bài tập lớn môn thiết kế ô tô đề tài tính toán kiểm tra nhíp đặt dọc kiểu công xôn theo 3 chế độ tải trọng đặc biệt

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.. HỒ CHÍ MINHKHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰCBÀI TẬP LỚN MÔN “THIẾT KẾ Ô TÔ”Đề tài: “Tính toán kiểm tra nhíp đặt dọc kiểu Công-xôn theo 3 chế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI TẬP LỚN MÔN “THIẾT KẾ Ô TÔ”

Đề tài: “Tính toán kiểm tra nhíp đặt dọc kiểu Công-xôn theo 3 chế

độ tải trọng đặc biệt”

GVHD : THẦY ĐẶNG QUÝ SVTH : Đào Đạo Đức MSSV: 21145117 LỚP: 21145CL3B

Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2023

Đề bài: Tính toán kiểm tra nhíp đặt dọc kiểu Công-xôn theo

3 chế độ tải trọng đặc biệt Hãy tính toán ứng suất xuất hiện ở nhíp

theo 3 chế độ tải trọng đặc biệt

1.Xác định các lực tác dụng lên nhíp đặt dọc kiểu công xôn

Kí hiệu và đơn vị đo trong đề bài:

Xi: phản lực tiếp tuyến tại bánh xe (N)

Yi: phản lực ngang tại bánh xe (N)

Zn: phản lực từ mặt đường tác dụng lên nhíp (N)

Zi: phản lực pháp tuyến tại bánh xe (N)

gc: trọng lượng phần không được treo (N)

Wui : moment chống uốn của mặt cắt ngang (N.m)

d0: khoảng cách từ thùng xe đến mặc đường

d: khoảng cách từ tai nhíp đến thùng xe

d1: khoảng cách từ tai nhíp đến mặt đường

NA, N : phản lực tổng hợp tác dụng lên nhíp (N)B

XA, Z : các lực thành phần của N theo phương ngang và thẳng đứng (N)B A

Xk: lực kéo (N)

Xp: lực phanh (N)

X: phản lực của lực kéo hoặc lực phanh trong trường hợp kéo hoặc phanh tương ứng (N)XB, Z : các lực thành phần của N theo phương ngang và thẳng đứng (N)B B

α: góc nghiêng của tai nhíp (độ)

l0: khoảng cách giữa các quang nhíp (m)

l1, l : hình chiếu của chiều dài nửa nhíp bên trái và bên phải lên phương ngang (m)2 l: hình chiếu của chiều dài toàn bộ của quang nhíp lên phương ngang (m)

b: chiều rộng lá nhíp (m)

hi: chiều dày của lá nhíp thứ i (m)

σu: ứng suất uốn (N/m2)

m2.G2: trọng lượng tác dụng lên cầu sau xe (MN)

Y: phản lực tổng hợp của lực ngang tác dụng lên xe (kN)

φy: hệ số bám ngang

mi: hệ số tính đến sự thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu

2 Tính toán nhíp đặt dọc kiểu công xôn TH1: Xi=0 ,Yi=0 ,Zi=Zbx=Zimax,Zn=Zb−gc

2

XA=XB=ZAtanα ,Zn=ZB−ZA

Cân bằng moment tại A:

Zn.l−ZB.l1− XB.d=0

Zn.l−ZB.l1−d.ZA.tanα=0→ZB= n.l−d ZA.tanα

l1

(1)

Cân bằng moment tại B:

Zn.l2−ZA.l1−XA.d=0

Z.l−Z l−d Z tanα=0

ZA= Zn.l2

l1+d.tanα

Thay vào (1), suy ra:

ZB=

Zn.l− Zn.l2

l1+d tan α.d tan α

l1

ZB=Zn.l

l 1−

Zn.l 2 d tan α

l1.¿ ¿

¿Zn.¿

¿Zn.[l

l1−

l2

l1+

l 2

l 1+d tanα]

¿Zn.[1+ l 2

l 1+d tanα]

