TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU..................................................................................................................3
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI................................4
1.1. Công dụng................................................................................................................... 4
1.2. Phân loại...................................................................................................................... 4
1.3. Yêu cầu....................................................................................................................... 4
1.4. Cấu tạo chung hệ thống lái..........................................................................................5
CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE TẢI 3,5 TẤN 17
2.1. Giới thiệu xe tham khảo:...........................................................................................17
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế.....................................................................................18
2.2.1. Một số phương án bố trí trợ lực hệ thống lái...................................................19
2.2.2. Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái......................................19
2.2.3. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái............20
2.2.4. Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực........21
2.2.5. Van phân phối, xi lanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.....................22
2.3. Xác định lực tác dụng lên vành tay lái...................................................................25
2.3.1. Mômen cản M1................................................................................................25
2.3.2. Mômen cản M2 do sự trượt lê của bánh xe trên mặt đường.............................26
2.3.3. Lực cực đại tác dụng lên vành tay lái..............................................................28
2.4. Xác định và phân phối tỉ số truyền của hệ thống lái..................................................28
2.5. Xác định các thông số cơ bản của hình thang lái.......................................................29
2.5.1. Tính động học hình thang lái...........................................................................29
2.5.2. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết.................................30
2.5.3. Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế.....................................31
2.6. Tính tốn thiết kế cơ cấu loại trục vít – êcu bi – thanh răng – cung răng..................32
2.6.1.Thông số hình học............................................................................................33
2.6.2.Thiết kế bộ truyền trục vít – êcubi:...................................................................33

2.6.3.Thiết kế bộ truyền thanh răng – cung răng:......................................................37
2.6.4. Chọn vật liệu:..................................................................................................38
2.6.5. Xác định các thơng số của bộ truyền:..............................................................38
2.7.Tính tốn thiết kế và kiểm tra các chi tiết trong hệ thống lái:.....................................41
2.7.1. Tính bền trục lái...............................................................................................41
2.7.2. Tính tốn địn quay đứng.................................................................................42
2.7.3.Tính tốn địn kéo dọc......................................................................................44
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

1

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.8. Tính tốn thiết kế trợ lực lái......................................................................................45
2.8.1. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái.................................................................45
2.8.2. Xác định lực tính tốn......................................................................................45
2.8.3. Tính toán xilanh lực.........................................................................................46
2.8.4. Lực lái lớn nhất đặt lên vành tay lái.................................................................48
2.8.5. Tính tốn các chi tiết của van phân phối..........................................................50
CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÁN BẢO DƯỠNG KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI............54
3.1. Những hư hỏng thường gặp:.....................................................................................54
3.2. Bảo dưỡng kĩ thuật hệ thống lái................................................................................57
3.2.1 Bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái.......................................................................57
3.2.2 Sửa chữa chi tiết hệ thống lái............................................................................57
3.3. Quy trình bảo dưỡng kỹ thuật hệ thống lái................................................................57

3.3.1. Quy trình tháo, lắp bảo dưỡng cơ cấu lái.........................................................57
3.3.2 Kiểm tra, bảo dưỡng dẫn động lái và khắc phục khe hở...................................61
3.3.3 Kiểm tra, bảo dưỡng trợ lực lái.........................................................................62
KẾT LUẬN..................................................................................................................... 63
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................64

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

2

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay ô tô là phương tiện thông dụng để vận chuyển người và hàng hóa. Cùng
với sự phát triển của ngành khoa học và kỹ thuật khác, ngành sản xuất chế tạo ôtô trên
thế giới cũng ngày càng phát triển và hoàn thiện hơn đáp ứng khả năng vận chuyển, tốc
độ an toàn cũng như đạt hiệu quả kinh tế cao. Chủng loại xe cũng ngày càng phong phú.
Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rất nhiều chủng loại xe
và xuất sang các nước khác trong đó có Việt Nam. Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe
tải nhỏ vừa và lớn. Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nước ta.
Một số loại xe tải lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các loại xe tải nhỏ như loại 3
tấn thì chưa có do vậy để giảm bớt nặng nhọc cho người lái thì phải thiết kế bộ trợ lực lái
cho các loại xe này.
Với đồ án kết cấu và tính tốn ơ tơ được giao “ Tính tốn và thiết kế hệ thống lái
trên xe tải 3,5 tấn” thì em đã chọn thiết kế và tính tốn hệ thống lái cho xe Hyundai 3,5

