ĐỒ ÁN KHẢO SÁT VÀ KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ ...

MỤC LỤC

MỤC LỤC............1

1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 2

2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI. 2

2.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU.. 2

2.2. CÁC SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÁI 12

2.3. CƯỜNG HOÁ LÁI 13

2.4. TÍNH Ổ ĐỊNH CỦA BÁNH XE DẪN HƯỚNG.. 18

3. GIỚI THIỆU Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 22

3.1. SƠ ĐỒ TỔNG THỂ Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 22

3.2. ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 22

3.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC.. 24

3.4. HỆ THỐNG PHANH.. 27

3.5. HỆ THỐNG LÁI 27

3.6. HỆ THỐNG TREO.. 29

3.7. HỆ THỐNG AN TOÀN.. 30

3.8. HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA.. 31

4. HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 32

4.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 32

4.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 33

4.3. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA   34

5. TÍNH TOÁN KIỂM TRA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 43

5.1. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI 43

5.2. XÁC ĐỊNH MÔMEN QUAY VÒNG CỦA CÁC BÁNH XE DẪN HƯỚNG.. 43

5.3. XÁC ĐỊNH LỰC CẦN THIẾT TÁC DỤNG LÊN VÔ LĂNG.. 47

5.4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN DẪN ĐỘNG LÁI 48

5.5. Tính toán kiểm tra hình thang lái 52

6. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC.. 56

6.1. ĐỘ RƠ VÀNH TAY LÁI 56

6.2. LỰC TRÊN VÀNH TAY LÁI GIA TĂNG HAY KHÔNG ĐIỀU.. 57

6.3. ÁP SUẤT CỦA CƯỜNG HÓA LÁI THỦY LỰC  HỆ THỐNG LÁI KHÔNG ỔN ĐỊNH   57

7. BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA.. 59

7.1. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI 59

7.2. SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI 59

8. KẾT LUẬN.. 61

TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 62

LỜI NÓI ĐẦU

   Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thông thì đồ án tốt nghiệp là không thể thiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô. Trong quá trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát một hệ thống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng. Điều này củng cố kiến thức đã được học, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý: Nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việc của một cán bộ kỹ thuật.

   Hệ thống lái trên ô tô là một hệ thống rất quan trọng trên xe, nó dùng để giữ  cho ô tô chuyển động theo một hướng xác định nào đấy, thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe. Nên hệ thống lái ô tô cần phải đảm bảo: chuyển động thẳng ổn định, tính cơ động cao, động học quay vòng đúng, giảm các va đập, điều khiển nhẹ nhàng, ... để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.

   Trong tập đồ án tốt nghiệp này em được nhận đề tài ”Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva”. Nội dung của đề tài này giúp em hệ thống được những kiến thức đã học, nâng cao tìm hiểu các hệ thống của ôtô nói chung và hệ thống lái của ôtô Chevrolet Captiva nói riêng; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.

    Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn:…………… đã chỉ bảo tận tình và thầy giáo duyệt:…………, các thầy giáo bộ môn, đã hết sức tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài đồ án của mình.

                                                                                       ……., ngày …. tháng …. năm 20…..

                                                                                           Sinh viên thực hiện

                                                                                              ………….…..

1. MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển. Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao. Mà hệ thống lái là một bộ phận quan trọng đảm bảo tính năng đó. Việc quay vòng hay chuyển hướng của ôtô khi gặp các chướng ngại vật trên đường đòi hỏi hệ thống lái làm việc thật chuẩn xác.

Chất lượng của hệ thống lái phụ thuộc rất nhiều vào công tác bảo dưỡng sửa chữa. Muốn làm tốt việc đó thì người cán bộ kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu và nguyên lí làm việc của các bộ phận của hệ thống lái.

Đề tài: Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ôtô Chevrolet Captiva mong muốn đáp ứng một phần nào mục đích đó. Nội dung của đề tài đề cập đến các vấn đề sau:

-  Khảo sát hệ thống lái.

-  Tính toán kiểm tra.

-  Bảo dưỡng sửa chữa.

Các nội dung trên được trình bày theo các mục, nhằm mục đích nghiên cứu kết cấu và nguyên lí làm việc cũng như công dụng, phân loại, yêu cầu chung của các chi tiết cũng như từng cụm chi tiết. Sự ảnh hưởng của các chi tiết  hay từng cụm chi tiết đến quá trình làm việc cũng như các thông số kỹ thuật, để đảm bảo cho ôtô vận hành an toàn trên đường. Ngoài ra đề tài này còn đề cập đến vấn đề bảo dưỡng sửa chữa một số hiện tượng hư hỏng thường xuyên xảy ra của hệ thống lái.

2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ HỆ THỐNG LÁI

2.1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU

2.1.1. Công dụng

Hệ thống lái là tập hợp các cơ cấu dùng để giữ cho ôtô chuyển động theo một hướng xác định nào đó và để thay đổi hướng chuyển động khi cần thiết theo yêu cầu cơ động của xe.

 Hệ thống lái bao gồm các bộ phận chính sau:

-  Cơ cấu lái, vô lăng và trục lái: Dùng để tăng và truyền mômen do người lái tác dụng lên vô lăng đến dẫn động lái.

-  Dẫn động lái: Dùng để truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng và để đảm bảo động học quay vòng đúng.

-  Cường hoá lái: Cường hoá lái có thể có hoặc không. Dùng để giảm nhẹ lực quay vòng của người lái bằng nguồn năng lượng từ bên ngoài. Nó thường được sử dụng trong các xe có  tải trọng vừa và lớn

2.1.2. Yêu cầu

Hệ thống lái phải đảm bảo những yêu cầu chính sau:

- Đảm bảo chuyển động thẳng ổn định: Để đảm bảo yêu cầu này thì :

+ Hành trình tự do của vô lăng tức là khe hở trong hệ thống lái khi vô lăng ở vị trí trung gian tương ứng với chuyển động thẳng phải nhỏ (không lớn hơn 150 khi có trợ lực và không lớn hơn 50 khi không có trợ lực).

+ Các bánh dẫn hướng phải có tính ổn định tốt.

+ Không có hiện tượng tự dao động các bánh dẫn hướng trong mọi điều

kiện làm việc và mọi chế độ chuyển động.

- Đảm bảo tính cơ động cao: Tức xe có thể quay vòng thật ngoặt, trong một khoảng thời gian ngắn, trên một diện tích bé.

- Đảm bảo động học quay vòng đúng: Để các bánh xe không bị trượt lê gây mòn lốp, tiêu hao công suất vô ích và giảm tính ổn định của xe.

- Giảm được các va đập từ đường lên vô lăng khi chạy trên đường xấu hoặc gặp chướng ngại vật.

-  Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện: Lực điều khiển lớn nhất cần tác dụng lên vô lăng (Plmax) được qui định theo tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn ngành:

+ Đối với xe du lịch và tải trọng nhỏ: Plvmax không được lớn hơn 150 ¸ 200 N;

+ Đối với xe tải và khách không được lớn hơn 500 N.

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên vô lăng và mô men quay các bánh xe dẫn hướng (để đảm bảo cảm giác đường) cũng như sự tương ứng động học giữa góc quay của vô lăng và của bánh xe dẫn hướng.

2.1.3. Phân loại    

2.1.3.1. Theo vị trí bố trí vô lăng:

a. Vô lăng bố trí bên trái: (tính theo chiều chuyển động ) dùng cho những nước xã hội chủ nghĩa trước đây, Pháp, Mỹ ...

b. Vô lăng bố trí bên phải : Dùng cho các nước thừa nhận luật đi đường bên trái như: Anh , Thuỵ Điển ...

      Sở dĩ được bố trí như vậy là để đảm bảo tầm quan sát của người lái, đặt biệt là khi vượt xe.

2.1.3.2. Theo kết cấu  cơ cấu lái chia ra:

a. Trục vít - Cung răng

Loại này có ưu điểm là kết cấu đơn giản, làm việc bền vững. Tuy vậy có nhược điểm là hiệu suất thấp hth= 0,5….0,7; hng=0,4….0,55), điều chỉnh khe hở ăn khớp phức tạp nếu bố trí cung răng ở mặt phẳng đi qua trục trục vít.

