Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG31.1 Giới thiệu chung hệ thống truyền lực31.2 Truyền lực chính.31.2.1 Công dụng:31.2.2 Yêu cầu chung của truyền lực chính:31.2.3 Phân loại truyền lực chính :31.2.4 Cấu tạo truyền lực chính:41.3 Vi sai.51.3.1 Công dụng:51.3.2 Yêu cầu của cụm visai:51.3.3 Phân loại vi sai:51.3.4 Kết cấu một số dạng vi sai61.4 Các bán trục.121.4.1 Công dụng:121.4.2 Yêu cầu đối với các bán trục:121.4.3 Phân loại bán trục:131.5 Vỏ cầu.141.5.1 Công dụng của vỏ cầu.141.5.2 Yêu cầu đối với vỏ cầu.141.5.3 Phân loại vỏ cầu.15CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CỤM CẦU CHỦ ĐỘNG172.1 TÍNH TOÁN BỘ TRUYỀN LỰC CHÍNH BÁNH RĂNG CÔN172.1.1 Tính toán tỉ số truyền truyền lực chính172.1.2 Tính toán chế độ tải trọng172.1.3 Tính chọn kích thước truyền lực chính18Bảng thông số Truyền lực chính212.1.4 Tính toán lực tác dụng lên cặp bánh răng truyền lực chính222.1.5 Tính bền bánh răng theo ứng suất uốn242.1.6 Tính bền bánh răng theo ứng suất tiếp xúc242.2 TÍNH TOÁN VI SAI252.2.1 Xác định kích thước vi sai25Các thông số hình học của bánh răng vi sai262.3 TÍNH TOÁN BÁN TRỤC VÀ DẦM CẦU292.3.1 Tính toán bán trục292.3.2 Tính toán dầm cầu32KẾT LUẬN37TÀI LIỆU THAM KHẢO38
ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ LỜI NĨI ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô giới ngày phát triển mạnh quy mô công nghệ Sự phát triển công nghiệp ô tô dẫn đến hợp tác liên kết hãng xe, nước nhằm cắt giảm chi phí sản xuất Cơng nghiệp tơ bắt đầu hình thành phát triển nước ta từ năm 1964 không ngừng phát triển năm gần Ở nước ta nay, thị trường ô tô sôi động với nhiều doanh nghiệp tham gia sản xuất lắp ráp ô tô Trong số doanh nghiệp có vốn đầu tư trực tiếp nước ngoài, đa số doanh nghiệp tham gia sản xuất lắp ráp xe du lịch, doanh nghiệp tham gia vào sản xuất lắp ráp xe tải chiếm số lượng nhỏ Nhiều doanh nghiệp nhập sắtxi thiết kế chế tạo thành xe ô tô dùng lĩnh vực khác đặc biệt chở hàng hố Điều đáp ứng phần nhu cầu xe tải công nghiệp ô tô nước ta chưa đáp ứng Trong giai đoạn vừa qua, tỷ lệ nội địa hố sản phẩm ơtơ VN chủ yếu tập trung vào số chi tiết, phụ tùng khung vỏ, săm lốp, nhựa, cao su… phần thực động hộp số chủ yếu hệ thống truyền lực, chi tiết khí Cụm Cầu chủ động cụm chi tiết hệ thống truyền lực Cầu chủ động hồn tồn có khả nội địa hố cơng nghệ nước Trước tình hình em chọn đề tài: THIẾT KẾ TÍNH TỐN TRUYỀN LỰC CHÍNH XE KIA GETZ Do trình độ thời gian có hạn nên Đồ án em khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần Ngọc Vũ thầy mơn Ơ tơ - trường ĐH CNGTVT tận tình hướng dẫn cho em ý kiến q báu để em hoàn thành đồ án Vĩnh Yên, Ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện: Nguyễn văn Tuấn GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ Mục lục CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu chung hệ thống truyền lực Hệ thống truyền lực ôtô hệ thống tất cấu nối từ động tới bánh xe chủ động, bao gồm cấu truyền, cắt, đổi chiều quay, biến đổi giá trị mômen truyền Vậy kết cấu hệ thống truyền lực là: Ly hợp → Hộp số → Hộp phân phối→ Các đăng → Các cầu chủ động → bán trục → Bánh xe Sơ đồ bố trí chung hệ thống truyền lực: Hình 1.1:Hệ thống truyền lực 1.2 Truyền lực 1.2.1 Cơng dụng: Truyền lực dùng để tăng mô men truyền mô men quay từ trục đăng đến bánh xe chủ động ôtô theo tỷ số truyền định, đồng thời chuyển hướng truyền mơ men 1.2.2 u cầu chung truyền lực chính: GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ô TÔ - Phải có tỷ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo tính kinh tế nhiên liệu ơtơ - Có kích thước nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe - Có hiệu suất truyền động cao - Đảm bảo độ cứng vững tốt, làm việc không ồn, tuổi thọ cao - Trọng lượng cầu phải nhỏ để giảm trọng lượng phần không treo 1.2.3 Phân loại truyền lực : - Theo số lượng bánh truyền lực có hai dạng: + Loại đơn gồm cặp bánh ăn khớp + Loại kép gồm hai cặp bánh ăn khớp - Truyền lực đơn lại phân loại theo dạng bánh răng: + Loại bánh côn thẳng + Loại bánh côn xoắn + Loại bánh hypoit + Loại trục vít bánh vít a b c d Hình 1.2: Các dạng truyền lực đơn a, Truyền lực bánh b, Truyền lực Hypoid c, Truyền lực bánh trụ d, Truyền lực trục vít bánh vít - Truyền lực kép phân hai loại: + Truyền lực trung tâm với hai cặp bánh bố trí cụm nằm hai bánh xe chủ động + Truyền lực kép bố trí khơng tập trung với cặp bánh thứ hai bố trí dẫn động tới bánh xe chủ động - Theo số cấp số phân truyền lực thành: + Truyền lực cấp (chỉ có tỉ số truyền nhất) GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ + Truyền lực hai cấp (có hai cấp số điều khiển người lái) 1.2.4 Cấu tạo truyền lực chính: Truyền lực đơn có kết cấu gọn, nhẹ đơn giản dễ sản xuất bảo dưỡng sửa chữa, giá thành thấp nên sử dụng phổ biến hệ thống truyền lực tơ Tuy nhiên có cặp bánh răng, nên tỉ số truyền truyền lực dạng bị giới hạn (i0 < 7) khả chịu tải không lớn phải tăng mô đun răng, điều dẫn đến tăng kích thước bánh giảm khoảng sáng gầm xe Truyền lực dạng hypoid sử dụng ngày rộng rãi loại tơ có ưu điểm trội: khả chịu tải lớn, làm việc êm dịu khơng ồn Đặc điểm nhận dạng truyền lực loại trục bánh không cắt mà đặt lệch đoạn e Truyền lực bánh trụ sử dụng tơ có động đặt trước nằm ngang cầu trước chủ động Truyền lực dạng trục vít bánh vít cho phép có tỷ số truyền lớn với kết cấu nhỏ gọn Tuy nhiên truyền lực trục vít có hiệu suất khả chịu tải thấp truyền động bánh côn truyền động Hypoid, giá thành sản xuất dạng truyền động lại cao nên sử dụng tương đối hạn chế (sử dụng số loại ô tơ có tính việt dã cao) 1.3 Vi sai 1.3.1 Cơng dụng: Bộ vi sai có nhiệm vụ làm cho bánh xe chủ động quay với vận tốc khác trường hợp ôtô quay vịng ơtơ chuyển động đường gồ ghề không phẳng 1.3.2 Yêu cầu cụm visai: + Phân phối mô men xoắn bánh xe hay trục theo tỷ lệ đảm bảo sử dụng trọng lượng bám tối đa bánh xe + Kích thước vi sai phải nhỏ gọn để dễ bố trí + Có hiệu suất truyền động cao 1.3.3 Phân loại vi sai: - Theo kết cấu gồm có: + Vi sai với bánh côn + Vi sai với bánh trụ GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ô TÔ + Vi sai tăng ma sát - Theo đặc tính phân phối mơ men xoắn gồm có: + Vi sai đối xứng loại mô men xoắn phân phối hai bán trục + Vi sai không đối xứng mô men xoắn phân phối không hai bán trục 1.3.4 Kết cấu số dạng vi sai * Vi sai côn a, Cấu tạo 1: Bánh chủ động 2: Bánh bán trục 4: Bánh bị động 5: Vỏ vi sai 3: Vỏ vi sai 6: Bánh hành tinh Hình 1.3 Vi sai côn đối xứng b, Nguyên lý hoạt động Khi mô men truyền từ động đến bánh chủ động 1, qua bánh bị động 4, đến vỏ vi sai 3,5 vỏ vi sai lắp bánh bị động nên vỏ vi sai quay, vỏ vi sai lắp chốt chữ thập có gắn bánh hành tinh nên chốt quay Trong trường hợp hệ số bám hai bên bánh xe chốt chữ thập bánh hành tinh đóng vai trị nsshư khóa gài có bánh bán trục quay làm bán trục quay Trường hợp hệ số bám hai bánh xe khác bánh hành tinh quay tương trục chữ thập ăn khớp với bánh bán trục làm cho hai bán trục quay với vận tốc khác Nhược điểm: GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ + Khả vượt lầy tính động khơng cao Ưu điểm: + Kết cấu đơn giản + Dễ chế tạo * Vi sai cam a, Cấu tạo Bánh côn bị động gắn chặt với vỏ vi sai 3, nửa vỏ vi sai có chế tạo liền vách ngăn 4, cam lắp vào vành ngăn lại tựa lên vành cam vành cam Trên vành cam có sẻ rãnh then hoa để nối với hai nửa trục truyền hai bên bánh xe Hình 1.4 Vi Sai Cam 1: Bánh côn chủ động 4: Vành ngăn 2: Bánh côn bị động 5: Cam 3: Vỏ vi sai 6,7: Vành cam GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ b Ngun lý hoạt động: Khi mơmen truyền từ động qua bánh côn chủ động đến bánh côn bị động qua vỏ vi sai qua vành ngăn truyền cho cam 5, đầu cam tỳ lên vành cam để truyền hai bên nửa trục qua then hoa Nếu sức cản hai bên bánh xe hai nửa trục quay với tốc độ Lúc chốt không dịch chuyển tương đối, bề mặt cam Trong trường hợp sức cản bánh chủ động khác có bên bánh xe quay nhanh bên bánh xe quay chậm, cam quay với phận chủ động đồng thời dịch chuyển theo chiều hướng chiều trục Khi xảy trượt bề mặt làm việc cam bề mặt làm việc vành cam Trên mặt cam nửa trục quay chậm tốc độ trượt cam hướng theo chiều quay phận chủ động, mặt cam nửa trục quay nhanh hướng chiều ngược lại Để hiểu rõ vấn đề ta xét lực tác dụng vi sai cam hai trường hợp sức cản hai bên bánh xe chủ động sức cản hai bên bánh xe chủ động khác Khi sức cản hai bên bánh xe chủ động vành cam đặt tác dụng lên cam lực P ép lên vành cam lực pháp tuyến với dạng cam Khi hai bên bánh xe chủ động có sức cản tốc độ góc vành hai vành cam Khi hai bánh chủ động có sức cản khác nhau, số bánh xe có xu hướng tăng tốc độ góc chi tiết vi sai bắt đầu có chuyển dịch tương đối mặt đầu cam xuất lực ma sát hướng lên vành cam quay nhanh quay chậm hướng khác Ở vành cam quay chậm lực ma sát ngược với vận tốc trượt, hợp với lực chủ động tăng mômen cho bánh xe quay chậm Ở vành cam quay nhanh lực ma sát ngược với vận tốc trượt lại giảm mômen cho bánh xe quay nhanh * Ưu điểm: + Khả vượt trơn lầy tốt vi sai đối xứng Vì tính động cao + Đảm bảo cho ơtơ khơng có trượt quay số bánh xe chủ động tất trường hợp mà hai bánh xe tựa lên mặt đường * Nhược điểm: GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ + Vi sai cam dãy số mặt lồi lõm vành cam khác sinh mômen động vi sai làm việc chóng mịn + Loại vi sai đặt theo hướng trục: lực chiều trục lớn tác dụng lên vỏ vi sai, nên bulông lắp vỏ phải chịu lực ổ bi phải chọn cho đủ khả chịu lực chiều trục kết cấu ổ tăng phải tăng độ bền, độ cứng vững cho toàn cấu làm tăng trọng lượng kích thước chung cấu lên + Mms lớn quay vòng làm tăng sức cản nên mát công suất GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ * Vi sai tăng ma sát cho vi sai đối xứng : A Vi sai tăng ma sát có lực ma sát cố định : a, Cấu tạo Hình 1.5 Vi sai tăng ma sát có lực ma sát cố định Bánh vành chậu Lò xo ép Vỏ vi sai Đĩa ma sát Bánh bán trục Bánh côn chủ động Bánh hành tinh Đế lò xo Bộ truyền động loại gồm có : truyền lực (bộ bánh vành chậu côn xoắn 8); vi sai gồm bánh hành tinh 4, hai bánh côn bán trục lắp thêm hai ly hợp đĩa ma sát Trục chữ thập có lỗ rộng bên có lị xo để ép hai bánh côn bán trục với hai ly hợp vào hai nửa khung vi sai Ly hợp ma sát gồm đĩa thép trượt có then hoa bánh côn bán trục đĩa ma sát có tai nằm khung vi sai (các đĩa ma sát gọi đệm chặn lực dọc trục) b Nguyên lý làm việc: Khi chuyển động thẳng đường phẳng, quãng đường lăn hai bánh xe nhau, lực cản hai bánh xe nhau, làm cho bánh bán trục quay tốc độ, bánh hành tinh khơng quay trục nó, mà quay quanh trục bán trục Khi chuyển động thẳng, dịng mơmen truyền chủ yếu qua cụm vi sai, phần nhỏ (có thể bị trượt nhẹ) truyền qua khớp ma sát GVHD: Trần Ngọc Vũ SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ Khi đường vịng, qng đường lăn bánh xe khác nhau, lực cản bánh xe khác nhau, mơmen hai bên chênh lệch giá trị M ms Khi khớp ma sát trượt lớn, dịng mơmen truyền phần qua vi sai, phần qua khớp ma sát Ta có quan hệ động lực học: Mt = Mp + Mms Mt , Mp: mômen bán trục quay chậm, bán trục quay nhanh * Ưu điểm: Khi đường có chênh lệch hệ số bám lớn, khả động lực học tốt loại vi sai khác Trị số mômen hãm số vi sai khác mà tỉ lệ với mômen truyền lên bánh xe Vi sai tăng ma sát ứng dụng rộng rãi * Nhược điểm: Phải dùng loại dầu cầu đặc biệt, không dùng loại dầu thông thường dễ gây cố kĩ thuật, phải sử dụng hai bên lốp có kích cỡ, hoa văn, áp suất Mms lớn quay vòng làm tăng sức cản nên mát công suất GVHD: Trần Ngọc Vũ 10 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ 2.1.5 Tính bền bánh theo ứng suất uốn Ta tính ứng suất uốn cho bánh chủ động, theo tài liệu [2] ứng suất uốn tác dụng lên bánh chủ động tính theo cơng thức sau: σu = M e max ih1.K d b y.r1.b.t 1 − sin δ ÷ cos β 2.r1 ≤ [σu ] Bánh truyền lực chế tạo từ thép cácbon hợp kim trung bình 15HM có độ sâu thấm bon là: (0,9:1,8mm), độ cứng HRC = 60 • b: Chiều dài theo đường sinh • t: Bước mặt bên tính đáy lớn hình chia • δ: Nửa góc chia • β: Góc xoắn • y: y= 0,452 hệ số dạng răng, tra theo số tương đương Z td = Z1 = = 14.95 cos β cos δ1 cos 42.cos12, 09° Kd hệ số tải trọng động ( Kd=1 ÷ 1.5) chọn Kd=1,2 σu = 126.2.1, 2 0, 0265 0, 452.0, 01336.0, 0265.0, 01256 1 − sin12, 09 o ÷ cos 42o 2.0, 01336 = 434, 01( MN / m ) σ u < [σ u ] → Điều kiện bền theo uốn thỏa mãn 2.1.6 Tính bền bánh theo ứng suất tiếp xúc σ tx = 0,418 1 ≤ [σ tx ] + b sin α cos α rtd rtd P E • P: Cơng suất tính theo chế độ tải trọng trung bình P= M tt 502, 24 = = 37592,81( N ) r1 0, 01336 • E: Mơđun đàn hồi vật liệu, E=21,5.1010 (N/m2) • rtd1, rtd2: bán kính tương đương bánh chủ động bị động rtd = GVHD: Trần Ngọc Vũ r1 13,36 = = 24, 74(mm) cos β1.cos δ1 cos 42o.cos12, 09o 24 SVTH: Nguyễn Văn Tuấn ĐỒ ÁN KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ rtd = r2 62,36 = = 434, 42(mm) cos β cos δ cos 34,12o.cos 77,91o • b: Chiều dài theo đường sinh • α: Góc ăn khớp danh nghĩa điểm σ tx = 0, 418 37592,81.21,5.1010 1 + = 855, 40( MN / m ) o o 0, 0265.sin 20 cos 20 0, 02474 0, 43442 ÷ σtx