Tải bản đầy đủ

Thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực thủy lực

MỤC LỤC

PHẦN I – ĐẶT VẤN ĐỀ 4
PHẦNII - PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN CÁC ÔTÔ
A.NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG HỆ THỐNG LÁI TRÊN ÔTÔ
I. Công dụng, Phân loại, Yêu cầu hệ thống lái trên ôtô...................................................5
1. Công dụng ........................................................................................................................5
2. Phân loại.............................................................................................................................5
3. Yêu cầu...............................................................................................................................6
II. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống lái đơn giản................................................7
III.Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái..................................................................................8
1. Tỉ số truyền 8
2. Độ rơ vành tay lái 8
3. Hiệu suất thuận, hiệu suất nghòch......................................................................................9
B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG LÁI
CHƯƠNG I - CƠ CẤU LÁI ................................................................................................10
I.Đặc điểm chung 10
II. Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng ...............................................................................10
III. Cơ cấu lái trục vít con lăn...............................................................................................13
1. Đặc điểm chung..................................................................................................................13
2. Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kraz – 608...................................................14

IV. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng..........................15
1. Đặc điểm chung...............................................................................................15
a. Cấu tạo ......................................................................................................15
b. Nguyên lý làm việc .........................................................................................16
2. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trêm xe tải Kraz – 250 ..............................17
a. Cấu tạo 17
b. Nguyên lý làm việc .........................................................................................18
3. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe Maz – 500 ....................................18
a. Cấu tạo 18
b. Nguyên lý làm việc ...........................................................................................................18
4. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Kamaz ...............................................19
a. Cấu tạo 20
b. Nguyên lý làm việc............................................................................................................20
5. Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng trên xe tải Landrover.......................................21
a. Cấu tạo 21
b. Nguyên lý làm việc............................................................................................................22
V. Trục lái và vành tay lái...................................................................................23
1.Giới thiệu chung ...............................................................................................................23
2. Trục lái và vành tay lái xe Landrover...............................................................................24
CHƯƠNG II - DẪN ĐỘNG LÁI..........................................................................................25
1
1. Đặc điểm chung..................................................................................................................25
2. Các phương án bố trí dẫn động lái trên ôtô.......................................................................26
1.1Trường hợp bố trí đòn ngang bên và đòn ngang trước cầu trước......................................26
1.1.1 Dẫn động lái trên xe Yaz – 451M..................................................................................26
1.2.Trường hợp đòn ngang bên và đòn ngang đặt sau cầu xe................................................27
1.2.1 Sơ đồ chung...............................................................................27
1.2.2 Dẫn động lái trên xe Kamaz 5320..........................................27
1.2.3 Dẫn động lái trên xe tải Landrôver có bộ giảm chấn.............28
1.3Dẫn động lái trên cơ cấu lái trục răng - thanh răng..........................................................29
1.3.1 Trường hợp cơ cấu lái và dẫn động lái đặt sau cầu trước.......29
1.3.2 Dẫn động lái trên xe Gaz – 3102.............................................30
1.4Dẫn động lái trên cơ cáu lái dạng đòn quay dùng với hệ thống treo độc lập...................31
CHƯƠNG IV –TR LỰC LÁI
I. Các vấn đề tổng quan về trợ lực lái...............................................................................33
1. Các yêu cầu của trợ lực lái.................................................................................................33
2. Các bộ phận chủ yếu của trợ lực lái..................................................................................33
a. Nguồn cung cấp (bơm).......................................................................................................33
b. Bộ phận phân phối (van phân phối)...................................................................................34
c. Cơ cấu chấp hành (xi lanh lực)...........................................................................................34
d. Các phương án bố trí hệ thống trợ lực...............................................................................34
II. Nguồn cung cấp (Bơm).....................................................................................................38
1. Bơm cánh gạt .....................................................................................................................38
1.1Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm cánh gạt..........................................................38
1.2Bơm trợ lực kiểu cánh gạt trên xe Kraz – 250..................................................................39
a.Cấu tạo...................................................................................................................................40
b.Nguyên lý hoạt động.............................................................................................................41
1.3Bơm trợ lực xe tải Kamaz...................................................................................................45
a. Cấu tạo 45
b. Nguyên lý hoạt động..........................................................................................................46
1.4Bơm trợ lực xe Z130...........................................................................................................49
1. Cấu tạo 49
2. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................50
2. Bơm bánh răng...................................................................................................................51
2.1Đặc điểm chung..................................................................................................................51
a. Cấu tạo ...............................................................................................................51
b. Nguyên lý hoạt động..........................................................................................................51
2.2Bơm bánh răng sử dụng trên xe Maz – 6422.....................................................................52
a. Cấu tạo ...............................................................................................................52
b. Nguyên lý hoạt động..........................................................................................................53
III. Bộ phận phân phối của trợ lực lái..............................................55
2
1. Van phân phối 55
a. Cấu tạo 55
b. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................55
2. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Z130................56
a. Cấu tạo 56
b. Nguyên lý hoạt động ...................................................................................................58
3. Trợ lực trên cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe Maz – 6422.............................61
a. Cấu tạo hệ thống lái xe Maz – 6422..................................................................................61
b. Kết cấu của van phân phối.................................................................................................62
c. Nguyên lý hoạt động của hệ thống trợ lực........................................................................63
4. Trợ lực kiểu van trượt trên cơ cấu lái trục vít – êcu – bi trên xe Kamaz.........................66
a. Cấu tạo ...................................................................................................66
b. Nguyên lý hoạt động 67
PHẦN III - THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG LÁI TR LỰC THUỶ LỰC.
I. Đặt vấn đề........................................................................................................................73
II. Thiết kế mô hình............................................................................................................73
PHẦN IV - KẾT LUẬN.......................................................................................76
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................78
3
PHẦN I - ĐẶT VẤN ĐỀ.
