Đặc điểm hư hỏng dẫn động lái có trợ lực - Hư hỏng nguồn lượng trợ lực ( thủy lực, khí nén ) - Dạng hư hỏng phổ biến mòn bơm thủy lực - Sự cố van phân phối dầu - Hiện tượng mòn trượt van xảy thiếu dầu hay bẩn - Hư hỏng roăng, đệm làm kín - Mòn xy lanh trợ lực * Các hư hỏng tổng quát qua biểu chung gọi thông số chẩn đoán sau: - Độ rơ vành tay lái tăng - Lực vành tay lái gia tăng hay không - Xe khả chuyển động thẳng ổn định - Mất cảm giác điều khiển 69 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi - Rung vành tay lái - Mài mòn lốp nhanh 5.1.3 Các biểu ô tô hư hỏng hệ thống lái: 5.1.3.1 Tay lái nặng do: - Bơm trợ lực hỏng hay thiếu dầu trợ lực - Sai lệch góc đặt bánh xe - Lốp non 5.1.3.2 Tay lái bị rung, rơ do: - Đai ốc bắt chặt bánh xe bị lỏng - Các khớp nối hệ thống bánh lái chưa chặt - Mòn bạc trục lái - Ổ bi cấu lái bị mòn - Mòn bạc thước lái - Bánh xe không cân - Lốp non lốp bơm căng không - Lốp mòn không - Khí lọt vào đường dầu hệ thống trợ lực lái 5.1.3.3 Vành tay lái rơ dọc rơ ngang do: - Áp suất lốp không - Cao su tay lái bị thoái hoá - Góc đặt vô lăng không - Độ chụm bánh xe sai - Rôtuyn lái hỏng làm việc lâu ngày 5.1.3.4 Vành tay lái khó trả vị trí cân do: - Thiếu dầu bôi trơn khớp nối hệ thống lái - Bạc lái xiết chặt - Vít vô tân (bánh vít răng) chỉnh không - Góc đặt bánh xe không 70 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi 5.2 Bảo Dưỡng Kỹ Thuật Hệ Thống Lái Trong bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày, kiểm tra khoảng chạy tự tay lái tác động hệ thống lái đường ô tô Cần xem tình trạng bên đệm khít te cấu lái để ngăn ngừa rò rỉ dầu Trong bảo dưỡng kỹ thuật cấp kiểm tra độ kín khít mối ghép nối với hệ thống trợ lực lái thuỷ lực việc bắt chặt bơm trợ lái thuỷ lực; kiểm tra cần điều chỉnh lại cấu phân phối không khí trợ lái khí động Vặn chặt đai ốc đòn lái Trong bảo dưỡng kỹ thuật cấp gồm việc sau đây: cọ rửa bầu lọc bơm trợ lực, kiểm tra độ bắt chặt đòn quay đứng vào trục chốt cầu vào đòn quay đứng Kiểm tra khe hở cấu lái khe hở vượt giới hạn quy định điều chỉnh lại 5.3 Kiểm Tra Các Bộ Phận Của Hệ Thống Lái * Thực kiểm tra sơ trước sửa chữa hệ thống lái: - Kiểm tra lốp xe xem tiếp tục làm việc an toàn hay không - Kiểm tra áp suất lốp, áp suất bên trong, lốp xe Ford Escape có lớp mành áp suất khí nén lớn bên lốp 2,5 KG/cm2 - Kiểm tra độ căng đai dây đai, độ căng dây đai kiểm tra (5 ÷ 6) mm - Kiểm tra mức dầu trợ lực lái - Xả gió kiểm tra lại không khí hệ thống lái Vận hành động dạt nhiệt độ hoạt động bình thường từ (50 ÷ 60)0C, xoay tay lái bên phải bên trái vài lần mà không gặp phải vị trí dừng - Độ rơ tay lái lớn trạng thái mà tay lái dịch chuyển nhiều trước bánh xe di chuyển - Đánh lái nặng thiếu dầu trợ lực - Kiểm tra áp suất dầu bơm trợ lực dùng dụng cụ chuyên dùng, xả gió, mở hoàn toàn đồng hồ đo, tăng tốc độ động lên 1000 ÷ 1500 v/p đo áp lực dầu, nhỏ thông số kỹ thuật thay Áp suất bơm trợ lực 9,2 ÷ 