Cung răng có thể là cung răng thường đặt ở mặt phẳng đi qua trục trục vít (hình 2.1) hoặc đặt ở phía bên cạnh (hình 2.2). Cung răng đặt bên có ưu điểm là đường tiếp xúc giữa răng cung răng và răng trục vít khi trục vít quay dịch chuyển trên toàn bộ chiều dài răng của cung răng nên ứng suất tiếp xúc và mức độ mài mòn giảm, do đó tuổi thọ và khả năng tải tăng. Cơ cấu lái loại này thích hợp cho các xe tải cỡ lớn. Trục vít có thể có dạng trụ tròn hay glôbôít (lõm). Khi trục vít có dạng glôbôit thì số răng ăn khớp tăng nên giảm được ứng suất tiếp xúc và mài mòn.

      Ngoài ra còn cho phép tăng góc quay của cung răng mà không cần tăng chiều dài của trục vít.

Hình 2.1. Trục vít lăn - cung răng đặt giữa

1- Ổ bi; 2- Trục vít; 3- Cung răng; 4-Vỏ.

                   Hình 2.2. Cơ cấu loại trục vít hình trụ - cung răng đặt bên

1- Ổ bi ; 2 - Trục vít; 3- Cung răng ; 4- Vỏ.

Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít - cung răng không đổi và xác định theo công thức:

            (2.1)

   Ở đây:

R0 - Bán kính vòng lăn của cung răng.         .

t - Bước trục vít.

Zt - Số mối ren trục vít.

Góc nâng của đường ren vít thường từ 8 ÷ 120. Khe hở ăn khớp khi quay đòn quay đứng từ vị trí trung gian đến các vị trí biên thay đổi từ 0,03 ÷ 0,05 mm. Sự thay đổi khe hở này được đảm bảo nhờ mặt sinh trục vít và vòng tròn cơ sở của cung răng có bán kính khác nhau.

b. Trục vít – con lăn             

Hình 2.3. Cơ cấu lái trục vít glôbôít - con lăn hai vành

1- Trục đòn quay đứng; 2- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh; 5- Trục vít; 6- Đệm điều chỉnh; 7- Con lăn; 8- Trục con lăn.

Cơ cấu lái loại trục vít - con lăn (hình 2.3) được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô do có ưu điểm:

- Kết cấu gọn nhẹ.

- Hiệu suất cao do thay thế ma sát trượt bằng ma sát lăn.

- Hiệu suất thuận: ηt = 0,77 - 0,82.

- Hiệu suất ngịch: ηn = 0,6.

- Điều chỉnh khe hở ăn khớp đơn giản và có thể thực hiện nhiều lần.

Để có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp, đường trục của con lăn được bố trí lệch với đường trục của trục vít một khoảng 5-7 mm. Khi dịch chuyển con lăn dọc theo trục quay của đòn quay đứng thì khoảng cách trục giữa con lăn và trục vít sẽ thay đổi. Do đó khe hở ăn khớp cũng thay đổi.

Sự thay đổi khe hở ăn khớp từ vị trí giữa đến vị trí biên được thực hiện bằng cách dịch chuyển trục quay O2 của đòn quay đứng ra khỏi tâm mặt trụ chia của trục vít O1 một lượng x =2,5-5 mm.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít - con lăn được xác định theo công thức sau:

                                         (2.2)

Ở đây :

t-  Bước của mối răng trục vít;

Z1- Số đường ren trục vít;

Rk- Bán kính vòng (tiếp xúc) giữa con lăn và trục vít (khoảng cách từ điểm tiếp xúc đến tâm đường quay đứng);

R0- Bán kính vòng chia của bánh răng cắt trục vít;

i0-  Tỷ số truyền giửa bánh răng cắt và trục vít.

Theo công thức trên ta thấy iω thay đổi theo góc quay trục vít. Tuy vậy sự thay đổi này không lớn khoảng từ 5-7%  (từ vị trí giữa ra vị trí biên). Nên có thể coi như  iω = const.

c. Trục vít - Chốt quay

Trên hình 2.4 là kết  cấu của cơ cấu lái trục vít - chốt quay.

Ưu điểm: có thể thiết kế với tỷ số truyền thay đổi, theo quy luật bất kỳ nhờ cách chế tạo bước răng trục vít khác nhau.

Nếu bước răng trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:

i =.cosj                                                                 (2.3)

Ở đây :

j - Góc quay của đòn quay đứng;

R2 - Bán kính đòn dặt chốt.

Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu loại này vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái này dùng nhiều ở hệ thống lái không có cường hoá và chủ yếu trên các ôtô tải và khách. Tuy vậy do chế tạo phức tạp và tuổi thọ không cao nên hiện nay ít sử dụng.

Hình 2.4. Cơ cấu lái trục vít - chốt quay

1- chốt quay; 2- Trục vít; 3- Đòn quay.

d. Trục vít - Liên hợp êcu bi - Thanh răng - Cung răng

Trên hình 2.5 là kết cấu cơ cấu loại trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng.

Êcu (20) lắp lên trục vít qua các viên bi nằm theo rảnh ren của trục vít cho phép thay đổi ma sát trượt thành ma sát lăn. Phần dưới của êcu bi có cắt các răng tạo thành thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục (2).

Hình 2.5. Cơ cấu lái liên hợp trục vít - êcu bi - thanh răng - cung răng

1 – Đai ốc hãm đòn quay đứng; 2 – Trục tròn quay đứng; 3 – Vòng chặn dầu; 4, 6 - Ổ bi kim; 5 – Vỏ cơ cấu lái; 7 – Tấm đệm; 8  - Đai ốc điều chỉnh; 9 – Vít điều chỉnh ăn khớp; 10 – Đai ốc hãm; 11 – Vòng làm kín; 12 – Mặt bích bên cơ cấu lái; 13 – Đai ốc tháo dầu; 14 – Vòng làm kín; 15 – Chốt định vị; 16 – Tấm chặn; 17 – Đai ốc điều chỉnh độ rơ của ổ bi; 18 – Nắp dưới cơ cấu lái;19 - Ổ đỡ chặn; 20 – Êcu; 21 – Ống dẫn hướng bi; 22 – Bi; 23 – Vít đậy lỗ rót dầu; 24 - Ổ đỡ chặn; 25 – Vòng chặn dầu; 26 – Then bán nguyệt; 27 – Cung răng.

Tỷ số truyền động học  của cơ cấu lái loại này không đổi và xác định theo công thức :

i =                                                                             (2.4)

Ở đây: R2 - Là bán kính chia cung răng

             t - Bước răng trục vít.

    + Ưu điểm:

    - Hiệu suất cao: hiệu suất thuận = 0,7 - 0,85, hiệu suất  nghịch  = 0,85.

    Do hiệu suất nghịch lớn nên khi lái trên đường xấu sẽ vất vả nhưng ôtô có tính ổn định về hướng cao khi chuyển động thẳng.

    - Khi sử dụng với cường hoá thì nhựơc điểm hiệu suất nghịch lớn không quan trọng.

    - Có độ bền cao vì vậy thường được sử dụng trên các xe cở lớn.

d. Bánh răng – thanh răng

Hình 2.6. Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Lỗ ren; 2- Bánh răng; 3- Thanh răng; 4- Bulông hãm; 5- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng thanh răng; 6- Lò xo; 7- Dẫn hướng thanh răng

Hình 2.7. Sơ đồ lắp đặt cơ cấu lái bánh răng - thanh răng

1- Khớp nối; 2- Thanh răng.

Trên hình 2.6. là kết  cấu của cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.

Bánh răng có thể răng thẳng hay răng nghiêng. Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo.

 Ưu điểm:

- Có tỷ số truyền nhỏ, iω nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng rộng rãi trên các xe đua, du lịch, thể thao ...

- Hiệu suất cao.

- Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo.

 Nhược điểm:

- Lực điều khiển tăng (do iω nhỏ).

- Không sử dụng được với hệ thống treo trước loại phụ thuộc.

- Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng.

