TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐẠO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ✯✯✬✯✯ BÀI TẬP CUỐI KÌ MÔN THIẾT KẾ Ô TÔ Họ và Tên Nguyễn Duy Linh MSSV 19145061 Lớp Thứ 5 tiết 4 5 GVHD MSc Đặng Quý Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 9 tháng 12 năm 2021 Thiết kế ô tô GVHD MSc Đặng Qúy Điểm Nhận xét Thiết kế ô tô GVHD MSc Đặng Qúy LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn đến các Thầy,Cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM, những người đã trực tiếp giảng dạy, truyền đạt k.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM KHOA ĐẠO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ✯✯✬✯✯ BÀI TẬP CUỐI KÌ MƠN: THIẾT KẾ Ô TÔ Họ Tên: Nguyễn Duy Linh MSSV: 19145061 Lớp: Thứ tiết 4-5 GVHD.MSc Đặng Quý Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng 12 năm 2021 Thiết kế ô tô GVHD.MSc.Đặng Qúy Điểm: Nhận xét: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….…… ……………………………………………………………………………………………… GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô LỜI CẢM ƠN Lời nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn đến Thầy,Cơ Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, người trực tiếp giảng dạy, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho chúng em suốt thời gian qua, đồng thời trực tiếp giúp đỡ tạo cho chúng em điều kiện làm việc tốt q trình tìm tài liệu tham khảo Đó tảng vô quý giá em thành công đường nghiệp tương lai Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Đặng Quý tận tình hướng dẫn chúng em có Bài tập cuối kì Ngoài việc truyền dạy kiến thức lớp, Thầy chia sẻ kinh nghiệm thực tế, học mới, sâu sắc mà người kỹ thuật chúng em cần phải có Có hội học tập Thầy Đặng Qúy niềm vinh hạnh sinh viên chúng em Lời cuối em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc chúc thầy cô dồi sức khỏe, tiếp tục giảng dạy hết tâm huyết cho lứa học trị sau để đất nước ta ngày có nhiều nhân tài, người giỏi doanh nghiệp, xây dựng đất nước phát triển Xin chân thành cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh – Tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Linh GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô Phần 1: Thông số ban đầu Chiều rộng sở