Đề tài tính toán, thiết kế trục các đăng xe toyota innova 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC: TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG XE TOYOTA INNOVA 2015 Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Lớp: 19DOTA1 Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đỗ Minh Triết Sinh viên thực hiện: Nguyễn Trung Đan MSSV: 1911250045 LỚP: 19DOTA1 Phan Thanh Hưng MSSV: 1911250092 LỚP: 19DOTA1 Bùi Vỹ Khang MSSV: 1911250683 LỚP: 19DOTA1 Lâm Vỹ Khang MSSV: 1911250686 LỚP: 19DOTA1 Tp.HCM, ngày 29 tháng 08 năm 2022 LỜI CẢM ƠN          Để hoàn thành đồ án này, nỗ lực cá nhân, nhóm chúng tơi cịn nhận quan tâm nhiều cá nhân tập thể khác Trước hết, xin gửi lời cảm ơn đến thầy quản lí xưởng thực hành Hutech (Khu R), tạo điều kiện để dễ dàng sử dụng sở vật chất từ nhà trường, qua thuận tiện cho việc đo đạc kiểm tra           Đặc biệt, nhóm chúng tơi xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn – Thầy Nguyễn Đỗ Minh Triết hướng dẫn suốt q trình hồn thiện đồ án           Ngồi ra, chúng tơi cịn nhận giúp đỡ nhiệt tình từ bạn chung khóa, qua trao đổi thêm kiến thức kinh nghiệm cần thiết           Mặc dù cố gắng, nỗ lực, tìm tịi kiện để hồn thành đồ án này, nhiên chúng tơi khơng thể tránh khỏi thiếu sót đồ án Chúng tơi mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy, bạn để chúng tơi hồn thành đồ án tốt           Cuối cùng, kính chúc thầy dồi sức khỏe thành cơng nghiệp giảng dạy Chúc bạn hoàn thành tốt đồ án nhiều thành công sống Xin cám ơn MỤC LỤC CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI .1 1.4 NỘI DUNG TRỤC CÁC ĐĂNG 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN .2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG .3 2.1.1 Công dụng 2.1.2 Phân loại 2.1.3 Cấu tạo bố trí .4 2.2 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE .6 2.2.1 Trục đăng Mercedes C180 2.2.2 Trục đăng Mazda MT50 2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG .8 3.1 TÍNH TỐN 3.1.1 Bảng thông số 3.1.2 Tính tốn 3.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ .11 3.2.1 Phương pháp thiết kế .11 3.2.2 Công cụ thiết kế 11 3.3 KẾT QUẢ THIẾT KẾ 12 3.3.1 Các vẽ chi tiết trục đăng 12 3.2.2 Lắp ghép 17 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 4.1 KẾT LUẬN 20 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN .20 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Trục đăng tô Hình 2.2 Cấu tạo trục đăng Hình 2.3 Các đăng đồng tốc Hình 2.4 Các đăng khác tốc Hình 2.5 Trục đăng Mercedes C180 Hình 2.6 Hình ảnh thực tế trục đăng xe Mazda MT50 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế trục đăng xe Toyota Innova 2015 Hình 3.1 Truyền động đăng .8 Hình 3.2 Hình 3D Ốp vịng bi .12 Hình 3.3 Hình chiếu 2D Ốp vịng bi .13 Hình 3.4 Hình 3D Khớp nối đăng 13 Hình 3.5 Hình chiếu 2D Khớp nối đăng 14 Hình 3.6 Hình 3D Trục chữ thập 15 Hình 3.7 Hình chiếu 2D trục chữ thập 15 Hình 3.8 Hình 3D Trục truyền đăng 16 Hình 3.9 Hình chiếu 2D Trục truyền đăng 16 Hình 3.10 Hình 3D Nạng .16 Hình 3.11 Hình chiếu 2D