Đồ án Tính toán thiết kế hệ thống lái ô tô tải hạng trung

Bộ giáo dục đào tạo Trường học viện kỹ thuật Quân cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam độc lập - tự - hạnh phúc NHIệM Vụ đồ án Họ tên : Phạm Hoàng Nam Khoá …….K37 1.Đầu đề thiết kế: Tính toán thiết kế hệ thống lái cho ôtô tải hạng trung Các số liệu ban đầu: TT Thông số Trọng lượng toàn ôtô Số lượng cầu dẫn hướng Trọng lượng phân bố lên cầu dẫn hướng ôtô có tải Chiều dài sở ôtô Chiều rộng sở ôtô Bán kính bánh xe dẫn hướng kí hiệu G n G1 Giá trị 5770 2710 đơn vị KG L B Mk 3.300 1.800 0.5334 m m m KG Nội dung phần thuyết minh tính toán : Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái Tính toán hệ thống lái Kiểm bền hệ thống lái Các vẽ đồ thị ( ghi rõ loại vẽ kích thước vẽ) Cán hướng dẫn ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :……………………………………… Ngày hoàn thành nhiệm vụ :………………………………………… Ngày ………tháng …… năm 2006 cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên ) Nguyễn Văn Trà Kết đánh giá : - Quá trình thiết kế …………… - Điểm thuyết minh…………… - Bản vẽ thiết kế………………… Ngày ….tháng …năm 2006 Học viên hoàn thành Ngày ……tháng……năm 200… (ký tên ) Lời nói đầu Ngành ôtô giữ vị trí quang trọng kinh tế quốc dân góp phần to lớn vào phát triển chung kinh tế Trong năm gần tiến khoa học kỷ thuật ứng dụng vào công nghiệp chế tạo ôtô nhằm tăng tính thông qua, tính kinh tế nhiên liệu, độ tin cậy làm việc… Đối với hệ thống lái vậy, việc bố trí trợ lực lái giảm cường độ lao động cho người lái, đảm bảo độ an toàn cho người vầ hàng hoá xe Hiện số loại xe sản xuất lắp ráp Việt Nam, nhiên phần lớn xe sử dụng Việt Nam nhập từ nước Còn Quân đội phần lớn xe nhập từ Liên Xô cử : ôtô huy, ôtô tải loại ôtô có lắp vủ khí, khí tài … việc khai thác, sử dụng, đánh giá hiệu phương tiện có ý nghĩa đặc biệt quang trọng người làm công tác kỷ thuật nói chung cán quản lý VKTBKT nói riêng Nhiệm vụ đồ án môn học: “TíNH TOáN thiết kế Hệ THốNG LáI ÔTÔ tải hạng trung” gồm nội dung sau: - Lời nói đầu - Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái - Tính toán thiết kế hệ thống lái - Kết luận Do hạn chế thời gian đồ án tập trung vào tính toán cho cấu lái Quá trình thực đồ án giúp đỡ bảo thầy giáo môn bạn lớp, tạo điều kiện cho hoàn thành nội dung đồ án theo thời gian quy định Mặc dù hạn chế lực thời gian nên đồ án không tránh khỏi nhiều thiếu sót Rất mong góp ý thầy cô bạn để có điều kiện làm tốt đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Người viết: Phạm Hoàng Nam Chương I Phân tích đặc điểm hệ thống lái 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1 Công dụng Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động ôtô nhờ quay vòng bánh xe dẫn hướng để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết Trong trình chuyển động đường, hệ thống lái có ảnh hưởng lớn đến an toàn chuyển động xe tốc độ cao , chúng không ngừng hoàn thiện Việc điều khiển hướng chuyển động xe thực nhờ vô lăng (vành lái ), trục lái (truyền chuyển động quay từ vô lăng tới cấu lái ), cấu lái (tăng lực quay vô lăng để truyền mômen lớn tới dẫn động lái ), dẫn động lái (truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng ) Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vòng người lái cần phi tác dụng vào vô lăng lực Đồng thời để quay vòng cần có phản lực sinh từ mặt đường lên mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng bánh xe dẫn hướng quay vòng phải quay đường tròn đồng tâm với Đó tâm quay tức thời quay vòng Kết cấu hệ thống lái phức tạp Vì để hiểu trạng thái quay vòng ta cần phải hiểu sâu kết cấu hệ thống lái