tấn HD 72 với mục đích giúp người lái vận hành ô tô tốt hơn trong mọi điều kiện hoạt
động của xe mà vẫn đảm bảo an tồn và chính xác đồng thời đem lại cảm giác lái tốt nhất
cho tài xế.
Trong q trình tính tốn và thiết kế đồ án này mặc dù bản thân đã hết sức cố gắng
và được sự giúp đỡ và hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cơ giáo trong bộ mơn cơ khí ơtơ
– Khoa Cơ khí – Trường Đại Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải và đặc biệt là thầy
giáo Trần Ngọc Vũ đã giúp em hoàn thành nhiệm vụ được giao.Nhưng do thời gian có
hạn, nên khơng tránh được những sai sót trong q trình làm đồ án.Em rất mong được các
thầy và các bạn đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện, đầy đủ hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện:

Lục Thanh Tuấn

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

3

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1. Công dụng.
Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô hoặc giữ cho
ôtô chuyển động đúng hướng nào đó.
1.2. Phân loại.

a. Theo cách bố trí vành tay lái:
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên trái (khi chiều thuận đi đường là chiều phải
như ở các nước xã hội chủ nghĩa…).
- Hệ thống lái với vành lái bố trí bên phải (khi chiều thuận đi đường là chiều trái
như ở Anh, Nhật, Thụy Điển…).
b. Theo kết cấu của cơ cấu lái:
- Trục vít – cung răng.
- Trục vít – con lăn.
- Bánh răng – thanh răng.
- Trục vít – chốt quay.
- Liên hợp (Trục vít – êcu- địn quay hay trục vít – êcu – thanh răng – cung răng).
c. Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của bộ trợ lực:
- Trợ lực thuỷ lực.
- Loại trợ lực khí nén (gồm cả cường hóa chân khơng).
- Loại trợ lực điện.
d. Theo số lượng cầu dẫn hướng:
- Một cầu dẫn hướng.
- Nhiều cầu dẫn hướng.
- Tất cả các cầu dẫn hướng.
1.3. Yêu cầu.
Dựa vào yêu cầu tối thiểu về sự an tồn của xe và hàng thì hệ thống lái phải có các
yêu cầu sau:
- Đảm bảo tính năng vận hành cao của ơtơ có nghĩa là khả năng quay vòng nhanh và
ngoặt trong một thời gian rất ngắn trên một diện tích rất bé.
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

4

SVTH: LỤC THANH TUẤN



TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Lực tác động lên vành lái nhẹ, vành lái nằm ở vị trí tiện lợi đối với người lái.
- Đảm bảo được động học quay vịng đúng để các bánh xe khơng bị trượt lết khi quay
vòng.
- Hệ thống trợ lực phải chính xác, tính chất tuỳ động đảm bảo phối hợp chặt chẽ giữa sự
tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của bánh xe dẫn hướng.
- Đảm bảo quan hệ tuyến tính giữa góc quay vành lái và góc quay bánh xe dẫn hướng.
- Cơ cấu lái phải được đặt ở phần được treo để kết cấu hệ thống treo trước không ảnh
hưởng đến động học cơ cấu lái.
- Hệ thống lái phải bố trí sao cho thuận tiện trong việc bảo dưỡng và sửa chữa.
1.4. Cấu tạo chung hệ thống lái.
a. Hệ thống lái khơng có trợ lực:
Trên một số ơ tơ tải có trọng tải nhỏ, ơ tơ du lịch có cơng suất lít trung bình và nhỏ
khơng bố trí trợ lực lái, cấu tạo hệ thống lái gồm: cơ cấu lái, dẫn động lái.

10

7 6

5

3
2

9


8

4

1

Hình 1.1: Cấu tạo hệ thống lái khơng có trợ lực.
1.Vành tay lái
5.Thanh kéo dọc
9.Trụ đứng

2.Trục lái
6.Đòn quay ngang
10.Dầm cầu

3.Cơ cấu lái
7.Cam quay

4.Địn quay đứng
8.Hình thang lái

Hệ thống lái khơng sử dụng trợ lực về mặt cấu tạo thì đơn giản hơn hệ thống lái có
bố trí trợ lực, thường sử dụng cơ cấu lái loại trục vít- con lăn.
b. Hệ thống lái có trợ lực:
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

5

SVTH: LỤC THANH TUẤN



TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đối với ơtơ tải có trọng tải lớn, xe khách loại vừa và lớn thì lực tác dụng lên vành
tay lái rất lớn, để làm giảm nhẹ lực tác dụng lên vành tay lái khi điều khiển hệ thống lái
bố trí thêm trợ lực lái, hiện nay để tăng tính an tồn cho ôtô chuyển động ở tốc độ cao thì
cả trên các loại ơ tơ con cũng được bố trí trợ lực.