Nạng 17 Hình 3.12 Chi tiết 3D Trục chữ thập 18 Hình 3.13 Ghép trục chữ thập với khớp đăng 18 Hình 3.14 Ghép nạng với trục chữ thập 18 Hình 3.15 Trục đăng hoành chỉnh 19 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Bảng thông số đăng Toyota Innova 2015 CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ - Ngày nay, với phát triển không ngừng công nghệ, kinh tế dần tăng trưởng việc sở hữu xe việc khơng cịn q xa lạ tất người Ta dễ dàng nhìn thấy nhiều loại xe từ xe sedan hạng A gia đình đến loại xe sang khắp đường phố Việt Nam Ngồi phát triển khơng ngừng mẫu mã bùng nổ doanh số bán xe, kèm theo trang bị động phải cải tiến đồng bộ, để phù hợp với nhu cầu người sử dụng Những đòi hỏi tốc độ, công suất động ngày tăng, qua ta phải cải tiến, thiết kế chi tiết cách thông minh hoạt động đạt công suất tối ưu Một số Trục đăng – chi tiết đặc biệt quan trọng, thiếu q trình chuyển động tơ Đó chi tiết nghiên cứu đồ án 1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu đồ án Trục đăng sử dụng Toyota Innova 2015 1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Ngiên cứu thiết kế tìm hiểu kiến thức chi tiết trục đăng xe - Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế 2D, 3D thiết kế trục đăng xe Toyota Innova 2015 Từ thơng số kích thước đo từ thực tế - Đồng thời, đưa hướng phát triển cho việc thiết kế trục đăng 1.4 NỘI DUNG TRỤC CÁC ĐĂNG - Đồ án tập trung nghiên cứu nội dung sau: + Nghiên cứu nhiệm vụ, kết cấu, cơng dụng ngun lí làm việc trục đăng + Trình bày vẽ chi tiết trục đăng + Đưa hướng phát triển, giúp chi tiết ngày hoàn thiện 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Quá trình thực đồ án bao gồm + Phân tích để chọn chi tiết vẽ phù hợp + Thực đo đạc, kiểm tra hệ thống số liệu, kiện + Tiến hành vẽ phát thảo, chỉnh sửa vẽ 2D 3D + Viết báo cáo hoàn thành đồ án - Các phương pháp thực hiện: + Phương pháp thu thập thông tin + Phương pháp đo trực tiếp + Phương pháp vẽ kỹ thuật 1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN - Chương 1: Mở đầu - Chương 2: Cơ sở lí thuyết trục đăng - Chương 3: Tính tốn, thiết kế, mơ chi tiết trục đăng - Chương 4: Kết luận hướng phát triển đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG 2.1.1 Cơng dụng - Trục đăng hay cịn gọi trục truyền gồm đoạn trục nối với khớp đăng then hoa di chuyển trượt Nó dùng để truyền chuyển động cụm khơng nằm chung đường thẳng mà nhờ có góc nghiên để truyền lực Hình 2.1 Trục đăng tô 2.1.2 Phân loại - Theo công dụng + Các đăng nối hộp số với cầu chủ động + Các đăng nối cầu chủ động với bánh xe - Theo đặc điểm động học + Các đăng khác tốc: vận tốc quay trục khớp đăng khác + Các đăng đồng tốc: vận tốc quay trục khớp đăng - Theo số khớp đăng + Loại đơn + Loại kép 2.1.3 Cấu tạo bố trí - Trục đăng có cấu tạo từ ống thép cacbon rỗng nhẹ, chịu lực xoắn uốn Các đăng thiết kế loại đoạn đoạn nối vòng bi đỡ nhằm giảm độ rung tiếng ồn Hình 2.2 Cấu tạo trục đăng - Khớp đăng đồng tốc + Bảo đảm tốc độ trục chủ động trục bị động điều kiện góc hai trục nhỏ 35o + Gồm nửa khớp, khớp đầu liền trục, khớp có khoét rãnh, rãnh khớp có đặt viên bi để truyền momen từ nang chủ động đến nang bị động, viên bi thứ để định tâm nằm khớp giữ chốt Hình 2.3 Các đăng đồng tốc - Khớp đăng khác tốc hai đâu nạng hình chữ U, hai đầu có lỗ để lắp với trục chữ thập Thông qua trục chữ thập giúp trục đăng quay tròn quay nghiêng + Ổ bi hãm khóa, thường bơi trơn định kì mỡ + Các đoạn thân liên kết then hoa có khả trượt bơi trơn vú mỡ + Trục thiết kế rỗng làm giảm trọng lượng + Nhược điểm đăng khác tốc vận tốc hai trục khơng Phụ thuộc vào góc hai trục Hình 2.4 Các đăng khác tốc 2.2 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE 2.2.1 Trục đăng Mercedes C180 2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế trục đăng xe Toyota Innova 2015 Các đăng sử dụng Toyota Innova loại khớp nối CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG 3.1 TÍNH TỐN 3.1.1 Bảng thơng số Bảng 3.1 Bảng thông số đăng Toyota Innova 2015 Công suất cực đại 134/5600 hp/rpm Momen cực đại 186/4000 Nm/rpm Vận tốc cực đại v = 175 km/h Số vòng quay cực đại động nemax = 5300 v/p Chiều dài trục Các đăng l = 175 mm = 0,175 m Đường kính ngồi đăng D = 39,40 mm = 0,0394 m Đường kính đăng d = 36 mm = 0,036 m Momen M1 = 183 Nm Đường kính ngồi then hoa D = 36 mm = 0,036 m Đường kính then hoa d = 30 mm = 0,03 m 3.1.2 Tính tốn  Tính tốn kiểm tra trục đăng Hình 3.1 Truyền động đăng Trên hình 3.1 truyền động đăng từ trục sang trục với góc α > Công suất trục N công suất trục N N 1= N M 1.ω 1= M 2.ω (1) Nếu K khớp đăng đồng tốc ω 1=ω => M 1= M Nếu K khớp đăng khác tốc ω ≠ ω2 => M ≠ M Từ (1) ta có M 1.ω 1= M 2.ω M1 ω1 M 2=M = ω2 ω2 ( ) ω1 => M 2= M max ( Theo (2) ( (2) ω2 ω )=( ) ω1 ω1 ω2 ) =cosα ω1 Bởi vậy: M max= M1 cosα (3) Với α > cosα < => M max> M Vậy K khớp đăng khác tốc trục chịu mômen xoắn lớn trường hợp K khớp đăng đồng tốc Cho nên tính toán trục bị động ứng với trường hợp K khớp đăng khác tốc  Khi làm việc trục chịu xoắn, uốn, kéo (hoặc nén) Trong ứng suất xoắn lớn so với ứng suất lại, cần tập trung tính trục theo giá trị M max= = M M emax ihl i pl = cosα cosα (4) 183 1 = 211,31 Nm cos 30  Ứng suất xoắn cực đại trục đăng τ= M max M emax ihl i pl = WX W X cosα [MN/m²] (5) 183 1.1 = 51,04 4,14.10−6 cos 30 = Trong W X Mơ men chống xoắn nhỏ trục đăng W X= π D2 δ =1.57 D δ = 1,57 (0,0394)2 0,0017 = 4,14.10-6 (6) Với Bề dày trục đăng: δ = D−d 0,0394−0,036 = = 0,0017 m 2 D,d đường kính ngồi trục đăng  Giá trị góc xoắn θ trục đăng là: θ= ¿ 180 M emax i h i p1 l (7) π G J x cos α 180 183 1.1 0,175 = 8,8o π 80.3.30 Trong Jx – Mơ men qn tính tiết diện xoắn G – Mơ đuyn đàn hồi xoắn G = 80GN/m2 = 8.105kG/cm Góc θ cho phép: Khi tính theo xoắn hệ số bền dự trữ theo giới hạn chảy dịch chuyển lấy Jx khoảng ÷ 3,5  Khi xe chuyển động, cầu xe dao động, nên khoảng cách hai tâm hai khớp đăng thay đổi trượt rãnh then hoa Lúc trục đăng chịu lực chiều trục Q Q= = M emax i hl i pl µ (8) D t +d t 183.1.1 0,06 = 665,45 N 0,036+0,030 10 Trong D t d t – đường kính ngồi then hoa µ - Hệ số ma sát then hoa Khi bụi trn tt: = 0.04 ữ 0.06 (chn 0,06) Khi bụi trn kộm: = 0.11 ữ 0.12 Rãnh then hoa trục đăng kiểm tra theo cắt chèn dập Vì then hoa lắp ghép lỏng nên ứng suất cắt thừa nhận bằng: τ ≤ [ τ ] =30 MN /m Ứng suất chèn dập thừa nhận bằng: σ cd ≤ [ σ cd ] =65 MN /m2 3.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ 3.2.1 Phương pháp thiết kế : - Phương pháp thu thập thông tin: + Tài liệu thông tin đồ án nhóm thu thập qua tài liệu có liên quan lưu hành nội trường ĐH Công nghệ TP Hồ Chí Minh + Một số tài liệu có liên quan nhóm thu thập qua trang mạng điện tử thống đáng tin cậy cộng đồng ô tô hoạt động nhiều người biết đến - Phương pháp đọc vẽ kỹ thuật: Đây phương pháp đọc giá trị đại lượng đo xác định cách trực tiếp qua số đo số hiển thị vẽ 2D chi tiết Chúng ta sử dụng phương pháp đọc trực tiếp phần kích thước cần thực thiết kế dựa vẽ 2D ký hiệu học - Phương pháp vẽ kỹ thuật Từ thơng số kỹ thuật đọc tính tốn Chúng ta sử dụng phần mềm solidworks để thiết kế chi tiết 3D xuất sang 2D Trình bày vẽ theo TCVN -ISO 3.2.2 Công cụ thiết kế: Phần mềm thiết kế chính: SOLIDWORKS * Các lệnh để vẽ lắp ráp chi tiết Trục đăng  Môi trường Part: môi trường để vẽ chi tiết 3D  Mục Sketch: chứa công cụ để vẽ chi tiết 2D 11  Lệnh Line: Vẽ đường thẳng  Lệnh Circle: Vẽ đường tròn  Lệnh Rectangle: Vẽ hình chữ nhật  Lệnh points arc: Vẽ cung tròn  Lệnh Spline: Vẽ đường cong  Lệnh Polygon: Vẽ hình đa giác  Lệnh Smart Diemension: Định kích thước cho chi tiết * Một số cơng cụ hỗ trợ: Mirror, Trim, Line and Circular sketch, pattern, Offset * Mục Feature: chứa công cụ để tạo khối 3D cho chi tiết:  Extrude Boss: Tạo khối 3D cho biên dạng 2D  Extrude Cut: Dùng để cắt theo biên dạng khối 3D có sẵn  Revolve Boss: Tạo khối 3D cách xoay 2D quay quanh trục  Revolve Cut: Xoay biên dạng 2D quay trục để cắt khối 3D có sẵn * Một số công cụ tạo khối khác: Swept, Loft, Boundary, …  Các nhóm cơng cụ xây dựng: Rib, Shell, Draft, Fillet, Chamfer, …  Các nhóm công cụ hỗ trợ: Mirror, Line and Circular pattern, …  Môi trường Assembly: môi trường để lắp ghép chi tiết 3D 29  Mate: thiết lập ràng buộc chi tiết lại với  Standard Mates: Parallel, Tangent, Concentric, Coincident, …  Advanced Mates: Profile Center, Symmetric, Path Mate, Width, …  Mechanical Mates:Distance, Angle, … 3.3 KẾT QUẢ THIẾT KẾ 3.3.1 Các vẽ chi tiết trục đăng - Ốp vòng bi trục chữ thập 12 Hình 3.2 Hình 3D Ốp vịng bi Hình 3.3 Hình chiếu 2D Ốp vịng bi - Khớp nối đăng 13 Hình 3.4 Hình 3D Khớp nối đăng Hình 3.5 Hình chiếu 2D Khớp nối đăng Khớp có tác dụng thay đổi phương truyền mơ men mức nhỏ khoảng độ ghép nối giữa truyền động các đăng để tăng thêm khoảng cách 14 - Trục chữ thập Hình 3.6 Hình 3D Trục chữ thập Hình 3.7 Hình chiếu 2D trục chữ thập Khớp đăng kiểu chữ thập sử dụng phổ biến cấu tạo chúng đơn giản làm việc xác Ở nhóm em thiết kế lại trục chũ thập đơn giản để phù hợp với việc mô 15 - Trục truyền đăng Hình 3.8 Hình 3D Trục truyền đăng Hình 3.9 Hình chiếu 2D Trục truyền đăng - Nạng 16 Hình 3.10 Hình 3D Nạng Hình 3.11 Hình chiếu 2D Nạng 3.2.2 Lắp ghép - Sau trình đọc kỹ thuật chi tiết kích thước Chúng ta tiến hành mơ 3D cụm chi tiết Trục đăng, sử dụng môi trường Essembly phần mềm Solidworks để lắp ráp chi tiết rời rạc lại với thành khối thống Chúng ta sử dụng lệnh như: Inset Compponets để lấy chi tiết môi trường lắp ráp Lệnh Mate dùng để thiết lập ràng buộc với nhau, sử dụng ràng buộc: Concident, Concentric để lắp trục khuỷu với truyền Hình 3.() kết q trình mơ 3D bao gồm q trình lắp ghép chi tiết Ngồi ra, hình cịn thể hình chiếu đứng, hình chiếu 17 hình chiếu cạnh cụm chi tiết trục đăng - Lắp ghép vòng bi với trục chữ thập: vòng bi lấy từ thư viện solidworks Cách lấy sau : Design Library -> Toolbox-> ANSI Metric>Bearings -> Roller Bearings -> Chọn vịng bi Needle Roller(AFBMA 18.1.3.4)NM Hình 3.12 Chi tiết 3D Trục chữ thập Hình 3.13 Ghép trục chữ thập với khớp đăng - Sau lắp ghép phớt-chốt chữ thập-khớp nối đăng lưu lại mở file new drawing lấy tất chi tiết lại vào chốt trục đăng vừa lắ ghép để tiến hành ghép lại với Lắp ghép chi tiết với cách nhân đôi thêm chốt trục đăng 18 - Tương tự làm phần lấy chi tiết thiết kế dùng lệnh ghép lại với ta chi tiết trục đăng hồn chỉnh Hình 3.14 Ghép nạng với trục chữ thập Hình 3.15 Trục đăng hồnh chỉnh - Cuối trình nghiên cứu, phát triển, thiết kế chi tiết trục đăng Từ đó, nhóm tiến hành mơ 3D, lắp ráp chi tiết riêng lẻ thành khối hồn chỉnh để mơ chuyển động 3D Trục đăng, giúp dễ dàng hiểu nguyên lí hoạt động 19 cụm chi tiết, đưa vẽ tổng hợp hình chiếu Hình 3.() có nhìn tổng qt hệ chuyển động Trục đăng 20 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 KẾT LUẬN - Từ phân tích cho thấy TRỤC CÁC ĐĂNG chi tiết quan trọng động xe ô tô Chi tiết có cấu tạo, nguyên lý hoạt động đơn giản kiến thức quan trọng ngành kỹ thuật ô tô mà theo đuổi - Những số liệu đo đạc, tính tốn đọc hiểu thơng số kỹ thuật kích thước phận mà nhóm em thể vẽ - Trong thời gian thực đồ án chúng em nâng cao thêm kĩ làm việc nhóm, thành thạo việc sử dụng phần mềm solidwork hiểu nguyên lý hoạt động chi tiết trục đăng - Sáu tuần để tìm hiểu làm đồ án thời gian chưa đủ để tìm hiểu kĩ, đồ án lần tránh khỏi sai sót Vì vậy, nhóm em mong nhận giúp đỡ thầy để ngày hồn thiện Nhóm em xin chân thành cảm ơn ! 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN - Nhóm cần phải khắc phục thiếu sót bổ sung kiến thức, kỹ đề tài nhận - Mở rộng thêm phần tính tốn, thơng số, hình ảnh chi tiết để thành nên phận - Hoàn chỉnh chi tiết lắp vào trở thành phận hoàn chỉnh 21 ... án Trục đăng sử dụng Toyota Innova 2015 1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Ngiên cứu thiết kế tìm hiểu kiến thức chi tiết trục đăng xe - Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế 2D, 3D thiết kế trục đăng xe Toyota. .. xe Mazda MT50 Các đăng sử dụng Mazda MT50 loại khớp nối 2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 Hình 2.7 Hình ảnh thực tế trục đăng xe Toyota Innova 2015 Các đăng sử dụng Toyota Innova loại khớp... Mercedes C180 2.2.2 Trục đăng Mazda MT50 2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG .8 3.1 TÍNH TỐN 3.1.1