Tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn: NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên phản biện: MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU MỤC LỤC HÌNH VẼ LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI Lý chọn đề tài lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Ý nghĩa đề tài Mục tiêu đề tài Đối tượng khách thể nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu - Hê thống lái xe điên nho chô 3.2 Khách thể nghiên cứu .9 Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 5.2 Phương pháp nghiên cứu tài liệu PHẦN II: NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 10 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÁI 10 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu phân loại .10 1.1.1 Nhiệm vụ 10 Hệ thống lái dùng để giữ hướng chuyển động thay đổi hướng chuyển động ô tô cần thiết Có thể thay đổi hướng chuyển động cách: 10 1.1.2 Yêu cầu hệ thống lái 10 1.1.3 Phân loại hệ thống lái .11 1.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động chung hệ thống lái 12 1.2.1 Cấu tạo .12 1.2.2 Nguyên lý hoạt động 12 1.3 Các phận hệ thống lái 13 1.3.1 Trục lái .13 1.3.2 Cơ cấu lái 13 1.3.2.1 Chức .13 1.3.2.2 Một số cấu lái thường dùng 14 1.3.3 Dẫn động lái .18 1.4 Các thông số hệ thống lái 21 1.4.1 Tỉ số truyền hệ thống lái 21 1.4.2 Góc đặt bánh xe .23 1.4.2.1 Góc dỗng (góc camper) .23 1.4.2.2 Góc nghiêng dọc (góc caster) 26 1.4.2.3 Góc nghiêng ngang chốt chuyển hướng (góc kingpin) 29 1.4.2.4 Độ chụm đầu 31 1.4.2.5 Góc quay vòng 31 1.5 Hệ thống lái có trợ lực (khơng có điều khiển điện tử) 33 1.5.1 Khái quát hệ thống lái trợ lực 33 1.5.2 Bộ trợ lực lái loại khí .34 1.5.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh xoắn - 35 1.5.3.1 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực 35 1.5.3.2 Bộ trợ lực thủy lực 36 1.5.4 Đánh giá hệ thống lái trợ lực không dùng điều khiển điện tử 37 1.6.2 Sơ đồ cấu tạo trợ lực lái điều khiển điện tử 39 1.6.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .41 1.6.4 Những ưu điểm hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử .42 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE Ô TÔ ĐIỆN CỠ NHỎ 43 2.1 Thiết kế hệ thống lái cho xe 43 2.1.1 Một số loại xe ô tô điện cỡ nhỏ 43 2.1.2 Phân tích phương án thiết kế chọn hệ thống lái cho xe 44 2.1.3 Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe 44 2.1.3.1 Xác định thông số hệ thống lái 44 2.1.3.2 Xác định mơmen cản quay vịng Mcq 45 2.1.3.3 Xác định thông số hình thang lái 49 2.1.3.4 Tính tốn thiết kế cấu lái 56 CHƯƠNG 3:TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THÔNG LÁI 59 3.1 Tính tốn kiểm tra bền chi tiết 59 3.1.1 Xác định lực tác dụng lên truyền bánh – 59 3.1.2 Kiểm tra độ bền bánh răng, 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Quan hệ α β theo lý thuyết 53 Bảng 2.2 Quan hệ α β theo thực tế .54 MỤC LỤC HÌNH VẼ Hình Các phương pháp quay vịng xe giới .10 Hình Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống lái 12 1.Vành tay lái (vô lăng) 12 2.Trục lái 12 7.