Kết Cấu Tính Toán Ô Tô Nhóm 1 2 NỘI DUNG TIỂU LUẬN 1 Tính toán đường kính đĩa ma sát ly hợp, lực ép cần thiết lên đĩa và kiểm nghiệm bền áp suất sinh ra trên bề mặt tấm ma sát 2 Tính toán tỉ số truyền.
Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm NỘI DUNG TIỂU LUẬN Tính tốn đường kính đĩa ma sát ly hợp, lực ép cần thiết lên đĩa kiểm nghiệm bền áp suất sinh bề mặt ma sát Tính tốn tỉ số truyền hộp số Tính tốn đường kính trục đăng theo số vòng quay nguy hiểm kiểm tra bền trục theo ứng suất xoắn góc xoắn cho phép Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Bảng thơng số kỹ thuật Xe tải Hyundai HD78 4.5 sản xuất 2014 https://dailyhyundai.com/hd78-45-tan-cabin-satxi.html Kiểu động D4DD Trọng lượng toàn tải xe m = 7800 kg Trọng lượng không tải mkt = 2575 kg Vận tốc cực đại vmax = 119 km/h Số vòng quay cực đại động nemax = 4000 vịng/phút Mơmen xoắn cực đại động (kg.m/rpm) Memax = 38kg.m/1600 rpm Công suất cực đại (ps/rpm) Nemax = 140ps(103Kw)/2800rpm Thông số lốp 8.5R16 – 14PR Hộp số dọc (có số O.D) cấp tay số số OD Độ dốc tối đa 42% Chọn hệ số cản lăn f = 0,02 Hệ số bám φ = 0,7 Các kích thước đo thực tế trục đăng để kiểm tra bền Chiều dài đăng lcđ = 1600 mm Chiều dài chốt chữ thập lch = 22 mm Đường kính chốt chữ thập dc = 20 mm Khoảng cách R từ tâm chốt đến vị trí lực P R = 51 mm a = 23 mm e = 47 mm Kích thước nạn đăng mặt cắt b = 12 mm h = 36 mm Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm 1 Ly Hợp 1.1 Momen ma sát ly hợp: Chọn = 1,6 xe tải khơng rơ móc ( = 1,6 – 2,25) ML = ×Memax = 1,6 × 380 = 608 (Nm) Hệ số dự trữ ly hợp 1.2 Kích thước ly hợp: Bán kính trung bình đĩa ma sát: Ta có: D2 = 2.R2 = × 16 = 32 (cm) Bán kính ngồi ma sát: R2 = 3,16 √ Memax C = 3,16 380 √ 3,6 = 16 (cm) Đối với xe tải sử dụng điều kiện bình thường C = 3,6 Bán kính ma sát: R1 = (0,53 ÷ 0,75).R2 => R1 = 0,55 × R = 0,55×16 = 8,8 (cm) => Bán kính trung bình đĩa ma sát: Rtb = (R32 −R31 ) (R22 −R21 ) = (163 −8,83 ) (162 −8,82 ) = 12,75 (cm) 1.3 Lực ép lên đĩa ma sát: P= ×Memax μ×Rtb ×p = 1,6 ×380 0,35 ×12,75 × 10−2 × = 13624,65 (N) Trong μ hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ma sát (Ở vật liệu chọn thép Phêrađơ có μ = 0,25 ÷ 0,35) p: số đôi bề mặt ma sát p=1 (đĩa ma sát đơn) q= P S = P π(R22 −R21 ) = 13624,65 × 10−3 3,14×((16.10−2 )2 −(8,8.10−2 )2 ) Áp suất q vừa tính nằm giới hạn cho phép: = 243,003 (kN/m2) Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Điều kiện : q ≤ [q] q= 243,003 (kN/m2 )≤ [q] = 100÷250 (kN/m2) Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Hộp Số 2.1 Xác định tỉ số truyền tay số 2.1.1 Tỉ số truyền lực 𝐺.