Bài tiểu luận môn Hệ thống chuyển động ô tô

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐỘNG LỰC

Môn : Hệ Thống Chuyển Động Ô Tô

BÀI TIỂU LUẬN

GVHD: Nguyễn Xuân Ngọc

SVTH: Nhóm 3

Tên

MSSV

Nguyễn Trung Sơn

Nguyễn Phúc Xuân Sang

Nguyễn Văn Thành

Cổ Việt Thành

16067931

16068221

16066941

16067071

Thành Phố Hồ Chí Minh, 24/09/2018

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC

SVTH

:

NGUYỄN TRUNG SƠN

CỔ VIỆT THÀNH

:

NGUYỄN PHÚC XUÂN SANG

NGUYỄN VĂN THÀNH

CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

NGUYỄN XUÂN NGỌC

CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

30-07-2018

:

KHOA

:

GVHD

:

CHUYÊN NGÀNH

:

NGÀY NHẬN TIỂU LUẬN:

- 2 -

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

NHẬN XÉT CỦA GVHD:

……………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………….…………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….

,Ngày ,Tháng ,Năm

Chữ ký của GVHD

3

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

LỜI CAM KẾT

Tôi, Bùi Trọng Sơn đại diện cho cả nhóm, xin cam đoan rằng những công việc trình bày trong

tiểu luận này mang tên “HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC” là tác phẩm do chính nhóm

chúng tôi hoàn thành, nội dung được trình bày theo sự hiểu biết của chúng tôi và có kết hợp tham

khảo thêm ở một số tài liệu từ sách và Internet. Chúng tôi xin cam đoan không sao chép nguyên

mẫu toàn bộ tác phẩm từ các nguồn tiểu luận khác trên các trang web.

,Ngày ,Tháng, Năm

Sinh viên ký tên

4

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

MỤC LỤC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN ................................................................................8

1.1.Đặt vấn đề. .........................................................................................................................................8

1.2.Đối tượng và phạm vi tiểu luận. .........................................................................................................8

1.3.Mục tiêu của tiểu luậ n ........................................................................................................................8

1.4.Phương pháp tìm hiểu........................................................................................................................8

Chương 2: HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ .................................................................................9

2.1.Khái quát chun g ..................................................................................................................................9

2.2.Công dụng:........................................................................................................................................10

2.3.Phân loại :..........................................................................................................................................10

2.3.1.Theo bố trí vành lái:...................................................................................................................10

2.3.2Theo số lượng bánh dẫn hướng: ................................................................................................11

2.3.3Theo kết cấu của cơ cấu lái :.......................................................................................................12

2.4.Hệ thống lái trợ lực thủy lực.............................................................................................................16

2.4.1Công dụng:..................................................................................................................................16

2.4.2.Cấu tạo của hệ thống lái có trợ lực thủy lực gồm:.....................................................................17

2.4.3Bơm trợ lực lái:...........................................................................................................................17

2.4.4.Hoạt động của van điều tiết lưu lượng:.....................................................................................18

2.4.5Hộp cơ cấu lái: ............................................................................................................................20

2.4.6 Nguyên lý hoạt động của hệ thống lái có trợ lực thủy lực:........................................................21

2.5.Góc đặt bánh xe................................................................................................................................22

2.5.1.Góc Camber ...............................................................................................................................23

2.5.2.Góc caste r ..................................................................................................................................25

2.5.3.Góc Kingpin................................................................................................................................27

2.5.4.Độ chụm ....................................................................................................................................29

2.5.5.Bán Kính quay vòng. ..................................................................................................................30

Chương 3: NHỮNG CẢI TIẾN CỦA HỆ THỐNG LÁI TRỢ LỰC THỦY LỰC TRONG

TƯƠNG LAI ................................................................................................................................31

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................32

1

2

Kết luận ..........................................................................................................................................32

Kiến nghị ........................................................................................................................................32

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................................33

5

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

MỤC LỤC HÌNH

Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái .............................................................................................7

Hình 2: Hệ thống lái trên oto .......................................................................................................8

Hình 3: Vành lái bên phả i ............................................................................................................8

Hình 4: Vành lái bên trái..............................................................................................................9

Hình 5: xe dẫn hướng cầu trước ...................................................................................................9

Hình 6: xe dẫn hướng cầu sau....................................................................................................10

Hình 7: cơ cấu lái trục vít –cung răng ........................................................................................11

Hình 8:Cơ cấu lái trục vít-con lăn:.............................................................................................12

Hình 9:Cơ cấu lái trục vít cung lăn ............................................................................................12

Hình 10:Cơ cấu lái trục vít thanh răng.......................................................................................13

Hình 11:Sơ đồ các loại dẫn động lái ..........................................................................................14

Hình 12: cấu tạo hệ thống lái thủy lự c .......................................................................................15

Hình 13: cấu tạo bơm trợ lực lái ................................................................................................16

Hình 14: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ thấp .............................................................16

Hình 15: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ trung bình....................................................17

Hình 16: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ cao..............................................................17

Hình 17: cấu tạo của hộp cơ cấu lá i ...........................................................................................18

Hình 18: NLHD của hệ thống lái có trợ lực thủy lực ...............................................................19

Hình 19:NLHD của hệ thống lái có trợ lực thủy lực .................................................................19

Hình 20: Các góc đặt bánh x e ....................................................................................................20

Hình 21: góc camber..................................................................................................................21

Hình 22: Lốp xe bị mòn không đều ...........................................................................................21

Hình 23: khi xe quay vòng.........................................................................................................22

Hình 24: góc caster ....................................................................................................................23

6

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ TIỂU LUẬN

1.1.Đặt vấn đề.

Như các bạn đã biết, những dòng xe hiện nay trên thị trường đa số được trang bị tính năng

trợ lực cho tay lái. Vậy bạn đã biết rỏ về hệ thống trợ lực lái mà mình thấy hằng ngày hay

chưa? Hãy cùng tìm hiểu lịch sử hình thành, mục đích sử dụng cũng như cách mà người lái

được hỗ trợ khi điều khiển vô lăng. Đầu tiên để biết vì sao trợ lực tay lái ra đời ta cần hiểu

được chức năng của hệ thống lái. Hệ thống lái trên ô tô có 5 chức năng cơ bản.

Điều khiển bánh xe dẫn hướng chính xác.

Duy trì lực lái phù hợp.

Truyền được cảm giác từ mặt đường đến người lái.

Hấp thụ phần lớn lực tác động lên vô lăng.

Đảm bảo hoạt động cảu hệ thống treo.

Về mặt cơ khí, khi muốn giảm lực lái các kỹ sư chỉ cần tăng tỷ số truyền, nhưng đổi lại tài xế

sẽ phải đánh tay lái nhiều hơn mới có thể điều khiển xe như ý muốn, đôi khi không kịp xử lý

tình huống dẫn đến mất an toàn.

Vì vậy cần có một hệ thống trợ lực trung gian giúp đảm bảo đồng thời cả hai yêu cầu, lực tay

lái vừa phải và khả năng điều khiển chính xác.

1.2.Đối tượng và phạm vi tiểu luận.

Đối tượng và phạm vi đối tượng là các bạn sinh viên và những người thích tìm hiểu về ô tô.

1.3.Mục tiêu của tiểu luận

Giúp người đọc hiểu rỏ về cấu tạo cũng như nguyên lí hoạt động của hệ thống lái, trợ lực lái và

góc đặt bánh xe.

1.4.Phương pháp tìm hiểu.

Tìm hiểu bằng tài liệu tham khảo, qua mạng internet, sách báo, hỏi giáo viên.

Ý nghĩa khoa học của tiểu luận và thực tiễn.

Giúp cho người đọc biết được tên gọi và nguyên lý hoạt động của các chi tiết, hệ thống sau khi

học xong có thể áp dụng vào thực hành vàcông việc sau này.

8

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Chương 2: HỆ THỐNG LÁI TRÊN Ô TÔ

Từ khi ô tô ra đời cho đến nay, hệ thống lái được cải tiến không ngừng để đáp ứng các tiêu

chí về an toàn và tiện nghi, tính an toàn chủ động trong điều kiện chuyển động với vận tốc cao và

mật độ các phương tiện tham gia giao thông lớn.

Quá trình phát triển các hệ thống lái trên xe ô tô có thể liệt kê thành các hệ thống lái sau: hệ

thống lái thuần cơ khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện,

hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái Steer by wire, hệ thống lái tự động.

Hình 1: Sơ đồ cấu trúc hệ thống lái

2.1.Khái quát chung

Hệ thống lái cho phép người lái xe điều khiển hướng của xe bằng cách xoay các bánh xe dẫn

hướng. Hệ thống lái bao gồm các bộ phận như hình sau:

9

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 2: Hệ thống lái trên oto

2.2.Công dụng:

Hệ lái của ôtô dùng thay đổi hướng chuyển động hoặc giữ cho ôtô chuyển động theo một

hướng nhất định.

2.3.Phân loại:

2.3.1.Theo bố trí vành lái:

2.3.1.1Vành lái bố trí bên phải

Hình 3: Vành lái bên phải

10

TIỂU LUẬN

2.3.1.2Vành lái bố trí bên trái

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 4: Vành lái bên trái

Vành lái bố trí bên phía trái hay phải tuỳ theo luật đường bộ của từng quốc gia qui

định.

2.3.2Theo số lượng bánh dẫn hướng:

2.3.2.1Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước.

Hình 5: xe dẫn hướng cầu trước

11

TIỂU LUẬN

2.3.2.2.Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau.

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 6: xe dẫn hướng cầu sau

2.3.2.3.Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở hai cầu (4WS).

2.3.3Theo kết cấu của cơ cấu lái :

2.3.3.1.Cơ cấu lái loại trục vít - cung răng:

+Cung răng có thể là cung răng thường hoặc cung răng hai bên.Cung răng bên có ưu điểm

tiếp xúc théo toàn bộ chiều dài răng.,do đó giảm được ứng suất tiếp xúc và răng ít hao mòn cho

nên thích hợp cho oto tải lớn,xe SUV.

+ Khi người điều khiển xoay vành lái qua lại trục lái xoay làm cho trục vít xoay tác động lên

cung răng quay như vậy là đòn quay đứng dịch chuyển qua lại quanh trục cung lăn làm dẫn động

các bánh xe dẫn hướng quay theo yêu cầu mà người điều khiển cần đến.

12

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 7: cơ cấu lái trục vít –cung răng

Như trên hình vẽ đã thể hiện, chiếc êcu ăn khớp với khối kim loại nhờ các viên bi tròn. Các

bi này có hai tác dụng: một là nó giảm ma sát giữa các chi tiết. Thứ hai, nó làm giảm độ rơ của cơ

cấu. Độ rơ xuất hiện khi đổi chiều tay lái, nếu không có các viên bi, các răng sẽ rời nhau ra trong

chốc lát gây nên độ dơ của tay lái.

Hệ thống trợ lực của cơ cấu lái này cũng tương tự như của cơ cấu lái bánh răng – thanh răng.

Việc hỗ trợ cũng được thực hiện bằng cách đưa dòng chất lỏng áp suất cao vào một phía của khối

kim loại.

2.3.3.2Cơ cấu lái trục vít-con lăn:

1-trục vít lõm ; 2-con lăn; 3-trục lái; 4-trục con lăn; 5-trục bị động ; 6- vỏ cơ cáu lái.

Ưu điểm của cơ cấu trục vít con lăn là kết cấu gọn,độ bền và độ chống mòn của các trục vít

và con lăn cao và có hiệu suất cao.Do trục vít có dạng glopoit nên chiều dài trục vít không lớn

nhưng sự tiếp xúc các bánh răng ăn khớp được lâu hơn.

Tải trọng tác dụng lên chi tiết được phân tán,tùy théo cỡ oto ma có 2 đến 4 vòng ren của con

lăn chứ không tập trung tại một điểm như vậy khả năng mài mòn đều hơn ,trong cơ cấu này thì

ma sát trượt được thay thế bang ma sát lăn.Có thể điều chỉnh khe hở ăn khớp.

13

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Khi người điều khiển xoay vành lái qua lại, trục lái xoay làm cho trục vít xoay tác động lên

con răng quay như vậy là đòn quay đứng dịch chuyển qua lại quanh trục của con lăn làm dẫn động

các bánh xe dẫn hướng theo yêu cầu mà của con người điều khiển cần điến.

Hình 8:Cơ cấu lái trục vít-con lăn:

Thường sử dụng trên các xe tải.

2.3.3.3Cơ cấu lái trục vít-chốt quay:

Hình 9:Cơ cấu lái trục vít cung lăn.

Ưu điểm cơ bản là có thể có tỷ số truyền thay đổi.Dùng chủ yếu ôt tải và oto khách.

Khi người điều khiển xoay vành lái qua lại, trục lái xoay làm cho trục vít xoay tác động lên

con

14

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

2.3.3.4Cơ cấu lái trục vít –thanh răng:

Đặc điểm:

Cấu tạo đơn giản,gọn nhẹ.Do hộp truyền động nhỏ nên thanh răng đóng vai trò thanh dẫn

động lái.

Các răng ăn khớp trực tiếp nên độ nhạy của cơ cấu lái chắc chắn.

Ít quay trượt và ít sức cản quay,và việc truyền mô-men tốt hơn vì vậy lái nhẹ.

cụm cơ cấu lái hoàn toàn kín nên không cần phải bảo dưỡng.

Trục vít tại đầu thấp hơn của trục lái chính ăn khớp với thanh răng.Khi vô lăng quay thì trục

vít quay làm cho thanh răng chuyển động sang trái hoặc phải làm dẫn động các bánh xe dẫn hướng

quay theo yêu cầu mà người điều khiển cần thiết.

Sử dụng phổ biến trên các oto du lịch ,xe tải nhỏ,xe SUV.

Hình 10:Cơ cấu lái trục vít thanh răng.

Dẫn động lái:

Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngỗng quay của bánh xe.

Có nhiều loại thanh dẫn động lái và kết cấu khớp nối được thiết kế để thực hiện yêu cầu này.

Bộ phận quang trọng của dẫn động lái là hình thang lái.Hình thang lái có nhiệm vụ bảo đảm

động học bánh dẫn hướng làm cho bánh xe khỏi bị trượt lê khi lái,do đó bớt hào mòn lốp.

15

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 11:Sơ đồ các loại dẫn động lái.

➢ Theo kết cấu bộ trợ lực:

Trợ lực bằng thủy lực.

Trợ lực bằng khí nén.

Trợ lực bằng điện.

2.4.Hệ thống lái trợ lực thủy lực.

Để tăng khả năng lái xe và tăng độ bám đường thì hầu hết các ô tô hiện đại ngày nay đều có

lốp rộng, áp suất thấp để tăng diện tích tiếp xúc giữa bề mặt đường và lốp xe. Do vậy đòi hỏi lực

đánh lái nặng hơn. Nếu giảm lực đánh lái đó bằng cách tăng tỉ số truyền thì số vòng đánh lái sẽ

tăng lên, làm việc đánh lái không ngoặt gấp được. Vì vậy muốn đánh lái ngoặt mà nhẹ thì cần có

một thiết bị trợ lực.

2.4.1Công dụng:

Giảm lực tác dụng từ tay người lái đến vành lái làm giảm cảm giác mệt mỏi cho tài xế.

Lái nhẹ và tiện lợi.

Giữ được chuyển động thẳng ổn định của ô tô.

16

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

2.4.2.Cấu tạo của hệ thống lái có trợ lực thủy lực gồm:

Hình 12: cấu tạo hệ thống lái thủy lực

1. Bình chứa.

2. Bơm trợ lực lái.

3. Hộp cơ cấu lái.

4. Cụm van điều khiển.

5. Xy lanh trợ lực lái.

6. Các ống dầu.

7. Thanh nối.

8. Rotuyn.

2.4.3Bơm trợ lực lái:

Công dụng: Hút dầu từ bình chứa sao đó đẩy vào hệ thống tạo áp lực dầu để hoạt động hệ

thống ( đẩy piston dịch chuyển).

Cấu tạo:

1. Puly.

2. Vỏ bơm.

3. Trục quay.

4. Roto.

5. Đĩa phân phối.

6. Phiến gạt.

Van điều tiết lưu lượng.

Van điều tiết lưu lượng: Van điều khiển lưu lượng điều chỉnh lượng dòng chảy dầu từ bơm

tới hộp cơ cấu lái, duy trì lưu lượng không đổi mà không phụ thuộc tốc độ bơm (vg/ph).

17

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Hình 13: cấu tạo bơm trợ lực lái

2.4.4.Hoạt động của van điều tiết lưu lượng:

Ở chế độ thấp:

Hình 14: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ thấp

Áp suất xả P1 của bơm tác động lên phía phải của van điều khiển lưu lượng và P2 tác động

lên phía trái sau khi đi qua các các lỗ. Chênh lệch áp suất giữa P1 và P2 lớn hơn khi tốc độ động

cơ tăng. Khi sự chênh lệch áp suất giữa P1 và P2 thắng sức căng của lò xo van điều khiển lưu

lượng thì van này sẽ dịch chuyển sang trái, mở đường chảy sang phía cửa hút vì vậy dầu chảy về

phía cửa hút. Lượng dầu tới hộp cơ cấu lái được duy trì không đổi theo cách này.

Ở chế độ trung bình:

18

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Áp suất xả của bơm P1 tác đông lên phía trái của ống điều khiển. Khi tốc độ bơm trên 1250

v/ph, áp suất P1 thắng sức căng lò xo (B) và đẩy ống điều khiển sang phải do đó lượng dầu qua

Hình 15: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ trung bình

các lỗ giảm gây ra việc giảm áp suất P2.Kết quả là chênh lệch áp suất giữa P1 và P2 tăng. Theo đó

van điều khiển lưu lượng dịch chuyến sang trái và đưa dầu về phía cửa hút giảm lượng dầu vào

hộp cơ cấu lái. Nói cách khác khi ống điều khiển chuyển sang phải, lượng dầu qua các lỗ giảm.

Ở tốc độ cao:

Khi tốc độ bơm vượt 2500 v/ph, ống điều khiển tiếp tục bị đẩy sang phải, đóng một nửa các

lỗ tiết lưu. Lúc này, áp suất P2 chỉ do lượng dầu qua các lỗ quyết định. Theo cách này lượng dầu

tới hộp cơ cấu lái được duy trì không đổi (trị số nhỏ).

Hình 16: NLHD van điều tiết lưu lượng ở chế độ cao

19

TIỂU LUẬN

GVHD: NGUYỄN XUÂN NGỌC

Van an toàn: Van an toàn đặt trong van điều khiển lưu lượng. Khi áp suất P2 vượt mức quy

định (khi quay hết cỡ vô lăng), van an toàn sẽ mở để giảm áp suất. Khi áp suất P2 giảm thì Van

điều khiển lưu lượng bị đẩy sang trái và điều chỉnh áp suất tối đa.

Cấu tạo của hệ thống lái có trợ lực thủy lực:

2.4.5Hộp cơ cấu lái:

Cấu tạo hộp cơ cấu lái:

1. Thanh răng.

2. Trục van điều khiển.

3. Trục vít.

4. Cụm van điều khiển.

Hình 17: cấu tạo của hộp cơ cấu lái

Hoạt động của hộp cơ cấu lái:Trục van điều khiển được nối với vô lăng. Khi vô lăng ở vị trí

trung hòa thì cụm van điều khiển ở vị trí trung hòa, khi vô lăng quay theo hướng nào đó thì van

điều khiển thay đổi đường truyền cho áp lực dầu vào một trong các buồng của xylanh, dầu buồng

còn lại được đẩy ra ngoài bình chứa theo van điều khiển.

20

Bài tiểu luận môn Hệ thống chuyển động ô tô - Nguyễn Trung Sơn