Thiết kế hệ thống lái xe hạng nặng

Lêi nãi ®Çu C«ng cuéc ®æi míi ®Êt n­íc cña nh©n d©n ta ®· thu ®­îc thµnh tùu to lín cã ý nghÜa quan träng, nh÷ng tiÒn ®Ò cho c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa ®· ®­îc hoµn thµnh vÒ c¬ b¶n, n­íc ta chuyÓn sang thêi kú míi, thêi kú ®Èy m¹nh c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa. §Ó cã ®­îc nh÷ng tiÒn ®Ò trªn ngµnh c«ng nghÖ chÕ t¹o n­íc ta trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ®· cã nh÷ng tiÕn bé nhanh chãng, trong ®ã kh«ng thÓ kh«ng nãi ®Õn sù tiÕn bé nh¶y vät cña nÒn c«ng nghiÖp « t«. ChØ trong kho¶ng 10 n¨m trë l¹i ®©y, trªn thÞ tr­êng ViÖt Nam ®· xuÊt hiÖn ngµy cµng nhiÒu c¸c lo¹i xe l¾p r¸p trong n­íc vµ nhËp tõ n­íc ngoµi, víi kiÓu d¸ng thÈm mü, tiÖn nghi sang träng, tèc ®é cao, ®é an toµn lín, hiÖu qu¶ vÒ kinh tÕ. §Æc biÖt c¸c lo¹i xe nµy cã tû lÖ néi hãa ngµy cµng cao. Tai n¹n vÒ giao th«ng kh«ng nh÷ng thiÖt h¹i lín vÒ ng­êi mµ cßn g©y thiÖt h¹i lín vÒ tµi s¶n cña Nhµ n­íc vµ cña c«ng d©n . Theo [10] th× trong tai n¹n giao th«ng ®­êng bé 60 70% do con ng­êi g©y ra (nh­ l¸i xe say r­îu, mÖt mái, buån ngñ v.v…), 10 15% do h­ háng m¸y mãc, trôc trÆc kü thuËt vµ 15 30% do ®­êng s¸ qu¸ xÊu Trong nguyªn nh©n do h­ háng m¸y mãc, trôc trÆc kü thuËt th× tØ lÖ tai n¹n do c¸c côm ®­îc thèng kª nh­ sau: Phanh ch©n 52,2 74,4% Phanh tay 4,9 16,1% L¸i 4,9 19,2% ¸nh s¸ng 2,3 8,7% B¸nh xe 2,5 10% C¸c h­ háng kh¸c 2 18,2% Qua sè liÖu trªn ®©y thÊy r»ng cïng víi hÖ thèng phanh hÖ thèng l¸i ®ãng vai trß quyÕt ®Þnh trong viÖc ®¶m b¶o chuyÓn ®éng an toµn cña xe. Còng v× thÕ mµ hÖ thèng l¸i ngµy cµng ®­îc c¶i tiÕn, tiªu chuÈn vÒ thiÕt kÕ chÕ t¹o vµ sö dông hÖ thèng l¸i ngµy cµng nghiªm ngÆt vµ chÆt chÏ . Qua t×m hiÓu vµ nghiªn cøu kü cïng víi yªu cÇu nhiÖm vô cña ®å ¸n m«n häc t«i quyÕt ®Þnh chän ®Ò tµi : ‘‘TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng l¸i cho «t« t¶i h¹ng nÆng’’. Néi dung bao gåm : Giíi thiÖu chung vÒ hÖ thèng l¸i. X©y dùng vµ chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ . TÝnh to¸n vµ kiÓm bÒn cho chi tiÕt . B¶n vÏ kÕt cÊu c¬ cÊu l¸i. Do ®iÒu kiÖn thêi gian h¹n chÕ nªn trong ®å ¸n nµy tËp chung vµo c¬ cÊu l¸i lµ chñ yÕu. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt rÊt mong ®­îc c¸c thÇy vµ ®ång nghiÖp tËn t×nh gióp ®ì. Xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Häc viªn thùc hiÖn NguyÔn Hång S¬n Ch­¬ng i Giíi thiÖu chung HÖ thèng l¸i «t« M« t¶ chung hÖ thèng l¸i. HÖ thèng l¸i cña «t« dïng ®Ó thay ®æi h­íng chuyÓn ®éng cña «t« nhê quay vßng c¸c b¸nh xe dÉn h­íng còng nh­ ®Ó gi÷ ph­¬ng chuyÓn ®éng th¼ng hay quay vßng cña «t« khi cÇn thiÕt . §a sè c¸c «t« hiÖn nay ®Òu thùc hiÖn quay vßng b»ng c¸ch thay ®æi mÆt ph¼ng l¨n cña b¸nh xe dÉn h­íng. Ph­¬ng ph¸p nµy cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, nh­ng yªu cÇu kÝch th­íc c¬ së hîp lý ®Ó t¹o b¸n kÝnh quay vßng nhá. ViÖc ®iÒu khiÓn c¸c b¸nh xe tr­íc ®­îc ¸p dông trªn c¸c xe UAZ-469, GAZ-66, ZIL131, URAL-375, URAL-4320, KPAZ-255…ë xe nhiÒu cÇu (8x8) viÖc ®iÒu khiÓn tiÕn hµnh nhê hai cÇu dÉn h­íng phÝa tr­íc ¸p dông trªn c¸c xe BTR-60P, T-813, T-815, HUYNDAI … D­íi ®©y lµ s¬ ®å tæng qu¸t cña hÖ thèng l¸i kh«ng cã trî lùc 1 6 2 3 7 4 5 H×nh 1.1-S¬ ®å tæng qu¸t hÖ thèng l¸i. 1.vµnh tay l¸i 5.Thanh kÐo däc 2.Trôc l¸i. 6.§ßn quay ngang 3.C¬ cÊu l¸i. 7.H×nh thang l¸i 4.§ßn quay ®øng Khi «t« quay vßng víi vËn tèc rÊt chËm, cã thÓ bá qua lùc ly t©m gäi lµ tr¹ng th¸i quay vßng tÜnh. Khi «t« quay vßng víi vËn tèc cao, ta xÐt ®Õn lùc ly t©m gäi lµ tr¹ng th¸i quay vßng ®éng. Trong thùc tÕ xe th­êng chuyÓn ®éng ë tèc ®é lín, do vËy quay vßng ®éng lµ chñ yÕu, trong ®ã quay vßng thiÕu, quay vßng thõa x¶y ra do viÖc thay ®æi tèc ®é chuyÓn ®éng, sù ®µn håi cña lèp vµ hÖ thèng treo. VÊn ®Ò chÊt t¶i, ®é ®µn håi cña lèp cã ¶nh h­ëng ë møc ®é nhÊt ®Þnh tíi tÝnh n¨ng quay vßng vµ an toµn chuyÓn ®éng cña xe. Do vËy cÇn thiÕt ph¶i hiÓu râ kÕt cÊu cña hÖ thèng l¸i. C«ng dông vµ ph©n lo¹i hÖ thèng l¸i. C«ng dông Gi÷ ph­¬ng chuyÓn ®éng th¼ng hoÆc thay ®æi h­íng chuyÓn ®éng cña xe. §¶m b¶o an toµn cho ng­êi vµ hµng ho¸ trªn xe. Ph©n lo¹i hÖ thèng l¸i «t«. Cã nhiÒu c¸ch ph©n lo¹i hÖ thèng l¸i: Ph©n lo¹i theo ph­¬ng ph¸p chuyÓn h­íng . ChuyÓn h­íng hai b¸nh xe ë cÇu tr­íc. ChuyÓn h­íng tÊt c¶ c¸c b¸nh xe . Ph©n lo¹i hÖ thèng l¸i theo kiÓu truyÒn lùc . HÖ thèng l¸i c¬ khÝ . HÖ thèng l¸i c¬ khÝ cã trî lùc b»ng thuû lùc hoÆc b»ng khÝ nÐn. Ph©n lo¹i theo kÕt cÊu cña c¬ cÊu l¸i. C¬ cÊu l¸i kiÓu trôc vÝt. C¬ cÊu l¸i lo¹i trôc vÝt cã thÓ lµ: Trôc vÝt – b¸nh vÝt. Trôc vÝt - cung r¨ng ®Æt ë gi÷a trôc vÝt. Trôc vÝt - cung r¨ng ®Æt ë c¹nh bªn trôc vÝt. Trôc vÝt – con l¨n. C¬ cÊu l¸i kiÓu trôc vÝt v« tËn. Trôc vÝt v« tËn – ªcu - ®ßn ( cã tØ sè truyÒn thay ®æi). Trôc vÝt v« tËn di ®éng–ªcu (cã tØ sè truyÒn thay ®æi). Trôc vÝt – ®ai èc -thanh r¨ng – cung r¨ng (cã tØ sè truyÒn kh«ng ®æi). Ph©n lo¹i theo bè trÝ vµnh l¸i . Bè trÝ vµnh l¸i bªn tr¸i (theo lu©t ®i ®­êng bªn tr¸i ). Bè trÝ vµnh l¸i bªn ph¶i (theo luËt ®i ®­êng bªn ph¶i ). Ph©n lo¹i theo kÕt cÊu ®ßn quay. Trôc vÝt vµ ®ßn quay víi mét chèt quay. Trôc vÝt vµ ®ßn quay víi hai chèt quay. Yªu cÇu cña hÖ thèng l¸i «t«. An toµn chuyÓn ®éng trong giao th«ng vËn t¶i b»ng «t« lµ chØ tiªu hµng ®Çu trong viÖc ®¸nh gi¸ chÊt l­îng thiÕt kÕ vµ sö dông ph­¬ng tiÖn nµy. §Ó ®¶m b¶o tÝnh ªm dÞu chuyÓn ®éng trªn mäi lo¹i ®­êng hÖ thèng l¸i cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau : HÖ thèng l¸i ph¶i ®¶m b¶o dÔ dµng ®iÒu khiÓn, nhanh chãng vµ an toµn. §¶m b¶o æn ®Þnh b¸nh xe dÉn h­íng: c¸c b¸nh xe dÉn h­íng sau khi thùc hiÖn quay vßng cÇn cã kh¶ n¨ng tù ®éng quay vÒ tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng th¼ng. §Ó quay b¸nh xe vÒ tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng th¼ng chØ cÇn ®Æt lùc trªn vµnh l¸i nhá h¬n khi xe ®i ®­êng vßng. §¶m b¶o kh¶ n¨ng quay vßng hÑp dÔ dµng: Khi xe ®i trªn ®­êng hÑp, ®­êng gÊp khóc. §¶m b¶o lùc l¸i thÝch hîp nh­ng vÉn g©y ®­îc c¶m gi¸c vÒ tr¹ng th¸i mÆt ®­êng. §¶m b¶o hiÖu suÊt thuËn ph¶i lín h¬n hiÖu suÊt nghÞch ®Ó gi¶m t¸c ®éng tõ mÆt ®­êng qua kÕt cÊu l¸i lªn v« l¨ng. HÖ thèng l¸i kh«ng ®­îc cã ®é d¬ lín: Víi xe cã vËn tèc lín nhÊt trªn 100Km/h, th× ®é d¬ vµnh l¸i kh«ng v­ît qu¸ 180, víi xe cã vËn tèc lín nhÊt tõ 25 km/h ®Õn 100km/h th× ®é d¬ vµnh l¸i kh«ng v­ît qu¸ 270. §¶m b¶o tÝnh tuú ®éng. C¬ cÊu l¸i. C¸c yªu cÇu cña c¬ cÊu l¸i. C¬ cÊu l¸i lµ bé gi¶m tèc ®¶m b¶o t¨ng m« men t¸c ®éng cña ng­êi l¸i ®Õn c¸c b¸nh xe dÉn h­íng.V× vËy nã cÇn ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng yªu cÇu sau : Cã thÓ quay ®­îc c¶ hai chiÒu ®Ó ®¶m b¶o chuyÓn ®éng cÇn thiÕt cña xe . Cã hiÖu suÊt cao ®Ó l¸i nhÑ, trong ®ã cÇn cã hiÖu suÊt thuËn lín h¬n hiÖu suÊt nghÞch ®Ó c¸c va ®Ëp tõ mÆt ®­êng ®­îc gi÷ l¹i phÇn lín ë c¬ cÊu l¸i. §¬n gi¶n trong viÖc ®iÒu chØnh kho¶ng hë ¨n khíp cña c¬ cÊu l¸i. §é d¬ cña c¬ cÊu l¸i lµ nhá nhÊt. §¶m b¶o kÕt cÊu ®¬n gi¶n nhÊt, gi¸ thµnh thÊp, tuæi thä cao dÔ th¸o l¾p. Mét sè c¬ cÊu l¸i ®iÓn h×nh. Cã nhiÒu lo¹i c¬ cÊu l¸i nh­ng d­íi ®©y chØ nªu mét sè lo¹i phæ biÕn: KiÓu b¸nh r¨ng – thanh r¨ng. 11 10 9 8 7 6 5 4 3 12 2 1 H×nh 1.2- C¬ cÊu l¸i kiÓu b¸nh r¨ng – thanh r¨ng. 1. Trôc l¸i. 7. §ai èc . 2. Chôp nhùa. 8. §ai èc ®iÒu chØnh . 3. §ai èc ®iÒu chØnh. 9. Lß xo. 4. æ bi trªn. 10. Thanh r¨ng. 5. Vá c¬ cÊu l¸i. 11. trôc r¨ng. 6. DÉn h­íng thanh r¨ng . 12. æ bi d­íi. ­u ®iÓm : C¬ cÊu l¸i ®¬n gi¶n gän nhÑ. Do c¬ cÊu l¸i nhá vµ b¶n th©n thanh r¨ng t¸c dông nh­ thanh dÉn ®éng l¸i nªn kh«ng cÇn c¸c ®ßn kÐo ngang nh­ c¸c c¬ cÊu l¸i kh¸c. Cã ®é nh¹y cao v× ¨n khíp gi÷a c¸c r¨ng lµ trùc tiÕp. Søc c¶n tr­ît, c¶n l¨n nhá vµ truyÒn m« men rÊt tèt nªn tay l¸i nhÑ. Nh­îc ®iÓm: ChÕ t¹o phøc t¹p nªn gi¸ thµnh cao. Sö dông cho xe cã t¶i träng bÐ. KiÓu trôc vÝt -®ai èc- thanh r¨ng – cung r¨ng. Phæ biÕn trªn xe t¶i h¹ng nÆng Kpaz-255B, ZIL- 130,ZIL-131 H×nh 1.3: C¬ cÊu l¸i trªn «t« Zil-131 ­u ®iÓm : Träng l­îng vµ kÝch th­íc nhá, song vÉn ®¶m b¶o ¸p lùc trªn bÒ mÆt r¨ng bÐ, cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh khe hë ¨n khíp. Lùc c¶n nhá, do ma s¸t tr­ît ®­îc thay thÕ b»ng ma s¸t l¨n(gi÷a bi vµ ªcu, gi÷a bi vµ trôc vÝt) . §¶m b¶o tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i lín vµ cã tÝnh chÊt tr¶ l¹i tay l¸i khi quay vßng. HiÖu suÊt lín h¬n tÊt c¶ c¸c lo¹i c¬ cÊu l¸i lo¹i kh¸c(trõ thanh r¨ng khÝa), hthuËn=hnghÞch=0,7- 0,85 Nh­îc ®iÓm: C¬ cÊu l¸i cã tû sè truyÒn kh«ng ®æi. Kh«ng ®iÒu chØnh khe hë ¨n khíp gi÷a. HiÖu suÊt nghÞch t­¬ng ®èi cao nªn cã hiÖn t­îng va ®Ëp lín. Trôc vÝt lâm- con l¨n. Lo¹i c¬ cÊu l¸i kiÓu trôc vÝt lâm con l¨n ®­îc ¸p dông réng r·i trªn «t« qu©n sù cã t¶i träng bÐ vµ trung b×nh (GAZ-53,GAZ-66, ZIL-157). H×nh 1.4 : C¬ cÊu l¸i trªn xe «t« GAZ – 66 ¦u ®iÓm D¹ng lâm cña trôc vÝt kÕt hîp víi con l¨n cho gãc quay lín, ®¶m b¶o ¨n khíp tin cËy ë nh÷ng vÞ trÝ ngoµi. KÝch th­íc cña bé truyÒn nhá gän, hiÖu suÊt t­¬ng ®èi cao. TØ sè truyÒn thay ®æi. Nh­îc ®iÓm G©y mßn kh«ng ®Òu trªn chiÒu dµi ¨n khíp do ®ã ph¶i th­êng xuyªn ®iÒu chØnh æ vµ khe hë ¨n khíp. Trôc vÝt vµ cung r¨ng ®Æt ë c¹nh bªn trôc vÝt. H×nh 1.5 : C¬ cÊu l¸i trªn xe «t« URAL - 4320 1- C¬ cÊu l¸i; 2- æ thanh l¨n trô; 3 –Trôc vÝt; 4, 39- Nót ®æ, x¶ dÇu ; 5- Cung r¨ng; 6- Trôc l¸i; 7 – Vßng ch¾n dÇu; 8- æ chÆn ; 9,13, 22 - §Öm; 10- Trô ph¶n lùc;11,12- Lß xo van ph©n phèi ; 14 - §ai èc; 15- æ bi