10,2 Mpa 71 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi - Kiểm tra mắt dấu hiệu hư hỏng khí: + Đầu rô tuyn + Các chi tiết hệ thống treo + Khớp nối đăng trục tay lái có khe hở lớn + Bơm trợ lực lái bình chứa dầu trợ lực + Khe hở lớn ổ bi đỡ cột tay lái + Các ống dẫn dầu 5.4 Sửa Chữa Các Chi Tiết Trong Hệ Thống Lái: 5.4.1 Quy trình tháo - Để xác định mức độ mài mòn tính chất sửa chữa , phải tháo rời chi tiết hệ thống lái + Đưa ngồi phía trước, tháo cọc âm bình, tháo giắc cắm điện cụm túi khí phía ghế lái xe + Gắn dụng cụ chuyên dùng vào giắc điện phía cụm dây dẫn thân xe túi khí bên hông ghế lái xe + Tháo giắc cắm điện rút đai an toàn + Xả dầu trợ lực, tháo đường ống, tháo bơm + Tháo vô lăng lái + Tháo khớp nối đăng trục lái + Kích đầu xe lên tháo hai bánh trước + Tháo đầu rô tuyn : tháo chốt hãm; tháo đai ốc + Tháo đầu rô tuyn khỏi ngõng trục trước + Tháo đai ốc nắp chụp bụi + Tháo bu lông trục trung gian thước lái + Tháo hai bu lông gắn thước lái + Tháo thước lái khỏi xe + Tháo cụm thân van chia + Tháo cụm trục 72 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Tháo đệm chặn dầu trục răng, tháo ổ bi trên, tháo đệm chặn dầu thân van chia, vòng đệm làm kín, phe cài, vòng chặn răng, răng, đệm chặn dầu, ống lót + Tháo ổ bi + Tháo ống lót chân gắn thước lái, vỏ lái 5.4.2 Kiểm tra cấu lái, bơm trợ lực - Kiểm tra lái : kiểm tra rạn nứt hư hỏng; có cố cần phải thay lái - Kiểm tra độ cong, đặt hai đầu lên khối V kiểm tra, dùng đồng hồ so kiểm tra Độ lệch tâm cho phép 0,15 mm - Kiểm tra đầu rô tuyn : + Kiểm tra hư hỏng thân rô tuyn, rạn nứt thay + Kiểm tra độ rơ, xoay khớp cầu lần, sử dụng đụng cụ chuyên dùng lực kế đo mô men quay đầu rô tuyn, tiêu chuẩn ÷ 4,9 (N.m) , số lực kế 35 ÷ 48 ( N ); vượt tiêu chuẩn thay - Phải thay cấu lái bề mặt làm việc mòn rõ rệt hay lớp bị tróc Phải bỏ bề mặt bề mặt có khe nứt hay vết lõm Thanh bánh phải thay lúc - Các ổ lắp vòng bi cấu lái bị mòn phục hồi cách lắp thêm chi tiết phụ Muốn phải khoan rộng lổ , lắp ép vào ống lót gia công đường kính theo kích thước vòng bi - Kiểm tra hai bu lông gắn với thước lái; cong nén lại; hỏng ren thay - Để kiểm tra bơm trợ lực việc tháo rời bơm tiến hành theo trình tự sau : + Kẹp chặt ê tô dụng cụ chuyên dùng + Tháo ống dầu vào, vòng đệm chữ O, ống nối, vòng đệm chữ O, tháo van điều khiển, lò xo + Tháo thân sau bơm, đệm làm kín, tháo chốt , vòng lệch tâm, rô to, tháo cánh gạt, đĩa chặn, vòng đệm chữ O, phe chặn 73 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi + Tháo cụm trục bơm, vòng chặn dầu, than trước bơm - Sau tháo chi tiết, phải cọ rửa thùng dung dịch, rửa nước nóng thổi không khí nén - Sau tiến hành kiểm tra : + Kiểm tra khe hở trục bạc, dùng đồng hồ so pan me kiểm tra Khe hở tiêu chuẩn : 0,01 ÷ 0,03 mm Khe hở cực đại : 0,07 mm Nếu lớn thay bạc trục + Kiểm tra rô to cánh gạt : dùng pan me đo chiều cao, chiều dày chiều dài cánh gạt Chiều cao cực tiểu : mm Chiều dày cực