Khảo sát và kiểm nghiệm hệ thống lái ô tô Chevrolet captiva

ủa 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. a b 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 TT Thông Số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Trọng lượng bản thân xe G0 Kg 1750 2 Trọng lượng toàn bộ Gt Kg 2200 3 Chiều cao toàn bộ Ha mm 1480 4 Chiều rộng tổng thể Ba mm 1850 5 Chiều dài tổng thể La mm 4635 6 Chiều dài cơ sở L mm 2705 7 Khoảng sáng gầm xe - mm 200 8 Số chỗ ngồi (kể cả người lái) - Người 07 9 Vết bánh xe Trước Sau - - mm mm 1562 1572 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 Loại xe Chevrolet captiva Động cơ FAM II 2.4D Số xy lanh và bố trí 4 máy thẳng hang (1-3-4-2) Cơ cấu xu páp 16 xupap DOHC, dẫn động xích Dung tích xy lanh [cm3] 2,405 Đường kính xy lanh x Hành trình piston [mm] 87,5x 100 Tỉ số nén 9,6 Công suất cực đại [KW] 100 (tại 5000 vòng/ phút) Mômem cực đại [N.m] 220 (tại 2200 vòng/ phút) 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 Loại hộp số AW55-51LE Tỷ số truyền hộp số Số 1 4,575 Số 2 2,979 Số 3 1,947 Số 4 1,318 Số 5 1,000 Số lùi 5,024 Tỷ số truyền cuối cùng 2,606 Loại dầu bôi trơn ATF/JWS 3317 Thể tích dầu 6,850,15 L 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 Thông số Kích thước Đơn vị Đĩa phanh trước Đường kính 296 [mm] Độ dày 29 [mm] Độ nghiêng đảo 0,04 [mm] Đĩa phanh sau Đường kính 303 [mm] Độ dày 20 [mm] Độ nghiêng đảo 0,04 [mm] Tổng phanh Đường kính 25,4 [mm] Hành trình 35 [mm] Bình trợ lực Cỡ 9inch + 9inch - Tỉ số 1st: 7,5:1 2nd: 11:1 - - Má phanh trước Độ dày 10,5 [mm] Độ dày loại bỏ 2 [mm] Má phanh sau Độ dày 9 [mm] Độ dày loại bỏ 2 [mm] Dầu phanh Loại dầu DOT - 4 - Dung lượng dầu 0,67 [lít] 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 Thông số Giá trị Đơn vị Kiểu Bánh răng – thanh răng - Tỷ số truyền có trợ lực lái 18,5:1 - Đường kính vô lăng có túi khí 390 [mm] Các góc bánh xe trước: - Góc chụm - Góc nghiêng dọc - Góc nghiêng ngang Các góc bánh xe sau: - Góc chụm - Góc nghiêng ngang 0,10 ± 0,080 2,180 ± 0,730 - 0,550 ± 0,750 0,090 ± 0,10 - 0,350 ± 0,50 Thể tích dầu 1,1 [lít] 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. STT Tên gọi Ký hiệu Giái trị Đơn vị 1 Chiều dài cơ sở của xe L 2705 mm 2 Chiều dài đòn quay đứng l 168 mm 3 Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng m 1360 mm 4 Chiều dài thanh kéo n 1445 mm 5 Góc doãng bánh xe dẫn hướng a 2 Độ 6 Độ chụm bánh xe dẫn hướng a 5,3 mm 7 Góc nghiêng ngang trụ quay đứng β 8 Độ 8 Góc nghiêng dọc trụ quay đứng γ 7 Độ 9 Hệ số cản lăn f 0,018 10 Bán kính vô lăng Rvl 195 mm 11 Tỷ số truyền của cơ cấu lái ic 18,5 12 Hiệu suất thuận 0,99 13 Hiệu suất nghịch 0,99 14 Trọng lượng phân bố lên cầu trước G1 1100 Kg 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] Hình 5.1. Sơ đồ tính toán mô men cản quay vòng do tác dụng của lực cản lăn 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). Hình 5.2. Sơ đồ xác định mô men cản quay vòng gây ra do lực ngang Hình 5.3. Sơ đồ bánh xe đàn hồi lăn khi có và không có lực ngang tác dụng a- Không có lực ngang; b- Có lực ngang; c- Phân