TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG lái CHO ôtô tải HẠNG TRUNG

Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com Bộ giáo dục đào tạo Trờng 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: T Thông số kí hiệu Giá trị đơn vị T Trọng lợng toàn ôtô G 5770 KG Số lợng cầu dẫn hớng n Trọng lợng phân bố lên cầu G1 2710 KG dẫn hớng ôtô có tải Chiều dài sở ôtô L 3.300 m Chiều rộng sở ôtô B 1.800 m Bán kính bánh xe dẫn hớng Mk 0.533 m 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 thớc vẽ) Cán hớng dẫn Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày tháng năm 2006 cán hớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên ) Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com 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 thángnăm 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 đợc 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 cờng độ lao động cho ngời lái, đảm bảo độ an toàn cho ngời vầ hàng hoá xe Hiện số loại xe sản xuất lắp ráp Việt Nam, nhiên phần lớn xe sử dụng Việt Nam nhập từ nớc Còn Quân đội phần lớn xe đợc nhập từ Liên Xô cử nh : ôtô huy, ôtô tải loại ôtô có lắp vủ khí, khí tài việc khai thác, sử dụng, đánh giá hiệu phơng tiện có ý nghĩa đặc biệt quang trọng ngời 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 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com - Kết luận Do hạn chế thời gian đồ án tập trung vào tính toán cho cấu lái Quá trình thực đồ án đợc 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 đợc góp ý thầy cô bạn để có điều kiện làm tốt đồ án tốt nghiệp Xin chân thành cảm ơn! Ngời viết: Phạm Hoàng Nam Chơng 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 hớng chuyển động ôtô nhờ quay vòng bánh xe dẫn hớng nh để giữ phơng chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết Trong trình chuyển động đờng, hệ thống lái có ảnh hởng lớn đến an toàn chuyển động xe tốc độ cao , chúng không ngừng đợc hoàn thiện Việc điều khiển hớng chuyển động xe đợc 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 hớng ) Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vòng đợc ngời lái cần phi tác dụng vào vô lăng lực Đồng thời để quay vòng đợc cần có phản lực sinh từ mặt đờng lên mặt vuông góc với bánh xe Để quay vòng bánh xe dẫn hớng quay vòng phải quay đờng tròn đồng tâm với Đó tâm quay tức thời quay vòng Kết cấu hệ thống lái phức tạp Vì để hiểu đợc trạng thái quay vòng ta cần phải hiểu sâu kết cấu hệ thống lái 1.1.2 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 lợng thiết kế sử dụng phơng tiện Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com Một hệ thống định đến tính an toàn ổn định chuyển động ôtô hệ thống lái Để giảm nhẹ lao động cho ngời lái nh tăng thêm độ an toàn cho ôtô, ngày ôtô thờng sử dụng trợ lực lái Để đảm bảo tính êm dịu chuyển động loại đờng từ dải tốc độ thấp tới dải tốc độ cao, hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau : + Hệ thống lái phải đảm bảo dễ dàng điều khiển, nhanh chóng an toàn Các cấu điều khiển bánh xe dẫn hớng 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 hớng chuyển động thẳng + Đảm bảo khả quay vòng hẹp dễ dàng: Khi xe quay vòng