Phân loại + Trục vít bánh vít + Trục vít đòn quay + Cơ cấu lái loại khía + Cơ cấu lái kiểu liên hợp 1.1.3 Yêu cầu An toàn chuyển động giao thông vận tải ôtô tiêu hàng đầu việc đánh giá chất lượng thiết kế sử dụng phương tiện Một hệ thống định đến tính an toàn ổn định chuyển động ôtô hệ thống lái Để giảm nhẹ lao động cho người lái tăng thêm độ an toàn cho ôtô, ngày ôtô thường sử dụng trợ lực lái Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động loại đường từ dải tốc độ thấp tới dải tốc độ cao, hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau : 1.1.2 + Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng an toàn Các + + + + + + cấu điều khiển bánh xe dẫn hướng quan hệ hình học hệ thống lái phải đảm bảo không gây lên dao động va đập hệ thống lái Đảm bảo ổn định bánh xe dẫn hướng chuyển động thẳng Đảm bảo khả quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng đường hẹp ,đường gấp khúc, hệ thống lái quay ngặt bánh xe trước cách dễ dàng Quay vòng ngặt trạng thái quay vòng với thời gian quay vòng ngắn bán kính quay vòng nhỏ Đảm bảo lực lái thích hợp: Lực người lái đặt lên vành lái quay vòng phải nhỏ, lực lái cần thiết lớn xe đứng yên giảm tốc độ xe tăng Vì cần phải đảm bảo lực lái nhỏ gây cảm giác trạng thái mặt đường Hệ thống lái độ dơ lớn: Với xe có vận tốc lớn 100Km/h, độ dơ vành lái không vượt 18 0, với xe có vận tốc lớn từ 25 km/h đến 100km/h độ dơ vành lái không vượt 270 Đảm bảo khả an toàn bị động xe, không gây tổn thương lớn cho người lái Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đường qua kết cấu lái lên vô lăng đảm bảo tính tùy động 1.2 Kết cấu số cấu lái điển hình 1.2.1 Cơ cấu lái kiểu trục vít- cung Cơ cấu lái loại gồm có: trục vít cung đặt giữa, trục vít cung đặt cạnh bên trục vít Cả hai loại cấu lái có ưu điểm cấu lái trục vít- bánh vít kết cấu nhỏ gọn hơn, giảm áp suất lên bề mặt tiếp xúc răng(do bố trí đến răng) Nhược điểm chúng hiệu suất thấp nên sử dụng cho ôtô tải có tải trọng lớn 1.2.2 Cơ cấu lái loại trục vít- êcu- cung Cơ cấu lái loại sử dụng rộng rãi xe ôtô tải Đây loại cấu lái liên hợp, cấu lái ma sát trượt thay ma sát lăn(giữa bi êcu, bi trục vít) đảm bảo tỉ số truyền cấu lái lớn cấu lái có tính chất”trả tay lái” quay vòng Ư điểm lớn cấu lái nhỏ gọn có hiệu suất cao 1.2.3 Cơ cấu lái trục vít lõm- lăn - Vỏ cấu lái làm gang bắc chặt với dầm dọc bên trái khung Trục vít lõm, lăn làm thép - Trục vít ép vào đầu trục lái quay hai ổ côn, trục nối với trục lái then bán nguyệt Điều chỉch dịch chuyển đệm vỏ cấu lái nắp cấu lái - Con lăn đặc ổ lăn kim trục đòn quay đứng, trục đòn quay đứng gối lên bạc đồng ổ lăn trục nắp bên cạnh cấu lái,trên trục đòn quay đứng có ren bắc đai ốc lắp đòn quay đứng, đầu lại có kết cấu điều chỉnh khe hở ăn khớp cấu lái Ưu điểm: - Cơ cấu lái loại trục vít lõm- lăn có có kết cáu gọn, độ bền cao, lực tác dụng phân nên áp lực tác dụng lên bề mặt nhỏ, ma sát trượt thay ma sát lăn nên có hiệu suất cao, loại ổ bi trục vít lăn có khả điều chỉnh nhiều lần độ ăn khớp khoảng hở ổ bi Chương II Tính toán hệ thống lái 2.1 số liệu xe thiết kế 1.1.1 Số liệu tham khảo thông số đầu vào cho tính toán: TT Thông số Trọng lượng toàn ôtô Số lượng cầu dẫn hướng Trọng lượng phân bố lên cầu dẫn hướng ôtô có tải Chiều dài sở ôtô Chiều rộng sở ôtô Bán kính bánh xe dẫn hướng kí hiệu G n G1 Giá trị 5770 2710 đơn vị Kg L B Mk 3.300 1.800 0.5334 m m m Kg Yêu cầu thiết kế hệ thống lái - Quay vòng ngặt thời gian ngắn diện tích nhỏ - Lực lái nhẹ, tức lực đặt vành tay lái phải nhỏ phải đảm bảo cảm giác tới người lái - Ôtô chuyển động thẳng phải ổn định đặc