CHƯƠNG 8 HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (11 trang)

Trang chủ

Giáo Dục - Đào Tạo

Cao đẳng - Đại học

CHƯƠNG 8 HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (857.48 KB, 11 trang )

CHƯƠNG VIII:HỆ THỐNG LÁI8.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU8.1.1.Công dụng:Hệ thống lái dùng để điều khiển hướng chuyển động của ô tô, thay đổihướng chuyển động hay là giữ nguyên hướng chuyển động của xe. Nó được thựchiện từ trên buồng lái tới các bánh xe dẫn hưóng.8.1.2. Phân loại hệ thống lái.- Theo phương pháp chuyển hướng:+ Chuyển hướng hai bánh xe trên cầu trước.+ Chuyển hướng tất cả các bánh xe (4WD).- Theo đặc điểm truyền lực.+ Hệ thống lái cơ khí.+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng thủy lực.+ Hệ thống lái cơ khí có trợ lực bằng điện- Theo kết cấu của cơ cấu lái.+ Cơ cấu lái kiểu bánh răng, thanh răng.+ Cơ cấu lái kiểu trục vít lõm, con lăn.+ Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi, thanh răng, bánh răng.- Theo cách bố trí vành tay lái.+ Vành tay lái bên trái.+ Vành tay lái bên phải.8.1.3.Các yêu cầu cơ bản của hệ thống lái.- Tính linh hoạt tốt: Khi xe quay vòng trên đường gấp khúc và hẹp thì hệthống lái phải xoay được bánh trước chắc chắn, dễ dàng và êm.- Lực lái thích hợp: Để lái dễ dàng hơn và thuận lợi trên đường đi thì nên chếtạo hệ thống lái nhẹ hơn ở tốc độ thấp và nặng hơn ở các tốc độ cao.- Phục hồi vị trí êm: Trong khi xe đổi hướng, lái xe phải giữ vô lăng chắcchắn. Sau khi đổi hướng, sự phục hồi – nghĩa là quay bánh xe trở lại vị trí chạythẳng – phải diễn ra êm khi lái xe thôi tác động lực lên vô lăng.- Giảm thiểu truyền các chấn động từ mặt đường lên vô lăng: Không để71mất vô lăng hoặc truyền ngược chấn động khi xe chạy trên đường gồ ghề.Đảm bảo phù hợp hệ thống lái và hệ thống treo về mặt động học và mặt độnglực học- Có giá thành thấp:mỗi một sản phẩm khi thiết kế và chế tạo cần phải phùhợp với thi trường một trong các yếu tố đó là giá thành.giá thành thấp mà chấtlượng không đổi thì sẽ được dùng phổ biến hơn.8.1.4. Sơ đồ kết cấu chung của hệ thống láiHệ thống lái là hệ thống điều khiển hướng chuyển động của xe. Nó có tácdụng là dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe dẫn hướngcũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hoặc cong của ôtô khi cần thiết. Trongquá trình chuyển động hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến sự an toàn chuyển độngnhất là ở tốc độ cao do đó hệ thống lái không ngừng được hoàn thiện.Cấu tạo của hệ thống lái miêu tả (hình 5.1) và bao gồm các bộ phận chính sauđây: vành lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng.Vành lái nhận lực từ cánh tay người điều khiển để tạo ra chuyển động quayvòng của nó và truyền mômen xoắn tới trục lái.72Trục lái bao gồm trục lái chính truyền chuyển động quay của vô lăng tới cơ1. Vành lái.2. Trục lái.3. Đòn quay.4. Hộp cơ cấu lái.5. Đòn kéo dọc.6. Đòn ngang liên kết.7.Đòn dẫn bánh xe.8. Đòn ngang bên.Hình 8.1. Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái9. Trục bánh xe.cấu lái và ống đỡ trục lái để cố định trục lái chính vào thân xe. Đầu phía trên củatrục lái chính được làm thon và xẻ hình răng cưa và vô lăng được xiết vào trục láibằng một đai ốc.Tại cơ cấu lái nhận mômen từ trục lái và thay đổi tỷ số truyền cơ cấu lái đểđưa tới các thanh dẫn động lái.Thanh dẫn động lái là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyềnchuyển động của cơ cấu lái tới các bánh xe trái và phải.8.2. CƠ CẤU LÁI8.2.1. Các thông số cơ bảnKhi phân tích và đánh giá hệ thống lái, thường quan tâm đến các yêucầu sau đây:- Khả năng đảm bảo tỷ số truyền hợp lý.- Kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tuổi thọ cao.- Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch.73- Độ dơ của cơ cấu lái nhỏ.- Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp, điều chỉnh.8.2.2. Các cơ cấu lái thông dụnga. Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng.Cơ cấu lái kiểu này hiện nay có mặt phổ biến trên các loại xe có 4 ÷ 5chỗ ngồi. Có hai dạng cấu tạo cơ bản:- Thanh răng liên kết với đòn ngang bên qua ổ bắt bu lông.- Thanh răng liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng.Hình 8.2. Cơ cấu lái bánh răng thanh răng1. Đòn ngang bên phải 2. Đòn ngang bên trái3. Thanh răng4. Lò xo5.Bọc cao su6. Trục bánh răng7. Khớp nối trục láiBánh răng có cấu tạo răng nghiêng, đầu dưới lắp trên ổ thanh lăn kim,đầu trên lắp ổ bi cầu. Êcu rỗng trong đó có phớt che bụi đảm bảo bánh răngquay nhẹ nhàng. Vì bánh răng có kích thước nhỏ nên được chế tạo liền trục.Thanh răng nằm dưới bánh răng có cấu tạo răng nghiêng. Thanh răngchuyển động tịnh tiến trên hai bạc trượt. Cụm bạc trượt có dạng tiết diệnvành khăn nằm bên phải, cụm bạc trượt nửa vành khăn nằm ở dưới bánhrăng. Bạc trượt nửa vành khăn có lò xo trụ tỳ chặt và được điều chỉnhthường xuyên trong sử dụng thông qua êcu điều chỉnh. Êcu điều chỉnh nằmdưới cơ cấu lái. Giữa bạc trượt này và êcu điều chỉnh luôn tồn tại khe hở đểđảm bảo tác dụng của lò xo tỳ. Trên êcu điều chỉnh có ốc khóa chặt để tránhtự nới lỏng ốc điều chỉnh. Cơ cấu lái đặt trên vỏ xe, để tạo góc ăn khớp lớncho bộ truyền răng nghiêng. Bánh răng đặt nghiêng ngược chiều nghiêngcủa thanh răng, nhờ vậy hệ số trùng khớp của bộ truyền lớn làm việc êm, vàphù hợp với việc bố trí vành lái trên xe.74Bộ truyền được bôi trơn bằng mỡ, hai đầu vỏ có nắp tôn bao kín,. Haiđầu thanh răng có lắp các khớp nối đòn ngang bên. Vỏ cơ cấu lái bắt với vỏxe nhờ hai ụ cao su đặt ở hai đầu cơ cấu lái.b. Cơ cấu lái trục vít – con lăn (globoit)1. Cácte của cơ cấu4. Miếng lót7. Vòng đệm chặn10. trục láiHình 8.3. Cơ cấu lái trục vít con lăn2. Trục của đòn quay đứng3. Con lăn ba răng5. Trục vít6. Nút8. Đai ốc mũ9. Trục con lăn11. Vít điều chỉnh12. Chốt hãm13. Vòng phớt14. Đòn quay đứng16. Ống lót bằng đồng thanh15.Đai ốcĐặc điểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít lõm(globoit) và con lăn ăn khớp.Trục vít lõm được bắt với vành lái thông qua trục lái và trục các đăng.Trục vít ép căng với trục và quay trên hai ổ bi. Ổ bi có thể điều chỉnh độ dơnhờ các căn đệm điều chỉnh. Phớt che bụi chắn dầu. Dạng trục vít lõm chophép thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái. Sự thay đổi này không lớn (khoảng10%), ở vị trí trung gian, tỷ số truyền lớn nhằm giảm nhẹ lực đánh tay lái, ởcác vị trí biên, tỷ số truyền nhỏ, lực đánh lái lớn, nhưng có thể điều chỉnhgóc quay bánh xe nhanh chóng. Con lăn ăn khớp với trục vít và có thể lắctrên trục để tạo nên chuyển động quay của trục này. Con lăn quay trơn trêntrục nhằm giảm ma sát khi hoạt động. Giữa con lăn và trục có ổ bi kim. Trụcđặt trên nạng (đồng thời là trục bị động). Trục bị động đặt trên bạc tựa dài vàđược hạn chế dọc trục nhờ ốc giữ và ốc điều