Đòn quay (cam quay) 12 3.Ống bọc trục lái 12 4.Cơ cấu lái 12 9.Khớp .12 5.Tay biên 12 10.Đòn ngang 12 Hình Cấu tạo chung trục lái 13 Hình Hộp số lái kiểu trục vít - cung 14 Hình Hộp số lái kiểu trục vít -con lăn 15 Hình Hộp số lái kiểu trục vít –địn lắc 16 Hình Hộp số lái kiểu trục vít - êcu - bi - cung 16 Hình Hộp số lái bánh - 17 Hình Cấu tạo hình thang lái điển hình 19 Hình Kết cấu nối bên 20 Hình Sơ đồ trụ đứng nghiêng mặt phẳng ngang 22 Hình 1.12 Các yếu tố góc đặt bánh xe .23 Hình 1.13 Góc camber 24 Hình 1.14 Tác dụng góc camber dương 25 Hình 1.15 Tác dụng góc camper âm 26 Hình 1.16 Góc caster khoảng .26 Hình 1.17 Góc caster dương âm 27 Hình 1.18 Ổn định chạy đường thẳng nhờ có khoảng caster 27 + Làm tăng khả quay trở lại hai bánh xe dẫn hướng: bánh xe có góc caster dương giao điểm đường tâm trục xoay đứng với mặt đường nằm phía trước tâm điển tiếp xúc lốp xe với mặt đường Vì lốp xe kéo phía trước nên lực kéo lấn át lực có xu hướng làm cho bánh xe ổn định, giữ cho bánh xe chạy ổn định theo đường thẳng 28 Hình 1.19 Hồi vị bánh xe nhờ khoảng caster 28 Hình 1.20 Góc kingpin 29 Hình 1.21 Giảm lực đánh lái .30 Hình 1.22 Giảm phản hồi kéo lệch sang phía 30 Hình 1.23: Độ chụm độ choãi 31 Hình 1.24: Góc quay vịng 32 Hình 1.25 Hệ thống lái có trợ lực 33 Hình 1.26 Bộ trợ lực lái loại khí .34 Hình 1.27 Hệ thống lái trợ lực thủy lực 35 Hình 1.28 Sơ đồ hệ thống lái trợ lực thủy lực loại bánh xoắn - .36 Hình 1.29 Cấu tạo trợ lực .37 Hình 1.30 Một số phận hệ thống lái trợ lực điều khiển điện tử 38 Hình 1.31 Sơ đồ tín hiệu điều khiển hệ thống lái trợ lực điện tử .39 Hình 1.32 Sơ đồ trợ lực lái điều khiển điện tử .39 Hình 1.33 Bộ trợ lực điện 40 Hình 1.34 Các chi tiết trợ lực lái 41 Hình 2.1 Một số loại xe ô tô điện thị trường 43 Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động lái 44 46 46 Hình 2.3 Sơ đồ tính tốn mơmen cản quay vòng tác dụng lực cản lăn 46 Hình 2.4 Sơ đồ xác định mơmen cản quay gây lực ngang 47 Hình 2.5 Sơ đồ quay vịng ơtơ 48 Hình 2.6 Sơ đồ quay vịng ơtơ 50 Hình 2.7 Sơ đồ dẫn động lái xe thẳng .51 Hình 2.9: Đồ thị đặc tính động học hình thang lái .56 LỜI NĨI ĐẦU Ngành tơ chiếm vị trí quan trọng kinh tế quốc dân nói chung giao thơng vận tải nói riêng, định phần khơng nhỏ đến phát triển kinh tế quốc gia Ngày phương tiện vận tải ngày phát triển hoàn thiện đại, đặc biệt ngành ô tô có thành tựu kỹ thuật vượt bậc, điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫn phương pháp tính tốn đại áp dụng ngành tơ Song song với phát triền nảy sinh số vấn đề lượng, môi trường Không riêng nước phát triển mà nước ta vấn đề ô nhiễm môi trường lượng