biệt tốc độ cao - Động học quay vòng đúng, bánh xe quay vòng phải lăn theo tâm quay tức thời để đảm bảo bánh xe lăn không bị trượt đường, tránh mòn lốp nhanh tiêu hao công suất cho lực ma sát - Đặt cấu lái phần treo để kết cấu hệ thống treo bánh trước không ảnh hưởng tới động học cấu lái 1.1.3 Chọn phương án dẫn động lái 1.1.2 Dẫn động lái gồm tất cấu truyền lực từ cấu lái đến ngõng quay bánh xe dẫn hướng quay vòng Phần tử dẫn động lái hình thang lái ĐANTÔ, tạo cầu trước, đòn kéo ngang đòn kéo bên Sự quay vòng ôtô phức tạp, để đảm bảo mối quan hệ động học bánh xe phía phía quay vòng điều khó thực Hiện người ta đáp ứng gần mối quan hệ động học hệ thống khâu khớp đòn kéo tạo nên hình thang lái Với xe thiết kế xe tải hạng trung, có hệ thống treo phụ thuộc ta chọn phương án dẫn động lái hình vẽ với hình thang lái Đantô (hình thang lái khâu) 1.1.4 Chọn phương án cấu lái Ngày trợ lực lái sử dụng hầu hết xe, cấu lái loại trục vít lõm – lăn sử dụng phổ biến nhiều xe Do có ưu điểm: kết cấu gọn, độ bền độ chống mòn trục vít lõm lăn cao có hiệu suất cao Có khả điều chỉnh lại nhiều lần để khắc phục khoảng hở ăn khớp khoảng hở ổ bi Với ưu điểm ta lựa chọn hệ thống lái có kết cấu trục vít lõm lăn để tính toán thiết kế cho xe tải hạng trung Chọn phương án trợ lực lái * Yêu cầu trợ lực lái Mặc dù trợ lực lái cấu sử dụng để giảm lực lái mức độ giảm phải khác phụ thuộc vào điều kiện chuyển động Và phải đảm bảo yêu cầu sau : +Khi hệ thống trợ lực lái có cố hệ thống lái làm việc Nếu có hư hỏng xảy làm ngưng việc cấp dầu từ bơm đến cấu lái người lái lái xe mà không cần tới trợ lực lái Người lái phải đảm bảo điều khiển xe với lực lái lớn +Đảm bảo lực lái thích hợp : Công dụng trợ lực lái giảm lực lái đồng thời cấu an toàn, mức độ giảm lực lái phải phù hợp với điều kiện chuyển động xe Nói chung, lực lái lớn xe đứng yên hay chay chậm tốc độ trung bình cần lực lái nhỏ lực lái giảm dần tốc độ tăng Chỉ cần lực lái nhỏ tốc độ xe cao ma sát bánh xe mặt đường giảm Nói cách khác phải đạt lực lái phù hợp dải tốc độ lúc “cảm giác đường “ phải đựơc truyền tới người lái Để đảm bảo lực lái thích hợp, xe đại trang bị thiết bị dặc biệt kèm với trợ lực lái bơm van điện từ như: kiểu cảm biến tốc độ xe, kiểu cảm biến tốc độ động (RPM) + Khắc phục tượng tự cường hoá ôtô vượt qua chỗ lõm , đường xấu, có khả cường hoá lúc lốp xe bị hỏng, để người lái vừa phanh ngặt, vừa giữ hướng chuyển động ban đầu xe 1.1.5 + Thời gian cường hoá phải tối thiểu cường hoá lực quay vòng lớn Như sử dụng hệ thống trợ lực lái đảm bảo tính vận hành xe, giảm lực đánh lái chọn tỷ số truyền hệ thống lái thích hợp Nhưng hệ thống lái có trợ lực làm mòn lốp nhanh hơn, kết cấu phức tạp khối lượng bảo dưỡng tăng lên so với hệ thống lái cường hoá Với nhiệm vụ thiết kế ta chọn phương án trợ lực thuỷ lực có ưu điểm sau : - Kích thước khối lượng gọn nhẹ ,dễ bô trí - Có hiệu tác động cao đặc biệt tính tuỳ động (tính chép hình) - Tốc độ tác động cao (độ chậm tác dụng khoảng 0,05 giây ) - Đóng vai trò giảm chấn, giảm va đập từ mặt đường ngược lên hệ thống lái - Hệ thống tuần hoàn kín nên độ an toàn hoạt động cao xảy hư hỏng 2.