cầu sau: B = 21,9 dm = 2,19 m Chiều cao trọng tâm xe: ℎ𝑔 = 1,48 𝑚 Hệ số bám ngang 𝜑𝑦 = 0,95; hệ số tải trọng 𝑘đ = 3,5 Hệ số bám dọc: 𝜑 = 0,8; tỉ số truyền hộp số : 𝑖ℎ1 = 6,2 Bán kính tính tốn bánh xe: 𝑟𝑏 = 528 𝑚𝑚 = 0,528 𝑚 Tỉ số truyền truyền lực chính: 𝑖𝑜 = 3,2 Khoảng cách tâm bánh xe đến tâm bạc đạn ngoài: 𝑏 = 𝑚𝑚 Tải trọng tĩnh tác động lên cầu sau: 𝐺2 = 107,9 𝑘𝑁 Đường kính bán trục mặt cắt nguy hiểm: 𝑑 = 7,7𝑐𝑚 = 0,077𝑚 Moment xoắn cực đại động cơ: 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 1,52 𝑘𝑁𝑚 Hình vẽ : Bán trục giảm tài nửa GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô Trong đó: ➢ 𝑍1 , 𝑍2 : phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh trái phải ➢ 𝑌1 , 𝑌2 : phản lực ngang tác dụng lên bánh trái phải ➢ 𝑋1 , 𝑋2 : phản lực lực vòng truyền qua bánh xe chủ động Lực 𝑋1 , 𝑋2 thay đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe chịu lực kéo hay lực phanh (𝑋𝑘 hay 𝑋𝑝 ) ➢ 𝑚2 𝐺2 : lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau ➢ B: chiều rộng sở xe (m) ➢ 𝑔𝑏𝑥 : trọng lượng bánh xe ➢ ℎ𝑔 : chiều cao trọng tâm xe ➢ 𝑟𝑏 : bán kính bánh xe có tính độ biến dạng (m) ➢ Y: Lực quán tính phát sinh xe chuyển động đường nghiêng quay vòng.Lực đăt trọng tâm độ cao xe Chọn trước hệ số thay đổi trọng lượng Trường hợp bánh xe truyền lực kéo: m2 = m2k Ta tính có xe tải nên chọn: m2 = m2k = 1,2 Trường hợp bánh xe truyền lực phanh: m2 = m2p = 0,9 Phần 2: Xác định lực tác dụng lên bán trục ❖ Trường hợp 1: 𝑋1 = 𝑋2 ;𝑌 = 0; 𝑍1 = 𝑍2 Khi truyền lực kéo cực đại 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ 𝑖0 2𝑟𝑏 𝑚2𝑘 𝐺2 𝑍1 = 𝑍2 = 𝑌1 = 𝑌2 = 𝑋1 = 𝑋2 = Khi phanh với lực phanh cực đại : GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô 𝑚2𝑝 𝐺2 𝜑 𝑚2𝑝 𝐺2 𝑍1 = 𝑍2 = 𝑌1 = 𝑌2 = 𝑋1 = 𝑋2 = Ở đây: Hệ số bám dọc : 𝜑 ≈ 0,7 ÷ 0,8 𝑖ℎ – Tỉ số truyền hộp số Nếu xe có hộp số thì: 𝑖ℎ = 𝑖ℎ1 Nếu xe vừa có hộp số vừa có hộp số phụ 𝑖ℎ = 𝑖ℎ1 𝑖𝑝1 Trường hợp : 𝑋𝑖 = (𝑋1 = 𝑋2 = 0); 𝑌 = 𝑌𝑚𝑎𝑥 = 𝑚2 𝐺2 𝜑𝑦 ; 𝑍1 ≠ 𝑍2 (xe bị trượt ngang) ❖ 𝑍1 = 𝑍2 = 𝑌1 = 𝑌2 = 𝐺2 𝐺2 (1 + (1 − 𝐺2 𝜑𝑦 𝐺2 𝜑𝑦 2.ℎ𝑔 𝜑𝑦 𝐵 2.ℎ𝑔 𝜑𝑦 (1 + (1 − 𝐵 ) ) 2.ℎ𝑔 𝜑𝑦 𝐵 2.ℎ𝑔 𝜑𝑦 𝐵 ) ) Ở đây: 𝜑𝑦 – Hệ số bám ngang, lấy 𝜑𝑦 ≈ 𝑚2 = xe bị trượt ngang ❖ Trường hợp 3: 𝑋𝑖 = 0, Y= 0, 𝑍𝑖 = 𝑍𝑖𝑚𝑎𝑥 GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô 𝑋1 = 𝑋2 = 𝑌1 = 𝑌2 = 𝑍1𝑚𝑎𝑥 = 𝑍2𝑚𝑎𝑥 = 𝑘đ Trong đó: 𝐺2 𝑘đ - Hệ số động xe chuyển động đường lỗi lõm xe bị xúc mạnh Với xe du lịch xe buýt: 𝑘đ ≈ Với xe tải: 𝑘đ = ÷ Tất lực nêu gây ứng suất uốn, xoắn, nén, cất bán trục Phần 3:Tính tốn bán trục giảm tải nửa a) Ứng suất uốn xoắn Trường hợp 1: 𝑋𝑖 = 𝑋𝑖𝑚𝑎𝑥 ; 𝑌 = 0; 𝑍1 = 𝑍2 Momen uốn 𝑋1 , 𝑋2 gây nên mặt phẳng nằm ngang: 𝑀𝑢𝑥1 = 𝑀𝑢𝑥2 = 𝑋1 𝑏 = 𝑋2 𝑏 Momen xoắn 𝑋1 , 𝑋2 gây nên: 𝑀𝑥1 = 𝑀𝑥2 = 𝑋1 𝑟𝑏 = 𝑋2 𝑟𝑏 Nếu đặt bên vỏ cầu bán trục mà bạc đạn cạnh khoảng cách b lấy đến ổ bi Momen uốn 𝑍1 , 𝑍2 gây nên mặt phẳng thẳng đứng: Muz1 = Muz2 = Z1 b = Z2 b ❖ Khi truyền lực kéo cực đại: - Ứng suất uốn tiết diện bạc đạn với tác dụng đồng thời lực 𝑋1 𝑍1 nửa trục bên trái 𝑋2 𝑍2 nửa trục bên phải: GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô σu = √Mux1 + Muz1 Wu b√X1 + Z1 b√X2 + Z2 = = 0,1d3 0,1d3 Trong đó: - d: đường kính bán trục mặt cắt nguy hiểm [m] 𝑋1 , 𝑋2 , 𝑍1 , 𝑍2 tính [MN] Thay vào biểu thức 𝑋1 , 𝑋2 , 𝑍1 , 𝑍2 tính truyền lực kéo cưc đại trường hợp 1: σu = b √(m2k G2 )2 + ( Memax ih i0 0,2d ) rb 10−3 1,52 103 6,2.3,2 √ = (1,2.107,9 10 ) + ( ) 0,2 (7,7 10−2 )3 528 10−3 = 12399325,24 (𝑁/𝑚2 ) = 12,399325 (𝑀𝑁/𝑚2 ) - Ứng xuất tổng hợp uốn xoắn: σu = Mth √𝑀𝑢𝑥1 + 𝑀𝑢𝑧1 + (𝑀𝑘1 )2 = 3 0,1d 0,1d 2 b M i i M i i emax h O emax h O √(m2k G2 )2 + ( = ) +( ) 0,2d3 rb b 2 10−3 1,52 103 6,2.3,2 1,52 103 6,2.3,2 √ = (1,2.107,9 10 ) + ( ) +( ) 0,2 (7,7 10−2 )3 528 10−3 10−3 = 330513279,5 (𝑁/m2 ) = 330,513279 (𝑀𝑁/m2 ) ✓ Đối với nửa trục bên phải tính tương tự nửa bên trái GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô ❖ Khi truyền lực phanh cực đại σu = b m2p G2 √1 + φ2 0,2 d3 10−3 0,9.107,9 103 = √1 + 0,82 0,2 (7,7 10−2 )3 = 10896165,57 (𝑁/m2 ) = 10,896165(𝑀𝑁/m2 ) Trường hợp 2: 𝑋𝑖 = 0; 𝑌 = 𝑌𝑚𝑎𝑥 = 𝑚2 𝐺2 𝑚2 𝜑𝑦 ; 𝑍1 ≠ 𝑍2 ( xe bị trượt ngang 𝑚2 = 1; 𝜑𝑦 = 0,95 ) Lúc bán trục chịu uốn, nén kéo Nhưng ứng suất nén, kéo tương đối nhỏ, nên tính tốn ta bỏ qua Bán trục bên trái chịu hiệu số hai momen uốn sinh 𝑍1 𝑌1 Bán trục bên phải chịu tổng số hai momen uốn sinh lực 𝑍2 , 𝑌2 Mu1 = Y1 rb − Z1 b Mu2 = Y2 rb + Z2 b Trong đó: 𝑀𝑢1 : Momen uốn bán trục bên trái vị trí đặt bạc đạn ngồi 𝑀𝑢2 : Momen uốn bán trục bên phải vị trí đặt bạc đạn - Thay giá trị 𝑌1 , 𝑌2 , 𝑍1 , 𝑍2 từ biểu thức tính trường hợp Sau để lập tỷ số 𝑀𝑢1 𝑀𝑢2 để tìm xem 𝑀𝑢1 > 𝑀𝑢2 hay 𝑀𝑢1 < 𝑀𝑢2 - Nếu 𝑀𝑢1 > 𝑀𝑢2 bán trục tính theo𝑀𝑢1 Ngược lại 𝑀𝑢1 < 𝑀𝑢2 bán trục tính theo 𝑀𝑢2 𝐵 + ℎ𝑔 𝜑𝑦 𝜑𝑦 𝑟𝑏 − 𝑏 𝑀𝑢1 = 𝑀𝑢2 𝐵 − ℎ𝑔 𝜑𝑦 𝜑𝑦 𝑟𝑏 + 𝑏 GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô - Trong thực tế b nhỏ nhiều so với 𝑟𝑏𝑥 ℎ𝑔 Bởi thấy rằng: 𝑀𝑢1 > =≫ 𝑀𝑢1 > 𝑀𝑢2 𝑀𝑢2 - Cho nên trường hợp ta tính theo 𝑀𝑢1 σu = = Mu1 Y1 rb − Z1 b Z1 (φy rb − b) = = Wu 0,1d3 0,1d3 2hg φy G2 + (1 ) (φy rb − b) 0,2d3 B 107,9 103 2.1,48.0,95 = + (1 ) (0,95.528 10−3 − 10−3 ) −2 (7,7 ) 0,2 10 2,19 = 1332275364 (𝑁/𝑚2 ) = 1332,275364(𝑀𝑁/𝑚2 ) Trường hợp 3: 𝑋𝑖 = 0; 𝑌 = 0, ; 𝑍𝑖 = 𝑍𝑖𝑚𝑎𝑥 = 𝑘đ - Lúc bán trục uốn: 𝑀𝑢1 = 𝑀𝑢2 = Z1max b = k đ G2 b - Ứng suất uốn tiết diện bạc đạn ngoài: σu = Mu1 G2 b = k đ 0,1d3 0,2d3 107,9 103 10−3 = 3,5 0,2 (7,7 10−2 )3 = 33088517,15 (𝑁/𝑚2 ) = 33,088517(𝑀𝑁/𝑚2 ) 𝐺2 GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô b) Ứng suất kéo nén Trường hợp 1: Xi = Ximax ; 𝑌 = 0; 𝑍1 = 𝑍2 - Xe không tạo ứng suất kéo nén: 𝜎 = 𝑁𝑍 = 𝐹 Vì 𝑁𝑍 = 𝑌1 = 𝑌2 = Trường hợp 2: 𝑋𝑖 = 0; 𝑌 = 𝑌𝑚𝑎𝑥 = 𝐺2 𝑚2 𝜑𝑦 ; 𝑍1 ≠ 𝑍2 ( xe bị trượt ngang 𝑚2 = 1; 𝜑𝑦 = 0,95 ) Giả sử tiết diện bán trục giảm nửa có dạng hình trịn với đường kính 𝑑 = 𝑟 • Xét bán trục bên trái bên trái: 𝜎= Ta có ứng suất nén : 𝑁𝑧 𝐹 (𝑁/𝑚2 ) Với: 𝑁𝑧 lực dọc F tiết diện mặt cắt 𝐹= 𝜋𝑑2 = 𝜋.0,0772 = 4,6 10−3 (𝑚2 ) 𝑁𝑧 = 𝑌1 = 𝐺2 𝜑𝑦 ℎ𝑔 𝜑𝑦 (1 + ) 𝐵 107,9 103 0,95 2.1,48.0,95 = (1 + ) = 117061,65 (𝑁) 2,19 Thay vào ta có : 𝜎= 𝑁𝑧 𝐹 = 117061,65 4,6.10−3 = 25448184,78 (𝑁/𝑚2 ) = 25,448184 (𝑀𝑁/𝑚2 ) • Xét bán trục bên trái bên phải : GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế tơ Ta có ứng suất kéo : 𝜎= 𝑁𝑧 𝑁𝑧 = 𝑌2 = 𝐹 (𝑁/𝑚2 ) 𝐺2 𝜑𝑦 ℎ𝑔 𝜑𝑦 (1 − ) 𝐵 107,9 103 0,95 2.1,48.0,95 = (1 − ) = −14556,65 (𝑁) 2,19 Thay vào ta có : 𝜎= 𝑁𝑧 𝐹 = −14556,65 4,6.10−3 = −3164488,3 (𝑁/𝑚2 ) = 3,164488 (𝑀𝑁/𝑚2 ) Dấu (-) thể trục chịu lực kéo Trường hợp 3: 𝑋𝑖 = 0; 𝑌 = 0, ; 𝑍𝑖 = 𝑍𝑖𝑚𝑎𝑥 = 𝑘đ Xe không tạo ứng suất kéo nén: 𝜎 = 𝑁𝑍 = 𝐹 Vì 𝑁𝑍 = 𝑌1 = 𝑌2 = Hết 𝐺2 ... Chí Minh – Tháng 12 năm 2021 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Duy Linh GVHD.MSc.Đặng Qúy Thiết kế ô tô Phần 1: Thông số ban đầu Chiều rộng sở cầu sau: B = 21,9 dm = 2,19 m Chiều cao trọng tâm xe: ℎ