nhà nước ta quan tâm coi tiền đề cho phát triển xã hội Ngày nay, mà nguồn lượng có nguồn gốc hóa thạch ngày cạn kiệt, vấn đề ô nhiễm môi trường chở thành mối quan tâm giới Chính việc tìm sử dụng nguồn lượng sạch, gây ảnh hưởng đến mơi trường nghành công nghiệp quan trọng cân thiết Trong tất nghành công ngiệp nói chung nghành cơng nghiệp tơ nói riêng vấn đề hãng xe quan tâm đưa vào sách phát triển hàng đầu Mà tiêu biểu cho vấn đề đời dòng xe hoàn toàn mới, sử dụng nguồn lượng hoàn tồn thân thiện với mơi trường Như xe sừ dụng lượng sinh học, xe hybrid Chúng mẫu xe đáp ứng cách tốt với nhu cầu thiết đặt cho vấn đề lương ô nhiễm môi trường Đặc biệt phải kể đến mẫu xe sử dụng động điện, hãng xe đưa vào hòa nhập thị trường ô tô Trong tập đồ án tốt nghiệp em giao đề tài “Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ” Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống ơtơ nói chung hệ thống lái ôtô nói riêng, từ sâu nghiên cứu chuyên môn Nội dung chuyên đề chia làm chương sau: - Chương 1: Tổng quan hệ thống lái - Chương 2: Tính tốn thiêt kế hệ thống lái xe ôtô điện cỡ nhỏ - Chương 3: Tính kiểm nghiệm bền số chi tiết hệ thống lái Em xin chân thành ơn thầy giáo hướng dẫn: Đỗ Văn Cường thầy giáo mơn, tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài L B β α O Hình 2.6 Sơ đồ quay vịng ơtơ Từ lý thuyết quay vịng ta thấy để nhận lăn tinh bánh xe dẫn hướng quay vịng hệ thống lái phải đảm bảo mối quay hệ sau của góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngồi bên so với tâm quay vịng Theo giáo trình thiết kế tính tốn ơtơ máy kéo mối quan hệ thể cơng thức sau: Cotgβ − Cotgα = B L [2.14] Trong đó: β: góc quay bánh xe dẫn hướng bên ngồi α: góc quay bánh xe dẫn hướng bên B: khoảng cách hai đường tâm trụ đứng L: chiều dài sở ôtô Từ biểu thức để bánh xe dẫn hướng lăn tinh mà khơng bị trượt lết q trình quay vịng hiệu số cotg góc quay bánh xe bên ngồi bên phải số B/L Hình thang lái phải đảm bảo động học quay vịng bánh xe dẫn hướng Nó bao gồm khâu nối với khớp cầu địn bên bố trí nghiêng góc so với dầm cầu trước 50 a Trường hợp xe thẳng Hình 2.7 Sơ đồ dẫn động lái xe thẳng Từ sơ đồ dẫn động lái ta tính mối liên hệ thông số theo biểu thức sau: X = B − 2.(m cos θ + p cos γ ) [2.15] Trong đó: sin γ = ( y − m sin θ ) / p [2.16] ⇒ cos γ = − sin γ = p − ( y − m.sin θ ) p [2.17] Thay vào ta được: ⇒ X = B − 2.( m cos θ + p − ( y − m sin θ ) ) [2.18] Các đòn bên tạo với phương ngang góc θ Khi tơ quay vịng với bán kính quay vịng khác hình thang lái Đanto khơng thỏa mãn hồn tồn quan hệ α β cơng thức trên.Tuy nhiên ta chọn kết cấu hình thang lái cho sai lệch với quan hệ lý thuyết giới hạn cho phép, không vượt 1o 51 b Trường hợp xe quay vòng α DA θ α ϕ γ β ψ B C X Hình 2.8 Sơ đồ dẫn động xe quay vòng Ta có thơng số hình vẽ Từ sơ đồ ta có mối quan hệ thơng số sau: AD = B − [m