do an tinh toan thiet ke o to cua thay PGS.TS Nguyen Van Phung huong dan

Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Chương 1: LY HỢP Ta có: J a = 10,2 Nm/ sec 2 là momen quán tính chủ động của xe qui dần về trục A J m = 1,5 Nm/ sec 2 là momen quán tính động cơ qui dần về trục M J b = 0,022 Nm/ sec 2 là momen quán tính tại đoạn B β = 1,3 là hệ số dự trữ 1. ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP ĐẾN SỰ GÀI SỐ TRUYỀN A/ Trường hợp gài số không tách ly hợp, xung lượng tạo ra l à: 4 4 2 ( ) a h b a h a h m b J i w w i P r t J i J J − = + + B/ Khi có tách ly hợp, xung l ượng tạo ra là: ' 4 4 2 ( ) a h b a h a h b J i w w i P r t J i J − = + So sánh 2 trường hợp gài số có tách ly hợp và gài số không tách ly hợp: 2 ' 4 4 2 4 4 a h m b a h b J i J J P r t J P r t i J + + = + Ở tay số truyền 1 i h1 = 3,11 2 ' 4 4 2 4 4 10,2 3,11 0,022 1,5 10,2 3,11 0,022 P r t P r t + + = = + 0,0346 = 3,4% Ở tay số truyền 2 i h2 = 1,77 2 ' 4 4 2 4 4 10,2 1,77 0,022 1,5 10,2 1,77 0,022 P r t P r t + + = = + 0,021 = 2,1% Ở tay số truyền 3 i h3 = 1 2 ' 4 4 2 4 4 10,2 1 0,022 1,5 10,2 1 0,022 P r t P r t + + = = + 0,0166 = 1,66% --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- J m , W m J b A BM A Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2. ẢNH HƯỞNG CỦA LY HỢP TỚI QUÁ TRÌNH PHANH XE A/ Khi phanh xe không tách ly hợp, momen quán tính khi phanh tạo ra: Ở tay số truyền 1: 1 max1 . . . 0,7.9,81.4,55.3,11 1,5 . 1.0,33 p o h i m j b g i i M J r ϕ δ = = = 441,69 ( Nm ) Với φ = 0.7 hệ số bám g = 9,81 gia tốc trọng trường 1h i = 3,11 tỉ số truyền ở tay số 1 2h i = 1,77 tỉ số truyền ở tay số 2 3h i = 1 tỉ số truyền ở tay số 3 b r = 0,33 ( m ) bán kính bánh xe j δ = 1 hệ số tính đến các khối lượng chuyển động quay trong hệ thống Ở tay số truyền 2: 2 max2 . . . 0,7.9,81.4,55.1,77 1,5 . 1.0,33 p o h i m j b g i i M J r ϕ δ = = = 251,38 ( Nm ) Ở tay số truyền 3: 3 max3 . . . 0,7.9,81.4,55.1 1,5 . 1.0,33 p o h i m j b g i i M J r ϕ δ = = = 142,02 ( Nm) B/ Khi phanh xe có tách ly hợp, momen quán t ính khi phanh tạo ra: max p j M = 0 vì J m = 0 Momen ma sát đĩa ly hợp: M c = β.M emax = 1,3.230 = 299 ( Nm) Kết luận: M ipmax1 > M c ly hợp sẽ bị trượt M ipmax2 và M ipmax3 < M c ly hợp sẽ không trượt Ta có tốc độ xe ở từng tay số là: Ở tay số 1: 1 1 . 3600.0,33 0,38 0,38 4,55.3,11 M b o h n r v i i = = = 31,9 ( Km/h) Ở tay số 2: 2 2 . 