Thiết kế hệ thống lái oto náy kéo (kèm bản vẽ)

Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 Đề bài: Thiết kế hệ thống lái Ôtô Loại Ôtô : xe với hệ thống treo độc lập Loại cấu lái : Trục vít lăn Tỉ số truyền cấu lái : ic =16,4 Bánh xe : 6,45 - 13P Z(KG) : 667 L(mm) : 2424 B(mm) : 365 Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 CHƯƠNG I : thiết kế lập sơ đồ bố trí hệ thống lái I.1 Công dụng hệ thống lái: Hệ thống lái Ôtô dùng để thay đổi phơng hớng chuyển động ôtô giữ cho ôtô chuyển động hớng theo yêu cầu ngời lái Hệ thống lái ôtô bao gồm ba phần chính: Cơ cấu lái, dẫn động lái cờng hoá lái (thờng sử dụng Ôtô có trọng tảI vừa lớn) Để ôtô quay vòng đợc cần có mô men quay vòng, mô men sinh nhơ phản lựcbên quay bánh xe dẫn hớng I.2 Yêu cầu hệ thống lái: Đảm bảo tính vận hành cao ôtô, có nghĩa khả quay vòng nhanh ngoặt diện tích giới hạn Nhẹ nhàng việc điều khiển ôtô quay vòng chỗ chuyển động Lực vành tay lái không đợc vợt 6KG ôtô chạy với vận tốc 20Km/h đờng bê tông nhựa theo quỹ đạo hình số 8, bán kính vòng tròn 15m khoảng cách tâm 2vòng tròn 42m lực quay vòng bánh xe dần hớng chỗ mặt đờng bê tông - nhựa khô không đợc vợt 16-20 KG Động học quay vòng đúng,có nghìa quay vòngtất bánh xe lăn mà không trợt Truyền tối thiểu va đập nghịch đảo lên vành tay lái Các bánh xe dẫn hớng có khả quay vị trí ban đầu giữ đợc hớng chuyển động cho ôtô Chính xác tính chất tuỳ động( chép hình ) động học động lực học, có nghĩa đảm bảo phối hợp chặt chẽ tác động hệ thống lái quay vòng bánh xe dẫn hớng Có độ bền lâu không bị h hỏng toàn thời gian phục vụ ôtô Thuận tiện việc sử dụng bảo dỡng Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 Không có khe hở lớn hệ thống lái Hệ thống lái cần thiết kế loại trục vít_con lăn I.3.Bố trí chung hệ thống lái Vành tay lái Hình thang lái Trục lái 6.Đòn quay ngang Cơ cấu lái 7.Bánh xe Thanh kéo dọc Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 CHƯƠNG II :Tính Động học lái Nhiệm vụ tính động học lái xác định: thông số tối u hình thang lái, động học đòn quay có biến dạng phận đàn hồi hệ thống treo trọn giá trị cần thiết tỉ số truyền dẫn động lái II.1.Động học quay vòng bánh xe dẫn hớng Ta biết từ lý thuyết quay vòng để nhận đợc lăn tinh bánh xe dẫn hớng quay vòng hệ thống lái phải đảm bảo mối quan hệ sau góc quay bánh xe dẫn hớng bên bên so với tâm quay O: Cotg - Cotg = B/L (1) Trong : _ Góc quay bánh xe dẫn hớng phía _ Góc quay bánh xe dẫn hớng phiá L _ Chiều dài sở ôtô, L = 2424 mm B _ Là khoảng cách hai tâm trục đứng cầu dẫn hớng, B = 1365 mm L B O Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 II.2.Thiết kế hình thang lái Từ biẻu thức(1)ta thiết lập đợc mối quan hệ lý tởng - .Trong =(0oữ 450 ) Để thiết kế hình thang lái Theo kinh nghiệm ta chọn chiều dài đòn bên hình thang lái: Lấy l= (0,14 0,16)B l = 0,15.B = 0,15.1365 = 205 (mm) chọn sơ góc đòn bên hình thang lái với trục dọc ôtô: = 350 ( L/B =1,78 nằn khoảng 1,5 ữ 2,5 ) Thông qua hình thang lái bánh xe dẫn hớng bên bên trong: Từ biểu thức: l cos( + ) l + B sin + 2l sin B sin( + ) = arctg arcsin B l sin( + ) l cos ( + ) + [ B l sin( + )]3 Ta xác định đợc mối quan hệ T T Ta lập đợc bảng sau: o o (lý thuyết) o (thực tế) 10 15 20 25 30 35 40 45 4,75 9,11 13,11 16,81 0,27 23,54 26,67 29,68 32,61 5,39 9,29 13,21 17,33 20,78 23,74 27,42 30,17 33,38 Từ bảng ta đựng đợc đờng T T đồ thị với đờng - ta thấy sai lệch = o (lý thuyết)- o (thực tế)< 10 nên ta chọn = 35o tối u Tính chiều dài ngang: N = B -2lsin =1365 2sin35o = 1130 (mm) Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 Vậy ta có sơ đồ hình thang lái nh sau: 350 1130 1365 CHƯƠNG III :Tính toán chi tiết hệ thống lái III.1.Xác định tỉ số truyền hệ thống lái Tỉ số truyền động học tỉ số góc quay trục vành tay lái góc quay tơng ứng cuả cam quay: Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 i = ic.id (2) Trong : ic _là tỉ số truyền cấu lái(từ trục lái tới dòn quay đứng) ic= 16,4 id _ tỉ số truyền dẫn động lái (từ trục đòn quay đứng tới cam quay) id = ln (là tỉ số chiều dài đòn nối với kéo dọc) ld ln _ chiều dài đòn bên hình thang lái: ln =l = 205 mm lđ _ chièu dài đòn quay đứng, chọn lđ = 150mm id = 205 =1,3667 150 thay vào (2) i =16,4*1,3667 = 22,4 Tỉ số truyền hệ thống lái không phái số mà thay đổi theo quay vòng vành tay lái từ vị trí ứng với chuyển động thẳng ôtô tới vị trí quay vòng tận bên trái bên phải giá trị i có giá trị trung bình để quay vành tay lái từ vị trí tận bên trái với vị trí tận bên phải III.2.Xác định chế độ tải trọng Lực tác dụng nên vành tay lái Lực tác dụng nên vành tay lái có giá trị cực đại ôtô quay vòng chỗ đầy tải.Lực phải tạo mô men đủ thắng mô men cản bao gồm: - Mô men cản lăn M1 - Mô men cản M2 gây nên trợt bánh xe dẫn hớng mặt đờng - Mô men cản M3 gây nên việc làm ổn định bánh xe dẫn hớng Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 +Ta có: M1 =Gbx *f*a : Gbx _ trọng lợng tác dụng nên bánh xe dẫn hớng Gbx = Z1 / = 667/2 = 333,5 (KG) f _ hệ số cản lăn : chọn f = 0,018 a _ tay đòn lực cản lăn trụ đứng hệ thống lái, chọn a =20 mm Vậy M1 = 333,5*0,018*20 = 1200,6 (KGmm) +Ta có: M2 =Y.X = Gbx**0,14*rbx : _ hệ số bám : chọn = 0,7 X _ tay đòn lực ngang trục đứng hệ thống lái, thừa nhận X = 0,14*rbx Bánh xe có kí hiệu 6,45 - 13P =B - d B _ chiều rộng lốp d _ đờng kính lốp rbx =(B + d/2).25,4 = (6,45 + 6,5).25,4 =328,93 (mm) Vậy M2 = 333,5*0,7*0,14*328,93 = 10750,4 (KGmm) + ảnh hởng mô men cản M3 đợc xác định thực nghiệm thành hệ số : = 1,07 1,15, lấy = 1,1 Vậy mô men cản tổng cộng : M = (M1 + M2)* = (1200,6 + 10750,4)*1,1 = 13146 (KGmm) Lực tác dụng nên vành tay lái: M Pmax = R.i Trong : Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 R _ bán kính vành tay lái : chọn R = 200 mm i _ tỉ số truyền tổng cộng từ vành tay lái đến bánh xe dẫn hớng i = 22,4 = th.cam th _ hiệu suất thuạn cấu lái, chọn th = 0,9 cam _ hiệu xuất tính đến ma sát dẫn động lái cam = 0,5 Vậy : Pmax = 13146 = 6,52( KG ) 200 * 22,4 * 0,9 * 0,5 III.3.Tính bền chi tiết hệ thống lái a.Trục lái: Trục lái đợc làm ống thép rỗng chọn mác thép 45 có ứng suất cho phép xoắn [] = 800(KG/cm2) Chọn đờng kính trục lái : D = 25 mm Vậy từ công thức tính ứng suất xoắn : = Pmã R.D [ ] 0,2.(D d ) Trong đó: Pm lực tác dụng lên vành tay lái R bán kính vành tay lái D,d đờng kính vành tay lái d4 d4 0,2.[ ].D Pm ã R.D 0,2.[ ] 0,2 * 800 * 2,5 6,52 * 20 * 2,5 = 2,45(cm) 0,2 * 800 chọn d = 20 mm Tính lại ứng suất xoắn : Thiết kế Hệ thống lái ôtô SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 = Pmã R.D 6,52.20.2,5 = = 70,68( KG / cm ) 4 4 0,2.(D d ) 0,2.(2,5 ) Nh < [] =800(KG/cm2), điều kiện bền xoắn đợc thoả mãn Kiểm tra góc xoắn : = 2. L D.G : L _ chiều dàI trục láI lấy L = 700 mm G_mô đun đàn hồi dịch chuyển,G=8.104(MN/m2) G=8.105(KG/cm2) Thay số ta có: = * 800 * 70 = 0,056rad 2,5 * * 10 = 0,056 rad = 3,210 thoả mãn [...].. .Thiết kế Hệ thống lái của ôtô con SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 _ hệ số bám, = 0,7 a = 20 mm b = l*cos =205*cos350 = 168 mm Vậy: Q= 667 * 1,4 * 0,7 * 20 = 38,91( KG ) 2 * 168 d.Cơ cấu trục vít - con lăn *) Xác định các tham số cơ bản +Tham số cơ bản của trục vít Bán kính vòng tròn ban đầu của hình glôbôit của trục vít... t 8,2 = = 2,6mm chọn m = 2,5 3,14 Theo tiêu chuẩn hoá m = 2,5 hệ số đờng kính trục q = 12,5 Đờng kính mặt trụ chia của trục vít: d1 = q.m = 12,5 2,5 = 31,25 mm Đờng kính vòng đỉnh của trục vít: da1 =d1 +2m = 31,25 + 2.2 = 35,25 mm Góc vít của đờng xoắn ốc: tg = Z1/q = 2/12,5 = 9,10 +Tham số cơ bản của con lăn 11 Thiết kế Hệ thống lái của ôtô con SV: Phạm Đình Tảo Lớp: Cơ khí ôtô K-39 Chọn con lăn... trục: T= 2 Pmaxã R 2 * 3,14 * 6,52 * 200 = = 999,18( KG ) t 8,2 Vậy ứng suất chèn dập : cd = T 999,18 = = 9,68( KG / mm 2 ) F 103,2 cd = 96,8 (MN/m2)