tiểu : 1,77 mm Chiều dài cực tiểu : 14, 97 mm + Dùng thước đo khe hở rãnh rô to cánh gạt Khe hở cực đại : 0,028 mm Nếu khe hở lớn cực đại thay đĩa bơm rô to có số dập vòng cam + Kiểm tra lò xo điều khiển van lưu lượng, dùng thước đo chiều dài tự lò xo Chiều dài lò xo (36 ÷ 38) mm, không tiêu chuẩn thay lò xo + Thay đệm làm kín - Trong kiểm tra chi tiết, cần bảo đảm van chuyển, di chuyển tự nắp bơm, van an toàn kẹp chặt ổ, mặt đầu rôto thân bơm đĩa phân phối vết xước không bị mòn 5.4.3 Quy trình ráp bơm cấu lái: Sau kiểm tra sửa chữa thay chi tiết hư hỏng ta tiến hành ráp: - Ráp bơm trợ lực lái sau: Ráp đệm chặn dầu, cụm trục bơm vào thân trước bơm, lắp phe chặn, vòng đệm chữ O, lắp đĩa chặn, rô to, chốt, lắp vòng lệch tâm, cánh gạt, đệm làm kín, thân sau bơm, lò xo, van điều khiển, ráp vòng đệm chữ O, ống nối dẫn dầu ra, vòng đệm chũ O ống nối dẫn dầu vào 74 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi - Lắp phải bảo đảm điều kiện kỹ thuật qui định, sau lắp ráp xong phải chạy rà bơm bàn thử Chế độ chạy rà ghi rõ điều kiện kỹ thuật - Sau chạy rà, thử nghiệm bơm lưu lượng áp suất phát huy chế độ trình tự thử nghiệm ghi rỏ điều kiện kỹ thuật bơm Khi thử nghiệm cần xem bơm làm việc có bị rung động không, có tiếng gỏ không Áp suất phải tăng lên Dầu nhờn bình dầu không phép sủi bọt rò rỉ qua mối lắp ghép đệm khít - Lắp ráp thước lái cấu lái: Theo trình tự lắp ống lót chân thước lái vào vỏ lái, ráp đệm đầu, ráp thước lái, đệm đầu ( ống lót ) Vòng đệm chữ O, ống lót , vòng chặn răng, phe cài, đệm chặn dầu ( thân van chia ), ráp ổ bi đỡ trên, vòng đệm làm kín, ráp cụm răng, đệm chặn dầu, ráp ổ đỡ dưới, cụm thân van chia, ráp bu lông đai ốc hãm, nắp ổ đỡ, vòng cách đỡ, lò xo vòng cách, nắp điều chỉnh, đai ốc điều chỉnh Ráp vòng đệm, cụm kéo, chụp bụi vào xy lanh thước lái, ráp rô tuyn, đai ốc hãm đầu rô tuyn, ống nói dẫn dầu hồi dầu - Sau sửa chữa xong, phải lắp ráp lại toàn tổ hợp trợ lực lái điều chỉnh thử nghiệm KẾT LUẬN Sau thời gian tháng làm đồ án với đề tài “ Tính toán, thiết kế hệ thống lái cho xe du lịch chỗ ngồi ” em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Việt Hải thầy khoa Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính hoạt động hệ thống lái, nguyên lý làm việc phận đến chi tiết hệ thống lái Phần đầu giới thiệu chung hệ thống lái từ loại cấu lái đến loại dẫn động lái hệ thống lái Tiếp theo em trình bày sơ đồ tổng thể xe hệ thống xe tham khảo Và phần trọng tâm đồ án sâu tính toán thiết kế hệ thống lái xe tham khảo (Ford Escape 3.0L) Qua tìm hiểu hư hỏng chung hệ thống lái thường gặp biện pháp khắc phục, sửa chữa 75 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi Tuy nhiên kiến thức thân, tài liệu tham khảo hạn chế chưa cập nhật đầy đủ tài liệu xe nên không tránh khỏi thiếu sót mong thầy dẫn thêm Đề tài bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành hệ thống ôtô đặc biệt hệ thống