Đồ án tính toán thiết kế ô tô pptx

- β : hệ số dự trữ của ly hợp .Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn β > 1 để đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó khi các bề mặt ma sát bịdầu mỡ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT VINH

Vinh tháng 09 năm 2010

V Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp 17

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1 Hưóng dẫn thiết kế ly hợp của

Trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẳng

Tác giả: Th.s: Lê Văn Tụy

2 Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong T1,T2:

Tác giả: Hồ Tấn Chuẩn- Nguyễn Đức Phú-Trần Văn Tế- Nguyễn Tất Tiến - Phạm Văn Thể

Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp,

3 Động cơ đốt trong:

Tác giả: PGS – TS Phạm Minh Tuấn

Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật

4 Hướng dẫn thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy:

Tác giả: GS-TS Nguyễn Đắc Lộc – Lưu Văn Nhang

Nhà xuất bản khoa học kỷ thuật

5 Sổ tay công nghệ chế tạo máy:

Tác giả:

Nhà xuất bản giáo dục

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tếthế giới, nền kinh tế việt nam cũng từng bước phát triển trên con đường côngnghiệp hoá hiện đại hoá Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ.Trong đó phải nói đến nghành động lực nói chung và sản xuất ô tô nói riêng, chúng

ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ô tô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda,Toyota…cùng sản xuất và lắp ráp ô tô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật,đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu, thiết kế tính toán đó là yêu cầu cấpthiết Có như vậy ngành sản xuất ô tô của ta mới có thương hiệu riêng cho mìnhtrên thị trường quốc tế.

Sau khi học xong môn học TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÔTÔ, chúng em được tổ

bộ môn giao làm nhiệm vụ Đồ án môn học Trong quá trình tính toán để hoàn thành

Đồ án môn học chuyên ngành này, bước đầu chúng em đã gặp không ít khó khăn

bỡ ngỡ nhưng cùng với sự nỗ lực của bản thân, Tuy nhiên do là lần đầu tiên chúng

em vận dụng lý thuyết đã học, vào tính toán và thiết kế ôtô cụ thể theo thông số chotrước, nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi những sai sót Vì vậy chúng

em rất mong sự quan tâm, sự giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân chúng emngày càng được hoàn thiện hơn nữa về kiến thức chuyên môn và khả năng tựnghiên cứu của mình

Qua Đồ án môn học này bản thân em đã có ý thức hơn cho nghề nghiệp củamình, đã dần hình thành cho mình phương pháp học tập và nghiên cứu mới

Rất mong được sự giúp đỡ nhiều hơn nữa của thầy và các thầy giáo trong

khoa

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, Ngày … tháng … năm 2010

Sinh viên thực hiện Đậu Văn Thành

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN

Giáo viên chấm :

Kết quả đánh giá :

A Thông số xe zil 164

Các thông số cơ bản

- số chỗ ngồi 3

Trọng lượng thiết kế

+ phân bố cầu trước

+ phân bố cầu sau

4100 kg1870kg2770kg

- trọng lượng toàn tải(kể cả người)

+ phân bố cầu trước

+ phân bố cầu sau

8325kg2160kg6165kg

lượng tiêu hao nhiên liệu tương ứng với một tốc độ 27(lit)

- số vòng quay tk ứng với công suất cực đại 2600(v/p)

số vòng quay tk ứng với mômen xoắn cực đại của đcơ 1100-1400(v/p)

- Chiều dài toàn bộ (mm) 6700

B.NỘI DUNG TÍNH TOÁN

I Tính toán các thông số cơ bản của ôtô:

I.1 Trọng lượng toàn bộ của ôtô:

Ga :Trọng Lượng toàn xe Theo đề Ga =8325 (KG) ( kể cả người)

Ga = 8325.9,81= 81668,25 (N)

I.2 Bán kính làm việc của bánh xe chủ động:

Bán kính làm việc của bánh xe được xác định theo công thức sau:

rbx = (mm) (1-2)Trong đó : B : Chiều rộng lốp

d : Đường kính vànhTheo đề : Kí hiệu của bánh xe 9 - 20

Ở đây : B=9,00 (inh) =228,6 (mm)

d= 20 (inh) =508 (mm)

rbx = 0,4826 (m)

