ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khai thác hệ thống lái xe KIA MORNING 2012
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 1
1.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại1
1.1.1. Công dụng. 1
1.1.2. Yêu cầu. 1
1.1.3. Phân loại2
1.2. Một số loại cơ cấu lái điển hình. 3
1.2.1. Ttrục vít – cung răng. 3
1.2.2. Trục vít – con lăn. 4
1.2.3. Trục vít – chốt quay. 5
1.2.4. Bánh răng – thanh răng. 6
1.2.5. Cơ cấu lái loại liên hợp. 7
1.3. Bố trí chung hệ thống lái xe KIA MORNING 2012. 8
1.4. Thông số kỹ thuật của xe kia morning 2012. 10
1.5. Chọn phương án thiết kế hệ thống lái cho xe KIA MORNING 2012. 11
CHƯƠNG 2: KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING 2012.....13
2.1. Giới thiệu chung về xe KIA MORNING 2012. 13
2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe KIA MORNING 2012. 19
2.2.1. Cơ cấu lái19
2.2.2. Dẫn động lái21
2.2.3. Trợ lực lái22
2.2.4. Tính tùy động hệ thống lái xe KIA MORNING 2012. 25
2.3. Tính toán kiểm nghiệm hệ thống lái xe kia morning 2012. 28
- 3.1. Thông số đầu vào. 28
- 3.2. Nội dung tính toán. 29
- 3.2.1. Tính toán kiểm nghiệm hình thang lái xe KIA MORNING 2012. 29
2.3.2.2. Kiểm tra bằng phương pháp đại số. 31
2.3.2.3. Tính toán kiểm bền cho các chi tiết cơ bản của hệ thống lái32
2.3.2.3.1. Xác định mômen cản quay vòng. 32
2.3.2.3.2. Tính bền cơ cấu lái bánh răng – thanh răng. 35
- 3.2.3.3. Tính bền trục lái39
2.3.2.3.4. Tính bền đòn kéo ngang. 39
2.3.2.3.5. Tính bền đòn kéo dọc. 40
2.3.2.3.6. Tính bền thanh nối bên của dẫn động lái42
2.3.2.3.7. Tính bền khớp cầu. 42
CHƯƠNG 3. KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING 2012. 46
3.1. Hướng dẫn. 46
3.2. Chẩn đoán hệ thống lái47
3.2.1. Thiết bị chẩn đoán của hãng KIA (HI – SCAN PRO). 47
3.2.1. Chẩn bị máy HI – SCAN PRO.. 47
3.3. Bảo dưỡng sửa chữa. 51
3.3.1. Quy trình tháo lắp. 51
3.3.2 cum cơ cấu lái55
3.3.3 cụm ecu và cảm biến. 57
3.4. Sửa chữa hệ thống lái65
KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ ..70
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..70
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, nền khoa học kỹ thuật trên thế giới đã có những bước tiến vô cùng mạnh mẽ. Có rất nhiều thành tựu khoa học tiên tiến được ứng dụng rộng dãi vào đời sống và phát triển kinh tế, đặc biệt là trong lĩnh vực giao thông vận tải.
Nền công nghiệp chế tạo ô tô thế giới hiện nay đã có sự phát triển rất lớn và đang tạo đà cho khả năng phát triển nhanh chóng trong tương lai tới đây.Cùng với sự phát triển của khoa học, ngành công nghiệp ô tô cũng không ngừng đưa đến cho người sử dụng những công nghệ mới. Nó khiến cho xe ô tô những trở nên tiện nghi, an toàn hơn mà còn thân thiện với con người và môi trường. Ngành công nghiệp ô tô hiện nay đã đưa vào sử dụng các công nghệ hết sức tiên tiến để chế tạo và lắp đặt ô tô như các loại cảm biến, các thiết bị điều khiển điện, điện tử,…
Ở nước ta ngành công nghiệp ô tô đa phần là lắp ráp và sử dụng.Tuy nhiên cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật trên thế giới mà các công ty đã dần đưa các công nghệ tiên tiến, hiện đại ứng dụng vào lắp đặt, chế tạo ô tô. Trong đó hệ thống lái là một phần rất quan trọng, nó quyết định tới độ an toàn cho người sử dụng khi tham gia giao thông.
Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn, em quyết định thực hiện đề tài: “Khai thác hệ thống lái xe KIA MORNING 2012”. Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy ThS. Trần Ngọc Vũ cùng các thầy cô khác trong bộ môn công nghệ và kỹ thuật ô tô.
Đến nay em đã đưa ra được cấu tạo và hoạt động của hệ thống lái trợ lực điện cũng như những hư hỏng thường gặp của cơ cấu trong quá trình hoạt động của ôtô. Xây dựng được quy trình kiểm tra, sửa chữa , tháo, lắp và cách khắc phục hư hỏng của các bộ phận trong cơ cấu lái trợ lực EPS.