cÇu,16,17- Vßng h·m; 18- Chèt h·m;19 –N¾p bªn, 20- §Öm ®iÒu chØnh; 21- Chèt; 23- B¹c chÆn; 24-æ bi kim; 25- Vßng ch¾n dÇu; 26- §ßn quay ®øng; 27- N¾p vá con tr­ît; 29, - Vßng di ®éng;28, 31- Vá van ph©n phèi; 32- Con tr­ît; 36- Van th«ng qua; 37- Lß xo;30, 38- VÝt; 33-§Öm; 34, 35-B¹c chÆn ;37- N¾p; 38- §ai èc . ¦u ®iÓm: Trôc vÝt vµ cung r¨ng tiÕp xóc nhau theo ®­êng nªn t¶i träng truyÒn ®Òu Gi¸ trÞ øng suÊt tiÕp xóc vµ ®é mßn cña trôc vÝt vµ cung r¨ng ®Òu gi¶m Nh­îc ®iÓm: HiÖu suÊt thÊp vµ tØ sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi. DÉn ®éng l¸i . DÉn ®éng l¸i bao gåm tÊt c¶ nh÷ng chi tiÕt truyÒn lùc tõ c¬ cÊu l¸i ®Õn ngâng quay cña b¸nh xe. V× vËy dÉn ®éng l¸i trªn xe ph¶i ®¶m b¶o c¸c chøc n¨ng sau : NhËn chuyÓn ®éng tõ c¬ cÊu l¸i tíi c¸c b¸nh xe dÉn h­íng. §¶m b¶o quay vßng cña c¸c b¸nh xe dÉn h­íng sao cho kh«ng x¶y ra hiÖn t­îng tr­ît bªn lín ë tÊt c¶ c¸c b¸nh xe, ®ång thêi t¹o liªn kÕt gi÷a c¸c b¸nh xe dÉn h­íng. PhÇn tö c¬ b¶n cña dÉn ®éng l¸i lµ h×nh thang l¸i t¹o bëi cÇu tr­íc, ®ßn kÐo ngang vµ ®ßn kÐo bªn. Nhê h×nh thang l¸i nªn khi quay v« l¨ng mét gãc th× c¸c b¸nh xe dÉn h­íng sÏ quay ®i mét gãc nhÊt ®Þnh. Quan hÖ h×nh häc cña ACKERMAN. Quan hÖ h×nh häc cña ACKERMAN lµ biÓu thÞ quan hÖ gãc quay cña c¸c b¸nh xe dÉn h­íng quanh trôc ®øng víi gi¶ thiÕt t©m quay vßng tøc thêi cña xe n»m trªn ®­êng kÐo dµi cña t©m trôc cÇu sau . Rs B L O β H×nh 1.6- Quan hÖ h×nh häc cña ACKERMAN. ®iÒu kiÖn quay vßng kh«ng tr­ît bªn: cotg β - cotg α =B0 /L. (1) Trong ®ã : L : chiÒu dµi c¬ së cña xe. B0 : kho¶ng c¸ch cña hai ®­êng t©m trô quay ®øng trong mÆt ph¼ng ®i qua t©m trôc b¸nh xe vµ song song víi mÆt ®­êng . α, β : Gãc quay cña b¸nh xe dÉn h­íng phÝa trong vµ phÝa ngoµi . §Ó ®¶m b¶o ®iÓu kiÖn (1), trªn xe sö dông c¬ cÊu h×nh thang l¸i 4 kh©u gäi lµ h×nh thang l¸i §ant«. H×nh thang l¸i §ant« chØ ¸p dông gÇn ®óng ®iÒu kiÖn trªn, song do kÕt cÊu ®¬n gi¶n nªn ®­îc dïng rÊt phæ biÕn. Gi¸ trÞ sai lÖch so víi lý thuyÕt tõ 0030’ ®Õn 10 khi b¸nh xe dÉn h­íng quay vßng gÊp. §èi víi dÇm cÇu liÒn, hÖ thèng treo phô thuéc th× cÊu t¹o cña h×nh thanh l¸i §ant« nh­ sau : DÇm cÇu ®øng ®ãng vai trß lµ mét kh©u cè ®Þnh, hai ®ßn bªn dÉn ®éng c¸c b¸nh xe, ®ßn ngang liªn kÕt víi c¸c ®ßn bªn b»ng nh÷ng khíp cÇu. C¸c ®ßn bªn quay quanh ®­êng t©m trô ®øng. Ph­¬ng ph¸p bè trÝ ®­îc tr×nh bµy nh­ h×nh d­íi ®©y. H×nh 1.7 - C¬ cÊu 4 kh©u khi cã dÇm cÇu liÒn. §ßn kÐo ngang n»m sau dÇm cÇu . §ßn kÐo ngang n»m tr­íc dÇm cÇu. Trªn hÖ thèng treo ®éc lËp, sè l­îng c¸c ®ßn vµ khíp t¨ng lªn nh»m ®¶m b¶o c¸c b¸nh xe dÞch chuyÓn ®éc lËp víi nhau. Sè l­îng c¸c ®ßn t¨ng lªn tuú thuéc vµo kÕt cÊu cña c¬ cÊu l¸i, vÞ trÝ bè trÝ c¬ cÊu l¸i, dÉn ®éng l¸i vµ hÖ thèng treo…nh­ng vÉn ®¶m b¶o quan hÖ h×nh häc ACKERMAN, tøc gÇn ®óng víi h×nh thang l¸i §ant«. Hai ph­¬ng ph¸p bè trÝ dÉn ®éng l¸i ®iÓn h×nh ë hÖ thèng treo ®éc lËp ®­îc tr×nh bµy theo h×nh d­íi ®©y: V V a b H×nh 1.8 - C¬ cÊu ®ßn ngang nèi liªn kÕt víi hÖ thèng treo ®éc lËp . §ßn ngang nèi n»m sau dÇm cÇu. §ßn ngang nèi n»m tr­íc dÇm cÇu. HiÖn nay trªn xe con th«ng dông lµ hÖ thèng treo ®éc lËp, do vËy dÉn ®éng l¸i cã rÊt nhiÒu ®ßn vµ khíp. HÖ thèng l¸i cã trî lùc . C«ng dông vµ sù cÇn thiÕt cña trî lùc l¸i . Trî lùc cña hÖ thèng l¸i cã t¸c dông gi¶m nhÑ c­êng ®é lao ®éng cña ng­êi l¸, gi¶m mÖt mái khi xe ho¹t ®éng trªn ®­êng dµi. §Æc biÖt trªn xe cã tèc ®é cao, trî lùc l¸i cßn nh»m n©ng cao tÝnh an toµn chuyÓn ®éng khi xe cã sù cè ë b¸nh xe nh­ næ lèp, hÕt khÝ nÐn trong lèp vµ gi¶m va ®Ëp truyÒn tõ b¸nh xe lªn vµnh tay l¸i. §Ó c¶i thiÖn tÝnh ªm dÞu chuyÓn ®éng, phÇn lín c¸c xe hiÖn ®¹i ®Òu dïng lèp b¶n réng, ¸p suÊt thÊp ®Ó t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc víi mÆt ®­êng. KÕt qu¶ lµ cÇn mét lùc l¸i lín h¬n. Lùc l¸i cã thÓ gi¶m b»ng c¸ch t¨ng tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i. Tuy nhiªn viÖc ®ã l¹i ®ßi hái ph¶i quay v« l¨ng nhiÒu h¬n, thêi gian quay vßng kÐo dµi. ChÝnh v× vËy trî lùc l¸i ®ù¬c sö dông phæ biÕn trªn «t« ngµy nay . Ph©n lo¹i hÖ thèng trî lùc l¸i . Trî lùc l¸i ®­îc chia thµnh nhiÒu kiÓu vµ ®Òu gåm 3 bé phËn chÝnh : b¬m, van ®iÒu khiÓn vµ xy lanh lùc . Trî lùc l¸i ®­îc chia thµnh c¸c kiÓu sau : Lo¹i trî lùc thuû lùc . Lo¹i trî lùc khÝ(gåm c¶ c­êng ho¸ ch©n kh«ng) . Lo¹i trî lùc ®iÖn. Lo¹i trî lùc c¬ khÝ. VÞ trÝ bè trÝ c¸c bé phËn cña trî lùc l¸i vµo hÖ thèng l¸i: Van ph©n phèi, xy lanh lùc ®Æt chung trong c¬ cÊu l¸i, ¸p dông trªn xe ZIL-130, ZIL-131. Van ph©n phèi n»m trong c¬ cÊu l¸i, xy lanh lùc ®Æt riªng, ¸p dông trªn xe URAL-375, URAL-4320. Van ph©n phèi, xy lanh lùc ®Æt thµnh côm riªng, t¸ch biÖt víi c¬ cÊu l¸i, ¸p dông trªn xe KPAZ- 255B. Xy lanh lùc, van ph©n phèi vµ c¬ cÊu l¸i riªng biÖt nhau, ¸p dông trªn xe GAZ-66, BTR-60PB. HiÖn nay d¹ng bè trÝ th«ng dông nhÊt trªn hÖ thèng l¸i cña xe lµ van ph©n phèi, xy lanh lùc vµ c¬ cÊu l¸i ®Æt chung. 