lái Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em nâng cao kiến thức công nghệ thông tin: Word, Excel, AutoCAD… phục vụ cho công tác sau Đồng thời qua thân em cần phải cố gắng học hỏi để đáp ứng yêu cầu người cán kỹ thuật ngành động lực Em mong thầy góp ý để đồ án tốt nghiệp hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn 76 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch chỗ ngồi TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (1998) Lý thuyết ô tô, máy kéo NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội [2] Nguyễn Hoàng Việt (1998) Kết cấu tính toán ô tô Tài liệu lưu hành nội khoa khí Giao Thông - Đại Học Đà Nẵng [3] Tài liệu hướng dẫn sữa chữa hệ thống lái xe Ford Escape 2001 [4] Trịnh Chất, Lê Văn Uyển (2007) Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động khí (tập 1), NXB GD [5] Đặng Quý (2001) Tính toán thiết kế ô tô Tài liệu lưu hành nội Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [6] Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên (1985) Thiết kế tính toán ô tô máy kéo (tập 3), NXB Đại Học Và Trung Học Chuyên Nghiệp Hà Nội [7] http://oto-hui.com 77 [...]... 30 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 2.2 .5 Hệ thống treo Hệ thống treo xe là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe Mối liên kết treo xe là mối liên kết đàn hồi, gồm có các chức năng chính sau: + Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe + Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung vỏ 2.2 .5. 1 Hệ thống treo xe. .. 3[mm], Camber –0.84, Caster +1.93 Hình 2.22 Hệ thống treo xe cầu trước 1- Giảm chấn; 2- Đòn ngang trên; 3- Thanh ổn định; 4- Giá đỡ hệ thống treo; 5- Cơ cấu lái; 6- Vấu hạn chế; 7- Bánh xe; 8- Đòn ngang dưới; 9- Khớp quay 31 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 2.2 .5. 2 Hệ thống treo cầu sau: Hệ thống treo xe cầu sau của xe tham khảo là hệ thống treo độc lập được nối với nhau qua nhiều... dùng nhất loại trục vít – êcu – bi – thanh răng – cung răng 12 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi Hình 2.8 Cơ cấu lái liên hợp trục vít – ê cu bi – thanh răng – cung răng 1- Trục cung răng; 2- Vít điều chỉnh; 3- Đệm tỳ; 4- Các ống dẫn hướng bi; 5- Êcu; 6- Trục vít 13 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi Êcu 5 được lắp trên trục vít 6 qua các viên bi ( khoảng 90 ÷ 120.. .Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 2 1 A A-A 3 A 4 Hình 2.3 Cơ cấu lái trục vít hình trụ - cung răng đặt giữa 1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4- Vỏ 1 2 3 A 4 A-A A Hình 2.4 Cơ cấu lái loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên 1- Ổ bi; 2 - Trục vít; 3- Cung răng ; 4- Vỏ 9 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi Cung răng thường đặt ở... 28,8 [Độ] 11 Vệt bánh xe trước 155 0 [mm] 12 Vệt bánh xe sau 153 0 [mm] 2.2.1.2 Sơ đồ tổng thể của xe 25 1770 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi Ford ESCAPE 