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái 2.1.1 Tính mômen quay vòng cực đại Lực tác dụng lên vành tay lái đạt giá trị cực đại ta quay vòng ôtô chổ Lúc mômen cản quay vòng dọc bánh xe dẫn hướng M c sẻ tổng số mômen cản chuyển động M1, mômen cản bánh xe trượt lê đường M2, mômen cần thiết để làm ổn định dẫn hướng M3 cánh tay đòn a Khi xác địmh giá trị lực cực đại tác dụng lên vành tay lái Pemax ,M3 bỏ qua Mômen cản: M1 = Gbx.f.a Trong :- Gbx – trọng lượng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng - f - hệ số cản lăn f=0.015 a = 0,05m bán kính quay vòng bánh xe dẫn hướng Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe đàn hồi bên lốp diện tích tiếp xúc lốp đường bị quay tương đối mặt phẳng bánh xe Điểm đặt lực ngang Y dịch chuyển đoạn x phía sau trục bánh xe Đoạn x thừa nhận phần tư chiều dài bề mặt tiếp xúc lốp với đường r − rbx Ta có : x = 0,5 Trong : r- bán kính tự bánh xe(rt) Nếu thừa nhận rbx = 0,96 rt ta có x = 0,14.rt ϕ Lúc : M = Y x = 0,14 Gbx rt ϕ ϕ - hệ số bám ngang ,lấy = 0,8 Tổng mômen cản quay bánh dẫn hướng tác dụng lên cam quay từ cam quay qua đòn dọc dẫn động lái là: ϕ γ Mc = 2(M1 + M2) = 2.Gbx (f.a + 0,14 .rt) ϕ Trong : γ γ = G1 (f.a + 0,14 .rt) ηd γ ηd γ - hệ số tính đến ảnh hưởng M gây cầu trước ôtô bị nâng lên, = 1,07… 1,15(hệ số tính đến ma sát dẩn động lái) ηd - hiệu suất dẩn động lái : = 0,85 0,9 ϕ Thế số liệu vào ta được:Mc = G1 (f.a + 0,14 .rt) =2710(0,015.0,05 + 0,14.0,8.0,5334).1,15 0,9 ηd γ = 209,466198 (kG.m) 2.2.2 Tỷ số truyền hệ thống lái a) Tỷ số truyền dẫn động lái Id Tỷ số truyền dẫn động lái phụ thuộc vào kích thướcvà quan hệ cánh tay đòn Id=0,85-1,1 Chọn sơ Id=1 ( cho cầu dẫn hướng) b) Tỷ số truyền cấu lái Iω Tỷ số truyền cấu lái loại thường lấy theo kinh nghiệm thiết kế iω - tỉ số truyền góc cấu lái loại vừa từ 20 25 lấy 21 c) Tỷ số truyền hệ thống lái ω Tỷ số truyền hệ thống lái tích số tỷ số truyền cấu lái (i ) tỷ số truyền dẫn động lái(id) i = iω i d i1 = iω i d Tỷ số truyền cho cầu dẫn hướng thứ Trong id tỷ số truyền dẫn động lái đến bánh xe dẫn hướng Giá trị tỷ số truyền cầu dẫn hướng chọn sơ i=1.21=21 d) Tỷ số truyền lực hệ thống lái Il - tỷ số tổng lực cản ôtô máy kéo quay vòng(Pc) lực đặt vành tay lái cần thiết để khắc phục lực cản quay vòng(Pl) Il = Pc Pl Trong đó: Mc c Ml Pl = R Pc = rbx c α Với : Mc - mômen cản quay vòng bánh xe Ml - mômen đặt vành tay lái c - cánh tay đòn quay vòng tức khoảng cách từ tâm mặt tựa lốp đến đường trục đứng kéo dài R - bán kính vành tay lái 2.2.3 Tính toán thông số hình học hệ dẫn động lái a) Tính toán hình thang lái • Công dụng hình thang lái: - Hình thang lái có tác dụng đảm bảo quay vòng bánh xe dẫn hướng Khi bánh xe dẫn hướng trượt xe chuyển động - Đảm bảo quan hệ góc quay bánh xe dẫn hướng bên trái bên phải cho bánh xe lăn đường tròn khác đồng tâm • Xây dựng đường đặc tính ly thuyết hệ thống lái cầu trước Muốn bánh xe thực quay vòng quan hệ chúng phải thoả mãn công thức sau : Cotg õ-Cotg ỏ= B0 L Trong : õ: Là góc quay bánh xe dẫn hướng cầu dẫn hướng ỏ: Là góc quay bánh xe dẫn hướng cầu dẫn hướng L : chiều dài sở hai cầu (trên hình vẽ) B0 : Khoảng cách hai đường tâm trụ quay đứng L B A O C111 D B0 Hình 2.4 - Sơ đồ động học quay vòng OD L Theo hình vẽ : Cotg ỏ= Ta tìm mối quan hệ góc quay bánh xe dẫn hướng với góc ỏ sau : Cotgβ = B0 + Cotgα L α Cho giá trị khác từ theo bảng sau : α ( ) β ( ) 0 0 ÷ 400 ta xác định góc β tương ứng Bảng I: Bảng thông số đường đặc tính lý thuyết góc quay cầu dẫn hướng 10 15 20 25 30 35 40 4,80 9,24 13,387 17,267 20,93 24,427 27,785 31,043 Từ bảng giá trị thu ta xây dựng quan hệ : β = f (α ) α Hình vẽ 2.5 - Đường đặc tính lý thuyết • Xây dựng đường đặc tính thực tế Nhiệm vụ thiết kế hình thang lái Đantô xác định góc nghiêng θ đòn bên xe chạy thẳng : B0 m m n θ θ Hình vẽ 2.5 - Sơ đồ động học hình thang lái xe chạy thẳng Cần xác định góc θ độ dài đòn bên m đòn ngang n α β θ Quan hệ thực tế góc quay phụ thuộc vào góc độ dài m đòn bên Khi xe chạy thẳng: Từ sơ đồ dẫn động lái hình ta tính mối quan hệ thông số