Đồ án Phân tích một số kết cấu sử dụng trên ô tô hiện nay

Chương 1: Giới thiệu chung về sự phát triển ôtô hiện nay Nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới ngày nay đã đạt được những thành tựu cao về chất lượng sử dụng, tính kinh tế, độ tin cậy, tính năng an toàn chuyển động, mức độ hoàn thiện kết cấu v v … Sự cạnh tranh gay gắt trên thị trường ô tô thế giới đã thúc đẩy những nước có nền kỹ thuật cao như Mỹ, Nhật Bản, Đức, Pháp … đầu tư kỹ thuật và công nghệ mạnh cho công nghiệp sản xuất ô tô. Có thể nói sự đầu tư này diễn ra hàng ngày, hàng giờ và cũng vì vậy về mặt kết cấu, kiểu dáng và chất lượng liên tục. Sự thay đổi có thể nhận thấy ở những khía cạnh nhỏ của từng hệ thống, từng kết cấu trên các loại ô tô gần đây Kết quả của việc đầu tư vào kỹ thuật và công nghệ mạnh là khả năng tự động hóa ngày càng cao của các hệ thống trên ô tô nhờ sử dụng các chương trình máy tính vi xử lí và hệ thống chuẩn đoán kỹ thuật, giúp cho các đối tượng sử dụng, khai thác ô tô giảm nhẹ lao động, đồng thời giảm nhanh chóng phát hiện bệnh của xe để xử lí. Tuy nhiên, các hệ thống tự động điều khiển và chuẩn đoán kỹ thuật là một trong những lĩnh vực kỹ thuật cao cấp, đòi hỏi đối tượng sử dụng phải có những kiến thức nhất định mới khai thác đúng và không gây những hư hỏng, thiệt hại đáng tiếc. Sự phát triển của ô tô có những chuyển hướng mạnh mẽ vào khoảng giữa thập kỷ 70, trong thập kỷ 80 của thế kỷ này và tiếp tục đến ngày nay, khi mà yêu cầu về bảo vệ môi trường và nguồn nhiên liệu đã được đạt ra ở mức độ cao. Đồng thời, cũng vào thời kỳ này các ngành điện tử, tin học. tự động hóa cũng đạt mức phát triển cao, cho phép áp dụng vào công nghiệp sản xuất ô tô. Nhờ đó mà kỹ thuật ô tô có những bước phát triển đáng kể Những hướng chính về phát triển ô tô trong giai đoạn này là hoàn thiện và cải tạo cơ bản hệ thống ô tô truyền thống ( chạy xăng và dầu Diezen ) Mặt khác tìm tòi các nguồn năng lượng khác như ắc quy điện, năng lượng mặt trời, Hydro lỏng, khí sinh hoc … Đối với các ô tô truyền thống có thể nhận thấy những hướng phát triển chính là tăng cường khả năng tự động hóa các hệ thống ô tô nhăm: ( Tăng tính kinh tế nhiên liệu ( Giảm lượng khí độc trong khi xả ( Tăng tính năng an toàn chuyển động ( Giảm công bảo dưỡng kỹ thuật ( Tăng hiệu quả điều khiển công tác vận tải ( Tăng tiện nghi cho lái xe, hành khách Những phần tử chương trình, bộ nhớ vvv … của kỹ thuật máy tính điện tử, kỹ thuật siêu âm, Laze cũng được áp dụng vào các kết cấu mới của ô tô. Trong tương lai chúng ta sẽ được chứng kiến cuộc cách mạng vi mạch và vi kết cấu trong kỹ thuật ô tô. Trên 1 số xe ô tô phục vụ du lịch quốc tế có thể trang bị hệ thống dẫn đường tự đông cho lái xe. Các dịnh vụ về thông tin, nghe nhìn hiện đại cũng được trang bị cho ô tô. Có thể nói đối với hệ thống ô tô truyền thống trong tương lai