24,7 ° 28,8° 856 2620 939 155 0 2200 18 25 153 0 155 0 44 15 Hình 2.18 Các sơ đồ tổng thể xe tham khảo 2.2.2 Động cơ: Xe Ford Escape V6 3.0L Duratec được lắp đặt động cơ có nhãn hiệu FORD AJ có những đặc điểm và thông số kỹ thuật như sau... bánh xe khi phanh 2.2.4 Hệ thống lái - Hệ thống lái của xe tham khảo gồm : + Vành tay lái có đường kính 406 [mm], trang bị túi khí và công tắc còi + Trục lái có chiều dài 730 [mm] + Cơ cấu lái truyền động loại bánh răng – thanh răng Loại này có kết cấu nhỏ gọn, tỷ số truyền nhỏ, độ nhạy cao, chế tạo đơn giản và hiệu suất cao 29 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi + Cường hoá lái hay... đứng của các bánh xe không ảnh hưởng đến động học của dẫn động lái, gây ra dao động của bánh xe dẫn hướng quanh trục quay Hình 2.9 Các sơ đồ hình thang lái 15 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 2.1.3 Cường hoá lái 2.1.3.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu: a Công dụng: Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hiện đại thường có trang bị cường hoá lái nhằm: + Giảm... lên cam quay của các bánh xe dẫn hướng Mdq - Mômen trên đòn quay đứng 14 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi + Hiệu suất : dd = iddF idd Hiệu suất của hệ thống lái  = cc dd = 0,7 ÷ 0,8 Ở đây : cc - Hiệu suất của cơ cấu lái dd - Hiệu suất dẫn động của cơ cấu lái - Hình thang lái: Hình thang lái là bộ phận quan trọng nhất của dẫn động lái Hình thang lái ngoài nhiệm vụ truyền... hiện những khe hở và đàn hồi trong hệ thống trục trước và dẫn động lái + Làm giảm ứng suất trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường do góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên B A Hình 2.17 Độ chụm của bánh xe dẫn hướng 24 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 2.2 Các Hệ Thống Trên Xe Tham Khảo 2.2.1 Sơ đồ tổng thể 2.2.1.1 Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo Bảng 2.1 Thông số kích... sau được điều chỉnh khi xe lùi 28 Tính toán thiết kế hệ thống lái xe du lịch 5 chỗ ngồi 3 2 1 4 8 9 7 6 5 Hình 2.20 Sơ đồ hệ thống phanh trên xe tham khảo 1- Bàn đạp phanh; 2- Bầu phanh chính; 3- Bình chứa dầu phanh; 4- Xilanh phanh chính; 5- Phanh đĩa; 6- Đường nối với đường ống nạp động cơ; 7- Cần đẩy; 8- Bộ điều hòa lực phanh; 9- Phanh tang trống - Hệ thống phanh dùng trên xe tham khảo có trang bị ... ngi + T s truyn ng hc: i = Trong ú : d = d : Cỏc gúc quay tng ng ca trc vo (vụ lng) : trc (ũn quay ng) , : Cỏc tc gúc tng ng + T s truyn lc: iF = M Mr = dq M M vl Trong ú: Mr ( Mdq ) : L mụ... nng k thut cao m bo an ton v tớnh c ng cao ca ụ tụ, vy m chỳng ngy cng c ci tin v hon thin hn Trong ỏn tt nghip Tớnh toỏn thit k h thng lỏi xe du lch ch 2,045 tn s giỳp cho em h thng li nhng... Ford Escape núi riờng v cỏc h thng trờn ụ tụ núi chung T ú em cú th i sõu nghiờn cu v chuyờn mụn Trong ỏn tt nghip ny trang b cho ngi s dng hnh ụ tụ cú nhng kin thc c bn v cỏc h thng trờn ụ tụ