theo biểu thức sau: B−n sinθ = 2m Khi xe quay vòng : n B0 m m θ θ Hình vẽ 2.6 - Sơ đồ hình thang lái quay vòng α Khi bánh xe dẫn hướng bên trái quay góc bên phải quay β θ− β góc , lúc đòn bên phải hợp với phương thẳng ngang góc θ+α bánh xe bên trái Từ sơ đồ dẫn động hình ta có mối quan hệ thông số theo quan hệ sau : β = θ + arctg Bo cos(θ + α ) m − Bo sin(θ + α ) − 2m sin θ + Bo sin θ − arcsin Bo − m sin(θ + α ) m cos (θ + α ) + [ Bo − m sin(θ + α )] m thường lấy theo kinh nghiệm : (1.7) ( 0,14 ÷ 0,16) Bo m= Chọn sơ theo kinh nghiệm cho hai cầu độ dài đòn bên : m=0,15.Bo=232,5 (mm) ΥyδaKob θ Chọn sơ góc ban đầu theo công thức E.A : Cotg (90 − θ ) = Từ ta tính Bo 2.0,7.L θ Cotg (90 − θ ) = Theo công thức kinh nghiệm θ ≈ 18 32' < 35 ( Ta tính (1.8) B0 2.0,7.L theo kinh nghiệm thiết kế) (1.9) θ Cho θ giá trị xung quanh giá trị sơ ( =180) công thức (1.7) để tìm β α quan hệ thực tế β θ 0 0 Cho =15 ,16 ,17 ,18 ,19 tìm mối quan hệ thực tế α theo công thức sau : β = θ + arctg Bo cos(θ + α ) m − Bo sin(θ + α ) − 2m sin θ + Bo sin θ − arcsin Bo − m sin(θ + α ) m cos (θ + α ) + [ Bo − m sin(θ + α )] (1.10) Bảng II.Bảng thông số đường đặc tính thực tế cho cầu dẫn hướng θ1 =150 θ2 =160 θ3 =170 θ4 =180 θ5 =190 α 10 15 20 25 30 35 (0) 0 (0) 1 (0) 1(0) 2 (0) 0 0 4.804 4.876 0.072 4.867 9.249 9.51 0.261 9.475 13.387 13.906 0.519 13.829 17.267 18.056 0.79 17.922 20.933 21.948 1.015 21.743 24.427 25.56 1.134 25.269 27.785 28.866 1.08 28.475 2(0) 3 (0) 0 0.063 4.857 0.226 9.439 0.442 13.751 0.655 17.787 0.81 21.536 0.843 24.978 0.69 28.085 3(0) 4 (0) 0 0.054 4.848 0.19 9.403 0.363 13.672 0.52 17.651 0.603 21.329 0.551 24.686 0.3 27.695 4(0) 5 (0) 0 0.044 4.838 0.154 9.366 0.285 13.592 0.384 17.514 0.396 21.121 0.259 24.393 -0.09 27.306 5(0) 0.035 0.117 0.205 0.247 0.187 -0.034 -0.48 Trong ∆β1i = β1i − β10 Từ bảng giá trị thu ta xây dựng đồ thị quan hệ đồ thị quan hệ α β theo lý thuyết Theo bảng giá trị ta chọn góc θ nhỏ nhỏ 10, ta chọn lớn bánh xe dẫn hướng α max = 35 và β thực tế cho sai lệch so với đường lý ∆β thuyết α θ =170, ứng với góc quay vòng β max = 28,085 B − 2.m sin θ = 1414.047(mm) Độ dài kéo ngang n= b) Xác định góc quay vòng lớn vô lăng α = max α i Trong : α max :gọi vòng quay vành lái lớn tính từ vị trí thẳng α 1max :góc quay vòng lớn bánh xe dẫn hướng cầu trước.(35 ) I1 :gọi tỷ số truyền hệ thống lái (i1 =21) 1,0 ÷ 1,75 α lớn từ vòng xe du lịch 1max 2,0 ÷ 2,5 từ vòng xe tải lớn Thay thông số tính vào công thức ta tìm góc quay vô lăng lớn : α max = 21.35 = 735 ≈ 2,041 (vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết kế Tính toán cấu lái trục vít globoít – lăn a) xác định thông số truyền cấu lái Khi xác định thông số cấu trục vít- lõm lăn dựa sở truyền trục vít lõm bánh vít • xác định khoảng cách trục truyền cấu lái Căn vào kết cấu cấu lái có ta chọn khoảng cách trục A0=68.25mm Sau ta tiến hành kiểm tra điều kiện đảm bảo cấu lái truyền hết công suất: - Công suất lớn mà cấu lái phải truyền xác định theo công thức: 2.2.4 75 ω Nmax= Mmax max (1) Trong Nmax công suất lớn mà cấu lái phải truyền ω - tốc độ góc lớn trục vành tay lái max ω = max Π.n max 30 (rad/s) nmax- số vòng quay lớn trục vành tay lái, ta chọn nmax=60vòng/phút Mmax=pmax.R(KG.m) Với Mmax- mômen xoắn lớn trục vành tay lái Thay giá trị vào (1) ta tính được: 75 ω 75 3,14 30 Nmax= Mmax max= 44,817.0,214.60 =0,803 ml Mặt khác công suất lớn cấu lái truyền xác định theo công thức: K K K H 0.736.I ω J N’max= (2) ’ + N max- công suất lớn mà cấu lái truyền mà không sảy tượng kẹt + K1- hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo truyền K1=1 đến 0.8 + K2- hệ số phụ thuộc vào độ xác chế tạo Nếu truyền chế tạo xác cấp K2 =1 Nếu truyền chế tạo xác cấp K2=0.8 + K3- hệ số phụ thuộc vào chế độ làm việc Làm việc va đập K3=1 Làm việc có va đập K3=0.85 J- hệ số phụ thuộc vào tỉ số truyền tra tài liệu(11) chọn J= H- thông số công suất KW phụ thuộc vào khoảng cách trục A0 nvmax tra tài liệu (11) H= Thay thông số vào (2) ta có kết quả: K K K H 0.736.I ω J 0.9.1.0.85 0.736.21 N’max= = =0.0495.h/j Vậy h/j=16.223 ’ Như ta thấy Nmax< N max khoảng cách trục chọn đảm bảo Để đảm bảo khe hở ăn khớp ren trục vít lăn thay đổi theo quy luật: có giá trị nhỏ vị trí trung gian, sau tăng dần đạt giá trị lớn vị trí hai đầu trục vít, tâm quay trục đòn lái phải bố trí không trùng với tâm quay dao cắt trục vít Tâm quay trục đòn lái đứng phải dịch theo phương vuông góc đòn lái đứng khoảng n có giá trị từ 2,5 đến 5,0mm Vậy chọn n=3 ta có: A=A0-3=68,25-3=65,25mm • xác định thông số trục vít lõm - Môđun trục vít lõm: xác định theo công thức sau: m= A0 Zb + e với Zb- số bánh vít xác định theo công thức sau: ω Zb=Zv.i Zv – số mối ren trục vít lõm chọn để đảm bảo cho cấu nhỏ nhẹ ω i - tỉ số truyền góc cấu lái e – chiều dày tương đối trục vít, chọn theo bảng trang 18 sách hướng dẫn đồ án môn học Thay giá trị vào công thức(3) ta được: A0 Zb + e 2.68,25 1.21 + m= = =4,403 mm - Đường kính tính toán trục vít lõm tiết diện trung bình: dv=m.e=4,403.8=35,224 mm - Chiều cao ren trục vít: ÷ 1,8 - hv=(1,6 ).mn ta lấy hv= 1,6 4,369 =7 mm chiều cao đỉnh ren: ÷ 0,6 - h’v=(0,5 )hv ta lấy h’v = 0,6 = 4,2 mm Chiều cao chân ren: hv’’=hv-hv’=7 - 4,2 = 2,8 mm khe hở hướng kính: c=(0,15 đến 0,25.mn( mm) Ta chọn c=0,2mn=0,2 4,369=0,8738 mm Đường kính chân ren trục vít lõm tiết diện trung bình: - di =dv-2hv’’=35,224 -2 2,8 =29,624 mm Đường kính đỉnh ren trục vít lõm tiết diện trung bình: - de =dv+2hv’=35,224 +2 4,2 =43,624 mm Bán kính vòng tròn đỉnh ren trục vít lõm: - v v d ev v - Re =A0=68,25=46,438 mm Bán kính vòng tròn chân ren trục vít lõm: d iv v - 43,624 29,624 Ri =A0=68,25=53,438 mm Góc dẫn ren trục vít lõm: tgλv = Zv e = =0,125 ⇒ λv=7°8’ - Moduyn pháp tuyến mn mn = m.cosλ=4.403.cos(7°8’)=4.369 mm • Xác định thông số lăn a Bán kính ăn khớp lý thuyết R0 dv 35,224 2 Ro=A0=68,25b Bán kính ăn khớp R1 dv R1=A- =50,638 mm 35,224 =65,25- =47,638 mm c Bán kính ăn khớp không khe hở R2 R + n − 2n cos β R2= Trong : β - góc quay trục đòn lái đứng từ vị trí trung gian Góc quay õ xác định theo công thức sau: ϕ iω õ= ϕ- góc quay vành tay lái, ta tính 2,041 vòng tay lái từ vị trí trung gian õ= 50,638 R2= ϕ iω = + − 2.3 cos 35 900 21 =35° =50.6834 mm d Bán kính đỉnh ren lăn d iv 29,624 2 rel=A-( +c)=65,25-( e Bán kính chân ren lăn d ev ril=A-( +c)= 65,25-( +0,8738)=49,5642 mm 43,624 +0,8738)=42,5642 mm b) tính toán chi tiết cấu lái trục vít- lõm lăn • Tính bền cho ren trục vít- lõm lăn Bộ truyền trục vít lõm lăn đảm bảo cho ren có độ bền uốn độ cứng vững cao Bởi ta cần tính toán độ bền mòn độ bền tiếp xúc Độ bền mòn độ bền tiếp xúc đánh giá thông qua ứng suất chèn dập ren: σ = Qv ≤ [σ d ] F kG/cm2 Trong Qv – lực chiều trục tác dụng lên ren trục vít lõm vị trí ăn khớp Pv [ kG ] tgλv Qv = Với: Pv – Lực vòng tác dụng lên ren trục vít lõm vị trí ăn khớp M e max dv Pv= (kG) Memax –Mô men xoắn lớn trục vành tay lái Được tính: Memax = Pvlmax R =44,817.0,214= 9,591 (kG.m) dv -Đường kính tính toán trục vít tiết diện trung bình: dv=35,224 mm  Pv= M e max dv Pv [ kG ] tgλv = 9,591 = 544,572 0,035224 (kG) 544,527 = 4356,216[ kG] 0,125  Qv = = F –Diện tích tiếp xúc trục vít lăn cm Nếu coi tất tải trọng