cos(θ − α ) + p cos γ + X ] cos γ = Với: p − [ y − m sin(θ − α )] p [2.19] Từ quan hệ hình học tam giác ACD ta có: AC = AD + CD = AD + y BC = AC + AB − AB AC cosψ Thay vào biểu thức ta có: cosψ = AC + AB − BC y + m − p + AD = AC AB 2.m AD + y ⇒ ψ = arccos y + m − p + AD 2.m AD + y [2.20] Từ mối quan hệ hình học tam giác ACD ta có: tgϕ = Mặt khác: CD y y ⇒ ϕ = arctg = AD AD AD θ + β =ψ + ϕ ⇒ β =ψ + ϕ −θ Thay vào ta có biểu thức sau: y + m − p + AD y -θ β = arctg + arccos AD 2.m AD + y [2.21] 52 Trong đó: AD = 2.[m cos θ + p − ( y − m sin θ ) )] − [m cos(θ − β ) + p − ( y − m sin(θ − α )) ] [2.22] c) Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái lý thuyết Trên hệ trục toạ độ đề (α0β) ta xác định đường cong đặc tính lý thuyết qua quan hệ β = f(θ,α) Theo công thức [2.13] ta có: Cotgβ − Cotgα = B L Ứng với giá trị góc α từ 00,10, 30, , 350 ta có giá trị tương ứng gócβ Các giá trị lập bảng 2.1 đây: Bảng 2.1 Quan hệ α β theo lý thuyết α βlt 0.993012 2.938025 4.830443 6.672831 8.4678 11 10.21798 13 11.92597 15 13.59439 17 15.22578 19 16.82264 21 18.38743 23 19.92254 25 21.4303 27 22.91298 29 24.37279 31 25.81188 33 27.23235 d) Xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế 53 Để xây dựng đường cong đặc tính hình thang lái thực tế ta phải xây dựng đường cong biểu thị hàm số β= f(θ,α) Theo mối quan hệ biết trước góc θ ứng với giá trị góc α ta có giá trị góc β Mối quan hệ gócα , β θ thể y + m − p + AD y + arccos sau: β = arctg -θ AD 2.m AD + y [2.23] Trong đó: AD = 2.[m cos θ + p − ( y − m sin θ ) )] − [m cos(θ − α ) + p − ( y − m sin(θ − α )) ] Ta có thơng số thiết kế sau: - θ = 71o : góc tạo địn bên hình thang lái phương ngang - m = 180(mm): chiều dài địn bên hình thang lái - y = 140(mm): khoảng cách đòn ngang với trục trước hình thang lái - p = 110(mm) : chiều dài nối bên hình thang lái Bảng 2.2 Quan hệ α β theo thực tế 54 α βlt βtt ∆β 0.993012 0.995801 0.002788 2.938025 2.962323 0.024297 4.830443 4.895134 0.064691 6.672831 6.793055 0.120224 8.4678 8.653972 0.186173 11 10.21798 10.47486 0.256881 13 11.92597 12.25176 0.325785 15 13.59439 13.97981 0.385418 17 15.22578 15.65319 0.427416 19 16.82264 17.26515 0.442509 21 18.38743 18.80796 0.420535 23 19.92254 20.27298 0.350441 25 21.4303 21.65061 0.220313 27 22.91298 22.93038 0.017397 29 24.37279 24.10093 -0.27187 31 25.81188 25.15007 -0.66181 33 27.23235 26.3648 -0,86755 Nhận thấy độ sai lệch góc quay vịng thực tế góc quay vịng lý thuyết ∆β nhỏ 10 , phạm vi quay vòng bánh xe dẫn hướng Do thơng số thiết kế phù hợp Vậy ta chọn θ =710,ứng với góc quay vịng lớn bánh xe dẫn hướng α max = 32 o 55 Hình 2.9: Đồ thị đặc tính động học hình thang lái Độ dài kéo ngang: X = B − 2.(m cos θ + p − ( y − m sin θ ) ) = 1200 − 2.