bố phản lực ngang ở vết tiếp xúc 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] < [KG/cm2] Trường hợp thanh BC chịu kéo ta tính tương tự. = = 496,012[KG/cm2] < [KG/cm2]. Vậy thanh BC đủ bền. 5.4.2. Tính toán kiểm nghiệm dẫn động lái khi ô tô phanh với cường độ cao Xét sự ảnh hưởng của mômen phanh đến dẫn động lái trong trường hợp ô tô phanh gấp với cường độ phanh cao (vô lăng ở vị trí ô tô đi thẳng). - Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang: Trọng lượng phân bố lên một bánh xe dẫn hướng khi phanh: [N] Trong đó: Gbx- trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng; Kd- hệ số phân bố tải trọng động. Lực phanh lớn nhất được xác định theo biểu thức: j .z=. j =7014,15.0,85=5962,028[N] Trong đó: j- hệ số bám; j = 0,85. Z- phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe dẫn hướng. Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng: [N.m] Trong đó: lv: khoảng cách từ tâm vết bánh xe tới trục trụ quay đứng. - Xét trường hợp ô tô chuyển động thẳng khi xuống dốc: Lực phanh lớn nhất được xác định theo biểu thức: j.z’= j ..cosα [N] Trong đó: α- độ dốc của đường chọn độ dốc của đường là 20% tgα=0,02 suy ra α=11,30 0,85.7014,15. cos11,30=5846,451 [N] Mômen phanh quy dẫn về trục của trụ quay đứng: [N.m] Ta nhận thấy Mp và M’p đều nhỏ hơn M∑ = 709,979 [N.m] nên ta không cần tính bền trên các đòn quay đứng, thanh kéo bên trong trường hợp khi phanh. 5.5. Tính toán kiểm tra hình thang lái 5.5.1. Cơ sở lý thuyết Khi ta tính toán kiểm tra động học hình thang lái, người ta xác định quan hệ thực tế của các góc quay các bánh dẫn hướng đối với một ôtô cụ thể và so sánh nó với quan hệ lý thuyết (không kể đến độ biến dạng của lốp). Muốn cho ôtô quay vòng không bị trượt thì điều kiện cần và đủ là các bánh xe phải cùng quay một tâm quay O.Với ôtô hai cầu (cầu trước dẫn hướng) tâm quay O nằm ngoài ôtô như trên hình 5.8 và liên hệ với nhau theo biểu thức: (5.9) Trong đó: α - Góc quay của bánh dẫn hướng phía trong; b - Góc quay của bánh dẫn hướng phía ngoài; m - Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng (khi thiết kế bỏ qua các góc nghiêng, coi trụ quay là thẳng đứng); L - Chiều dài cơ sở của xe. Hình 5.8. Động học quay vòng lý tưởng và thực tế khi dùng hình thang lái. a- Động học quay vòng lý tưởng, b- động học quay vòng thực tế. m - Khoảng cách giữa hai tâm trụ quay đứng (bỏ qua các góc nghiêng của trụ quay); L - Chiều dài cơ sở; α, b - Các góc quay của bánh dẫn hướng phía trong và phía ngoài; Muốn đảm bảo chính xác hoàn toàn quan hệ trên giữa a và b, thì phải dùng một cơ cấu rất phức tạp, cồng kềnh tới 18 khâu. Trong thực tế, có thể dùng một số cơ cấu đơn giản hơn, đảm bảo được gần đúng quan hệ trên như: đĩa hình sao elíp, truyền động culít, truyền động xích và cơ cấu hình thang với các khớp nối. Ba cơ cấu đầu không được dùng vì phức tạp và làm việc không ổn định. Hiện nay dùng phổ biến nhất là cơ cấu hình thang gọi là hình thang lái Đan Tô. Phương trình (5.9) chưa kể đến độ biến dạng bên của các bánh xe. Để khi ôtô quay vòng với các bán kính quay vòng khác nhau mà quan hệ giữa a và b vẫn giữ được như công thức (5.10) thì dạng hình thang lái Đantô phải hoàn toàn xác định. Hình thang lái Đantô không thế hoàn toàn thoả mãn quan hệ trong công thức (5.9) nhưng có thể chọn một quan hệ cơ cấu hình thang lái cho ta sai lệch với quan hệ lý thuyết một ít. Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế và kiểm nghiệm hình thang lái Đantô là xác định đúng góc nghiêng của các đòn quay bên q khi ôtô chạy trên đường thẳng. Xác định kích thước của hình thang lái gồm có xác định góc q, chiều dài l và n của các đòn bên và đòn ngang. Hình 5.9. Sơ đồ hình thang lái và đồ thị biểu diễn quan hệ x=f(m/L). 1; 2 và 3 – Tương ứng với y = 0,12; 0,14 và 0,16. Từ sơ đồ trên ta tìm được quan hệ hình học giữa b, q và a (5.10) Với q1= 900 - q Trong thực tế phương pháp đặt hình thang lái theo góc q không thuận tiện lắm vì khó đo chính xác q nên để tiện lợi hơn người ta cho độ dài của giao điểm hai cánh tay đòn kéo dài đến cầu trước (đoạn xL). Trên (Hình 5.9) ta có: (5.11) Sử dụng phương trình (5.11) và đồ thị (Hình 5.9) có thể xác định các giá trị của θ 5.5.2. Quy trình kiểm tra Các thông đã biết: + Bề rộng 2 trụ xoay: m = 1445 [mm] = 1,445 [m] + Chiều dài cơ sở của xe: L = 2705 [mm] = 2,705 [m] + Chiều dài thanh kéo n = 1360 [mm] = 1,360 [m] + Chiều dài đòn quay đứng l = 168 [mm] = 0,168 [m] + q1= 210 Cho góc quay của bánh dẫn hướng phía trong α = 10 ÷ 400. + Xác định góc quay lý thuyết βlt của bánh dẫn hướng phía ngoài theo công thức: (5.12) + Xác định góc quay thực tế βtt của bánh dẫn hướng phía ngoài (hình 5.9) theo công thức (5.10) trên. + Sai số tương đối giữa góc quay thực tế so với góc quay lý thuyết của bánh dẫn hướng phía ngoài: (5.13)Điều kiện ε < 5% Lập bảng tính ta được: Bảng 5.2 Bảng giá trị các góc quay của các bánh xe dẫn hướng a (âäü) tga bLT (q1+a) cos(q1+a) sin(q1+a) bTT e (%) 1 0,02 0,99 0,38 0,93 0,37 0,99 0,16 2 0,03 1,97 0,39 0,92 0,38 1,97 0,31 3 0,05 2,92 0,41 0,92 0,40 2,94 0,47 4 0,07 3,86 0,43 0,91 0,42 3,89 0,61 5 0,09 4,79 0,45 0,90 0,43 4,83 0,75 6 0,11 5,70 0,46 0,89 0,45 5,75 0,88 7 0,12 6,60 0,48 0,89 0,46 6,66 1,00 8 0,14 7,48 0,50 0,88 0,48 7,56 1,11 9 0,16 8,35 0,52 0,87 0,49 8,45 1,22 10 0,18 9,20 0,53 0,86 0,51 9,32 1,31 11 0,19 10,04 0,55 0,85 0,52 10,18 1,39 12 0,21 10,87 0,57 0,84 0,54 11,03 1,45 13 0,23 11,69 0,59 0,83 0,55 11,86 1,51 14 0,25 12,49 0,60 0,82 0,57 12,69 1,55 15 0,27 13,29 0,62 0,81 0,58 13,50 1,57 16 0,29 14,07 0,64 0,80 0,60 14,29 1,58 17 0,31 14,84 0,66 0,79 0,61 15,08 1,57 18 0,32 15,60 0,67 0,78 0,62 15,85 1,55 19 0,34 16,36 0,69 0,77 0,64 16,60 1,51 20 0,36 17,10 0,71 0,76 0,65 17,35 1,45 21 0,38 17,84 0,73 0,75 0,66 18,08 1,37 22 0,40 18,56 0,74 0,74 0,68 18,80 1,28 23 0,42 19,28 0,76 0,72 0,69 19,51 1,17 24 0,45 19,99 0,78 0,71 0,70 20,20 1,03 25 0,47 20,69 0,80 0,70 0,71 20,88 0,88 26 0,49 21,39 0,81 0,69 0,73 21,54 0,70 27 0,51 22,08 0,83 0,67 0,74 22,19 0,51 28 0,53 22,76 0,85 0,66 0,75 22,83 0,29 29 0,55 23,44 0,87 0,65 0,76 23,45 0,05 30 0,58 24,11 0,88 0,64 0,77 24,06 0,21 31 0,60 24,77 0,90 0,62 0,78 24,65 0,50 32 0,62 25,43 0,92 0,61 0,79 25,23 