Đang tải... (xem toàn văn)
Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện nhiều chủng loại xe khác nhau của các hãng như Toyota, Honda, Isuzu...Mỗi hãng xe khác nhau có công nghệ sản xuất khác nhau, thậm chí cùng một hãng xe ở những dòng xe khác nhau cũng có cấu tạo và kỹ thuật chuẩn đoán khác nhau. Do vậy để làm tốt công tác quản lý chất lượng ô tô, có thể quyết định nhanh chóng các tác động kỹ thuật tiếp sau, cần thiết phải nắm vững kỹ thuật chẩn đoán trên ô tô ngày nay. Chẩn đoán trên ô tô là một công tác phức tạp cần đòi hỏi người tiến hành phải nắm được kết cấu cụ thể. Cũng để giúp cho các sinh viên có thể tìm hiểu sâu hơn vấn đề này các giảng viên đã giao cho chúng em đề tài về “Nghiên cứu tính toán thiết kế cầu chủ động của xe Kia Morning”.
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH
VIỆN KỸ THUẬT HUTECH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ
“Nghiên cứu tính toán thiết kế cầu chủ động trên xe Kia Morning”
TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2022
Trang 2LỜI MỞ ĐẦU
Trong nhiều năm gần đây cùng với sự phát triển của kinh tế, khoa học kỹ thuật và nhu cầu của con người tốc độ gia tăng số lượng và chủng loại ô tô ở nước ta khá nhanh Nhằm thỏa mãn càng nhiều nhu cầu về giao thông vận tải và thị hiếu của con người Nhiều hệ thống trang thiết bị cũ trên ô tô đã dần được thay thế bởi các hệ thống kết cấu hiện đại Tuy vậy chúng ta cũng gặp không ít khó khăn trong việc khai thác sử dụng và làm quen với các hệ thống đó Hơn nữa khi công nghệ sản xuất ô tô liên tục được nâng lên theo xu thế cạnh tranh kéo theo sự thay đổi cơ bản trong công nghệ sửa chữa thì một số thói quen trong sử dụng, sửa chữa cũng không còn thích hợp Chuyển từ việc sửa chữa chi tiết sang sửa chữa thay thế Do đó trong quá trình khác thác nhất thiết phải sử dụng kỹ thuật chẩn đoán.
Trên thị trường Việt Nam hiện nay đã xuất hiện nhiều chủng loại xe khác nhau của các hãng như Toyota, Honda, Isuzu Mỗi hãng xe khác nhau có công nghệ sản xuất khác nhau, thậm chí cùng một hãng xe ở những dòng xe khác nhau cũng có cấu tạo và kỹ thuật chuẩn đoán khác nhau Do vậy để làm tốt công tác quản lý chất lượng ô tô, có thể quyết định nhanh chóng các tác động kỹ thuật tiếp sau, cần thiết phải nắm vững kỹ thuật chẩn đoán trên ô tô ngày nay Chẩn đoán trên ô tô là một công tác phức tạp cần đòi hỏi người tiến hành phải nắm được kết cấu cụ thể Cũng để giúp cho các sinh viên có thể tìm hiểu sâu hơn vấn đề này các giảng viên đã giao cho chúng em đề
tài về “Nghiên cứu tính toán thiết kế cầu chủ động của xe Kia Morning”.
Do thời gian ngắn, điều kiện nghiên cứ và trình độ còn nhiều hạn chế nên đồ án môn học của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự giúp đỡ của các thầy giáo và bạn đọc.
Em xin chân thành cảm ơn giảng viên: Hoàng Văn Đạt đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học này.