3600.0,33 0,38 0,38 4,55.1,77 M b o h n r v i i = = = 56 ( Km/h) Ở tay số 3: 3 . 3600.0,33 0,38 0,38 3 4,55.1 M b o n r v i i = = = 99,22 ( Km/h) Ta có tốc độ góc trục khuỷu động cơ: 2 .1000 ( 1500) 60.3600 3 M m n w π = + 2.3,14.1000 3600 ( 1500) 60.3600 3 = + = 78,5 ( rad/s) --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Tốc độ góc quay của bánh xe ứng với từng tay số: Ờ tay số 1: 1 1 1000 1000.31,9 3600 3600.0,33 b b v w r = = = 26,85 ( rad/s) Ở tay số 2: 2 2 1000 1000.56 3600 3600.0,33 b b v w r = = = 47,14 ( rad/s) Ở tay số 3: 3 3 1000 1000.99,22 3600 3600.0,33 b b v w r = = = 83,52 ( rad/s) Từ đó ta tính được tốc độ góc của trục thứ cấp hộp số ứng với từng tay số: Ở tay số 1: w a1 = w b1 .i o = 26,85.4,55 = 122,17 ( rad/s) Ở tay số 2: w a2 = w b2 .i o = 47,14.4,55 = 214,49 ( rad/s) Ở tay số3: w a3 = w b3 .i o = 83,52.4,55 = 380 ( rad/s) Kết luận: Vì w a1 ,w a2 ,w a3 > w m nên bánh xe không bị trượt Tính toán momen quán tính của trục thứ cấp hộp số ứng với từng tay số truyền: Ở tay số 1: M a1 = P cản. r b = r b (w a1 + 0,044V 1 2 ) = 0,33( 122,17 + 0,044.31,9 2 ) = 55,1 ( Nm ) Ở tay số 2: M a2 = P cản. r b = r b (w a2 + 0,044V 2 2 ) = 0,33( 214,49 + 0,044.56 2 ) = 116,32 ( Nm ) Ở tay số 3: M a3 = P cản. r b = r b (w a3 + 0,044V 3 2 ) = 0,33( 380 + 0,044.99,22 2 ) = 268,34 ( Nm ) Kết luận: M a1 , M a2, M a3 < M c nên ly hợp không bị trượt 3. TÍNH TOÁN CÔNG TRƯỢT KHI ĐÓNG LY HỢP ĐỘT NGỘT : 2 . . ( ) 2[ ( ) ( )] c m a m a m c a a c m M J J w w L J M M J M M − = − + − Do ly hợp không bị trượt nên không tính được công trượt khi đóng ly hợp đột ngột. 4. T ÍNH TOÁN CÔNG TRƯỢT KHI ĐÓNG LY HỢP TỪ TỪ ÊM DỊU: 1 2 2 1 ( )( ) ( ) 2 3 2 a m a a m a t t L M w w J w w= − + + − Do ly hợp không bị trượt nên không tính công trượt khi ly hợp đóng từ từ êm dịu. 5. TÍNH TOÁN LỰC ÉP ĐĨA LY HỢP: c tb M P R i µ ∑ = Với μ = 0,25 đến 0,3: hệ số ma sát i : số cặp đĩa ly hợp i = m+n -1 m: số đĩa chủ động n : số đĩa bị động R tb : bán kính trung bình ly hợp 1 2 2 tb R R R + = --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ max 2 3,16 3,16 230 12,63 2 2 3,6 e M R c = = = ( cm) Với c = 3,6 R 1 = 0,53R 2 = 0,53. 12,63 = 6,7 ( cm) 12,63 6,7 2 tb R + = = 19,33 ( cm) 2 299 0,3.19,33.10 .1 P ∑ − = = 606,12 ( N ) 6. TÍNH TOÁN ÁP SUẤT ÉP ĐĨA LY HỢP: 2 2 2 2 2 1 606,12 ( ) 3,14(0,1263 0,067 ) P P q F R R π ∑ ∑ = = = − − = 16840 ( N/m 2 ) = 16,840 ( KN/m 2 ) [ q ] = 150 đến 300 ( KN/ m 2 ) nên q = 16,840 ( KN/m 2 ) là rất tốt 7. TÍNH TOÁN CÔNG TRƯỢT RIÊNG: 2 2 2 1 . ( ) L L l F i R R π = = − [ l ] = 1000 đến 2000 ( KJ/m 2 ) Vì ly hợp không bị trượt nên không có công trượt riêng 8. TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘ ĐĨA LY HỢP: . 