đặt lên đường ren lăn thì: [ F= ( ϕ v − sin ϕ v ).d ev + (ϕ l − sin ϕ l ).D Trong đó: ϕv ϕl - ϕv ϕl , ] ,dev,D hình vẽ: = 690 = (69.3,14/180) = 1,2036(Rad) = 750 = ( 75.3,14/180) = 1,3083(Rad) Chọn đường kính lăn: Để đảm bảo độ bền tương đương truyền, đường kính lăn lấy đường kính trục vít chỗ nhỏ nhất: dev = 43,624 mm ; ta chọn D = 41 mm [ F = = ( ϕ v − sin ϕ v ).d ev + (ϕ l − sin ϕ l ).D 8 [(1,2036 − sin 69 ).4,3624 + (1,3083 − sin 75 ).4,1 ] = 1,749[cm ] [ Q 4356,216 σ= V = = 2490,689 kG/cm2 F 1,749  Trong : σ ] 2 ] [σ ] = 7000 → 8000 [ kG / cm ] [σ d ]  < Như ren đủ bền • Trục đòn lái đứng Trong cấu lái trục đòn lái đứng cấu chịu tải trọng lớn ô tô quay vòng Bởi thiết kế cấu lái kích thước quan trọng có tính chất định đến khả làm việc lâu bền cấu đường kính trục đòn lái đứng Ban đầu ta xác định sơ đường kính trục đòn lái đứng theo (bảng 4) tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Đường kính trục đòn quay đứng xác định theo công thức sau: d= k M c 0, 2.t0, đây: Mc – mômen cản quay vòng, Chọn vật liệu thép 45 Khi giới hạn bền xoắn t0 ’ - - ≈σ σb =850Mpa σb −1 =0,436.0,58 =214,948MPa=2149,48KG/cm2 t0’ – giới hạn bền xoắn (t0’ = 2149,48KG/cm2) k –hệ số dự trữ độ bền (chọn k = 1,1) thay vào công thức ta d=38 mm Trục đòn lái đứng chịu tải trọng hướng kính từ vị trí ăn khớp ren trục vít lõm lăn Rv= pv tgα sin λ = 544,572.tg 20 sin 08' =1592.45 KG Rv- lực hướng kính tác dụng lên trục đòn lái đứng từ vị trí ăn khớp ren trục vít lõm lăn α - góc ăn khớp ren trục vít lõm lăn lấy 20° Ngoài lực hướng kính, trục đòn lái đứng chịu tác dụng mô men xoắn Md= Qv.R1 KGcm Md= 4356,216 47,638=207,521 KGcm Trong : Md- mômen xoắn tác dụng lên trục đòn lái đứng Qv- lực chiều trục KG R1- Bán kính ăn khớp Cm Lực hướng kính Rv làm cho trục bị uốn, mômen Md làm cho trục bị xoắn Sử dụng tải trọng kiểm tra bền cho trục theo ứng suất uốn ứng suất xoắn.(do điều kiện có hạn nên không thực hiện) • ổ đỡ trục vít lõm ổ đỡ trục vít lom ta chọn ổ lăn côn Các ổ vòng trong, lăn ổ lăn trực tiếp trục vít lõm Chọn theo tài liệu thiết kế chi tiết máy • Trục vành tay lái Chọn vật liệu chế tạo thép ống, thép bon 40 Tính ứng suất xoắn lực tác dụng lên vành tay lái τ P1 max R.D 0,2( D − d ) [τ ] = [...]... hệ thống lái , tính toán thiết kế động học hình thang lái , và tính toán thiết kế cơ cấu lái Qúa trình tính toán các chi tiết đều đảm bảo nằm trong giới hạn cho phép,độ tin cậy cao Tuy nhiên đồ án mới dừng lại ở tinh toán cơ cấu lái và động học hình thang lái mà chưa có điều kiện tính toán cụ thể và sâu hơn vào các cụm và chi tiết khác của hệ thống lái ví dụ như trợ lực lái, dẫn động lái và cácv.v... II……………………………………………… Tính toán hệ thống lái 6 3.1 các số liệu xe thiết kế ……………………………………… 6 1.1.6 Số liệu tham khảo…………………………………………… 1.1.7 Yêu cầu thiết kế hệ thống lái ……………………………… 1.1.8 Chọn phương án dẫn động lái …………………………… 6 6 7 1.1.9 Chọn phương án cơ cấu lái ……………………………… 1.1.10 Chọn phương án trợ lực lái ……………………………… 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái ………………………………… 7 7 8 2.1.1 Tính mômen quay vòng... Hiểu HVKTQS 1986 Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo ( tập 2 ) - Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên NXB Đại học và trung học CN 1971 Lý thuyết ô tô quân sự - Nguyễn Phúc Hiểu, Vũ Đức Lập HVKTQS 2002 Dao động tô - Vũ Đức Lập HVKTQS 1994 Cấu tạo ô tô quân sự (tập hai) - Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vy HVKTQS 1995 Tập hình vẽ cấu tạo ô tô quân sự - Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vy HVKTQS 1996 Lý thuyết ô tô máy kéo - Dư