Ngày nay khoa học kỹ thuật đang có những bước phát triển rất nhanh nhằm
nâng cao chất lượng đời sống của con người. Cùng với sự phát triển đó nghành
công nghiệp ôtô đã có những bước phát triển lớn tạo nên chất lượng trong việc
phục vụ của ôtô.
Trên ôtô, hệ thống lái là một trong hai hệ thống điều khiển, với tính năng đó
hệ thống lái có những yêu cầu riêng. Qua quá trình phát triển, hệ thống này
ngày càng được cải thiện cũng như có những phát minh mới đảm bảo được các
yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng, góp phần vào sự thuận lợi và an toàn trong
việc sử dụng ôtô.
Trong sự phát triển đó việc hiểu rõ các vấn đề về hệ thống lái là rất cần thiết
nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng, sửa chữa bảo dưỡng và cải tiến
hệ thống lái. Với mục đích đó, trong giới hạn thời gian, đề tài này chỉ giới hạn
trong việc “Phân tích khai thác hệ thống lái trên các xe ôtô tải”. Thông qua
việc tổng hợp những kiến thức đã học và việc tìm hiểu những cái mới, mong
rằng đề tài sẽ đem tại một cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống lái trên xe ô tô
tải.
Cùng với việc “thiết kế mô phỏng hệ thống lái trợ lực thuỷ lực” sẽ đem lại
kiến thức thực tế và góp phần vào việc tạo ra hệ thống học cụ giúp cho việc
giảng dạy trong nhà trường được trực quan hơn.
4
PHẦN II: PHÂN TÍCH KHAI THÁC HỆ THỐNG LÁI TRÊN
ÔTÔ
A. NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG CỦA HỆ THỐNG LÁI Ô TÔ TẢI
I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI YÊU CẦU
1. Công dụng
Hệ thống lái của ô tô dùng để thay đổi hướng chuyển động nhờ quay các bánh xe
dẫn hướng cũng như để giữ hướng chuyển động thẳng hay chuyển động cong của
ôtô khi cần thiết.
2.Phân loại
• Theo bố trí bánh lái:
+ Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên phải dùng cho những nước thừa
nhận luật đi đường theo phía phải.
+ Hệ thống lái với bánh lái bố trí bên trái dùng cho những nước thừa
nhận luật đi đường theo phía bên trái
• Theo số lượng bánh dẫn hướng:
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở cầu trước
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở hai cầu
+ Hệ thống lái với bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu
• Theo kết cấu của cơ cấu lái chia ra:
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục răng thanh răng
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít con lăn
+ Hệ thống lái với cơ cấu lái loại trục vít – êcu bi – thanh răng.
• Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ cường hoá chia ra:
+ Hệ thống lái với bộ cường hoá thuỷ lực
+ hệ thống lái với bộ cường hoá khí nén
+ hệ thống lái với bộ cường hoá bằng điện
• Theo kết cấu của bộ phận thuỷ lực:
5
+ Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van xoay
+ Hệ thống lái với bộ phận trợ lực kiểu van trượt
3. Yêu cầu
Hệ thống lái sử dụng trên ô tô cần phải đảm bảo yêu cầu tối thiểu về sự an toàn
của xe và hàng hoá trong quá trình sử dụng và vận chuyển. do đó hệ thống lái
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo tính năng vận hành cao của ôtô có nghóa là khả năng
quay vòng nhanh và ngoặt trong một thời gian ngẳn trên một diện
tích rất bé.
+ Lực tác động lên vành tay lái nhe, vành tay lái phải nằm ở vò trí
tiện lợi đối với người lái để tạo cảm giác thoải mái cho người lái
trong quá trình điều khiển.
+ Đảm bảo động học quay vòng đúng để trong quá trình quay vòng
bánh xe không bò trượt lết.
+ Hệ thống trợ lực phải đảm bảo chính xác, tính chất tuỳ động đảm
bảo phối hợp chặt chẽ của sự tác động của hệ thống lái và sự quay
vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành tay lái và góc
quay vòng của các bánh xe dẫn hướng.
+ Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo
trước không ánh hướng đến tính động học của cơ cấu lái.
+ Hệ thống lái phải được bô trí sao cho thuận tiện cho quá trình bảo
dưỡng, sữa chữa
6
II. Cấu tạo chung và hoạt động của hệ thống lái đơn giản.
Hình 1. Hệ thống lái đơn giản.
01-Vành tay lái; 02-Trục lái; 03-Trục vít; 04-Bánh vít; 05-Cam quay bên trái; 06,11,10-Hình
thang lái; 07-Đòn quay ngang; 09-Cam quay bên phải; 13-Đòn quay đứng.
Cấu tạo chung một hệ thống lái điển hình bao gồm các bộ phận chính sau: Vành
lái, trục lái, cơ cấu lái, các đòn dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng.
Cấu tạo của hệ thống lái được chia ra hai phần chính: cơ cấu lái và dẫn động lái.
Trên các hệ thống lái có trợ lực được bố trí thêm thiết bò trợ lực lái.
Cơ cấu lái được xác đònh bao gồm: các chi tiết từ vành lái tới hộp giảm tốc của
hệ thống lái.
Dấn động lái bao gồm các kết cấu dẫn động nối từ cơ cấu lái tới các bánh xe
dẫn hướng và các liên kết giữa hai bánh xe dẫn hướng.
Thiết bò trợ lực lái bao gồm: nguồn năng lượng, van điều khiển, bộ phận chấp
hành, các đường dẫn.
Theo sơ đồ của hệ thống lái đơn giản như trên, vành tay lái 1 được gắn trên một
đầu trục lái 2. Đầu kia có đặt trục vít 3. trục vít 3 ăn khớp bánh vít 4 (bánh vít nằm
7
trên trục 14). Bộ trục vít bánh vít 3, 4 và vỏ chứa bộ trục vít bánh vít là cơ cấu lái.