chỉnh. Phớt chắn dầu và che bụi75cho trục bị động. Đầu ngoài trục bị động dạng hình côn nhỏ có then tam giácđể lắp đòn quay đứng dẫn động các đòn của hệ thống lái. Để giữ chặt đònđứng với trục quay nhờ đệm vênh và êcu. Vị trí tương đối của con lăn vàtrục vít được xác định nhờ ốc điều chỉnh đặt trên nắp của cơ cấu lái. Giữatâm con lăn và tâm trục vít có độ lệch, khi sử dụng chỗ ăn khớp bị mòn, cóthể đẩy sâu con lăn vào trục bị động tạo nên khả năng ăn khớp mới với độdơ nhỏ. Vỏ của cơ cấu lái có các lỗ để bắt trên giá của xe. Trên nắp có mộtlỗ đổ dầu và xác định mức dầu trong cơ cấu láiLoại cơ cấu lái trục vít con lăn thường được lắp trên xe con có cầu sauchủ động và xe tải lớn, có tỷ số truyền thay đổi, hiệu suất thuận lớn hơn hiệusuất nghịch đảm bảo giảm va đập từ bánh xe truyền lên vành lái. Khe hở bêntrong cơ cấu lái nhỏ ở vùng trung gian, còn ở các biên, khe hở bên lớn tránhkẹt cơ cấu lái khi vùng trung gian bị mòn. Cơ cấu có độ bền mòn cao, khảnăng làm việc tốt nên dùng cho xe có khả năng cơ động cao.c. Cơ cấu lái loại bi tuần hoàn (trục vít êcu bi – thanh răng bánh răng)Cơ cấu lái loại này được dùng cho các xe loại lớn có hoặc không có trợlực, trên xe nhỏ ít dùng hơn.Cấu tạo của nó bao gồm: Trục vít quay xung quanh tâm và êcu ômngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp, tạo nên bộ truyền trục vít – êcu.Bên ngoài êcu có các răng dạng thanh răng. Các răng của bánh răng (mộtphần bánh răng) ăn khớp với thanh răng, tạo nên bộ truyền thanh răng –bánh răng. Như vậy khi trục vít (đóng vai trò chủ động ) quay, êcu thanhrăng chuyển động tịnh tiến, bánh răng quay theo (đóng vai trò bị động).Hộp cơ cấu láiỔ bi tiếp xúc gócÊ cuTrục vítTrục vành rẻ quạtVành rẻ quạtBi76Hình 8.4. Cơ cấu lái trục vít êcu bi - thanh răng bánh răngTrục vít đặt trên hai ổ bi cầu và được điều chỉnh nhờ êcu 3. Các viên binằm trên hai nửa rãnh của trục vít và của êcu. Nhờ các viên bi lăn trong rãnhnên giảm ma sát đáng kể trên cơ cấu. Các viên bi được hoạt động theo vòngkín nhờ các rãnh dẫn bi. Kết cấu trục vít êcu bi có độ bền cao và không phảiđiều chỉnh. Thanh răng là mặt ngoài của êcu ăn khớp với bánh răng. Cácrăng được chế tạo không đều, một đầu to một đầu nhỏ. Bánh răng chế tạoliền trục có số lượng răng ít, profin răng thân khai, răng thẳng dạng côn.Nhờ cấu tạo răng thanh răng và răng bánh răng côn ngược chiều nên sau khicơ cấu bị mòn cho phép điều chỉnh được khe hở. Trục bánh răng đặt trên haiổ bi kim nằm trong vỏ và nắp. Đầu trục bánh răng có xẻ rãnh để đặt bulôngtỳ lên trục. Êcu hãm nằm ngoài nắp cố định vị trí của trục bị động. Nhờ kếtcấu này có thể điều chỉnh sự ăn khớp của thanh răng và bánh răng. Đầungoài của trục bị động có then tam giác ở dạng côn để lắp với đòn quay củadẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu làm việc trong dầu8.3. DẪN ĐỘNG LÁIDẫn động lái các bánh xe dẫn hướng được gọi là “dẫn động lái”. Dẫnđộng lái là sự kết hợp giữa các thanh nối và tay đòn để truyền chuyển độngcủa cơ cấu lái tới các bánh xe dẫn hướng. Thanh dẫn động lái phải truyềnchính xác chuyển động của vô lăng lên các bánh trước khi chúng chuyểnđộng lên xuống trong khi xe chạy. Có nhiều loại thanh dẫn động lái và kếtcấu khớp nối được thiết kế để thực hiện yêu cầu này.8.3.1. Kết cấuĐể thỏa mãn điều kiện không bị trượt bánh xe sau thì tâm quay vòngphải nằm trên đường kéo dài của tâm cầu sau, mặt khác các