Hình 1.2: Hệ thống lái có trợ lực xylanh lực bố trí trên thang lái; van phân phối bố trí
tại cơ cấu lái dùng trên các ô tô con.
a. Một số loại cơ cấu lái thường dùng.
Hiện nay cơ cấu lái thường dùng trên ơtơ có những loại: trục vít cung răng, trục
vít con lăn, trục vít chốt quay và loại liên hợp.
 Cơ cấu lái trục vít - con lăn:
Loại cơ cấu lái này hiện nay được sử dụng rộng rãi nhất. Trên phần lớn các ơtơ Liên
Xơ loại có tải trọng bé và tải trọng trung bình đều đặt loại cơ cấu này.
Trên hình 1.3 trình bày cơ cấu lái loại trục vít con lăn. Cơ cấu lái gồm trục vít glơbơ-it 1 ăn khớp với con lăn 2 (có ba ren) đặt trên các ổ bi kim của trục 3 của đòn quay
đứng. Số lượng ren của loại cơ cấu lái trục vít con lăn có thể là một, hai hoặc ba tuỳ theo
lực truyền qua cơ cấu lái.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

6

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

A-A

3

2

A

1

A
Nhìn theo B

B

Hình 1.3:Cơ cấu lái trục vít con lăn
Ưu điểm:
- Nhờ trục vít có dạng glơ-bơ-it cho nên tuy chiều dài trục vít khơng lớn nhưng
sự tiếp xúc các răng ăn khớp được lâu hơn và trên diện rộng hơn, nghĩa là giảm được áp
suất riêng và tăng độ chống mài mòn.
- Tải trọng tác dụng lên chi tiết tiếp xúc được phân tán tùy theo cỡ ơtơ mà làm con
lăn có hai đến bốn vòng ren.
- Mất mát do ma sát ít hơn nhờ thay được ma sát trượt bằng ma sát lăn.
- Có khả năng điều chỉnh khe hở ăn khớp giữa các bánh răng.
Đường trục của con lăn nằm lệch với đường trục của trục vít một đoạn
∆=5


 7mm, điều này cho phép triệt tiêu sự ăn mòn khi ăn khớp bằng cách điều chỉnh

trong quá trình sử dụng.
Tỷ số truyền cơ cấu lái trục vít con lăn xác định tại vị trí trung gian xác
định theo cơng thức:
ic 

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

2. .r2
t . z1

7

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong đó:
r2- bán kính vịng trịn ban đầu của hình glơ-bơ-it của trục vít.
t - bước của trục vít.
z1- số đường ren của truc vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái i c sẽ tăng lên từ vị trí giữa đến vị trí rìa khoảng 5 7%
nhưng sự tăng này khơng đáng kể coi như tỷ số truyền của loại trục vít con lăn là không
thay đổi.Hiệu suất thuận ηth= 0,65, hiệu suất nghịch ηng= 0,5.
 Cơ cấu lái trục vít chốt quay.
Cơ cấu lái loại này gồm hai loại:

+ Cơ cấu lái trục vít và một chốt quay.
+ Cơ cấu lái trục vít và hai chốt quay.

Hình 1.4:Cơ cấu lái trục vít chốt quay
Ưu điểm:
Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay có thể thay đổi tỷ số truyền theo yêu cầu cho
trước. Tùy theo điều kiện cho trước khi chế tạo trục vít ta có thể có loại cơ cấu lái chốt
quay với tỷ số truyền không đổi, tăng hoặc giảm khi quay vành lái ra khỏi vị trí trung
gian. Khi gắn chặt chốt hay ngỗng vào đòn quay giữa ngỗng và trục vít hay địn quay và
trục vít phát sinh ma sát trượt. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mịn của trục
vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi. Nếu bước của trục vít khơng đổi thì tỷ số
truyền được xác định theo công thức:
ic 