273( ) . o n L T K C g δ = + Với δ: hệ số công trượt 1 2n δ = đối với đĩa bị động 1 n δ = đối với đĩa chủ động C: tỷ nhiệt. Thép và gang C = 500 ( J/Kgđộ ) g n : Khối lượng riêng của đĩa ly hợp [ T ] = 281 đến 283 ( o K) Vì ly hợp không bị trượt nên không tính nhiệt độ đĩa ly hợp. 9. TÍNH TOÁN CÔNG TÁCH LY HỢP ( 1,2 ) (606,12 1,2.606,12).3 2 2 h P P S A + + = = = 2000,2 ( J ) Với S h = ( 0,75 đến 1).i i = 3 Chương 2 : HỘP SỐ CƠ KHÍ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1. TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC a. Hệ số chi tiết bánh răng: 3 maxe A C M= Chọn C = 15 M emax = 230 Nm momen cực đại của động cơ 3 15 230A = = 91,9 ( mm) b. Mođun pháp tuyến: m = ( 0,032 đến 0,04 ).A Chọn m= 0,035.A = 0,035.91,9 = 3,2 ( mm ) c. Đường kính trục bánh răng: - Đường kính trục sơ cấp: 3 3 1 max 5,3 5,3 230 e d M= = = 32,5 ( mm ) - Đường kính trục thứ cấp: d 2 = 0,45A = 0,45. 91,9 = 41,36 ( mm ) d. Số răng ở các tay số truyền: Ở tay số truyền 1 i h1 = 3,11 1 1 2. cos 2.91,9.1 (1 ) 3,2(1 3,11) h A Z m i β = = = + + 14 ( răng ) Với β = 0 : góc nghiêng của đường răng ' 1 1 1 . h Z Z i= = 14.3,11 = 44 ( răng ) Ở tay số truyền 2 i h2 = 1,77 2 2 2. cos 2.91,9.1 (1 ) 3,2(1 1,77) h A Z m i β = = = + + 21 ( răng ) ' 2 2 2 . h Z Z i= = 21.1,77 = 37 ( răng ) Ở tay số truyền 3 i h3 = 1 ' 3 3 3 2. cos 2.91,9.1 (1 ) 3,2(1 1) h A Z Z m i β = = = = + + 29 ( răng ) 2. TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN BÁNH RĂNG: a. Lực vòng P: ' max 2 2 . . . . xoa n e h t M M i P m Z m Z η = = --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Ở tay số truyền 1 i h1 = 3,11 max 1 1 1 2 . . 2.230.3,11.0,9 . 3,2.14 e h t M i P m Z η = = = 28,74 ( N ) V ới η t = 0,9 hiệu suất truyền lực ' max 1 1 ' 1 2 . . 2.230.3,11.0,9 . 3,2.44 e h t M i P m Z η = = = 9,14 ( N ) Ở tay số truyền 2 i h2 = 1,77 max 2 2 2 2 . . 2.230.1,77.0,9 . 3,2.21 e h t M i P m Z η = = = 10,9 ( N ) ' max 2 2 ' 2 2 . . 2.230.1,77.0,9 . 3,2.37 e h t M i P m Z η = = = 6,19 ( N ) Ở tay số truyền 3 i h3 = 1 ' max 3 3 3 ' 3 2 . . 2.230.1.0,9 . 