đờng hẹp ,đờng gấp khúc, hệ thống lái quay ngặt bánh xe trớc 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 ngời 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 nhng gây đợc cảm giác trạng thái mặt đờng + Hệ thống lái không đợc có độ dơ lớn: Với xe có vận tốc lớn 100Km/h, độ dơ vành lái không vợt 180, với xe có vận tốc lớn từ 25 km/h đến 100km/h độ dơ vành lái không vợt 270 + Đảm bảo khả an toàn bị động xe, không gây tổn thơng lớn cho ngời lái Đảm bảo hiệu suất thuận phải lớn hiệu suất nghịch để giảm tác động từ mặt đờng 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 u điểm cấu lái trục vít- bánh vít kết cấu nhỏ gọn hơn, giảm đợc áp suất lên bề mặt tiếp xúc răng(do bố trí đến răng) Nhợc 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 đợc sử dụng rộng rãi xe ôtô tải Đây loại cấu lái liên hợp, cấu lái ma sát trợt đợc thay ma sát lăn(giữa bi êcu, bi trục vít) đảm bảo tỉ số truyền cấu lái lớn cấu lái có tính chấttrả 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 đợc bắc chặt với dầm dọc bên trái khung Trục vít lõm, lăn đợc làm thép - Trục vít đợc ép vào đầu dới trục lái quay hai ổ côn, trục đợc nối với trục lái then bán nguyệt Điều chỉch dịch chuyển đệm vỏ cấu lái nắp dới cấu lái Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com - Con lăn đợc 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 trợt đợc thay ma sát lăn nên có hiệu suất cao, loại ổ bi trục vít lăn có khả điều chỉnh đợc nhiều lần độ ăn khớp khoảng hở ổ bi Chơng 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: T T Thông số kí hiệu Giá trị đơn vị Trọng lợng toàn ôtô Số lợng cầu dẫn hớng Trọng lợng phân bố lên cầu dẫn hớng ôtô có tải Chiều dài sở ôtô Chiều rộng sở ôtô Bán kính bánh xe dẫn hớng G n G1 5770 2710 Kg L B Mk 3.300 1.800 0.533 m m m Kg 1.1.2 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 nhng phải đảm bảo cảm giác tới ngời 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 trợt đờng, tránh mòn lốp nhanh tiêu hao công suất cho lực ma sát Đặt cấu lái phần đợc treo để kết cấu hệ thống treo bánh trớc không ảnh hởng tới động học cấu lái 1.1.3 Chọn phơng án dẫn động lái Dẫn động lái gồm tất cấu truyền lực từ cấu lái đến ngõng quay bánh xe dẫn hớng quay vòng Phần tử dẫn động lái hình thang lái ĐANTÔ, đợc tạo cầu trớc, 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 ngời 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 phơng án dẫn động lái nh hình vẽ với hình thang lái Đantô (hình thang lái khâu) Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com 1.1.4 Chọn phơng án cấu lái Ngày trợ lực lái đợc sử dụng hầu hết xe, nh cấu lái loại trục vít lõm lăn đợc sử dụng phổ biến nhiều xe Do có u 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 u điểm ta lựa chọn hệ thống lái có kết cấu trục vít lõm lăn để tính toán thiết kế cho xe tải hạng trung 1.1.5 Chọn phơng án trợ lực lái * Yêu cầu trợ lực lái Mặc dù trợ lực lái cấu đợc sử dụng để giảm lực lái nhng mức độ giảm phải khác phụ thuộc vào điều kiện chuyển động Và phải đảm bảo đợc yêu cầu sau : +Khi hệ thống trợ lực lái có cố hệ thống lái làm việc Nếu có h hỏng xảy làm ngng việc cấp dầu từ bơm đến cấu lái ngời lái lái đợc