LỜI CAM ĐOAN Tên tơi là: Vũ Hồng Sơn Sinh ngày: 22 tháng năm 1982 Lớp: 13BCKĐL MS: CB130105 Nơi công tác nay: Trường Cao đẳng kỹ thuật Công Nghiệp - Bắc Giang Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi chưa cơng bố cơng trình khác Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực Tác giả luận văn Vũ Hoàng Sơn i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ iv DANH MỤC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ix LỜI NÓI ĐẦU ix CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU 1 Đặt vấn đề 1.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống lái giới 1.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống lái nước Lý lựa chọn đề tài 1.5 Mục tiêu đề tài 1.6 Phạm vi nghiên cứu CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống lái 2.1.1 Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu hệ thống lái 2.1.2 Kết cấu hệ thống lái 2.1.3 Dẫn động lái 12 2.1.4 Hình thang lái 13 2.2 Hệ thống lái có trợ lực thủy lực 14 2.2.1 Giới thiệu 14 2.2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực thủy lực 16 2.2.3 Các phận hệ thống 17 2.3 Cơ sở lý thuyết 32 2.3.1 Phương trình dịng chảy qua khe hẹp 32 2.3.2 Phương trình van thủy lực 34 2.3.3 Phương trình dịng chảy liên tục 35 ii 2.3.4 Phương trình lực mômen cấu chấp hành 36 2.3.5 Giải phương trình hệ thống, mơ máy tính 37 CHƢƠNG 3: MƠ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THUỶ LỰC 39 3.1 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực 39 3.1.1 Sơ đồ nghiên cứu 39 3.1.2 Nguyên lý làm việc 40 3.2 Xây dựng mơ hình tốn học hệ thống lái trợ lực 43 3.3 Xây dựng chương trình mơ Matlab SIMULINK 48 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN 54 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 iii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1 Cấu tạo chung hệ thống lái Hình 2.2 Hệ thống lái với bánh dẫn hướng tất cầu Hình 2.3 Cấu tạo cấu lái thường 10 Hình 2.4 Cơ cấu lái loại trục vít - 11 Hình 2.5 Cơ cấu loại bi tuần hoàn 12 Hình 2.6 Cấu tạo chung dẫn động lái 13 Hình 2.7 Sơ đồ hình thang lái 14 Hình 2.8 Sơ đồ cấu tạo hệ thống lái có trợ lực 15 Hình 2.9 Khi quay vịng sang trái 16 Hình 2.10 Khi quay vòng sang phải 17 Hình 2.11 Cấu tạo bơm trợ lực 18 Hình 2.12 Cấu tạo loại van điều khiển lưu lượng 19 Hình 2.13 Sơ đồ bố trí thiết bị bù khơng tải 20 Hình 2.14 Sơ đồ nguyên lý hoạt động bơm dầu …21 Hình 2.15 Sơ đồ nguyên lý làm việc van điều khiển lưu lượng(ở tốc độ thấp)………………………………………………………………… … 22 Hình 2.16 Sơ đồ nguyên lý làm việc van điều khiển lưu lượng(ở tốc độ trung bình)…………………………………………………………………23 Hình 2.17 Sơ đồ nguyên lý làm việc van điều khiển lưu lượng(ở tốc độ cao)……………………………………………………………………… 24 iv Hình 2.18 Sơ đồ nguyên lý làm việc van an toàn 24 Hình 2.19 Cấu tạo chung hộp cấu lái có trợ lực 25 Hình 2.20 Cấu tạo chung hộp lái dùng van điều khiển kiểu van quay 26 Hình 2.21 Cấu tạo chung hộp lái dùng van điều khiển kiểu van quay 27 Hình 2.22 Sơ đồ nguyên lý làm việc van quay (ở vị trí trung gian) 28 Hình 2.23 Sơ đồ nguyên lý làm việc van quay (khi quay phải) 29 Hình 2.24 Sơ đồ nguyên lý làm việc van quay (khi quay trái) 29 Hình 2.25 Sơ đồ nguyên lý làm việc trợ lực lái thủy lực (loại dùng trượt) 30 Hình 2.26 Dòng chảy qua khe ống 33 Hình 2.27 Van thủy lực có độ trầm âm 34 Hình 2.28 Lưu lượng khối lượng vào thể tích 35 Hình 2.29 Lực tác động lên cấu chấp hành 36 Hình 2.30 Các thành phần tổn thất lực mômen xy lanh động 37 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực 39 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý van phân phối dầu 41 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý xy lanh thủy lực 42 Hình 3.4 Sơ đồ hệ phản hồi 43 Hình 3.5 Chương trình mơ cho khối liên hệ ngược 49 v Hình 3.6 Chương trình mơ cho khối van phân phối 50 Hình 3.7 Chương trình mơ cho khối phương trình liên tục P1 51 Hình 3.8 Chương trình mơ cho khối phương trình liên tục P2 52 Hình 3.9 Chương trình mơ góc quay bánh xe dẫn hướng 53 Hình 3.10 Chương trình mơ tổng 53 Hình 3.11 Chương trình mơ cho lực ma sát 53 Hình 4.1 Đồ thị biểu diễn quy luật góc quay vơ lăng 56 Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn độ dịch chuyển ngang 56 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn trình dịch chuyển