2.1.3.3. Theo số lượng bánh xe chuyển hướng chia ra :

        a. Các bánh xe dẫn hướng nằm ở cả hai cầu

b. Các bánh xe dẫn hướng ở tất cả các cầu

2.1.3.4. Theo kết cấu và nguyên lí làm việc của bộ cường hoá lái chia ra:

         a.  Cường hoá thuỷ lực

         b.  Cường hoá khí (khi nén hoặc chân không)

         c. Cường  hoá điện

         d.  Cường hoá cơ khí

2.2. CÁC SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LÁI

2.2.1. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc :

Trên hình 2.8. Trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc:

                            Hình 2.8.  Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo phụ thuộc.

1 - Vô lăng; 2 - Trục lái; 3- cơ cấu lái; 4 - Trục ra của  cơ cấu lái; 5 - Đòn quay đứng; 6 - Đòn kéo dọc; 7 - Đòn quay ngang; 8 - Cam quay; 9 - Cạnh bên của hình thang lái; 10 - Đòn kéo ngang; 11-Bánh xe; 12-Bộ phận phân phối; 13 - Xi lanh lực.

2.2.2. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập

Trên hình 2.9. trình bày sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.

Hình 2.9. Sơ đồ hệ thống lái với hệ thống treo độc lập.

1-Vô lăng; 2- Trục lái; 3-Cơ cấu lái; 4-Trục ra; 5-Đòn quay đứng; 6-Bộ phận hướng của hệ thống treo; 7-Đòn kéo bên; 8-Đòn lắc; 9-Bánh xe.

2.2.3.  Sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng

Trên hình 2.10. là sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng.

                           Hình 2.10. sơ đồ hệ thống lái hai cầu dẫn hướng

1 - Vô lăng; 2 - Trục lái; 3 - cơ cấu lái; 4 - Trục ra của cơ cấu lái; 5 - Đòn nghiêng bên; 6- Thanh kéo trung gian; 7 - Thanh kéo ngang.

2.3. CƯỜNG HOÁ LÁI

2.3.1. Công dụng

Trên các xe ô tô tải trọng lớn, xe du lịch cao cấp và các xe khách hay máy kéo bánh bơm hiện đại thường có trang bị cường hoá lái để:

- Giảm nhẹ lao động cho người lái

- Tăng an toàn cho chuyển động.

- Khi xe đang chạy một tốc độ lớn mà một bên lốp bị thủng, cường hoá lái đảm bảo cho người lái đủ sức điều khiển, giữ được ô tô trên đường mà không bị lao sang một bên.

Sử dụng cường hoá lái có nhược điểm là lốp mòn nhanh hơn (do lạm dụng cường hoá để quay vòng tại chổ), kết cấu hệ thống lái phức tạp hơn và tăng khối lượng công việc bão dưỡng.

2.3.2. Yêu cầu

Cường hoá lái phải đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Khi cường hoá lái hỏng thì hệ thống lái vẫn làm việc bình thường cho dù lái nặng hơn.

- Thời gian chậm tác dụng nhỏ.

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa góc quay vô lăng và góc quay bánh xe dẫn hướng.

- Khi sức cản quay vòng tăng lên thì lực yêu cầu tác dụng lên vô lăng củng tăng theo, tuy vậy không được vượt quá 100 ¸ 150 N.

- Không xảy ra hiện tượng tự cường hoá khi xe đi qua chổ lồi lỏm, rung xóc.

        - Phải có tác dụng như thế nào để khi một bánh xe dẫn hướng bị hỏng, bị nổ thì người lái có thể vừa phanh ngặt vừa giữ được hướng chuyển động cần thiết của xe.

2.3.3. Phân loại

Theo nguồn năng lượng:

- Cường hoá thuỷ lực

- Cường hoá khí (khí nén hoặc chân không)

- Cường hoá điện.

- Cường hoá cơ khí.

Cường hoá thuỷ lực được dùng phổ biến nhất vì có kết cấu nhỏ gọn và làm việc khá tin cậy.

Theo sơ đồ bố trí phân ra làm 4 dạng:

- Cơ cấu lái, bộ phận phân phối,xylanh lực được bố trí chung thành một cụm.

- Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung.

- Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xy lanh lực bố trí riêng.

- Xy lanh lực bố trí riêng, bộ phận phân phối và cơ cấu lái bố trí chung.

2.3.4. Các thông số đánh giá cơ bản

            Để đánh giá tính năng làm việc của cường hoá lái, người ta dùng các thông số cơ bản sau:

2.3.4.1.Hệ số hiệu quả:

                                         Khq =                    (2.5)

            Ở đây:

                  Pl, pc  ­ -  Lực cần tác dụng lên vô lăng để quay bánh xe dẫn hướng khi không có và có cường hoá.

                  Pch  -  Lực do cường hoá đảm nhận quy về vô lăng.

                  Đối với các kết cấu hiện nay: Khq=1÷15.

2.3.4.2.Chỉ số phản lực của cường hoá  lên vành tay lái:

        Chỉ số này  đặc trưng cho khả năng  đảm bảo cảm giác đường của cường hoá .

                                 r =                                          (2.6)

2.3.4.3. Độ nhạy:

         Độ nhạy của cường hoá lái đặc trưng bằng lực tác dụng lên vôlăng và góc quay của vành tay lái cần thiết để đưa cường hoá vào làm việc.

        Với các kết cấu hiện nay q0 = 10O...15O; Pl0 = 20...50N.

2.3.5. Thành phần cấu tạo và sơ đồ bố trí

2.3.5.1. Nguồn lăng lượng:

        Nguồn năng lượng dùng để cung cấp năng lượng cho cường hoá, có thể là:Bơm dầu, máy nén + bình chứa hoặc ắc quy + máy phát.

2.3.5.2. Bộ phận phân phối:

            Bộ phận phân phối dùng để phân phối đều chỉnh năng lượng cung cấp cho cơ cấu chấp hành và đảm bảo sự tỷ lệ giữa  góc quay của vô lăng và góc quay của các bánh xe dẫn hướng. Bộ phận phân phối thực chất là các van thuỷ lực, khí nén hay các công tắc và mạch điện.

2.3.5.3. Bộ phận chấp hành:

            Bộ phận chấp hành dùng để tạo và truyền lực trợ lực lên truyền động lái. Tuỳ theo loại cường hoá mà nó có thể là xi lanh thuỷ lực, xi lanh khí nén hay động cơ điện.

Các bộ phận trên có thể được bố trí theo 4 sơ đồ sau:

            Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung thành một cụm như trên hình 2.11.

             Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí chung như trên hình 2.12.

             Cơ cấu lái, bộ phận phân phối, xi lanh lực bố trí riêng  như trên hình 2.13.

             Xi lanh lực bố trí riêng, cơ cấu lái và bộ phận phân phối bố trí chung như trên hình 2.14.

Hình 2.11. Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xi lanh lực bố trí chung thành một cụm.

1- cơ cấu lái; 2- Bộ phận phân phối; 3 - xi lanh lực.

Hình 2.12. Cơ cấu lái bố trí riêng, bộ phận phân phối và xilanh lực bố  trí chung.

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối; 3 - xilanh lực.

Hình 2.13. Cơ cấu lái, bộ phận phân phối và xilanh lực bố trí riêng

1 - Cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối;  3 - xi lanh lực.

Hình  2.14.  Sơ đồ bố trí xilanh lực riêng, cơ cấu phân phối và cơ cấu lái bố  trí  chung

1 - cơ cấu lái; 2 - bộ phận phân phối;  3 - cơ cấu lái.

      Ưu nhược điểm của từng sơ đồ:

      -Theo các sơ đồ hình 2.12;  2.13;  2.14.

Ưu điểm: Dễ bố trí, tăng tính thống nhất của sản phẩm, giảm tải tác dụng lên các chi tiết hệ thống lái.

Nhược điểm: Kết cấu kém cứng vững hơn, chiều dài các đường ống lớn, dẫn đến tăng khả năng dao động các bánh xe dẫn hướng.

Theo sơ đồ hình 1.11.

Ưu điểm: Kết cấu gọn  hơn, vững chắt hơn, chiều dài các đường ống nối ngắn, giảm hiện tượng dao động của bánh xe dẫn hướng.

Nhược điểm: Tất cả các chi tiết của hệ thống lái điều chịu tải lớn, là tổng lực do người lái và cơ cấu chấp hành tác dụng. Vì vậy trên các xe tải trọng lớn người ta không dùng sơ đồ bố trí này.