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

2. .r2
cos 
t

8

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong đó:

Ω - góc quay của địn quay đứng.
r2- bán kính địn quay.
Hiệu suất thuận và hiệu suất nghịch của cơ cấu lái này vào khoảng 0,7. Cơ cấu lái
này được dùng trước hết ở hệ thống lái khơng có trợ lực nó được dùng chủ yếu cho ôtô
tải và ôtô khách.
Loại cơ cấu lái trục vít địn quay với một chốt quay ngày càng ít được sử dụng vì
áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mịn nhanh, bản thân chốt có độ chịu mài
mịn kém.
Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay đứng
theo chiều trục, ngồi ra cịn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái.
 Cơ cấu lái trục vít - cung răng.
Với tiết diện bên của mặt cắt ngang của mối răng trục vít và răng của cung răng là
hình thang, trục vít và cung răng tiếp xúc nhau theo đường nên toàn bộ chiều dài của
cung răng đều truyền tải trọng.Vì vậy áp suất riêng, ứng suất tiếp xúc, độ mịn của trục
vít và cung răng đều giảm. Để đạt độ cứng vững tốt người ta đặt trục địn quay trong ổ bi
kim và tìm cách hạn chế độ võng của cung răng.
Khe hở ăn khớp thay đổi từ 0,03mm (ở vị trí trung gian), 0,25

 0,6mm ở vị trí

hai bên rìa.Điều chỉnh khe hở ăn khớp nhờ thay đổi chiều dày của đệm đồng 2. Khắc
phục khoảng hở trong các ổ, thanh lăn nhờ giảm bớt các đệm điều chỉnh 1 từ nắp trên của
vỏ.

Hình 1.5:Cơ cấu lái trục vít - cung răng
Ưu điểm:

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

9


SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cơ cấu lái trục vít cung răng có ưu điểm là giảm được trọng lượng và kích thước
so với loại trục vít bánh răng. Do ăn khớp trên toàn bộ chiều dài của cung răng nên áp
suất trên răng bé, giảm được ứng suất tiếp xúc và hao mịn.
Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít cung răng được xác định theo cơng thức:
ic 

2. .r0
t

Trong đó:
ro - bán kính vịng trịn cơ sở của cung răng.
t - bước trục vít.
Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị khơng đổi. Hiệu suất thuận khoảng
0,5 cịn hiệu suất nghịch khoảng 0,4. Cơ cấu lái loại này có thể dùng trên các loại ôtô
khác nhau.
 Cơ cấu lái loại liên hợp.
Cơ cấu lái loại liên hợp hay dùng nhất là loại trục vít - êcu - cung răng. Sự nối
tiếp giữa trục vít và êcu bằng dãy bi nằm theo rãnh của trục vít. Nhờ có dãy bi mà trục
vít ăn khớp với êcu theo kiểu ma sát lăn.

Hình 1.6:Cơ cấu lái loại liên hợp

Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị khơng đổi và được xác định theo công
thức:
ic 

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

2. .r0
t

10

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trong đó:
ro - bán kính ban đầu của cung răng.
t - bước của trục vít.
Hiệu suất thuận vào khoảng 0,7, hiệu suất nghịch vào khoảng 0,85. Do hiệu suất
nghịch cơ cấu lái loại liên hợp lớn cho nên khi lái trên đường mấp mơ sẽ nặng nhọc,
nhưng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng nếu vì một ngun nhân
nào đó làm bánh xe phải quay vịng.
Cơ cấu lái loại liên hợp có đặc điểm nổi bật là có khả năng làm việc dự trữ rất lớn,
vì vậy nó được dùng chủ yếu trên các loại ơtơ cỡ lớn.
b. Một số loại dẫn động lái.
Dẫn động lái gồm tất cả các chi tiết truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng quay của tất
cả các bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái, nó được tạo bởi cầu trước, đòn
kéo ngang và các đòn bên. Sự quay vòng của ôtô là rất phức tạp,để đảm bảo đúng mối
quan hệ động học của các bánh xe phía trong và phía ngồi khi quay vịng là một điều
khó thực hiện. Hiện nay người ta chỉ đáp ứng điều kiện gần đúng của mối quan hệ động
học đó bằng hệ thống khâu khớp và địn kéo tạo lên hình thang lái.