Quốc... hệ thống lái ……………………………… 9 e) Tỷ số truyền của dẫn động lái Id………………………………… 9 f) Tỷ số truyền của cơ cấu lái Iω …………………………………… 9 g) Tỷ số truyền của hệ thống lái ………………………………… 9 h) Tỷ số truyền lực của hệ thống lái ……………………………… 9 2.2.5 Tính toán các thông số hình học của hệ dẫn động lái …… 10 c) Tính toán hình thang lái ……………………………………… d) Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng………………… 10 14 Tính. .. kết luận Qua quá trình làm đồ án môn học “Kết Cấu – Tính Toán tô Quân Sự” tuy thời gian không nhiều, song với sự nổ lực của bản thân cùng vơi sự giúp đở tận tình của các thầy giáo trong bộ môn Xe Quân Sự , đặc biệt là giáo viên hướng dẩn Nguyển Văn Trà ,đồ án môn học đã được hoàn thành đámg thời gian và đảm bảo chất lượng Đồ án tập trung đi sâu vào phân tích kết cấu các cụm chi tiết của hệ thống lái. .. bền • Trục đòn lái đứng Trong cơ cấu lái thì trục đòn lái đứng là cơ cấu chịu tải trọng lớn nhất khi ô tô quay vòng Bởi vậy khi thiết kế cơ cấu lái một trong những kích thước quan trọng có tính chất quyết định đến khả năng làm việc lâu bền của cơ cấu là đường kính trục đòn lái đứng Ban đầu ta xác định sơ bộ đường kính trục đòn lái đứng theo (bảng 4) tài liệu hướng dẫn thiết kế đồ án môn học Đường kính... lăng………………… 10 14 Tính toán cơ cấu lái trục vít globoít – con lăn……………… 15 c) xác định các thông số cơ bản của bộ truyền cơ cấu lái ……… 15 d) tính toán các chi tiết cơ bản của cơ cấu lái trục vít- lõm con lăn 17 Kết luận………………………………………………………………… 21 Phụ lục………………………………………………………………… 22 Tài liệu tham khảo……………………………………………………… 23 2.2.6 Tài liệu tham khảo [1] Hướng dẫn thiết kế môn học KCTT ô tô quân sự [2] [3]... vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng α 0 1max :góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu trước.(35 ) I1 :gọi là tỷ số truyền hệ thống lái (i1 =21) 1,0 ÷ 1,75 α lớn nhất từ vòng đối với xe du lịch 1max 2,0 ÷ 2,5 từ vòng đối với xe tải lớn Thay những thông số tính được vào công thức trên ta tìm được góc quay vô lăng lớn nhất : α max = 21.35 0 = 735 0 ≈ 2,041 (vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết. .. đồ án Chương I trang Phân tích đặc điểm hệ thống lái 1.3 Công dụng, phân loại, yêu cầu……………………………………… 1.3.1 Công dụng………………………………………………………… 1.3.2 Phân loại…………………………………………………………… 1.3.3 Yêu cầu…………………………………………………………… 1.4 Kết cấu một số cơ cấu lái điển hình………………………………… 1.4.1 Cơ cấu lái kiểu thanh răng- cung răng…………………………… 5 1.4.2 Cơ cấu lái loại trục vít- êcu- cung răng………………………… 5 1.4.3 Cơ cấu lái. .. ≈ 2,041 (vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết kế Tính toán cơ cấu lái trục vít globoít – con lăn a) xác định các thông số cơ bản của bộ truyền cơ cấu lái Khi xác định các thông số cơ bản của cơ cấu trục vít- lõm con lăn chúng ta dựa trên cơ sở của bộ truyền trục vít lõm bánh vít • xác định khoảng cách trục của bộ truyền cơ cấu lái Căn cứ vào kết cấu của cơ cấu lái hiện có ta chọn khoảng cách trục A0=68.25mm ... Nhiệm vụ đồ án môn học: TíNH TOáN thiết kế Hệ THốNG LáI ÔTÔ tải hạng trung gồm nội dung sau: - Lời nói đầu - Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống lái - Tính toán thiết kế hệ thống lái - Kết luận... ,đồ án môn học hoàn thành đámg thời gian đảm bảo chất lượng Đồ án tập trung sâu vào phân tích kết cấu cụm chi tiết hệ thống lái , tính toán thiết kế động học hình thang lái , tính toán thiết kế. .. dẫn hướng tô có tải Chiều dài sở tô Chiều rộng sở tô Bán kính bánh xe dẫn hướng kí hiệu G n G1 Giá trị 5770 2710 đơn vị Kg L B Mk 3.300 1.800 0.5334 m m m Kg Yêu cầu thiết kế hệ thống lái - Quay