3,2.29 e h t M i P P m Z η = = = = 4,46 ( N ) b. Lực hướng kính: cos Ptg R α β = Với β = 0 : góc nghiêng của đường răng α = 20 0 : góc ăn khớp bánh răng Ở tay số truyền 1: 0 0 1 1 0 20 28,74 20 cos0 1 Ptg tg R = = = 10,46 ( N ) ' 0 0 ' 1 1 0 20 9,14 20 cos0 1 P tg tg R = = = 3,33 ( N ) Ở tay số truyền 2: 0 0 2 2 0 20 10,9 20 cos0 1 P tg tg R = = = 3,97 ( N ) ' 0 0 ' 2 2 0 20 6,19 20 cos0 1 P tg tg R = = = 2,25 ( N ) Ở tay số truyền 3: 0 0 ' 3 3 3 0 20 4,46 20 cos0 1 Ptg tg R R= = = 1,62 ( N ) c. Lực chiều trục: Q = Ptg β = 0 ( vì β = 0 ) 3. T ÍNH TOÁN KI ỂM TRA BỀN BÁNH RĂNG: • Theo ứng suất uốn: . . u p y b t σ = Với b: bề rộng bánh răng b = ( 4,4 đến 7 )m = 3,2.5 = 16 (mm) y: hệ số dạng răng t: bước răng t = π.m = 3,14.3,2 = 10 (mm)  Tay số truyền 1: )/(93.1 10.16.093,0 74,28 2 1 1 1 mMN tby P u === σ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ )/(39,0 10.16.146,0 14,9 2 ' 1 ' 1 ' 1 mMN tby P u === σ  Tay số truyền 2: )/(59,0 10.16.115,0 9,10 2 2 2 2 mMN tby P u === σ )/(28,0 10.16.140,0 19,6 2 ' 2 ' 2 ' 2 mMN tby P u === σ  Tay số tryền 3: )/(22,0 10.16.129,0 46,4 2 3 3 ' 33 mMN tby P uu ==== σσ b/Tính theo ứng suất tiếp xúc:         += ' 11 cos. .418,0 ρ ρα σ b PE tx E=2,1.10 5 MN/m 2 là môđun đàn hồi αρ sin.r = Tay số truyền 1: với )(4,22 2 14.2,3 2 . 1 1 mm Zm r === ; )(4,70 2 44.2,3 2 . ' 1 ' 1 mm Zm r === 7,720sin.4,22sin. 0 11 === αρ r ; 2420sin.4,70sin. 0' 1 ' 1 === αρ r Nên ta có: )/(44,639 24 1 7,7 1 20cos.16 10.1,2.74,28 .418,0 2 0 5 mMN tx =       + = σ σ tx < [ ] tx σ =1500÷3000 MN/m 2 : Nên đảm bảo bền. Tay số truyền 2: )(6.33 2 21.2,3 2 . 2 2 mm Zm r === )(2,59 2 37.2,3 2 . ' 2 ' 2 mm Zm r === 5,1120sin.6,33sin. 0 22 === αρ r ; 25,2020sin.2,59sin. 0' 2 ' 2 === αρ r Nên ta : )/(7,441 25,20 1 5,11 1 .20cos.16 10.1,2.9,10 .418,0 2 0 5 mMN tx =       + = σ Tay số truyền 3: )(4,46 2 29.2,3 2 . 3 ' 33 mm Zm rr ==== 87,1520sin.4,46sin. 0' 3 ' 33 ==== αρρ r Nên ta : )/(88,293 87,15 1 87,15 1 .20cos.16 10.1,2.46,4 .418,0 2 0 5 mMN tx =       + = σ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 8/ kiểm tra trục bánh răng hộp số: a-Theo ứng suất uốn: 3 1 .1,0 d M u u = σ 2 . l PM u = với ( l = 0,4 ( m ) )(10.748,5 2 4,0 .74,28 2 . 6 1 MNm l PM u − === )/(67,1 10.)5,32.(1,0 10.748,5 .1,0 2 93 6 3 1 mMN d M u u === − − σ b-theo ứng suất xoắn: 3 2 .2,0 d M x x = σ M x =M emax .i h1 . η t = 230.3,11.0,9 = 643,77 ( Nm )=643,77.10 -6 ( MNm ) )/(5,45 10.)36,41.