𝑟𝑏𝑥 Ψ𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ1 ≥ 𝑛𝑡𝑙 𝑖0 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 Với: + G : 7800 kg + Ψ𝑚𝑎𝑥 = 0,02.cos(𝛼) + sin(𝛼) = 0,02cos(220 46′ ) + sin(220 46′ ) = 0,405 tag(𝛼) = 0,43 ⟹ (𝛼) = 220 46′ + 𝑛𝑡𝑙 : 0,89 + 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 : 380 N.m + 𝑟𝑏𝑥 = 𝜆 𝑟0 = 0,95.0,419 = 0,398 ( m ) Với: 𝑟0 = ( 𝐻 + d ).25,4 = ( 16 + 8,5 ).25,4 = 419 (mm) = 0,419 (m) 𝜆 = 0,95 𝑟 0,398 + 𝑖0 = 𝜃 𝑏𝑥 = 45 =6 2.65 2.65 Với : 𝜃 = 50 ( với xe tải 40 ÷ 50 ) ⇒ 𝑖ℎ1 ≥ 7800.10.0,398.0,405 0,89.6.380 = 6,2 Theo đk bám: ⇒ 𝑖ℎ1 ≤ 𝐺.𝑟𝑏𝑥.φ𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑡𝑙 𝑖0 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 7800.10.0,398.0,7 0,89.6.380 = 10,7 Vậy 𝑖ℎ1 = 6,5 ( theo điều kiện 6,2 ≤ 𝑖ℎ1 ≤ 10,7 ) - Để tối ưu tính kinh tế tuổi thọ động ta chon 𝑖ℎ𝑛 = 𝑖ℎ5 = 𝑖ℎ𝑖 = 𝑛−1 √𝑖ℎ1 𝑛−𝑘 1.2 Tay số 1: 𝑖ℎ1 = 6,5 1.3 Tay số 2: 𝑖ℎ2 = 4,07 1.4 Tay số 3: Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm 𝑖ℎ3 = 2,55 1.5 Tay số 4: 𝑖ℎ4 = 1,6 1.6 Tay số (𝑖ℎ𝑛 ): 𝑖ℎ5 = 1.7 Tay số lùi: 𝑖𝐿 =𝑖ℎ1 ( 1,2 ÷ 1,3 ) ⟹ 𝑖𝐿 = 6,5.1,2 = 7,8 2.2 Chọn vật liệu - Do làm việc mơi trường có tải trọng lớn nên ta chọn vật liệu chế tạo bánh là: Thép Nhiệt luyện Độ cứng 20X Thấm cacbon 46 ÷ 53 HRC [𝜎𝑏 ] = 650MPa [𝜎𝑐ℎ ] = 400 MPa 2.3 Tính tốn kích thước hộp số 2.3.1 Tính toán sơ khoảng cách trục A = a 3√𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 = 18 √380 = 130 ( mm ) - Với : + a : hệ số kinh nghiệm a = 18 ( tơ tải 17 ÷ 19 ) + 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 : 380 N.m ⟹ A = 130 ( mm ) thỏa điều kiện xe tải 85 ÷ 160 ( mm ) 2.3.2 Tính Modun pháp tuyến bánh - Với m : modun pháp tuyến m = (0,032 ÷ 0,04 ).A ⟹ m = 0,035.130 = 4,5( mm ) 3.3 Xác định số bánh A= 𝑚𝑎 (𝑍𝑎 + 𝑍′𝑎 ) 2.𝑐𝑜𝑠𝛽𝑎 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm ⟺ 𝑍𝑎 + 𝑍′𝑎 = 𝐴.2.𝑐𝑜𝑠𝛽𝑎 𝑚𝑎 = 130.2.√3 2.4,5 = 50 - Với 𝛽 = 300 ( ô tô tải 200 ÷ 300 ) - Ta có : 𝑖𝑎 = Z′a Za = 2,1 ( ô tô 𝑖𝑎 1,6 ÷ 2,5 ) ⟹ Ta chọn 𝑍𝑎 = 16 ; 𝑍′𝑎 = 34 ⟹ 𝑖𝑎 = 34 16 = 2,125 - Do số làm tròn nên khoảng trục A thay đổi : A= 𝑚𝑎 (𝑍𝑎 + 𝑍′𝑎 ) 2.𝑐𝑜𝑠𝛽𝑎 = 4,55.(16 + 34) 2.