(180 cos 710 + 110 − (140 − 180 sin 710 ) ) ⇒ X = 421,245(mm) 2.1.3.4 Tính tốn thiết kế cấu lái a) Xác định thông số o Theo sơ đồ dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng quay góc α max = 32 dịch chuyển đoạn X1 X = m cos(θ − β ) + p − ( y − m sin(θ − β )) − m cos θ − p − ( y − m sin θ ) [2.24] Ta tính X1=74(mm) Do quay hai bên nên chiều dài làm việc L > 2.X1=148(mm) Do ta chọn chiều dài làm việc L=148(mm), để đảm bảo xe quay vịng hết cỡ khơng bị chạm Đường kính cắt mặt cắt nguy hiểm nhất: d=3 Mx 0,2.[τ x ] [2.25] Trong đó: Ứng suất tiếp xúc cho phép tiết diện nguy hiểm nhất, lấy [τ x ] = 12 N / mm Momen xoắn gây nên nguy hiểm răng, mơ men cản quay vịng bánh xe: Mx=Mc=60,3(Nm) 56 Thay thông số vào ta được: d = 60,3.10 = 29,28(mm) 0,2.12 Chọn d= 30 (mm) Chiều dài đoạn làm việc L=148mm Mặt khác ta có: dc = Trong đó: t1 = π d c L t1.Z ⇒Z= = π t1 t1 π mn π 2,25 148 = = 7,67 ⇒ Z = = 19,29 o cos β cos 23 7,67 Vậy ta chọn Z=20 ζ tr = ζ − ζ br = 0,53 Hệ số dịch chỉnh răng: + Đường kính vịng chia răng: Dc = Dd − 2.m.(1,25 - ζ ) = 30 − 2.2,25.(1,25 − 0,530) = 28,38 + Đường kính vịng đỉnh răng: D = 30mm + Chiều cao răng: h=(f’+f”).mn=(1+1,25).2,25=5,06 b) Xác định thông số bánh Số vòng quay vành lái ứng với bánh xe quay n=1,2 vịng Ta có: X = 2.π R.n ⇒R= [2.26] X1 74 = = 9,8mm 2.π n 2.π 1,2 Xác định thông số bánh Tính số răng: Ta có: Dc = mn Z cos β Trong đó: Đường kính vịng chia Dc = 2.R=19,6mm Môđun pháp tuyến bánh răng, chọn theo tiêu chuẩn mn=2,25 Góc nghiêng ngang bánh răng, chọn sơ β = 20 o Ta có số bánh là: Z= Dc cos β 19,6 cos 20 o = = 8,1 mn 2,25 Chọn số Z = Tính lại góc nghiêng ta có: Số tối thiểu: cos β = Z mn 8.2,25 = = 0,918 ⇒ β = 23o Dc 19,6 Z = 17 cos β = 13,2 Như Zmin=13,2>9, có tượng cắt chân nên phải dịch chỉnh, ta chọn kiểu dịch chỉnh ζ = 57 Xác định hệ số dịch chỉnh theo công thức: ζ br = 17 − Z 17 − = = 0,53 17 17 Từ ta tính thông số truyền bánh răng: + Đường kính vịng đỉnh: Dd = Dc + 2.mn (1 + ζ ) = 19,6 + 2.2,25.(1 + 0,53) = 26,4mm + Đường kính chân : D f = Dc − 2.mn (1,25 − ζ ) = 19,6 − 2.2,25.(1,25 − 0.53) = 16,36mm + Góc ăn khớp bánh chọn theo chi tiết máy α = 20o + Đường kính sở bánh răng: D0 = Dc cos α = 19,6 cos 20 o = 18,4mm + Chiều cao răng: h=(h’f+h”f).m=(1+1,25).2,25=5,06mm + Chiều dày vòng chia: S = π m / + 2.m.ζ tgα = 3,14.2,25 / + 2.2,25.0,53.tg 20 o = 4,4mm 58 CHƯƠNG 3:TÍNH KIỂM NGHIỆM BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT CỦA HỆ THÔNG LÁI 3.1 Tính tốn kiểm tra bền chi tiết 3.1.1 Xác định lực tác dụng lên truyền bánh – Lực vòng tác dụng lên bánh răng: Pv=Pmax.ic=23,51.13,5 = 317,38(N) Lực hướng tâm tác dụng lên bánh theo công thức: pr = p v tgα 317,38.tg 20 = = 125,49 N cos β cos 23 p a = p v tgβ = 125,49.tg 23 = 53,3 N Lực dọc tác dụng lên bánh răng: 3.1.2 Kiểm tra độ bền bánh răng, Trong trình làm việc bánh chịu ứng suất uốn, ứng suất tiếp xúc tải trọng va đập từ mặt đường thường gây tượng rạn nứt chân Do ảnh