xe mà không cần tới trợ lực lái Ngời lái phải đảm bảo điều khiển đợc xe nhng 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 đờng giảm Nói cách khác phải đạt đợc lực lái phù hợp dải tốc độ lúc cảm giác đờng phải đựơc truyền tới ngời lái Để đảm bảo đợc lực lái thích hợp, xe đại đợc trang bị thiết bị dặc biệt kèm với trợ lực lái bơm van điện từ nh: kiểu cảm biến tốc độ xe, kiểu cảm biến tốc độ động (RPM) + Khắc phục tợng tự cờng hoá ôtô vợt qua chỗ lõm , đờng xấu, có khả cờng hoá lúc lốp xe bị hỏng, để ngời lái vừa phanh ngặt, vừa giữ đợc hớng chuyển động ban đầu xe + Thời gian cờng hoá phải tối thiểu cờng hoá lực quay vòng lớn Nh sử dụng hệ thống trợ lực lái đảm bảo tính vận hành xe, giảm đợc lực đánh lái chọn đợc tỷ số truyền hệ thống lái thích hợp Nhng hệ thống lái có trợ lực làm mòn lốp nhanh hơn, kết cấu phức tạp khối lợng bảo dỡng tăng lên so với hệ thống lái cờng hoá Với nhiệm vụ thiết kế ta chọn phơng án trợ lực thuỷ lực có u điểm sau : - Kích thớc khối lợng 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 đờng ngợc lên hệ thống lái - Hệ thống tuần hoàn kín nên độ an toàn hoạt động cao xảy h 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 hớng Mc sẻ Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com tổng số mômen cản chuyển động M 1, mômen cản bánh xe trợt lê đờng M2, mômen cần thiết để làm ổn định dẫn hớng M3 cánh tay đòn a Khi xác địmh giá trị lực cực đại tác dụng lên vành tay lái P emax ,M3 bỏ qua Mômen cản: M1 = Gbx.f.a Trong :- Gbx trọng lợng tác dụng lên bánh xe dẫn hớng - f - hệ số cản lăn f=0.015 a = 0,05m bán kính quay vòng bánh xe dẫn hớng Khi có lực ngang Y tác dụng lên bánh xe đàn hồi bên lốp diện tích tiếp xúc lốp đờng bị quay tơng đối mặt phẳng bánh xe Điểm đặt lực ngang Y dịch chuyển đoạn x phía sau trục bánh xe Đoạn x đợc thừa nhận phần t chiều dài bề mặt tiếp xúc lốp với đờng Ta có : x = 0,5 r rbx Trong : r- bán kính tự bánh xe(rt) Nếu thừa nhận rbx = 0,96 rt ta có x = 0,14.rt Lúc : M = Y x = 0,14 Gbx rt - hệ số bám ngang ,lấy = 0,8 Tổng mômen cản quay bánh dẫn hớng tác dụng lên cam quay từ cam quay qua đòn dọc dẫn động lái là: Mc = 2(M1 + M2) = 2.Gbx (f.a + 0,14 rt) = G1 (f.a + 0,14 rt) d d Trong : - hệ số tính đến ảnh hởng M3 gây cầu trớc ôtô bị nâng lên, = 1,07 1,15(hệ số tính đến ma sát dẩn động lái) d - hiệu suất dẩn động lái : = 0,85 0,9 Thế số liệu vào ta đợc:Mc = G1 (f.a + 0,14 rt) =2710(0,015.0,05 + 0,14.0,8.0,5334).1,15 d = 209,466198 (kG.m) 0,9 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 thớcvà quan hệ cánh tay đòn Id=0,85-1,1 Chọn sơ Id=1 ( cho cầu dẫn hớng) b) Tỷ số truyền cấu lái I Tỷ số truyền cấu lái loại thờng lấy theo kinh nghiệm thiết kế i - tỉ số truyền góc cấu lái loại vừa từ 20 25 lấy 21 c) Tỷ số truyền hệ thống lái Tỷ số truyền hệ thống lái tích số tỷ số truyền cấu lái (i ) tỷ số truyền dẫn động lái(id) i = i i d Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com Tỷ số truyền cho cầu dẫn hớng thứ i1 = i id Trong id tỷ số truyền dẫn động lái đến bánh xe dẫn hớng Giá trị tỷ số truyền cầu dẫn hớng 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 đợc lực cản quay vòng(Pl) Il = Pc Pl Trong đó: Mc c M Pl = l R Pc = rbx