Đồ án Nghiên cứu,phân tích đánh giá động lực học hệ thống lái oto

DANH MỤC HÌNH VẼ . . 5

LỜI NÓI ĐẦU . . 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. . . 10

1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại . 10

1.1.1. Nhiệm vụ . 10

1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái . 11

1.1.3. Phân loại hệ thống lái . 12

1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ th ống lái. 13

1.2.1. Cấu tạo . 13

1.2.2. Nguyên lý hoạt động . 14

1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái . 14

1.3.1. Trục lái . 14

1.3.2. Cơ cấu lái . 15

1.3.2.1. Chức năng . 15

1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng . 16

1.3.3. Dẫn động lái . 20

1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái . 23

1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái . 23

1.4.2. Điều kiện không trượt khi quay vòng . 26

1.4.3. Góc đặt bánh xe . 29

1.4.3.1. Góc doãng (góc camper) . 30

1.4.3.2. Góc nghiêng dọc (góc caster) . 33

1.4.3.3. Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (g óc kingpin)

1.4.3.4. Độ chụm đầu. .38

1.4.3.5. Góc quay vòng. . 39

CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG . . 41

2.1. Hệ thống lái cơ khí thông thường không trợ lực . . 41

2.1.1. Hệ thống lái loại trục vít – bánh vít . 41

Cấu tạo: . 41

Nguyên lý làm việc : . 42

2.1.2. Hệ thống lái loại thanh răng – bánh răng . 42

Cấu tạo: . 42

Nguyên lý hoạt động: .43

2.1.3. Đánh giá về hệ thống lái cơ học loại thường ( không có trợ

lực) . 43

2.2. Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển đ iện tử) . 44

2.2.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực . 44

2.2.2. Bộ trợ lực lái loại khí . 45

Cấu tạo : . 45

Nguyên lý hoạt động: .45

2.2.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng

. 46

2.2.3.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực . 46

2.2.3.2. Bộ trợ lực thủy lực . 47

2.2.3.3. Bơm trợ lực lái .49

2.2.4. Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện

tử . . 50

2.3. Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử . 51

2.3.1. Khái niệm . 51

2.3.2. Một số bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử . 51

2.3.3. Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển đ iện tử. . 52

2.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện

tử . 54

2.3.5. Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử . 56

95 trang | Chia sẻ: lethao | Lượt xem: 4480 | Lượt tải: 1

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Nghiên cứu,phân tích đánh giá động lực học hệ thống lái oto, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Đ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ ..................................................................... 5 LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................. 8 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. .............................. 10 1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại ............................................................. 10 1.1.1. Nhiệm vụ .............................................................................................. 10 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái .................................................................. 11 1.1.3. Phân loại hệ thống lái ....................................................................... 12 1.2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của hệ thống lái................. 13 1.2.1. Cấu tạo .................................................................................................. 13 1.2.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................... 14 1.3. Các bộ phận chính của hệ thống lái ..................................................... 14 1.3.1. Trục lái ................................................................................................. 14 1.3.2. Cơ cấu lái ............................................................................................. 15 1.3.2.1. Chức năng ...................................................................................... 15 1.3.2.2. Một số cơ cấu lái thường dùng ................................................. 16 1.3.3. Dẫn động lái ........................................................................................ 20 1.4. Các thông số cơ bản của hệ thống lái .................................................. 23 1.4.1. Tỉ số truyền của hệ thống lái ........................................................... 23 1.4.2. Điều kiện không trượt khi quay vòng ........................................... 26 1.4.3. Góc đặt bánh xe .................................................................................. 29 1.4.3.1. Góc doãng (góc camper) ............................................................ 30 Đ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " 1.4.3.2. Góc nghiêng dọc (góc caster) ................................................... 33 1.4.3.3. Góc nghiêng ngang của chốt chuyển hướng (góc kingpin) ......................................................................................................................... 36 1.4.3.4. Độ chụm đầu. ................................................................................ 38 1.4.3.5. Góc quay vòng. ............................................................................ 39 CHƯƠNG II: MỘT SỐ HỆ THỐNG LÁI THÔNG DỤNG .................. 