2.4. TÍNH Ổ ĐỊNH CỦA BÁNH XE DẪN HƯỚNG

Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng được hiểu là khả năng của chúng giữ được vị trí ban đầu ứng với khi xe chuyển động thẳng và tự quay về vị trí này sau khi bị lệch.

Nhờ tính ổn định mà khả năng dao động của các bánh xe dẫn hướng và tải trọng tác dụng lên hệ thống lái được giảm đáng kể.

Tính ổ định của bánh xe dẫn hướng được duy trì dưới tác dụng của các thành phần phản lực: Thẳng đứng, bên và tiếp tuyến tác dụng lên chúng khi xe chuyển động.

2.4.1. Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe

Khi trụ quay đứng được đặt nghiêng ngang thì phản lực thẳng đứng của đất tác dụng lên trục trước của xe sẽ được sử dụng để đảm báo tính ổn định của bánh xe dẫn hướng, bởi vì trên mặt đường cứng khi các bánh xe dẫn hướng bị lệch khỏi vị trí trung gian của chúng thì trục trước của xe sẽ được nâng lên.

Trên hình 2.15a là sơ đồ của bánh xe dẫn hướng có trụ quay đứng đặt nghiêng ngang một góc b. Nếu xem như bánh xe không có góc doãng thì ta có thể phân phản lực thẳng đứng của mặt đất Z1 làm 2 thành phần: Z1.cosβ song song với tâm trục quay đứng và Z1.sinβ vuông góc với nó.

Trên hình 2.15b biểu thị bánh xe của các lực tác dụng lên nó trong mặt phẳng đường giả sử bánh xe quay đi 1 góc q, khi đó Z1.sinβ có thể phân thành 2 thành phần lực: Z1.sinβ.cosθ nằm trong mặt phẳng đi qua dường tâm của cam quay và  Z1.sinβ.sinθ nằm trong mặt phẳng giữa của bánh xe.

Từ hình 2.14b ta tìm được momem ổn định tạo nên bởi tác dụng của phản lực thẳng đứng của đất lên bánh xe và độ nghiêng bên của trụ đứng:

                                    M=Z1.sinb.sinq.bn                                    (2.7)

Trong đó:

bn - Khoảng cách từ tâm mặt phẳng tựa của bánh xe đến trục của trục quay                  Qua biểu thức trên ta lấy mô men ổn định M tăng lên khi tăng góc của bánh xe dẫn hướng. Mômen này có ý nghĩa chủ yếu là làm cho các bánh xe dẫn hướng tự động quay về vị trí trung gian sau khi thực hiện quay vòng.

Khi quay vòng bánh xe dẫn hướng, moomen ổn định Msẽ chống lại sự quay vòng, vì vậy phải tăng thêm lực tác dụng lên vành tay lái. Mặc khác, nhờ độ nghiêng ngang của trụ đứng mà mômen do phản lực tiếp tuyến của đất tác dụng lên bánh xe sẽ giảm xuống, vì cánh tay đòn của nó giảm đi.

Trị số của góc nghiêng ngang của trụ đứng ở các ô tô hiện nay thường dao động trong giới hạn từ 0 đến 80.

     Hình 2.15. góc nghiêng của trục quay đứng trong mặt phẳng ngang của xe.

2.4.2. Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc

Khi ô tô chuyển động trên đường lúc quay vòng sẽ có lực ly tâm tác dụng, hoặc khi chuyển động có gió thổi ngang, hay thành phần bên của trọng lực khi xe khi xe chạy trên mặt đường nghiêng, ở khu vực tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất hiện phản lực bên Py.

Khi trụ quay đúng đặt nghiêng về phía sau 1 góc g so với chiều tiến của xe thì phản lực bên Py sẽ tạo với tâm tiếp xúc o một mô men ổn định như sau (hình 2.16):

                                          M=Py.C                                        (2.8)  

Trong đó:   

Py - Phản lực ngang đặt tại điểm O.

Mô men này có xu hướng làm quay bánh xe trở về vị trí trung gian khi nó lệch khỏi vị trí này.

Vì C= rb.sing nên mômen ổn định có thể viết dưới dạng như sau:

                                          M=Py. rb.sing                                      (2.9)                             

Hình 2.16. Góc nghiêng trụ quay đứng trong mặt phẳng dọc của xe.

Khi quay vòng, người lái người lái phải tạo ra 1 lực để khắc phục mômen này , vì vậy góc g thường không lớn. Trị số của góc g đối với ô tô hiện nay là 0 ¸ 30. Mômen ổn định M không phụ thuộc vào góc quay của bánh xe dẫn hướng.

2.4.3. Góc doãng của bánh xe dẫn hướng

Góc doãng: Là góc tạo bởi mặt phẳng quay bánh xe và mặt phẳng thẳng đứng, chiều dương ngược chiều kim đồng hồ khi nhìn từ đầu xe.

Hình 2.17. Góc doãng của bánh xe dẫn hướng phía trước.

+ Góc này có công dụng như sau:

      - Ngăn ngừa khả năng bánh xe bị nghiêng theo chiều ngược lại dưới tác dụng của trọng lượng  xe do các khe hở và sự biến dạng trong các chi tiết của trục trước và hệ thống treo trước.

      - Tạo nên thành phần chiều trục từ trọng lượng xe chống lại lực Z1sinβcosθ và giữ cho bánh xe trên trục của cam quay.

      - Giảm cánh tay đòn C của phản lực tiếp tuyến đối với trục trụ đứng, để làm giảm tải trọng tác dụng lên dẫn động lái và giảm lực lên vành tay lái.

2.4.4. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

Khi phía trước của hai bánh xe gần nhau hơn phía sau của hai bánh xe khi nhìn từ trên xuống thì gọi là độ chụm đầu (sự bố trí ngược lại gọi là độ mở). Độ chụm được xác định bằng hiệu số của hai khoảng cách giữa các đầu nút sau (B) và trước (A) của vành bánh xe nằm ở chiều cao tâm bánh xe.

+ Góc này có công dụng như sau:

- Ngăn ngừa khả năng gây ra độ chụm âm do tác động của lực cản lăn khi xuất 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 cho góc doãng của bánh xe dẫn hướng gây nên.

Hình 2.18. Độ chụm của bánh xe dẫn hướng

3. GIỚI THIỆU Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

3.1. SƠ ĐỒ TỔNG THỂ Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

Hình 3.1. Sơ đồ tổng thể xe Chevrolet Captiva

Bảng 1-1  Bảng thông số kỹ thuật cơ bản xe Chevrolet Captiva

3.2. ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA              

Xe Chevrolet Captiva được trang bị động cơ FAM II 2.4D. Động cơ DOHC 16V 2.4 lít, 136 sức ngựa tại 5.000 vòng/ phút và mô men xoắn cực đại 220N.m tại 2.200 vòng/ phút trục cam kép (DOHC). Một trục cam điều khiển các xupap nạp, còn trục cam kia điều khiển xupap xả. Trục cam được nằm ở trên các cổ trục trên nắp máy và được giữ bởi các nắp cổ trục cam. Trên các cổ trục cam có các lỗ để dẫn dầu bôi trơn cho các cổ trục. Dầu bôi trơn hồi về các te thông qua các đường hồi về nắp máy và than máy. Biên dạng cam dùng để mở các xupap nạp và xả một cách chính xác về thời điểm. Các biên dạng cam được bôi trơn bằng dầu từ các con đội thủy lực. Hộp số tự động với 5 tốc độ và được điều khiển bằng điện tử. Các bộ phận chính của hộp số là bộ chuyển đổi mô men, cụm bánh răng hành tinh, hệ thống điều khiển thủy lực và điện tử. Hộp số tự động chuyển số nhẹ nhàng, ít bị rung giật. Khả năng vận hành của động cơ này khá tốt, cả trên đường đô thị hay đường trường. Chevrolet Captiva đều rất linh hoạt với khả năng lấy lại tốc độ nhanh chóng

Hình 3.2. Động cơ Fam II 2.4D

Bảng 3.2.  Thông số động cơ  Chevrolet Captiva

3.3. HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC

Hệ thống truyền lực của ôtô Chevrolet Captiva được bố trí theo kiểu FF (động cơ nằm ngang đặt ở đằng trước, cầu trước chủ động). Ô tô Chevrolet Captiva đang khảo sát có cầu trước chủ động dẫn hướng.