𝑐𝑜𝑠300 2.3.4 Tính tốn bánh chủ động 𝑖𝑔𝑖 = - - - - - ia Tay số 1: 𝑖𝑔1 = - ii 6,5 2,125 = 3,05 Tay số : 4,07 𝑖𝑔2 = 2,125 𝑖𝑔3 = 2,125 = 1,9 Tay số : 2,55 = 1,2 Tay số : 1,6 𝑖𝑔4 = 2,125 𝑖𝑔5 = 2,125 = 0,75 Tay số : = 0,47 Tay số lùi : 𝑖𝑔𝐿 = 7,8 2,125 = 3,67 = 130 ( mm ) Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm a) Xác định số bánh trục trung gian 𝑍𝑖 = - - - 2.130 = 14,2 4,5.( 1+3,05 ) Tay số 2: 2.130 𝑍2 = 4,5.( 1+1,9 ) 𝑍3 = 4,5.( 1+1,2 ) = 19,9 Tay số 3: 2.130 = 26,2 Tay số 4: 𝑍4 = - 𝑚𝑖 (1+ 𝑖𝑔𝑖 ) Tay số 1: 𝑍1 = - 2.𝐴.𝑐𝑜𝑠𝛽𝑖 2.130 4,5.( 1+0,75 ) = 33,01 Tay số lùi : 𝑍𝐿 = 2.131 4,5.( 1+3,67 ) = 12,37 Vậy ta chọn : 𝑍1 = 14 ; 𝑍2 = 20 ; 𝑍3 = 26 ; 𝑍4 = 33; 𝑍𝐿 = 15 Xác định lại góc nghiêng : tag𝛽𝑖 = - tag𝛽2 = - tag𝛽3 = - tag𝛽4 = 𝑍2 𝑍𝑎′ 𝑍3 𝑍𝑎′ 𝑍4 𝑍𝑎′ 𝑡𝑎𝑔𝛽 = 𝑡𝑎𝑔𝛽 = 𝑡𝑎𝑔𝛽 = 20 34 26 34 33 34 𝑍𝑖 𝑍𝑎′ 𝑡𝑎𝑔𝛽 tag(300 ) ⟹ 𝛽1 = 180 45′ tag(300 ) ⟹ 𝛽1 = 230 49′ tag(300 ) ⟹ 𝛽1 = 290 15′ - Xác đính lại số bánh trục trung gian - Tay số 2: Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm 𝑍2 = - 2.130.cos(180 45′ ) 4,5.( 1+1,9 ) Tay số 3: 𝑍3 = - = 21,22 2.130.(230 49′ ) 4.( 1+1,2 ) = 27,02 Tay số 4: 𝑍4 = 2.130.cos(290 15′ ) 4,5.( 1+0,75 ) = 33,9 - Vậy ta chọn : 𝑍2 = 21 ; 𝑍3 = 27 ; 𝑍4 = 34 b) Xác định số bánh trục thứ cấp 𝑍𝑖′ = 𝑍𝑖 𝑖𝑔𝑖 - Tay số : 𝑍1′ = 14.3,05 = 42,7 - Tay số : 𝑍2′ = 21.1,9 = 39,9 - Tay số : 𝑍3′ = 27.1,2 = 32,4 - Tay số : 𝑍4′ = 34.0,75 = 25,5 - Tay số lùi : 𝑍𝐿′ = 15.3,67 = 55,05 Vậy ta chọn : 𝑍1′ = 43 ; 𝑍2′ = 40 ; 𝑍3′ = 32 ; 𝑍4′ = 26 ; 𝑍𝐿′ = 55 10 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm 2.3.5 Momen xoắn tác dụng lên bánh M Tay số Tay số Tay số Tay số Tay số lùi 𝑀𝑖 =𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ𝑖 0,96 2420,6 1515,6 949,2 595,8 2904,7 2.3.6 Bề rộng bánh B Tay số ( 4,4 ÷ ).m (mm) 5.4,5 = 22,5 ( ÷ 8.6 ).m (mm) Tay số Tay số Tay số Tay số lùi 5.4,5 = 22,5 8.4,5 = 36 8.4,5 = 36 8.4,5 = 36 2.3.7 Moodun pháp tuyến Tay số m ms = ( Tay số Tay số Tay số 4,5 𝑚 𝑐𝑜𝑠𝛽𝑖 4,5 4,75 ) Tay số lùi 4,55 5,2 2.3.8 Bước pháp tuyến Tay số t = m.3.14 (mm) ts= ( 𝑚 𝑐𝑜𝑠𝛽𝑖 ).3.14 Tay số Tay số Tay số 14,13 Tay số lùi 14,13 14,9 14,3 16,3 2.4 Tính tốn kiểm tra ứng suất uốn 𝜎𝑢 = 0,24 𝜎𝑢 = 0,36 𝑃 𝑏.𝑡.𝑦 𝑃 𝑏.ts 𝑦 ( trụ thẳng ) ( trụ nghiêng ) - Với : 11 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm + P : lực vòng P 𝑃𝑖 = Tay số 2.𝑀𝑖 𝑍𝑖 𝑚 Tay số Tay số Tay số Tay số lùi 𝑃1 = 𝑃𝐿 = 2.2420,6 14.4,5.10−3 2.2904,7 15.4,5.10−3 =86065,2 ( N) =76844(N) 𝑃𝑖 = P2= 2.𝑀𝑖 2.1515,6 21.4,75.10−3 =30387,9(N) 𝑍𝑖 𝑚𝑠 P3= 2.949,2 27.4,55.10−3 P4= 2.595,8 34.5,2.10−3 =15452,8(N ) =6739,8( N ) + b : bề rộng bánh + t : bước pháp tuyến + y : hệ số dạng ( theo bảng 4.1 – giáo trình tính tốn thiết kế tơ – thầy Đặng Qúy, trang 52 ) Tay số 𝑍𝑡𝑑 = 𝑍 y cos(𝛽)3 21 0,108 24 0,112 35 0,128 51 0,145 Lùi 23 0,112 - Theo công thức 4.17 cho bánh trụ xiên (giáo trình tính tốn thiết kế tơ – thầy Đặng Qúy, trang 51 ) ta có : 𝜎𝑢 𝜎𝑢 = 0,24 Tay số Tay số lùi 𝑃 𝑏.𝑡.𝑦 𝜎𝑢1 = 0.24.76844 22,5.14,13.0,108 = 537(MN/𝑚2 ) 12 𝜎𝑢1 = 0.24.86065,2 22,5.14,13.0,112 = 580(MN/𝑚2 ) Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm 𝜎𝑢 𝜎𝑢 = 0,36 Tay số Tay số Tay số 𝑃 𝑏.ts 𝑦 𝜎𝑢2 = 0.36.30387,9 36.14,9.0,112 182(MN/𝑚 ) = 𝜎𝑢2 = 0.36.15452,8 36.14,3.0,128 84,5(MN/𝑚 ) 13 = 𝜎𝑢2 = 0.36.6739,8 36.16,3.0,112 37 (MN/𝑚 ) = Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Các Đăng 3.1 Thông số đầu: vmax = 119 km/h Giả thuyết bề dày trục rỗng δ = 1,85 ÷ 2,5 mm => δ = (mm) = × 10-3 (m) lcđ = 1600 mm Với chiều dài trục đăng > 1,4m ta tiến hành chia trục làm đoạn nhỏ l1 = 300 mm; l2 = 1300 mm Trong đó: Trục bố trí cố định điểm tựa Trục bố trí tự điểm tựa để đến cầu sau xe 3.2 Tính tốn đường kính trục đăng theo số vịng quay nguy hiểm: Ta có: nmax = 𝑛𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ5𝑂𝐷 = 4000 = 4000 (vong/phut) nt = nmax (1,2ữ2) = 4000 ì1,5 = 6000 (vong/phut) p dụng cơng thức tìm đường kính trục đăng loại trục rỗng, bố trí tự gối tựa Ở đoạn đăng thứ với chiều dài l = 1300 mm = 1,3 m 2D2 - 4δ.D+ (4δ2 - 𝑛𝑡2 ×𝑙 1,44×1010 )=0 2D2 – × × 10-3.D+ (4×(2 × 10-3)2 - 60002 ×1,34 1,44×1010 )=0 2D2 - 8×10-3 D – 7,12 × 10-3 = => D1 = 0,06 (m) , D2 = - 0,06 (m) Giải phương trình bật ta lấy nghiệm dương: D = 0,06 (m) = 60 (mm) Đường kính D = 60 mm tìm áp dụng ln cho trục cấu đăng 14 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Và đường kính đăng: d = D – x 2,5 = 60 – x 2,5 = 55 mm 3.3 Tính tốn kiểm tra trục đăng: Theo lý thuyết vận tốc góc nguy hiểm trục đăng ωt: ωt = √ CEJ ml3 (vận tốc góc lớn tốt cho trục) Trong đó: C hệ số phụ thuộc tính chất tải trọng loại điểm tựa => Trục thứ (l1 =300 mm) bố trí cố định điểm tựa có C = 384 Trục thứ hai (l2 =1300 mm) bố trí tự điểm tựa có C = 384/5 Xem thông số kết cấu E, J, l, m số: => ωt(trục 1) > ωt(trục 2) Vậy kiểm nghiệm bền ta phải kiểm nghiệm trục đăng thứ Kiểm nghiệm theo ứng suất xoắn τ góc xoắn θ : Ứng suất xoắn: τ= 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ1 𝑊𝑥 𝑐𝑜𝑠𝛼 = 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ1 𝑖𝑝1 𝜋𝐷2 𝛿 𝑐𝑜𝑠𝛼 380×6,5×1 = 3,14×602 ×2 × 10−3 = 226,2 (MN/m2) 𝑐𝑜𝑠20 Loại truyền moment xoắn từ hộp số hộp số phân phối đến cầu chủ động (góc α từ 15o đến 20o) Với α = 15o góc lệch hai trục đăng Ứng suất tìm τ ≤ [τ] = 100 ÷ 300 MN/m2 (nên đảm bảo điều kiện bền) Góc xoắn: θ= 180 𝜋 × 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ1 𝑙 𝐺.𝐽𝑥 𝑐𝑜𝑠𝛼 = 180 3,14 × 380×6,5×1,3 8,5.104 ×106 ×3,74.10−7 𝑐𝑜𝑠15 Với G = 8,5.104 MN/m2 : Mô đun đàn hồi xoắn Jx = 𝜋 32 (D4 – d4) = 3,14 32 (604 – 554) = 3,74 x 10-7 (m4) 15 = 5059’ Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm Jx: Moment qn tính tiết diện xoắn Góc θ cho phép: θ < [θ] = 3o ÷ 9o (5059’ < 3o ÷ 9o) => Nên đảm bảo điều kiện bền 3.4 Tính toán chốt chữ thập: Lực tác dụng lên chốt chữ thập: P= 𝑀𝑒𝑚𝑎𝑥 𝑖ℎ1 2𝑅.𝑐𝑜𝑠𝛼 = 380×6,5 2×51×10−3 𝑐𝑜𝑠15 = 25070 (N) Ứng suất uốn: σu = 𝑃.𝑙 2𝑊𝑢 ≤ [σu] = 350 (MN/m2) 25070×22×10−3 = = 344712500 (N/m2) = 344,7 (MN/m2) ≤ [σu] = 350 (MN/m2) 2×0,1×(20×10−3 )3 => Đảm bảo điều kiện bền Trong đó: Wu = 0,1.d3 moment chống uống mặt cắt A-A (hình tròn) Ứng suất cắt: τ= 𝑃 𝑆 ≤ [τ] = 170 (MN/m2) 16 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ = 25070 3,14×(20×10−3 )2 Trong S = 𝜋.𝑑2 Nhóm = 79,8 (MN/m2) ≤ [τ] = 170 (MN/m2) diện tích tiết diện A-A => Đảm bảo bền Ứng suất chèn dập: σcd = = 𝑃 ≤ [σcd] = 80 (MN/m2) 𝐹 25070 22×10−3 ×20×10−3 = 57 (MN/m2) ≤ [σcd] = 80 (MN/m2) Với F = l.dc : tiết diện cổ chốt => Đảm bảo bền 3.5 Tính tốn nạng đăng: Ứng suất uốn: σu = 𝑃.𝑒 𝑊𝑢 ≤ [σu] = 500 ÷ 800 (MN/m2) Với Wu = σu = 𝑏ℎ2 moment chống uốn tiết diện A-A (hình chữ nhật) 25070×47×10−3 (12×10−3 )×(36×10−3 ) = 454,59 (MN/m2) ≤ [σu] = 500 ÷ 800 (MN/m2) 17 Kết Cấu Tính Tốn Ơ Tơ Nhóm => Đảm bảo bền Ứng suất xoắn: τ= = 𝑃.𝑎 𝑊𝑥 ≤ [τ] = 80 ÷ 160 (MN/m2) 25070×23×10−3 0,267×12×10−3 ×36×10−3 = (MN/m2) ≤ [τ] = 80 ÷ 160 (MN/m2) => Đảm bảo bền Với Wx = K.b.h Trong h b = 36 12 =3 Hệ số K chọn theo tỷ lệ h/b tra bảng sau: h/b 1,5 1,75 2,5 K 0,208 0,231 0,239 0,246 0,258 0,267 0,282 18 ... Nemax = 140ps(103Kw)/2800rpm Thông số lốp 8.5R16 – 14PR Hộp số dọc (có số O.D) cấp tay số số OD Độ dốc tối đa 42% Chọn hệ số cản lăn f = 0,02 Hệ số bám φ = 0,7 Các kích thước đo thực tế trục... 8.6 ).m (mm) Tay số Tay số Tay số Tay số lùi 5.4,5 = 22,5 8.4,5 = 36 8.4,5 = 36 8.4,5 = 36 2.3.7 Moodun pháp tuyến Tay số m ms = ( Tay số Tay số Tay số 4,5