41 2.1. Hệ thống lái cơ khí thông thường không trợ lực. ............................. 41 2.1.1. Hệ thống lái loại trục vít – bánh vít .............................................. 41 Cấu tạo: ......................................................................................................... 41 Nguyên lý làm việc : .................................................................................. 42 2.1.2. Hệ thống lái loại thanh răng – bánh răng ..................................... 42 Cấu tạo: ......................................................................................................... 42 Nguyên lý hoạt động: ................................................................................. 43 2.1.3. Đánh giá về hệ thống lái cơ học loại thường ( không có trợ lực) ..................................................................................................................... 43 2.2. Hệ thống lái có trợ lực (không có điều khiển điện tử) .................... 44 2.2.1. Khái quát hệ thống lái trợ lực ......................................................... 44 2.2.2. Bộ trợ lực lái loại khí ........................................................................ 45 Cấu tạo : ........................................................................................................ 45 Nguyên lý hoạt động: ................................................................................. 45 2.2.3. Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh răng xoắn - thanh răng ............................................................................................................................ 46 2.2.3.1. Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực ......................................... 46 2.2.3.2. Bộ trợ lực thủy lực ...................................................................... 47 Đ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " 2.2.3.3. Bơm trợ lực lái ............................................................................. 49 2.2.4. Đánh giá về hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử . ...................................................................................................................... 50 2.3. Hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử ............................................... 51 2.3.1. Khái niệm ............................................................................................. 51 2.3.2. Một số bộ phận của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .... 51 2.3.3. Sơ đồ và cấu tạo bộ trợ lực lái điều khiển điện tử. ................... 52 2.3.4. Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử ........................................................................................................................ 54 2.3.5. Những ưu điểm của hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .... 56 CHƯƠNG III. ĐÁNH GIÁ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG Ô TÔ ..... 58 3.1. Phương trình quay vòng ô tô hai cầu ................................................... 58 3.1.1. Mô hình phẳng của ô tô. ................................................................... 58 3.1.2. Mô hình của hệ thống lái. ................................................................ 60 3.2. Đánh giá động lực học quay vòng đều của ô tô hai cầu (Tính điều khiển tĩnh)........................................................................................................... 63 3.2.1 Động lực học mô hình một vệt bánh xe ......................................... 63 3.2.2. Đánh giá tính điều khiển tĩnh của ô tô. ........................................ 67 3.2.2.1. Vận tốc góc quay thân xe, hiện tượng quay vòng thừa, quay vòng thiếu. .......................................................................................... 68 3.2.2.2. Góc lệch hướng chuyển động của ô tô (góc lệch bên). ...... 71 3.2.2.3. Gia tốc bên .................................................................................... 73 3.2.2.4. Đánh giá đặc tính tốc độ của xe cụ thể. ................................. 74 Đ ! ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " 3.2. Đánh giá động lực học quay vòng động của xe ô tô hai cầu (Tính điều khiển động) ................................................................................................ 78 3.2.1. Tính điều khiển động ........................................................................ 78 3.2.1.1. Hàm truyền hệ thống .................................................................. 79 3.2.1.2. Điều kiện ổn định của hệ thống ............................................... 82 3.2.2. Đánh giá chất lượng hệ thống trong điều khiển động. .............. 83 3.2.2.1. Một số khái niệm ......................................................................... 83 3.2.2.2. Đánh giá quá trình quá độ của hệ thống. ............................... 84 KẾT LUẬN .................................................................................... 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 90 PHỤ LỤC ....................................................................................... 