còn tiếp tục có sự chạy đua về chất lượng và kỹ thuật, hình thức và mức độ tiện nghi, giá thành và dịch vụ bảo hành Mục tiêu của ngành cơ khí ô tô là nhằm đào tạo đội ngũ nắm vững chuyên môn của ngành học về các nguyên lý cơ bản, về cấu tạo, nguyên lý hoạt động tính năng kỹ thuật của các loại ôtô để có khả năng khai thác, sửa chữa, bảo trì và quản lý kỹ thuật ô tô. Có khả năng tính toán thiết kế mới và thiết kế cải tiến các loại ô tô theo các yêu cầu trong thực tế sản xuất. Nắm vững các nghiệp vụ quản lý, tổ chức, khai thác các phương tiện vận tải ô tô. Nắm được xu hướng phát triển và tiến bộ khoa học kỹ thuật của chuyên ngành để có khả năng nghiên cứu sâu, giải quyết các vấn đề khoa học kỹ thuật trong ngành, góp phần vào công cuộc đổi mới của đất nước, theo kịp sự tiến bộ không ngừng của tiến bộ khoa học kỹ thuật trên thế giới. Như vậy, sinh viên ngành cơ khí ô tô chủ yếu là thiết kế sản phẩm. Ngoài ra thì có thể tham gia vào các dây chuyên sản xuất, quản lý chất lượng… Ở nước ta, vận tải ôtô đang đóng vai trò chủ đạo trong vận tải quốc nội. Tuy vậy, hầu hết ôtô của chúng ta hiện nay là nhập khẩu, công nghiệp cơ khí ôtô trong nước hiện nay chủ yếu là sửa chữa, hoán cải và bảo trì kỹ thuật. Chính phủ và Bộ Giao thông Vận tải đã có những dự án xây dựng các Nhà máy chế tạo ô tô hiện đại tại Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh. Để đáp ứng được sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nước ta trong hiện tại và 10, 20 năm nữa thì việc đào tạo các cán bộ khoa học kỹ thuật cho ngành cơ khí ô tô là việc rất cần thiết và cấp bách trong giai đoạn hiện nay. Một số cơ cấu phát triển của ô tô hiện nay: ( Động cơ: Những đời ô tô nhập vào nước ta hiện nay có rất nhiều chủng loại, nhưng có thể chia thành 3 nhóm chính: Nhóm động cơ xăng loại chế hòa khí Nhóm động cơ xăng loại phun xăng Nhóm động cơ dầu ( diezen ) Trong từng nhóm lại phân biệt theo: Thể tích công tác của động cơ, được quy tròn về các giá trị hàng nghìn cm³ và được ký hiệu bằng 1.2, 1.6, 2.0 … Số lượng xúp páp của động cơ, ví dụ động cơ 4 xi lanh, mỗi xi lanh có 2 xúp páp hút, 2 xúp páp xả nên có tất cả 16 xúp páp và được ký hiệu là 16valve, 24 valve (với động cơ 6 xi lanh) … Động cơ ngang hay dọc Có tuốc bô tăng áp hay không Động cơ loại một dây thẳng hay hình chữ V, có góc đặt động cơ Ký hiệu riêng về thị trường xuất khẩu ( Bộ hơi : Trên các chi tiết của bộ hơi có chăt chẽ hơn về dấu qui định hiều lắp, số thứ tự xi lanh, cốt của piston và xéc măng ( Hệ truc khuỷu –tay biên – bánh đà : Vật liệu các bạc biên, bạc balie, có chất lượng cao nên lớp bạc này trông khá mỏng. Trên trục khuỷu, bạc ốp đều có các dấu ( Hệ thống phối khí: HTPK của các động cơ nêu trên là loại xúp páp treo, mỗi xy lanh có từ 2 đến 4 xúp páp ( ở 1 số xe đặc chủng có thể có 5 xúp páp/ 1 xi lanh, trong đó có 3 xúp páp nạp). Số