I.3 Tỷ số truyền của truyền lực chính i o :

Xe tham khảo ZIL164 có io =7,63

II Xác định mô men ma sát của ly hợp:

Ly hợp phải có khả năng truyền hết mômen xoắn lớn nhất của của động cơ

Để đảm bảo yêu cầu truyền hết mô men xoắn lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện thì ta phải có :

Trong đó : - Mms : mômen ma sát cần thiết của ly hợp [N.m]

- Memax :mômen xoắn lớn nhất của động cơ [N.m].Theo đề

- β : hệ số dự trữ của ly hợp

Hệ số dự trữ ly hợp β phải đủ lớn ( β > 1) để đảm bảo ly hợp truyền hết mômen xoắn động cơ trong mọi điều kiện làm việc của nó (khi các bề mặt ma sát bịdầu mỡ rơi vào ,khi các lò xo ép bị giảm tính đàn hồi ,khi các tấm ma sát bị mòn ,

…) Mặt khác hệ số β cũng không được lớn quá vì như thế ly hợp không làm tốt chức năng bảo vệ an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải

Hệ số β được chọn theo thực nghiệm :

Đối với ôtô tải β =1,60÷2,25 Chọn β = 2,0

Thay số vào ta có : Mms =Memax.β =323,73.2,0 =647,46 [N.m]

III Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp :

III.1 Bán kính hình vành khăn của bề mặt ma sát đĩa bị động :

a Bán kính ngoài của tấm ma sát ly hợp được xác định :

Hình 1: sơ đồ tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát

Trong đó :

:Hệ số ma sát trượt giữa các đôi bề mặt ma sát: =0,22÷0,3.Xe làm việc trong điều kiện không nặng nhọc và có tính động lực tốt nên chộn hệ số ma sát theogiới hạn nhỏ Chọn =0,30

Zmz : Số đôi bề mặt ma sát ưu tiên chọn một đĩa bị động nên chọn Zmz =2

P : Áp suất pháp tuyến của các bề mặt ma sát Để đảm bảo tuổi thọ cho các tấm ma sát giá trị p cho phép là [p] =1,4.105÷2,5.105 [N/m2 ].Vì ly hợp làm việc trong điều kiện nhẹ nên có thể chộn áp suất theo giới hạn trên: p=1,8.105 [N/m2 ]

KR : Hệ số tỷ lệ giữa bán kính trong và ngoài bề mặt ma sát ,

KR = =0,53÷0,75Chọn KR =0,55

Thay vào (1-2) ta có :

Tra bảng thông số chọn: [ q] = 200 (KN/m2 )

Rtb: bán kính ma sát trung bình

Thay các thông số vào ta có:

Từ đó ta chọn i = 2 tương ứng với 1 đĩa bị động

Tra bảng thông số đối với ly hợp ta thấy:

Số liệu kích thước cơ bản là phù hợp

III.2 Diện tích và bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát:

Diện tích hình vành khăn tấm ma sát S[m2 ] được xác định theo công thức :

S=.(R22 –R12)=3,14.(0,152 -0,082 )=0,0505 [m2 ]Bán kính trung bình của hình vành khăn tấm ma sát :

III.3 Chiều dày tấm ma sát:

Theo tài liệu chiều dày tấm ma sát đối với xe tải và xe khách có giá trị trong khoẳng = 3 5 (mm), ta chọn = 5 (mm)

III.4 Lực ép của cơ cấu ép :

Sau khi đã xác định được các thông số kích thước của vành ma sát ,ta dễ dàng tính được lực ép cần thiết của cơ cấu ép phải tạo ra mà theo đó đảm bảo được

áp suất làm việc đã chọn và thoả mãn mômen ma sát yêu cầu :

F = (1-5)

IV Tính công trượt riêng của ly hợp :