c 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 đờng 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 hớng Khi bánh xe dẫn hớng trợt xe chuyển động - Đảm bảo quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng bên trái bên phải cho bánh xe lăn đờng tròn khác nhng đồng tâm Xây dựng đờng đặc tính ly thuyết hệ thống lái cầu trớc Muốn bánh xe thực quay vòng quan hệ chúng phải thoả mãn công thức sau : Cotg -Cotg = B0 L Trong : : Là góc quay bánh xe dẫn hớng cầu dẫn hớng Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com : Là góc quay bánh xe dẫn hớng cầu dẫn hớng L : chiều dài sở hai cầu (trên hình vẽ) B0 : Khoảng cách hai đờng tâm trụ quay đứng L A C 1 B0 D B O Hình 2.4 - Sơ đồ động học quay vòng Theo hình vẽ : Cotg = OD L Ta tìm đợc mối quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng với góc nh sau : Cotg = B0 + Cotg L Cho giá trị khác từ 0 ữ 40 ta xác định đợc góc tơng ứng theo bảng sau : ( ) ( ) 0 Bảng I: Bảng thông số đờng đặc tính lý thuyết góc quay cầu dẫn hớng 10 15 20 25 30 35 40 4,804 9,249 13,387 17,267 20,933 24,427 27,785 31,043 Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đợc quan hệ : = f ( ) Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com Hình vẽ 2.5 - Đờng đặc tính lý thuyết Xây dựng đờng đặc tính thực tế Nhiệm vụ thiết kế hình thang lái Đantô xác định góc nghiêng đòn bên xe chạy thẳng : B0 m m n Hình vẽ 2.5 - Sơ đồ động học hình thang lái xe chạy thẳng Cần xác định góc độ dài đòn bên m đòn ngang n 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 đợc mối quan hệ thông số theo biểu thức sau: Bn sin = 2m 10 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com Khi xe quay vòng : B m m n Hình vẽ 2.6 - Sơ đồ hình thang lái quay vòng Khi bánh xe dẫn hớng bên trái quay góc bên phải quay góc , lúc đòn bên phải hợp với phơng thẳng ngang góc bánh xe bên trái + Từ sơ đồ dẫn động hình ta có mối quan hệ thông số theo quan hệ sau : = + arctg Bo cos( + ) m Bo sin( + ) 2m sin + Bo sin arcsin (1.7) Bo m sin( + ) m cos ( + ) + [ Bo m sin( + )] m thờng lấy theo kinh nghiệm : m= ( 0,14 ữ 0,16) Bo Chọn sơ theo kinh nghiệm cho hai cầu độ dài đòn bên : m=0,15.Bo=232,5 (mm) Chọn sơ góc ban đầu theo công thức E.A yaKob : Cotg (90 ) = Từ ta tính đợc Bo 2.0,7.L Theo công thức kinh nghiệm Cotg (90 ) = (1.8) B0 2.0,7.L (1.9) Ta tính đợc 18032' < 350 ( theo kinh nghiệm thiết kế) Cho giá trị xung quanh giá trị sơ ( =180) công thức (1.7) để tìm quan hệ thực tế Cho lần lợt =150,160,170,180,190sẽ tìm đợc mối quan hệ thực tế theo công thức sau : = + arctg Bo cos( + ) m Bo sin( + ) 2m sin + Bo sin arcsin (1.10) Bo m sin( + ) m cos ( + ) + [ Bo m sin( + )] Bảng II.Bảng thông số đờng đặc tính thực tế cho cầu dẫn hớng 11 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com =150 (0) 10 15 20 25 17.26 18.05 0.79 17.922 20.93 24.427 27.785 21.948 25.56 28.866 (0) 4.804 9.249 (0) 4.876 9.51 =160 1(0) (0) 0.072 4.867 0.261 9.475 =17 2(0) (0) 0.063 4.857 0.226 9.439 =180 3(0) (0) 0.054 4.848 0.19 9.403 =19 4(0) (0) 0.044 4.838 0.154 9.366 13.38 13.90 0.519 13.82 0.442 13.75 0.363 13.67 0.285 13.592 5(0) 0.035 0.117 0.205 0 0.655 17.78 0.52 17.65 0.384 17.51 0.247 