Hình 3.3.  Sơ đồ bố trí hệ thống truyền lực ô tô Chevrolet Captiva

1 - Động cơ; 2 - .Bán trục; 3 - Hộp số.

Hình 3.4.  Kết cấu hộp số tự động AW55-51LE

1- Phanh B5; 2 - trục thứ cấp; 3 -  Bánh răng hành tinh; 4 -  Cụm ly hợp C1&C2; 5 - Vỏ hộp số; 6. Phanh B3; 7. Khớp một chiều F2; 8. Cụm phanh B1&B2; 9. Bánh phản ứng; 10 - Trục thứ cấp; 11 -  Bánh bơm; 12 -  Bánh tuabin;13 -  Đường cấp dầu; 14 -  Cụm bánh răng vi sai

Hệ thống truyền lực tích hợp vào trong một cụm gồm có phần biến mô thuỷ lực đảm nhiệm luôn vai trò là ly hợp. Phần hộp số gồm có các cơ cấu bánh răng, các phanh, ly hợp, khớp một chiều... Và truyền lực cuối cùng(bộ vi sai) cũng tích hợp luôn trong đó

Hộp tự động AW55-51LE lắp trên ôtô Chevrolet Captiva là hộp số tự động 5 cấp số tiến và 1 cấp số lùi. Do ôtô có cầu trước là cầu chủ động nên hộp số đặt nằm ngang. Mômen xoắn được truyền từ động cơ qua biến mô, qua bộ truyền lực hành tinh đến hộp vi sai rồi ra hai bánh xe trước. Do đó, hộp vi sai được đặt bên trong hộp số, vì thế hộp số có kết cấu nhỏ gọn.

Việc thay đổi tỷ số truyền của hộp số cho phù hợp với chế độ động cơ được điều khiển bởi hộp điều khiển hộp số tự động kết nối với hộp điều khiển động cơ.

Khối điều khiển điện tử hộp số tự động nhận thông tin từ những cảm biến đặt trên xe sau đó xử lý những thông tin đó và chuyển đổi thành những tín hiệu ra điều khiển những van điện từ để thực hiện việc thay đổi tỷ số truyền của hộp số.  

Bảng :  Các tỷ số truyền của hộp số AW55-51LE

Biến mô thuỷ lực đóng vai trò là ly hợp, cũng có tác dụng truyền và ngắt công suất.

Mômen xoắn từ trục khuỷu động cơ qua bộ biến mô, làm quay trục sơ cấp của hộp số tự động. Phần bánh bơm của biến mô (được lắp ghép trực tiếp với trục khuỷu động cơ) có tốc độ quay cùng với tốc độ động cơ và dẫn động bơm dầu của hộp số, dầu có áp lực cao trong bộ biến mô tạo thành khớp nối thuỷ lực, làm quay bánh tuabin và truyền lực đến trục thứ cấp của hộp số thông qua bộ truyền lực của cơ cấu bánh răng hành tinh.

Loại ly hợp này có nhiều ưu điểm hơn so với loại ly hợp ma sát.

3.4. HỆ THỐNG PHANH   

Bảng3.4.  Thông số kỹ thuật của hệ thống phanh

Hình 3.5. Sơ đồ hệ thống phanh chính xe Chevrolet captiva

1 – Đĩa phanh; 2 - Vòng răng; 3 – Xilanh chính; 4 – Bấu trợ lực;

          5 – Công tắc;6,12 – Các cảm biến; 7- Dòng phanh ;8 - Bộ thuỷ lực + máy tính; 9– Đèn báo ABS; 10 – Đèn báo phanh;11 – Dòng phanh 2. 

 3.5. HỆ THỐNG LÁI

Hệ thống lái trên ô tô Chevrolet captive là hệ thống lái kiểu bánh răng- thanh răng, có bộ trợ lực lái bằng thuỷ lực nên giúp giảm nhẹ lao động cho người lái và tăng tính an toàn lao động. Hệ thống trợ lực lái gồm 3 tổng thành: bơm trợ lực lái, bình dầu và cơ cấu lái. Bơm trợ lực lái là kiểu bơm cánh gạt, cơ cấu lái có các van điều khiển dòng dầu trợ lực vào các piston của thanh răng.

Hệ thống lái xe Chevrolet captiva gồm các thông số sau:

            Đường kính ngoài của vô lăng có túi khí:   390 [mm]

Số vòng quay tối đa: 3,4 [mm]

            Cột lái có thể điều chỉnh được, có cơ cấu giảm chấn và chỉnh nghiêng

            Trợ lực lái dạng liên động .

            Hình thang lái sau trục trước.

            Tỉ số truyền có trợ lực lái : 18,5

            Cơ cấu lái loại bánh răng và thanh răng

           Thể tích dầu trong trợ lực lái : 1,1  (lít)

* Các góc bánh xe

    + Bánh xe trước

-         Góc chụm : 0,10 ± 0,080

-         Góc nghiêng dọc: 2,180 ± 0,730

-         Góc nghiêng ngang : -0,550 ± 0,750

+ Bánh xe sau :

-         Góc chụm : 0,090 ± 0,10

-         Góc nghiêng ngang : -0,350 ± 0, 50

Hình 3.6.  Sơ đồ lắp cơ cấu lái bánh răng-thanh răng

1 - Khớp nối; 2 - Thanh răng

3.6. HỆ THỐNG TREO

 3.6.1. Hệ thống treo phía trước

Hệ thống treo trước kiểu Macpherson với thanh cân bằng làm tăng độ chắc chắn, độ êm và độ bám đường, giúp điều khiển xe dễ dàng và thoải mái hơn.

Hình 3-24 Cấu tạo hệ thống treo trước

1- Lò xo; 2- Bộ giảm chấn ống; 3- Thanh nối của bộ cân bằng ngang.

3.6.2. Hệ thống treo sau

Là loại hệ thống treo đa liên kết, sử dụng lò xo trụ,

            Giảm chấn thuỷ lực, xi lanh tác động kép,

Giảm chấn sử dụng trên hệ thống treo sau là loại giảm chấn thuỷ lực, tác động kép.

Hình 3.8.  Cơ cấu treo sau  trên ôtô Chevrolet Captiva

1 – Lò xo trụ; 2 - Ống giảm chấn; 3, 6 – Các tay đòn; 4 – Thanh cân bằng;

 5 – Thanh dẫn hướng. 

3.7. HỆ THỐNG AN TOÀN

3.7.1. Nhiệm vụ túi khí

Hệ thống túi khí được trang bị trên xe bảo vệ cho lái xe và người ngồi trên ghế phụ tránh những tai nạn trong quá trình xảy ra va chạm.

Bộ điều khiển túi khí (RCM) đặt ở sàn xe trong khoang cabin nằm ở phía dưới tay số. Khi va chạm xảy ra, bộ điều khiển RCM xử lý và tính toán tín hiệu vào từ những cảm biến (cảm biến va chạm lắp ở bên ngoài và cảm biến va chạm nằm bên trong bộ điều khiển RCM) để xác định lực va chạm sau đó đưa ra quyết định chính xác.

Cảm biến phía trước đầu xe được đặt phía sau giá đỡ két nước. Dữ liệu từ cảm biến luôn được giám sát bởi bộ điều khiển túi khí, bộ điều khiển túi khí so sánh thông tin từ cảm biến đặt ở đầu xe với cảm biến đặt bên trong bộ điều khiển, nếu mức độ va chạm (lực va chạm) vượt quá giá trị qui định, bộ điều khiển túi khí sẽ cho bung túi khí và rút bộ dây đai an toàn.

Cảm biến va chạm sườn xe được đặt ở chân cột bên của sườn xe. Khi va chạm ngang xảy ra, bộ điều khiển RCM so sánh mức độ va chạm thu được từ dữ liệu của cảm biến va chạm ngang với dữ liệu trong chương trình của bộ điều khiển RCM. Nếu mức độ va chạm vượt giá trị qui định thì bộ điều khiển RCM điều khiển cho bung túi khí và rút bộ dây đai an toàn.