van 57 Hình 4.4 Đồ thị góc quay bánh xe 58 Hình 4.5 Đồ thị biều diễn áp suất P1 P2 58 Hình 4.6 Đồ thị biều diễn lực trợ tạo xy lanh trợ lực 59 Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn quy luật góc quay vơ lăng (đánh lái trái) 60 Hình 4.8 Đồ thị biểu diễn độ dịch chuyển ngang(đánh lái sang trái)60 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn trình dịch chuyển van ((đánh lái sang trái) 61 Hình 4.10 Đồ thị biểu diễn góc quay bánh xe dẫn hướng 61 Hình 4.11 Đồ thị biều diễn lực trợ tạo xy lanh trợ lực (đánh lái sang trái)…………………………………………………………………… 62 Hình 4.12 Đồ thị độ dịch chuyển ngang hai điều kiện lực tác dụng lên bánh xe 62 vi Hình 4.13 Đồ thị biểu diễn thay đổi quy luật đánh lái 63 Hình 4.14 Đồ thị biểu diễn độ dịch ngang hai trường hợp tốc độ quay vô lăng 64 Hình 4.15 Đồ thị biểu diễn góc bánh xe dẫn hướng với góc đánh lái nhanh chậm trái) 64 Hình 4.16 Đồ thị áp suất P1 P2 thi thay đổi áp suất nguồn 65 Hình 4.17 Đồ thị góc quay bánh xe dẫn hướng 65 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 4.1: Thơng số sử dụng chương trình mơ với loại ơtơ tải có trọng lượng 55 Bảng 4.2: Giá trị thông số phương trình ma sát sử dụng mô 56 viii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Gqvl Góc quay vành lái Gqbx Góc quay bánh xe Hscl Hệ số cản lăn ix LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển kinh tế Việt nam nay, với xu tồn cầu hố tạo điều kiện thuận lợi cho công nghiệp ôtô phát triển Với chiến lược phát triển nhà nước lĩnh vực sản xuất khí nói chung ngành cơng nghiệp ơtơ nói riêng thơng qua sách thuế nhập bảo hộ công nghiệp ôtô nước, đặc biệt lĩnh vực nội địa hố linh kiện phụ tùng ơtơ Điều đặt đòi hỏi thực tế cần đội ngũ kỹ thuật đông đảo đặc biệt đội ngũ thiết kế Việc nghiên cứu lý thuyết tiến tới chế tạo hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực nội dung quan trọng sách nội địa hoá linh kiện phụ tùng ôtô Là giảng viên khoa Cơ khí động lực - Trường Cao đẳng kỹ thuật Công Nghiệp- Bắc Giang, để đáp ứng yêu cầu giảng dạy, nghiên cứu khoa học nâng cao kiến thức chuyên ngành, chọn đề tài: Phân tích đặc tính động động lực học hệ thống lái trợ lực thuỷ lực xe ô tô Đề tài tập trung vào việc nghiên cứu hệ thống trợ lực lái thủy lực, xây dựng phương trinh động lực học hệ thống, khảo sát phân tích đặc tính lái hệ thống điều kiện hoặt động khác xe Kết nghiên cứu đề tài sở lý thuyết cho việc nghiên cứu hệ thống lái có trợ lực thuỷ lực, đồng thời mở hướng tiếp cận việc khảo sát hệ thống cách xây dựng mơ hình mơ hệ thống lái nói riêng hệ thống thuỷ lực nói chung Đề tài nghiên cứu nhận động viên, cổ vũ bảo tận tình Thầy TS Trần Xuân Bộ Thầy mơn Ơtơ - Xe chun dùng Viện Cơ khí Động lực Trường ĐHBK Hà nội, vớí ý kiến đóng góp x CHƢƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Trong chương này, đặc tính động lực học hệ thống lái trợ lực thủy lực độ dịch chuyển pít tơng trợ lực, góc quay bánh xe, lực trợ lực, áp suất khoang xy lanh khảo sát phân tích điều kiện quay lái vơ lăng tải tác dụng mặt đường khác Mô thực phần mềm Matlab/SIMULINK Các thông số sử dụng mô liệt kê Bảng 4.1: Bảng 4.1 Thông số sử dụng chương trình mơ với loại ơtơ tải có trọng lượng Thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Thông số Khối lượng toàn tải Mt Hệ số phân bố tải trọng Bán kính bánh xe dẫn hướng rbx Hệ số cản lăn bánh xe đường hscl Hệ số bám bánh xe đường Góc hình thang lái  Cánh tay đòn bánh xe dẫn hướng a Chiều dài đòn quay đứng R1 Chiều dài cạnh bên hình thang lái R2 Chiều dài cam quay R3 Khối lượng chi tiết chuyển động quy piston trợ lực m Đường kính piston trợ lực Hành trình piston trợ lực Tỷ số truyền cấu lái i Khối lượng riêng dầu thuỷ lực Mô dun đàn hồi dầu thuỷ lực Ea Hệ số ma sát nhớt dầu thuỷ lực f Hệ số mơ men ổn định góc đặt bánh xe lamda Áp suất nguồn Ps Hệ số lưu lượng cửa van phân phối Hiệu suất thuận cấu lái 54 Số liệu 5000 0,4/ 0,6 0,4 0,02 0,85 10 0,06 0,186 0,162 0,182 Đơn vị kg kg 0,08 0,25 20 860 1.4.103 8000 mét mét mét độ mét mét mét mét kg/ m3 MPa Ns/m 1,1 0,3 0,65 MPa 22 23 24 25 Hiệu suất nghịch cấu lái Hiệu suất truyền cam quay khớp Bánh kính vành lái Lực người lái 0,5 0,6 0,2 150 m N Bảng 4.2 Giá trị thơng số phương trình ma sát sử dụng mô Giá trị Thông số Thứ tự v>0 v0 vận tốc âm v