Truyền động lái gồm đòn quay đứng 13, thanh kéo dọc 12, đòn quay ngang 7, hình
thang lái gồm ba thanh 6, 10, 11 và các cam quay bên trái và bên phải 5, 9.
Trục lái có nhiệm vụ truyền mômen lái từ vành lái xuống cơ cấu lái, kết cấu
trục lái đảm bảo tính an toàn khi xe bò đâm trực diện.
Cơ cấu lái có nhiệm vụ biến chuyển động quay tròn thành chuyển động góc
trong mặt phẳng thẳng đứng của đòn quay đứng và giảm tỷ số truyền theo yêu cầu
cần thiết.
Dẩn động lái gồm các chức năng: nhận chuyển động từ cơ cấu lái tới các bánh
xe dẫn hướng và đảm bảo quan hệ quay của bánh xe dẫn hướng trong và ngoài
sao cho không xảy ra hiện tượng trượt bên ở tất cả các bánh xe( hạn chế khả năng
gây ra mài mòn lốp nhanh), đồng thời tạo liên kết truyền lực giữa các bánh xe dẫn
hướng.
III. Các chỉ tiêu đánh giá hệ thống lái.
1. Tỷ số truyền:
Tỷ số truyền hệ thống lái liên quan tới việc giảm nhẹ lực trên vành lái và góc
quay vành lái lớn nhất tính từ vò trí ô tô đi thẳng tới vò trí ô tô quay vòng gấp. Nếu
tỷ số truyền hệ thống lái lớn thì khả năng giảm nhẹ lực vành tay lái sẽ nhiều
nhưng góc quay vành tay lái sẽ lớn và ngược lại.
Quy đònh của quốc tế về lực trên vành lái phải nằm dưới giá trò 700N, góc quay
vánh lái lớn nhất không vượt quá 5 vòng quay vành lái, tính theo các mép biên
cuối cùng ở cả hai bên.
2. Độ rơ vành lái:
Độ rơ vành lái là chỉ tiêu an toàn quan trọng. Độ rơ vành lái càng nhỏ càng tốt
tuy nhiên điều này khó thực hiện ngay cả khi hệ thống còn mới. Sau thời gian sử
dụng các mặt lắp ghép bò mòn sẽ làm tăng độ rơ vành lái, trong quá trình bảo
dưỡng sửa chữa cần được điều chỉnh hợp lý.
Quy đònh về độ rơ vành lái như sau:
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 18°.
Với ô tô có tốc độ lớn nhất trên 25-100km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 27°.
Với ô tô có tốc độ lớn nhất dưới 25km/h, độ rơ vành lái không vượt quá 36°.
Độ rơ vành lái tăng lên trong sử dụng phụ thuộc nhiều vào sự mòn của các chi
tiết, nhất là độ mòn của cơ cấu lái. Quy luật mòn của cơ cấu lái thể hiện ở hình
sau:
8
Theo hình trên, khu vực giữa (tương ứng với trạng thái xe đi thẳng) là khu vực
mòn nhiều nhất. Do vậy các tiêu chuẩn đo độ rơ vành lái yêu cầu xác đònh độ rơ
tại trạng thái xe đứng yên, hướng đi thẳng.
3. Hiệu suất thuận và hiệu suất nghòch.
Hiệu suất thuận được tính theo khả năng truyền công suất từ vành lái xuống
bánh xe, ngược lại là hiệu suất nghòch.
Kết cấu của hệ thống lái cho phép hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghòch. Một
số kết cấu bố trí hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghòch nhằm đảm bảo khả
năng điều khiển bánh xe từ vành lái được nhẹ nhàng, nhưng các va đập từ bánh
xe ít bò truyền mạnh lên vành lái.
Hiệu suất của hệ thống lái phụ thuộc chủ yếu vào hiệu suất truyền của cơ cấu
lái. Để nâng cao hiệu suất trên ô tô ngày nay sử dụng các kết cấu có tổn hao ma
sát trong cơ cấu nhỏ. Hiệu suất cơ khí đạt 85%-90%.
9
B. PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỤ THỂ
Chương I: CƠ CẤU LÁI
I. Đặc điểm chung
Cơ cấu lái là một bộ giảm tốc đảm bảo tăng mômen tác động của người lái
đến các bánh xe. Do đó cơ cấu lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Có thể quay cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết ổn đònh của
ôtô.
+ Có một hiệu suất cao để lái nhẹ trong đó cần có hiệu suất theo chiều
thuận lớn hơn hiệu suất theo chiều nghòch để các va đập từ mặt đường được giữ
lại ở cơ cấu lái một phàn lớn.
+ đảm bảo giá trò thay đổi của tỉ số truyền theo yêu cầu cần thiết khi thiết
kế.
+ Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp của cơ cấu lái là dễ dàng nhất.
II . Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cơ cấu lái bánh răng – thanh răng xuất hiện và rất nhanh được sử dụng phổ
biến trên các xe ô tô du lòch và xe tải nhỏ, xe SUV. Nó là một cơ cấu cơ khí khá
đơn giản. Một bánh răng được nối với một ống kim loại, một thanh răng được gắn
trên một ống kim loại. Một thanh nối (tie rod) nối với hai đầu mút của thanh răng.
Bánh răng tròn được nối với trục tay lái. Khi bạn xoay vành tay lái, bánh
răng quay làm chuyển động thanh răng. Thanh nối ở hai đầu thanh răng được gắn
với một cánh tay đòn trên một trục xoay (hình 1.1).
Hình 1.1: cơ cấu lái bánh răng – thanh răng
Cặp bánh răng – thanh răng làm hai nhiệm vụ:
- Chuyển đổi chuyển động xoay của vành tay lái thành chuyển động thẳng cần
thiết để làm đổi hướng bánh xe.