1.015 21.74 0.81 21.53 0.603 21.329 0.396 21.12 0.187 30 35 1.134 1.08 25.269 28.475 0.843 0.69 24.978 28.085 0.551 24.68 0.259 24.39 -0.034 0.3 27.695 -0.09 27.306 -0.48 Trong 1i = 1i 10 Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đồ thị quan hệ thực tế đồ thị quan hệ theo lý thuyết Theo bảng giá trị ta chọn góc cho sai lệch so với đờng lý thuyết nhỏ nhỏ 10, ta chọn đợc =170, ứng với góc quay vòng lớn bánh xe dẫn hớng max = 35 max = 28,085 Độ dài kéo ngang n= B0 2.m sin = 1414.047(mm) b) Xác định góc quay vòng lớn vô lăng max= 1max.i Trong : max :gọi vòng quay vành lái lớn tính từ vị trí thẳng 1max :góc quay vòng lớn bánh xe dẫn hớng cầu trớc (350) I1 :gọi tỷ số truyền hệ thống lái (i1 =21) lớn từ 1,0 ữ 1,75 vòng xe du lịch từ 2,0 ữ 2,5 vòng xe tải lớn Thay thông số tính đợc vào công thức ta tìm đợc góc quay vô lăng lớn : max = 21.35 = 735 2,041 (vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết kế 2.2.4 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 12 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com 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: Nmax= Mmax max 75 (1) Trong Nmax công suất lớn mà cấu lái phải truyền max- tốc độ góc lớn trục vành tay lái .n max max= (rad/s) 30 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 đợc: Nmax= 3,14 Mmax max= 44,817.0,214.60 =0,803 ml 75 75 30 Mặt khác công suất lớn cấu lái truyền đợc xác định theo công thức: Nmax= K K K H 0.736.I J (2) + Nmax- công suất lớn mà cấu lái truyền mà không sảy tợng 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) đợc H= Thay thông số vào (2) ta có kết quả: Nmax= K K K H 0.9.1.0.85 = =0.0495.h/j Vậy h/j=16.223 0.736.I J 0.736.21 Nh ta thấy Nmax< Nmax 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 phơng 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 13 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com - Môđun trục vít lõm: đợc xác định theo công thức sau: m= sau: A0 với Zb- số bánh vít xác định theo công thức Zb + e Zb=Zv.i Zv số mối ren trục vít lõm chọn để đảm bảo cho cấu nhỏ nhẹ i - tỉ số truyền góc cấu lái e chiều dày tơng đối trục vít, chọn theo bảng trang 18 sách hớng dẫn đồ án môn học Thay giá trị vào công thức(3) ta đợc: m= A0 2.68,25 = =4,403 mm Z b + e 1.21 + - Đờng kính tính toán trục vít lõm tiết diện trung bình: dv=m.e=4,403.8=35,224 mm - Chiều cao ren trục vít: hv=(1,6 ữ 1,8 ).mn ta lấy hv= 1,6 4,369 =7 mm - chiều cao đỉnh ren: hv=(0,5 ữ 0,6 )hv ta lấy hv = 0,6 = 4,2 mm - Chiều cao chân ren: hv=hv-hv=7 - 4,2 = 2,8 mm - khe hở hớng kính: c=(0,15 đến 0,25.mn( mm) Ta chọn c=0,2mn=0,2 4,369=0,8738 mm - Đờng kính chân ren trục vít lõm tiết diện trung bình: di v =dv-2hv=35,224 -2 2,8 =29,624 mm - Đờng kính đỉnh ren trục vít lõm tiết diện trung bình: de v =dv+2hv=35,224 +2 4,2 =43,624 mm - Bán kính vòng tròn đỉnh ren trục vít lõm: d ev 43,624 d iv 29,624 Re v =A0- =68,25- =46,438 mm - Bán kính vòng tròn chân ren trục vít lõm: Ri v =A0- =68,25- - Góc dẫn ren trục vít lõm: tgv = =53,438 mm Zv = =0,125 v=78 e - Moduyn pháp tuyến mn mn = m.cos=4.403.cos(78)=4.369 mm Xác định thông số lăn a Bán kính ăn khớp lý thuyết R0 Ro=A0- dv =68,25- 35,224 b Bán kính ăn khớp