92 Đ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " DANH MỤC HÌNH VẼ ﬁ ﬂ ﬂ ﬀ ﬂ ﬃ ﬁ ! ! " " ﬃ ﬀ ﬁ ﬀ ﬀ ﬁ ﬂ ﬂ ﬁ ﬃ ﬁ ﬂ ﬃ ﬃ ﬃ ﬁ ﬃ " ﬂ ﬃ ! " ﬁ ! ﬂ ﬃ ﬃ # ! ! ﬀ ﬁ $ ﬃ ﬁ ﬂ " % $ ﬀ & ' $ ' ﬂ ﬂ & ' $ ( % $ ) * % $ ' ﬂ ) ( ! Đ " ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " ﬃ ﬃ $ * ! ﬁ * ! % $ " % * ﬃ " % * * ) ﬃ ﬀ ﬀ % $ ﬂ ﬂ # ﬁ ! ﬂ # ﬁ ! $ ! ! ! ! ! " " ﬂ ﬃ ﬁ ! ﬁ ﬁ ! ﬀ ﬀ ﬁ ﬁ ﬂ ! ﬂ ﬂ ﬂ ﬃ ﬁ ﬂ ﬁ ﬃ ﬃ ﬂ ﬃ ﬁ ﬃ ﬃ ﬃ ﬁ ﬁ ! ﬃ Đ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " ﬁ ﬃ ﬃ " ﬁ ! $ ﬃ ﬁ ﬃ " ! ﬃ # ! ! ﬀ ! " ! ! ! " ! ﬃ # ! " ﬃ ﬃ $ ( " ﬃ ﬃ $ ﬁ ﬃ ﬃ ﬁ ! ﬀ ﬃ ' ﬂ ﬃ ' ' " ﬃ ' " & ﬃ ) ﬀ ! ﬃ ﬀ ! ﬃ $ ( ﬀ ! ﬃ $ ﬀ ﬃ ﬀ " ﬃ ﬁ ﬀ Đ $ ﬃ ﬀ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " LỜI NÓI ĐẦU Ô tô là một phương tiện giao thông đang dần dần phổ biến ở nước ta. Nó giữ vai trò quan trọng trong mạng lưới giao thông đường bộ. Từ khi ra đời cho đến nay, ngành công nghiệp ô tô đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật. Với sự tăng trưởng tốc độ và mật độ chuyển động của ô tô ngày nay đòi hỏi ô tô phải đảm bảo tính điều khiển ở mức độ cao. Nhằm đảm bảo tính an toàn khi chuyển động của xe, hạn chế tối đa tai nạn giao thông xảy ra. Hệ thống lái là một trong những hệ thống hết sức quan trong trên ô tô. Nó quyết định tới tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô. Đề tài “ Nghiên cứu, phân tích và đánh giá động lực học hệ thống lái ô tô” Với mục đích xem xét, đánh giá động lực học ô tô khi quay vòng. Từ đó đưa ra những lời khuyên để đảm bảo quỹ đạo chuyển động và ổn định cho xe khi chuyển hướng. Nội dung đề tài : ﬁ ﬂ & Trình bày về nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động chung của một hệ thống lái. Đưa ra một số bộ phận chính và các thông số cơ bản của hệ thống lái. ﬁ ﬂ ! ' Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động một số hệ thống lái cũng như từng bộ phận của hệ thống lái đó. Hệ thống lái thuần túy cơ khí, hệ thống lái có trợ lực và hệ thống lái trợ lực có điều khiển. ﬁ ﬂ ﬃ # ! ! Xây dựng phương trình động lực học khi xe quay vòng, xác định các hàm truyền cho các tham số chuyển vị của xe. Kết hợp với việc lập Đ $ ﬃ ﬂ ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " trình trên phần mềm Matlab để đánh giá động lực học quay vòng tĩnh và động của ô tô. Sau quá trình thực hiện, với sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của thầy giáo Th.S Phạm Thế Minh đồ án đã được hoàn thành. Song do thời gian và trình độ bản thân còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được ý kiến chỉ bảo của các thầy cô giáo cùng toàn thể các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Phạm Thế Minh cùng toàn thể thầy cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Máy đã tạo điều kiện giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. Hà nội, Tháng 5 năm 2010 Sinh viên thực hiện Nguyễn Như Huế ﬁ ﬂ & ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI. 1.1. Nhiệm vụ yêu cầu và phân loại 1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống lái dùng để giữ đúng hướng chuyển động hoặc thay đổi hướng chuyển động của ô tô khi cần thiết. Có thể thay đổi hướng chuyển động bằng cách: + Thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng (hình1-1(a)) + Thay đổi mô men xoắn ở bánh sau chủ động (hình1-1(b)) + Kết hợp đồng thời cả hai phương pháp trên. Phương pháp quay các bánh xe dẫn hướng để quay vòng xe cơ giới được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. Phương pháp thay đổi hướng momen ở các bánh xe chủ động thường áp dụng cho các loại xe cơ giới bánh xích. Đối với xe bánh xích, có thể kết hợp việc truyền momen khác nhau đến các bánh chủ động ở hai bên của xe với việc hãm các bánh xe phía gần tâm quay vòng để quay vòng trên diện tích rất nhỏ, thậm chí có thể quay vòng xe tại chỗ. Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì hệ thống lái là hệ thống quan trọng nhất. ﬁ ﬂ ﬂ ﬀ ﬁ ﬂ & ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " 1.1.2. Yêu cầu của hệ thống lái Hệ thống lái phải đảm bảo các yêu cầu sau: + Đảm bảo cho xe quay vòng ngoặt, trong thời gian ngắn, trên diện tích bé. + Đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe dẫn hướng tránh trượt lê gây mòn lốp. + Các bánh xe dẫn hướng khi ra khỏi đường vòng cần phải tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng, hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng thì cần đặt lực lên vành tay lái nhỏ hơn khi xe đi vào đường vòng. + Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướng lên các vành tay lái + Hệ thống lái không được có độ dơ lớn. Với xe có tốc độ lớn hơn 100Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 18 độ. Với xe có tốc độ lớn nhất nằm trong khoảng (25 – 100)Km/h độ dơ vành tay lái cho phép không vượt quá 27 độ. + Giữ cho xe chuyển động thẳng ổn định + Đặt cơ cấu lái lên phần được treo của ô tô (để kết cấu của hệ thống treo không ảnh hưởng đến cơ cấu lái), cấu tạo đơn giản điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi. + Với hệ thống lái có trợ lực: Khi hệ thống trợ lực có sự cố hư hỏng vẫn có thể điều khiển được xe. Đảm bảo an toàn bị động của xe, không gây nên tổn thương cho người sử dụng khi bị đâm chính diện. ﬁ ﬂ & ﬀ ﬁ ﬂ ﬃ ! " 1.1.3. Phân loại hệ thống lái a) Phân loại theo cách bố trí cơ cấu lái + Loại cơ cấu lái đặt bên trái (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiều chuyển động là bên phải, đại đa số các nước có luật giao thông đi bên phải). + Loại cơ cấu lái đặt bên phải (dùng cho các nước có luật giao thông qui định chiều chuyển động là

Các file đính kèm theo tài liệu này:

Nghiên cứu,phân tích đánh giá động lực học hệ thống lái oto.pdf