Trang 3BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn: Hoàng Văn Đạt Họ và tên sinh viên: Vũ Phúc Đạt
Điểm đánh giá: Xếp loại:
TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Giáo viên hướng dẫn
(ký tên và ghi rõ họ tên)
Trang 4BẢN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Giáo viên hướng dẫn:
Họ và tên sinh viên: Vũ Phúc Đạt
Điểm đánh giá: Xếp loại:
TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2022
Giáo viên phản biện
(ký tên và ghi rõ họ tên)
Trang 5LỜI MỞ ĐẦU ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH viii
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1
1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI 2
1.3.1 Xây dựng bản vẽ chi tiết trên Solidworks 2
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu 2
1.5 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN 3
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
2.1 MÔ TẢ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG 4
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN ÔTÔ 8
3.1 Những số liệu ban đầu 8
3.1.1 Nhiệm vụ đồ án thiết kế cầu chủ động 8
3.1.2 Các thông số cho trước 8
3.2 Thiết kế tính toán truyền lực chính 8
3.2.1 Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính 8
3.2.3 : Tính toán kiểm tra bền bánh răng truyền lực chính 14
3.2.4 Tính trục ổ đỡ trục bộ truyền lực chính 15
3.2.4.1 Tính trục của bộ truyền lực chính : 15
3.2.4.2 Tính ổ đỡ trục bánh răng chủ động : 17
Trang 63.3 Tính toán vi sai : 17
3.3.1 Tính toán kích thước bộ vi sai đối xứng : 17
3.3.2 Tính toán bền cho bộ vi sai 20
3.3.2.1 Chọn chế độ tải trọng tính toán : 20
3.3.2.2 Tính bền bánh răng vi sai theo ứng suất uốn : 20
3.3.2.3 : Tính bền bánh răng vi sai theo ứng suất uốn tiếp xúc : 21
3.3.2.4 Tính ứng suất chèn dập của mặt đáy bánh răng hành tinh và vỏ vi sai:
Trang 7DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
- Không lạm dụng việc viết tắt trong ĐAMH Chỉ viết tắt những từ, cụm từ hoặc thuật ngữ được sử dụng nhiều lần trong ĐAMH Không viết tắt những cụm từ dài, những mệnh đề; không viết tắt những cụm từ ít xuất hiện trong ĐAMH Nếu cần viết tắt những từ thuật ngữ, tên các cơ quan, tổ chức thì được viết tắt sau lần viết thứ nhất có kèm theo chữ viết tắt trong ngoặc đơn
- Danh mục các từ viết tắt được xếp theo thứ tự ABC.
Ví dụ:
Trang 8DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Trang 9CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ về khoa học và kĩ thuật của nhân loại đã bước lên một tầm cao mới Rất nhiều những thành tựu khoa học, những phát minh sáng chế mang đậm tính hiện đại và có ứng dụng cao.
Là một quốc gia có nền kinh tế lạc hậu, nước ta đã và đang có những cải cách mới để thúc đẩy kinh tế Việc tiếp thu áp dụng những thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới đang được nhà nước quan tâm, đẩy mạnh phát triển các ngành công nghiệp mới với mục đích đưa nước ta từ một nước nông nghiệp lạc hậu thàh một nước công nghiệp phát triển Trải qua nhiều năm phấn đấu cùng với sự tiếp cận các quốc gia có nền kinh tế phát triển, chúng ta có thể giao lưu học hỏi kinh nghiệm tiếp thu những thành tựu khoa học kĩ thuật để phát triển hơn nửa nền kinh tế trong nước.
Trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trong đầu tư phát triển thì công nghiệp ô tô là một trong các ngành tiềm năng Do sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật nên quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa phát triển một cách rất nhanh, tỉ lệ với ô nhiễm môi trường nhanh theo và ngày càng tăng Các nguồn tài nguyên thiên nhiên như than đá, dầu mỏ, khí đốt bị khai thác bừa bãi nên ngày càng cạn kiệt Điều này đặt ra bài toán khó cho ngành động cơ nói chung và các ngành ô tô nói riêng, phải đảm bảo chất lượng khí thải và tiết kiệm nhiên liệu Các hãng xe lớn như Ford, Toyota, Mescedes, đã có nhiều cải tiến để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường.
Để đáp ứng cho nhu cầu học hỏi, tìm hiểu về cầu chủ động, nắm bắt được kết cấu, nguyên lý hoạt động và khắc phục được một số hư hỏng của cơ cấu Đó là lý do chúng em thực hiện đề tài lần này.
1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Đề tài này nhằm giúp chúng em hiểu sâu hơn về cầu chủ động trên ô tô và hoàn thành được các mục tiêu:
Trang 10- Thiết kế mô phỏng hoạt động của cầu chủ động.
- Xây dựng bản vẽ Solidworks các chi tiết của cầu chủ động.