10
- Nó cung cấp một sự giảm tốc, tăng lực để làm đổi hướng các bánh xe dễ dàng và
chính xác hơn.
Cơ cấu gồm hai bộ phận chính là trục răng – thanh răng.
Thanh răng là một thanh trụ tròn trên đó có bố trí các răng trên mặt tru.
thanh răng có vai trà như đòn lái ngang. Trong quá trình hoạt động thanh răng sẽ
chuyển động tònh tiến trong vỏ thanh răng và truyền chuyển động tònh tiến này
đến đồn ngang bên.
Có hai cách bố trí đòn ngang bên:
Đòn ngang bên liên kết với thanh răng qua ổ bắt bulông.
Đòn ngang bên liên kết với thanh răng ở hai đầu thanh răng.
Trục răng được nối với trục lái thông qua khớp then hoa và có các răng ăn
khớp với các răng trên thanh răng.. trục răng thường được bố trí sao cho trục răng
nghiêng ngược chiều nghiêng của răng trên thanh răng nhờ vậy hệ số trùng khớp
của bộ truyền lớn làm việc êm. Hệ số trùng khớp nói trên là: tỉ số giữa hai cung
trên đường lăn (hoặc vòng lăn) ứng với đoạn ăn khớp thực và bước ăn khớp được
gọi là hệ số trùng khớp của cơ cấu.
Dẫn hướng thanh răng là một chi tiết được bố trí có đường tâm trùng với
đường tâm của thanh răng. Bộ phận này có nhiệm vụ đảm bảo khe hở ăn khớp
của trục răng và thanh răng và cũng là bạc trượt để thanh răng chuyển động tònh
tiến. trong quá trình trục răng – thanh răng hoạt động thì các răng sẽ bò mòn chính
vì thế để tự động điều chỉnh khe hở này người ta bố trí lò xo ép dẫn hướng thanh
răng vào trục răng và được giữ cố đònh nhờ một ecu gọi là ecu điều chỉnh, việc
xiết chặt hay nới lỏng ecu này sẽ làm tăng hoặc giảm lực ép lò xo lên dẫn hướng
thanh răng. Để chánh trường hợp ecu tự nới lỏng, bên ngoài ecu có ốc khóa chặt,
sau khi đã xác đònh lực xiết ecu phù hợp cho lực ép lò xo người ta xiết chặt ốc
khóa.
Nguyên lý làm việc: khi người lái quay vòng vành tay lái để chuyển hướng,
thông qua trục lái mômen quay vòng được truyền xuống khớp then hoa của trục
răng làm quay trục răng. Thông qua sự ăn khớp của trục răng và thanh răng sẽ
biến chuyển động quay của trục răng thành chuyển động tònh tiến của trục thanh
răng qua trái hoặc qua phải tùy theo chiều quay của trục răng. Chuyển động tònh
tiến này sẽ làm đòn bên tònh tiến theo kéo cam quay quay theo các góc nhất đònh
làm bánh xe dẫn hướng quay và xe được chuyển hướng.
11
Kết cấu loại này đơn giản, gọn nhẹ vì cơ cấu lái nhỏ và thanh răng kết hợp
với đòn ngang lái. Việc lắp ráp và sữa chửa cũng dễ dàng.
Trục răng và thanh răng ăn khớp với nhau trực tiếp nên độ nhạy cao, đồng
thời trong quá trình ăn khớp ma sát lớn nên khả năng truyền lực tốt nên khả năng
điều khiển được dễ dàng hơn.
Cơ cấu lái loại này được bao kín nên chống bụi bặm và ít phải bảo dưỡng.
Nhờ có êcu điều chỉnh khe hở ăn khớp nên đảm bảo được khe hở ăn khớp.
Tỉ số truyền của bộ truyền luôn đảm bảo không thay đổi.
Với cơ cấu loại này thì hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghòch.
Tuy nhiên cơ cấu trục răng – thanh răng hiện nay chủ yếu sử dụng trên các
loại ô tô du lòch và ô tô con là chủ yếu. Còn trên các loại xe tải thì thường không
sủ dụng. hoặc nếu có sử dụng thì thường có bộ phận trợ lực bằng điện.
II. Cơ cấu lái trục vít con lăn
1. Đặc điểm chung
12
Hình1.2: cơ cấu lái trục vít – con lăn
1- trục vít lõm; 2- con lăn; 3- trục lái; 4- trục con lăn; 5- trục bò động; 6- vỏ cơ cấu lái
Trước đây cơ cấu lái trục vít – con lăn được sử dụng rất rộng rãi trên ô tô vì
dễ dàng hơn trong việc chế tạo bộ truyền với tỉ số truyền lớn hơn 24. Tuy nhiên
ngày nay ít dược sử dụng do việc bố trí trợ lực lái phức tạp hơn các loại cơ cấu lái
khác. Cơ cấu lái trục vít glôbôit có độ bền cao hơn so với cơ cấu lái trục vít trụ
thẳng.
Đặc diểm cơ bản của cơ cấu lái loại này là sử dụng trục vít glôbôit lõm và
con lăn ăn khớp có số lượng it. Trục lái sẽ tiếp chủ động tiếp nhận lực từ vành tay
lái và truyền xuống trục vít glôbôit, trục vít glôbôit được quay trên các ổ bi côn và
có thể điều chỉnh được độ rơ ổ bi.