Dẫn động lái có địn ngang của hình thang lái loại liền: như dẫn động

lái bốn khâu (Hình thang lái Đantơ), dẫn động lái ba khâu…
Dẫn động lái có địn ngang của hình thang lái loại liền đơn giản dễ chế tạo đảm
bảo được động học và động lực học quay vòng các bánh xe. Nhưng cơ cấu này chỉ dùng
trên xe có hệ thống treo phụ thuộc (lắp với dầm cầu dẫn hướng). Do đó chỉ được áp dụng
cho các xe tải và những xe có hệ thống treo phụ thuộc, cịn trên xe du lịch ngày nay có hệ
thống treo độc lập thì khơng đảm bảo động học.

Hình 1.7: Dẫn động lái 4 khâu
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

11

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Dẫn động lái có địn ngang của hình thang lái loại cắt: như dẫn động
lái sáu khâu …

Dẫn động lái sáu khâu được lắp đặt hầu hết trên các xe du lịch có hệ thống treo
độc lập lắp trên cầu dẫn hướng. Ưu điểm của dẫn động lái sáu khâu là dễ lắp đặt cơ cấu
lái, giảm được không gian làm việc, bố trí trợ lưc lái thuận tiện ngay trên dẫn động lái.
Hiện nay dẫn động lái sáu khâu được dùng rất thông dụng trên các loại xe du lịch như :
Toyota, Nisan, Mercedes, Pregio….
Đặc điểm của dẫn động lái sáu khâu là có thêm thanh nối nên ngăn ngừa
được ảnh hưởng sự dịch chuyển của bánh xe dẫn hướng này lên bánh xe dẫn
hướng khác.

Hình 1.8: Dẫn động lái 6 khâu
c. Trợ lực hệ thống lái.
 Công dụng, yêu cầu.
 Cơng dụng.
Trợ lực của hệ thống lái có tác dụng làm giảm nhẹ cường độ lao động cho người
lái, giảm mệt mỏi khi xe chạy trên đường dài. Ngoài ra trợ lực lái cịn nhằm nâng cao an
tồn chuyển động khi có sự cố lớn ở bánh xe (nổ lốp, hết khí nén trong lốp…) và giảm va
đập truyền từ bánh xe lên vành lái.
 Yêu cầu.
Trợ lực hệ thống lái phải thoả mãn các yêu cầu sau:
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

12

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


- Khi bộ trợ lực hỏng thì hệ thống lái vẫn phải làm việc được tuy nhiên lái nặng
hơn.
- Chỉ gài bộ trợ lực khi lực cản quay vòng lớn, khi lực cản quay vịng bé hệ thống
lái làm việc như bình thường, tức là lúc ấy lực đặt lên vành lái đối với ôtô du lịch P1 = 10

 20N, đối với ôtô tải P1= 30  40N.
- Bộ trợ lực phải giữ cho người lái có cảm giác sức cản trên mặt đường khi quay
vòng, thời gian tổn hao để cường hoá phải là tối thiểu và phải đảm bảo tỷ lệ giữa lực tác
dụng, góc quay trục vơ lăng và góc quay bánh dẫn hướng.
- Hệ thống lái có trợ lực phải đảm bảo cho người lái giữ được hướng chuyển động
khi bánh xe đột ngột có sự cố (rơi vào hố sâu, nổ lốp, hết khí nén trong lốp…).
 Phân tích một số loại trợ lực hệ thống lái.
 Hệ thống trợ lực bằng khí nén.
Loại hệ thống trợ lực này dùng lực khí nén để tạo ra lực trợ lực. Loại này hiện
nay trong ngành thiết kế và tính tốn ơtơ khơng cịn dùng nữa.
 Hệ thống trợ lực bằng thuỷ lực.
Trợ lực lái loại thuỷ lực hiện nay được dùng nhiều trên các ơtơ hiện đại vì nó có
những ưu điểm hơn so với hệ thống lái trợ lực khí nén:
- Áp suất chất lỏng của hệ thống thuỷ lực lớn p = 6

10 MN/cm2 nên giảm được

kích thước và trọng lượng xilanh lực, khơng ồn khi làm việc.
- Tác dụng của bộ trợ lực nhanh, thời gian chậm tác dụng của bộ trợ lực không quá
0,02

 0,045 (s). Nhờ vậy đảm bảo tính năng làm việc tức thời của bộ trợ lực.

 Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực có bộ ăcqui áp suất.
-


Nguyên lý làm việc:
Thùng chứa dầu 8 luôn thông với bơm dầu 9 qua van nghịch đảo 10 sẽ tạo ra trên

đường ống 5 một áp suất qui định. Áp suất này được giữ bởi ắcqui thuỷ lực 6.
Khi ôtô chuyển động thẳng, mặt đường bằng, sức cản chuyển động nhỏ lực đặt lên
vành tay lái bé khơng q 2,5KG và khi đó vành tay lái chỉ cần dao động nhỏ quanh vị trí
giữa nó làm cho con trượt 12 nằm ở vị trí trung gian và đóng hết các cửa dầu từ đường
ống 5 vào trong van phân phối do vậy áp suất chất lỏng ở hai phía của xilanh lực là cân
bằng nhau. Lúc đó coi như bộ trợ lực khơng làm việc.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

13

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

- Sơ đồ nguyên lý:
1. Xylanh lực

9.Bơm dầu

2.Thanh kéo dọc

10.Van nghịch đảo


3.Bánh xe dẫn hướng

11.Vành tay lái

6.Bộ ắc quy áp suất

12.Con trượt

8.Thùng chứa dầu
4,5,7,13,14.Ống dẫn dầu

Hình 1.9: Sơ đồ trợ lực hệ thống lái
thuỷ lực có bộ ắc quy áp suất.
Khi quay vành lái 11 sang trái, con trượt 12 của cơ cấu phân phối sẽ đi xuống vừa
mở cửa khoang B cho dầu từ bơm dầu 9 đi vào vừa đóng cửa thông khoang B với ống
dẫn 4, mở cửa thông khoang A với bình chứa 8. Dưới áp suất lớn, dầu từ ống dẫn 5 đi vào
trong khoang B đẩy cần piston sinh lực về bên trái, dầu ở buồng bên trái xilanh sinh lực
qua ống dẫn 14 và 7 trở về thùng chứa. Nhờ vậy bánh xe sẽ quay về bên trái đồng thời
kéo thanh kéo 2 (2 làm nhiệm vụ liên hệ ngược) làm dịch chuyển vỏ cơ cấu phân phối về
vị trí ban đầu so với con trượt do đó làm dầu ngừng chảy vào xilanh lực 1, muốn quay
bánh xe dẫn hướng một góc lớn hơn cần tiếp tục quay vành lái 11.
Khi quay vành lái 11 sang phải, con trượt 12 của cơ cấu phân phối sẽ đi lên làm,
mở cửa khoang A thông với bơm dầu, đóng cửa thơng khoang A với đường dẫn dầu 7,
mở cửa thông khoang A với đường dẫn dầu 4. Dưới áp suất lớn, dầu từ bơm 9 đi vào
trong khoang A (van phân phối) đến khoang A
piston xilanh lực đi sang phải, do đó bánh xe
quay về bên phải. Dầu bên trái xilanh

(xilanh lực) đẩy cần

dẫn hướng 3 sẽ
lực

theo ống dẫn 13 và 4 trở về bình chứa 8.
 Hệ thống trợ lực lái thuỷ lực

khơng có

bộ ăcqui áp suất
- Sơ đồ nguyên lý:

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

14

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1- Xilanh lực.
2- Thanh kéo dọc.
3- Bánh xe dẫn hướng.
4- Con trượt.
5- Bơm dầu.
6- Van đĩa.
7- Loxo định tâm.
8- Vành tay lái.

9- Đường dầu hồi.
10,11- Đường dầu.
Hình 1.10: Sơ đồ trợ lực hệ thống lái
thuỷ lực khơng có bộ ắc quy áp suất
Trong trường hợp này phần giữa của trụ phân phối 4 được giữ ở vị trí trung gian
nhờ sự tuần hồn tự do của dòng chất lỏng. ở bộ phận phân phối thường đặt lò xo 15 trợ
lực chỉ bắt đầu làm việc khi nào lực tác dụng lên vành tay lái 8 đủ thắng lực lò xo 15.
Khi tăng lực cản do quay vịng thì lực tác dụng lên bánh lái sẽ không thay đổi. Để đảm
bảo sự nhạy cảm đối với mặt đường trong kết cấu có đặt van đĩa 6 và buồng phản ứng
nằm ngay sau van. Khi dịch chuyển trụ phân phối 4 về phía này hoặc về phía khác
tương đối với vỏ thì trụ phân phối phải thắng được lực lò xo 7 và áp lực của chất lỏng ở
buồng phản ứng nằm sau van đĩa số 6.
-