trục cam có thể là 1 hoặc 2 trục. Nét đăc biệt cơ bản của một số xe là loại cò mổ không chỉnh. Để khác phục khe hở nhiệt và làm việc êm dịu, trong cấu trúc hệ thống có thêm cụm đệm dầu ( có xi lanh, piston dầu, lò xo, bi …. ) bố trí ở thân nắp máy phía đầu kia của cò mổ hoặc lắp gọn ngay vào đầu cò mổ phía xúp páp. Trong trường hợp này nếu kiểm tra khe hở xúp páp lúc máy nguội sẽ thấy cò mổ cứng, không có khe hở. Dẫn động trục cam của những loại động cơ này là kiểu truyền dây đai răng ( dây cuaroa răng ), có thể có các má đỡ, má tỳ tương ứng như ở động cơ xe LADA. Hình 1.1 là ví dụ động cơ không chỉnh xúp páp, còn trên hình 1.2 là đường dầu bôi trơn đến HTPK và các đệm dầu
Hình 1.1. Loại động cơ không điều chỉnh xuppap a. Cấu trúc tổng thể b. Cách bảo dưỡng, súc rửa cụm đệm dầu c. Cách kiểm tra tình trạng làm việc của cụm đệm dầu d. Phương án bố trí cụm đệm dầu cò mổ
Hình 1.2. Sơ đồ đường dầu của hệ thống bôi trơn cho loại động cơ có cụm đệm dầu Cho một trục cam Cho hai trục cam ( Hệ thống bôi trơn: Bơm dầu nhớt có 1 số ít là bơm bánh răng ăn khớp ngoài như các kết cấu đã quen thuộc. Đa số là bơm rôto ( ăn khớp trong và lệch tâm ) được lắp ngay ở đầu trục khuỷu như loại động cơ 4A – GE TOYOTA hoặc dẫn động bằng chính dây đai răng của HTPK, hoặc bằng bánh răng dẫn động riêng và bố trí ở ngay trong hộp bánh răng đầu trục khuỷu Hệ thống làm mát: Tuyến làm mát cơ bản của các động cơ nói trên cũng tương tự như các xe đã quen thuộc gồm áo nước, van hằng nhiệt, quạt két nước, và các đường dẫn phụ để sấy hoặc sưởi ấm … Ở đa số các xe – máy quạt két nước được dẫn động nhờ những mô tơ điện riêng ( có thể có 1 hoặc 2 ) và được điều khiển tự động thì nhiệt độ đạt được đến giá trị nhất định ( khoảng 90 – 95oC ). ( Hệ thống nhiên liệu: Đây là hệ thống có rất nhiều điểm khác biệt, thậm chí hoàn toàn khác biệt so với cấu trúc đã quen thuộc HTNL cũng chia thành 3 nhóm Nhóm dùng chế hòa khí ( động cơ xăng ) Nhóm phun nhiên liệu điều khiển điện tử ( động cơ xăng ) Nhóm HTNL diezen ( động cơ diezen ) ( Hệ thống nhiên liệu dùng chế hòa khí: Bộ chế hòa khí ( CHK ) mới có thể có một họng hoặc hai họng hút. Nếu là hai họng thì chức năng của mỗi họng khác nhau chứ không như những CHK quen thuộc. CHK vẫn gồm những phần tử chính như cấu trúc trước đây. Tuy nhiên CHK cho 1 số hãng TOYOTA, MITSUBISHI, MAZDA được hoàn thiện hơn và được bổ sung thêm các phần tử Cơ cấu le gió tự động ( đóng mở bướm gió tự động, cửa bù gió ) cơ cấu giảm chấn ga, cơ cấu tự động nâng chân ga khi bật điều hòa nhiệt độ, công tắc nhiệt, hệ thống kiểm soát thành phần khí xả, hệ thống tiết kiệm nhiên liệu ở chế dộ không tải cưỡng bức hoặc chống hiện tượng kích nổ diezen. Do yêu cầu về bảo vệ môi trường sống nen rất nhiều nước trên thề giới đã đề ra những tiêu chuẩn chặt chẽ về tỷ lệ các chất khí độc hại trong thành phần khí xả.
Hình 1.3. Sơ đồ kiểm tra thử nghiệm xác định thành phần khí xả và ví dụ về tiêu chuẩn về khí xả a. Sơ đồ của Mỹ 1. Phanh 2. Mô tơ dẫn động tang trống 3. Ống nối dẫn xả 4. Lọc khí  5. Ống chia khí 6. Ống làm lạnh 7. Đo nhiệt độ khí xả 8. Đo áp suất  9. Ống Ventury 10. Quạt 11. Túi phân tích 12. Cửa thoát   b. Tiêu chuẩn của Mỹ c. Tiêu chuẩn của Nhật Bản d. Sơ đồ thử nghiệm của nước Châu Âu 1. Phanh 2. Mô tơ dẫn động tang trống 3. Ống nối dẫn xả 4. Lọc khí  5. Ống chia khí 6. Ống làm lạnh 7. Đo nhiệt độ khí xả 8. Đo áp suất  9. Quạt nén khi pittông quay 10. Túi phân tích 11. Cửa thoát   e. Tiêu chuẩn Châu Âu ( Hệ thống nhiên liệu diêzen: Bơm cao áp là loại bơm chia ( chứ không phải bơm dãy, từng bơm bơm riêng từng vòi phun ) có thể thêm các van điện tử để cắt nhiên liệu hoặc van khóa nhiên liệu. ( Hệ thống điều khiển phun nhiên liệu và tiết kiệm nhiên liêu: Trung tâm của hệ thống là hộp ECU động cơ hay các tên gọi khác như EFI , TCCS , ECCS control unit ( Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu: Điểm mới là hệ thống điều khiển đèn pha – cốt. Các công tắc tổng đèn và công tắc pha – cốt được bố trí ở cụm công tắc tổng hợp trên vành tay lái. Các đèn cạnh, đèn pha – cốt, đèn hậu, đèn phanh vv … được đấu qua các rơ le đèn ( Ly hợp ( côn ): Đối với các xe có động cơ từ 4500 cm3 trở xuống thì ly hợp ở đây thường là loại 1 dĩa ma sát khô. Ly hợp ép là dạng lò xo đĩa nhiều cánh, các cánh đóng vai trò đòn mở ly hợp. Nạng mở ly hợp được dập từ tôn lá dày. Dẫn động ly hợp kiểu thủy lực có thêm trợ lực chân không. ( Hộp số: Thường có 3 – 4 số, nếu là 4 số thì trên vỏ xe có thể gắn mác 4 WD. Các xe tải có thể có 5 – 6 số. Ở 1 số xe có 2 cầu chủ động thì có hộp số phụ. Hộp số phụ của 1 số xe ( ví dụ như TOYOTA LAND CRUISER ) vẫn dùng bánh răng và tạo thành hộp số phụ riêng, tách rời hộp số chính. Còn ở xe của MITSUBISHI thì hộp số phụ liền cụm với hộp số chính và dẫn động từ hộp số chính sang hộp số phụ bằng xích ( Hệ thống lái: Hệ thống lái cơ bản không khác biệt mấy so với cấu trúc đã quen thuộc. Những điểm khác chủ yếu là ở phần trục tay lái, Loại dầu sử dụng cho HTL, bố trí và kết cấu hình thang lái, một số góc đặt bánh xe dẫn hướng, một số vấn đề về điêu khiển điện ở HTL có trợ lực. Một trong những cụm chính của HTL là cơ cấu lái. Cơ cấu lái của đa số các xe với động cơ từ 3400 cm trở xuống là loại Bánh răng xoắn – Thanh răng , mà các cụm chi tiết được trình bày trong chương 2. Chương 2: Phân tích một số kết cấu sử dụng trên ô tô hiện nay TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 2.1.Công dụng của hệ thống lái. Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ô tô hoặc giữ cho ô tô chuyển động theo một hướng nào đó. 2.2.Phân loại hệ thống lái: Có nhiều cách để phân loại hệ thống lái ô tô tuỳ theo từng phương pháp mà có các cách phân loại khác nhau. Có các cách phân loại sau: 2.2.1.Phân loại theo số bánh dẫn hướng Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước (2WS). Hệ thống lái với các bánh xe dẫn hướng ở cầu sau. Hệ thống lái với bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu (4WS). 2.2.2 phân loại theo nguyên lý làm việc của bộ phận trợ lực Trợ lực thuỷ lực. Trợ lực chân không. Trợ lực điện. Trợ lực cơ khí 2.2.3.Phân loại theo kết cấu của cơ cấu lái. Cơ cấu lái kiểu trục – bánh vít.
Hình 2.1:Sơ đồ cơ cấu lái trục vít bánh vít Cơ cấu lái kiểu vít me – êcu bi – thanh răng - bánh răng
Hình 2.2: Sơ đồ cơ cấu lái trục vít – êcu bi Cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng.
Hình 2.3: Sơ đồ cơ cấu lái thanh răng – bánh răng Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn. 2.2.4. Phân loại theo cách bố trí vành lái. Bố trí vành lái bên trái (đối với các nước có luật giao thông quy định chiều chuyển động bên phải). Bố trí vành lái bên phải (khi chiều chuyển động bên trái như Anh, Ấn Độ…) 2.3. Yêu cầu của hệ thống lái ôtô: Đảm bảo quay vòng ô tô thật ngoặt trong thời gian rất ngắn trên một diện tích nhỏ. Lái nhẹ (lực tác dụng lên vành tay lái bé) Đảm bảo động lực học quay vòng đúng để bánh xe dẫn hướng không bị trượt khi quay vòng. Hệ thống lái phải có khả năng ngăn được các va đập của các bánh xe dẫn hướng lên vành lái. Giữ cho xe chuyển động thẳng và ổn định. 2.4.Cấu tạo chung hệ thống lái ô tô: 2.4.1 Sơ đồ hệ thống lái Hình 2.4 Sơ đồ hệ thống lái 1: vành tay lái; 2: trục lái;3: cơ cấu lái; 4: đòn quay 5: xi lanh trợ lực; 6:piston trợ lực; 7: van phân phối 8: thanh kéo dọc;9 đòn quay đứng; 10: thanh kéo ngang 11: trụ đứng; 12: thanh bên 2.4.2 Kết cấu của hệ thống lái 2.4.2.1. Vành tay lái. Để tạo ra mô men quay vòng thì người lái phải tác dụng một lực lên vành tay lái. Vành tay lái có dạng hình tròn, có nan hoa bố trí đều hay không đều bên trong của vành tay lái. Mô men tạo ra trên vành lái là tích số của lực người lái trên vành tay lái với bán kính của vành lái. 2.4.2.2. Trục lái. Trục lái có nhiệm vụ truyền mô men lái xuống cơ cấu lái. Trục lái thường có hai loại: Loại trục lái có thể thay đổi được góc nghiêng và loại trục lái không thay đổi được góc nghiêng.