Trục vit glôbốit ăn khớp với con lăn 2 có 3 ren để có thể xoay đi một góc
tương ứng. Con lăn 2 được bố trí sao cho có thể quay trơn trên trục con lăn nhờ các
ổ bi kim. Trục con lăn mang theo con lăn quay trên trục bò động 5 của cơ cấu lái
(được gọi là trục dẻ quạt) đầu ngoại của trục bò động được bố trí then hoa để liên
kết với đòn quay đứng của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu đặt trong vỏ cơ cấu 6,
toàn bộ cơ cấu được bôi trơn bằng dầu bôi trơn bánh răng, vỏ cơ cấu đồng thời là
giá bắt chặt cơ cấu lái với khung ô tô, đồng thời có tác dụng che chắn bụi bẩn
không chui vào tron cơ cấu cũng như ngăn không cho dầu bôi trơn từ bên trong bò
dò dỉ ra bên ngoài.
Khi trục vít quay, trục vít vô tận cố đònh trên trục láí, con lăn bò dòch chuyển
quay xung quanh trục bò động, thực hiện quay đòn quay đứng.
Như vậy chuyển động quay vành tay lái đã tạo nên chuyển động quay với
góc quay nhỏ của đòn quay đứng. có thể hiểu: con lăn đã thay thế một số răng của
cung răng và tạo nên tỉ số truyền cho cơ cấu lái. về mặt cơ cấu có thể coi đây là
của cơ cấu lái trục vít bánh vít biến dạng.
Nhờ con lăn, ma sát của cơ cấu giảm nhỏ, tuy vậy sau một thời gian làm
việc sự mài mòn thường xảy ra ở khu vực ăn khớp giữa trục vít và con lăn, do đó
mà phải điều chỉnh khe hở này.
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 diện tích tiếp xúc ăn
khớp của trục vít glôbôit lớn hơn loại trục vít trụ. lực tác dụng được phân đều lên
3 ren của con lăn chư 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 bằng ma sát lăn.
Con lăn có thể có một, hai hoặc ba tầng ăn khớp với răng của trục vít và lăn
tự do trên trục con lăn. Việc gia tăng các tầng của con lăn có thể làm giảm áp suất
13
riêng tác dụng lên bề mặt tiếp xúc kể cả khi cơ cấu làm việc ở trạng thái biên.
thường thì các loại xe tải hiện nay chủ yếu sử dụng con lăn loại một tầng.
Một ưu điểm nữa của cơ cấu lái loại này là hiệu suất nghòch thấp (0.35-0.5)
hơn hiệu suất thuận cho phép cơ cấu lái hấp thụ tốt các va đập từ bánh xe lên
vành tay lái.
Dưới đây trình bày cơ cấu lái loại trục vít – con lăn sử dụng trên một số xe
tải.
14
2. Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kaz – 608
Cơ cấu lái trục vít con lăn trên xe tải Kraz – 608 được trình bày trên hình 1.3
Hình 1.3: Cơ cấu lái trục vít con lăn
1- đai ốc chặn có ren; 2- lông đền chống xoay; 3- đòn kéo ngang; 4- bulông chặn có ren; 5-
ống điều chỉnh trục bò động; 6- nắp cơ cấu; 7- lông đền cong; 8- bulông đònh vò chốt; 9- ổ bi
ngoài; 10- trục bò động; 11- vòng đệm vỏ cơ cấu; 12- ổ bi chặn trên và chặn dưới trục vít;
13- trục vít; 14- đệm nắp ổ dưới;15- nắp dưới; 16- lông đền; 17- bulông giữ; 18- bulông
nắp dưới trục vít; 19- bulông giữ nắp trên; 20- nút tra dầu; 21- lỗ bắt nắp trên; 22- đai ốc
bắt con lăn; 23- con lăn;24- t; 25-trục con lăn;26- bạc đỡ chặn
Trục vít 13 có dạng glôbôit lõm, được đặt tực lên vỏ cơ cấu bằng cách tựu lên hai
ổ bi đỡ chặn 12. Trục vít được nối với trục lái thông qua ống then hoa. Khi trục vít
bắt vào vỏ cơ cấu lái một đầu được chặn bằng vòng chặn và vòng chắn dầu để
dầu trong ổ bi không bò bẩn và tràn ra ngoài. Đầu còn lại được chặn bởi nắp dưới
15 có tấm đệm 16 gồm có thể là hai hay nhiều tấm có tác dụng là khi ổ bi bò mòn
nhiều thì người ta sẽ tháo bớt một hoặc vài tấm tuỳ vào độ mòn của ổ bi để chỉnh
lại độ dơ của ổ. Nhờ đó nắp dưới sẽ được ép chặt vào ổ bi hơn và khử được độ
dơ.nắp dưới được bắt chặt với vỏ cơ cấu bằng bu lông 17 có lông đền 16. trục bò
động 10 có giá đỡ con lăn. Một đầu trục 10 có then hoa và ren để lắp đòn quay
đứng và có bu lông để xiết chặt, đầu còn lại có ren để lắp chi tiết 5 để điều chỉnh
trục bò động và đai ốc chặn số 4. Đai ốc khoá 1 được bắt lên chi tiết 5. Trong quá
trình hoạt động thì giữa 2 chi tiết tiếp xúc sẽ có độ rơ do đó để điều chỉnh độ rơ
giữa trục vít và con lăn người ta sẽ điều chỉnh trục bò động 10 nhờ vặn ống điều
chỉnh 5 khi đó trục bò động 10 sẽ dòch chuyển tònh tiến dọc trục và như vậy ta sẽ
15
điều chỉnh được độ dơ giữa trục vít13 và con lăn 23, khi đã đạt được độ rơ hợp lý
người ta sẽ vặn chặt đai ốc khoá số 1 lại. Ở đây trục vít. trục vít 1 nằm trong vỏ cơ
cấu lái và được gối lên ổ 12 và 9 tại 3 vò trí. nắp trên 6 được bắt với vỏ cơ cấu lái
tại 4 vò trí nhờ bulông 19, ở giữa có vòng đệm để chắn dầu. trên nắo trên có bố trí
lỗ tra dầu vào cơ cấu 20,lỗ này được đóng kín bằng bulông.
16
III.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng:
1. Đặc điểm chung
Cơ cấu trục vít êcu bi – thanh răng cung răng là loại được dùng rộng rãi trên
các loại ô tô tải trọng lượng lớn, còn các loại xe tải trọng nhỏ thường ít dùng loại
cơ cấu láí loại này. Cơ cấu lái trục vít êcu- bi cung răng còn có một tên gọi khác
là cơ cấu lái liên hợp. trên hình 1.4 trình bày kết cấu chung của cơ cấu lái loại trục
vít – êcu bi – thanh răng.
Hình 1.4: Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng
1- trục vít (trục chủ động); 2- êcu – thanh răng; 3- bi; 4- đòn quay đứng (trục bò động); 5-
cung răng; 6- ốc điều chỉnh; 7- vỏ cơ cấu
a. Cấu tạo
Cơ cấu loại này bao gồm các bộ phận chính sau (hình 1.4):
Trục vít vô tận 1 là phần chủ động gắn liền với trục lái và vành tay lái. Là
loại trục vít dạng trụ có các rãnh vít vô tận bố trí với góc nghiêng nhỏ (góc nâng
ren). Profin của ren có dạng tròn lõm, thanh hoặc tam giác, các viên bi 3 chạy
trong rãnh lõm. trục vít được quay trơn trong các ổ bi đỡ, các ổ bi này không cho
phép trục vít di chuyển dọc trục.
Liên kết với trục vít vô tận là êcu thanh răng 2 thông qua các viên bi. Các
viên bi được bố trí nằm trong nữa rãnh ren của trục vít và nữa rãnh ren êcu. chiều
nghiêng của rãnh ren êcu cùng chiều nghiêng của rãnh ren trục vít để các viên bi
có thể di chuyển được dễ dàng hơn. Êcu ăn khớp với cung răng 5 nên không quay
được mà chỉ dòch chuyển tònh tiến theo chiều dọc trục.
Sự ăn khớp giữa trục vít và êcu thông qua các viên bi cầu 3. Các viên bi
được chứa đầy trong các rãnh của êcu và có thể di chuyển tuần hoàn thành một
vòng kín trên phần thânh của êcu 2. Số lượng các viên bi phụ thuộc vào kết cấu
17
của cơ cấu lái. mặt ngoài của êcu là thanh răng 2. Dạng răng của thanh răng có
tiết diện thay đổi từ tiết diện lớn dần ra phía ngoài. Êcu có thể di chuyển dọc theo
trục vít và mang theo các răng di chuyển. các răng của thanh răng ăn khớp với
bánh vít chỉ có một phần của cung răng nên gọi là êcu bi cung răng.
Cung răng 5 là phần bò động của cơ cấu lái, trục của cung răng gọi là trục
“dẻ quạt”. răng của cung răng có tiết diện thay đổi : Từ tiết diện lớn đến bé,
ngược chiều với thanh răng. Khi làm việc các răng ăn khớp chuyển động sẽ làm
cho trục bò động của cung răng quay quanh tâm trục của nó.
b. Nguyên lý làm việc:
Khi người lái tác dụng lực vào vành tay lái sẽ làm cho trục lái quay tạo nên
chuyển động quay theo của trục vít vô tận. Trục vít không di chuyển dọc trục nên
êcu bên ngoài sẽ dòch chuyển, tức là đẩy thanh răng chuyển động tònh tiến. Sự
dòch chuyển của thanh răng sẽ làm quay cung răng và trục bò động. do đòn quay
đứng được nối với trục bò động bằng theo hoa nên khi trục bò động quay sẽ làm
cho đòn quay đứng xoay đi một góc tương thích với lực mà người lái dùng quay
vành tay lái. Nếu như trục vít và êcu ăn khớp trục tiếp (không thông qua các viên
bi trung gian) thì sẽ phát sinh ra lực ma sát trượt lớn sẽ gây ra sự mài mòn chi tiết
rất lớn. Việc dùng các viên bi nằm giữa (Truyền lực từ trục vít sang êcu) sẽ làm
giảm lực ma sát đi nhiều lần. Do vậy kết cấu cho phép các chi tiết có độ bền cao
hơn nhiều lần.
Trong quá trình làm việc quá trình ăn khớp của êcu thanh răng và cung răng
thường xuyên chòu tải trọng nên việc sử dụng cung răng có dạng tiết diện thay đổi
sẽ có tác động tự động điều chỉnh khe hở ăn khớp. Khi bọ mòn, chúng ta điều
chỉnh khe hở ăn khớp bằng cách đẩy sâu ốc điều chỉnh 6 như vậy cung răng sẽ đi
sâu vào thanh răng. Như vậy khe hở ăn khớp sẽ giảm. Cơ cấu có tỉ số truyền lớn.
18
2.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng trên xe tải Kraz – 250
Kết cấu của cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng trên xe tải Kraz – 250
được trình bày trên hình 1.5.
Hình 1.5: Cơ cấu lái trục vít - êcu bi - thanh răng xe tải Kraz - 250
1- chốt nắp dưới trục bò động; 2- nắp chắn dầu; 3- phớt chắn dầu; 4- đai ốc; 5- lông đền; 6-
ống dẫn hướng; 7- đòn kéo ngang; 8- ổ bi trước; 9- ốc tháo dầu; 10- vỏ cơ cấu lái; 11- trục vít;
12- ốc đổ dầu; 13- ổ bi trong; 14- ổ bi trên; 15- vòng đệm; 16- phớt chắn dầu; 17- êcu điều
chỉnh; 18- nắp đậy trên; 19- vòng đệm; 20- nắp đệm dưới; 21- bulông bắt nắp đệm dưới; 22-
đai ốc bắt trong; 23- bulông bắt nắp trên; 24- lỗ bắt nắp; 25- cung răng; 26- lông đền cong;
27,28- bulông; 29- vít điều chỉnh; 30 - ốc khoá ; 31- nắp ; 32 – vòng đệm ; 33 - trục bò động
a.Cấu tạo.
Cơ cấu này gồm có 2 phần : phần thứ nhất là một khối kim loại có một đường
ren rỗng trong đó. Bên ngoài khối kim loại này có một cung răng ăn khớp với một
vành răng ( có thể dòch chuyển một cánh tay đòn). Vành tay lái được nối với một
19
trục có ren giống như một ecu và ăn khớp với rãnh ren trên khối kim loại nhờ các
viên bi (hình vẽ).
b. Nguyên lý làm việc
Khi xoay vành tay lái 1 sẽ làm cho Ecu-cung răng 2 quay theo chiều quay của
trục lái. thực ra khi chúng ta vặn ecu này, nó phải đi sâu vào khối kim loại đúng
theo nguyên tắc ren nhưng ở đây êcu đã bò giữ lại nên khối kim loại phải di
chuyển ngược lại, chính sự di chuyển của trục vít làm cho thanh răng quay và làm
cho vành răng ăn khớp với thanh răng quay và làm di chuyển đòn kéo dọc đi một
góc nào đó và làm cho các bánh xe chuyển hướng đi một góc tuỳ thuộc vào lực
mà người lái tác dụng vào vành tay lái.
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.
3. Cơ cấu lái trục vít – êcu bi – thanh răng xe tải MAZ 500.
Kết cấu cua cơ cấu lái trên xe tải MAZ 500 được trình bày trên hình 1.6
Hình 1.6 :Hệ thống lái xe maz3-500
1 - trục bò động; 2 - đệm làm kín; 3 - ổ bi kim; 4 - nắp đậy vít điều chỉnh; 5 – bulông nắp d ưới; 6 -
đệm điều chỉnh; 7 - ổ bi đỡ chặn; 8 - vỏ cơ cấu lái; 9 – êcu thanh răng; 10 – bi cầu; 11 - trục vít;
12 – bulông; 13- ổ bi đỡ chặn trên;
20
a. Cấu tạo
Trục vit 11 được nối với trục lái bằng then hoa tại đầu trục và được tựa lên
vỏ của cơ cấu lái bằng các ổ bi đở chặn. Trên trục vít có nữa rãnh hình tròn để các
viên bi có thể trượt trên nữa rãnh của trục vít và nữa rãnh của ecu thanh răng.
Ecu thanh răng 8 có các thanh răng ăn khớp với cung răng trên trục bò động 1.
Trục bò động gối tựa lên vỏ bằng các ổ bi kim 3. trên trục bò động được nối với
đòn quay đứng.
b. Nguyên lý làm việc
Khi quay vành tay lái truyền động quay của vành tay lái thông qua trụclái
sẽ làm cho trục vít 11 quay. Khi trục vít quay sẽ làm cho ecu chuyển động tònh
tiến trên trục vít theo chiều dọc trục. khi ecu thanh răng chuyển động sẽ làm cho
cung răng trên trục bò động quay và làm cho trục bò động quay. Khi trục bò động
quay thông qua đòn quay đứng và hình thang lái làm quay cũng như một số cơ cấu
khác làm cho bánh se quay theo chiều người lái cần đánh tay lái.
Ở đây để người lái có thể quay vành tay lái một cách nhẹ nhàng thì người ta
bố trí thêm hệ thống trợ lực trên xe. Phần này chỉ tìm hiểu hoạt động phần cơ khí
còn hệ thống trợ lực chúng ta sẽ tìm hiểu ở phần sau.
Giữa cơ cấu lái xe tải Kraz – 250 và xe tải Max 500 đó là cơ cấu lái sử dụng
trên xe
5.Cơ cấu lái trục vít êcu bi thanh răng xe KAMAZ 5320:
Sơ đồ hệ thống lái được trình bày như trên hình vẽ.
Sơ đồ bố trí hệ thống lái xe KAMAZ ##ô#c the# hie#n treân hình 1.6:
21
Hình 1.6: sơ đồ hệ thống lái xe KAMAZ5320
b.Cấu tạo:
Hệ thống gồm có 3 phần:
−Bộ phận cung cấp A
−Bộ phận Phân phối B
−Bộ phận chấp hành C
Cấu tạo của cơ cấu lái loại này có một đặc điểm đó là: cơ cấu lái đặt chung với bộ
phận phân phối và bộ phận chấp hành. đồng thời do cơ cấu lái nằm ngang nên
trục lái không được nối thăng với trục vít mà ở đây trục lái được nối với trục vít
thong qua sự ăn khớp bới một cặp bánh răng côn. Đó cũng là sự khác biệt của cơ
cấu lái xe KAMAZ với các xe đã nêu ở trên.
c. Nguyên Lý Hoạt Động.(kèm theo bản vẽ)
Hoạt động phần cơ khí
• Xét trường hợp quay vòng bên phải:
Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang phải sẽ tạo ra mô
men quay truyền qua trục 29 qua các đăng thứ nhất đến trục 27.
Trục 27 nghiêng một góc so với trục 29 nhằm tạo tư thế cho người lái đồng thời
đảm bảo khi tai nạn đâm trực diện trục lái không đâm thẳng vô buồn lái.
Qua trục 27 mô men được truyền đến cacđăng thứ 2 sau đó đến trục của bánh
răng côn, qua cặp bánh răng côn mô men được thay đổi hướng.
22
Bánh răng côn bò động được nối với trục vít bằng then hoa và được liên kết với vỏ
24 bởi hai ổ lăn.
Bánh răng côn quay làm quay trục vít, thông qua các viên bi trong rãnh vít và
rãnh của ecu 14 chuyển chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tònh
tiến sang phải của êcu 14 và pittong 8, việc sử dụng ê cu bi sẽ chuyển ma sát trượt
thành ma sát lăn, do đó giảm mòn cho các chi tiết. Pittong 8 có răng ăn khớp các
răng của cung răng 6 nhằm chuyển chuyển động tònh tiến của pittông 8 thành
chuyển động quay của cung răng 6 do đó khi pittông 8 tònh tiến sang phải thì cung
răng 6 quay ngược chiều kim đồng hồ. Cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc
hệ thống dẩn động lái, nhờ đó chuyển động được truyền đến bánh xe dẩn hướng.
làm bánh dẩn hướng quay sang trái
• Xét trương hợp quay vòng bên trái:
Khi người điều khiển tác dụng lực để quay vành tay lái sang trái sẽ tạo ra mô
men quay truyền qua trục 29 qua các đăng thứ nhất đến trục 27.
Qua trục 27 mô men được truyền đến cacđăng thứ 2 sau đó đến trục của bánh
răng côn, qua cặp bánh răng côn mô men được thay đổi hướng.
Bánh răng côn quay làm quay trục vít, thông qua các viên bi trong rãnh vít và
rãnh của ecu 14 chuyển chuyển động quay của trục vít thành chuyển động tònh
tiến sang trái của êcu 14 và pittong 8. Pittong 8 có răng ăn khớp các răng của cung
răng 6 nhằm chuyển chuyển động tònh tiến của pittông 8 thành chuyển động quay
của cung răng 6 do đó khi pittông 8 tònh tiến sang trái thì cung răng 6 quay theo
chiều kim đồng hồ. cung răng 6 có liên kết với thanh 9 thuộc hệ thống dẩn động
lái, nhờ đó chuyển động được truyền đến bánh xe dẩn hướng. làm bánh dẩn hướng
quay sang trái.
6.Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – thanh răng xe tải Landrover
23
Hình 1.7:Sơ đồ hệ thống lái xe tải landrover
1 - hộp cơ cấu lái; 2 - bạc trượt; 3 - trục vít êcu bi; 4 – bi cầu; 5 - vỏ trục lái; 6 – vòng đệm; 7,8 –
ổ bi; 9 – bi; 10 - nắp ổ bi; 11 - trục bò động; 12 - phớt chắn dầu; 13 - lỗ bắt bulông; 14 – vít điều
chỉnh; 15 - nắp bòt dầu; 16 – lông đền chống xoay; 17 – bulông; 18 – bulông bắt tấm chắn;19 –
bulông bắt nắp bên; 20 – bulông bắt vỏ trục lái với vỏ cơ cấu lái; 21 – đòn kéo ngang; 22 – bulông
giữ nắp dưới; 23 – lông đền; 24 – vành tay lái; 25 – vòng hãm; 26 - ống tròn có then hoa; 27 –
lông đền ba cạnh; 28 – lông đền cong; 29 – đai ốc giữ vành tay lái; 30 – đòn kéo dọc; 31- khớp nối
đòn kéo dọc với hình thang lái; 32 - khớp cầu nối đòn kéo dọc với đòn kéo ngang; 33 - ổ bi côn; 34
- đệm ổ bi; 35 - đệm nối với đòn kéo đứng; 36 - ống lót khớp cầu; 37 – đai ốc dưới; 38 – đai ốc
trên; 39 - bạc lót; 40 – đai ốc có lỗ gài chốt; 41 - chốt
Loại cơ cấu trục vit bi cung răng của loại xe tải land rover này có vài khác biệt so
với các cơ cấu trên đó là loại này không có thanh răng – cung răng.
a. Cấu tạo:
Trục vít 3 được gắn liền với trục lái và được bao ngoài bằng vỏ trục lái, vỏ trục lái
5 có mặt bích để lắp với vỏ cơ cấu lái bằng 4 bulông. Ở giữa vỏ trục lái và vỏ cơ
cấu người ta lót nhiều hơn 2 miếng đệm. Các miếng đệm này có tác dụng điều
chỉnh độ dơ của trục lái với vành tay lái để giảm độ dơ khi làm việc. Trục lái được
bắt chặt với vành tay lái bằng đai ốc 29 và ống có then hoa 26 nhằm chống khả
năng quay trơn của trục lái khi người lái quay vành tay lái. Trục vít có rãnh profin
dạng tròn, rãnh này cùng với rãnh trên êcu sẽ tạo thành đường tròn lăn để các
viên bi có thể lăn trên rãnh này, khi đó các bi sẽ lăn tuần hoàn theo rãnh này khi
24
cơ cấu làm việc. Khi đó trục vít và êcu sẽ lien kết với nhau thông qua các viên bi
cầu. Ở đây êcu không có dạng thanh răng và trục bò động cũng không có dạng
cung răng. Trên mặt êcu có đỉnh dạng côn và trên đỉnh có đoạn dạng trụ để lắp
vòng chặn. trục bò động được lắp trên vỏ cơ cấu lái và quay trơn trên bạc trượt số
2
b. Nguyên lý hoạt động:
Khi trục vít quay sẽ làm êcu chuyển động tònh tiến mang theo đỉnh côn di chuyển
vì đỉnh côn ăn khớp với ngàm của trục bò động nên chuyển động tònh tiến này sẽ
đẩy ngàm của trục bò động quay và làm cho trục bò động quay theo và khi đó
mômen sẽ được truyền đến đòn quay đứng . Sự ăn khớp của ngàm trục bò động và
mặt côn được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh số 14, khi chúng ta điều chỉnh vít này
sẽ làm cho trục bò động tònh tiến theo chiều dọc trục và do đó điều chỉnh độ rơ ăn
khớp của ngàm và mặt côn, sau khi điều chỉnh người ta dung đai ốc khoá để cố
đònh tránh trường hợp vít tự nhả.
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×