bánh xe dẫnhướng phải quay theo các góc α (đối với bánh xe ngoài); β (đối với bánhxe trong). Quan hệ hình học được xác định theo biểu thức:cotgα ∙cotgß = B/LTrong đó:77B- Khoảng cách của hai đường tâm trụ đứng trong mặt phẳng đi quatâm trục bánh xe và song song với mặt đường.L- Chiều dài cơ sở của xe.Hình 8.5. Cơ cấu 4 khâu có dầm cầu liềna. Đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầub. Đòn ngang liên kết nằm trước dầm cầu8.3.2. Động học hình thang láiĐể đảm bảo điều kiện này, trên xe sử dụng cơ cấu bốn khâu có tên làhình thang lái Đantô. Cơ cấu bốn khâu đặt trên cầu trước có dầm cầu liền cóhai dạng như trên. Cấu tạo của chúng bao gồm: dầm cầu cứng đóng vai tròmột khâu cố định, hai đòn bên dẫn động các bánh xe, đòn ngang liên kết haiđòn bên bằng khớp cầu (rôtuyn). Các đòn bên quay xung quanh đường tâmHình 8.6. Cơ cấu đòn ngang nối liên kết trên hệ thống treo độc lậpa. Đòn ngang nối nằm sau dầm cầub. Đòn ngang nối nằm trước dầm cầu78trụ đứng. Khi đòn ngang liên kết nằm sau dầm cầu, phương pháp bố trí nhưsau.Trên hệ thống treo độc lập, số lượng đòn và khớp tăng lên nhằm đảmbảo các bánh xe dịch chuyển độc lập. Số lượng đòn tăng lên tùy thuộc vàokết cấu của cơ cấu lái, vị trí bố trí cơ cấu lái, không gian cho phép bố tríđòn, khớp, độ cứng vững của kết cấu… nhưng vẫn đảm bảo quan hệ hìnhhọc của Akerman, tức là gần đúng với cơ cấu Đantô.8.4. TRỢ LỰC LÁI8.4.1 Bố trí chungTrợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm nhẹ cường độ lao độngcủa người lái, giảm mệt mỏi khi xe hoạt động trên đường dài. Ý nghĩa củatác dụng này trên xe con không lớn lắm, tuy nhiên trên xe cao tốc cần thiếtbố trí trợ lực còn nhằm nâng cao an toàn chuyển động khi có sự cố lớn ởbánh xe ( nổ lốp, hết khí nén trong lốp…) và giảm va đập truyền từ bánh xelên vành lái.Xe con bố trí trợ lực lái dạng thủy lực với kết cấu gọn. Hệ thống trợ lựclái là một hệ thống tự nhiên điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn nănglượng (NNL), van phân phối (VPP) và xilanh lực (XLL). Tùy thuộc vào việcsắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra:VVP, XXL đặtchung trong cơ cấu lái.- VPP nằm trong cơ cấu lái, còn XLL nằm riêng.- VPP, XLL đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.- XLL nằm chung vơi cơ cấu lái, còn VPP nằm riêng.- VPP, XLL, cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.8.4.2. Một số hệthống lái trợ lựca. Hệ thống lái trợlực thuỷ lực79Hinh 8.7. Hệ thống lái trợ lực thuỷ lựcHoạt động của hệ thống lái có trợ lực là sử dụng công suất của độngcơ để dẫn động bơm trợ lực lái tạo áp suất thuỷ lực. Khi xoay vô lăng, sẽchuyển mạch một đường dầu tại van điều khiển.Vì áp suất dầu đẩy pitôngtrong xy lanh trợ lực lái. Lực cần đẩy vô lăng để điều khiển sẽ giảm. Chínhvì vậy phải thường xuyên kiểm tra dầu trợ lực lái.b. Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực - điệnHinh 8.8. Hệ thốnglái trợ lực thuỷ lực-điện EHPSNhìn chung một hệ thống lái có trợ lực sử dụng động cơ để dẫn độngbơm trợ lực tạo áp suất thuỷ lực. EHPS là một hệ thống lái có trợ lực sửdụng mô tơ để tạo áp suất thuỷ lực và giảm lực cần thiết để điều khiển vôlăng .Do đó hệ thống này giảm phụ tải trong động cơ làm giảm nhiên liệu.ECU kiểm soát tốc độ của môtơ theo các thông số như tốc độ xe và gócquay của vô lăng.5.2.5. Hệ thống lái trợ lực phi tuyến tính mới80Hình 8.9. Hệthống lái trợ lựcthuỷ lực81