Hình 2: Mô hình hoá động cơ -truyền lực và đồ thị tốc độ góc

Việc xác định kích thước của bề mặt ma sát theo diều kiện áp suất làm việc không vượt quá giá trị cho phép như trên chưa đủ để đánh giá khả năng chống mòn của ly hợp Khi các ly hợp khác nhau có cùng áp suất làm việc nhưng với ôtô máy kéo khác nhau có trọng lượng khác nhau thì thì sự hao mòn của ly hợp cũng khác nhau

Quá trình đóng êm dịu ly hợp bao giờ cũng kèm theo sự trượt của ly hợp giữa các đôi bề mặt ma sát Sự trượt của ly hợp làm cho các đôi bề mặt ma sát mòn đồng thời sinh nhiệt làm nóng các chi tiết tiếp xúc với bề mặt trượt Nếu cường độ trượt quá mạnh sẽ làm mòn nhanh các bề mặt ma sát và nhiệt sinh ra sẽ rất lớn ,có thể làm cháy cục bộ các tấm ma sát ,làm nung nóng lò xo ép ,từ đó có thể làm giảmtính đàn hồi của lò xo

Vì vậy việc xác định công trượt ,công trượt riêng của ly hợp để hạn chế sự mòn ,khống chế nhiệt độ cực đại nhằm đảm bảo tuổi thọ cho ly hợp là hết sức cần thiết

IV.1 Mô men quán tính quy dẫn J a [kg.m 2 ]:

Mô men quán tính khối lượng quy dẫn Ja được xác định từ điều kiện cân bằng động năng khi ôtô đang chuyển động xác định theo công thức sau:

Ja = [kg.m2 ] (1-6)Trong đó :

Ga : Trọng lượng toàn bộ của ôtô Ga=8325.9,81=81668,25 [N]

Gm : Trọng lượng toàn bộ của rơmóc Gm =0

Thay số vào (1-6) ta có :

IV.2 Mô men cản chuyển động quy dẫn M a [N.m]:

Mômen cản chuyển động của xe quy dẫn về trục ly hợp được tính theo công thức sau:

Trong đó : : Hệ số cản tổng cộng của đường Tính cho đương có =0,02

: Lực cản của không khí Khi khởi hành xe thì =0(vì tốc

độ quá nhỏ)

it : Tỷ số truyền chung của hệ thống truyền lực(it=io.ih1.ip): Hiệu suất của hệ thống truyền lực Đối với ôtô tải

=0,9÷0,93.Chọn =0,9Thay số vào công thức (1-7) ta có:

Ma =

IV.3 Tính thời gian trượt ly hợp trong các giai đoạn (t 1 và t 2 ):

Thời gian đóng ly hợp được chia làm hai giai đoạn :

Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn đầu được xác định theo công thức:

t1= [s] (1-8)Thời gian đóng ly hợp ở giai đoạn hai ,được xác định theo công thức :

A : Là biểu thức rút gọn được tính theo công thức :

(1-10)Với : m =1400[v/p] tốc độ góc ứng với mômen cực đại của động cơ

m =1400.3,14/30=146,60 [rad/s]

a =0 tốc độ góc của trục ly hợp tính toán cho lúc khởi hanh xe.Thay số vào công thức (1-10) ta có:

=Thay số vào công thức (1-8) và (1-9) ta có:

kiểm tra thời gian trượt tổng cộng: t0= t1 + t2 ( 1,1 2,5 [s] )

t0 = 0,0919 + 1,146 = 1,2379 [s]

so sánh với điều kiện cho phép ta thấy phù hợp

IV.4 Tính công trượt tổng cộng :

Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác định theo công thức sau:

IV.5 Tính công trượt riêng cho ly hợp:

Để đánh giá tuổi thọ của ly hợp theo điều kiện trượt ,người ta dùng chỉ tiêu công trượt riêng ;được xác định bằng công trượt trên một đơn vị diện tích làm việc của các bề mặt ma sát được xác định theo công thức sau:

(1-10)

L :Công trượt tổng cộng của ly hợp được xác đinh ở trên

zms :Số đôi bề mặt ma sát Ly hợp một đĩa bị động nên zms =2

R2 ,R1 : Bán kính tương ứng vòng ngoài ,vòng trong của hình vành khăn bề mặt ma sát

Thay số vào công thức (1-10) ta có:

[J/m2] =116,982 [KJ/m2 ]Công trựơt cho phép đối với xe con là :Lr ≤800 [KJ/m2 ]

So sánh giữa kết quả tính đựơc với giới hạn cho phép của công trượt riêng ta nhận thấy chênh lệch không đáng kể do vậy mà ly hợp thiết kế đạt yêu cầu về tuổi thọ

IV.6 Nhiệt sinh ra do trượt ly hợp :

Ngoài việc tính toán kiểm tra công trượt riêng ,ly hợp còn cần phải tính toán kiểm tra nhiệt độ nung nong các chi tiết của ly hợp trong quá trình trượt ly hợp để đảm bảo sự làm việc bình thường của ly hợp ,không ảnh hưỡng nhiều đến hệ số ma sát , không gây nên sự cố cháy tấm ma sát hoặc ảnh hưỡng đến sự đàn hồi của lo xo

C : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng ,với vật liệu làm bằng thép hoặc gang có thể lấy c=481,5 [J/kg0K]

m : Khối lượng chi tiết bị nung nóng [kg]

ΔT: Độ tăng nhiệt độ của chi tiết bị nung nóng [0K]

Độ tăng nhiệt độ cho phép của chi tiết tính toán đố với mỗi lần khởi hành củaôtô (ứng với hệ số cản của đường ψ=0,02) không được vượt quá 100K

Nghĩa là: ΔT

Hay

trong đó : - chiều dày đĩa ép

- khối lượng riêng của đĩa ép, với đĩa ép chế tạo bằng vật liệu gang = 7800 [KG/m3 ]

R1t , R2n - bán kính trong và ngoài của đĩa ép (m), được xác địnhdựa vào bán kính đĩa bị động:

(1-14)Thay số vào biểu thức trên ta có:

(m)chọn = 29 (mm)

Từ đó ta có khối lượng đĩa ép:

= 7800.0,029.3,14.(0,1522 - 0,0782) = 12 (kg)

V Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp :

V.1 Tính toán sức bền của đĩa bị động

Hình 3: kết cấu đĩa bị động

-Các vòng ma sát được gắn lên xương đĩa bằng mối ghép đinh tán (1), xương đĩa được gắn với moay ơ (5) của đĩa bị động thông qua mối ghép đinh tán và

bộ phận giảm xoắn (2)

-Để giảm kích thước của ly hợp, khi ly hợp làm việc trong điều kiện ma sát khô,chọn vật liệu có hệ số ma sát cao đĩa bị động gồm các tấm ma sát và xương đĩa Xương đĩa được chế tạo bằng thép các bon trung bình và cao (thép 50 và 85) Chiều dày đĩa thường chọn từ (3 đến 5 mm) Vật liệu của tấm ma sát là loại

phêrado phêrado đồng hoặc Atbet đồng

-Tấm ma sát được gắn với xương đĩa bị động bằng đinh tán Vật liệu của đinh tán bằng đồng hoặc nhôm

-Đường kính đinh tán được lấy trong khoảng (4÷)mm.Đối với xe tải có thể chọn đường kính đinh tán là 6mm

-Chiều dày xương đĩa bị động được lấy trong khoảng (÷)mm.Chọn 2,0mm

-Đinh tán được bố trí theo hai dãy tương ứng với các bán kính trong là r1 và bán kính ngoài là r2 Số lượng đinh tán có thể chọn n=20 đinh tán

Hình 4: sơ đồ tính bền đinh tán

= = 132,5 (mm)Lực tác dụng lên mỗi dãy đinh tán được xác định theo công thức :

Lần lượt thay số vào (1-13) ta có :

[N]

[N]

 Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập

- Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng trong là:

[N/m2 ] (1-14)

-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng trong là:

[N/m2 ] (1-15)Trong đó : l là chiều dài khoảng chèn dập của đinh tán Chọn l=1,5[mm]

= 39,63 [kg/cm2 ]Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [ ] =100 [kg/cm2 ]

[ ] =250 [kg/cm2 ]

 Kiểm tra đinh tán ở vòng ngoài:

-Ứng suất cắt của đinh tán ở vòng ngoài là:

[N/m2 ]

=17,14 [kg/cm2 ] -Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:

[N/m2 ]

= 44,88 [kg/cm2 ]Ứng suất cho phép với vật liệu nêu trên là: [ ] =100 [kg/cm2 ]

[ ] =250 [kg/cm2 ]

V.2 Tính toán Moay-ơ đĩa bị động :

a.Chiều dài moay-ơ

Được chọn tương đối lớn để giảm độ đảo của đĩa bị động,moay-ơ được lắp với xương đĩa bị động bằng đinh tán và ghép với trục bằng then hoa

Tính toán moay-ơ ta tính toán theo ứng suất cắt và dập trên then hoa

Do trục ly hợp cũng là trục sơ cấp của hộp số ,nên đường kính ngoài trục ly hợp D được tính theo trục sơ cấp hộp số được tính sơ bộ bằng công thức sau:

(1-16)Trong đó : kd là hệ số kinh nghiệm k = chọn k =5,0

Memax =323,73 [N.m]: mômen cực đại của động cơ

Với D =35 [mm] ta tra bảng (7-26) sách thiết kế chi tiết máy ta có các thông

số khác của then hoa như sau:

Sử dụng then hoa có răng hình chữ nhật chịu tải trọng trung bình

-Đường kính trong : d= 28[mm]

-Chiều rộng của răng : b=6 [mm]

-Số răng là :Z=10

Chiều dài moay-ơ được xác định bằng công thức sau :L=1,4D=1,4.35=49[mm]

Khi làm việc then hoa của moay-ơ chịu ứng suất chèn dập và cắt và được kiểm nghiệm theo công thức sau:

Trong đó :

Memax :Mô men cực đại của động cơ Memax =323,73[N.m]

Z1 :Số lượng moay-ơ riêng biệt ,với ly hợp một đĩa bị động thì Z1=1

Z2 :Số then hoa của moay-ơ Z2 =10

L : Chiều dài moay-ơ L=49[mm]=0,049[m]

D : Đường kính ngoài của then hoa D=35[mm]=0,035[m]

d : Đường kính trong của then hoa d=28[mm] = 0,028[m].

b : Chiều rộng then hoa b =6 [mm]=0,006[m]

Lần lượt thay số vào công thức (1-17) và (1-18) ta có:

[N/m2 ]

=71,26 [kg/cm2 ]

[N/m2 ]

=122,17 [kg/cm2 ]Vật liệu chế tạo moay-ơ thường là thép 40 ,40X Ứng suất cho phép là:

So sánh kết quả tính được với ứng suất cho phép ta thấy moay-ơ làm việc đảm bảo bền

b.Tính toán đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động:

Đinh tán nối moay-ơ với xương đĩa bị động được làm bằng thép có đường kính d=(6÷10)mm Đồi với xe tải chọn d=8 (mm)

Đường kính mũ đinh tán được tính theo công thức sau:

Đinh tán được kiểm tra theo ứng suất cắt và ứng suất dập :

[N/m2 ]

=93,8 [KG/cm2 ]-Ứng suất dập của đinh tán ở vòng ngoài là:

[N/m2 ]

=392,85 [KG/cm2]Trong đó:

VI.1.Thông số cơ bản và nghiệm bền của cơ cấu ép:

Ly hợp sát khô thường dùng các lò xo xoắn hình trụ, lò xo xoắn côn hoặc lò

xo dạng đĩa Đối với loại này ta chọn lò xo dây xoắn dạng hình trụ bố trí xung quanh làm kết cấu ly hợp đơn giản hơn, tin cậy và giể điều khiển

lò xo xoắn hình trụ thường chế tạo bằng théo Silic 60C, 60 C2 A hoặc làm bằng thép Mangan 65 hay thép Cacbon 85 có ứng suất cho phép  = 650 – 850 MN/m2

theo phân tích ở trên ta chọn loại lò xo xoắn hình trụ, loại lò xo này thường được dùng trên các loại xe có mô men xoắn lớn số lượng lò xo thường được chọn theo