- Chẩn đoán, bảo dưỡng và sửa chữa các lỗi thường gặp của cầu chủ động.
1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI
1.3.1 Xây dựng bản vẽ chi tiết trên Solidworks
- Thực hiện tháo vi sai
- Đo kích thước các chi tiết bên trong - Tiến hành vẽ trên Solidworks
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU1.4.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Là phương pháp tác động trực tiếp vào đối tượng trong thực tế để làm bộc lộ bản chất và quy luật vận động của đối tượng.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Quan sát, đo đạc các thông số kết cấu.
- Bước 2: Lập phương án kiểm tra chẩn đoán hệ thống.
- Bước 3: Từ kết quả thu được của quá trình nghiên cứu, đề xuất phương pháp giải quyết các vấn đề liên quan đến hệ thống.
1.4.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu đã có sẵn và các thao tác tư duy logic để rút ra các kết luận khoa học cần thiết.
Các bước thực hiện:
- Bước 1: Thu thập, tìm tòi các tài liệu về cầu chủ động trên ô tô.
Trang 11- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống logic chặt chẽ theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở bản chất nhất định.
- Bước 3: Đọc, nghiên cứu các tài liệu nói về cầu chủ động, phân tích, kết cấu nguyên Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế cầu chủ động trên ô tô Chương 4: Bảo dưỡng, sửa chủa hệ thống Chương 5: Kết luận
Trang 12CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 MÔ TẢ KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG2.1.1 Cầu chủ động
2.1.1.1 Công dụng
- Đỡ toàn bộ trọng lượng của các bộ phận đặt trên ôtô
- Biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của ôtô nhờ các bộ phận đặt trên cầu chủ động.
- Thay đổi tỷ số truyền nhằm mục đích tăng mômen xoắn qua cơ cấu phân chia truyền tới bánh xe chu động nào đó (thường 900) đối với trục dọc của bánh xe.
2.1.1.2 Yêu cầu
- Phải có tỷ số truyền đủ lớn, kích thước trọng lượng nhỏ gọn đảm bảo khoảng sáng gầm xe, qua đó đảm bảo tính năng thông qua của xe.
- Phải có hiệu suất truyền lực lớn, làm việc êm dịu và có độ bền lâu.
2.1.2.1 Những yêu cầu cơ bản và phân loại
- Truyền lực chính (TLC) là cơ cấu biến đổi mômen trong HTTL và nằm giữa
Trang 13- Theo số lượng bánh răng TLC Có 2 dạng: truyền lực đơn (một cặp bánh răng)
Bộ vi sai có nhiệm vụ làm cho các bánh xe chủ động có quay với các vận tốc khác nhau trong các trường hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyển động trên đường gồ ghề không bằng phẳng.
2.1.3.2 Yêu cầu của cụm vi sai
- Phân phối mômen xoắn giữa các bánh xe hay giữa các trục theo tỷ lệ đảm bảo sử dụng trọng lượng bám tối đa ở các bánh xe.
- Kích thước vi sai phải nhỏ gọn - Hiệu suất truyền động cao.
2.1.3.3 Phân loại
- Theo công dụng chia ra: + Vi sai giữa các bánh xe + Vi sai giữa các cầu.
+ Vi sai giữa các truyền lực cạnh - Theo kết cấu chia ra:
Trang 14Các bán trục dùng để truyền mômen xoắn từ bộ vi sai đến các bánh xe chủ động Trên các loại bán trục không được giảm tải hoàn toàn còn được dùng để tiếp
- Đối với ôtô theo kết cấu các ổ tựa chia ra:
+ Bán trục chịu tải hoàn toàn, ổ tựa đặt bên trong và bên ngoài đặt trực tiếp lên nửa trục.
+ Bán trục giảm tải 1/2: ổ trục bên trong đặt trên vỏ vi sai còn ở bên ngoài đặt trực tiếp lên nửa trục.
+ Bán trục giảm tải 3/4: ổ tựa ở bên trong đặt lên vỏ vi sai còn ổ tựa bên ngoài đặt trên dầm cầu và moayơ ở bánh xe không đặt trực tiếp lên trục.