Hình 2.5: Các loại trục lái Đầu dưới của trục lái chính được nối với cơ cấu lái. Ngoài trục lái chính còn có thể có thêm một số cơ cấu hỗ trợ khác như: Cơ cấu hấp thụ va đập trục lái: Cơ cấu này giúp người lái tránh được những thương tích khi xe bị tai nạn, theo hai cách: Bẻ gãy trục lái tại thời điểm va đập (va đập sơ cấp) và giảm va đập thứ cấp lên vô lăng do lực quán tính. Cơ cấu nghiêng trục lái. Cơ cấu này cho phép chọn vị trí vô lăng phù hợp với tư thế của người lái. Dựa vào vị trí của điểm tựa nghiêng, cơ cấu nghiêng trục lái được phân thành các kiểu sau: Kiểu điểm tựa dưới. Kiểu điểm tựa trên. Cơ cấu khoá tay lái. Cơ cấu này khoá trục lái chính vào ống trục lái khi khoá điện rút ra khỏi ổ khoá. Vì vậy, vô lăng không thể quay được ngay cả khi khởi động được động cơ. Hiện nay có hai kiểu khoá tay lái được sử dụng rất phổ biến là: Ống khoá điện kiểu nút ấn. Ống khoá điện kiểu ấn. 2.4.2.3. Cơ cấu lái Tỷ số truyền của cơ cấu lái. Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bao tăng mô men từ vành lái đến các bánh xe dẫn hướng. Tỷ số truyền cơ cấu lái c i là tỷ số giữa góc quay các phần tử tương ứng của vành lái và góc quay của đòn quay đứng . Hình2.6: Quy luật thay đổi tỷsố truyền trong cơ cấu lái Trong đó: dθ - góc quay vành lái; dΩ - góc quay đòn quay đứng; ω θ - vận tốc góc vành lái; ωΩ - vận tốc góc của đòn quay đứng. Tỷ số truyền ic có thể thay đổi hoặc không đổi. Trên hình 2.6 là một ví dụ về quy luật thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái theo góc quay vành lái. Khi θ ≤ 90o thì i c =const và có giá trị cực đại; Khi 90o<θ ≤ 270o thì i c giảm nhanh; Khi θ > 270o thì ic gần như không đổi. Với quy luật thay đổi như trên, khi ô tô chuyển động trên đường thẳng với vận tốc cao, người lái chỉ phải đánh lái với các góc rất nhỏ xung quanh vị trí trung gian, nên chỉ số truyền lớn làm tăng độ chính xác điều khiển hướng. Hơn nữa tỷ số truyền lớn có tác dụng làm giảm va đập truyền ngược từ đường lên vô lăng. Ở các góc quay vành lái lớn, tỷ số truyền nhỏ giúp bánh xe quay nhiều hơn, cho phép ô tô có thể quay vòng trong những chỗ hẹp, bán kính quay vòng nhỏ. Các kiểu cơ cấu lái thường được sử dụng. • Cơ cấu lái trục vít chốt quay. Phân loại, gồm hai loại: Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay. Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay. Hình 2.7: cơ cấu lái trục vít chốt quay. Công dụng Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho trước. Tuỳ theo điều kiện cho trước khi chế tạo khi tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấu chốt quay với tỷ số nguyên không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung gian. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi. • Cơ cấu lái trục vít con lăn. Loai cơ cấu lái này được sử dụng rộng rãi nhất. Cơ cấu lái gồm trục vít tăng ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo lực truyền qua cơ cấu lái. Cơ cấu lái vít me – êcu bi – thanh răng – bánh răng. Gồm một trục vít có hai đầu được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít và êcu có rãnh tròn có chứa các viên bi lăn trong rãnh. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu. Khi trục vít quay (phần chủ động), êcu bi chạy dọc trục vít, chuyển động này làm quay răng rẻ quạt. Trục của bánh răng rẻ quạt là trục đòn quay đứng. Khi bánh răng rẻ quạt quay làm cho đòn quay đứng quay, qua các đòn dẫn động làm quay bánh xe dẫn hướng.
Hình 2.9: Cơ cấu lái kiểu bi tuần hoàn 1.Vỏ cơ cấu lái. 6.Phớt. 2. Ổ bi dưới. 7. Đai ốc điều chỉnh. 3. trục vít. 8. Đai ốc hãm. 4. Êcu bi. 9.Bánh răng rẻ quạt. 5. Ổ bi trên. 10.Bi. Cơ cấu lái kiểu vít me – êcu bi – thanh răng – bánh răng có ưu điểm lực cản nhỏ, ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt nhỏ (ma sát lăn). 2.4.2.4. Dẫn động lái. Khái niệm: Dẫn động lái bao gồm hệ thống các đòn để truyền lực từ cơ cấu lái đến các bánh xe, đồng thời đảm bảo cho các bánh xe của ô tô quay vòng với động lực học lớn. Bộ phận quan trong nhất của dẫn động lái là hình thang lái có nhiệm vụ đảm bảo động học các bánh xe dẫn hướng của ô tô làm cho lốp xe khỏi bị trượt lê khi lái lốp ít bị mòn. Ngoài ra kết cấu của hình thang lái còn phải phù hợp với bộ phận dẫn hướng của hệ thống treo, để khi bánh xe chuyển hướng dao động thẳng đứng thì không ảnh hưởng đến động học của dẫn động lái. Phân loại: Đối với hệ thống treo phụ thuộc thì dẫn động lái bao gồm: dầm cầu đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết với các đòn bên bằng những khớp cầu (rotuy1 lái). Các đòn bên quay quanh đường tâm trụ đứng. - Đòn kéo ngang nằm sau dầm cầu liền. - Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu. Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau. Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập được trình bày theo hình dưới đây.