0,80 33 0,65 26,08 0,93 0,59 0,80 25,79 1,13 34 0,67 26,73 0,95 0,58 0,81 26,34 1,49 35 0,70 27,38 0,97 0,57 0,82 26,87 1,87 36 0,73 28,02 0,99 0,55 0,83 27,38 2,27 37 0,75 28,66 1,00 0,54 0,84 27,88 2,69 38 0,78 29,29 1,02 0,52 0,85 28,37 3,15 39 0,81 29,92 1,04 0,51 0,86 28,84 3,62 40 0,84 30,55 1,06 0,49 0,87 29,29 4,12 Hình 5.10. Đồ thị biểu diễn quan hệ góc quay các bánh xe dẫn hướng Từ bảng 5.2 ta thấy sai số tương đối giữa góc quay thực tế so với góc quay lý thuyết e luôn nhỏ hơn 5%. Vậy ta kết luận hình thang lái của ô tô Chevrolet Captiva có chất lượng tốt, nghĩa là các bánh xe dẫn hướng ít bị trượt khi quay vòng. 6. CHẨN ĐOÁN NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC Hệ thống lái phải đảm bảo cho ôtô chạy đúng hướng mong muốn, ở bất kỳ điều kiện đường xá nào và bất kỳ tốc độ nào của ôtô. Người lái không phải mất nhiều công sức để điều khiển vành tay lái, khi xe chạy thẳng cũng như khi thao tác lái. Trong quá trình vận hành sử dụng xe, các chi tiết của hệ thống lái thường xuyên làm việc. Các chi tiết chịu ma sát sẽ bị mòn, dẫn đến rơ lỏng do đó làm sai lệch động học quay vòng, lốp sẽ bị mòn nhanh và có thể dẫn đến không an toàn trong chuyển động.Vì vậy, phải thường xuyên theo dõi, kiểm tra nhằm kịp thời phát hiện, sửa chữa, điều chỉnh để phục hồi trạng thái kỹ thuật, điều kiện làm việc bình thường cho hệ thống lái, nhằm đảm bảo an toàn chuyển động cho xe. 6.1. ĐỘ RƠ VÀNH TAY LÁI Độ rơ vành tay lái lớn nhất cho phép là 30[mm], nếu lớn hơn có thể do các nguyên nhân sau: - Vòng bi trục bánh xe bị mòn; - Các khớp cầu (rô tuyn) bị mòn; - Ổ bi trong cơ cấu lái bị mòn; - Bánh răng và thanh răng bị mòn; - Bu lông bắt vỏ của cơ cấu lái bị hỏng; 6.2. LỰC TRÊN VÀNH TAY LÁI GIA TĂNG HAY KHÔNG ĐIỀU Vành tay lái quay nặng là do các nguyên nhân sau: - Điều chỉnh không đúng sự ăn khớp của bánh răng và thanh răng; - Bơm trợ lực bị hỏng hoặc thiếu dầu; - Rơ ổ bi, thiếu dầu bôi trơn: Các cơ cấu lái luôn được bôi trơn bằng mỡ, cần hết sức lưu ý đến sự thất thoát dầu mỡ của cơ cấu lái thông qua sự chảy dầu mỡ. Nguyên nhân thiếu dầu bôi trơn có thể là do rách nát đệm kín, joăng phớt làm kín, các bạc mòn tạo nên khe hở hướng tâm lớn mà phớt không đủ khă năng làm kín. - Dây đai bơm trợ lực tay lái hỏng; - Ổ trụ đứng bị mòn làm sai lệnh các góc đặt bánh xe; - Lốp xe bơm không đủ áp suất: Áp suất lốp thấp và không đều làm tăng lực người lái vào vô lăng khi điều khiển xe; - Góc chụm bị sai, cần kiểm tra lại góc chụm. 6.3. ÁP SUẤT CỦA CƯỜNG HÓA LÁI THỦY LỰC HỆ THỐNG LÁI KHÔNG ỔN ĐỊNH + Van lưu thông của bơm bị bẩn: - Van lưu thông hạn chế việc nạp dầu vào bộ cường hoá khi số vòng quay của động cơ tăng lên. Van bị bẩn sẽ làm cho bộ cường hoá làm việc không bình thường . Áp suất trở nên không điều. - Chỉ được phép đổ vào hệ thống cường hoá loại dầu sạch và đúng tiêu chuẩn, khi đổ phải dùng phểu lọc sạch. Trong thùng dầu trên đường dầu về phải có lưới lọc. Dùng dầu bẩn sẽ làm cho các chi tiết của bơm và bộ cường hoá thuỷ lực bị mòn nhanh chóng. + Ống dẫn dầu của bơm bị vỡ: - Áp suất dầu không đồng đều của bộ cường hoá