Nguyên lý làm việc:
Khi đi thẳng con trượt ở vị trí trung gian nhờ sự tuần hồn tự do của dòng chất

lỏng do vậy chất lỏng ở các khoang a và b thông nhau. Dầu từ bơm dầu 5 đi vào trong
khoang a và b.Một đường dầu đi theo đường dầu 10,11 đến các khoang A, B, áp suất
trong các khoang và các đường ống dẫn bằng nhau do đó hệ thống khơng được trợ lực.
Khi quay vịng sang phải con trượt 4 đi xuống, ở khoang a đường dầu nạp được
mở, đường dầu hồi thì đóng lại. Cịn trong khoang b thì đường ống nạp đóng lại, đường
dầu hồi được mở ra. Khi đó dầu từ bơm dầu 5 đi khoang a theo 10 đến buồng A của
xilanh sinh lực làm piston dịch chuyển sang phải, thông qua cơ cấu hình thang lái làm
cho bánh xe dẫn hướng phía bên phải quay về phía bên phải. Piston đẩy dầu từ buồng B
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

15

SVTH: LỤC THANH TUẤN



TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

của cơ cấu xilanh sinh lực đi vào 11 vào khoang b trở về bơm dầu 5.
Khi dừng đánh tay lái, con trượt 4 đứng yên nhưng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào
buồng A, kéo bánh xe dẫn hướng 3 tiếp tục đi sang phải, thơng qua địn liên kết 2 làm cho
vỏ cơ cấu phân phối đi xuống, con trượt trở về vị trí trung gian kết thúc q trình trợ lực.
Đây là nguyên lý tuỳ động của hệ thống trợ lực .
Khi quay vòng sang trái, con trượt 4 đi lên, ở khoang a đường dầu ống nạp đóng
lại còn đường dầu hồi được mở ra. Trong khoang b đường dầu nạp được mở ra còn đường
dầu hồi được đóng lại. Dầu tờ bơm 5 đi vào khoang b theo 11 đi vào khoang B của xilanh
sinh lực làm cho piston dịch chuyển sang trái đẩy bánh xe dẫn hướng 3 quay về bên trái,
đồng thời thông qua hệ thống hình thang lái sẽ kéo bánh xe bên phải quay về phía bên
trái. Piston đẩy dầu từ khoang A theo 10 trở về khoang a theo đường dầu hồi trở về bơm
5.
Khi dừng đánh tay lái, con trượt 4 đứng yên nhưng khi đó dầu vẫn tiếp tục đi vào
buồng b, kéo bánh xe dẫn hướng 3 tiếp tục đi sang trái, thơng qua địn liên kết 2 làm cho
vỏ cơ cấu phân phối đi lên, con trượt sẽ trở về vị trí trung gian kết thúc q trình trợ lực.
 Trợ lực lái điện ( hiện nay ít được sử dụng)

Hình 1.11: Hệ thống lái có trợ lực lái thủy lực, trợ lực lái điện

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

16

SVTH: LỤC THANH TUẤN



TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2:TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI TRÊN XE
TẢI 3,5 TẤN
2.1. Giới thiệu xe tham khảo:
Hyundai là một hãng xe lớn của Hàn Quốc họ cho ra đời rất nhiều chủng loại xe
và xuất sang các nước khác trong đó có Việt Nam. Họ xuất sang ta chủ yếu là các loại xe
tải nhỏ vừa và lớn. Các loại xe này có giá thành thấp và phù hợp với địa hình nước ta.
Xe em chọn để thiết kế và tính tốn là mẫu xe HD 72 3,5 tấn có thùng, loại xe cỡ
vừa chủ yếu dùng để vận chuyển hàng hóa .
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA XE HYUNDAI 3,5 TẤN
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

Tên danh nghĩa
Tải trọng xe
Trọng lượng bản thân xe
Trọng lượng toàn bộ xe
Phân cho cầu trước
Phân cho cầu sau
Ký hiệu lốp
Chiều dài cơ sở
Chiều rộng cơ sở
Chiều rộng vết trước
Chiều rộng vết sau
Chiều cao của xe
Chiều dài toàn bộ
Chiều dài trục lái
Bán kính vành tay lái
Đường kính trục lái
Chiều rộng tồn bộ
Đường kính lốp
Bán kính quay vịng min

Vận tốc max
Góc nghiêng trụ đứng
Góc thốt sau xe
Góc thốt trước xe
Tỷ số truyền cơ cấu lái
Mơmen quay vịng lớn nhất

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

Ký hiệu
G
Go
GT
G1
G2
Bxd
L
B
BT
BS
h
ΣLL
ltl
R1
D
ΣLB

Vmax

ic

Me

17

Giá trị

Đơn vị đo

3500
3100
6810
2600
4300
7 x16
3650
1750
1710
1520
2750
6520
735
200
35
2020
406,4
6500
103
6
27
28

25
117,3

KG
KG
KG
KG
KG
inch
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
mm
Km/h
độ
độ
độ
KGm

SVTH: LỤC THANH TUẤN



TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Một số xe tải Hyundai loại lớn đã có thiết kế bộ trợ lực lái tuy nhiên các xe tải
Hyundai loại nhỏ như loại 3,5 tấn thì chưa có do vậy để giảm bớt nặng nhọc cho người
lái thì yêu cầu đề ra là phải thiết kế bộ trợ lực lái cho các loại xe này.

Hình 2.1: Bố trí chung hệ thống lái trên xe Hyundai 3,5 Tấn
2.2. Lựa chọn phương án thiết kế.
Đối với loại xe đang thiết kế là loại xe tải trung bình vận tải hàng hố trong điều
kiện qng đường ngắn. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng lớn do đó lực lái
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

18

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

lớn nhất mà người lái phải đặt lên vành tay lái để thắng được lực cản quay vịng lớn. Nên
cần phải bố trí trợ lực lái nhằm làm giảm bớt sức lao động cho người lái, đồng thời làm
tăng tính ổn định cho xe khi ơtơ quay vịng.
2.2.1. Một số phương án bố trí trợ lực hệ thống lái.
Trên xe ơtơ bố trí trợ lực lái dạng thuỷ lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái là
một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gồm: nguồn năng lượng, van phân phối và
xilanh lực. Tuỳ thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái có thể chia ra

các phương án sau:
a - Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.
b - Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
c - Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
d - Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riêng biệt với nhau.
2.2.2. Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái.
Ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố trí trên xe, ngoài ra các
đường ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả năng phát sinh dao động do sự
không ổn định động lực học do trợ lực gây nên.
Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như tồn bộ các
chi tiết của dẫn động hệ thống lái phải chịu tác dụng của mơmen cản quay vịng tồn bộ
của các bánh xe dẫn hướng. Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của hệ thống lái và
hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe dẫn hướng. Sử dụng
phương pháp này là khơng có lợi do phải tăng khối lượng các chi tiết dẫn động lái và cơ
cấu lái.

GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

19

SVTH: LỤC THANH TUẤN


TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHỆ GTVT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.2: Bộ trợ lực lái bố trí cơ cấu lái van phân phối và xilanh lực thành một cụm.
1.Đòn quay đứng


6,9,10.Cơ cấu hình thang lái

2.Thanh kéo dọc

7.Trục lái

3.Địn quay ngang

8.Vành tay lái

4.Cơ cấu xylanh lực, van phân phối + cơ cấu lái

11.Bánh xe dẫn hướng

5.Cầu dẫn hướng

12.Trục quay

2.2.3. Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái.
Trong phương án này van phân phối và xilanh lực được bố trí chung thành một
cụm trên thanh kéo dọc. Kiểu bố trí như thế này cho phép ta có thể sử dụng nhiều cơ cấu
lái khác nhau. Tuy nhiên khuynh hướng gây nên sự dao động của các bánh xe dẫn hướng
sẽ cao hơn so với kiểu bố trí cơ cấu lái, van phân phối và xilanh lực thành một cụm.
Bố trí kiểu này khi tăng tải tức là khi tăng đường kính của xilanh lực thì khơng
đảm bảo lái nhẹ bởi vì khi quay vịng những lực thành phần bên tác dụng lên đòn quay
GVHD: TRẦN NGỌC VŨ

20

SVTH: LỤC THANH TUẤN