Bài tập lớn tính toán ô tô

a.TLC kiểu bánh răng côn xoắnb.TLC dạng hypôit c.TLC dạng trục vít Truyền lực chính kép: Truyền lực chính kép có tỷ số truyền được tạo bởi hai cặp bánh răng ănkhớp.. Hình 7 : Các loại bá

THI T K C U CH Đ NG Ế Ế Ầ Ủ ỘI/KHÁI QUÁT V C U CH Đ NG: Ề Ầ Ủ Ộ C u ch đ ng g m các b ph n quan tr ng ầ ủ ộ ồ ộ ậ ọ

nh t là: B truy n l c chính, b vi sai, hai n a bán tr c và may c a bánh xe ch ấ ộ ề ự ộ ữ ụ ơ ủ ủ

đ ng.ộ

Hình 1: Cấu tạo cầu chủ động

1.Truyền lực chính :

b.Công d ng: ụ

- Truy n l c chính đ tăng momen qua c c u phân chia đ n các bán tr c đ t ề ự ể ơ ấ ế ụ ặ

dưới m t góc nào đó(thộ ường là 90 đ ) đ i v i tr c d c c a ô tô máy kéo.ộ ố ớ ụ ọ ủ

- Truy n l c chính có th có lo i đ n ho c lo i kép Lo i đ n có m t c p bánh ề ự ể ạ ơ ặ ạ ạ ơ ộ ặrăng nón ho c hipôít, lo i kép có m t c p bánh răng nón ho c hipôít và m t c p ặ ạ ộ ặ ặ ộ ặbánh răng tr Lo i đon thụ ạ ường đ t ô tô t i lo i trung bình và nh , ô tô du l ch ặ ở ả ạ ỏ ị

và ô tô buýt ít ch ng i Lo i kép căn b n đ t ô tô t i lo i trung bình, lo i l n ỗ ồ ạ ả ặ ở ả ạ ạ ớ

và thường thi t k thành m t kh i.ế ế ộ ố

c.Phân lo i: ạ

- Theo truy n l c chính chia ra:ề ự

+ C p bánh răng hình nón v i bánh răng cong g m:ặ ớ ồ

• Loại truyền động thông thường (trục các bánh răng cắt nhau tại một điểm).

trong 2 mặt phẳng).

+ Lo i truy n đ ng bánh răng th ng.ạ ề ộ ẳ

+ Lo i tr c vít.ạ ụ

+ Lo i truy n đ ng xích.ạ ề ộ

- Theo s c p bánh răng ăn kh p chia ra:ố ặ ớ

+ Lo i đ n v i m t c p bánh răng ăn kh p có t s truy n ạ ơ ớ ộ ặ ớ ỉ ố ề i0= 3 ÷ 7

+ Lo i kép v i 2 c p bánh răng ăn kh p có iạ ớ ặ ớ 0 = 5 ÷ 12

Lo i kép l i chia ra:ạ ạ

- Bánh răng nón và bánh răng tr trong truy n l c trung ụ ề ự ương

- Bánh răng nón trong truy n l c trung ề ự ương và bánh răng tr trong truy n ụ ề

Truy n l c chính có các yêu c u: đ m b o t s truy n c n thi t, đ m b o ề ự ầ ả ả ỉ ố ề ầ ế ả ả

hi u su t cao ngay c khi thay đ i nhi t đ và t c đ quay, đ m b o đ b n c a ệ ấ ả ổ ệ ộ ố ộ ả ả ộ ề ủ

tr c và các đi m t a.ụ ể ự

Truyền lực chính đơn:

Hình 2: Sơ đồ truyền lực chính đơn.

a.TLC kiểu bánh răng côn xoắnb.TLC dạng hypôit

c.TLC dạng trục vít

Truyền lực chính kép:

Truyền lực chính kép có tỷ số truyền được tạo bởi hai cặp bánh răng ănkhớp Gồm truyền lực chính trung tâm hay truyền lực chính bên (cạnh) Truyềnlực chính kép được sử dụng trên ô tô cần tỷ số truyền lớn khi truyền lực chínhđơn không đáp ứng được

a Vi sai mở :

Hình 4: Cấu tạo vi sai mở

b.Vi sai tr ượ t m t ph n: ộ ầ

Hình 5: Vi sai trượt một phần

c.Vi sai có khóa:

Hình 6: Vi sai có khóa

3 Bán trục :

Hình 7 : Các loại bán trục

a.Bán trục không giảm tải: ổ tựa đặt bên trong và bên ngoài, đặt trực tiếp lên nửa trục b.Bán trục giảm tải ½: ổ trục bên trong đặt trên vỏ vi sai và ở bên ngoài đặt trực tiếplên nửa trục

c.Bán trục giảm tải ¾: ổ tựa ở bên trong đặt lên vỏ vi sai còn ổ tựa bên ngoài gồm 2 ổ

bi đặt trên dầm cầu và moayơ ở bánh xe không đặt trực tiếp lên trục

d.Bán trục giảm tải hoàn toàn: ổ tựa bên trong được đặt trên vỏ vi sai còn ổ tựa bên

ngoài gồm hai ổ bi đặt trên dầm cầu và moay ơ ở bánh xe không đặt trực tiếp lên trục

b.Truyền lực chính:Chọn loại đơn dạng bánh răng côn dạng hypoit

Hình 10:Truyền lực chính dạng bánh răng côn hypoit

Các ưu điểm của loại truyền động này :

-Dịch chuyển được trụ của bánh răng chủ động so với bánh răng bị động mộtđoạn a khoảng 0,2 đường kính vòng tròn cơ bản của bánh răng bị động Nhờ

đó hạ thấp được trong tâm ô tô, cho phép tăng độ ổn định, do đó tăng đượcvận tốc ô tô

-So với cặp bánh răng nón có cùng tỷ số tryền, cùng truyền một mô men thìđường kính của bánh răng chủ động lớn hơn ( 20 – 25 % ) và trục bánh răngchủ động lớn hơn Do đó kết cấu vững hơn, độ bền lớn hơn và làm việc êm dịuhơn

-Do bề mặt tiếp xúc lớn nên ứng suất tiếp xúc trong các răng có giá trị bé hơn

so với răng nón xoắn

Các khuyết điểm của loại truyền động này:

-Sự trượt giữa các răng tăng theo cả chiều dài và mặt cạnh Vì vậy phải dùngdầu bôi trơn đặc biệt

-Đòi hỏi phải lắp chính xác và bánh răng chủ động phải có điểm tựa thật chắcchắn

II/ THIẾT KẾ TÍNH TOÁN TRUYỀN LỰC CHÍNH:

 Thông số cho trước xe Toyota INNOVA:

•Trọng lượng phân bố lên cầu trước, cầu sau: G1=550kg,G2=1000 kg

•Chiều cao trọng tâm xe: hg=1000mm

•Khoảng cách vết bánh xe: B= 1510 mm

•Mômen xoắn cực đại của động cơ: Memax= 182.4 N.m/ nemax= 5600v/ph

•Tỷ số truyền các cụm của hệ thống truyền lực: ih1= 3,93; ih5=0,85

•Tỷ số truyền lực cạnh : ic= 1

•Tỷ số truyền lực chính : i0= 4,3

•Bán kính tính toán của bánh xe: rbx= 301mm = 0.301m

•Hệ số bám của đường: φmax= 0.9

•Công suất cực đại: Nemax= 99,9Kw/5600 vòng/phút

Truyền lực chính loại đơn: chọn truyền động hypoit (HPI) với đường tâm trục của các bánh răng chéo nhau

1. Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính:

a.Chọn tải trọng tính toán:

Đối với ô tô có công thức bánh xe 4x2 tải trọng tính toán xác định theo mô men cực đại của động cơ khi xe chuyển động ở số truyền 1:

b Chọn các kích thước cơ bản của cặp bánh răng truyền lực chính.

i0= 4.0⇒ Z1= 9 răng, Z2= Z1× i0=9× 4,3=38,7 răng => chọn 39 răng

Trong đó:

Z1 - Số răng của bánh răng quả dứa (chọn theo sách BTL-TT Ô TÔ)

Z2 - Số răng của bánh răng vành chậu.

-Tra bảng 4.2/trang66 sách BTL-TT ÔTÔ ⇒ hệ số dịch chỉnh ξ= 0.626

-Chọn góc ăn khớp

 : góc nghiêng trung bình đường xoắn răng của bánh chủ động TLC (độ):

-Chọn chiều xoắn của bánh răng côn chủ động ngược với chiều quay của bánh răng để đảm bảo lực dọc trục tác dụng lên bánh răng chủ động hướng từ đáy nhỏ lênđáy lớn khi xe chạy tiến ( nhằm tránh kẹt răng)

-Thông thường trên ôtô bánh răng chủ động quay theo chiều thuận kim đồng

hồ (quay phải) nếu ta nhìn từ đầu máy Do đó chọn chiều xoắn của bánh răng cônchủ động là chiều trái ( nhìn từ đáy nhỏ bánh răng)

a b

Hình 12 : Chiều xoắn của răng

a: xoắn phải b: xoắn trái

 Le: chiều dài đường sinh (mm)

Lm= Le - 0.5b = 129,1- 0,5 38,73=109,7 mm

 mn: môđun pháp tuyến trung bình:

mn= ms .(Lm∕ Le).cosβ= 6,5 (109,7∕ 129,1).cos(35º22’)= 4,5

 d2: đường kính sơ bộ vòng chia đáy lớn bánh bị động truyền lực chính HPI

 E: khoảng chuyển dịch HPI (mm)

3.Tính kiểm tra bền bánh răng truyền lực chính.