Em rất mong những đóng góp ý kiến của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài của em ngày một hoàn thiện hơn.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI
1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại
1.1.1. Công dụng
- Hệ thống lái của ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động của ôtô nhờ quay vòng các bánh xe dẫn hướng cũng như để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động quay vòng của ôtô khi cần thiết.
- Việc điều khiển hướng chuyển động của xe được thực hiện nhờ vô lăng (vành lái), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cơ cấu lái), cơ cấu lái (tăng lực quay của vô lăng để truyền mômen lớn hơn tới các thanh dẫn động lái), và các thanh dẫn động lái (truyền chuyển động từ cơ cấu lái đến các bánh xe dẫn hướng).
1.1.2. Yêu cầu
An toàn chuyển động trong giao thông vận tải bằng ôtô là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng thiết kế và sử dụng phương tiện này. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn và ổn định chuyển động của ôtô là hệ thống lái. Để giảm nhẹ lao động cho người lái cũng như tăng thêm độ an toàn cho ôtô, ngày nay trên ôtô thường sử dụng cường hoá lái. Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động trên mọi loại đường từ giải tốc độ thấp tới giải tốc độ cao, hệ thống lái cần đảm bảo các yêu cầu sau:
Đảm bảo được động học quay vòng: các bánh xe lăn không trượt.
Đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng và an toàn. Các cơ cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng và quan hệ hình học của hệ thống lái phải đảm bảo không gây lên các dao động và va đập trong hệ thống lái.Trục lái kết hợp với cơ cấu hấp thụ va đập, cơ cấu này hấp thụ lực dọc trục tác dụng lên người lái khi có tai nạn. Trục lái được gắn lên thân xe qua một giá đỡ dễ vỡ để trục lái đễ dàng tụt xuống khi có va đập.
Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng: các bánh xe dẫn hướng sau khi thực hiện quay vòng cần có khả năng tự động quay về trạng thái chuyển động thẳng hoặc là để quay bánh xe về trạng thái chuyển động thẳng chỉ cần đặt lực trên vành lái nhỏ hơn khi xe đi đường vòng.’
Đảm bảo khả năng quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng trên đường hẹp, đường gấp khúc, hệ thống lái có thể quay ngặt các bánh xe trước một cách dễ dàng. Quay vòng ngặt là trạng thái quay vòng với thời gian quay vòng ngắn và bán kính quay vòng nhỏ.
Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực người lái đặt lên vành lái khi quay vòng phải nhỏ, lực lái cần thiết sẽ lớn khi xe đứng yên và sẽ giảm khi tốc độ xe tăng. Vì vậy cần phải đảm bảo lực lái nhỏ nhưng vẫn gây được cảm giác về trạng thái mặt đường.
Hệ thống lái không được có độ dơ lớn: Với xe có vận tốc lớn nhất trên 100Km/h, thì độ dơ vành lái không vượt quá 100, với xe có vận tốc lớn nhất từ 25 km/h đến 100km/h thì độ dơ vành lái không vượt quá 200.
Đảm bảo khả năng an toàn bị động của xe, không gây tổn thương cho người lái khi xảy ra tai nạn. Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hơn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua kết cấu lái lên vô lăng.
Đảm bảo tỷ lệ thuận giữa góc quay vô lăng với góc quay bánh xe dẫn hướng. Không đòi hỏi người lái xe một cường độ lao động quá lớn khi điều khiển ôtô.
Độ tin cậy cao, dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa.
1.1.3. Phân loại
- Theo cách bố trí vành tay lái
- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên trái;
- Hệ thống lái với vành tay lái bố trí bên phải.
- Theo số lượng cầu phân loại
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu trước;
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở cầu sau;
- Hệ thống lái với các bánh dẫn hướng ở tất cả các cầu.
- Theo kết cấu của cơ cấu lái
- Cơ cấu lái loại trục vít- bánh vít;
- Cơ cấu lái loại trục vít- cung răng;
- Cơ cấu lái loại trục vít- con lăn;
- Cơ cấu lái loại trục vít chốt quay;
- Cơ cấu lái loại liên hợp (gồm trục vít, ê cu, cung răng);
- Cơ cấu lái loại bánh răng trụ - thanh răng.
- Theo kết cấu và nguyên lý làm việc của trợ lực
- Hệ thống lái có trợ lực thủy lực;
- Hệ thống lái có trợ lực khí nén;
- Hệ thống lái có trợ lực điện.
1.2. Một số loại cơ cấu lái điển hình
1.2.1. Ttrục vít – cung răng
Hình 1.1.Cơ cấu lái trục vít - cung răng
Tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít – cung răng không đổi và được xác định theo công thức.
=
Ro – Bán kính vòng lăn của cung răng
t – Bước trục vít
Z1 – SỐ mối ren trục vít
- Ưu điểm:
+ 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 mòn.
+ Tuy nhiên loại này có nhược điểm là có hiệu suất thấp.
Trong đó:
+ r0 - bán kính vòng tròn cơ sở của cung răng.
+ t - bước trục vít.Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại này có giá trị không đổi. Hiệu suất thuận khoảng 0,5 còn hiệu suất nghịch khoảng 0,4. Cơ cấu lái loại này có thể dùng trên các loại ôtô khác nhau.
