Xe tải hạng nặng HUYNDAI đời 1994

Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

Chiều cao toàn bộ :2780 mm

Khoảng cách giữa hai trụ quay đứng : B0=1880 mm

Chiều dài cơ sở của cầu dần hớng thứ nhất là : L1=7060 mm

Chiều dài cơ sở của cầu dẫn hớng thứ hai là : L2=5360 mm.

Trọng lợng không tải : G0=93000 N

Trọng Lợng toàn tải : GT=273000 N

Ký hiệu lốp :10.00-20

Trọng lợng toàn tải phân bố ra hai cầu dẫn động lái (cầu I và cầu II) :

GT1=GT2=32500 N

Trọng lợng toàn tải phân bố ra hai cầu sau (cầu III và cầu IV ) :

GT3=GT4=104000 N



Chơng ii

thiết kế dẫn động lái

Dẫn động lái gồm tất cả các cơ cấu truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng

quay của các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng.

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ, nó đợc tạo

bởi cầu trớc, đòn kéo ngang và các đòn kéo bên. Sự quay vòng của ôtô rất



Đồ án tốt nghiệp



5



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

phức tạp, để đảm bảo mối quan hệ động học của các bánh xe phía trong và

phía ngoài khi quay vòng là một điều khó thực hiện. Hiện nay ngời ta chỉ đáp

ứng gần đúng mối quan hệ động học đó bằng hệ thống khâu khớp và đòn kéo

tạo nên hình thang lái.

Với xe thiết kế là xe tải hạng nặng, ta chọn phơng án dẫn động lái bao

gồm hai cầu dẫn hớng, với hai hình thang lái ĐANTÔ và một cơ cấu liên động

giữa hai cầu.

1. Tỷ số truyền của hệ thống lái.

1.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái Id.

Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thớcvà quan hệ của các

cánh tay đòn.

Id=0,85-1,1

Chọn sơ bộ Id=1 ( cho cầu dẫn hớng thứ nhất)

1.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái I .

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại trục vít-êcu-bi-răng rẻ quạt đợc tính theo

công thức sau :

i =



2. .R0

t



Trong đó :

t-bớc vít của trục vít

R0 - bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt.

R0 và t không đổi nên tỷ số truyền của loại cơ cấu lái trục vít vô tận-êcu

cung răng là không đổi.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này thờng lấy theo kinh nghiệm thiết kế

i = 22 ữ 25 , ta chọn sơ bộ i = 24 .



1.3. Tỷ số truyền của hệ thống lái.

Tỷ số truyền của hệ thống lái bằng tích số của tỷ số truyền cơ cấu lái (i

) và tỷ số truyền của dẫn động lái(id).

i = i .i d



Tỷ số truyền cho cầu dẫn hớng thứ nhất i1 = i .id 1

Tỷ số truyền cho cầu dẫn hớng thứ hai i2 = i .id 2



Đồ án tốt nghiệp



6



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

Trong đó id1, id2 lần lợt là tỷ số truyền của dẫn động lái đến bánh xe dẫn

hớng cầu thứ nhất và cầu thứ hai.

Giá trị tỷ số truyền đối với cầu dẫn hớng thứ nhất chọn sơ bộ i1=1.24=24

1.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái.

Il - là tỷ số của tổng lực cản khi ôtô máy kéo quay vòng(P c) và lực đặt trên

vành tay lái khi cần thiết để khắc phục đợc lực cản quay vòng(Pl).

Il =



Pc

Pl



Trong đó:

Mc

c

M

Pl = l

R

Pc =







rbx

c

Với : Mc - mômen cản quay vòng của bánh xe

Ml - mômen đặt trên vành tay lái.

c - cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của

lốp đến đờng trục đứng kéo dài.

R - bán kính vành tay lái.

2. Tính toán các thông số hình học của hệ dẫn động lái.

2.1. Tính toán hình thang lái.

a) Công dụng của hình thang lái:

- Hình thang lái có tác dụng đảm bảo sự quay vòng đúng của các bánh xe

dẫn hớng. Khi đó các bánh xe dẫn hớng không có sự trợt khi xe chuyển động.

- Đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe dẫn hớng bên trái và bên

phải sao cho các bánh xe lăn trên các đờng tròn khác nhau nhng đồng tâm.



Đồ án tốt nghiệp



7



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

b)Xây dựng đờng đặc tính ly thuyết của hệ thống lái hai cầu trớc:

Muốn các bánh xe thực hiện quay vòng đúng thì quan hệ giữa chúng phải

thoả mãn công thức sau :

B0



Cotg 1-Cotg 1= L



1



B0



Cotg 2- Cotg 2= L



2



Trong đó :

1,2: Là góc quay của bánh xe dẫn hớng ngoài của cầu dẫn hớng thứ

nhất và thứ hai

1,2: Là góc quay của bánh xe dẫn hớng trong của cầu dẫn hớng thứ nhất

và thứ hai .

L1,L2 : chiều dài cơ sở của hai cầu (trên hình vẽ).

B0 : Khoảng cách giữa hai đờng tâm trụ quay đứng .

L1

L



B2



B1



C

L2

B0



A1



D



A2



1



O



Đồ án tốt nghiệp



8



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

Sơ đồ động học khi quay vòng.

OD



Theo hình vẽ : Cotg 1= L

1

OD



Cotg 2= L

2



Ta tìm đợc mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hớng với góc 1

nh sau :

Cotg1 =



B0

+ Cotg 1

L1



Cotg 2 =



B0

+ Cotg 2

L2



Tg 2 =



L2

Tg 1

L1



Cho 1 các giá trị khác nhau từ 0 0 ữ 40 0 ta lần lợt xác định đợc các

góc 1 , 2, 2 tơng ứng theo bảng sau :

Bảng 1: Bảng thông số của đờng đặc tính lý thuyết của các góc quay

cầu thứ nhất và quan hệ góc quay giữa cầu thứ nhất và cầu thứ hai.

10

15

20

25

30

35

40

1 ( 0 ) 0 5

1 ( 0 ) 0 4,89 9,56 14,04 18,36 22,53 26,58 30,55 34,44

2 ( 0 )



0



3,80 7,62 11,50 15,47 19,50 23,67 28,00 32,50



Bảng 2: Cầu thứ hai:

0 5

10

15

20

25

30

35

40

2 (0)

20 (0) 0 4,85 9,43 13,76 17,89 21,84 25,65 29,34 32,96

Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đợc quan hệ :

2 = f (1)

1 = f (1)

2 = f (2)



c)Xây dựng đờng đặc tính thực tế.

Đồ án tốt nghiệp



9



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái Đantô là xác định đúng góc

nghiêng của các đòn bên khi xe chạy thẳng :



B0

m



m



n











Sơ đồ xác định các kích thớc của hình thang lái

Cần xác định góc và độ dài mỗi đòn bên m và đòn ngang n.

Quan hệ thực tế giữa các góc quay 1và1, 2 và2 phụ thuộc vào góc

và độ dài m của đòn bên .

Khi xe chạy thẳng:

Từ sơ đồ dẫn động lái trên hình ta có thể tính đợc mối quan hệ

giữa các thông số theo biểu thức sau:

sin =



Bn

2m



Khi xe quay vòng :



Đồ án tốt nghiệp



10



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng



B

0



m



m



n











Hình vẽ 2.6 - Sơ đồ hình thang lái khi quay vòng.

Khi bánh xe dẫn hớng bên trái quay đi một góc và bên phải quay

đi một góc , lúc này đòn bên phải hợp với phơng thẳng ngang một góc

và bánh xe bên trái là + .

Từ sơ đồ dẫn động trên hình trên ta có mối quan hệ của các thông số

theo quan hệ sau :

= + arctg



m. cos( + )

m Bo. sin( + ) 2m. sin 2 + 2 Bo. sin

arcsin

(1.7)

2

Bo m. sin( + )

m 2 . cos 2 ( + ) + [ Bo m. sin( + )]



m thờng lấy theo kinh nghiệm :

m= ( 0,14 ữ 0,16) Bo

Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm cho cả hai cầu độ dài đòn bên :

m1=m2=0,15.Bo=282 (mm)

Chọn sơ bộ góc ban đầu theo công thức của Chuđakôp:

Cotg (90 0 ) =



Bo

2.0,7.L



(1.8)



Từ đó ta tính đợc

Tính các thông số cho cầu dẫn hớng thứ nhất (cầu I).

Tính

Thay số: Cotg (90 0 1 ) =



Đồ án tốt nghiệp



1880

= 0,19

2.0,7.7060



11



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng



Ta tính đợc 1 110 < 35 0 ( theo kinh nghiệm thiết kế).

Cho 1 các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ ( 1=110) và công thức (1.7)

để tìm quan hệ thực tế của 1 và 1 .

Cho lần lợt 1=90,100,110,120,130,sẽ tìm đợc mối quan hệ thực tế giữa

1 và 1 theo công thức sau :



1 = 1 + arctg



m. cos(1 + 1 )

m Bo. sin(1 + 1 ) 2m. sin 2 1 + 2 Bo. sin 1

arcsin

(1.10)

2

Bo m. sin(1 + 1 )

m 2 . cos 2 ( + ) + [ Bo m. sin( 1 + )]

1



Đồ án tốt nghiệp



12



1



1



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

Bảng 3.Bảng thông số của đờng đặc tính thực tế cho cầu thứ nhất.

11 =90



1 (0)



12 =100

13 =110

14 =120

15 =130



10 (0)

11 (0)

11(0)

12 (0)

12(0)

13 (0)

13(0)

14 (0)

14(0)

15 (0)

15(0)



0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0



5

4,89

4,93

-0,04

4,92

-0,03

4,91

-0,02

4,90

-0,01

4,89

0



10

9,56

9,71

-0,15

9,68

-0,12

9,65

-0,09

9,61

-0,05

9,58

-0,02



15

14,04

14,36

-0,32

14,28

-0,14

14,21

-0,17

14,13

-0,09

14,06

-0,02



20

18,36

18,84

-0,48

18,72

-0,36

18,58

-0,22

18,45

-0,09

18,32

0,04



25

22,53

23,17

-0,64

22,97

-0,44

22,76

-0,23

22,56

-0,03

22,36

0,17



30

26,58

27,31

-0,73

27,02

-0,44

26,72

-0,14

26,43

0,15

26,14

0,44



35

30,55

31,24

-0,69

30,84

-0,29

30,44

0,11

30,04

0,51

29,65

0,9



40

34,44

34,92

-0,48

34,40

0,04

34,62

-0,18

33,36

1,08

32,85

1,59



Trong đó 1i = 10 1i

Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đồ thị quan hệ 1 và 1 thực tế trên

cùng đồ thị quan hệ 1 và 1 theo lý thuyết.

Theo bảng giá trị trên ta chọn góc 1 sao cho sự sai lệch so với đờng lý

thuyết 1 nhỏ nhất và nhỏ hơn 1 0, ta chọn đợc 1=130, ứng với góc quay

vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng cầu thứ nhất là 1 max = 35 0 và

1 max = 29,65 0



Vậy với cầu dẫn hớng thứ nhất ta có:

- 1=130

-Độ dài đòn bên m1 = 282 (mm)

-Độ dài thanh kéo ngang n1= B 2.m. sin 1 = 1753,13(mm)

Dựa vào bảng 1, ta tìm đợc góc quay vòng lớn nhất của cầu dẫn hớng thứ 2 :

2 max = 28 0



Tính các thông số cho cầu dẫn hớng thứ hai

Tính

Thay số : Cotg (90 0 2 ) =



Đồ án tốt nghiệp



1880

= 0,25

2.0,7.5360



13



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng



ta tính đợc 2 14 0 < 35 0 ( theo kinh nghiệm thiết kế).

Chọn 2 các giá trị xung quanh giá trị đã chọn ( 2=140) và công thức

(4) để tìm quan hệ thực tế của 2 và 2 .

Cho lần lợt 2=120, 130, 140, 150, 160, sẽ tìm đợc mối quan hệ thực tế

giữa 2 và 2 .

2 = 2 + arctg



m. cos( 2 + 2 )

m Bo. sin( 2 + 2 ) 2m. sin 2 2 + 2 Bo. sin 2

arcsin

2

Bo m. sin( 2 + 2 )

m 2 . cos 2 ( 2 + 2 ) + [ Bo m. sin( 2 + 2 )]



(1.12)

Bảng 4.Bảng thông số của đờng đặc tính thực tế cho cầu thứ hai.

0 5

10

15

20

25

30

35

21 =120 2 (0)

0 4,85 9,43 13,76 17,89 21,84 25,65 29,34

20 (0)

0 4,90 9,61 14,13 18,45 22,56 26,43 30,04

21 (0)

0 -0,05 -0,18 -0,37 -0,56 -0,72 -0,78 -0,7

21(0)

0 4,89 9,58 14,06 18,32 22,36 26,14 29,65

22 =130 22 (0)

0 -0,04 -0,15 -0,3

-0,43 -0,52 -0,49 -0,31

22(0)

0

0 4,88 9,55 13,98 18,19 22,15 25,85 29,26

23 =14

0

23 ( )

0 -0,03 -0,12 -0,22 -0,3

-0,31 -0,2

0,08

23(0)

0 4,88 9,03 13,91 18,06 21,95 25,56 28,87

24 =150 24 (0)

0 -0,03 0,4

-0,15 -0,17 -0,11 0,09 0,47

24(0)

0 4.87 9,48 13,83 17,92 21,74 25,27 28,48

25 =160 25 (0)

0 -0,02 -0,05 -0,07 -0,03 0,1

-0,38 0,86

25(0)

Trong đó 2i = 20 2i



40

32,96

33,36

-0,4

32,85

0,11

32,34

0,62

31,83

1,13

31,33

1,63



Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đồ thị quan hệ 2 và 2 thực tế trên

cùng đồ thị quan hệ 2 và 2 theo lý thuyết.

Theo bảng giá trị trên ta chọn góc 2 sao cho sự sai lệch so với đờng lý

thuyết 2 nhỏ nhất và nhỏ hơn 10, ta chọn đợc 2=160, ứng với góc quay

vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng của cầu thứ tơng



ứng là



2 max = 280 , 2 max = 23,900 (tính 2 max theo công thức (1.12))



Vậy với cầu dẫn hớng thứ hai ta có:

- 2=160

-Độ dài đòn bên m2 = 282 (mm)

-Độ dài thanh kéo ngang n2= B0 2.m. sin 2 = 1724,54(mm)



Đồ án tốt nghiệp



14



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



Thiết kế hệ thống lái hai cầu dẫn hớng

2.2. Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng.

max= 1max.i

Trong đó :

max :gọi là vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng.

1max :góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng cầu trớc.

(350).

I1

:gọi là tỷ số truyền hệ thống lái đối với cầu trớc (i1 =24)

lớn nhất từ 1,0 ữ 1,75 vòng đối với xe du lịch

từ 2,0 ữ 2,5 vòng đối với xe tải lớn .

Thay những thông số tính đợc vào công thức trên ta tìm đợc góc quay vô lăng

lớn nhất :

max = 24.35 0 = 840 0 2,33 (vòng) (trong giới hạn cho phép đối với xe



tải)

2.3. Tính toán thông số hình học của dẫn động lái.

1



10

9



b



2



C



a







A



8



c

D S'2

d



S'1



A1

ln1



3



B1



B



S1



6



4



7



ln2



5



Sơ đồ tính toán dẫn động lái.

1.

2.

3.

4.

5.



Cơ cấu lái

Đòn quay đứng

Đòn kéo dọc cầu trớc

Đòn kéo ngang cầu trớc.

Bánh xe.



Đồ án tốt nghiệp



15



Vũ Văn Hoà - Lớp Ôtô k46



S2