Trong thực tế: góc α <10∘

→tanα≈0 , suy ra:

ZA=Zn

l2

l1

; ZB=Zn(1+l2

l1)=Zn l

l1 Moment uốn tại D: MuD=Zn.l2

Ứng suất uốn:

σu= MuD

∑i=1n

Wui

Mặt cắt vuông góc qua mỗi lá nhíp là hình chữ nhật:

Mặt cắt xiên theo phương của Z qua mỗi lá nhíp là hình chữ nhật:B

Do góc nghiêng của nhíp bé hơn 10o h ≈ h và tính toán theo h j i i

→Wui=1

6.b hi

2

→σu= Zn.l2

∑

i=1

n

Wui

¿ 6 Zn.l2

b.∑i=1

n hi2≤[σu]

Lá nhíp chính: ngoài ứng suất uốn (σu), còn tồn tại ứng suất kéo (σk):

σk= XA

b.h =

A tan α

b.h

Nếu gãy sẽ gãy nhíp chính trước

TH2: Xi=Ximax; Y=0 ;Zi=Zb

Xe truyền lực kéo: X Xi¿ k

Dưới tác dụng của lực kéo tai nhíp bị đẩy về phía trước góc α tăng lên lớn hơn

ở TH1 nên khi tính toán, không thể bỏ qua tanα

XB=ZAtanα+ Xk

Cân bằng momen tại điểm B:

ZA.l1+ XA.d−Zn.l2+Xk.d0 0=

ZA.l1+ZA.d tan α−Zn.l2+Xk.d 0 0=

ZA=Zn.l 2− Xk.d0

l 1+d.tanα

Cân bằng momen tại điểm A:

ZB.l1+XB.d+Xk.d1−Zn.l=0

ZB=Zn.l−XB.d−Xk.d 1

l 1 =Zn.l−¿ ¿

ZB=

Zn.l−d tan α.(Zn.l 2−Xk.d0)

l 1+d tan α −Xk.d− Xk.d1 l1

ZA,Zn gây ra moment uốn tại D: Mu'≠ M' 'u :

Mu'

=ZA.l1=(Z¿¿n.l2−Xk.d0).l1

l 1+dtanα ¿

Mu=Zn.l2>Mu

'

Gây ra ứng suất uốn chính:

'= Mu

∑i=1

n

Wui

; σuc

''= Mu

∑i=1

n

Wui

; σuc ' =6 1l (Zn.l2+Xk.d0)

b.(l1+d tan α)∑

i=1

n

hi 2

Wui=b.hi

2

6

σuc

' '

= 6 Zn.l2

b⋅∑i=1n

hi

2; σuc''

=6 Zn.l2

b.∑

i=1

n

hi 2

Xk Gây ra ứng suất uốn phụ:

σup=Xk.d 0

∑i=1n Wui=

6 Xk.d0

b.∑i=1n hi2

⇒ Ứng suất uốn toàn bộ: σu=σuc+σup

Ứng suất uốn bên trái:

σu'=σuc' +σup

¿ 6 l 1(Zn.l2+ Xk.d 0)

b.(l1+dtanα).∑

i=1

n

❑hi2

+6 Xk.d 0

b.∑

i=1

n

❑hi2

Ứng suất uốn bên phải :

σu=σuc

' '+σup= 6 Zn.l2

b ∑

i=1

n

❑hi2

+6 Xk.d0

b.∑

i=1

n

❑hi2

=6 (Zn.l2+Xk.d 0)

b.∑

i=1

n

❑hi2

Khi phanh: Xi¿Xp

Tai nhíp ở vị trí thẳng đứng: α=0∘→ X=X =0

Zn=ZB−ZA;X= Xp

Cân bằng moment tại B :

ZA.l1−Zn.l2−Xp.d 0=0

ZA↑=Zn.l2

l1

+Xp.d 0

l1

Cân bằng moment tại A :