1.2.2. Trục vít – con lăn
Hình 1.2. Cơ cấu lái trục vít globoit - con lăn hai vành
1- Trục đòn quay đứng ; 2, 6- Đệm điều chỉnh; 3- Nắp trên; 4- Vít điều chỉnh;
5- Trục vít; 7 – Con lăn; 8- Trục con lăn
Ưu điểm:
+ Nhờ trục vít có dạng glô-bô-it cho nên tuy chiều dài trục vít không 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 ôtô 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 D = 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 công thức:
Trong đó:
+ r2 - bán kính vòng tròn ban đầu của hình glô-bô-it của trục vít.
+ t - bước của trục vít.
+ z1 - số đường ren của truc vít.
Hiệu suất thuận hth = 0,65, hiệu suất nghịch hng = 0,5.
1.2.3. Trục vít – chốt quay
Hình 1.3. 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.
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 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 đòn quay và trục vít phát sinh ma sát trượt. Để tăng hiệu suất của cơ cấu lái và giảm độ mòn của trục vít và chốt quay thì chốt được đặt trong ổ bi.
Nếu bước của trục vít không đổi thì tỷ số truyền được xác định theo công thức:
Trong đó:
+ góc quay của đòn quay đứng.
+ r2 - bán kính đòn 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 không có cường hoá nó được dùng chủ yếu cho ôtô tải và ôtô khách.
Loại cơ cấu lái trục vít chốt quay với một chốt quay ngày càng ít được sử dụng vì áp suất riêng giữa chốt và trục vít lớn, chốt mòn nhanh, bản thân chốt có độ chịu mài mòn kém.
Để điều chỉnh khe hở giữa chốt và trục vít bằng cách dịch chuyển trục quay đứng theo chiều trục, ngoài ra còn phải điều chỉnh khoảng hở của trục lái.
1.2.4. Bánh răng – thanh răng
Hình 1.4. Cơ cấu lái bánh răng – bán răng thanh răng
1 - Lỗ ren; 2 - Bánh răng; 3 – Thanh răng ; 4 – Bu lông hãm
5- Đại ốc điều chỉnh khe hở bánh răng; 6 – Lò xo; 7 – Dẫn hướng thanh răng
Bánh răng có thể chế tạo bằng răng thẳng hoặc răng nghiêng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở bánh răng được ép đến thanh răng bằng lò xo.
Ưu điểm :
+ Có tỷ số truyền nhỏ dẫn đến độ nhạy cao. Vì vậy được sử dụng trong các loại xe đua, xe du lịch, xe thể thao ;
+ Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp;
+Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ;
+ Hiệu suất cao;
+ Kết cấu gọn, đơn giản, dễ chế tạo;
+ Hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịc : 0,9 ;
Nhược điểm :
+ Lực điều khiển tăng;
+ Không sự dụng được với hệ thống treo phụ thuộc;
+ Tăng va đập từ mặt đường lên vô lăng;
1.2.5. Cơ cấu lái loại liên hợp
Loại cơ cấu lái này gần đây được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô tải GMC, không có cường hoá thuỷ lực và trên ôtô ZIN - 130, ZIN - 131 với cường hoá thuỷ lực. 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 1.5 . Cơ cấu loại loại liên hợp
Ưu điểm
Tỷ số truyền của cơ cấu lái này có giá trị không đổi và được xác định theo công thức:
Trong đó:
+ r0 - 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 mô sẽ nặng nhọc, nhưng nó có khả năng làm cho ôtô chạy ổn định ở hướng thẳng khi vì một nguyên nhân nào đó làm bánh xe phải quay vòng.
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 ôtô cỡ lớn.
1.3. Bố trí chung hệ thống lái xe KIA MORNING 2012
Hình 1.6. Vị trí của các bộ phận
1-EPS ECU. 2- Cảm biến mô men. 3- Động cơ điện D/C 4- Cơ cấu giảm tốc.
5- Bộ chấp hành ABS và ECU ABS 6- ECU động cơ. 7- Đèn báo EPS 8- Rờ le.
Hình 1.7. Hệ thống lái trợ lực điện
|
1- Cơ cấu lái |
2- Mô tơ điện |
3- Hộp số truyền |
|
4- Bộ cảm biến lái |
5- Cảm biến tốc độ ô tô |
6- ECU |
|
7- Đèn báo |
8- Đường dẫn điện |
|
- Vành lái (vô lăng): vành lái cùng với trục lái có nhiệm vụ truyền lực quay vòng của người lái từ vành lái đến trục răng của cơ cấu lái.
- Cơ cấu lái: cơ cấu lái sử dụng trên xe KIA MORNING 2012 là cơ cấu lái bánh răng trụ và thanh răng. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động góc của đòn quay đứng và khuyếch đại lực điều khiển trên vành tay lái.
- Dẫn động lái: dẫn động lái bao gồm trục lái, thanh ngang, trục rô tuyn, cam quay. Nó có nhiệm vụ biến chuyển động góc của đòn quay đứng thành chuyển động góc của trục bánh xe dẫn hướng.
- Hệ thống trợ lực lái: có nhiệm vụ làm giảm lực điều khiển trên vành tay lái để giảm cường độ lao động cho người lái và để tăng tính an toàn của hệ thống điều khiển lái.
So với hệ thống lái không có trợ lực, cấu tạo chung của hệ thống lái có trợ lực gồm hai phần chính: phần lái cơ khí có cấu tạo và nguyên lý giống với các hệ thống lái thông thường, phần trợ lực của trợ lực lái điện gồm cócác bộ phận chính sau:
Mô tơ điện một chiều; Các cảm biến; Bộ điều khiển trung tâm (ECU);
* Mô tơ điện trợ lực lái: Mô tơ điện của trợ lực lái là một mô tơ điện một chiều nam châm vĩnh cửu, gắn với bộ truyền động của trợ lực lái. Có nhiệm vụ tạo ra mô men trợ lực dưới điều khiển của ECU, đưa ra được mô men xoắn và lực xoắn mà không làm quay vô lăng.
* Bộ điều khiển trung tâm (ECU): Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ các cảm biến, xử lý thông tin để điều khiển mô tơ trợ lực lái. Thực hiện việc điều khiển dòng điện cấp cho Mô tơ theo qui luật xác định tạo ra lực trợ lực theo tốc độ xe và mô-men đặt lên vành lái để đảm bảo lực lái thích hợp trong toàn dải tốc độ xe. Giảm thiểu sự biến động của lực lái bằng cách bù dòng điện cấp cho Mô tơ tương ứng với sự biến động mô-men xoắn đầu vào.
Bên cạnh đó trong ECU còn được trang bị mạch tự chuẩn đoán. Nó sẽ theo dõi sự sai lệch của các phần tử trong hệ thống và khi phát hiện bất kỳ sai lệch nào, nó sẽ điều khiển các chức năng EPS phụ thuộc vào ảnh hưởng của sự sai lệch và cảnh báo cho người lái xe. Ngoài ra, nó còn lưu trữ các vị trí các sai lệch trong ECU.
* Các cảm biến: Bao gồm: cảm biến mô men lái, cảm biến tốc độ xe, cảm biến tốc độ động cơ. Các cảm biến này có nhiệm vụ cấp tín hiệu mô men lái, vận tốc chuyển động xe và tốc độ trục khuỷu động cơ gửi về ECU EPS. Qua các tín hiệu đó ECU sẽ điều chỉnh cung cấp điện áp phù hợp tới mô tơ trợ lực lái.
1.4. Thông số kỹ thuật của xe kia morning 2012
|
KIA Picanto 1.25 EXMT |
KIA Picanto 1.25 EXMTH |
KIA Picanto 1.25 SXMT |
KIA Picanto 1.25 SXAT |
|
Dáng xe |
Dáng xe |
Dáng xe |
Dáng xe |
|
Số chỗ ngồi |
Số chỗ ngồi |
Số chỗ ngồi |
Số chỗ ngồi |
|
Số cửa sổ |
Số cửa sổ |
Số cửa sổ |
Số cửa sổ |
|
Kiểu động cơ |
Kiểu động cơ |
Kiểu động cơ |
Kiểu động cơ |
|
Dung tích động cơ |
Dung tích động cơ |
Dung tích động cơ |
Dung tích động cơ |
|
Công suất cực đại |
Công suất cực đại |
Công suất cực đại |
Công suất cực đại |
|
Momen xoắn cực đại |
Momen xoắn cực đại |
Momen xoắn cực đại |
Momen xoắn cực đại |
|
Hộp số |
Hộp số |
Hộp số |
Hộp số |
|
Kiểu dẫn động |
Kiểu dẫn động |
Kiểu dẫn động |
Kiểu dẫn động |
|
Tốc độ cực đại |
Tốc độ cực đại |
Tốc độ cực đại |
Tốc độ cực đại |
|
Mức tiêu hao nhiên liệu |
Mức tiêu hao nhiên liệu |
Mức tiêu hao nhiên liệu |
Mức tiêu hao nhiên liệu |
|
Điều hòa |
Điều hòa |
Điều hòa |
Điều hòa |
1.5. Chọn phương án thiết kế hệ thống lái cho xe KIA MORNING 2012
+ Phần lớn các yêu cầu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo.Vì vậy cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động cần thiết của xe.
+ Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái.
+ Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.
+ Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.
+ Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.
+ Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.
+ Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.
+ Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái, giá trị của lực này đạt giá trị max khi xe đứng yên tại chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất.
+ Sự đàn hồi của hệ thống lái có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ măt đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt trên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động …
+ Hiện nay cơ cấu lái thường dùng trên ôtô có những loại: trục răng – thanh răng, trục vít cung răng, trục vít con lăn, trục vít chốt quay và loại liên hợp.
CHƯƠNG 2:KẾT CẤU CHI TIẾT HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING 2012
2.1.Giới thiệu chung về xe KIA MORNING 2012
Từ khi xuất hiện tại thị trường Việt, Kia Morning (hay còn gọi là Picanto) luôn được người tiêu dùng quan tâm do có kiểu dáng xe đô thị nhỏ gọn, trang bị vừa đủ và hợp túi tiền. Với những lợi thế sẵn có đó, Morning 2012 bước vào thị trường xe nhập khẩu với tâm thế của kẻ đã khẳng định vị trí và muốn nâng tầm chỗ đứng thông qua những cải tiến về thiết kế và công nghệ. Dễ nhận thấy, Morning mới có thiết kế phá cách hơn, đầu tư hơn về trang bị công nghệ nhưng mức giá phù hợp.
Hình 2.1: Giới thiệu chung về xe KIA MORNING 2012
Với thiết kế phá cách, Kia Morning 2012 là phiên bản thứ hai được giới thiệu ra thị trường với vẻ bên ngoài hiện đại và phá cách hơn thế hệ trước. Đầu xe nổi bật với hai đèn pha to vuốt ngược bao bọc lưới tản nhiệt nằm giữa thanh mảnh, khiến cho chiếc xe có những nét tương đồng người anh Kia Soul . Ba-đờ-sốc dưới được thiết kế với hốc hút gió cỡ lớn và hai đèn gầm đặt cân xứng hai bên tạo nét khác biệt.
Hình 2.2: Đèn chiếu sáng phía trước
Nếu như phần đầu xe được thiết kế khá hay, thì đuôi xe lại đuối hơn, không mấy tương xứng với phần đầu. Kia chăm chút thêm hai hàng đèn L.E.D để nhấn nhá cho phần đuôi, nhưng đường gờ cốp uốn lượn không ăn nhập với ba-đờ-sốc sau phình to làm mất đi nét cân đối nhịp nhàng đã được khẳng định ở phần đầu. Tuy vậy, thiết kế Kia Morning 2012 vẫn đủ để làm lu mờ người anh em Huyndai i10. Kia Morning được trang bị vành đúc hợp kim nhôm có kích thước 15inch và kích thước lốp 175/50 R15 như thế hệ trước.
Hình 2.3: Đuôi xe
Hình 2.4: Đèn sau
Morning thế hệ mới được các kỹ sư đã nới thêm số đo 3 vòng nhỉnh hơn so với thế hệ cũ. Chiều dài tổng thể của chiếc xe được kéo lên 3.595mm (tăng 69mm), chiều dài cơ sở 2.385mm (tăng 15mm), chiều cao 1.485mm (tăng 5mm) và bề ngang vẫn được giữ nguyên. Chính nhờ có các kích thước được tăng lên nên không gian của xe cũng được cải thiện đáng kể. Cảm giác rộng rãi cho người lái và vừa phải cho những người ngồi sau được cảm nhận ngay khi mới bước vào xe
Nội thất được thiết kế đơn giản theo kiểu treo khá liền mạch với nhau và hơi hướng về phía người lái. Ấn tượng đầu tiên là vô-lăng 2 chấu đã được thay thế cho kiểu 3 chấu được tích hợp một số phím điều khiển đa chức năng. Các chi tiết trên bề mặt táp-lô được lựa chọn màu tối đan xen với những mảng kim loại màu sáng khá bắt mắt.
Hình 2.5: Bên trong xe
Nột thất và trang bị của Kia Morning 2012 tạo ấn tượng khá sang trọng, và có lẽ là phần "ngốn tiền" của mẫu xe này. Xe trang bị ghế da và có chức năng sấy, nhưng chỉ có điều bạn vẫn phải chỉnh hướng ghế bằng tay theo cách truyền thống. Gương chiếu hậu được điều chỉnh bằng điện và tích hợp đèn báo rẽ ngay trên gương thêm phần hiện đại cho chiếc xe. Ngoài ra Kia Morning 2012 còn có chức năng Key Let’s go ( khời động không cần chìa) không kém gì các bậc đàn anh đắt tiền hơn như Kia Forte hay K5. Và bạn cũng có thể lựa chọn thêm cửa sổ trời "xa xỉ" cho chiếc xe của mình thêm không gian thoáng đãng.
Hình 2.6: Bảng Taplo
Một số trang thiết bị an toàn của những chiếc xe cao cấp có mặt trên Kia Morning gồm có hệ thống chống bó cứng phanh ABS, hệ thống phân bố lực phanh điện tử EBD và 2 túi khí trước. Phiên bản đắt tiền nhất sẽ được trang bị thêm hệ thống cân bằng điện tử ESP, hệ thống chống trượt TCS, điều hòa tự động, hệ thống giải trí MP3 và đầu đọc USB
Kia Morning 2012 trang bị động cơ Kappa có dung tích1.0L 3 xylanh và 1.2L 4 xylanh, sử dụng công nghệ van biến thiên Dual CVVT kết hợp hộp số tự động 4 cấp hoặc số sàn 5 cấp. Pphiên bản 1.0L sẽ sản sinh ra công suất 81 mã lực, momen xoắn 94Nm. Trong khi đó động cơ 1.2L cho ta công suất 84 mã lực và momen xoắn cực đại 121Nm. Và tất nhiên khi đạt hiệu suất từ 4,2l – 5,9l/100km theo thông số của nhà sản xuất thì Kia Morning 2012 có hàm lượng khí thải CO2 chỉ khoảng 90-100g/km.