hưởng tới độ bền độ tin cậy cấu lái Để đảm bảo yêu cầu làm việc cấu lái, vật liệu chế tạo răng- bánh thường thép 40X tơi cải thiện Trong đó: [σ ch ] = 700MPa [σ b ] = 1000MPa HB=260 – 290 Ứng suất cho phép: + Ứng suất tiếp xúc cho phép: Giới hạn bền tiếp xúc bánh răng: σ HLim = 2.HB + 70 = 2.260 + 70 = 590 MPa + Ứng suất tiếp xúc cho phép bánh răng: [σ ] = (σ HLim ).Z Z K K H SH R V F XH [3.1] Trong đó: + SH: hệ số an toàn, lấy SH=1,1 + ZR: hệ số xét ảnh hưởng độ nhám, ZR=0,95 + ZV: hệ số xét ảnh hưởng vận tốc vòng, ZV=1,1 + KXH: hệ số xét ảnh hưởng kích thước bánh răng, KXH=1 + KF: hệ số xét ảnh hưởng độ bôi trơn, KF=1 Thay thông số ta được: [σ H ] = (5901,1).0,95.1,1.1.1 = 560,5MPa Ứng suất uốn cho phép: + Giới hạn bền uốn bánh [σ FLim ] = σ F K FL K FC [3.2] Chọn KFL=1, với truyền quay chiều ta chọn KFC=0,7 59 ⇒ [σ FLim ] = 1.0,7.360 = 327 MPa Ứng suất uốn cho phép: [σ F ] = σ FLim YR YS S F K XF [3.3] Trong đó: + YR=1, KxF=1 + SF: hệ số an toàn, lấy SF=1,7 + YS: hệ số xét tới ảnh hưởng mô đun với m=2,25 Ta chọn YS=1,03 ⇒ [σ F ] = 327.1,03.1,7 = 198,48MPa Kiểm nghiệm độ bền : + Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: Theo công thức Héc, ta có σH = Z M Z H Z ∑ 2.T K Hα K Hγ (α + 1).K Hβ dω bω α [3.4] Trong đó: + ZM: hệ số kể đến tính vật liệu chế tạo bánh răng, lấy ZM = 275Mpa1/2 + ZH = cos β cos 23 = = 1,76 sin( 2.α ) sin( 2.20) + Z∑ = 1 = = 0,877 ( ε α hệ số trùng khớp ngang) εα 1,3   1   cos β = 1,3 ε α = 1,88 − 3,2. + Z Z    + K Hγ = + γ H bω d ω 1,1.19,2.32 = 1+ = 1,32 2.T K Hα K Hβ 2.950.1.1,1 Trong đó: + γ H = 1,1; bω = ϕ d d ω = 0,6.30 = 18 + K Hα = 1; K Hβ = 1,1 Thay thông số vào công thức ta được: σH = 275.1,76.0,877 2.950.1,32.(20 + 1).1,1 = 107,1MPa 32 18.20 Vậy σ H = 107,1 < [σ H ] = 560,5MPa + Kiểm nghiệm độ bền uốn: Ứng suất uốn tính theo cơng thức: σ F1 = 2.T YF Yβ K Fα K Fβ K Fγ bω dω m [3.5] 60 σ F = σ F YF YF [3.6] Với YF1,YF2 hệ số dạng Ta có: Z td = Z1 Z2 20 = = 10,2 ; Z td = = = 25,6 3 cos β cos 23 cos β cos 23 ⇒ YF = 0,338 , YF = 0,429 Trong đó: K Fβ = 1,25 K Fγ = + Yβ = − γ F bω d ω 0,338.18.30 = 1+ = 1,08 2.T K Fα K Fβ 2.950.1,25 β 23 = 1− = 0,83 , hệ số kể đường tiếp xúc nằm chếch mặt o 140 140 Thay thơng số vào cơng thức ta được: σ F1 = σ F = 0,66 2.950.0,338.1,25.1,08.0,83 = 0,66 18.30.2,25 0,338 = 0,52 ⇒ σ F < σ F < [σ F ] 0,429 Vậy điều kiện thỏa mãn, truyền bánh – đảm bảo đủ bền trình làm việc * Tính trục lái Trục lái làm thép rỡng tính theo ứng suất xoắn lực tác dụng vành tay lái: τ= Pl max R.D 0,2.( D − d ) (MN/m2 ) [3.7] Trong đó: Plmax- lực lái lớn tác dụng lên vơ lăng d, D - đường kính đường kính ngồi trục lái Chọn vật liệu chế tạo trục lái thép C40 không nhiệt luyện, phôi chế tạo phôi thép ống.ứng suất tiếp xúc cho phép [τ ] = 50 ÷ 80 MN / m Chọn sơ kích thước trục lái là: D=25 (mm),d= 18 (mm) Thay thông số vào công thức ta được: 61 τ= 23,51.190.25.10 −6 = 2,57 (MN/m2) < [τ ] , thoả mãn điều kiện cho phép 0,2.