Đồ án Thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái (Steer by Wire System) (Phần 1)

Nội dung text: Đồ án Thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái (Steer by Wire System) (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI ( STEER BY WIRE SYSTEM) GVHD: PGS.TS ÐỖ VĂN DŨNG SVTH: NGUYỄN THANH TIẾN - 05105113 NGUYỄN HỮU TRỌNG - 05105124 S KL 0 0 2 5 2 8 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2010
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐIỆN  ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI ( STEER BY WIRE SYSTEM) GVHD: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG SVTH: NGUYỄN THANH TIẾN - 05105113 NGUYỄN HỮU TRỌNG - 05105124
3. TP.HCM, Tháng 1 năm 2010
4. TRƯỜ NG ĐAỊ HOC̣ SƯ PHAṂ KỸ THUÂṬ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐÔṆ G LƯC̣ BÔ ̣ MÔN ĐIÊṆ  NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI ( STEER BY WIRE SYSTEM) Sinh viên thực hiện: 1. Ngyễn Thanh Tiến MSSV: 05105113 2. Nguyễn Hữu Trọng MSSV: 05105124 Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. ĐỖ VĂN DŨNG I. NỘI DUNG: Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của hệ thống lái thường nói chung và những điểm mới trong hệ thống lái không trục lái. Thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái nhằm mục đích cho giảng dạy. Nghiên cứu và sưu tầm tài liệu nhằm cho mục đích giảng dạy. II. TÀI LIỆU THAM KHẢO: III. TRÌNH BÀY: 01 đĩa CD 01 tập thuyết minh Mô hình IV. THỜI GIAN THỰC HIỆN Ngày bắt đầu: ngày 30 tháng 09 năm 2009 Ngày hoàn thành: ngày 18 tháng 01 năm 2010 Ngày bảo vệ: ngày tháng 01 năm 2010 BỘ MÔN ĐIỆN Tp.HCM ngày .tháng .năm . Giáo viên hướng dẫn
5. LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây thì lĩnh vực đào tạo về công nghệ và cơ khí ô tô nói riêng và phục vụ cho giao thông vận tải nói chung đã có những bước phát triển mới. Được sự quan tâm giúp đỡ, đầu tư từ nhiều phía, cả trong nước lẫn nước ngoài nên đã tạo điều kiện thuận lợi cho công tác đào tạo ngành công nghệ ô tô tiếp cận được với những công nghệ tiên tiến trên thế giới. Đặc biệt là từ các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển. Để có thể bắt kịp được với thời đại và công nghệ tiên tiến thì chúng ta phải có những chính sách thật linh động và sáng tạo trong công tác đào tạo nguồn nhân lực. Với chủ trương chính sách đi tắt đón đầu, chúng ta phải tìm ra con đường tiếp thu nhanh nhất, hiệu quả tối ưu nhất trong công tác đào tạo. Làm cho quá trình đào tạo mang tính hiện đại, làm cho người học dễ dàng tiếp thu được kiến thức, kỹ thuật mới. Để làm được điều đó thì đòi hỏi trong công tác giảng dạy phải có sự kết hợp chặt chẽ từ nhiều phía, giữa giáo viên với sinh viên, giữa nhà trường với các đơn vị đầu tư, giữa những nhà đầu tư với lại sinh viên. Để từ đó tạo ra các mối quan hệ tương hổ, giúp đỡ lẫn nhau. Nhà trường biết được các công ty cần một sinh viên tốt nghiệp ra trường có trình độ và khả năng như thế nào để có thể đáp ứng được công việc. Nhờ biết được như vậy nên sẽ có chương trình học sao cho phù hợp, phương pháp dạy học sao cho hợp lý. Bên cạnh đó, thông qua sự hướng dẫn của giáo viên, sinh viên cũng tham gia nghiên cứu, nâng cao hiểu biết cũng như khả năng làm việc. Và cũng tạo tiền đề cho các khóa học sau kế thừa và phát triển hơn nữa những gì người đi trước để lại. Với tiêu chí như vậy, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học, nghiên cứu và thực hành chúng em đã chọn đề tài “ THIẾ T KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI ”. Phần mô hình thì được chúng em thiết kế trược quan, tạo điều kiện thuận lợi cho quan sát, nghiên cứu và thực hành. Bên cạnh đó có tài liệu đính kèm nhằm tạo điều hiện thuận lợi cho công tác giảng dạy và làm tiền đề cho việc nghiên cứu phát triển hệ thống hơn nữa.
6. LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian ngồi trên ghế nhà trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, chúng em những sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực được sự dìu dắt và chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô của trường. Chúng em đang từng bước hoàn thiện mình để trở thành kỹ sư tương lai, đem bàn tay và khối óc của mình để cống hiến cho xã hội. Mai đây chúng em rời khỏi ghế nhà trường, rời khỏi cánh cổng trường đã gắn bó và mở cho em trong gần 5 năm học để hòa nhập vào xã hội. Một môi trường với bao nhiêu thách thức và cơ hội đang trông chờ. Công việc và sự thành công trong tương lai đều nhờ công lao to lớn của quí thầy cô. Chúng em xin chân thành gửi tới quí thầy cô sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài này xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS. Đỗ Văn Dũng đã tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp đỡ. Thầy Nguyêñ Bá Hải đa ̃ đóng góp những ý kiến cũng như những chia sẻ tư liêụ cho chúng em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này. Xin cảm ơn quí thầy cô, quí cán bộ công nhân viên trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quí thầy cô, quí cán bộ công nhân viên khoa Cơ Khí Động Lực đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ chúng em rất nhiều trong suốt thời gian theo học tại trường. Xin cảm ơn các bạn sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực đã giúp đỡ, đóng góp ý kiến giúp nhóm sinh viên chúng tôi hoàn thành đề tài này. Nhóm sinh viên thực hiện Nguyễn Hữu Trọng - Nguyễn Thanh Tiến
7. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Tp. Hồ Chí Minh Ngày . tháng . năm . Thầy PGS.TS. Đỗ Văn Dũng
8. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Tp. Hồ Chí Minh Ngày . tháng . năm .
9. MUC̣ LUC̣ Nôị dung Trang CHƯƠNG I Tổng quan đề tài 1 1.1 Đăṭ vấ n đề 1 1.2 Đố i tươṇ g và phaṃ vi nghiên cứ u 1 1.3 Muc̣ đích nghiên cứ u 2 1.4 Giớ i haṇ đề tài 2 1.5 Phương phá p nghiên cứ u 2 1.6 Điểm mớ i củ a đề tài và giá tri ṭ hưc̣ tiêñ 3 CHƯƠNG II Hê ̣thố ng lá i và đôṇ g lưc̣ hoc̣ hê ̣thố ng lá i 4 2.1 Cấu tạo và chức năng của hệ thống lái 4 2.2 Cá c loaị hê ̣thố ng lá i trên ô tô 5 2.3 Yêu cầu hê ̣thố ng lá i 7 2.4 Động lực học quay vòng hệ thống lái 9 2.5 Đặc tính quay vòng thiếu, thừ a, trung tính và các yếu tố ảnh hưởng 17 CHƯƠNG III Phân tích cá c thông số trong hê ̣thố ng lá i 26 3.1 Góc đăṭ bá nh xe 26 3.2 Hiêụ suât thuâṇ nghic̣ h 32 3.3 Trơ ̣ lưc̣ lá i 38 3.4 Bơm thủ y lưc̣ 41 3.5 Bô ̣trơ ̣ lưc̣ lá i điều khiển điêṇ tử 42
10. CHƯƠNG IV Hê ̣thống lá i không truc̣ lá i 52 4.1 Hê ̣thống lá i không truc̣ lá i là gi?̀ 52 4.2 Lơị ích củ a hê ̣thố ng lá i không truc̣ lá i 54 4.3 Yêu cầu củ a hê ̣thống lá i không truc̣ lá i 54 4.4 Cá c mẫu xe hiêṇ nay sử duṇ g hê ̣thống lá i không truc̣ lá i 55 4.5 Những khó khăn trong viêc̣ thiết kế hê ̣thố ng 57 CHƯƠNG V Thiết kế mô hiǹ h hê ̣thống lá i không truc̣ lá i 58 5.1 Giớ i thiêụ phương phá p 58 5.2 Mô hiǹ h hê ̣thố ng lá i không truc̣ lá i 60 5.3 Phương phá p đo dòng điều khiển 62 5.4 Cá c phương phá p dư ̣ phòng 65 5.5 Khá i quá t mô hiǹ h 70 5.6 Lưu đồ thuâṭ toá n điều khiển hê ̣thố ng SBW 77 5.7 Tính toá n Encoder 78 5.8 Chuẩn giao tiếp RS232 79 5.9 Chẩn đoá n lỗi 83 5.10 Phần mềm LabVIEW - Sử dụng LabVIEW trong giao tiếp với máy tính 84 5.11 Xác định các thông số PID cho động cơ theo phương pháp N-Z 88 CHƯƠNG VI Kết luâṇ và hướ ng phá t triển củ a đề tài 92 6.1 Kết luâṇ 92 6.2 Hướ ng phá t triển củ a đề tài 93 PHU ̣ LUC̣ 95
11. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề: Ngày nay, với xu hướng phát triển mạnh về kỹ thuật điện tử cộng với tình hình thế giới bước vào giai đoạn khủng hoảng về nhiên liệu và kinh tế trầm trọng. Nó ảnh hưởng đến nền kinh tế chung của toàn cầu và cả trong lĩnh vực ô tô. Bên cạnh đó nhu cầu của con người ngày càng cao. Chúng ta không chỉ sử dụng chiếc xe nhằm mục đích di chuyển từ nơi này tới nới khác mà nó còn như là một ngôi nhà thứ hai của chúng ta. Chúng phải bảo vệ cho ta, cho chúng ta cảm giác thoải mái như đang ở trong chính ngôi nhà của mình, thậm chí giúp ta làm việc ngay trong chính chiếc xe của mình Để đáp ứng tình hình đó, việc tiết kiệm nhiên liệu và mang lại cho người nhiều giá trị hơn khi sở hữu chiếc xe là một trong những xu hướng của nền sản xuất ô tô hiện nay trên thế giới. Theo xu hướng đó người làm đề tài chọn đề tài “ thiết kế mô hình hệ thống lái không trục lái trên ô tô”. 1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: Đối tượng và phạm vi nghiên cứu là thiết kế mô hình hệ thống lái không truc̣ lá i trên ô tô ứng dụng một số thuật điều khiển nhằm bảo đảm tính an toàn, ổn định, đáp ứng tốt một số đòi hỏi cần thiết như một hệ thống lái thông thường ngoài ra đem lại một số lợi ích nhất điṇ h mà hệ thống lái thông thường không có được. HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 1
12. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ 1.3 Mục đích nghiên cứu: - Thiết kế hệ thống lái không trục lái nhằm cải thiện một số tính năng của hệ thống lái mà trên hệ thống lái thông thường không có được. - Thiết kế mô hình hệ thống lái phục vụ cho việc học tập, giảng dạy cho sinh viên và giảng viên. - Cung cấp các mô hình tính toán hệ thống lái thường, hệ thống lái không trục lái hiện nay và phương pháp mới trong việc điều khiển hệ thống lái không trục lái. 1.4 Giớ i haṇ đề tài: Khi đề câp̣ đến hê ̣thống lái điêṇ tử trên ô tô đờ i mớ i thì đây là môṭ đề tài khó trong viêc̣ nghiên cứ u. Vấn đề giải quyết các bào toán quay vòng ổn điṇ h là quá phứ c tap̣ . Vớ i muc̣ tiêu và nhiêṃ vu ̣đặt ra ở trên nên đề tài không đi sâu vào tính toán mà chỉ sử duṇ g các dâñ chứ ng từ các nguồn tài liêụ để thưc̣ hiêṇ đề tài. Do thờ i gian thưc̣ hiêṇ đề tài có giớ i haṇ , cùng vớ i viêc̣ thưc̣ hiêṇ đề tài vớ i kinh phí lớ n nếu thiết kế hê ̣thống lái đầy đủ các yêu cầu đăṭ ra trong muc̣ yêu cầu thiết kế của hê ̣ thống lái. Do đó, ngườ i thưc̣ hiêṇ đa ̃ tối ưu mô hình bằng phần mềm điều khiển hay giảm bớ t các cơ cấu (như giảm bớ t số lươṇ g các cảm biến đề phòng nguy hiểm ) nhưng vâñ đảm bảo sư ̣ hoaṭ đôṇ g ổn điṇ h, đáp ứ ng những yêu cầu cơ bản của môṭ hê ̣thống lái. 1.5 Phương phá p nghiên cứu: Trên cơ sở lý thuyết tính toán về hê ̣thống lái và các vấn đề đôṇ g lưc̣ hoc̣ , an toàn chuyển đôṇ g trên ô tô từ đó nhóm đa ̃ tổng hơp̣ tài liêụ , sàng loc̣ và xắp xếp theo trình tư ̣ để hình thành tư liêụ phuc̣ vu ̣ nghiên cứ u và giảng daỵ . Ngoài ra, để thưc̣ hiêṇ đề tài nhóm đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau: HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 2
13. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ - Phương pháp sưu tầm tài liệu - Phương pháp lập trình - Phương pháp thực nghiệm - Phương pháp mô phỏng 1.6 Điểm mớ i củ a đề tài và giá tri ṭ hưc̣ tiêñ : Đây là luận văn do chính sinh viên tự nghiên cứu và đề xuất thực hiện, là đề tài chưa từng được nghiên cứu tại Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM trước đây. Đề tài có mô hình bao gồm cả bên cơ khí và có cả phần lập trình điện tử. Tuy rằng tính hoàn hảo của đề tài chưa cao nhưng cũng có những giá trị hết sức to lớn. Nó kích thích tính sáng tạo trong người học, tạo niềm đam mê nghiên cứu. Đồng thời cũng mở ra cho học sinh sau này những hướng nghiên cứu để nhằm hoàn thiện cao hơn nữa của đề tài. Bên cạnh đó thì cũng góp phần vào công tác giảng dạy, giúp giáo viên, sinh viên có nguồn tài liệu để giảng dạy và học tập. Nếu như có thời gian và tiền bạc và bỏ công sức hơn nữa, trong tương lai có thể ứng dụng nhằm phát triển nền công nghiệp ô tô nước nhà. HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 3
14. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ CHƯƠNG II HỆ THỐNG LÁI VÀ ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG LÁI 2.1 Cấu tạo và chức năng của hệ thống lái 2.1.1 Cấu tạo của hệ thống lái: Hình 2.1 Một số bộ phận của hệ thống lái Một hệ thống lái thông thường bao gồm: Vô lăng, trục lái, cơ cấu lái, các thanh dẫn động lái. Ngoài ra còn có thêm hệ thống thuỷ lực hay hệ thống điện điều khiển để trợ lực lái, cơ cấu hấp thụ va đập trục lái, cơ cấu nghiêng trục lái, cơ cấu trượt vô lăng, cơ cấu khoá tay lái HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 4
15. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ 2.1.2 Chức năng của hệ thống lái trên ô tô: Như ta đã biết, chức năng chính của hệ thống lái trên ô tô là cho phép người lái điều khiển hướng chuyển động của xe bằng cách quay các bánh xe trước. Việc này được thực hiện nhờ vô lăng, trục lái (truyền chuyển động quay của vô lăng đến cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mô men lớn hơn đến các thanh dẫn động lái), các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động của cơ cấu lái đến các bánh trước). Kết cấu của hệ thống lái phụ thuộc vào thiết kế của xe (hệ thống truyền lực và hệ thống phanh được sử dụng, xe du lịch hay xe tải ). 2.2 Các loại hệ thống lái trên ô tô Hiện nay dựa vào phân loại theo cơ cấu dẫn động ta có các loại cơ cấu sau:  Kiểu trục vít – cung răng.  Kiểu trục vít – con lăn.  Kiểu Trục vít – chốt quay.  Kiểu bi tuần hoàn.  Kiểu trục răng- thanh răng. 2.2.1 Kiểu trục vít – cung răng: Ở loại trục vít – cung răng thì cung răng có dạng hình quạt, nó được thiết kế ăn khớp với răng của trục vít, cái mà nó quay khi vôlăng lái quay. Cung răng được dẫn động bởi một trục rẽ quạt trong hộp cơ cấu lái. Tay đòn lái được gắn với trục rẽ quạt trong cơ cấu lái, nó di chuyển ngược lại về phía sau hoặc di chuyển về phía trước khi quay vô lăng. Loại này có kết cấu đơn giản, do đó giảm được trọng lượng và kích thước. Hình 2.2 Ki ể u tr ục vít – cung răng HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 5
16. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ 2.2.2 Kiểu trục vít – con lăn: Loại này, con lăn có 3 rãnh ăn khớp với rãnh trục vít, nó quay trên 2 vòng bi kim trong hộp lái và khớp răng của trục vít. Trục vít có một đoạn vít lõm dạng glôbôit, trục vít được gắn ở đuôi trục lái. Khi xoay vô lăng, trục vít sẽ làm cụm con lăn quay. Kết quả trục đòn dẫn hướng quay để điều khiển cơ cấu lái. Loại này, người ta có bố trí vít răng điều chỉnh để chỉnh độ ăn khớp giữa trục vít và con lăn. Do trục vít có dạng hình glopoit nên đảm bảo tốt sự tiếp xúc giữa các răng ăn khớp, do đó làm giảm áp suất riêng và tăng độ chống mòn. Làm giảm ma sát sinh ra ở cơ cấu nhờ vào sự quay của con lăn. Hình 2.3 K i ể u tr ụ c vít – con lăn 2.2.3 Kiểu trục răng - thanh răng: Cấu tạo cơ cấu lái này, được mô phỏng qua hình dưới đây (hình 2.4). Một trục răng quay trên 2 bạc đỡ. Một thanh răng nằm dọc theo vỏ, một đầu thanh răng ăn khớp với trục răng, đầu còn lại tựa trên bạc đỡ. Hai đầu thanh răng gắn với cơ cấu dẫn động lái, có chụp cao su để bảo vệ. Khi quay vô lăng, trục răng có tác dụng dẫn hướng thanh răng di chuyển sang bên trái hoặc sang bên phải. Kết quả các đầu thanh dẫn động lái quay. Loại này có ưu điểm:  Kết cấu đơn giản, nhỏ gọn.  Ăn khớp răng trực tiếp nên độ nhạy cao. Hình 2.4 Kiểu trục răng – thanh răng HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 6
17. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣  Sự cản trượt và cản lăn nhỏ nên truyền mô men tốt, giúp tạo lực đánh vôlăng nhẹ. 2.2.4 Kiểu bi tuần hoàn: Hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Một đai ốc bi chạy dọc theo trục vít nhờ các viên bi ở trong các rãnh xoắn trên trục vít và bên trong đai ốc. Các rãnh được thiết kế sao cho các viên bi tuần hoàn liên tục. Trục re ̃ quạt được gắn vào hộp cơ cấu lái qua các ổ bi, răng của re ̃ quạt ăn khớp với răng của đai ốc bi. Khi quay vô lăng, trục vít quay sẽ làm cho đai ốc chạy dọc trục vít. Chuyển động này làm quay trục re ̃ quạt dẫn đến quay đòn lắc. Loại này có các ưu điểm: Hình 2.5 Kiểu bi tuần hoàn  Làm giảm lực cản trượt xuất hiện do ma sát giữa trục vít và trục re ̃ quạt.  Tạo ra sức cản thích hợp lên vô lăng ở vị trí chạy thẳng, để ổn định lái và cải thiện độ nhạy của hệ thống lái bằng cách tạo ra một tải trọng không đổi lên lên trục re ̃ quạt và đai ốc bi để khử khe hở giữa trục re ̃ quạt và đai ốc bi. 2.3 Yêu cầu của hệ thống lái: Hệ thống lái cùng với hệ thống treo đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính an toàn, tính êm dịu chuyển động trên mọi loại đường từ dãi tốc độ thấp đến dãi tốc độ cao. Hệ thống lái điều khiển hướng chuyển động của xe khi chaỵ trên đườ ng. Nó phải đảm bảo môṭ số yêu cầu sau:  Khả năng quay vòng hẹp dê ̃ dàng HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 7
18. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái phải có thể quay gấp các bánh trước một cách dễ dàng và êm dịu.  Lực lái thích hợp Bình thường, lực lái cần thiết sẽ lớn hơn khi xe đứng yên và giảm khi tốc độ xe tăng. Vì vậy, để đảm bảo lái dễ dàng và cảm giác về mặt đường tốt hơn, tay lái phải nhẹ hơn ở tốc độ thấp và nặng hơn ở tốc độ cao.  Hồi vị êm Trong khi xe quay vòng, người lái phải giữ vô lăng chắc chắn. Tuy nhiên khi quay vòng xong, sự hồi vị (sự quay về vị trí chuyển động thẳng của vô lăng) phải xảy ra êm dịu khi người lái nới lỏng tay lái.  Giảm tối thiểu sự truyền các va đập từ mặt đường Không thể để các va đập từ mặt đường xấu làm mất điều khiển tay lái cũng như sự nảy ngược của vô lăng. HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 8
19. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ 2.4 Động lực học quay vòng hệ thống lái 2.4.1 Động học quay vòng của ô tô: Nhằm quay vòng ô tô, chúng ta có thể sử dụng các biện pháp sau: - Quay vòng các bánh xe dẫn hướng phía trước hoặc quay vòng tất cả các bánh xe dẫn hướng. - Truyền những mô men quay có giá trị khác nhau đến các bánh xe dẫn hướng chủ động bên phải và trái, đồng thời sử dụng thêm phanh để hãm các bánh xe phía trong so với tâm quay vòng. Trước hết, chúng ta xét động học quay vòng của xe khi bỏ qua biến dạng ngang của các bánh xe do độ đàn hồi của lốp. Nếu không tính đến độ biến dạng ngang của lốp, khi quay vòng véc tơ vận tốc chuyển động của các bánh xe sẽ trùng với mặt phẳng quay (mặt phẳng đối xứng) của bánh xe. Trên hình 2.6 mô tả động học quay vòng của ô tô có hai bánh dẫn hướng ở cầu trước khi bỏ qua biến dạng ngang của lốp. Ở trên sơ đồ: A, B là vị trí của hai trụ đứng. E là điểm giữa của AB 1, 2 là góc quay vòng của bánh xe dẫn hướng bên ngoài và bên trong so với tâm quay vòng O. Bởi vậy góc α sẽ là đại diện cho góc quay vòng của các bánh xe dẫn hướng ở cầu trước. Mặt khác AC và BD song song với trục dọc của ô tô. HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 9
20. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ Hình 2.6 Sơ đồ động học quay vòng của ô tô khi bỏ qua biến dạng ngang Khi xe quay vòng, để các bánh xe không bị trượt lết hoặc trượt quay, đường vuông góc với các véc tơ vận tốc chuyển động của các bánh xe phải gặp nhau tại một điểm, đó là tâm quay vòng tức thời của xe (điểm O). Theo sơ đồ trên, ta chứng minh được biểu thức về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng để đảm bảo cho chúng không bị trượt khi xe quay vòng: q cotg α1 - cotgα2 = (2.1) L Ở đây: q - Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ đứng tại vị trí đặt các cam quay của các bánh xe dẫn hướng. L - Chiều dài cơ sở của xe. HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 10
21. Trường ĐHSPKT TP.HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐ T NGHIÊP̣ Từ biểu thức (2.1) ta có thể vẽ được đường cong biểu thị mối quan hệ lý thuyết giữa các góc α1 và α2: α1 = ft(α2) khi xe quay vòng không có trượt ở các bánh xe (hình 2.7). Hình 2.7 Đồ thị lý thuyết và thực tế về mối quan hệ giữa các góc quay vòng của hai bánh xe dẫn hướng Như vậy, theo lý thuyết để đảm bảo cho các bánh xe dẫn hướng lăn không trượt khi quay vòng thì mối quan hệ giữa các góc quay vòng α1 và α2 phải luôn luôn thỏa mãn biểu thức (2.1) Trong thực tế, để duy trì được mối quan hệ nói trên người ta thường phải sử dụng hình thang lái. Hình thang lái là một cơ cấu gồm nhiều đòn và nối với nhau bởi các khớp. Hình thang lái đơn giản về mặt kết cấu nhưng không đảm bảo được mối quan hệ chính xác giữa các góc quay vòng α1 và α2 như đã nêu ở biểu thức (2.1). HỆ THỐNG LÁI KHÔNG TRỤC LÁI Trang 11