Hình 2.7: Khoang động cơ
Một chiếc xe chạy khá hay trong đô thị nhằm vào những khách hàng hay di chuyển trong phố, tay lái của Kia Morning 2012 khi chạy ở tốc độ chậm khá nhẹ và chân ga thực sự nhạy.Tiếng ồn từ động cơ và mặt đường được triệt tiêu đáng kể, hầu như không bị lọt vào trong cabin. Ngoài ra, với thiết kế nhỏ gọn truyền thống, xe dễ dàng di chuyển trong những con phố đông đúc hay khi đường tắc. Với đối tượng khách hàng muốn một chiếc xe linh hoạt trong phố, Kia Morning 2012 là một lựa chọn đáng để xem xét.
Hình 2.8: Xe di chuyển trong thành phố
Không quá khó để chiếc xe đạt vận tốc khoảng 60km/h nhưng với động cơ chỉ có 81 mã lực và trong lượng xe 900kg thì khi tăng tốc đột ngột vẫn có một chút độ trễ là điều hoàn toàn có thể chấp nhận được.
Khi di chuyển tốc độ từ 60km/h đến 80 km/h, vô lăng chắc tay cho ta cảm giác lái khá thật, kết hợp với hệ thống cân bằng điện tử ESP giúp chiếc xe vận hành khá ổn định. Nhưng khi giữ tốc độ liên tục ở mức khoảng 80km/h, tiếng gió rít và tiếng ồn của động cơ có hiện tượng lọt vào cabin. Đây vẫn là một chiếc xe hợp với những quãng đường ngắn và tốc độ chậm, hơn là phong sương trên những con đường dài.
Với giá bán hơn 10.000 USD tại thị trường nước ngoài, và khoảng 460 triệu khi về tới Việt Nam cho một mẫu xe đô thị cỡ nhỏ, người tiêu dùng có thể sẽ đón nhận Kia Morning 2012 nhiệt tình hơn.
Hình 2.9: Khoang hành lý phía sau
2.2. Đặc điểm kết cấu hệ thống lái xe KIA MORNING 2012
2.2.1. Cơ cấu lái
a. Vành tay lái.
Chức năng: có chức năng tiếp nhận mô men quay từ người lái rồi truyền cho trục lái.
Cấu tạo
|
Hình: 2.10. Vành tay lái |
Hình: 2.11. Túi khí an toàn |
Vành tay lái có cấu tạo tương đối giống nhau ở tất cả các loại ô tô. Nó bao gồm một vành hình tròn và một vài nan hoa được bố trí quanh vành trong của vành tay lái. Ngoài chức năng chính là tạo mô men lái, 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..vv
Đa số các ô tô hiện nay được trang bị loại còi điện. Nút nhấn còi thường được bố trí trên vành tay lái. Nút nhấn còi hoạt động tương tự như một công tắc điện kiểu thường mở. Khi lái xe nhấn nút còi, mạch điện sẽ kín và làm còi kêu.
Để đảm bảo độ an toàn cho người lái và hành khách trong trường hợp xe bị đâm chính diện. Các ô tô hiện nay thường được trang bị hệ thống an toàn. Hai loại thiết bị an toàn được sử dụng phổ biến hiện nay là dây an toàn và túi khí an toàn.
Nhiều công ty chế tạo ô tô chỉ trang bị túi khí cho các loại xe sang trọng, còn các dòng xe thường chỉ được trang bị dây an toàn.
Túi khí an toàn có hình dáng tương tự cây nấm được làm bằng nilon phủ neoprene, được xếp lại và đặc 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.
b. Trụ lái
Chức năng:
Trụ lái là thành tố cấu thành hệ thống lái có chức năng chính là truyền mô men lái từ vành tay lái đến hộp số lái. Một trụ lái đơn giản chỉ bao gồm trục lái và các bộ phận bao che trục lái. Trụ lái của những ô tô hiện đại có cấu tạo phức tạp hơn nó cho phép thay đổi độ nghiêng của vành tay lái hoặc cho phép trụ lái chùn 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 ô tô như: công tắc điều khiển hệ thống đèn, công tắc điều khiển gạt nước, hệ thống dây điện và các đầu nối điện. vv..
Cấu tạo:
Hình: 2.12. Trụ lái đã được tháo ra từ hệ thống
Trục lái là bộ phận đặt bên trong vỏ trụ lái có chức năng truyền chuyển động quay của vành tay lái đến hộp số lái. Đầu trên của trục lái thường có ren và then hoa để liên kết và cố định vành tay lái trên trục lái, đầu dưới của trục lái liên kết với trục đầu vào của hộp số lái.
Trục lái có thể chỉ gồm một đoạn trục hoặc gồm nhiều đoạn trục liên kết với nhau và trục lái liên kết với trục đầu vào của hộp số bằng khớp nối kiểu các đăng, khớp nối mềm, đôi khi bằng khớp nối kiểu chốt.
|
Hình: 2.13. Khớp nối mềm trên trục lái |
Hình: 2.14. Khớp nối kiểu chốt trên trục lái |
2.2.2. Dẫn động lái
Chức năng
Biến chuyển động quay của trục lái thành chuyển động ngang của dẫn động lái
Tăng lực tác động của người lái lên vành tay lái để thực hiện quay vòng xe nhẹ nhàng hơn.
Cấu tạo
Hình 2.15. Cấu tạo dẫn động lái
1- Trục vít 2- Thanh răng 3- Đòn nối khớp cầu
Thanh răng trượt trong các ống dẩn hướng. Để đảm bảo ăn khớp không khe hở, trục vít được ép đến thanh răng bằng lò xo.
- Khớp nối rô tuyn
Chức năng: là khớp nối mềm trong hệ thống giúp giảm chấn động và linh động trong khi làm việc.
Cấu tạo
Hình: 2.16. Kết cấu khớp rô tuyn
|
1: Lo xo |
2: Miếng đệm bát quả táo |
3: Ốc vặn |
4: Lo xo |
5: Chốt cầu |
2.2.3. Trợ lực lái
* Cụm trợ lực điện loại sử dụng mô tơ gắn trên trục lái
+ Trục lái: Là trục bắt vào vành lái có nhiệm vụ nhận và truyền lực của người lái từ vành lái xuống dưới.
+ Thanh xoắn: Nối giữa cá trục bằng chốt, có nhiệm vụ xác định đảm bảo cho các trục chuyển động tương đối với nhau. Đồng thời là bộ phận tạo sự chuyển vị tương đối gây ra sự lệch góc giữa các trục
+ Motor điện một chiều: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu điều khiển từ EPS ECU tạo ra mômen trợ lực vào trục 2 thông qua trục vít – bánh vít để trợ lực cho người lái.
Hình 2.17: Kết cấu cụm trợ lực điện
Nguyên lý hoạt động của cụm trợ lực điện:
Việc thay đổi mômen tùy theo tốc độ giúp xác định được đặc tính động cơ trợ lực và đồng thời xây dựng thuật toán điều khiển cho động cơ. Hình thể hiện sơ đồ điều khiển motor điện của EPS. Ở đây sử dụng nguyên lý xung điều rộng để điều khiển tốc độ của motor trợ lực. Để điều khiển được, người ta xây dựng mạch điều khiển điện tử. Bộ điều khiển điện tử này có vai trò rất quan trọng trong quá trình làm việc của hệ thống lái trợ lực điện. Nó tiếp nhận các tín hiệu từ các cảm biến và các tín hiệu điều khiển, sau đó tính toán chính xác giá trị cần thiết điều khiển motor trợ lực cho người lái.
+Động cơ điện một chiều.
= Cấu tạo:
Hình 2.18: Mô tơ trợ lực điện
1- Trục vít 2- Vỏ trục lái 3- Khớp nối
4- Roto 5- Stator 6- Trục môtơ
7- Trục lái chính 8- Bánh vít 9- Vòng bi
Để đảm bảo được công suất trợ lực cần thiết trên bộ trợ lực điện sử dụng loại động cơ điện một chiều, nó bao gồm: Rôto, stato, trục lái chính và cơ cấu giảm tốc.
Cơ cấu giảm tốc bao gồm trục vít và bánh vít. Mô men do rôto động cơđiện tạo ra được truyền tới cơ cấu giảm tốc sau đó được truyền tới trục lái chính. Trục vít được đỡ trên các ổ đỡ để giảm độ ồn và tăng tuổi thọ làm việc, khớp nối đảm bảo cho việc nếu động cơ điện bị hỏng thì trục lái chính và cơ cấu giảm tốc không bị khóa cứng lại và hệ thống lái vẫn có thể hoạt động được.
Bên trong động cơ còn bố trí một ly hợp từ để thực hiện quá trình ngắt hoặc kết nối giữa trục chính của động cơ và trục vít.
= Hoạt động:
Khi nhận được tín hiệu điều khiển từ ECU EPS thì mô tơ sẽ quay để thực hiện quá trình trợ lực như: quay nhanh, quay chậm, quay trái, quay phải và dừng.
Trục thứ cấp được dẫn động bởi mô tơ thông qua cơ cấu trục vít bánh vít nên khi mô tơ quay làm cho trục thứ cấp quay theo. Trục thứ cấp sẽ truyền mô men của mô tơ đến cơ cấu lái. Ở đây mô men sẽ được cơ cấu lái làm tăng lên và truyền đến bánh xe dẫn hướng thông qua dẫn động lái.
*ECU trợ lực lái
Hình 2.19. ECU EPS
ECU EPS nhận tín hiệu từ các cảm biến, so sánh các tín hiệu mà nó nhận được, tính toán rồi đưa ra tín hiệu để điều khiển tốc độ và hướng quay của mô tơ trợ lực D/C phù hợp với tín hiệu mà ECU nhận được từ các cảm biến.
Trong trường hợp hệ thống có sự cố ECU EPS sẽ gửi tín hiệu tới rơle bật sáng đèn báo EPS trên đồng hồ táp lô, đồng thời ECU EPS là nơi lưu mã hư hỏng để phục vụ cho việc sửa chữa.
ECU có nhiệm vụ điều khiển motor trợ lực cho người lái. Từ giá trị độ xoắn của thanh lái và vận tốc xe sẽ định mức dòng điện cấp tới motor trợ lực lái. ECU EPS còn điều khiển bù quán tính: Đảm bảo motor hoạt động ngay khi người lái khởi hành và xoay vô lăng. Đảm bảo tính điều khiển trả lái, điều khiển hỗ trợ lực hồi về của các bánh xe sau khi người lái đánh hết vô lăng sang một bên. Dự tính nhiệt độ motor dựa trên cường độ dòng điện và điện áp đưa vào. Nếu nhiệt độ của motor hoặc ECU vượt quá giá trị cho phép thì nó sẻ giảm bớt cường độ dòng điện đánh tránh cho motor hoặc ECU bị quá nhiệt.
2.2.4. Tính tùy động hệ thống lái xe KIA MORNING 2012
Hình 2.20: Sơ đồ khối điều khiển trợ lực điện của EPS
+ Khi lực cản quay vòng nhỏ (chưa có trợ lực): Với mômen cản ở mặt đường nhỏ hơn 44 Nm (hay lực tác động lên vành lái nhỏ hơn 20N) thì hệ thống làm việc như hệ thống cơ khí đơn thuần không có trợ lực.
+ Lực cản quay vòng lớn (có trợ lực): Khi mômen cản lớn hơn 44 Nm (hoặc lực tác dụng lên vành lái lớn hơn 20 N), thì ECU nhận tín hiệu từ cảm biến mômen và cảm biến tốc độ xe, từ đó tính toán rồi điều khiển motor trợ lực phù hợp cho hệ thống bằng bộ truyền lực trục vít – bánh vít, cho đến khi lực tác dụng lên vành lái là cực đại là 60 N thì motor trợ lực cực đại cho hệ thống.
+ Khi lực cản quay vòng không đổi: Khi đó mômen tác dụng trên trục lái 1 là không đổi, cảm biến mômen xác định trạng thái này, cảm biến gửi tín hiệu đến ECU, ECU điều khiển motor không trợ lực mômen không đổi vào trục 2.
- Các trạng thái quay vòng: Khi người lái quay vành lái sang, cảm biến mômen xác định được chiều quay và mômen tác dụng trên trục lái, ECU điều khiển motor trợ lực phù hợp theo chiều quay của vành lái.
Muốn thay đổi mômen xoắn của motor ta thay đổi dòng điện cung cấp vào động cơ trợ lực từ đó sẽ thu được các mômen trợ lực tương ứng tùy theo điều kiện lái. Tuy nhiên việc điều khiển dòng điện có trị số lớn là rất khó nên thay vào đó ta điều khiển tốc độ động cơ để thay đổi mômen trợ lực.
*Cảm biến mô mem xoắn
Đặc điểm kết cấu:
Cảm biến được gắn trên trục 1 bên cạnh bánh vít có nhiệm vụ xác định mômen mà người lái tác dụng trên trục 1, từ đó gửi tín hiệu đến ECU.
Hình 2.21. Cảm biến mômen và vị trí lắp đặt
+ Roto là bộ phận ghép vào trục lái bằng then hoa.
Hình 2.22. Cấu tạo của cảm biến mômen
+ Trên vỏ roto có gắn các nam châm vĩnh cửu ở vành trên và vành dưới.
+ Roto có nhiệm vụ tạo ra từ trường biến thiên khi ta quay trục lái.
+ Cảm biến có 2 tín hiệu ra: Chính và phụ, để đảm bảo tính an toàn tin cậy của hệ thống.
+ Vỏ: Có nhiệm vụ giữ và bảo vệ các chi tiết bên trong, vỏ trên và vỏ dưới được ghép với nhau bằng các lẫy.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi tác dụng mômen lên trục lái, roto quay cùng trục lái (nhờ then hoa), lúc này từ thông đi qua lớp bán dẫn biến thiên, dẫn đến trong mạch bán dẫn xuất hiện suất điện động cảm ứng Hall, và giá trị suất điện động này thay đổi tỉ lệ với mômen tác dụng lên trục lái. Eh = kBi/ δ.
Trên hình 2.8 thể hiện hiệu điện thế đầu ra của cảm biến ở 2 trạng thái trục lái quay phải và quay trái.
+ Khi trục lái quay phải hiệu điện thế tăng từ 2,5 - 4 vol.
+ Khi trục lái quay trái hiệu điện thế giảm từ 2,5 - 1 vol.
