TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KẾT CẤU Ô TÔ TOYOTA INNOVA G 2.0 MT 2006

Qua một kỳ đã tham gia và học tập môn Tính toán kết cấu ô tô dưới sự giảng dạy và hướng dẫn tận tình của ThS. Trần Anh Sơn – Giảng viên bộ môn Khung gầm, cả nhóm cảm thấy sự sâu sắc và nhiệt huyết của thầy đặt ở trong các bài giảng trên lớp. Qua đó, chúng em đã trang bị được cho bản thân những kiến thức vững chắc về cấu tạo, động học và động lực học các chi tiết của hệ thống khung gầm ô tô như: ly hợp, hộp số, truyền động các đăngbán trục,… cùng với đó là phương pháp tính bền cho các chi tiết trong hệ thống khung gầm và quan trọng hơn là để áp dụng vào thực hành, thực tập và làm nghề trong tương lai. Dưới đây là nhận thức của cả nhóm qua một kỳ được học tập và rèn luyện môn Tính toán kết cấu ô tô. Do còn thiếu khả năng về trình bày và kinh nghiệm trong việc tìm kiếm và lọc các thông tin nên bài báo cáo của cả nhóm sẽ có những sai sót. Nhóm chúng em kính mong nhận được những ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn từ các Quý Thầy Cô và các bạn sinh viên để bài báo cáo này được hoàn thiện một cách tốt nhất. Một lần nữa, cả nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Trần Anh Sơn và trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM khoa Công Nghệ Động Lực đã tạo điều kiện học tập, cung cấp cho lớp môi trường hoạt động và làm việc chuyên nghiệp. NHÓM CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

-o0o -

BÀI TIỂU LUẬN GIỮA KỲ

MÔN HỌC PHẦN: TÍNH TOÁN KẾT CẤU Ô TÔ

TÍNH TOÁN, THIẾT KỂ KẾT CẤU Ô TÔ

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC

-o0o -

BÀI TIỂU LUẬN GIỮA KỲ

MÔN HỌC PHẦN: TÍNH TOÁN KẾT CẤU Ô TÔ

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ KẾT CẤU Ô TÔ

LỜI CẢM ƠN

Qua một kỳ đã tham gia và học tập môn Tính toán kết cấu ô tô dưới sự giảng dạy và hướng dẫn tận tình của ThS Trần Anh Sơn – Giảng viên bộ môn Khung gầm, cả nhóm cảm thấy sự sâu sắc và nhiệt huyết của thầy đặt ở trong các bài giảng trên lớp Qua đó, chúng em đã trang bị được cho bản thân những kiến thức vững chắc về cấu tạo, động học và động lực học các chi tiết của hệ thống khung gầm ô tô như: ly hợp, hộp số, truyền động các đăng/bán trục,… cùng với đó là phương pháp tính bền cho các chi tiết trong hệ thống khung gầm và quan trọng hơn là để áp dụng vào thực hành, thực tập và làm nghề trong tương lai

Dưới đây là nhận thức của cả nhóm qua một kỳ được học tập và rèn luyện môn Tính toán kết cấu ô tô Do còn thiếu khả năng về trình bày và kinh nghiệm trong việc tìm kiếm và lọc các thông tin nên bài báo cáo của cả nhóm sẽ có những sai sót Nhóm chúng em kính mong nhận được những ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn từ các Quý Thầy Cô và các bạn sinh viên để bài báo cáo này được hoàn thiện một cách tốt nhất Một lần nữa, cả nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Trần Anh Sơn và trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM - khoa Công Nghệ Động Lực đã tạo điều kiện học tập, cung cấp cho lớp môi trường hoạt động và làm việc chuyên nghiệp

NHÓM CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

1.Tính và lựa chọn tỷ số truyền hộp số dọc 5 cấp có một số OD _ 11.1 Tỷ số truyền số 1 _ 11.2 Tỷ số truyền các số trung gian _ 22.Tính số răng của cặp bánh răng số (số 1, 2, 3, 4, 5) thỏa tỷ số truyền hộp số 32.1 Khoảng cách giữa các trục 32.2 Chọn mô – đun pháp tuyến và góc nghiêng của bánh răng _ 32.3 Xác định số răng của các bánh răng _ 33.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi sang số 1-3, 2-4, 4-5, 5-3, 4-2, 2-1, ly hợp không ly khi gài số, bộ đồng tốc bị hỏng) _ 54.Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đóng ly hợp êm dịu nhất (biết xe di chuyển tay số 2 với tốc độ 50 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly hợp gài số 3, 4) 115.Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp kiểm nghiệm bền _ 146.Xác định kích thước (R1 , R2) của đĩa ma sát của ly hợp thỏa điều kiện bền theo áp suất cho phép 157.Xác định đường kính trục các đăng (D,d) theo số vòng quoay nguy hiểm và ứng suất xoắn _ 168 Kiểm nghiệm bền trục các đăng theo ứng suất xoắn và góc xoắn 189 Thiết kế đường kính bán trục thoả điều kiện bền _ 1910.Kiểm nghiệm bền bán trục _ 24