Hình 2.10: Dẫn động lái điển hình của hệ thống treo độc lập Hiện nay trên xe con thông dụng là hệ thống treo độc lập, do vậy dẫn động lái có rất nhiều đòn và khớp. Cấu tạo các khớp, đòn, giảm chấn của dẫn động lái. • Khớp cầu Khớp cầu dùng trong hệ thống lái có hai dạng: Khớp cầu bôi trơn thường xuyên Khớp cầu bôi trơn một lần. Ngày nay khớp cầu dùng cho xe con là loại không cần bảo dưỡng (bôi trơn một lần). Khớp cầu dùng cho xe tải là khớp cầu bôi trơn thường xuyên. • Các đòn dẫn động lái Thông thường các đòn dẫn động lái có hai dạng là dạng có 4 khâu và dạng có 6 khâu thường dùng ở các hệ thống treo độc lập • Giảm chấn của hệ thống lái Tác dụng của giảm chấn là dập tắt các dao động từ mặt đường lên vành tay lái, ổn định vành lái khi trên đường xấu.Trong hệ thống lái có cường hoá thì cường hoá đóng vai trò như một giảm chấn. Dẫn động lái phải đảm bảo các chức năng sau. Nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. Đảm bảo quay vòng của các bánh xe dẫn hướng sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên lớn ở tất cả các bánh xe, đồng thời tạo liên kết giữa các bánh xe dẫn hướng. Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kéo bên. Nhờ hình thang lái nên khi quay vành tay một góc thì các bánh xe dẫn hướng sẽ quay đi một góc nhất định. Hình thang lái có thể bố trí trước hoặc sau cầu dẫn hướng tuỳ theo bố trí chung. Quan hệ học ackerman. Quan hệ học ACKERMAN biểu thị quan hệ góc quay của các bánh xe dẫn hướng quanh trục đứng với giả thiết tâm quay tức thời của xe nằm trên đường kéo dài của tâm trục cầu sau.
Hình 2.11: Quan hệ hình học của ACKERMAN Để thực hiện quay vòng đúng thì các bánh xe dẫn hướng (trên cùng một cầu) phải quay theo một góc α , β khác nhau và quan hệ hình học được xác định theo biểu thức sau:
Trong đó: L: Chiều dài cơ sở của xe. B : Khoảng cách của hai đường tâm trụ quay đứng trong mặt phẳng đi qua tâm trục bánh xe và song song với mặt đường. α ,β : Góc quay của bánh xe dãn hướng phía trong và phía ngoài. Để đảm bảo điều kiện trên thì trên xe sử dụng cơ cấu hình thang 4 khâu gọi là hình thang lái Đantô. Hình thang lái Đantô chỉ áp dụng đúng điều kiện trên, song do kết cấu đơn giản nên được dùng rất phổ biến. Mỗi một chủng loại xe, có kích thước và vị trí đòn của cơ cấu 4 khâu sao cho sai lệch trong quan hệ hình học của cơ cấu lái 4 khâu với quan hệ hình học ACKERMAN chỉ nằm ở góc quay bánh xe dẫn hướng lớn. Giá trị sai lệch so với lý thuyết từ 0030' đến 10 khi bánh xe dẫn hướng ở vùng quay vòng gấp. Đối với dầm cầu liền, hệ thống treo phụ thuộc thì cấu tạo của hình thang lái Đantô như sau: Dầm cầu đứng đóng vai trò là một khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết với đòn bên bằng những khớp cầu (rotuy1 lái). Các đòn bên quay quanh đòn tâm trụ đứng.