ZB.l1− X d−Zn.l−Xp.d1=0 ZB↑=Zn.l

l1

+Xp.d1

l1

+X d

l1

= n.1

l1

+Xp.d0

l1

Z ,Z gây ra moment uốn tại D: M'≠ M' ' :

Mu=ZA.l1=Zn.l2+Xp.d 0

Mu=Znl2<Mu

'

→ Gây ra ứng suất uốn chính:

σuc'

= Mu'

∑i=1

n Wui; σuc

'' u

= M

''

∑i=1

n Wui

Ta có: Wui=b.hi

2

6

σuc'=6 (Zn.l2+ Xp.d0)

b.∑i=1n

hi2

; σuc ''= 6 Zn.l2 b.∑i=1n

hi 2

+Xp Gây ra ứng suất uốn phụ:

σup= Xp.d

∑i=1

n Wui=

6 Xp.d 0

b.∑i=1

n hi2

⇒ Ứng suất uốn toàn bộ: σu=σuc+σup

Ứng suất uốn bên trái:

σu'=σuc'+σup=6 (Zn.l2+Xp.d)

b ∑

i=1

n

❑hi2

+ 6 Xp.d

b.∑

i=1

n

❑hi2

¿6 (Zn.l2+2 Xp.d 0)

b.∑i=1n

hi

2

Ứng suất uốn bên phải:

σu=σuc' '+σup= 6 Zn.l2

b ∑n ❑hi

2+6 Xp.d 0

b.∑n ❑hi 2

¿6 (Zn.l2+Xp.d 0)

b.∑

i=1

n

❑h2i

TH 3: Xi=0 ,Y=Ymax=m2G2φy; Zi≠ 0

Cân bằng moment tại A :

Zn2.B1+Y h−m2.G2.B1

2 =0

Zn2=m2.G2

2 −

Y.h

B1

Cân bằng moment tại C :

Zn1.B1+Y h+m2.G2.B1

2 =0

2 +

Y h

B1

Zn1>Zn2→ Tính toán nhíp theo Zn1

Zn1=Znmax khi Y =Ymax=m2.G2.φy

→Zn 1=m2.G2

2 (1+2 φy.h

B1 )

Khi Y =Ymax→ Xe bắt đầu trượt ngang →m2=1

→Zn 1=G2

2 .(1+2.φy.h

B1 )

→ Tính cho nhíp phải

Pt cân bằng lực phương ngang: XA=XB=ZAtanα

Pt cân bằng lực phương đứng:

Zn1=ZA−ZB

Cân bằng moment tại A:

ZB.l1+XB.d−Zn 1.l=0

→ZB.l1−d ZA.tanα−Zn 1.l=0 →ZB=Zn1.l−d ZA.tanα

l1 (1) Cân bằng moment tại B:

ZA.l1−Zn 1.l2+ XA.d=0

−Zn1.l2+ZA.l +d Z1 A.tanα=0 →ZA= Zn 1.l2

l1+d.tanα(2) Thay (2) vào (1) được:

ZB=

Zn 1.l − Zn 1.l2

l 1+d tan α d tan α

l1

ZB=Zn 1.l

l 1 −

Zn 1.l2 d tan α

l 1.¿ ¿

¿Zn1.¿

¿Zn1.[l

l 1−

l 2

l 1+

l2

l 1+ d.tanα]

¿Zn1.[1+ l 2

l 1+d tanα]

Thực tế α < 10o tanα≈0

ZA=Zn.l 2

l 1 ;ZB=Zn 1 [1+l2

l1]=Zn 1 l1

Momen uốn tại D: MuD=Zn 1.l2=ZA.l1

Ứng suất uốn: σu= MuB

∑

i=1

n

Wi

σu=Zn 1.l 2

∑

i =1

n

Wi

=6 Zn 1.l2

b.∑

i=1

n

hi

2

≤[σu]

Ứng xuất kéo tại nhíp chính σk:

σk= XA

b.hc

=ZA tan α

b.hc

Nếu gãy nhíp chính sẽ gãy trước