+ Bán trục giảm tải hoàn toàn: ổ tựa ở bên trong đặt trên vỏ bộ vi sai còn ổ tựa bên ngoài gồm 2 ổ bi đặt trên dầm cầu và moayơ ở bánh xe không đặt trực tiếp lên trục.
2.1.5 Vỏ cầu2.1.5.1 Công dụng
- Đỡ toàn bộ phần được treo tác dụng lên cầu.
- Bao kín và bảo vệ cho bộ truyền lực chính, vi sai và các bán trục để nó có thể hoạt động tốt và lâu dài.
- Tiếp nhận và truyền các lực từ trên khung xe xuống và các lực từ mặt đường lên.
2.1.5.2 Yêu cầu
- Vỏ cầu phải đủ cứng vững để chịu được trọng lượng của xe.- Phải đảm bảo độ kín để bảo vệ các kết cấu bên trong.
- Có kích thước và khối lượng nhỏ gọn để giảm tải trọng xe và tăng khoảng sáng
gầm xe.
Trang 15CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CẦU CHỦ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
3.1 Những số liệu ban đầu.
3.1.1 Nhiệm vụ đồ án thiết kế cầu chủ động.
Đồ án môn học thiết kế cầu chủ động ôtô thực hiện: thiết kế và tính toán cầu chủ động
Cầu chủ động bao gồm: truyền lực chính; vi sai; bán trục; dầm cầu.
Trong phần này thiết kế và tính toán truyền lự chính; vi sai; bán trục; dầm cầu.
3.1.2 Các thông số cho trước
Các thông số cho trước khi thiết kế, tính toán cầu chủ động gồm: - Trọng lượng toàn bộ của ôtô : G= 8550(kg)
- Trọng lượng phân bố lên cầu chủ động : G2= 5130 (kg)
- Mômen cực đại của động cơ : Me
=310 (Nm) với nemax =1800 - 2000(v/p) - Tỷ số truyền của cụm hệ thống truyền lực:
+ Tỷ số truyền của truyền lực chính : i0= 7,46
+ Tỷ số truyền của hộp số cơ khí : i1= 7,1 i2= 4,4; i3= 2,49; i5= 1,0 - Hệ số bám của đường : φmax= 0,8
- Kích thước lốp (B-d) : 11 – 20
3.2 Thiết kế tính toán truyền lực chính.
3.2.1 Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính.a) Chọn tải trọng tính toán.
Đối với ôtô có công thức bánh xe 4x2 tải trọng tính toán xác định theo mômen cực đại của động cơ khi xe chuyển động ở số truyền 1:
Với: Gϕ2 - trọng lượng phân lên cầu chủ động
rbx – bán kính tính toán của bánh xe ic- tỷ số truyền lực cạnh.
i0- tỷ số truyền lực chính.
Trang 16⇒1344≤Mtt≤0,8.5130.(11+0,5.20).25,4.10−3
Từ điều kiện kéo và điều kiện bám ta chọn mômen xoắn tính toán là Mtt=2201
b) Chọn các thông số kích thước cơ bản của bộ truyền lực chính :
Chọn môđun mặt mút lớn ms=11Chọn số răng của truyền lực chính: Theo bảng (3.5) ta chọn số răng của TLC là: Z1=6; Z2=44
Với: Z1- là số răng của bánh răng quả dứa Z2- số răng của bánh răng mặt trời.
Chọn chiều xoắn của bánh răng côn chủ động ngược với chiều quay của bánh răng để đảm bảo lực dọc trục tác dụng lên bánh răng chủ động hướng từ đáy nhỏ lên đáy lớn khi xe chạy tiến ( tránh kẹt răng)
Nhìn từ đầu máy khi xe chạy tiến thì bánh răng chủ động quay phải ( thuận chiều kim đồng hồ ) nên ta chọn chiều xoắn của bánh răng nón chủ động là chiều trái như hình 2.1 :
Hình 3.1 : Chiều xoắn của bánh răng chủ động -Tính chiều dài đường sinh
Trang 17- Môđun pháp tuyến trung bình:
Trang 18Chiều dài đường sinh trung bình
Trang 20o.sin 82,4o−sin 32,4o.cos82,40)=29,17(kN )
3.2.3 : Tính toán kiểm tra bền bánh răng truyền lực chính
- Kiểm tra bền theo ứng suất uốn :
Trang 21[σtx] - ứng suất tiếp xúc cho phép, [σtx] = ( 1500÷2500 ) (MN/m2) E = 2,15 105(MN /m2) là môđun đàn hồi của vật liệu
Trang 22Vậy điều kiện tiếp xúc thoả mãn
Trang 23Hình 3.2.Sơ đồ kết cấu trục bánh răng chủ động Chọn sơ bộ kích thước ổ đỡ trục :
Từ đường kính d = 65 mm ⇒ chọn ổ đũa côn ký hiệu 7313 có dxBxD là 65x33x140 (mm) (theo bảng P2.11 trang 261_tính toán hệ dẫn động cơ khí tập
Trang 243.2.4.2 Tính ổ đỡ trục bánh răng chủ động :
Hệ số làm việc của ổ bi đỡ chặn ( ổ đũa côn) C=Q.h0,3
Q=Q1=75, 85.103(N )
n là số vòng quay tính toán của trục khi vận tốc ôtô =50 km/h h là tổng thời gian làm việc của ổ bi
Chọn số răng của bánh răng bán trục : Z =Zb=22 răng
Chọn số răng của bánh răng hành tinh : Zh=11 răng
Tính góc côn chia của cặp bánh răng : Góc côn chia của bánh răng hành tinh :
Trang 25Môđun pháp tuyến sơ bộ của bánh răng vi sai Hệ số dạng răng, y=0,392 (tra bảng 3-18 sách TKCTM) [σu] - Ứng suất uốn cho phép, [σu] =550 MN/m2
b- chiều dài răng bán trục và bánh răng hành tinh;
Trang 27+ Giá trị Mtt bị hạn chế bởi điều kiện bám:
Xác định K: Với các bánh răng có độ cứng HB<350 và làm việc với tải trọng không đổi nên KH=1 Tra bảng 3-13 (TLCTM) tìm được hệ số tải trọng động, Kđ=1,5
VẬy hệ số tải trọng: K=1.1,5=1,5
N- Công suẤt cỦa bỘ truyỀn, chỌn N= 70 mãlực ở 4000 v/p b- ChiỀu dài răng
+ Ứng suất uốn tại chân răng bánh nhỏ.
σu 1=19 ,1.106.1,5.70.0,76 10−6
0,85.0,338.2,55.10−3.11.4000.40,56 10−3=1165 ,7(MN /m
(thoả mãn)
Trang 283.3.2.3 : Tính bền bánh răng vi sai theo ứng suất uốn tiếp xúc :
Hình 3.3 Sơ đồ tính toán ứng suất chèn dập của bánh răng vi sai Ứng suất chèn dập dưới tác dụng của lực Qc
Trang 30Sơ đồ lực tác dụng lên cầu sau :
Z1, Z2 phản lực thẳng đứng tác dụng từ đường lên bánh xe trái, phải
Y1,Y2 phản lực ngang của mặt đường tác dụng lên bánh xe trái, phải
Pk lực kéo tiếp tuyến
m2 là hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau
m2,G2 là lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau
m2k là hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau khi ôtô chịu lực kéo tiếp tuyến cực đại
Trang 31Hình 3.4 Sơ đồ lực tác dụng lên cầu sau
m2 p là hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau khi phanh :
m2 p=LL+ϕ h=
2300+0,8 1000=0,74
Trang 323.5.3 Chế độ lực ngang đại
Hình 3.5 Sơ đồ lực tác dụng lên dầm cầu chủ động ở chế độ lực ngang cực đại.
Mô men uốn tổng hợp tại mặt cắt nguy hiểm xác định như sau: - Mô men uốn tổng hợp tại mặt cắt (I-I)
Trang 34CHƯƠNG 4: BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG
Trang 35CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
Trang 36
TÀI LIỆU KHAM KHẢO
[1] PG.TS Nguyễn Ngọc Quế Ô tô máy kéo và xe chuyên dụng Giáo trình, NXB Đại học Nông nghiệp.
[2] Đức Huy (2018) Kỹ thuật sửa chữa ô tô cơ bản, NXB Bách khoa Hà Nội, Công ty Văn hóa Huy Hoàng.
[3] [4]