R1 14 =50,638 mm Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com R1=A- dv =65,25- 35,224 =47,638 mm c Bán kính ăn khớp không khe hở R2 R2= R + n 2n cos Trong : - góc quay trục đòn lái đứng từ vị trí trung gian Góc quay xác định theo công thức sau: = i - góc quay vành tay lái, ta tính đợc 2,041 vòng tay lái từ vị trí trung gian 900 = i = =35 21 R2= 50,638 + 32 2.3 cos 35 =50.6834 mm d Bán kính đỉnh ren lăn rel=A-( d iv +c)=65,25-( e Bán kính chân ren lăn ril=A-( d ev 29,624 +0,8738)=49,5642 mm +c)= 65,25-( 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 đợc đánh giá thông qua ứng suất chèn dập ren: = Qv [ d ] F kG/cm2 Trong Qv lực chiều trục tác dụng lên ren trục vít lõm vị trí ăn khớp Qv = Pv [ kG ] tgv Với: Pv Lực vòng tác dụng lên ren trục vít lõm vị trí ăn khớp Pv= M e max dv (kG) Memax Mô men xoắn lớn trục vành tay lái Đợc tính: Memax = Pvlmax R =44,817.0,214= 9,591 (kG.m) dv -Đờng kính tính toán trục vít tiết diện trung bình: dv=35,224 mm 15 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com M e max 9,591 = 0,035224 = 544,572 (kG) Pv= d v Pv 544,527 Qv = tg [ kG ] = 0,125 = 4356,216[ kG ] v F Diện tích tiếp xúc trục vít lăn cm Nếu coi tất tải trọng đặt lên đờng ren lăn thì: F = [( v sin v ).d ev + ( l sin l ).D ] Trong đó: v , l ,dev,D nh hình vẽ: v = 690 = (69.3,14/180) = 1,2036(Rad) l = 750 = ( 75.3,14/180) = 1,3083(Rad) - Chọn đờng kính lăn: Để đảm bảo độ bền tơng đơng truyền, đờng kính lăn lấy đờng kính trục vít chỗ nhỏ nhất: dev = 43,624 mm ; ta chọn D = 41 mm F = [( v sin v ).d ev + ( l sin l ).D ] [( ) ( ) ] [ 1,2036 sin 69 4,3624 + 1,3083 sin 75 4,12 = 1,749 cm QV 4356,216 = F = 1,749 = 2490,689 kG/cm Trong : [ ] = 7000 8000 kG / cm < [ d ] Nh 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 thớc quan trọng có tính chất định đến khả làm việc lâu bền cấu đờng kính trục đòn lái đứng Ban đầu ta xác định sơ đờng kính trục đòn lái đứng theo (bảng 4) tài liệu hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Đờng kính trục đòn quay đứng đợc xác định theo công thức sau: d= đây: k M c 0, 2.t0, Mc mômen cản quay vòng, Chọn vật liệu thép 45 b =850Mpa Khi giới hạn bền xoắn t0 =0,436.0,58 b =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 đợc d=38 mm - Trục đòn lái đứng chịu tải trọng hớng kính từ vị trí ăn khớp ren trục vít lõm lăn 16 Kho ti liu phớ ca din n Ketnooi.com p tg - xoắn 544,572.tg 20 Rv= v = =1592.45 KG sin sin 08' Rv- lực hớng kính tác dụng lên trục đòn lái đứng từ vị trí ăn khớp ren trục vít lõm lăn - góc ăn khớp ren trục vít lõm lăn lấy 20 Ngoài lực hớng kính, trục đòn lái đứng chịu tác dụng mô men 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 hớng 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 đợc 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 P1 max R.D 0,2( D d ) = [...]