(2,0 10.77,643 .2,0 2 93 6 3 2 mMN d M x x === − − σ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ chương 3 T ÍNH TOÁN CÁC ĐĂNG 1) Tính độ bền các đăng. Kiểm tra theo số vòng quay nguy hiểm: Ta có số vòng quay cực đại: max max 1,2. 1,2.5600 . . 1.1 e N p h p h n n n i i i i = = = = 6720 ( vòng/ phúc) Từ: max 3 . 0,38 150 . e b o h n r V i i = = ( Km/h ) Ta có số vòng quay có ích: max 3 . . 150.4,5.1 5382,77 0,38. 0,38.0,33 o h e b V i i n r = = = ( vòng/ phúc ) Số vòng quay của cac đăng: 5382,77 1196,2 4,5 e cd o n n i = = = ( vòng/ phúc ) Số vòng quay nguy hiểm: max 1,2. 1,2.6720 8064 t n n= = = ( vòng/ phúc ) Nhận xét: t cd n n> an toàn 2) Tính toán đường kính các đăng:  Các đăng đặc n t = 12.10 4 .D/l 2 → D = 4 2 10.12 .ln t = 4 2 10.12 5,1.8064 =0,1512 ( m )  Các đăng rỗng. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Đồ án môn học Tính Toán Kết Cấu ÔTÔ GVHD: PGS-TS Nguyễn Văn Phụng ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ n t =12.10 4 . 2 22 l dD + → d = D-2δ =D-2.2,5.10 -3 = D - 0,005 0) 10.44,1 . .4( 42 10 4 22 =−+− ln DD t δδ 2.D 2 - 0,01.D - 2,775.10 3 →D=0,04 ( m ) d = D- 0,005 = 0,0035 ( m ) 3) Kiểm tra theo ứng suất xoắn.  Các đăng rỗng ngàm tự do ở 2 đầu. τ= α cos. max x phe w iiM = 985,0.10.28,6 1.11,3.230 6 − =115,64.10 6 (N/m 2 )=115,64 ( MN/m 2 ) với M emax =230(N.m) w x = 2 . 2 δπ D = 2 10.5,2.04,0.14,3 32 − =6,28.10 -6 ( m 3 ) cosα = cos10 0 = 0,985 [τ]=(100÷300) ( MN/m 2 ) → τ < [τ] → an toàn.  Trường hợp cácđăng đặc ruột ngàm tự do: D=0,1512(m) τ = α cos. 1max x phe w iiM = )/(07,8)/(10.07,8 985,0.10.09,0 1.11,3.230 226 3 mMNmN == − w x = 2 2 δπ D = 3 32 10.09,0 2 10.5,2.1512,0.14,3 − − = ( m 3 ) τ << [τ]= (100÷300)( MN/m 2 ) → an toàn 4) Kiểm tra bền theo góc xoắn (θ) θ = α cos .180 max x pihie JG iiM )(0731.00025.00756.0 )(0756.0 2 1512.0 2 21 2 mrr m D r =−=−= === δ G = 80.10 9 (GN/m 2 ) )/(10.78,0 36 mN = γ j x = 2 ).( 2 1 2 2 mrr − = 2 2,139).0731,00756,0( 22 − =0,026 ( kg.m 2 ) với : m = g lrr γπ .) ( 2 1 2 2 − = 81,9 10.78,0.5,1).0731,00756,0.(14,3 622 − =139,2 ( kg ) θ = 985,0.026.0.10.80.14,3 5,1.11,3.230.180 9 0 = 3.10 -5 ( độ ) → θ <[θ] = (3 0 ÷5 0 ) → Đạt yêu cầu. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- . ( m 3 ) cosα = cos10 0 = 0,985 [τ]=(100÷300) ( MN/m 2 ) → τ < [τ] → an to n.  Trường hợp cácđăng đặc ruột ngàm tự do: D=0,1512(m) τ = α cos. 1max. 1.0,33 p o h i m j b g i i M J r ϕ δ = = = 142,02 ( Nm) B/ Khi phanh xe có tách ly hợp, momen quán t ính khi phanh t o ra: max p j M = 0 vì J m = 0 Momen ma