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Momen xoắn cực đại của động cơ: Memax = 186 (N.m)

ηt : Hiệu suất hệ thống truyền lực Vì là xe du lịch vi sai một cấp nên chọn ηtl =

2 Tính số răng của cặp bánh răng số (số 1, 2, 3, 4, 5) thỏa tỷ số truyền hộp số

2.1 Khoảng cách giữa các trục

Xe ô tô du lịch ta chọn hệ số kinh nghiệm C = 14

A = C√𝑀3 𝑒𝑚𝑎𝑥 = 14 √1863 = 79,92 𝑚𝑚

2.2 Chọn mô – đun pháp tuyến và góc nghiêng của bánh răng

- Mô – đun pháp tuyến xe du lịch: m = 2,25 ÷ 3

2.3 Xác định số răng của các bánh răng

Theo kinh nghiệm, số răng chủ động của cặp bánh răng gài số ở số truyền thấp được chọn: Z1= 16 răng và chọn sơ bộ Za= 13 răng

- Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số 1:

Tỷ số truyền của cặp bánh răng gài số của các số trung gian: 𝑖𝑔𝑖 =𝑖ℎ𝑖

3 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi sang số 1-3, 2-4, 4-5, 5-3, 4-2, 2-1, ly hợp không ly khi gài số, bộ đồng tốc bị hỏng)

Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển tay số 5 với tốc độ 90 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 90 km/h = 25 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2

Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 3:

Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển tay số 1 với tốc độ 20 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 20 km/h = 5,555 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2 Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 3:

chuyển tay số 4 với tốc độ 70 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 5, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 70 km/h = 19,44 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2 Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 5:

Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển tay số 4 với tốc độ 70 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 2, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 70 km/h = 19,44 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2 Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 2:

chuyển tay số 2 với tốc độ 30 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 4, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 30 km/h = 8,333 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2 Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 4:

Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển tay số 2 với tốc độ 30 km/h, không đạp ly hợp khi gài số 1, bộ đồng tốc bị hỏng)

V = 30 km/h = 8,333 m/s

Chọn moment quán tính của phần chủ động: Jm = 1,5 Nms2 Chọn moment quán tính của phần bị động: Jl = 0,022 Nms2

- Phương trình xung lượng khi gài số không tách ly hợp khi gài số 1:

(biết xe di chuyển tay số 2 với tốc độ 50 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly

Vậy công trượt trường hợp này là:

Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đóng ly hợp êm dịu nhất (biết xe di chuyển tay số 5 với tốc độ 50 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly

5 Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp kiểm nghiệm bền

Công trượt của ly hợp trong trường hợp kiểm nghiệm bền là khi trạng thái xe đứng yên lúc đó công trượt sẽ là lớn nhất Do đó ta có 𝜔𝑚 = 𝜔𝑀 (tốc độ góc tại moment xoắn cực đại) và 𝜔𝑏 = 0 ; 𝛼 = 0

Do xe đang đứng yên nên v = 0 m/s và 𝛼 = 0, chọn hệ số cản lăn f= 0.015 - Moment cản chuyển động quy dẫn về trục ly hợp:

6 Xác định kích thước (R1 , R2) của đĩa ma sát của ly hợp thỏa điều kiện bền theo áp suất cho phép

• Đường kính trục theo số vòng quay nguy hiểm (𝒏𝒕)

- Số vòng quay nguy hiểm trục :

• Đường kính trục theo ứng suất xoắn

trong quá trình làm việc trục các đăng số 2 sẽ xoắn, uốn , kéo Với ứng

suất xoán là lớn nhất chọn góc xoắn = 60

- Mô men chống xoắn cực đại:

8 Kiểm nghiệm bền trục các đăng theo ứng suất xoắn và góc xoắn

Theo ứng suất xoắn

- Mô men chống xoắn Thỏa điều kiện bề theo ứng suất xoắn

Theo góc xoắn

Với góc xoắn cho phép [𝜃] = 3° ÷ 9°

𝜽 = 𝟎, 𝟐𝟓𝟖° <[θ]=>thỏa đk cho phép góc xoắn

9 Thiết kế đường kính bán trục thoả điều kiện bền (chọn hệ số dư bền 2.5)

Trong đó : 𝑍1, 𝑍2- Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải 𝑌1, 𝑌2- Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải

𝑋1, 𝑋2- Phản lực của lực qua các bánh xe chủ động B=1510(mm)=1,51(m)-Chiều rộng cơ sở xe(m)

𝑚2𝐺2-Lực thẳng tác dụng lên cầu sau

Y-Lực quán tính phát sinh khi xe chuyển động trên đường nghiêng hoặc đang quay vòng

❖ Trường hợp 1 (Lực X đạt giá trị cực đại Xi=Xmax)

Khi truyền lực kéo cực đại:

ih – Tỉ số truyền hộp số (khi lực kéo cực đại thì tính ở tay số 1) ❖ Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại Y=Ymax)

𝑋1 = 𝑋2 = 0

Trong đó: φ1 – hệ số bám ngang, có thể lấy φ1 ≈ 1 m2 = 1 khi xe trượt ngang

❖ Trường hợp 3 ( Lực Z đạt giá trị cực đại Z=Zmax)

Ứng suất cho phép của các bán trục như sau:

- Khi nửa trục chịu uốn và xoắn, thì ứng suất tổng hợp cho phép sẽlà:

- [th] = 600 750 MN/m2 Chọn [th] = 600 MN/m2

- Với hệ số dư bền là 2.5 => [th] = 240 MN/m2 để tính d cho 3 trường hợp Đối với dòng xe du lịch tính toán , thiết kế bán trục giảm tải ½

Chọn b=40(mm) –khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn (ổ đỡ) ❖ Trường hợp 1 ( Lực X đạt giá trị cực đại Xi=Ximax)

Khi truyền lực kéo cực đại :

Ứng suất uốn tại tiết diện bạc đạn với tác dụng đồng thời các lực 𝑋1 và 𝑍2

=> Ở trường hợp truyền lực kéo cực đại, ứng suất tổng hợp sinh ra trên các bán trục là lớn nhất vì bán trục chịu cả ứng suất uốn của Z1, Z2 gây ra trong mặt phẳng thẳng đứng và X1, X2 gây ra trong mặt phẳng ngang, cùng với đó là chịu cả cả ứng suất xoắn do X1, X2 gây ra Vì vậy, khi thiết kế đường kính bản trục ta có thể lấy ứng suất tổng hợp làm tiêu chuẩn để tính toán, kiểm nghiệm bền Với hệ số dư bền là 2.5 dùng để xe có thể hoạt động trong nhiều trường hợp khác cùng với đó là vận hành xe ở tay số 1 để xe có lực kéo lớn nhất

Khi truyền lực phanh cực đại

Ứng suất uốn được xác định theo phương trình:

𝜎𝑢 =𝑏𝑚2𝑝𝐺2

0,2𝑑3 √1 + 0,752 = 240 106 =>d=0,021(m)

❖ Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại Y=Ymax) Ứng suất uốn tại tiết diện đặt bạc đạn ngoài:

❖ Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại Z=Zmax) -Lúc này các bán trục chỉ chịu uốn :

10 Kiểm nghiệm bền bán trục

❖ Trường hợp 1 (Lực X đạt giá trị cực đại Xi=Ximax) - Moment uốn do X1, X2 gây nên trong mặt phẳng ngang:

Khi truyền lực kéo cực đại

Ứng suất uốn tại tiết diện bạc đạn với tác dụng đồng thời các lực X1 và Z2

= 31,059 (MN/𝑚2) <600(MN/𝑚2)(thoả mãn điều kiện bền) - Ứng suất tổng hợp cả uốn và xoắn là:

Khi truyền lực phanh cực đại

Ứng suất uốn được xác định theo phương trình: = 19,86(MN/𝑚2 ) < 600(MN/𝑚2) (thoả mãn điều kiện bền)

❖ Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại Y=Ymax) Ứng suất uốn tại tiết diện đặt bạc đạn ngoài:

= 253,27 (MN/𝑚2 ) < 600(MN/𝑚2) (thoả mãn điều kiện bền)

❖ Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại Z=Zmax) -Lúc này các bán trục chỉ chịu uốn :