( 25 − 18 ).10 −12 Vậy ta chọn kích thước sơ kích thước thiết kế Với trục lái xe thiết kế, dựa số liệu thực tế ta chọn chiều dài trục lái : L=1000 (mm) Ta cần tính tốn trục lái theo độ cứng vững (góc xoắn trục) theo cơng thức sau: θ= 2.τ L D.G (rad) Trong đó: L - chiều dài trục lái (m) G - mô đuyn đàn hồi dịch chuyển (G=8.104MN/m2) θ max đổi không vượt quá( (5,5 ÷ 7,5 ) / 1m Thay số vào ta được: θ= 2.2,57.1000 = 0,147 , thỏa mãn tiêu chuẩn thiết kế 0,025.8.10 3,14 Vậy ta chọn trục lỏi rỡng, có chiều dài là: 1(m) 62 KẾT LUẬN Được giao đề tài tốt nghiệp là: Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ “.Ngay sau nhận đề tài em bắt tay vào công việc tính tốn thiết kế.Sau ba tháng hướng dẫn tận tình Thầy giáo Đỗ Văn Cường tận tình bảo giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp Trong thời gian làm đồ án em cố gắng tìm hiểu thêm sách thực tế xong hạn chế trình độ thời gian nên đồ án em cịn nhiều thiếu sót tính tốn lựa chọn phương án, số vấn đề mà em chưa thể sâu vào chi tiết mà em dùng thông số tham khảo nên đồ án tốt nghiệp em nhiều hạn chế Em mong nhận giúp đỡ thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để đồ án em hoàn thiện Qua đồ án tốt nghiệp giúp em lần làm quen thiết kế tính tốn ơtơ, giúp em hiểu sâu hệ thống lái nguyên lí hoạt động phận hệ thống Ngoài qua đề tài giúp em tăng khả nghiên cứu đọc tài liệu Cuối em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo Đỗ Văn Cường toàn thể thầy giáo khoa Cơ Khí Động Lực, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Hưng Yên ngày tháng năm 2013 SV: Nguyễn Văn Duy 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Lê Thị Vàng “LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO” Năm 1998 [2] PTS Nguyễn Khắc Trai ”TÍNH ĐIỀU KHIỂN VÀ QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TƠ” NXB.Giao Thơng Vận Tải [3] Đồng Minh Tuấn ”TÍNH TỐN THIẾT KẾ Ơ TƠ ” Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên [4] Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Lê Châu Thành ”CHẨN ĐỐN TRẠNG THÁI KỸ THUẬT Ơ TÔ” [5] http://www.oto-hui.com/diendan/forum.php 64 ... đó, em chọn đề tài ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ? ?? Trong đề tài em tập trung vào vấn đề tính tốn thiết kế hệ thống lái, kiểm nghiệm hệ thống lái xe điện cỡ nhỏ chỗ ngồi... nghiệp em giao đề tài ? ?Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe ôtô điện cỡ nhỏ? ?? Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống ơtơ nói chung hệ thống lái ơtơ nói riêng,... tạo, kết cấu gọn dễ bố trí cho xe thiết kế Sơ đồ dẫn động lái: Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động lái 1- Khớp nối; 2- Thanh 2.1.3 Tính tốn thiết kế hệ thống lái cho xe 2.1.3.1 Xác định thông số hệ thống lái