Hình 2.12: Cơ cấu 4 khâu khi có dầm cầu liền Hình (a) Đòn kéo ngang khi có dầm cầu liền. Hình (b) Đòn kéo ngang nằm trước dầm cầu. Trên hệ thống treo độc lập, số lượng các đòn và khớp tăng lên nhằm đảm bảo các bánh xe dịch chuyển độc lập với nhau. Số lượng đòn tăng lên tuỳ thuộc vào kết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấu lái, dẫn động lái và hệ thống treo nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hình học ackerman, tức gần đúng hình thang lái Đantô. Hai phương pháp bố trí dẫn động lái điển hình ở hệ thống treo độc lập trình bày trên
Hình 2.13: Cơ cấu đòn ngang nối liên kết với hệ thống treo độc lập Hình (a): Đòn ngang nối nằm sau dầm cầu. Hình (b): Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu. Một số xe tải hạng nặng dùng dẫn động lái hai cầu trước tức 4 bánh dẫn hướng và hai hình thang lái 4 khâu Đantô.
Hình 2.14: Bố trí hai cầu trước dẫn hướng Trong các kết cấu hiên nay, tỷ số truyền dẫn động lái thường nằm trong khoảng từ 0,85 đến 1,1. 2.4.2.5.Các góc đặt bánh xe. Để tránh trường hợp người lái tác động liên tục lên vô lăng để giữa xe ở trạng thái chạy thẳng, hoặc người lái phải tác dụng một lực lớn quay vòng xe, các bánh xe được lắp vào thân xe với các góc nhất. Những góc này được gọi chung là góc đặt bánh xe. Nếu các góc đặt bánh xe không đúng thì có thể dẫn đến các hiện tượng sau: Khó lái. Tính ổn định lái kém. Tuổi thọ lốp giảm (mòn nhanh). a) Góc nghiêng ngang của bánh xe (camber). • Khái niệm: Góc tạo bởi đường tâm của bánh xe dẫn hướng ở vị trí thẳng đứng với đường tâm của bánh xe ở vị trí nghiêng được gọi là góc camber, và đo bằng độ.
Hình 2.15: góc camber • Tác dụng: Góc camber ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác động của trọng lượng xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước. Đồng thời giảm cánh tay đòn của phản lực tiếp tuyến với trục đứng, để giảm mômen tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái. Khi chuyển động trên đường vòng, do tác dụng của lực ly tâm thân xe nghiêng theo hướng quay vòng, các bánh xe ngoài nghiêng vào trong, các bánh xe trong nghiêng ra ngoài so với thân xe. Để bánh xe lăn gần vuông góc với mặt đường để tiếp nhận lực bên tốt hơn, trên xe có tốc độ cao, hệ treo độc lập thì góc camber thường âm. b) Góc nghiêng dọc trụ đứng và chế độ lệch dọc (Caster và khoảng Caster). • Khái niệm: Góc nghiêng dọc của trục đứng đo bằng độ, xác định bằng góc giữa trục xoay đứng và phương thẳng đứng khi nhìn từ cạnh xe. Khoảng cách từ giao điểm của thanh trục đứng với mặt đất đến đường tâm vùng tiếp xúc giữa lốp và mặt đường gọi là khoảng Caster
Hình 2.16: Caster và khoảng Caster • Tác dụng: Hồi vị bánh xe do khoảng Caster: Dưới tác dụng của lực ly tâm khi bánh xe vào đường vòng hoặc lực do gió bên hoặc thành phần của trọng lượng xe khi xe đi vào đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện các phản lực bên Y b . Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng về phía sau một góc nào đó so với chiều tiến của xe (Caster dương) thì phản lực Y b của đường sẽ tạo với tâm tiếp xúc mômen ổn định, mô men đó được xác định bằng công thức sau: