Bộ cường hóa bố trí cơ cấu lái riêng

1 - Cơ cấu lái

2 - Thanh kéo dọc.



7 - Trục lái.



3 - Đòn quay ngang.



8 - Vành tay lái.



4 - Cơ cấu xilanh lực và van phân phối.



11 - Bánh xe dẫn hớng.



Trong phơng án này van phân phối và xilanh lực đợc bố trí chung thành một cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố

12 - Trụ xoay

5nh thế nàytrớcphép tabánhthể sử dụnghớng.cơ cấu lái khác nhau. Tuy nhiênđứng. hớng gây nên sự dao

- Cầu cho của ta có xe dẫn nhiều

trí

khuynh

động 9, 10 -bánh xe dẫnhình thang lái. với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một

6, của các Cơ cấu hớng sẽ cao hơn so

cụm và các đờng ống dẫn có chiều dài lớn.



3.2.1.3. Van phân phối, cơ cấu lái đặt thành một cụm tách biệt với xilanh lực

CC



1



4



Hình 3.3:



B



2



3



5



12

11



10

9



11



phân

cụm

lực



13

7



6



Cờng hóa bố trí van

phối cơ cấu lái thành

tách biệt với xi lanh



8



1 - Van

2 - Thanh kéo dọc.

3 - Đòn quay ngang.

4 - Cơ cấu lái.

5 - Cầu trớc của bánh xe dẫn hớng.



phân phối.



6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái.



7 - Trục lái.

8 - Vành tay lái.

11 - Bánh xe dẫn hớng.

12 - Trụ xoay đứng.

13 - Xilanh lực.



ở phơng án này, van phân phối đợc bố trí chung trong cơ cấu lái, còn xilanh lực nằm riêng rẽ. Trong kiểu bố trí

này đòi hỏi các đờng ống dẫn phải dài nhng u điểm chính của nó lại là cơ cấu lái và dẫn động lái đợc giảm tải

khỏi tác động của cờng hoá lái, công suất của cờng hoá lái dễ dàng thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do

cách bố trí.



CC



Nhợc



điểm của phơng án



B



4



này là đòi



1



hỏi phải có chiều



dài đờng



ống lớn, độ chậm



tác dụng lớn

3.2.1.4.



2



3



Van



cơ cấu lái đặt



5



12

11



10

9



11



13

7

8



6



hơn phơng án 1.

phân phối, xi lanh lực và

riêng biệt với nhau.



Hình 3.4: Bộ cờng hóa bố trí van phân phối

1 - Cơ cấu lái.

2 - Thanh kéo dọc.



cơ cấu lái, xi lanh lực nằm riêng rẽ với nhau.

7 - Trục lái.



3 - Đòn quay ngang.



8 - Vành tay lái.

11 - Bánh xe dẫn hớng.



Trong phơng án này ta bố trí các cụm cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực nằm tách biệt với nhau. Nó cũng



4 - Vân phân phối.



12 Trụ xoay đứng.

có đầy đủ những u điểm của các phơng án bố trí trớc nh là cơ cấu lái và dẫn động lái đợc giảm tải khỏi lực tác

5 - Cầu trớc của suất của cờng hoá dễ dàng

động của cờng hoá, côngbánh xe dẫn hớng. thay đổi do xilanh lực có thể thay đổi tự do cách bố trí. Tuy

nhiên lực tác động lên van phân phối thay đổi do cánh tay đòn thay đổi.



6, 9, 10 - Cơ cấu hình thang lái.



13 - Xilanh lực.



Vì kết cấu các cụm chi tiết của xe nhỏ gọn, để phù hợp với hình dáng kích thớc của xe ta phải lựa chọn phơng án



thiết kế cụm cờng hóa đảm bảo các yêu cầu sau:

-



Đảm bảo đợc tính năng cờng hoá, nhng vẫn phải tạo đợc cảm giác lực cản của mặt đờng cho ngời lái.



-



Cách bố trí của phơng án phải phù hợp với xe thiết kế.



-



Giá thành sản xuất, thay thế phải đảm bảo tính kinh tế.



-



Dễ dàng tháo lắp, bảo dỡng và sửa chữa.



Qua đánh giá và phân tích các u, nhợc điểm của các phơng án bố trí cờng hoá. Ta thấy phơng án 1 là phơng án

thích hợp nhất để tính toán và thiết kế.



3.2.1.5 Chọn van phân phối:

Van phân phối có hai dạng đợc dùng phổ biến là loại van trợt và loại van xoay. Loại van trợt có kết cấu phức tạp.

Với cơ cấu lái liên hợp của xe thiết kế, loại van xoay có kết cấu gọn, không có độ dịch chuyển dọc.



3.2.1.6 Nguyên lý làm việc của van phân phối kiểu van xoay.

Van ống ngoài( van xoay): Dng = 40(mm); dtr = 26(mm).

Có đờng dầu đến d = 7mm, đợc khoan thẳng, hai lỗ cờng hoá đợc khoan chéo

góc d = 4mm. Đục mỗi mặt 4 lỗ cách đều nhau, có tất cả 12 lỗ trên mặt van. Mặt



ngoài có khoét rãnh vuông và mặt trong có khoét rãnh êlíp. Van đợc lắp chặt với

trục vít bằng chốt đờng kính 3(mm)

Van ống trong ( trục van phân phối): Dng = 26(mm); dtr = 13(mm).

Van này chỉ có hai loại lỗ: một lỗ trung gian (khi xe đi thẳng) và một lỗ nằm

trên cao để hồi dầu về. Van làm rỗng bên trong. Thanh xoắn nằm cố định trong

van. Cả van ống trong và thanh xoắn đợc lắp với trục vít bằng một chốt đờng kính

4(mm), đầu còn lại của thanh xoắn lắp chặt với van ống trong bằng chốt 4(mm).

Mặt bên ngoài van ống trong có rãnh êlíp để dẫn dầu đi cờng hoá.

Nguyên lý cờng hoá:

Về A



Van ống trong



Van ống ngoài

Về B



Thanh xoắn



Hình 3.5: Khi xe đi thẳng

Khi xe đi thẳng: lúc này ba lỗ trung gian trùng nhau. Dầu đi từ bơm qua lỗ

trung gian vào van ống trong rồi qua cửa hồi về bình chứa. Buồng trái và buồng

phải xi lanh bị nén nhẹ nhng không có sự chênh lệch áp suất giữa chúng nên

không có sự trợ lực lái

Khi xe rẽ về một bên: Van ống trong có phần vỏ nối với các đăng của vành lái.

Khi các đăng xoay, van ống trong cũng xoay, thanh xoắn bị xoắn một góc làm

cho van ống trong và van ống ngoài lệch nhau một góc nhỏ (khoảng gần 3 độ)



chỉ đủ để đờng dầu đi thẳng của van ống ngoài có thể đi đến bên đờng dầu cần cờng hoá, đồng thời hớng mặt bên không cần cờng hoá vào khoang trống để dầu

bên không cờng hoá có thể đi về bình chứa.

Khi đang đánh lái mà giữ nguyên vành lái, khi đó thanh xoắn vẫn đang bị

xoắn, dầu trợ lực tiếp tục trợ lực cho một buồng (trái hoặc phải) của xi lanh lực

tuỳ theo đang quay vòng theo hớng nào. Vì giữ nguyên vành lái nên thanh răng

đứng yên. Do đó trục vít bị quay theo chiều ngợc lại, tức là thanh xoắn không bị

xoắn nữa, các van trở về vị trí trung gian nh khi xe đi thẳng. Khi ngời lái tiếp tục

đánh lái, quá trình lại diễn ra nh khi xe quay vòng về một phía đã trình bày ở

trên.

Van ống trong



Về A



Về B

Van ống ngoài

Thanh xoắn



Hình 3.6: Khi xe quay sang phải.



Van ống trong



Về A



Van ống ngoài



Về B



Thanh xoắn

Hình 3.7: Khi xe quay sang trái.

3.3.tính toán cờng hóa lái



3.3.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái

Ta biết rằng khi cha có cờng hoá lái, muốn quay vòng ôtô thì ngời lái phải tác

dụng một lực rất lớn lên vành tay lái để thắng đợc lực cản quay vòng.

Nếu sử dụng lực này trong một thời gian dài thì ngời lái sẽ bị mệt và không an toàn khi di chuyển. Theo nh phần

3.2.3 (chơng II), ta đã xác định đợc lực cực đại tác dụng lên vành tay lái dựa vào lực cản của mặt đờng.



PL max = 513.9( N )



3.3.2. Xây dựng đặc tính cờng hoá lái.

Theo giáo trình TKTT ôtô thì đặc tính của cờng hoá chỉ rõ đặc trng quá trình làm việc của bộ cờng hoá lái.

Nó biểu thị mối quan hệ giữa lực mà ngời lái đặt lên vành tay lái P l và mômen cản quay vòng của các bánh dẫn hớng Mc.



Pl =



Mc

(N )

R.i .id . th



(3-1)



Qua đây ta thấy khi không có cờng hoá thì lực đặt lên vành tay lái chỉ phụ thuộc vào mômen cản quay vòng

của các bánh xe dẫn hớng:



Pl = A.M c ( N )

1

Với A= R.i .id . th =hằng số



Do đó đờng đặc tính là những đờng bậc nhất đi qua gốc toạ độ. Theo tính toán ở phần trớc khi quay vòng ôtô

tại chỗ mômen cản quay vòng là lớn nhất, toạ độ xác định điểm này trên đờng đặc tính là B [1204; 419,5]. Vậy đờng đặc tính đợc xác định P1 = f(Mc) sẽ đi qua gốc toạ độ và đi qua điểm B.

Khi hệ thống lái đợc lắp cờng hoá đờng đặc tính của của nó cũng biểu thị mối quan hệ giữa lực tác dụng lên

vành tay lái và mômen cản quay vòng của các bánh xe dẫn hớng Mc. Đây cũng là mối quan hệ bậc nhất.

Khi van phân phối ở vị trí trung gian thì lực c ờng hoá quy dẫn lên vành tay lái P c = 0 nên mômen cản quay

vòng Mc = 0.

Do bộ cờng hoá đợc thiết kế với van phân phối có thanh xoắn định tâm, khi những va đập ở mặt đờng truyền

ngợc lên vành tay lái, nếu nằm trong giới hạn lực xoắn sơ bộ ban đầu của thanh xoắn thì lực đó đ ợc truyền lên

vành tay lái. Nếu nh lực ngợc đó mà vợt quá giới hạn đó thì thanh xoắn sẽ đợc xoắn tiếp dẫn đến các van bị xoay

và bộ cờng hoá bắt đầu làm việc. Cụ thể, chọn điểm bắt đầu cờng hoá:



P L 0 =25(N);



M c0 =



Pl 0

25

=

= 71,5( N )

A 2,86

Vậy A[71,5;25]



Khi lực đặt lên vành tay lái lớn hơn 25(N) đờng đặc tính đặc trng cho hoạt động của cờng hoá ở giai đoạn này

cũng là đờng bậc nhất nhng có độ dốc thấp hơn so với đờng đặc tính khi cha có cờng hoá (độ



dốc này cần



thiết phải có để đảm bảo cho ngời lái có cảm giác sức cản của mặt đờng tác dụng

lên vành tay lái). Khi mômen cản quay vòng lớn hơn Mc = 1475(Nm) thì hệ thống lái làm việc nh hệ thống

lái cơ khí ban đầu (cờng hoá đã làm việc hết khả năng). Cụ thể là ngời lái muốn quay vòng ôtô thì phải tác dụng

lên vành tay lái một lực Pl > Pc.

Đồ thị các đờng đặc tính khi cha cờng hoá Pl0 = f(Mc0) và đợc lắp bộ cờng hoá PlCH = f(McCH) đợc thể hiện ở

hình dới đây.

Ta thấy rằng:

Đặc tính khi cha có cờng hoá là đờng bậc nhất, đoạn OB.

Đặc tính khi có cờng hoá là đờng bậc nhất gãy khúc và thấp hơn đờng đặc tính khi cha có cờng hoá.

Đoạn OA: PL0 = f(Mc0) lực do ngời lái hoàn toàn đảm nhận. Bộ cờng hoá cha làm việc.

Đoạn AC: P LCHmax = f(McCH) biểu thị lực mà ngời lái cảm nhận về chất lợng mặt đờng. Chọn PLCHmax =

150(N), McCHmax =1475.



Điểm C[1475; 150]



Từ C trở đi: Pc = f(Mc) song song với đờng PL0 = f(Mc0).

Hiệu số các toạ độ của hai đờng Pc và Pl chính là lực tạo nên bởi bộ cờng hoá. Lực này phải phụ thuộc vào áp

suất môi trờng làm việc và đờng kính của xilanh.



P

513,9N



B



Không có cờng hoá



D



Cócửụứng hoa

Coự cờng hoá

150N



C

A



25N

0



1475Nm



71,5Nm



Hình 3.8 Đồ thị đặc tính của bộ cờng hoá.



Mc



Lực cờng hoá cực đại quy dẫn về vành tay lái:



PCH max = PL 0max PLCH max = 513, 9 150 = 363,9( N )

3.3.3. Tính toán xilanh lực

Kích thớc của xilanh lực cần phải đủ lớn để đảm bảo sinh ra đợc lực cần thiết trong khi áp suất chất lỏng

trong hệ thống trợ lực lái là có giới hạn. Với hệ thống lái có cờng hoá, để ngời lái vẫn giữ đợc cảm giác mặt đờng

ta chọn lực lớn nhất của ngời lái đặt vào vành lái là: P LCH max = 90 (N)

- Mômen quay vòng của ngời lái lớn nhất quy dẫn đến trụ xoay đứng:



M L max = PLCH max .Rv .i . t .i dd

trong đó:



t - hiệu suất thuận của cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng cung răng,

t = 0,7

Vậy:



M L max = 150.0, 2.20,5.0, 7.1 = 430,5 ( Nm )



- Mômen cản quay vòng tại trục đòn quay đứng đợc thu nhận bởi xilanh lực:



M CH max = M C max M L max



M CH max = 1475 430,5 = 1044, 5 ( Nm )



- Lực cản dọc trục cản chuyển động tịnh tiến của êcu bi đợc thu nhận bởi xilanh

lực:

PXL max =



M CH max 1044, 5

=

= 29013,9 ( N )

Rc 2

0, 036



Với đờng kính trục vít là: dt = 22 (mm)

Đờng kính xilanh lực là: Dxl

Ta có diện tích xilanh lực:



Fxl =



(



)



P

2

2

D xl d t = XL max

4

p max



(3-2)



Trong đó: pmax- áp suất dầu cực đại pmax =65(KG/cm2)= 6,5(MN/ m2)

Thay số vào công thức ta có:



Fxl =



29013,9

= 4, 4.103 ( m 2 )

6,5.106



Ta có đờng kính xilanh lực:

Dxl =



4 Fxl

4.4400

+ d2 =

+ 222 = 78(mm)







3.3.3.1 Tính đờng kính ngoài và kiểm tra bền xilanh lực:

a.Yêu cầu và chọn vật liệu chế tạo:

Xy lanh lực chịu áp suất p = 65(KG/cm 2) nên ta chọn vật liệu chế tạo là gang cầu. Độ bóng của bề mặt làm

việc của xy lanh lực, piston thờng là cấp 10 và cấp 11.



b.Tính độ bền của xy lanh lực:

Khi tính độ bền của xy lanh lực thờng bỏ qua những tác động ngẫu nhiên

lên nó (va đập từ bên ngoài) mà chỉ để ý ảnh hởng của áp suất chất lỏng bên

trong xy lanh.

Xilanh đợc xem nh một ống thành dày:



Pít tông



Xi lanh



Hình 3.9: Xi lanh lực và Pít-tông

Chiều dày thành xy lanh đợc xác định theo công thức:

t=



Dxl + P

.

1

2

P



(3-3)



Trong đó: t - chiều dày của thành (cm),

Dxl - đờng kính trong của xy lanh (cm), với vật liệu là gang cầu ta

có: [] = 700 (KG/cm2)

Dxl = 87 (mm)

P = 60 KG/cm2

78 700 + 60

1 = 17( mm)

t = 2 700 60

chọn t = 7(mm)



Đờng kính ngoài của xilanh lực: dn = Dxl + 2.t =78 + 2.7 =92 (mm)

ứng suất trong xy lanh lực đợc xác định theo công thức:



2

d n + Dxl 2

.P

2

2

= d n Dxl



(3-4)



9,4, 2 +8 2

.60 = 375( KG / cm 2 )

2

2

= 9,4 8

[]



Kết luận: xilanh đảm bảo độ bền.

3.3.4 Tính sơ bộ hành trình làm việc của Piston:

Xét bánh xe dẫn hớng đặt tay đòn ngang:

- Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn hớng là:

max = max + max

max = 23,50 ; max = 30,80 ;

max = 54,30 ;

Với max đòn quay đứng quay một góc :



ln

. ma x 180 .30,8 0 = 30,8 0

1 = l dd

= 180

Với max đòn quay đứng quay một góc :



ln

. ma x 180 .23,5 0 = 23,5 0

l dd

2 =

= 180

Góc quay toàn bộ của đòn quay đứng: = 54,30

Góc quay lớn nhất của bánh răng rẻ quạt từ vị trí trung gian bằng góc quay lớn nhất của đòn quay đứng, do đó

góc đánh lái lớn nhất của vô lăng từ phía trái sang phải là:



rq = 54,30



Hành trình SC của piston là chiều dài cung tròn của bánh răng rẻ quạt ứng với

góc quay lớn nhất



rq



.



SC =



rq . d rq

54,30. 72

.

+5 =

. + 5 = 39,1( mm)

180 2

180

2



3.3.5 Xác định lu lợng của bơm dầu: