Tính toán kết cấu ô tô đề tài tính toán thiết kế kết cấu ô tô toyota innova g 2 0 mt 2010

BỘ CÔNG THƯƠNG

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

-o0o -

BÀI BÁO CÁO GIỮA KỲ

MÔN HỌC PHẦN: TÍNH TOÁN KẾT CẤU Ô TÔ

Đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU Ô TÔ

BỘ CÔNG THƯƠNG

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

-o0o -

BÀI BÁO CÁO GIỮA KỲ

MÔN HỌC PHẦN: TÍNH TOÁN KẾT CẤU Ô TÔ

Đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU Ô TÔ

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC NHÓM

Nội dung chương 2; 3.2; 4 Kiểm tra, duyệt bài, chỉnh sửa báo cáo

Tốt

2 Nguyễn Thành Đạt 20107911 Nội dung phần 1; 3.1; 3.4 Tốt

5 Nguyễn Đặng Thanh Thái 20108571 Nội dung phần 3.3; 5; 6 Tốt

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

LỜI CẢM ƠN

Chúng em chân thành biểu đạt lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy ThS Trần Anh Sơn và trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM - Khoa Công Nghệ Động Lực đã dành cho chúng em sự quan tâm và hỗ trợ tận tình trong suốt quá trình học tập môn Tính toán Kết cấu Ô tô

Dưới sự hướng dẫn của Thầy Trần Anh Sơn, chúng em đã được trang bị những kiến thức chắc chắn về cấu tạo, động học và động lực học các chi tiết của hệ thống khung gầm ô tô, từ ly hợp, hộp số cho đến truyền động các đăng/bán trục Sự sâu sắc và nhiệt huyết mà Thầy mang lại qua các bài giảng đã giúp chúng em hiểu biết rõ hơn về lĩnh vực này và sẵn sàng áp dụng vào thực tiễn trong tương lai

Nhóm chúng em cũng xin bày tỏ sự biết ơn đến tất cả các Quý Thầy Cô, đã chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm và ý kiến đóng góp quý báu, giúp chúng em hoàn thiện hơn trong quá trình học tập và rèn luyện

Mặc dù chúng em nhận thức được còn nhiều hạn chế và sai sót trong bài báo cáo này, những sự hỗ trợ và động viên từ phía Thầy Cô và bạn bè sẽ giúp chúng em vượt qua và tiến bộ hơn trong tương lai

Một lần nữa, chân thành cảm ơn ThS.Trần Anh Sơn và toàn thể cộng đồng giảng viên trường Đại học Công Nghiệp Tp.HCM - Khoa Công Nghệ Động Lực

NHÓM CHÚNG EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

Mục lục

1.Tính và chọn tỷ số truyền hộp số dọc 5 cấp có 1 số OD _ 1

1.1.Tỷ số truyền số 1: 1 1.1.Tỷ số truyền các số trung gian 2

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

2.1.Khoảng cách giữa các tru ̣c 3 2.2.Chọn mô – đun pháp tuyến và góc nghiêng của bánh răng 3 2.3.Xác định số răng của các bánh răng 3

3.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe sang số 1-3, 2-4, 4-5, 5-1-3, 4-2, 2-1, ly hợp không ly khi gài số, bộ đồng tốc bị hỏng) 6

3.1.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 1 với tốc độ 30 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng) 6 3.2.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 2 với tốc độ 40 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 4, bộ đồng tốc bị hỏng) 7 3.3.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 4 với tốc độ 60 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 5, bộ đồng tốc bị hỏng) 8 3.4Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 5 với tốc độ 80 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng) 9 3.5.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 4 với tốc độ 50 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 2, bộ đồng tốc bị hỏng) 10 3.6.Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 2 với tốc độ 30 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 1, bộ đồng tốc bị hỏng) 11

4.Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đóng ly hợp êm dịu nhất 12

4.1.Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đóng ly hợp êm dịu nhất (Giả sử di chuyển tay số 2 với tốc độ 40 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly hợp gài số 3) 12

6.Xác định kích thướt (𝐑𝟏, 𝐑𝟐) của đĩa ma sát ly hợp thỏa điều kiện bền theo áp suất cho phép _ 17 7.Xác định đường kính trục các đăng (D, d) theo số vòng quay nguy hiểm và ứng suất xoắn _ 19

7.1.Theo số vòng quay nguy hiểm: 19

7.2.Theo ứng suất xoắn: 20

8.Kiểm nghiệm bền trục các đăng theo ứng suất xoắn và góc xoắn 21 8.1.Kiểm nghiệm bền theo ứng suất xoắn: 21

8.2.Kiểm nghiệm bền theo góc xoắn: 21

9.Thiết kế đường kính trục bán trục thỏa điều kiện bền (chọn hệ số dư bền 2,5) 22 9.1.Trường hợp 1 (Lực X đạt giá trị cực đại 𝐗𝐢 = 𝐗𝐦𝐚𝐱) 22

9.2.Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱) 23

9.3.Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại 𝐙𝐢 = 𝐙𝐦𝐚𝐱) 23

9.4.Trường hợp 1 (Lực X đạt giá trị cực đại 𝐗𝐢 = 𝐗𝐦𝐚𝐱) 24

9.5.Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱) 25

9.6.Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại 𝐙𝐢 = 𝐙𝐦𝐚𝐱) 25

10.Kiểm nghiệm bền bán trục 26 10.1.Trường hợp 1 (Lực X đạt giá trị cực đại 𝐗𝐢 = 𝐗𝐦𝐚𝐱) 26

10.2.Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱) 27

10.3.Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại 𝐙𝐢 = 𝐙𝐦𝐚𝐱) 27

11.Tài liệu tham khảo _ 28

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Số vòng quay ứng với

Hệ số cản lăn đối với xe du lịch: f = 0,15

Hệ số cản tổng cộng của mặt đường tác dụng lên bánh xe: ψmax = f cos α + sin α = 0,15 cos 21° + sin 21° ≈ 0,5

Mô-ment xoắn cực đại của động cơ: Memax = 186 (N m) tại 4000 (vòng/phút) Ô tô du lịch hiệu suất truyền lực: ηt = 0,93

Tỷ số truyền lực chính:

io =π rbx nemax 30 ihn vmax Trong đó:

Số vòng quay cực đại: nemax = λ nN (vòng/phút)

Số vòng quay ứng với công suất cực đại: nN = 5600 (vòng/phút) Vì xe sử dụng động cơ xăng: λ = 1,1 nên

nemax= λ nN = 1,1.5600 = 6160 (vòng/phút)

Vì xe Innova có số dọc 5 cấp số và số truyền số cao nhất nên ta chọn: ihn = 0,85 Vận tốc cực đại của xe: vmax = 170 (km/h) = 47,22(m/s)

Tỷ số truyền lực chính io cùng với tỷ số truyền cao nhất ihn được xác định theo tốc độ cực đại của xe vmax

Vì xe du lịch trọng tâm xe nằm ở giữa nên: Gφ = Gcd = 0,5 G

Chọn hệ số phân bố tải lên cầu chủ động: mcd = 1,2 ÷ 1,35 ta chọn mcd = 1,3

1.2 Tỷ số truyền các số trung gian

Vì xe Innova hộp số dọc 5 cấp có số OD với số 4 là số truyền thẳng: ih4= 1 Xe du lịch xác định tỉ số truyền trung gian cấp số điều hòa:

2 Tính số răng của cặp bánh răng số (số 1, 2, 3, 4, 5) thỏa tỷ số truyền hộp số 2.1 Khoả ng cách giữa các tru ̣c

Xe ô tô du li ̣ch ta chọn hê ̣ số kinh nghiê ̣m: C = 13

A = C √M3 emax = 13 √1863 = 74,21 (mm)

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

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

Góc nghiêng của bánh răng đối với xe du lịch: β = 22 ÷ 34 Chọn mô-đun và góc nghiên của từng tay số:

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 cho ̣n sơ bô ̣ Za = 13 (răng) Tỷ số truyền của că ̣p bánh răng gài số 01:

3 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe 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)

3.1 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 1 với tốc độ 30 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng)

3.2 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 2 với tốc độ 40 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 4, bộ đồng tốc bị hỏng)

3.3 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 4 với tốc độ 60 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 5, bộ đồng tốc bị hỏng)

3.4 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 5 với tốc độ 80 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 3, bộ đồng tốc bị hỏng)

3.5 Xác định moment xung lượng sinh ra trên trục thứ cấp khi gài số (khi xe di chuyển ở tay số 4 với tốc độ 50 (km/h), không đạp ly hợp khi gài số 2, bộ đồng tốc bị hỏng)

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

4 Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đóng ly hợp êm dịu nhất

4.1 Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đó ng ly hợp êm dịu nhất (Giả sử di chuyển tay số 2 với tốc độ 40 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly hợp gài số 3)

Công trượt của ly hợp êm dịu:

Hệ số cản không khí đối với xe du lịch: K = 0,25 (Nms2/s4) Xe di chuyển trên đường bằng: α = 0, Pi = 0

Xe di chuyển trên đường có hệ số cản lăn: f = 0,015 Ô tô du lịch hiệu suất truyền lực: ηt = 0,93

Kích thướt tổng thể bên ngoài (DxRxC): 4,580x1,770x1,745 (m)

Diện tích cản chính diện: F = 0,8 Bo H = 0,8.1,770.1,745 = 2,47 (m2) Vận tốc khi xe di chuyển: v = 30 (km/h) = 8,33 (m/s)

Hệ số cản tổng cộng của mặt đường tác dụng lên bánh xe: ψ = f cos α + sin α = 0,015 cos 0° + sin 0° = 0,015 Vận tốc góc của đông cơ:

Ly hợp hoạt động trong điều kiện êm dịu nhất khi và chỉ khi: to = t1+ t2 = 2,5

4.2 Tính công trượt của ly hợp trong trường hợp đó ng ly hợp êm dịu nhất (Giả sử di chuyển tay số 5 với tốc độ 60 km/h trên đường nhựa tốt, đạp ly hợp gài số 4)

Công trượt của ly hợp êm dịu:

Hệ số cản không khí đối với xe du lịch: K = 0,25 (Nms2/s4) Xe di chuyển trên đường bằng: α = 0, Pi = 0

Xe di chuyển trên đường có hệ số cản lăn: f = 0,015 Ô tô du lịch hiệu suất truyền lực: ηt = 0,93

Kích thướt tổng thể bên ngoài (DxRxC): 4,580x1,770x1,745 (m)

Diện tích cản chính diện: F = 0,8 Bo H = 0,8.1,770.1,745 = 2,47 (m2) Vận tốc khi xe di chuyển: v = 60 (km/h) = 16,67 (m/s)

Hệ số cản tổng cộng của mặt đường tác dụng lên bánh xe: ψ = f cos α + sin α = 0,015 cos 0° + sin 0° = 0,015

Vận tốc góc của đông cơ:

5 Tính công trượt trong trường hợp kiểm nghiệm bền

Công trượt trong trường hợp kiểm nghiệm bền là công trượt trong trường hợp xe đứng

yên Nên ta có ωm = ωM và ωb = 0

Xe đang ở trạng thái đứng yên nên: v = 0; Pj = 0 Giả sử xe đứng yên trên đường nằm ngang: Pi = 0 Hệ số cản lăn trên đường có hệ số cản lăn: f = 0,015

Vậy công trượt trong trường hợp kiểm nghiệm bền sẽ là:

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

Moment ma sát của ly hợp:

Ml = β Memax = 1,5.186 = 279 (Nm)

Hệ số dự trữ của ly hợp đối vơi xe du lịch: β = 1,3 ÷ 1,75 chọn β = 1,5 Ngoài ra phương trình moment ma sát còn viết dưới dạng:

7 Xác định đường kính trục các đăng (D, d) theo số vòng quay nguy hiểm và ứng suất xoắn

7.1 Theo số vòng quay nguy hiểm:

Số vòng quay ứng với công suất cực đại: nN = 5600 (vòng/phút) Vì xe sử dụng động cơ xăng: λ = 1,1 nên Chọn chiều dài trục các đăng l = 1,5 (m)

Xe du lịch Innova 2010 thiết kế trục các đăng có điểm tựa đặt tự do trong các điểm tựa Theo bảng công thức (5.1): Công thức tính số vòng quay nguy hiểm nt:

7.2 Theo ứng suất xoắn:

Khi làm việc 2 trục sẽ chịu xoắn, uốn, kéo (hoặc nén)

Giá trị cho phép ứng suất xoắn: τ = 100 ÷ 300 (MN/m2) chọn τ = 100 (MN/m2) Chọn hệ số dư bền là 2 ⇒ Ứng suất tới hạn τ = 50 (MN/m2)

Giả thiết bề dày thành trụ rỗng δ = 1,85 ÷ 2,5 (mm) chọn δ = 2 (mm) = 2 10−3 (m)

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

8.1 Kiểm nghiệm bền theo ứng suất xoắn:

Khi làm việc 2 trục sẽ chịu xoắn, uốn, kéo (hoặc nén)

Vậy trục các đăng thỏa điều kiện bền theo ứng suất xoắn 8.2 Kiểm nghiệm bền theo góc xoắn:

Giá tri ̣ góc xoắ n của tru ̣c các đăng là:

9 Thiết kế đường kính trục bán trục thỏa 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 vòng qua các bánh xe chủ động B = 1,770 (m): Chiều rộng cơ sở của xe

hg – chiều cao trọng tâm xe có thể được tính như sau: hg= B

2 = 1770

2 = 885 (mm) = 0.885 (m)

Trường hợp xe đang truyền lực kéo: m2 = m2k có thể lấy theo giá trị trung bình sau: +Đối với xe du lịch: m2k = 1,2 ÷ 1,4 Chọn sơ bộ m2k = 1,3

Trường hợp xe đang phanh: m2k = m2p và có thể lấy theo giá trị trung bình sau: +Đối với xe du lịch: m2p = 0,8 ÷ 0,85 Chọn sơ bộ m2p = 0,825

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

Khi truyền với lực kéo cực đại:

Khi đang phanh với lực phanh cực đại:

ih1 – Tỉ số truyền hộp số (khi lực kéo cực đại thì tính ở tay số 1)

9.2 Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱) Trong đó: φ1 – hệ số bám ngang, có thể lấy φ1 ≈ 1

m2 = 1 khi xe trượt ngang

9.3 Trường hợp 3 (Lực Z đạt giá trị cực đại 𝐙𝐢 = 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 sẽ là: [σth] = 600  750 (MN/m2) Chọn [σth] = 600(MN/m2)

+Với hệ số dư bền là 2,5 ⇒ [σth] = 240 (MN/m2) để tính d cho 3 trường hợp +Khi nữa trục chỉ chịu xoắn thì ứng suất cho phép là:

[τ] = 500  650 (MN/m2)

+Góc xoắn trên 1m chiều dài của nữa trục là θ = 9° ÷ 15° Đối với dòng xe du lịch tính toán, thiết kế bán trục giảm tải 1/2

Chọn b = 40 (mm) – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn (ổ đỡ)

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

Khi truyền với lực kéo cực đại:

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

Ứng suất tổng hợp cả uốn và xoắn là:

9.5 Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱)

Ứng suất uốn tại tiết diện đặt bạc đạn ngoài:

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

Lúc này các nửa trục chỉ chịu uốn:

10 Kiểm nghiệm bền bán trục

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

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 = 30,76(MN/m2) < 600 MN/m2 (thỏa 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 σu =b m2p G2

0,2 d3 √1 + φ2 =0,04.0,825.21300

0,2 0,0493 2 √1 + 0,75

2

= 18670473,19(N/m2) = 18,67 (MN/m2) < 600(MN/m2)(thỏa điều kiện) 10.2 Trường hợp 2 (Lực Y đạt giá trị cực đại 𝐘𝐢 = 𝐘𝐦𝐚𝐱)

Ứng suất uốn tại tiết diện đặt bạc đạn ngoài:

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

Lúc này các nửa trục chỉ chịu uốn:

11 Tài liệu tham khảo

[1] PGS.TS Nguyễn Văn Phụng – Lý thuyết Hộp số tự động – Trường ĐH Công nghiệp

Tp.HCM

[2] Đặng Quý – Tính toán thiết kế ô tô – Trường ĐHSP kỹ thuật Tp.HCM, 2001

[3] PGS.TS Nguyễn Văn Phụng – Lý thuyết Ô tô – Trường ĐH Công nghiệp Tp.HCM

Trang web tham khảo:

[4] http://motoring.vn/mua-ban-oto/xe-da-dung-mpv/29622/3/toyota-innova-g-20-mt-2010.html

[5] https://automotor.vn/xe-oto-innova-v-20-at-10070.html