Kiểm tra bánh răng theo ứng suất uốn :

- ng su t u n cho phép, = ( 700 ứ ấ ố 900) MN/m2

= =358,95 MN/m2

= = 462,68MN/m2

=>Ta th y ấ σ1u và σ2u tho mãn đi u ki nả ề ệ

 Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc:

σtx = 0,418 (*)

Với:

ritđ – bán kính bánh răng tương đương, i = 1,2

ritđ =

E = 2,15.105 (N/m2) – mô đun đàn hồi của vật liệu

= (1500-2500) MN/m2- ứng suất tiếp xúc cho phép

THÔNG SỐ Bánh răng chủ động Bánh răng bị động

Môđun mặt đáy răng ms = 6,5

Hình 13:Sơ đồ kết cấu trục bánh răng chủ động

Chọn phương pháp bố trí a thường sử dụng trong bộ truyền lực chính

Chọn ổ đũa với d=35mm chọn ổ đũa trung kí hiệu 7307 có dxBxD là 35x21x80(Sách BTL-CTM)

-Chọn ổ đũa 7308 với kích thước dxBxD : 40x23x90

III.TÍNH TOÁN VI SAI

Bộ vi sai có nhiệm vụ truyền mô men từ TLC sang các bán trục Trong quá trìnhlàm việc các bánh răng hành tinh có điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn Vì vậy trongquá trình tính toán ta sẽ tiến hành kiểm nghiệm bền cho bánh răng hành tinh

1.Xác định kích thước cơ bản của bánh răng bộ vi sai

Hình 14: Sơ đồ thiết kế vi sai

* Chọn:

Hệ số khóa vi sai kσ=0.2

Chọn sơ bộ mô đun của các bánh răng vi sai theo kinh nghiệm là ms=5

Chọn số bánh răng hành tinh q=2

Hiệu suất truyền lực ηtl=0,93

Số răng của bánh răng bán trục Zb= 18 răng

Tỷ số truyền được chọn theo kinh nghiệm: iht= 1,3

răng => 14 răng

Góc côn chia

Chiều dài đường sinh côn chia:

Chiều dài răng:

Theo kết cấu của cầu: phương án cầu rời được chọn

Theo mức độ chịu lực hướng kính và chịu lực trục: phương án loại nửa trục giảmtải 1/2 được chọn

1.Các chế độ tải trọng tính toán

Khi lực

kéo Z k đạt giá trị cực đại

Lực kéo tính theo điều kiện bám

Pkmax= = 4500N=> ch n làm thông s tính toánọ ố

Xác định phản lực pháp tuyến của đường:

-λ2: hệ số phân bố tải trọng lên cầu khi kéo

Ch n ọ λ2=1,5 khi xe lên d cố

b) Khi lực phanh Z pmax đạt giá trị cực đại

-λp2: hệ số phân bố tải trọng lên cầu khi phanh

Chọn λp2=0,7 khi xe lên dốc

 Xác định phản lực pháp tuyến của đường:

 Xác định lực phanh:

c)Lực ngang (Y max ) đạt giá trị cực đại (khi xe quay vòng bị trượt ngang)

 Xác định phản lực pháp tuyến của đường:

φ’

max=1: hệ số bám ngang

Ykmax: lực ngang cực đại (N)

d) Khi lực thẳng đứng đạt giá trị cực đại:

kđ: hệ số tải trọng động chọn để tính cho xe du lịch

Ch n kọ đ=1,75

8750

2.Tính bền bán trục

*Chọn:

- Vật liệu chế tạo bán trục là thép hợp kim C25CrMn

Có [σth]=750 MN/m2: ứng sất uốn tổng hợp

- Đường kính bán trục tại tiết diện tính toán: d=40mm

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm ổ lăn đầu tiên: b=100 mm

- Khoảng cách tâm 2 ổ lăn: a= 500mm

a) Chế độ lực kéo cực đại

-Ứng suất uốn bán trục tại tiết diện lắp ổ đỡ đầu trục xác định theo công thức:

136,66<[]

Ứng suất uốn và xoắn tổng hợp

Ứng suất uốn và xoắn tổng hợp:

3

2 2

2 ,

V.TÀI LIỆU THAM KHẢO :

1.Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 1 (tài liệu [1] – Trịnh Chất, Lê Văn

Uyển NXB Giáo dục – 1999.

2.Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí, tập 2 (tài liệu [2] – Trịnh Chất, Lê Văn

Uyển NXB Giáo dục – 1999.

3.Dung sai và lắp ghép (Ninh Đức Tốn).

4.Cấu tạo hệ thống truyền động ô tô con (Nguyễn Khắc Trai).

5.Thiết kế tính toán ô tô – máy kéo (Nguyễn Hữu Cẩn).