... gian và đảm bảo chất lợng Đồ án tập trung đi sâu vào phân tích kết cấu các cụm chi tiết của 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 cha có điều kiện tính toán cụ thể và sâu hơn vào... 1.4.3 Cơ cấu lái trục vít lõm- con lăn 5 Chơng II Tính toán hệ thống lái 3.1 các số liệu xe thiết kế 1.1.6 Số liệu tham khảo 1.1.7 Yêu cầu thiết kế hệ thống lái 1.1.8 Chọn phơng án dẫn động lái 1.1.9 Chọn phơng án cơ cấu lái 1.1.10Chọn phơng án trợ lực lái 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống lái 2.1.1 Tính mômen quay vòng cực đại 2.2.2 Tỷ số truyền của hệ thống lái e) Tỷ số truyền của dẫn động lái Id 6... truyền của cơ cấu lái I 9 7 7 8 8 9 9 5 5 6 6 7 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 10 d) Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng 14 2.2.6 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... các cụm và chi tiết khác của hệ thống lái ví dụ nh trợ lực lái, dẫn động lái và cácv.v Và đó là hớng phát triển của đồ án 18 Kho ti liu min phớ ca din n Ketnooi.com Chơng I Phân tích đặc điểm hệ thống lái trang 1.3 Công dụng, phân loại, yêu cầu 4 1.3.1 Công dụng 4 1.3.2 Phân loại 4 1.3.3 Yêu cầu 4 1.4 Kết cấu một số cơ cấu lái điển hình 5 1.4.1 Cơ cấu lái kiểu thanh răng- cung răng 1.4.2 Cơ cấu lái loại... vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng 1max :góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng cầu trớc (350) I1 :gọi là tỷ số truyền hệ thống lái (i1 =21) lớn nhất từ 1,0 ữ 1,75 vòng đối với xe du lịch từ 2,0 ữ 2,5 vòng đối với xe tải lớn Thay những thông số tính đợc vào công thức trên ta tìm đợc góc quay vô lăng lớn nhất : max = 21.35 0 = 735 0 2,041 (vòng) thoả mãn kinh nghiệm thiết kế 2.2.4 Tính. .. = [ ] ] [ ] 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 thớc quan trọng có tính chất quyết định đến khả năng làm việc lâu bền của cơ cấu là đờng kính trục đòn lái đứng Ban đầu ta xác định sơ bộ đờng kính trục đòn lái đứng theo (bảng 4) tài liệu hớng dẫn thiết kế đồ án môn học Đờng... = 75.5896( MN / m 2 < [ ] ) 4 4 0,2 22 16 ( ) Nh vậy trục lái đủ bền Vậy ta chọn kích thớc sơ bộ là kích thớc thiết kế Với trục lái xe thiết kế, dựa trên số liệu thực tế ta chọn chiều dài của trục lái L=1000 (mm) Ta cần tính toán trục lái theo độ cứng vững (góc xoắn trục) theo công thức sau: = 2. L D.G (rad) Trong đó: L - chiều dài của trục lái (m) G - mô đuyn đàn hồi dịch chuyển (đối với thép G=8.104MN/m2)... 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 19 Kho ti liu min phớ ca din n Ketnooi.com Tài liệu tham khảo [1] Hớng dẫn thiết kế môn học KCTT ô tô quân sự - Nguyễn Phúc Hiểu HVKTQS 1986 [2] 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 [3] Lý thuyết ô tô quân sự... +0,8738)=49,5642 mm 2 +c)= 65,25-( 43,624 +0,8738)=42,5642 mm 2 b) tính toán các chi tiết cơ bản của cơ cấu lái trục vít- lõm con lăn Tính bền cho các ren của trục vít- lõm con lăn Bộ truyền trục vít lõm con lăn đảm bảo cho các ren có độ bền uốn và độ cứng vững cao Bởi vậy ta cần tính toán độ bền mòn và độ bền tiếp xúc Độ bền mòn và độ bền tiếp xúc đợc đánh giá thông qua ứng suất chèn dập ren: = Qv... kinh nghiệm cho cả hai cầu độ dài đòn bên : m=0,15.Bo=232,5 (mm) Chọn sơ bộ góc ban đầu theo công thức của E.A yaKob : Cotg (90 0 ) = Từ đó ta tính đợc Bo 2.0,7.L Theo công thức kinh nghiệm Cotg (90 0 ) = (1.8) B0 2.0,7.L (1.9) Ta tính đợc 18032' < 350 ( theo kinh nghiệm thiết kế) Cho các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ ( =180) và công thức (1.7) để tìm quan hệ thực tế của và Cho lần lợt