5.3 Nguyªn lý trî lùc l¸i . Trî lùc l¸i lµ mét thiÕt bÞ thuû lùc sö dông c«ng suÊt cña ®éng c¬ ®Ó gi¶m nhÑ lùc l¸i. §éng c¬ dÉn ®éng b¬m t¹o ra dÇu cao ¸p t¸c dông lªn piston n»m trong xy lanh lùc. Møc ®é trî gióp phô thuéc vµo ®é lín cña ¸p suÊt dÇu t¸c dông lªn piston. V× vËy nÕu cÇn trî lùc l¸i lín h¬n th× ph¶i t¨ng ¸p suÊt dÇu. 5.3.1 . VÞ trÝ chung gian (khi xe chuyÓn ®éng th¼ng ). Nguyªn lý : NÕu van ë vÞ trÝ chung gian, tÊt c¶ dÇu sÏ ch¶y qua van vµo cöa x¶ vµ håi vÒ b¬m. V× ¸p suÊt dÇu bªn tr¸i vµ bªn ph¶i piston lµ nh­ nhau lªn piston kh«ng chuyÓn ®éng vÒ h­íng nµo. B¬m Khèi van ®iÒu khiÓn Piston Xy lanh lùc H×nh 1.9 - S¬ ®å nguyªn lý trî lùc l¸i ë vÞ trÝ chung gian . 5.3.2. Khi quay vßng . Khi trôc l¸i chÝnh quay theo bÊt kú h­íng nµo, gi¶ sö quay sang ph¶i th× van ®iÒu khiÓn cung di chuyÓn lµm ®ãng mét phÇn cöa dÇu, cßn cöa kia më réng h¬n. V× vËy lµm thay ®æi l­îng dÇu vµo c¸c cöa, cïng lóc ®ã ¸p suÊt dÇu ®­îc t¹o ra. Nh­ vËy t¹o ra sù trªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a hai khoang tr¸i vµ ph¶i cña piston. Sù trªnh lÖch ¸p suÊt ®ã lµm piston dÞch chuyÓn vÒ phÝa cã ¸p suÊt thÊp, dÇu bªn ¸p suÊt thÊp sÏ ®­îc ®Èy qua van ®iÒu khiÓn vÒ b¬m. B¬m Khèi van ®iÒu khiÓn Piston Xy lanh lùc H×nh 1.10 - S¬ ®å nguyªn lý trî lùc l¸i khi quay vßng. Ch­¬ng II TÝnh to¸n hÖ thèng l¸i c¸c sè liÖu thiÕt kÕ . Theo yªu cÇu cña ®å ¸n m«n häc tham kh¶o sè liÖu . Xe t¶i h¹ng nÆng URAL - 4320 ®êi 1977 ChiÒu dµi toµn bé :7355 mm ChiÒu cao toµn bé :2870 mm Kho¶ng c¸ch gi÷a hai trô quay ®øng : B0=1700 mm ChiÒu dµi c¬ së cña cÇu dÉn h­íng : L=4225 mm. Träng l­îng kh«ng t¶i : G0=8020 KG Träng l­îng toµn t¶i : GT=13425 KG. Ký hiÖu lèp : 14.00-20 Träng l­îng toµn t¶i ph©n bè ra cÇu tr­íc : GT1=4350 KG Träng l­îng toµn t¶i ph©n bè ra cÇu gi÷a vµ cÇu sau : GT2=GT3=9075 KG Yªu cÇu thiÕt kÕ hÖ thèng l¸i . Quay vßng ngÆt trong thêi gian ng¾n nhÊt trªn diÖn tÝch nhá nhÊt . Lùc l¸i nhÑ, tøc lùc ®Æt trªn vµnh tay l¸i ph¶i nhá nh­ng ph¶i ®¶m b¶o c¶m gi¸c tíi ng­êi l¸i. ¤t« chuyÓn ®éng th¼ng ph¶i æn ®Þnh ®Æc biÖt ë tèc ®é cao. §éng häc quay vßng ®óng, c¸c b¸nh xe khi quay vßng ph¶i l¨n theo t©m quay tøc thêi ®Ó ®¶m b¶o c¸c b¸nh xe l¨n kh«ng bÞ tr­ît trªn ®­êng, tr¸nh mßn lèp nhanh vµ tiªu hao c«ng suÊt cho lùc ma s¸t . §Æt c¬ cÊu l¸i trªn phÇn ®­îc treo ®Ó kÕt cÊu cña hÖ thèng treo b¸nh tr­íc kh«ng ¶nh h­ëng tíi ®éng häc c¬ cÊu l¸i . chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ . Chän ph­¬ng ¸n dÉn ®éng l¸i. DÉn ®éng l¸i gåm tÊt c¶ c¸c c¬ cÊu truyÒn lùc tõ c¬ cÊu l¸i ®Õn ngâng quay cña c¸c b¸nh xe dÉn h­íng khi quay vßng. PhÇn tö c¬ b¶n cña dÉn ®éng l¸i lµ h×nh thang l¸i §ant« nã ®­îc t¹o bëi cÇu tr­íc, ®ßn kÐo ngang vµ c¸c ®ßn kÐo bªn. Sù quay vßng cña «t« rÊt phøc t¹p, ®Ó ®¶m b¶o mèi quan hÖ ®éng häc cña c¸c b¸nh xe phÝa trong vµ phÝa ngoµi khi quay vßng lµ mét ®iÒu khã thùc hiÖn. HiÖn nay ng­êi ta chØ ®¸p øng gÇn ®óng mèi quan hÖ ®éng häc ®ã b»ng hÖ thèng kh©u khíp vµ ®ßn kÐo t¹o nªn h×nh thang l¸i. Víi xe thiÕt kÕ lµ xe t¶i h¹ng nÆng, cã hÖ thèng treo phô thuéc ta chän ph­¬ng ¸n dÉn ®éng l¸i nh­ h×nh vÏ víi h×nh thang l¸i §ant« (h×nh thang l¸i 4 kh©u). Chän ph­¬ng ¸n c¬ cÊu l¸i . HiÖn nay trªn c¸c xe chñ yÕu sö dông hai lo¹i c¬ cÊu l¸i lµ: c¬ cÊu l¸i lo¹i trôc r¨ng - thanh r¨ng vµ c¬ cÊu l¸i lo¹i bi tuÇn hoµn. Dùa vµo nh÷ng ­u ®iÓm ®· tr×nh bµy trong phÇn tæng quan c¬ cÊu l¸i vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña xe, ta chän ph­¬ng ¸n cho c¬ cÊu l¸i lµ lo¹i trôc vÝt -®ai èc-thanh r¨ng –cung r¨ng. Chän ph­¬ng ¸n trî lùc l¸i . Yªu cÇu ®èi víi trî lùc l¸i . Khi hÖ thèng cña trî lùc l¸i cã sù cè th× hÖ thèng l¸i vÉn cã thÓ lµm viÖc. NÕu cã h­ háng x¶y ra lµm ng­ng viÖc cÊp dÇu tõ b¬m ®Õn c¬ cÊu l¸i th× ng­êi l¸i cã thÓ l¸i ®­îc xe mµ kh«ng cÇn tíi trî lùc l¸i, nh­ng víi mét lùc l¸i lín h¬n . §¶m b¶o lùc l¸i thÝch hîp : C«ng dông chÝnh cña trî lùc l¸i lµ gi¶m lùc l¸i ®ång thêi ®ã lµ mét c¬ cÊu an toµn, møc ®é gi¶m lùc l¸i ph¶i phï hîp víi tõng ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng cña xe. ë tèc ®é trung b×nh cÇn lùc l¸i nhá h¬n vµ lùc l¸i gi¶m dÇn khi tèc ®é t¨ng, cïng lóc ®ã “c¶m gi¸c ®­êng “ ph¶i ®ù¬c truyÒn tíi ng­êi l¸i. Kh¾c phôc hiÖn t­îng tù c­êng ho¸ khi «t« v­ît qua chç lâm, ®­êng xÊu, cã kh¶ n¨ng c­êng ho¸ lóc lèp xe bÞ háng, ®Ó khi ®ã ng­êi l¸i võa phanh ngÆt, võa gi÷ ®­îc h­íng chuyÓn ®éng ban ®Çu cña xe . Thêi gian c­êng ho¸ ph¶i lµ tèi thiÓu vµ chØ c­êng ho¸ khi lùc quay vßng lín. Víi nhiÖm vô thiÕt kÕ ta chän ph­¬ng ¸n trî lùc thuû lùc v× nã cã c¸c ­u ®iÓm sau : KÝch th­íc vµ khèi l­îng gän nhÑ ,dÔ bè trÝ . Cã hiÖu qu¶ t¸c ®éng cao ®Æc biÖt lµ tÝnh tuú ®éng. Tèc ®é t¸c ®éng cao (®é chËm t¸c dông kho¶ng 0,05 gi©y ). §ãng vai trß gi¶m nh÷ng va ®Ëp tõ mÆt ®­êng lªn hÖ thèng l¸i . HÖ thèng tuÇn hoµn kÝn nªn ®é an toµn ho¹t ®éng cao vµ Ýt x¶y ra h­ háng. tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng l¸i. TÝnh m«men quay vßng cùc ®¹i. M«men c¶n quay vßng ë c¸c b¸nh xe dÉn h­íng ®­îc x¸c ®Þnh ë tr¹ng th¸i xe quay vßng vµ chë ®ñ t¶i. M«men c¶n quay vßng ®­îc tÝnh to¸n khi xuÊt hiÖn lùc c¶n l¨n ë hai b¸nh xe ng­îc chiÒu nhau, cã mÆt lùc bªn Y, m« men æn ®Þnh cña b¸nh xe dÉn h­íng. MC = M1+M2+M3 M« men c¶n quay vßng g©y nªn do lùc c¶n l¨n: M1 = 2Pfc = 2Gbx. f.c (2.1) c: c¸nh tay ®ßn cña lùc Pf quay xung quanh trô ®øng. Theo kinh nghiÖm c : Xe t¶i lín vµ xe kh¸ch 60 – 200 mm. nªn ta chän s¬ bé c=70 (mm) Gi¸ trÞ m«men do Y g©y lªn M2 ®­îc tÝnh cho mét b¸nh xe, ph¶n lùc bªn lïi sau mét ®o¹n x. Gi¸ trÞ cña x thõa nhËn b»ng 1/4 chiÒu dµi cña vÕt tiÕp xóc vµ g©y lªn m«men quay cïng chiÒu M1. M2 = Y. x » 0,14. Gbx. jy .rbx (2.2) jy : hÖ sè b¸m ngang 0,8 rbx: b¸n kÝnh b¸nh xe rbx c H×nh 2.1 - S¬ ®å trô ®øng nghiªng trong mÆt ph¼ng ngang. §iÓm ®Æt lùc sÏ n»m c¸ch trôc b¸nh xe mét kho¶ng x vÒ phia sau: (2.3) Víi r-b¸n kÝnh tù do cña b¸nh xe dÉn h­íng (mm) Víi: B - chiÒu réng cña lèp(B=H) (inch) H- chiÒu cao cña lèp . d - ®­êng kÝnh vµnh b¸nh xe (inch). Víi b¸nh xe cã ký hiÖu 14,00-20 (sè liÖu thiÕt kÕ ) ta cã c¸c kÝch th­íc : B = H = 14 (inch) d = 20 (inch) Do ®ã ta tÝnh ®­îc r: (mm) (2.4) rbx- b¸n kÝnh lµm viÖc trung b×nh cña b¸nh xe,vµ ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: - hÖ sè kÓ ®Õn sù biÕn d¹ng cña lèp. Víi lèp cã ¸p suÊt thÊp ta cã ,ta chän Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc rbx: rbx=0,935.609,6=569,97 (mm) (2.5) Thay (2.4) vµ (2.5) vµo c«ng thøc (2.3) ta tÝnh ®­îc : (mm) M«men æn ®Þnh M3 cã gi¸ trÞ nhá nªn khi tÝnh cã thÓ dïng hÖ sè c. M«men c¶n tæng céng trªn cÇu dÉn h­íng ®­îc tÝnh to¸n nh­ sau: Mc = M1 + M2 + M3 » 2 Gbx (f.c + 0,14.jy.rbx) c (2.6) Gi¸ trÞ c theo kinh nghiÖm 1,07-1,15. Chän c=1,1 Thay sè vµo ta cã Mc=344,98 (KG.m) Tû sè truyÒn cña hÖ thèng l¸i. Tû sè truyÒn cña dÉn ®éng l¸i id. Tû sè truyÒn cña dÉn ®éng l¸i phô thuéc vµo kÝch th­íc vµ quan hÖ cña c¸c c¸nh tay ®ßn. id=0,85-1,1 Chän s¬ bé id=1 ( cho cÇu dÉn h­íng). Tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i iw . Tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i lo¹i trôc vÝt-ªcu-bi-r¨ng rÎ qu¹t ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau : Trong ®ã : t-b­íc vÝt cña trôc vÝt R0 - b¸n kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. R0 vµ t kh«ng ®æi nªn tû sè truyÒn cña lo¹i c¬ cÊu l¸i trôc vÝt v« tËn-ªcu –cung r¨ng lµ kh«ng ®æi. Tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i lo¹i nµy th­êng lÊy theo kinh nghiÖm thiÕt kÕ , ta chän s¬ bé . Tû sè truyÒn cña hÖ thèng l¸i. Tû sè truyÒn cña hÖ thèng l¸i b»ng tÝch sè cña tû sè truyÒn c¬ cÊu l¸i (i) vµ tû sè truyÒn cña dÉn ®éng l¸i(id). i=iw.id Gi¸ trÞ tû sè truyÒn chän s¬ bé i=24.1=24 Tû sè truyÒn lùc cña hÖ thèng l¸i. Il - lµ tû sè cña tæng lùc c¶n khi «t« m¸y kÐo quay vßng(Pc) vµ lùc ®Æt trªn vµnh tay l¸i khi cÇn thiÕt ®Ó kh¾c phôc ®­îc lùc c¶n quay vßng(Pl). Trong ®ã: Víi : Ml - m«men ®Æt trªn vµnh tay l¸i. R - b¸n kÝnh vµnh tay l¸i. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè h×nh häc cña hÖ dÉn ®éng l¸i. TÝnh to¸n h×nh thang l¸i. C«ng dông cña h×nh thang l¸i: - H×nh thang l¸i cã t¸c dông ®¶m b¶o sù quay vßng ®óng cña c¸c b¸nh xe dÉn h­íng. Khi ®ã c¸c b¸nh xe dÉn h­íng kh«ng cã sù tr­ît khi xe chuyÓn ®éng. - §¶m b¶o quan hÖ gi÷a gãc quay cña b¸nh xe dÉn h­íng bªn tr¸i vµ bªn ph¶i sao cho c¸c b¸nh xe l¨n trªn c¸c ®­êng trßn kh¸c nhau nh­ng ®ång t©m. X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh lý thuyÕt cña hÖ thèng l¸i cÇu dÉn h­íng: Muèn c¸c b¸nh xe thùc hiÖn quay vßng ®óng th× quan hÖ gi÷a chóng ph¶i tho¶ m·n c«ng thøc sau : Cotg β-Cotg α= (2.7) Trong ®ã : β: Lµ gãc quay cña b¸nh xe dÉn h­íng ngoµi cña cÇu dÉn h­íng. α: Lµ gãc quay cña b¸nh xe dÉn h­íng trong cña cÇu dÉn h­íng . L : chiÒu dµi c¬ së cña xe . B0: Kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®­êng t©m trô quay ®øng . L B A O C111 D Bo H×nh 2.2 - S¬ ®å ®éng häc khi quay vßng. Theo h×nh vÏ : Cotg α= Ta t×m ®­îc mèi quan hÖ cña c¸c gãc quay b¸nh xe dÉn h­íng víi gãc α nh­ sau : Cho c¸c gi¸ trÞ kh¸c nhau tõ ta x¸c ®Þnh ®­îc gãc t­¬ng øng theo b¶ng sau : B¶ng I: B¶ng th«ng sè cña ®­êng ®Æc tÝnh lý thuyÕt cña c¸c gãc quay cÇu dÉn h­íng . 0 5 10 15 20 25 30 35 40 0 4.831 9.35 13.597 17.613 21.437 25.104 28.648 32.1 Tõ b¶ng gi¸ trÞ thu ®­îc ta x©y dùng ®­îc quan hÖ : a H×nh vÏ 2.3 - §­êng ®Æc tÝnh lý thuyÕt . X©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh thùc tÕ. NhiÖm vô c¬ b¶n khi thiÕt kÕ h×nh thang l¸i §ant« lµ x¸c ®Þnh ®óng gãc nghiªng cña c¸c ®ßn bªn khi xe ch¹y th¼ng : B0 m m n H×nh vÏ 2.4 - S¬ ®å ®éng häc h×nh thang l¸i khi xe ch¹y th¼ng. CÇn x¸c ®Þnh gãc vµ ®é dµi mçi ®ßn bªn m vµ ®ßn ngang n. Quan hÖ thùc tÕ gi÷a c¸c gãc quay phô thuéc vµo gãc vµ ®é dµi m cña ®ßn bªn . Khi xe ch¹y th¼ng: Tõ s¬ ®å dÉn ®éng l¸i trªn h×nh ta cã thÓ tÝnh ®­îc mèi quan hÖ gi÷a c¸c th«ng sè theo biÓu thøc sau: m th­êng lÊy theo kinh nghiÖm : m= Chän s¬ bé theo kinh nghiÖm cho ®é dµi ®ßn bªn : m= 0,15.Bo=255 (mm) Chän s¬ bé gãc ban ®Çu theo c«ng thøc cña ЕАЧУДАКОВ. (2.8) Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc Theo c«ng thøc kinh nghiÖm (2.9) Thay sè: Ta tÝnh ®­îc theo tiªu chuÈn thiÕt kÕ). Cho c¸c gi¸ trÞ xung quanh gi¸ trÞ s¬ bé (=160) vµ c«ng thøc (2.10) ®Ó t×m quan hÖ thùc tÕ cña vµ . Cho lÇn l­ît =140,150,160,170,180sÏ t×m ®­îc mèi quan hÖ thùc tÕ gi÷a vµ theo c«ng thøc sau : (2.10) B¶ng II.B¶ng th«ng sè cña ®­êng ®Æc tÝnh thùc tÕ cho cÇu dÉn h­íng. =140 (0) 0 5 10 15 20 25 30 35 b0 (0) 0 4.831 9.350 13.597 17.613 21.437 25.104 28.648 b1 (0) 0 4.885 9.545 13.982 18.19 22.153 25.851 29.257 Db1(0) 0 0.054 0.196 0.385 0.576 0.716 0.748 0.61 =150 b2 (0) 0 4.876 9.51 13.906 18.056 21.948 25.56 28.866 Db2(0) 0 0.045 0.161 0.309 0.443 0.511 0.457 0.218 =160 b3 (0) 0 4.867 9.475 13.829 17.922 21.743 25.269 28.475 Db3(0) 0 0.036 0.125 0.232 0.309 0.306 0.166 -0.172 =170 b4 (0) 0 4.857 9.439 13.751 17.787 21.536 24.978 28.085 Db4(0) 0 0.027 0.089 0.153 0.174 0.1 -0.126 -0.563 =180 b5 (0) 0 4.848 9.403 13.672 17.651 21.329 24.686 27.695 Db5(0) 0 0.017 0.053 0.075 0.038 -0.108 -0.418 -0.952 Trong ®ã Tõ b¶ng gi¸ trÞ thu ®­îc ta x©y dùng ®å thÞ quan hÖ vµ thùc tÕ trªn cïng ®å thÞ quan hÖ vµ theo lý thuyÕt. Theo b¶ng gi¸ trÞ trªn ta chän gãc sao cho sù sai lÖch so víi ®­êng lý thuyÕt nhá nhÊt vµ nhá h¬n 10, ta chän ®­îc =150, øng víi gãc quay vßng lín nhÊt cña b¸nh xe dÉn h­íng lµ vµ §é dµi thanh kÐo ngang n= X¸c ®Þnh gãc quay vßng lín nhÊt cña v« l¨ng. ’max=max.i Trong ®ã : ’max :gäi lµ vßng quay vµnh l¸i lín nhÊt tÝnh tõ vÞ trÝ ®i th¼ng. max :gãc quay vßng lín nhÊt cña b¸nh xe dÉn h­íng. i : gäi lµ tû sè truyÒn hÖ thèng l¸i (i =24). ’max tõ vßng ®èi víi xe du lÞch. tõ vßng ®èi víi xe t¶i lín . Thay nh÷ng th«ng sè tÝnh ®­îc vµo c«ng thøc trªn ta t×m ®­îc gãc quay v« l¨ng lín nhÊt : (vßng) tho¶ m·n tiªu chuÈn thiÕt kÕ. X¸c ®Þnh m« men t¸c ®éng lín nhÊt ë vµnh tay l¸i. Pvlmax= Chän R=275 mm, h=0.9 Pvlmax=57,81 KG Mµ lùc ë vµnh tay l¸i tèi ®a lµ 45 KG nªn ta ph¶i trî lùc thuû lùc TÝnh to¸n c¸c th«ng sè h×nh häc cña c¬ cÊu l¸i. TÝnh lùc c¶n quy vÒ ®Çu ®ßn quay ®øng. TÝnh lùc c¶n quay vßng PD cña b¸nh xe cÇu dÉn h­íng quy vÒ ®Çu ®ßn quay ®øng ®­îc tÝnh theo c¸ch sau : (2.12) Trong ®ã : PD : Lµ lùc c¶n quy dÉn cña cÇu dÉn h­íng vÒ ®Çu ®ßn quay ®øng. Mc: M«men c¶n quay vßng c¸c b¸nh xe cÇu dÉn h­íng. ln : Lµ kÝch th­íc ®ßn ngang. Ln=330 mm .Thay c¸c gi¸ trÞ ®· tÝnh ®­îc ë phÇn trªn vµo c«ng thøc ta tÝnh ®­îc : . M«men quay trôc r¨ng rÎ qu¹t chÝnh lµ m«men quay cña trôc ®ßn quay ®øng. M«men quay trôc ®ßn quay ®øng: Md=PD.ld Md=1045.0,290=303,168(KG.m) Gäi drq ,dtv lÇn l­ît lµ ®­êng kÝnh vßng chia b¸nh r¨ng rÎ qu¹t vµ trôc vÝt v« tËn. Lùc vßng t¸c dông lªn b¸nh r¨ng rÎ qu¹t : (2.13) Lùc däc trôc t¸c dông lªn trôc vÝt v« tËn b»ng lùc vßng trªn b¸nh r¨ng rÎ qu¹t: (2.14) M«men vµnh tay l¸i : Trong ®ã : - hiÖu suÊt thuËn cña c¬ cÊu l¸i (chän theo kinh nghiÖm thiÕt kÕ =0,8). Lùc ng­êi l¸i t¸c dông lªn vµnh tay l¸i lµ: M«men quay vµnh l¸i chÝnh lµ m«men quay trôc vÝt, do vËy lùc vßng t¸c dông lªn trôc vÝt lµ: (2.16) Gãc vÝt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau : (2.17) Gäi t lµ b­íc vÝt cña trôc vÝt ,ta cã : (2.18) TÝnh trôc vÝt- ªcu bi ( theo [6]). Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc vÝt lµ thÐp 35, vËt liÖu chÕ t¹o ªcu bi lµ gang CH18-36. X¸c ®Þnh ®­êng kÝnh trung b×nh cña trôc vÝt theo ®iÒu kiÖn bÒn mßn, vµ theo c«ng thøc sau : (2.19) Trong ®ã : (chän ren vÝt cã d¹ng h×nh thang). Víi: h, H- lÇn l­ît lµ chiÒu cao lµm viÖc cña ren vÝt vµ chiÒu cao cña ªcu. [p] -¸p suÊt trªn bÒ mÆt ren vÝt. §èi víi vËt liÒu chÕ t¹o trªn ta chän [p] =6MPa x- Sè vßng ren cña ªcu Tõ c«ng thøc (1.27) ta cã ®­îc: (2.20) Thay sè vµo c«ng thøc (3.4.10) ta tÝnh ®­îc: (2.21) Chän dtv= 30(mm). Thay vµo c«ng thøc (2.21) ta tÝnh ®­îc ®­êng kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t : Theo sè liÖu tham kh¶o ta chän ®­êng kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t lµ: drq=146 (mm) Thay gi¸ trÞ vµo c«ng thøc (2.23) Trong ®ã: R0-b¸n kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t R0=drq/2=73 (mm) t, i –b­íc vÝt vµ tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i. i=, (chän iw=23), tõ ®ã suy ra i=23.1,14=26,22 Thay c¸c gi¸ trÞ vµo c«ng thøc (2.23) ta tÝnh ®­îc b­íc vÝt: LÊy theo tiªu chuÈn t=20 (mm) TÝnh l¹i tû sè truyÒn cña c¬ cÊu l¸i: (tho¶ m·n sai sè cho phÐp ). Gãc vÝt cña trôc vÝt theo c«ng thøc (2.18): ChiÒu cao lµm viÖc cña ren vÝt lµ: TÝnh to¸n ®é bÒn vµ ®é cøng v÷ng cña trôc vÝt. Khi tÝnh to¸n trôc vÝt, coi trôc vÝt lµ thanh th¼ng chÞu t¸c dông cña uèn, xo¾n vµ lùc däc trôc. ë ®©y ta tÝnh bÒn trong tr­êng hîp tiÕp xóc ë ®iÓm gi÷a. Lùc däc trôc do b¸nh r¨ng rÎ qu¹t t¸c dông lªn trôc vÝt (theo c«ng thøc 2.14): = Lùc vßng cña trôc vÝt (theo c«ng thøc 2.16): = Lùc h­íng kÝnh t¸c dông lªn trôc vÝt T: T= - gãc vÝt cña trôc vÝt (®­îc tÝnh ë phÇn trªn). V× trôc vÝt ng¾n nªn kh«ng cÇn thiÕt ph¶i kiÓm tra vÒ ®é bÒn vµ ®é æn ®Þnh. Chän bi : Chän ®­êng kÝnh cña bi lµ: Db=10 (mm) sè l­îng 102 viªn. TÝnh b¸nh r¨ng rÎ qu¹t vµ thanh r¨ng. B¸nh r¨ng rÎ qu¹t lµ b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng. Gäi : Z-sè r¨ng cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. T-b­íc r¨ng cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. M-m«®un. drq-®­êng kÝnh vßng chia. TÝnh b¸nh r¨ng rÎ qu¹t theo ®é bÒn tiÕp xóc. TÝnh to¸n nh»m tho¶ m·n ®iÒu kiÖn tiÕp xóc lín nhÊt sinh ra khi c¸c ®«i r¨ng ¨n khíp kh«ng v­ît qu¸ trÞ sè cho phÐp . øng suÊt tiÕp xóc lín nhÊt ®­îc tÝnh theo c«ng thøc HÐc ®èi víi hai h×nh trô tiÕp xóc däc ®­êng sinh.Ta cã ®iÒu kiÖn bÒn: (2.24) Trong ®ã : qn-c­êng ®é t¶i träng ph¸p tuyÕn(t¶i träng riªng). -b¸n kÝnh cong t­¬ng ®­¬ng cña bÒ mÆt. ZM-hÖ sè xÐt ®Õn c¬ tÝnh cña vËt liÖu. Do b¸nh r¨ng rÎ qu¹t chÕ t¹o b»ng thÐp nªn ZM=275(MPa)1/2. V× hiÖn t­îng trãc rç x¶y ra t¹i phÇn ch©n r¨ng gÇn vïng t©m ¨n khíp,nªn ta tÝnh to¸n ®é bÒn tiÕp xóc cña r¨ng t¹i t©m ¨n khíp. §èi víi b¸nh r¨ng trô r¨ng th¼ng c­êng ®é t¶i träng ph¸p tuyÕn,cã xÐt ®Õn sù ph©n bè kh«ng ®Òu t¶i trong theo chiÒu réng vµnh r¨ng vµ t¶i träng ®éng. (2.25) §Ó ®¬n gi¶n trong tÝnh to¸n ta gi¶ thiÕt cã hai r¨ng ¨n khíp cïng mét lóc. Do ®ã tæng chiÒu dµi tiÕp xóc lH b»ng chiÒu réng vµnh r¨ng B¸n kÝnh cong t­¬ng ®­¬ng Trong ®ã -b¸n kÝnh cong c¸c bÒ mÆt r¨ng cña thanh r¨ng vµ b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. Ta cã Do ®ã (1.34) Tõ nh÷ng c«ng thøc trªn ta suy ra c«ng thøc kiÓm nghiÖm b¸nh r¨ng rÎ qu¹t theo ®é bÒn tiÕp xóc. (2.26) Trong ®ã : Md-m«men quay trôc b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. -øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp(MPa). ZH-hÖ sè xÐt ®Õn h×nh d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc, tÝnh theo c«ng thøc: (2.27) B¸nh r¨ng rÎ qu¹t ®­îc thiÕt kÕ víi ®é dÞch chØnh b»ng 0,ta cã vµ tÝnh ®­îc ZH=1,76 HÖ sè tËp trung t¶i träng tra theo ®å thÞ trªn h×nh 10-14(trang 157 - [6].I) §Æt LÊy ZH = 1,76 , Víi b¸nh r¨ng b»ng thÐp ZM=275( MPa)1/2 Víi Ze=0,89 HÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng phô thuéc vµo vÞ trÝ cña b¸nh r¨ng so víi c¸c æ. Trong tr­êng hîp thiÕt kÕ, b¸nh r¨ng rÎ qu¹t ®Æt ë vÞ trÝ ®èi xøng nªn ta cã thÓ lÊy , ta chän . Do vËy chiÒu réng r¨ng HÖ sè dïng ®Ó tra ra c¸c hÖ sè vµ (theo h×nh 10-14–[6].I ). B¸nh r¨ng rÎ qu¹t th­êng chÕ t¹o b»ng thÐp 35X, ®«i khi chÕ t¹o b»ng thÐp xªm¨ngtÝt 20X hay . Trong ®å ¸n nµy ta chÕ t¹o b¸nh r¨ng rÎ qu¹t b»ng thÐp C45 (Liªn X«), th­êng ho¸, ®é cøng 200HB, sb=800MPa, sch=340 MPa ph«i rÌn. §é r¾n cña vËt liÖu chÕ t¹o HB <350 , nªn ta t×m ®­îc =0,01,chän s¬ bé hÖ sè KHv=1,2. Thay nh÷ng th«ng sè vµo c«ng thøc ta tÝnh ®­îc øng suÊt t¸c dông lªn bÒ mÆt r¨ng cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. < [sH] = 600MPa1/2 TÝnh m«®un b¸nh r¨ng rÎ qu¹t: Chän m«®un m=8(mm). §èi víi bé truyÒn b¸nh r¨ng th¼ng kh«ng dÞch chØnh, ta cã c¸c th«ng sè cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t nh­ sau: Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. (r¨ng) (>17 r¨ng ®¶m b¶o tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng c¾t ch©n r¨ng). §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng: da=drq+2.m=146+2.8=162 (mm) §­êng kÝnh ch©n r¨ng: df=drq-2,5.6=146-2,5.8=126 (mm) Gãc ¨n khíp : ChiÒu réng b¸nh r¨ng: M«®un cña b¸nh r¨ng rÎ qu¹t :m=8 TÝnh sè r¨ng cña cung r¨ng rÎ qu¹t: Cung r¨ng rÎ qu¹t cã sè ®o gãc b¨ng 1030, vËy sè r¨ng cña cung r¨ng rÎ qu¹t lµ : , do ®ã ta chän n=5 (r¨ng). TÝnh b¸nh r¨ng rÎ qu¹t theo ®é bÒn uèn. øng suÊt uèn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau ®©y: (MN/m2) (theo [1] ). Trong ®ã: t - b­íc cña trôc vÝt v« tËn (m). - gãc nghiªng cña ®­êng ren trôc vÝt v« tËn. h vµ b - chiÒu cao vµ chiÒu réng t­¬ng øng cña r¨ng b¸nh r¨ng rÎ qu¹t. Lùc däc T ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (MN) (2.28) Thay sè vµo c«ng thøc trªn ta tÝnh ®­îc : ChiÒu réng r¨ng b¸nh r¨ng rÎ qu¹t b=58,2 (mm). ChiÒu cao r¨ng b¸nh r¨ng rÎ qu¹t h=( 162-126)/2=18 (mm). B­íc vÝt cña trôc vÝt : t=20 (mm). Thay vµo c«ng thøc tÝnh ®­îc øng suÊt uèn : < [su] = 800MPa1/2 Tho¶ m·n tiªu chuÈn thiÕt kÕ. Chän ®­êng kÝnh cña trôc ®ßn quay ®øng. Khi quay vµnh l¸i, trôc ®ßn quay ®øng chÞu m«men lín nhÊt so víi tÊt c¶ c¸c chi tiÕt cña hÖ thèng l¸i. Thªm vµo ®ã lµ tû sè gi÷a chiÒu dµi cña ®ßn quay ®øng vµ ®ßn kÐo ngang gÇn nh­ b»ng mét, nªn cã thÓ xem nh­ toµn bé m«men ®Ó kh¾c phôc lùc c¶n quay vßng cña c¸c b¸nh xe dÉn h­íng ®Òu ®­îc truyÒn qua ®ßn quay ®øng. V× vËy, ®­êng kÝnh trôc ®ßn quay ®øng ph¶i ®­îc xem lµ mét trong nh÷ng kÝch th­íc c¬ b¶n cña c¬ cÊu l¸i khi chän lùa c¬ cÊu l¸i hoÆc khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ míi. §­êng kÝnh cña trôc ®ßn quay ®øng ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: ë ®©y: Mc – m«men c¶n quay vßng. t0’ – giíi h¹n bÒn xo¾n (t0’ = 800KG/cm2). k –hÖ sè dù tr÷ ®é bÒn (chän k = 1,2). M«men c¶n quay vßng ®· ®­îc x¸c ®Þnh ë phÇn trªn, Mc = 344,98 (KG.m) Thay nh÷ng gi¸ trÞ vµo c«ng thøc ta x¸c ®Þnh ®­îc: d = 43mm, phï hîp víi sè liÖu thùc tÕ ®o ®­îc. TÝnh trôc l¸i. Trôc l¸i lµm b¨ng thÐp rçng ®­îc tÝnh theo øng suÊt xo¾n do lùc t¸c dông trªn vµnh tay l¸i (MN/m2) (2.29) Trong ®ã: Plmax- lùc l¸i lín nhÊt t¸c dông lªn v« l¨ng. D, d - ®­êng kÝnh trong vµ ®­êng kÝnh ngoµi cña trôc l¸i. Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc l¸i lµ thÐp C40 kh«ng nhiÖt luyÖn, ph«i chÕ t¹o lµ ph«i thÐp èng.øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp . Chän s¬ bé kÝch th­íc cña trôc l¸i lµ: D=30 (mm),d= 20 (mm) Plmax= Thay nh÷ng th«ng sè trªn vµo c«ng thøc (2.29) ta ®­îc: (MN/m2), tho¶ m·n ®iÒu kiÖn cho phÐp. VËy ta chän kÝch th­íc s¬ bé lµ kÝch th­íc thiÕt kÕ. Víi trôc l¸i xe thiÕt kÕ, dùa trªn sè liÖu thùc tÕ ta chän chiÒu dµi cña trôc l¸i L=1000 (mm). Ta cÇn tÝnh to¸n trôc l¸i theo ®é cøng v÷ng (gãc xo¾n trôc) theo c«ng thøc sau: (rad) Trong ®ã: L - chiÒu dµi cña trôc l¸i (m). G - m« ®uyn ®µn håi dÞch chuyÓn (G=8.104MN/m2). ®æi ra kh«ng ®­îc v­ît qu¸(. Thay sè vµo ta ®­îc: (rad) Suy ra: , tho¶ m·n tiªu chuÈn thiÕt kÕ. §å ¸n nµy ®· gi¶i quyÕt ®­îc mét sè vÊn ®Ò sau: Giíi thiÖu hÖ thèng l¸i vµ c¸c yªu cÇu lµm viÖc. §i s©u ph©n tÝch nh÷ng kÕt cÊu ®iÓn h×nh . Dùa trªn nh÷ng sè liÖu tham kh¶o vµ tiªu chuÈn thiÕt kÕ ®Ó thiÕt kÕ c¬ cÊu l¸i tho¶ m·n yªu cÇu ®Æt ra. Qua kiÓm tra c¸c chi tiÕt ®Òu ®ñ bÒn. KÕt luËn Kü thuËt «t« ngµy cµng ®­îc ph¸t triÓn tíi møc rÊt cao, tho¶ m·n nh÷ng yªu cÇu vµ ®ßi hái kh¾t khe cña nhiÒu yÕu tè:kinh tÕ, m«i tr­êng ®Çu t­, thÞ hiÕu cña ng­êi tiªu dïng.v.v.. §Æc biÖt lµ an toµn chuyÓn ®éng cña «t« ë tèc ®é cao. V× vËy trªn «t« ®­îc trang bÞ thªm rÊt nhiÒu hÖ thèng ®Ó ®¶m b¶o ®­îc c¸c tÝnh n¨ng nãi trªn. Sau mét thêi gian dµi nghiªn cøu, tÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ ®­îc sù trî gióp tËn t×nh cña ThÇy NguyÔn V¨n Trµ, c¸c thÇy c« trong bé m«n xe qu©n sù vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp, nay em ®· hoµn thµnh b¶n ®å ¸n. Th«ng qua ®å ¸n ®· phÇn nµo nãi lªn ®­îc t¸c dông vµ vai trß quan träng cña hÖ thèng l¸i.Tõ ®ã cã nh÷ng c¶i tiÕn kü thuËt ®Ó n©ng cao ®é an toµn chuyÓn ®éng vµ viÖc ®iÒu khiÓn xe ®­îc dÔ dµng h¬n. MÆc dï cã nhiÒu cè g¾ng nh­ng do thêi gian vµ kinh nghiÖm nghiªn cøu cßn h¹n chÕ nªn kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. Em mong c¸c ThÇy, c« tËn t×nh chØ b¶o gióp ®ì. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Häc viªn thùc hiÖn NguyÔn Hång S¬nTµi liÖu tham kh¶o 1. Lý thuyÕt «t« m¸y kÐo – N¨m 1993. NguyÔn H÷u CÈn, D­ Quèc ThÞnh, Ph¹m Minh Th¸i, NguyÔn V¨n Tµi, Lª ThÞ Vµng. 2. CÊu t¹o «t« qu©n sù – N¨m 1995. Vò §øc LËp, Phan §×nh Vi 3. Lý thuyÕt «t« qu©n sù- N¨m 2001. NguyÔn Phóc HiÓu. 4. Sæ tay tra cøu tÝnh n¨ng kü thuËt «t«. Vò §øc LËp. 5. ThiÕt kÕ tÝnh to¸n «t« - m¸y kÐo – N¨m 1971. Tr­¬ng Minh ChÊp, D­¬ng §×nh KhuyÕn, NguyÔn Kh¾c Trai. 6. Chi tiÕt m¸y TËp I, tËp II – N¨m 1997. NguyÔn Träng HiÖp. 7. CÊu t¹o gÇm xe con, Nhµ xuÊt b¶n giao th«ng vËn t¶i – N¨m 1996. NguyÔn Kh¾c Trai. 8. ThiÕt kÕ ®å ¸n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y. TrÇn V¨n §Þch. 9. ThiÕt kÕ hÖ thèng l¸i cña «t« - m¸y kÐo b¸nh xe, Tr­êng §¹i Häc B¸ch Khoa Hµ Néi – N¨m 1991. Ph¹m Minh Th¸i. 10. Phanh «t«(c¬ së khoa häc vµ thµnh tùu míi). NguyÔn H÷u CÈn.