                Hình 3.9.  Sơ đồ hệ thống túi khí an toàn trên ôtô Chevrolet Captiva       

A – Cảm biến va chạm phía trước xe; B – Cảm biến va chạm sườn xe;

C – Bộ điều khiển túi khí; D – Túi khí bảo vệ người lái;

E - Túi khí bảo vệ người ngồi trên ghế phụ.

3.7.2. Hệ thống điều khiển dây đai an toàn

Dây đai an toàn là biện pháp chính để bảo vệ hành khách. Việc đeo dây an toàn tránh cho hành khách khỏi văng ra khỏi xe khi có tai nạn, hạn chế chấn thương, đồng thời giảm phát sinh va đập thứ cấp trong cabin.

Chương trình điều khiển ổn định bằng điện tử (ESP). ESP cảm nhận sự bất ổn trong suốt quá trình gia tốc, phanh rẽ hoặc quay vòng và tác động lên các bánh xe khi gặp sự cố giúp xe luôn vận hành ổn định.

3.8. HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

Hệ thống điều hòa trên xe Chevrolet Captiva gồm có máy nén, bộ hoá hơi, van điều khiển lưu lượng, bình chứa, bộ ngưng tụ. Để tăng hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất công tác và không khí xung quanh, người ta đặt các quạt hút không khí lưu thông qua bộ hoá hơi cũng như bộ ngưng tụ. Van điều khiển lưu lượng kiểu ống tiết lưu có tiết diện thông qua định cữ sẵn nên lưu lượng môi chất thông qua cố định do đó không thể điều chỉnh được cường độ làm lạnh theo nhiệt độ hiện thời. Trong các hệ thống điều hoà nhiều xe hiện nay sử dụng kiểu van giãn nở điều khiển được lưu lượng ga lỏng hoá hơi qua van tuỳ theo nhiệt độ hiện thời trong khoang xe. Các đường ống dẫn phía cao áp thường làm bằng kim loại, các đường ống dẫn phía thấp áp làm bằng cao su tổng hợp. Bộ hoá hơi, quạt hút van giãn nở và lỗ xả nước thải thường được lắp trong cùng một kết cấu thường gọi là khối làm lạnh

Hình 3.10.   Sơ đồ bố trí hệ thống điều hòa

1 - Két nước làm mát động cơ; 2 -  Máy nén; 3 -  Động cơ, 4 - Giàn lạnh; 5- Bầu cảm biến nhiệt độ;  6 -  Công tắc áp suất;  7 - Quạt gió;  8 -  Van giãn nở;  9 - Giàn ngưng tụ;  10 -  Bình lọc (hút ẩm môi chất).

4. HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

4.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

            Hệ thống lái của ôtô Chevrolet Captiva là hệ thống lái có trợ lực. Cấu tạo của hệ thống lái bao gồm: vành tay lái, trục lái, các đăng truyền động, cơ cấu lái, bộ trợ lực thuỷ lực và dẫn động lái.

Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm bớt lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ  tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.

Bơm trợ lực lái là loại bơm cánh gạt, được đặt trên thân động cơ và được dẫn động bằng đai dẫn động của xe.

Bộ trợ lực thuỷ lực có nhiệm vụ làm giảm nhẹ lực điều khiển của người lái, làm giảm bớt các lực va đập sinh ra do đường xấu truyền lên vô lăng. Bộ trợ lực còn làm tăng tính an toàn khi có một bánh xe dẫn hướng bị nổ. Vì lúc đó người lái đủ sức giữ  tay lái cho xe chuyển động thẳng và vừa thực hiện phanh ngặt.

Tay lái có thể điều chỉnh theo 4 hướng: gật gù và xa-gần đến vị trí thích hợp làm tăng sự thoải mái cho người lái.

Cơ cấu lái là 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.

Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva

1- Đai ốc hãm; 2- Khớp cầu; 3- Đòn quay đứng; 4- Đai ốc dầu; 5- Đường dầu từ bơm đến; 6- Đường dầu hồi về bình chứa; 7- Hộp điều khiển lái; 8- Vô lăng; 9- Trục lái; 10- Trục các đăng; 11- Khớp các đăng; 12- Đai ốc định vị trục van điều khiển; 13- Cơ cấu lái; 14- Gân tăng cứng; 15- Đường dầu nối giữa khoang phải xylanh với van xoay; 16- Đường dầu nối giữa khoang trái xylanh với van xoay; 17- Xylanh trợ lực; 18- Đai ốc dầu; 19- Thanh kéo ngang; 20- Thanh kéo bên; 21- Đai ốc hãm; 22- Bánh xe; 23- Puly; 24- Bơm; 25- Bình chứa dầu; 26- Đai ốc dầu.

4.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CHÍNH CỦA CÁC CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

Bảng 4.1  Thông số kỹ thuật của hệ thống lái

4.3. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ CHEVROLET CAPTIVA

4.3.1. Vành tay lái

                                                      Hình 4.2. Vô lăng lái

                            1- Vành trong vô lăng bằng thép; 2- Vành ngoài vô lăng bằng nhựa

+ Chức năng: Có chức năng tiếp nhận mômen quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.

+ Cấu tạo: Vành tay lái ô tô Chevrolet Captiva có dạng hình tròn, có nan hoa được bố trí xung quanh vành trong của vành tay lái. Bán kính ngoài của vành tay lái là 195 mm.

 Vành tay lái còn là nơi bố trí một số bộ phận khác của ô tô như: nút điều khiển còi, túi khí an toàn...

Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nylon phủ neoprene, được xếp lại và đặt trong phần giữa của vành tay lái. Khi xe đâm thẳng vào một xe khác hoặc vật thể cứng, túi khí sẽ phồng lên trong khoảnh khắc để hình thành một chiếc đệm mềm giữa lái xe và vành tay lái.Túi khí an toàn chỉ được sử dụng một lần. Sau khi hoạt động túi khí phải được thay mới.

4.3.2. Trục lái và trục các đăng của hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva

Hình 4.3. Kết cấu trục lái.

1- Đầu trục nối với vô lăng; 2- Vòng chặn; 3- Ổ bi; 4- Trục trượt; 5- Ống trượt trục; 6- Tấm hãm; 7- Vòng bi; 8- Trục chính; 9- Giá đỡ trên trục; 10- Khớp các đăng;

11- Trục các đăng; 12- Vòng chặn; 13- Bu lông hãm; 14- Cần khoá

            Trục lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền momen lái từ vô lăng đến cơ cấu lái. Một trục lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộ phận bao che trục lái. Trục lái trên xe Chevrolet Captiva có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùm ngắn lại khi người lái va đập trong trường hợp xảy ra tai nạn để hạn chế tác hại đối với người lái. Ngoài ra trụ lái còn là nơi lắp đặt nhiều bộ phận khác của ôtô như : cần điều khiển hệ thống đèn, cần điều khiển gạt nước, cần điều khiển hộp số, hệ thống dây điện và các đầu nối điện,...

      - Trục các đăng là bộ phận nối chuyển tiếp giữa trục lái và cơ cấu lái. Trên trục các đăng có khớp nối chữ thập. Khớp chữ thập cho phép có độ lệch giữa trục lái và trục vít của cơ cấu lái khi hai trục này không đồng trục với nhau.

4.3.3. Cơ cấu lái

Trên ô tô Chevrolet Captiva người ta lắp cơ cấu lái kiểu Bánh răng-Thanh răng kết hợp dùng trợ lực thủy lực trực tiếp.

Cơ cấu lái loại này có ưu điểm là tỷ số truyền nhỏ, kết cấu đơn giản, hiệu suất cao nên được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và ô tô tải nhỏ.

Hình 4.4. Kết cấu van phân phối

1- Chốt cố định thanh xoắn và trục van điều khiển; 2- Thanh xoắn; 3- Trục van điều khiển; 4- Vòng bít; 5- Ổ bi đũa; 6- Đường dầu từ bơm tới; 7- Đường dầu hồi về bình chứa; 9- Then hoa; 10- Vỏ cơ cấu lái; 11- Bánh răng; 12- Ổ bi kim; 13- Thanh răng; 14- Chốt; 15- Lò xo; 16- Con lăn; 17- Đai ốc điều chỉnh khe hở bánh răng_thanh răng; 18- Dẫn hướng thanh răng; 19- Đường dầu đến khoang bên trái xy lanh; 20- Đường dầu đến khoang bên phải xy lanh; 21- Van xoay; 22- Vỏ van xoay; 23- Then hoa.

4.3.4.1.Nguyên lý làm việc của bánh răng – thanh răng:

Hình 4.5. Kết cấu thanh răng

1- Thanh răng; 2- Lỗ ren; 3- Piston; 4- Vòng làm kín

            Cơ cấu bánh răng – thanh răng có nhiệm vụ xoay các van điều khiển để điều khiển dòng dầu thủy lực từ bơm vào 2 phía của piston thanh răng. Các piston thanh răng sẽ chuyển đổi áp lực dầu thành chuyển động tịnh tiến để dịch chuyển thanh răng sang phải hoặc trái. Chuyển động này thông qua các thanh rô tuyn và rô tuyn tới khuỷu lái rồi làm quay các bánh xe dẫn hướng .

            Khi không có sự hổ trợ của hệ thống trợ lực lái, cơ cấu bánh răng – thanh răng sẽ được điều khiển bằng tay nhưng với lực nặng hơn. Chuyển động quay từ vô lăng sẽ truyền xuống bánh răng, bánh răng ăn khớp với thanh răng và biến chuyển đông quay của bánh răng thành chuyển động tịnh tiến của thanh răng làm thanh răng dịch chuyển sang 2 phía.

            Bơm cánh gạt có nhiệm vụ cấp dòng dầu có áp lực cao tới cơ cấu lái.   

4.3.4.2.Nguyên lý làm việc của trợ lực lái :

a. Khi xe đi thẳng

Hình 4.6. Van xoay ở vị trí trung gian

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

      + Khi xe đi thẳng, vành tay lái ở vị trí trung gian, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4.6. Chất lỏng từ bơm đến chạy vào trong lõi và trở về bình dầu, áp suất chất lỏng ở khoang bên trái (khoang II) và khoang bên phải (khoang I) của xylanh lực là như nhau, do đó piston không dịch chuyển. Thanh răng giữ nguyên vị trí với xe đi thẳng. Trong trường hợp này các va đập truyền từ bánh xe được giảm bớt nhờ chất lỏng ở áp suất cao.

 b. Khi xe quay sang vòng sang trái

Hình 4.7. Van hoạt động quay trái

1- Xy lanh; 2- Thân van ngoài; 3- Thân van trong; 4- Thanh xoắn; 5- Bơm;

 6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

      + Khi xe quay vòng sang trái, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4.7. Thân van trong xoay sang trái mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang I của xylanh và mở đường dầu ở khoang II thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên trái đẩy bánh xe quay sang trái, thực hiện quay vòng sang trái.

      + Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào khoang I, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.

 c. Khi xe quay vòng sang phải

Hình 4.8. Van hoạt động quay phải

1-Xy lanh; 2-Thân van ngoài; 3-Thân van trong; 4-Thanh xoắn; 5-Bơm;

6- Bình chứa; a- Đường dầu hồi.

      + Khi xe quay vòng sang phải, cụm van xoay nằm ở vị trí như hình 4.8. Thân van trong xoay sang phải mở đường dầu đi từ bơm tới vào khoang II của xylanh và mở đường dầu ở khoang I thông với đường dầu hồi về bình chứa, làm cho thanh răng dịch về bên phải đẩy bánh xe quay sang phải, thực hiện quay vòng sang phải.

      + Khi dừng quay vành tay lái ở một vị trí nào đó, thân van trong đứng yên, nhưng dầu vẫn tiếp tục đi vào buồng II, đẩy bánh răng ngược chiều làm thanh xoắn trả lại, các cửa van mở ở một trạng thái nhất định, tạo nên sự chênh áp suất ổn định giữa hai khoang I và II ở một giá trị nhất định đảm bảo ô tô không quay tiếp.

      + Độ rơ kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc nhiều vào độ rơ của cơ cấu lái. Sự gài trợ lực phụ thuộc vào độ cứng của thanh xoắn đàn hồi. Khả năng trợ lực của hệ thống lái thực hiện nhờ quá trình biến dạng thanh xoắn, mở thông các đường dầu, do vậy kết cấu này cho phép tạo nên khe hở nhỏ bằng cách gia công chính xác các miệng rãnh đường dầu của thân van trong và thân van ngoài của van phân phối và khả năng biến dạng thanh xoắn. Thanh xoắn càng nhỏ khả năng trợ lực càng sớm. Thanh xoắn được cố định đầu trên với trục van điều khiển và đầu dưới với bánh răng bởi chốt cố định.

      + Thanh xoắn đàn hồi cho phép xoay 70 từ vị trí trung gian về mỗi phía, tạo nên sự quay tương đối giữa thân van trong và thân van ngoài, đủ đóng mở tối đa đường dầu.

      + Kết cấu van xoay cho phép khả năng tạo nên góc mở thông các đường dầu bé, do vậy độ nhạy của cơ cấu cao.

4.3.5. Dẫn động lái

      Dẫn động lái trên ôtô Chevrolet Captiva bao gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của các bánh xe. Bộ phận cơ bản và quan trọng nhất của dẫn động lái là hình thang lái, được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang, và các cạnh bên. Nó có nhiệm vụ đảm bảo động học quay vòng đúng cho các bánh xe không bị trượt lê khi quay vòng. Do đó làm giảm mài mòn lốp, giảm tổn hao công suất và tăng tính ổn định khi quay vòng.

Hình 4.8. Kết cấu khớp cầu của thanh kéo bên

1- Vòng kẹp; 2- Bạc lót; 3- Khớp cầu; 4- Cao su giảm chấn; 5- Lò xo.

4.3.6. Bơm trợ lực lái

         Bơm trợ lực lái lắp trên xe ô tô Chevrolet Captiva là loại bơm cánh gạt tác dụng kép,  nghĩa là trong một vòng quay bơm thực hiện hai lần hút và hai lần đẩy, số cánh gạt là 10 cánh. Bơm cánh gạt có ưu điểm là kết cấu nhỏ gọn, đơn giản, dễ chế tạo, làm việc tin cậy, ít hư hỏng và có khả năng điều chỉnh được lưu lượng.

Hình 4.9. Kết cấu bơm trợ lực lái xe Chevrolet Captiva

1 - trục bơm; 2 - vỏ bơm; 3 - stato; 4 - roto; 5 - đường dẫn dầu; 6 - đường dầu tới van điều chỉnh lưu lượng; 7 - cánh gạt; 8 - chốt định vị;  9 - bu lông lắp.

      Nguyên lý hoạt động của bơm trợ lực thủy lực:

      Khi roto quay, dưới tác dụng của lực ly tâm các cánh gạt này bị văng ra và tì sát vào một không gian kín hình ô van. Dầu thủy lực bị hút từ đường ống có áp suất thấp và bị nén tới một đầu ra có áp suất cao. Lượng dầu được cung cấp phụ thuộc vào tốc độ của động cơ. Bơm luôn được thiết kế để cung cấp đủ lượng dầu ngay khi động cơ chạy không tải, và do vậy nó sẽ cung cấp quá nhiều dầu khi động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Để tránh quá tải cho hệ thống ở áp suất cao, người ta lắp đặt cho hệ thống một van giảm áp. Khi áp suất dầu quá lớn thì hệ thống sẽ mở van giảm áp và cho dầu chạy về khoang chứa dầu.

5. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA

5.1. CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LÁI

Bảng 5-1 Các thông số chính của hệ thống lái ô tô Chevrolet Captiva.

5.2. XÁC ĐỊNH MÔMEN QUAY VÒNG CỦA CÁC BÁNH XE DẪN HƯỚNG

Mômen cản quay vòng có giá trị lớn nhất khi quay vòng ô tô tại chỗ. Mô men cản quay vòng trong trường hợp này bao gồm: mômen sinh ra do lực cản lăn M1, mômen cản của các phản lực ngang ở vết tiếp xúc M2 và mômen ổn định các bánh xe dẫn hướng M3, tức là đối với một bánh xe dẫn hướng:

                        Mcq = M1 + M2 + M3                                                               (5.1)

Trong đó:

M1 » f.Gbx.a                                                                                          (5.2)

Ở đây:

Gbx- Trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng;

                        Gbx = 0,5G1                                                                                 (5.3)

G1 - Trọng lượng phân bố lên cầu trước. G1 = 1100 [KG].

         G1 = 1100.9,81 = 10791 [N]

Thế vào (5.3) ta được: Gbx = 0,5.10791 = 5395,5 [N]

f- Hệ số cản lăn; f = 0,018.

a- Cánh tay đòn (hình 5.1), có thể xác định a theo công thức gần đúng:

                                                                       (5.4)

Trong đó:

rbx - Bán kính làm việc của bánh xe.        

rbx=0,95.r0             

r0 - Là bán kính thiết kế của bánh xe.

Theo ký hiệu lốp 215/70R16

Ta tính r0  như sau :

                           r0 =( B + . 25,4)                                                                           

Ở đây :

                        B-Bề rộng của lốp

B=215 (mm).

d- Đường kính vành bánh xe

                        d=16 (insơ).

Ta được:  r0  =  ( 215 +. 25,4)=418,2[mm]                           

rbx=0,95.418,2=397,29 [mm]

α- Góc doãng của bánh xe; α = 20.           

β   - Góc nghiêng của trục chuyển hướng; β = 80.

                                                                                         (5.5)

                      B1  - Vãút baïnh xe, B1 = 1,562 [m]

C- Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng; C = 1,36 [m]

Thế vào (5.5) ta được:

          [m]

Thế các giá trị trên vào (5.4) ta được:

 [m]

                           M2 = jnGbx.x = Y.x                                                             (5.6)

Ở đây:

Y- Lực ngang tổng hợp;

x- Độ dịch về phía sau của điểm đặt lực ngang tổng hợp so với tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp với mặt đường do sự đàn hồi bên của lốp gây ra (hình 5.2).

Trên hình 5.3. là sơ đồ mô tả sự lăn của bánh xe đàn hồi khi không có và khi có lực ngang tác dụng. Do độ đàn hồi bên của lốp mà khi bánh xe đàn hồi lăn dưới tác dụng của lực ngang nó sẽ lăn lệch và vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường sẽ quay tương đối đối với mặt phẳng bánh xe (hình 5.3b). Biến dạng ngang của lốp tăng dần từ phía trước ra phía sau vết tiếp xúc làm cho điểm đặt lực ngang tổng hợp Y dịch về phía sau so với tâm một lượng x (hình 5.3c).

Một cách gần đúng có thể thừa nhận ; ở đây lk- chiều dài vết tiếp xúc, tức là: =0,5.r.=0,156125.r

jn- Hệ số bám ngang; jn = 0,85.

Thành phần mô men cản quay M3 khi tính toán có thể bỏ qua (do giá trị của nó khá nhỏ so với các mô men thành phần khác) hoặc tính đến bằng một hệ số nào đó.

Như vậy, nếu cho rằng trên cầu trước có hai bánh xe dẫn hướng và quy dẫn mô men cản quay của chúng về trục của đòn quay đứng thì ta được mô men cản quay tổng:

                               (5.7)

Trong đó:

hdđ- Hiệu suất của dẫn động lái; hdđ= 0,98.

idd - Tỷ số truyền của dẫn động lái; idd = 1,0.

KM3- Hệ số tính đến ảnh hưởng của mô men ổn định các bánh xe dẫn hướng M3; Khi tính toán có thể lấy KM3 =1,07-1,15. Chọn KM3 = 1,15.

            Thế vào (5.7) ta được:

 [N.m]

5.3. XÁC ĐỊNH LỰC CẦN THIẾT TÁC DỤNG LÊN VÔ LĂNG

Lực cần thiết tác dụng lên vô lăng được xác định theo công thức sau

                                                                        (5.8)

Trong đó:

R- Bán kính vô lăng; R = 195 [mm] = 0,195 [m].

 i– Tỷ số truyền động học của cơ cấu lái; i= 18,5.

 ηt- Hiệu suất thuận cơ cấu lái; ηt = 0,99.

Thế vào ( 5 .8 ) ta được:

Plvmax = 198,79[N] = 19,879 [KG]

        Giá trị Plvmax =198,79 N  nhỏ hơn giá trị [ Plmax] = 200 N thỏa mãn điều kiện trên. Tuy nhiên để điều khiển nhẹ nhàng người ta dùng trợ lực lái.

Ptl=

Trong đó: pd - Áp suất dầu trong xi lanh trợ lực; pd =10 KG/cm2 =981000 (N/m2 )

                  D - Đường kính  xy lanh trợ lực trợ lực; D2 = 60 (mm)  = 0,06 (m)

                  d - Đường kính cần píttông trợ lực ; d2 = 32 (mm) = 0,032 (m). 

Thây số:

           Ptl==107,2838(N)

Vậy lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá:

                   Pc=198,79- 107,2838=91,5(N)

Chỉ số hiệu dụng trợ lực:

                                                                                 (5-9)

Ở đây :

Plv - Lực tác dụng lên vành tay lái khi không có cường hoá;

Pc­- Lực tác dụng lên vành tay lái khi đã có cường hoá trong những điều kiện quay vòng như trên.

5.4. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM BỀN DẪN ĐỘNG LÁI

5.4.1. Tính toán kiểm nghiệm bền dẫn động lái khi ô tô quay vòng tại chỗ

Khi ô tô quay vòng tại chỗ sẽ sinh ra mômen cản tổng M∑ gồm: mômen cản lăn, mômen cản do phản lực ngang và mômen ổn định từ bánh xe dẫn hướng tạo ra quy dẫn về trục của trụ quay đứng.

 lớn nhất khi ta đánh vô lăng về bên trái hoặc bên phải hết cỡ; nghĩa là khi ta đánh vô lăng về bên trái (hoặc bên phải) 1,8 vòng thì bánh xe dẫn hướng bên trái (hoặc bên phải) quay tương ứng một góc 400 khi đó mômen cản quay vòng  là lớn nhất.

5.4.1.1. Tính bền đòn quay đứng

Thực tế trên ô tô Chevrolet Captiva các đòn quay đứng, thanh kéo bên và thanh kéo ngang được bố trí trong không gian không đồng phẳng nhưng các mặt phẳng chứa các thanh đó lệch nhau theo phương ngang (phương song song với mặt đường) một góc rất nhỏ. Do đó ta có thể xét các thanh trên chuyển động trong cùng một mặt phẳng song song với mặt đường.

Hình 5.4. Sơ đồ biểu diễn lực trên đòn quay đứng

Xét thanh AB cân bằng:

Ta có:

 [N]

Tính phản lực liên kết:

  [N]

  [N]

Hình 5-5. Thanh chịu lực

Dùng mặt cắt 1-1 tách thanh AB làm hai phần, xét sự cân bằng bên phải thanh.

  [N]

  [N]

  [N]

Tại z = 0  [N.m]

Tại z = l   [N.m]

Hình 5-6 Biểu đồ nội lực Q1 và Mx

Thông thường đòn quay đứng của hệ thống lái trên ô tô thường làm bằng thép C35.

Vì không có số liệu cụ thể nên ta tạm thời lấy cơ tính của thép C35 để kiểm nghiệm độ bền của đòn quay đứng.

Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất uốn cho phép u = 2600 [KG/cm2]

Ứng suất lớn nhất tại mặt cắt ngang có mômen uốn lớn nhất:

 [N/cm2] =1875,546[KG/cm2]

 [KG/cm2].

Vậy thanh đủ bền.

5.4.1.2. Tính bền thanh kéo bên

Xét thanh BC cân bằng.

Trường hợp thanh BC chịu nén:

Hình 5-7 Thanh BC chịu lực

Dùng mặt cắt 1-1 và xét phần bên trái.

   [N]

Thông thường thanh kéo bên của hệ thống lái trên ô tô thường làm bằng thép C35.

Vì không có số liệu cụ thể nên ta tạm thời lấy cơ tính của thép C35 để kiểm nghiệm độ bền của thanh kéo bên.

Tra sổ tay cơ khí, thép C35 có ứng suất nén cho phép  = 2100 [KG/cm2]

Ứng suất nén trên mặt cắt ngang:

 [N/cm2]  [KG/cm2]