thuỷ lực hệ thống lái phát sinh do dầu bị chảy rò mạnh qua những đoạn ống dẫn hỏng. + Bơm dầu không làm việc hoặc làm việc không ổn định: - Kiểm tra dây đai xem có bị chùng hay hỏng không, nếu bị hỏng phải thay dây đai mới. Lưu ý: Dùng dưỡng do độ căng dây đai dẫn động; đai mới: 45-55 kg, đai cũ: 25-35 kg. Nếu độ căng đai không như tiêu chuẩn hãy thay nó. + Không khí lọt vào hệ thống cường hóa lái: - Không khí có thể lọt vào bộ cường hoá thuỷ lực khi thay thế dầu. Điều đó sẽ làm cho áp suất bộ cường hoá thuỷ lực không đồng điều. + Mức dầu của bơm trong bình dầu không đủ hoặc có bọt: - Mức dầu đúng quy định trong bình dầu phải lên tới mức đánh dấu. Mức dầu thấp làm cho khí lọt vào hệ thống. Do vậy phải luôn luôn kiểm tra mức dầu trên bình dầu. Kiểm tra xem có bọt hoặc vẩn đục không, nếu có bọt hoặc vẩn đục thì xả khí hệ thống lái. + Đế van an toàn của bơm không xiết chặt: - Van an toàn giới hạn áp suất dầu trong hệ thống cường hoá lái khi xe chạy ở tốc độ cao hay quá tải. Cũng có trường hợp bơm bắt đầu làm việc không điều, ảnh hưởng xấu tới việc điều khiển. Thông thường hiện tượng này là do đế van an toàn của bơm bị lỏng. Điều này có thể do siết đế van không chặt trong quá trình lắp ráp. Để phục hồi lại áp suất quy định của bơm, cần thiết phải siết lại đế van an toàn. + Lướt lọc của bơm bị bẩn: - Trong bầu lọc có đặc hai lưới lọc. Lưới thứ nhất là để lọc sạch dầu khi đổ vào hệ thống, lưới thứ hai lọc tất cả dầu đi từ bộ cường hoá về bơm. Trường hợp các lưới lọc bị bẩn, bộ cuờng hoá thuỷ lực sẽ không làm việc được. + Vành tay lái bị rung: - Vô lăng bị rung là do áp suất lốp không đều, bánh xe không cân xứng bị đảo. Sai lệch độ chụm lớn. Các khớp cầu trong cơ cấu lái bị rơ. Cụm cơ cấu lái bị rơ. - Do vậy để đảm bảo cho xe có tính dẫn hướng tốt ta phải bơm và đo lại áp suất lốp của các bánh xe nếu bánh xe bị đảo mà không điều chỉnh được thì phải thay thế điều chỉnh lại độ chụm, điều chỉnh độ rơ của các khớp cầu trong dẫn động lái đúng theo tiêu chuẩn cho phép, điều chỉnh lại độ lơ của cơ cấu lái. + Xe có xu hướng chuyển động lệch: - Xe có xu hướng chuyển động lệch là do áp suất lốp không đều, độ nghiêng tới hoặc độ nghiêng ngang của quay bánh xe dẫn hướng không cân bằng (do mòn không đều), dầm cầu bị lệch (do bị biến dạng), các lò xo của hệ thống treo không đều, chùng gãy. - Để khắc phục hiện tượng này cần kiểm tra lại độ nghiêng, phục hồi lại bạc trục của trục quay bánh xe dẫn hướng, nếu không phục hồi được thì phải thay thế. Uốn và đo chỉnh lại dầm cầu nếu không được thì phải thay thế. Thay các lò xo bị gãy và chọn lựa để lắp lại để cho các lò xo phải đều nhau. + Tay lái bị rung nhanh và mạnh: - Tay lái bị rung nhanh và mạnh, dội ngược lại khi bánh xe phía trước chạm phải chướng ngại vật là do áp suất lốp quá căng. Thanh giảm chấn bị hỏng. Khe hở tự do dẫn động lái quá nhỏ.Giảm chấn của trục lái hỏng. Do vậy cần phải đo lại áp suất của lốp, phục hồi hoặc thay thế giảm chấn của trục lái và giảm chấn của hệ thống treo, đều chỉnh lại khe hở của dẫn động lái và cơ cấu lái. + Vành tay lái không trả về vị trí cân bằng: - Sai góc đặt bánh xe: góc nghiêng ngang và dọc của trụ đứng, do mòn gây giảm hiệu ứng nghịch từ bánh xe lên vành tay lái. + Bơm làm việc có tiếng ồn: - Do dầu trong bình không đủ, khí lọt vào hệ thống thuỷ lực, trục bơm bị cong hoặc joăng đệm cổ bơm bị hư hỏng, các đệm và joăng của cơ cấu lái bị mòn hoặc hỏng, các đường ống cao áp hoặc thấp áp bị hỏng, các đầu nối bị lỏng. - Cần đổ dầu đúng mức quy định xả khí, nắn thẳng lại trục bơm, thay thế các đệm roăng làm kín, thay thế các đường ống cao áp và thấp áp bị hỏng, siết chặc các đầu nối. 7. BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG LÁI ÔTÔ CHEVROLET CAPTIVA 7.1. BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI Trong bảo dưỡng kỹ thuật hàng ngày, kiểm tra khoảng chạy tự do của tay lái và cả tác động của hệ thống lái đối với đường đi của ôtô. Cần xem tình trạng bên ngoài các tấm đệm khít của cácte cơ cấu lái để ngăn ngừa tình trạng rò rỉ dầu. Trong bảo dưởng kỹ thuật cấp một, kiểm tra độ kín khít của những mối ghép nối của bộ trợ lực lái, vặn chặt các đai ốc bắt chặt cơ cấu lái vào khung xe, các chốt cầu của đòn lái. Bảo dưởng kỹ thuật cấp hai gồm những việc sau đây: cọ rửa bầu lọc của bơm trợ lực, kiểm tra độ bắt chặt của đòn quay đứng vào trục và chốt cầu vào đòn quay đứng kiểm tra khe hở trong cơ cấu lái và nếu khe hỏ vượt quá giới hạn quy định thì điều chỉnh lại. 7.2. SỬA CHỮA CÁC CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG LÁI Để xác định mức độ mài mòn và tính chất sửa chữa, phải tháo rời các chi tiết trong hệ thống lái. Khi tháo tay lái và đòn quay đứng phải dùng van tháo. Những hư hỏng chính của các chi tiết hệ thống lái là: mòn thanh răng – bánh răng, ống lót, vòng bi và ổ lắp vòng bi. Mặt bích bắt chặt cacte bị sứt mẻ và nứt, mòn bạc ở cácte dành cho ổ bi kim đở ổ trục của đòn quay đứng và các chi tiết của khớp cầu thanh chuyển hướng, thanh chuyển hướng bị cong. Phải thay thanh răng của cơ cấu lái nếu bề mặt làm việc của thanh răng mòn rỏ rệt hay lớp tôi bị tróc ra. Thải bỏ cung răng nếu bề mặt có khe nứt hay vết lõm. Cổ trục của đòn quay đứng, nếu mòn thì phải phục hồi bằng cách mạ crôm rồi mài theo kích thước danh nghĩa. Cổ trục có thể phục hồi bằng cách lắp vào cacte những ống lót bằng đồng thanh đã được mài theo kích thước sửa chữa. Đầu có ren của đầu trục đòn quay đứng nếu bị cháy thì phục hồi bằng cách hàn đắp bằng hồ quang điện rung. Trước hết phải tiện hết ren củ trên máy tiện rồi hàn đắp kim loại, tiện trên kích thước danh nghĩa định và cắt ren mới. Trục của đòn quay đứng nếu bị xoắn thì phải loại bỏ. Các ổ lắp vòng bi cơ cấu lái, nếu bị mòn thì phục hồi bằng cách lắp thêm chi tiết phụ. Muốn vậy phải khoan rộng lỗ, lắp ép vào đó một ống lót và gia công đường kính trong của nó theo kích thước của vòng bi. Những chổ sứt mẻ và khe nứt trên mặt bích cacte khắt phục bằng phương pháp hàn. Thường dùng hàn khí, có nung nóng toàn bộ chi tiết trước khi hàn. Lỗ trên cácte dành cho ổ bi kim đở trục tròn quay đứng niếu bị mòn thì doa lại theo kích thước sửa chữa. Trong cơ cấu dẫn động lái, chốt cầu và máng lót thanh chuyển hướng ngang bị mòn nhanh hơn, còn các đầu thì mòn ít hơn. Ngoài ra còn có những hư hỏng khác là do mòn lổ ở mút thanh, cháy ren, lò xo ép các máng đệm vào chốt cầu bị gãy hoặc yếu. Tuỳ theo tính chất mài mòn mà xác định khả năng tiếp tục sử dụng của nắp thanh chuyển hướng ngang hay từng chi tiết. Nếu cần thiết thì tháo rời khớp của nắp. Muốn vậy, tháo chốt chẻ của nút ren, vặn nút ra khỏi lổ rồi tháo chi tiết ra. Chốt cầu bị mòn, bị sứt mẻ hay có vết xước, cần thay mới. Đồng thời lắp máng lót mới của chốt cầu. Thay mới các lò xo mòn hoặc gãy. Những hư hỏng đặc trưng của bộ trợ lực lái là không có lực tác dụng ở bất kỳ tần số quay nào của động cơ, lực không đủ lớn và không đồng điều khi quay tay lái sang bên này hay bên kia. Để khắc phục hư hỏng trên hay tháo rời bơm ra, xả hết dầu nhờn, cọ rửa cẩn thận các chi tiết. Khi tháo lắp và sửa chữa bơm, không được tách riêng cụm chi tiết nắp bơm và van chuyển, stato, rôto và cánh bơm. 8. KẾT LUẬN Sau thời gian hơn 3 tháng làm đồ án với đề tài khảo sát hệ thống lái trên xe Chevrolet Captiva em đã cơ bản hoàn thành đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Việt Hải và các thầy trong khoa. Trong đề tài này em đi sâu tìm hiểu tính năng hoạt động của hệ thống lái, nguyên lý làm việc của các bộ phận đến các chi tiết chính trong hệ thống lái. Phần đầu đồ án em giới thiệu chung về hệ thống lái từ các loại cơ cấu lái đến các loại dẫn động lái của hệ thống lái. Tiếp theo em trình bày tổng thể về xe Chevrolet Captiva và các hệ thống trên xe. Và phần trọng tâm của đồ án là giới thiệu sâu về hệ thống lái trên xe Chevrolet Captiva, đồng thời tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái trên xe Chevrolet Captiva. Tìm hiểu các hư hỏng của hệ thống lái thường gặp. Tuy nhiên do thời gian hạn chế nhiều phần chưa được trang bị trong thời gian học tập tại trường, tài liệu tham khảo hạn chế và chưa cập nhật đầy đủ các tài liệu về xe nên không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy chỉ dẫn thêm. Qua đề tài này đã bổ sung cho em thêm nhiều kiến thức chuyên ngành về các hệ thống ôtô và đặc biệt là hệ thống lái. Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em cũng nâng cao được những kiến thức về công nghệ thông tin: Word, Excel, AutoCAD… phục vụ cho công tác sau này. Đồng thời qua đó bản thân em cần phải cố gắng học hỏi hơn nữa để đáp ứng yêu cầu của người cán bộ kỹ thuật ngành động lực. Em rất mong các thầy cô góp ý để đồ án tốt nghiệp này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh , Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài , Lê Thị Vàng (1998). Lý thuyết ô tô, máy kéo. NXB khoa học và kỹ thuật. Hà Nội. [2] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm (2004).Thiết kế chi tiết máy. Hà Nội: NXB Giáo dục. [3] Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành (2005). Chẩn đoán trạng thái kỹ thuật ô tô. Đà Nẵng: Đại học bách khoa. [4]. Nguyễn Hoàng Việt (1998). Kết cấu và tính toán ô tô. Tài liệu lưu hành nội bộ của khoa cơ khí Giao Thông- Đại Học Đà Nẵng. [5] Sổ tay hướng dẫn sửa chữa xe Chevrolet Captiva (tập 1 và 2)