Tính toán thiết kế hệ thống lái xe kia moring

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA CƠ ĐIỆN & CÔNG TRÌNH KHỐ LUẬN TỐT NGHIỆP TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE KIA MORNING NGÀNH: KĨ THUẬT CÔNG NGHỆ Ô TÔ MÃ NGÀNH: 7510205 Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Bá Vũ Sinh viên thực : Lê Văn Hồng Mã sinh viên : 1651110007 Lớp : K61-KOTO Khóa học : 2016-2020 Hà Nội, 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC CÁC HÌNH iii MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan hệ thống lái ô tô 1.1.1 Hệ thống lái khí 1.1.2 Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực 1.1.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (EHPA) 1.1.4 Hệ thống lái trợ lực điện tử (ESP) 1.1.5 Hệ thống lái chủ động 1.2 Công dụng yêu cầu phân loại hệ thống lái 1.2.1 Công dụng 1.2.2.Yêu cầu 1.2.3.Phân loại 1.3 Cấu tạo chung nguyên lý làm việc 15 1.3.1 Cấu tạo 15 1.3.2 Nguyên lý làm việc 16 1.4 Cấu tạo phận chủ yếu 16 1.4.1 Vô lăng 17 1.4.2 Trục lái 17 1.4.3 Cơ cấu lái 19 1.5 Nội dung nghiên cứu 21 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 22 CHƯƠNG II : ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 23 2.1 Phương án thiết kế 23 2.1.1 Cơ cấu lái trục vít lăn 23 2.1.2 Cơ cấu lái trục vít chốt quay 24 2.1.3 Cơ cấu lái trục vít cung 26 2.1.4 Cơ cấu lái loại liên hợp 27 i 2.1.5 Bánh răng-thanh 29 2.2 Kết luận phần thiết kế 30 3.1 Thông số kĩ thuật 31 3.2 Xây dựng đường cong lý thuyết 31 3.3 Xây dựng đường cong thực tế 33 3.3.1 Khi xe thẳng 33 3.3.2 Trường hợp xe quay vòng: 34 3.4 Xác định momen cản quay vòng chỗ 37 3.4.1 Mômen cản M1 37 3.4.3 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái 40 3.5 Xác định chiều dài 40 3.6 Tính tốn truyền cấu lái 41 3.6.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh 41 3.6.2 Xác định thông số bánh 41 3.6.3.Xác định kích thước thơng số 43 3.6.4 Tính bền cấu lái trục - 44 3.7 Tính bền dẫn động lái 47 3.7.1 Kiểm tra bền trục lái: 47 3.7.2 Kiểm tra bền Rô-tuyn: 48 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO ii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 – Tổng quan hệ thống lái ô tô Hình 1.2 – Vô lăng lắp bên trái Hình 1.3 - Vơ lăng lắp bên phải Hình 1.4– Phân loại hệ thống lái theo số bánh dẫn hướng Hình 1.5- Cơ cấu lái trục vít – lăn 11 Hình 1.6 - Cơ cấu lái kiểu trục vít êcu bi-thanh cung 12 Hình 1.7 - Cơ cấu lái loại trục vít -êcu bi cung 13 Hình 1.8 - Cơ cấu lái kiểu bánh - 14 Hình 1.9 – Tổng quan hệ thống lái 15 Hình 1.10 -Sơ đồ tổng quát hệ thống lái 16 Hình 1.11 – Các kiểu vô lăng khác 17 Hình 1.12 – Cấu tạo trục lái 18 Hình 1.13 Giản đồ thể quan hệ tỷ số truyền cấu lái 19 góc quay vành tay lái 19 Hình 1.14- Xe KIA MORNING chỗ 22 Hình 2.1 - Cơ cấu lái trục vít lăn 23 Hình 2.2 - Cơ cấu lái trục vít chốt quay 25 Hình 2.3 - Cơ cấu trục vít – cung 26 Hình 2.4 Cơ cấu lái loại liên hợp 28 Hình 2.5 - Cơ cấu lái kiểu bánh – 29 Hình 2.6 - Sơ đồ chung hệ thống lái thiết kế 30 Hình 3-1 :Sơ đồ động học quay vòng 32 Hình 3-2 :Sơ đồ hình thang lái xe thẳng 33 Hình 3-3 : Sơ đồ hình thang lái xe quay vịng 34 Hình 3-4 - Sơ đồ đặt bánh xe dẫn hướng 37 Hình 3.5- Sơ đồ lực ngang tác dụng lên bánh xe xe quay vòng 38 Hình 3.6: Kích thước trục lái 47 Hình 3.7 Lực tác dụng lên Rô-tuyn 49 iii MỞ ĐẦU Tính cáp thiết Trong năm gần đây, khoa học kỹ thuật giới phát triển mạnh mẽ với nhiều thành công rực rỡ tất lĩnh vực đời sống xã hội, đặc biệt lĩnh vực cơng nghệ tơ Ơ tơ phương tiện vận tải có vai trị quan trọng kinh tế quốc dân, có ưu điểm vượt trội hẳn phương tiện vận tải khác: tính thơng dụng, đơn giản, dễ sử dụng có tính động cao, áp dụng rộng rãi tất lĩnh vực dân quốc phòng Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật công nghệ, công nghiệp ô tô giới phát triển ngày cao, cho đời nhiều loại xe ô tô đại phục vụ cho nhu cầu mục đích sử dụng người Việc nghiên cứu, tìm hiểu, phân tích đánh giá chất lượng làm việc chúng ngày quan tâm nhằm nâng cao chất lượng ô tô Nhằm đáp ứng nhu cầu sửa chữa bảo dưỡng cho xe có nhiều trung tâm bảo dưỡng thành lập Nhưng với trình độ kinh tế cịn hạn chế nên gara xuất nơi trung tâm vùng chưa đáp ứng nhu cầu sửa chữa phương tiện giới Quy mô hoạt động diện tích cịn nhỏ, đáp ứng nhu cầu sửa chữa nhỏ, hàng ngày Quy trình bảo dưỡng cịn phụ thuộc vào trình độ tay nghề Hệ thống lái bảy hệ thống bản, quan trọng ô tô Trong động hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động giữ cho ô tô chuyển động theo quỹ đạo định như: quay vịng trái, quay vòng phải, thẳng… Hệ thống lái hệ thống phức tạp, chia thành nhiều cụm cấu phận có chức riêng biệt hỗ trợ lẫn Trên thực trạng để hồn thành chương trình đào tạo trường, đồng ý Trường Đại học Lâm Nghiệp, Khoa Cơ điện Cơng trình, tơi tiến hành thực đề tài “TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI DỊNG XE KIA MORNING” Mục tiêu Thiết kế hệ thống lái xe KIA MORNING chỗ, nhằm hướng tới việc sản xuất phục vụ cho sửa chữa thay chi tiết cho hệ thống lái nước Dài-rộng-cao tổng thể (mm) 3495-1595-1480 Chiều dài sở(mm) 2370 Chiều rộng sở trước/sau (mm) 1400/1385 Hộp số sàn số Cỡ lốp 165/60/R14 Bán kính quay vịng tối thiểu (m) 4,6 Trọng lượng không tải (N) 8500 Trọng lượng toàn tải (N) 13500 Trọng lượng cầu trước G1(N) 7400 Trọng lượng cầu sau G2(N) 6100 Vận tốc cực đại(km/h) 160 Phương pháp nghiên cứu a Phương pháp thu thập kế thừa tài liệu: Kế thừa kết nghiên cứu cấu tạo hệ thống lái loại xe b Phương pháp tính tốn lý thuyết: vận dụng kiến thức mơn học học như: cấu tạo ô tô máy kéo, lý thuyết tơ máy kéo, kỹ thuật chẩn đốn bảo dưỡng máy, thiết kế ô tô, … để tìm hiểu nghiên cứu hệ thống lái xe KIA MORNING chỗ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan hệ thống lái tơ Bạn sở hữu tơ trang bị động có cơng suất lớn hộp số có hiệu suất cao để truyền hầu hết cơng suất mà động sinh đến bánh xe, bạn điều khiển bánh xe làm cho xe di chuyển theo hướng bạn mong muốn, động cơng suất lớn hay hộp số có hiệu suất cao khơng cịn có ý nghĩa bạn khơng thể điều khiển xe di chuyển đường Hệ thống lái bảy hệ thống bản, quan trọng ô tô Trong động hệ thống truyền lực truyền công suất xuống bánh xe, hệ thống lái dùng để thay đổi hướng chuyển động giữ cho ô tô chuyển động theo quỹ đạo định như: quay vòng trái, quay vòng phải, thẳng… Hệ thống lái hệ thống phức tạp, chia thành nhiều cụm cấu phận có chức riêng biệt hỗ trợ lẫn Qúa trình phát triển hệ thống lái xe tơ liệt kê gồm: hệ thống lái khí, hệ thống lái trợ lực thủy lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái Steer by wire, hệ thống lái tự động Dưới tìm hiểu cụ thể số loại hệ thống lái ô tô như: 1.1.1 Hệ thống lái khí Hệ thống lái khí lắp đặt xe tô lần từ thập kỷ 50 thời điểm lại cải tiến lên nhiều Hệ thống lái khí chủ yếu nghiên cứu cải tiến vào khả quay vịng tơ thời gian ngắn diện tích nhỏ, giữ cho xe ổn định chuyển động thẳng, lực tác dụng lên vành tay lái nhỏ, đảm bảo động lực quay vòng để bánh xe khơng bị trượt, Hệ thống lái khí đơn cấu tạo hai phận dẫn động láo cấu lái Cơ cấu lái làm nhiệm vụ chuyển đổi mơ men góc quay vịng bánh xe dẫn hướng góc quay vành lái lớn Còn dẫn động lái truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng đồng thời đảm bảo cho bánh xe dẫn hướng quay quanh trục đứng với vận tốc góc quay khác nhằm tránh tượng trượt quay vịng Ưu điểm: hệ thống lái khí đáp ứng yêu cầu ban đầu để xe chuyển động đường đảm bảo bánh xe bị trượt quay vịng Nhược điểm người lái phải sử dụng 100% lượng để thực việc quay vịng bánh xe q trình chuyển đồng với phải tiếp nhận phản hồi khơng mong muốn từ mặt đường Điều gây cảm giác mệt mỏi cho người lái sử dụng hệ thống lái xe tơ Ngồi ra, hệ thống lái khí có khối lượng kích thước chi tiết lớn nặng chiếm nhiều không gian bố trí Khả đập xảy cố ảnh hưởng nhiều đến người sử dụng 1.1.2 Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực cải thiện hệ thống lái khí nhằm khắc phục vấn đề hỗ trợ phần lượng người lái trình điều khiển xa tạo cảm giác thoải mái lái xe Hệ thống lái trợ lực thuỷ lực ưu điểm tạo cảm giác nhẹ lái xe tơ có mức giá thành rẻ cịn số nhược điểm việc điều khiển van dầu trợ lực xoắn hồn tồn khí nên dải tốc độ hạn chế chạy tốc độ cao công suất bơm dầu tăng dẫn đến áp lực dầu tăng theo, việc hạn chế trợ lực trở nên khó khăn, bơm dầu làm việc liên tục làm tổn hao lượng tình trạng khơng cần trợ lực 1.1.3 Hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện tử (EHPA) Phiên tiến hệ thống trợ lực thuỷ lục hệ thống lái trợ lực thuỷ lực Điểm quan trọng hệ thống xoắn cảm biến mô men đánh lái không trực tiếp điều khiển van trợ lực Độ biến dạng xoắn chuyển thành tín hiệu điện gửi tới hộp MCU điều khiển trợ lực Tại đây, hộp tổng hợp lại tín hiệu chạy xe, tính tốn xác định phần tỷ lệ trợ lực từ định áp lực trợ lực lái Ưu điểm hệ thống kể đến dải làm việc trợ lực đa dạng đáp ứng tốc độ khác đặc biệt dải tốc độ cao, tạo cảm giác thoải mái lái xe 1.1.4 Hệ thống lái trợ lực điện tử (ESP) Hệ thống lái trợ lực điện tử thay lực tác dụng từ bơm dầu trợ lực động điện Mô tơ điện điều khiển hộp điều khiển nên chế độ trợ lực thay đổi cách linh hoạt Tuỳ thuộc vào loại xe mà mơ hình điều khiển sử dụng có khác Tuy nhiên chúng có điểm chung đặc tính trợ lực xây dựng dựa đặc tính cản từ mặt đường Trong hệ thống lái trợ lực điện tử cảm biến mơ men cản xác định mô men sẵn từ mặt đường tác dụng lên hệ thống, kết hợp với cảm biến vận tốc thông số chạy xe phần mềm định trợ lực tỷ lệ thông qua việc điều khiển trực tiếp mô tơ điện 1.1.5 Hệ thống lái chủ động Hệ thống lái chủ động thiết kế dựa phân tích hướng chuyển động thực tế xe lưu thông tốc độ khác điều kiện khác Điều quan trọng hệ thống lái trục lái nối vơ lăng cấu lái bố trí thêm chấp hành AFS- cấu thay đổi tỷ số truyền thay đổi theo tình trạng chạy xe Trên hệ thống xuất thêm cảm biến xoay thân xe, tín hiệu từ cảm biến kết hợp với tín hiệu vận tốc, góc đánh lái, vận tốc đánh lái gửi đến hộp điều khiển Hình 1.1 – Tổng quan hệ thống lái tô 1.2 Công dụng yêu cầu phân loại hệ thống lái 1.2.1 Công dụng Hệ thống lái ôtô dùng để thay đổi hướng chuyển động ôtô nhờ quay vòng bánh xe dẫn hướng để giữ phương chuyển động thẳng hay chuyển động cong ôtô cần thiết Việc điều khiển hướng chuyển động xe thực sau: vành lái tiếp nhận lực tác động người lái truyền vào hệ thống lái, trục lái truyền mômen từ vô lăng tới cấu lái, cấu lái tăng mômen truyền từ vành lái tới dẫn động lái, dẫn động lái truyền chuyển động từ cấu lái đến bánh xe dẫn hướng Kết cấu lái phụ thuộc vào cấu chung xe chủng loại xe Để quay vịng người lái cần phải tác dụng vào vô lăng lực Đồng thời cần có phản lực sinh từ mặt đường lên mặt vng góc với bánh xe Để quay vịng bánh xe dẫn hướng phải quay quanh tâm quay tức thời quay vòng 1.2.2.Yêu cầu Là hệ thống định đến tính an tồn ổn định chuyển động tơ hệ thống lái Theo hệ thống lái cần đảm bảo yêu cầu sau: x  0.5 r  rbx2 Trong đó: + r - bán kính tự bánh xe r   B  d / 2 Với bánh xe có cỡ lốp là: 165/60/R14 Với B chiều cao lốp : B = 0,6.165 =99 (mm) Với d đường kính vành bánh xe : d = 14 (ins) = 14.25,4 = 355,6 (mm)  r   99  355,   276,8 (mm)   + rbx - bán kính làm việc bánh xe Ta có : rbx = 0.96r = 0,96 276,8 = 265,7 (mm) Nên: x  0,5 r   0,96r   0,14r Ta có mơmen ma sát bánh xe đường là: M  Gbx .x Với  hệ số bám ngang Lấy  = 0,85 Vậy: M2 = 3700.0,85.0,14.276,8.10-3 =122 (Nm) M3 mô men gây góc đặt bánh xe trụ đứng, việc tính tốn mơ men tương đối phức tạp nên tính tốn thay M hệ số  mơ men cản quay vịng bánh xe dẫn hướng tính sau : M = (M1 + M2)  Với  = 1,07- 1,15 ta chọn  = 1,1 suy ta có : M = (1,665 +122).1,1 = 136 (Nm) 39 Vậy mô men cản quay vòng là: Mc =2.136/0,7 = 388 (Nm) 3.4.3 Xác định lực cực đại tác dụng lên vành tay lái Khi đánh lái trường hợp ôtô đứng yên chỗ lực đặt lên vành tay lái để thắng lực cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng lớn Lực lớn đặt lên vành tay lái xác định theo công thức: Pmax  Mc Ricidth (2.18) Trong đó: Mc - mơmen cản quay vịng: Mc = 388(Nm) R -bán kính vành lái: R = 0,18 (m) ic -tỷ số truyền cấu lái : Chọn ic = 20 th -hiệu suất thuận cấu lái, cấu lái - trục hiệu suất thuận th = 0,65 id - tỷ số truyền truyền động lái id = 0,85- 1,1 ; chọn id = Pmax  Vậy 388  176( N ) 0,18.20.0, 65 3.5 Xác định chiều dài Theo sơ đồ dẫn động lái, bánh xe dẫn hướng quay góc  max  40  dịch chuyển đoạn X X1  m cos      p cos  '   m cos  p cos   ( 2.19) Trong đó: cos  '  p p   y  m sin      ( 2.20) Thay số liệu vào công thức (2 19) ta được: X  180 cos  78  40   2502  [182  180sin(78  40 )]   180 cos 78  2502  182  180sin 78    84, 78  mm    40 Do quay hai bên nên khoảng cách phải thoả mãn là: L = 180 (mm)  X1 = 2.84,78 = 169,5 (mm) Vậy khoảng cách phải làm việc đo chiều dài trục nhỏ nửa lần chiều dài ( L = 180 mm ) Vậy đủ dài để xe quay vàng dễ dàng mà không bị chạm 3.6 Tính tốn truyền cấu lái 3.6.1 Xác định bán kính vịng lăn bánh Để xác định bán kính vịng lăn bánh ta thực theo phương pháp sau: + Chọn trước đường kính vịng lăn bánh từ tính vịng quay bánh có phù hợp khơng Có nghĩa ứng với số vịng quay (n) phải dịch chuyển đoạn X1 = 84,78 (mm) + Chọn trước số vòng quay vành lái sau xác định bán kính vịng lăn bánh cấu lái loại bánh - số vịng quay vành lái số vịng quay bánh Dựa vào xe tham khảo, chọn số vịng quay phía vành lái ứng với bánh xe quay n = 1,5 vịng Ta có công thức Suy ra: R = X1 = 2 1.5 X1 = 2Rn ( 2.21) mm 3.6.2 Xác định thơng số bánh Tính số theo tài liệu chi tiết máy Dc = mn Z cos  ( 2.22) Trong đó: Dc : Đường kính vịng chia: Dc = 2R = 2.9 = 18 (mm ) mn : Môdun pháp tuyến bánh răng, chọn theo tiêu chuẩn mn = 2,5  : Góc nghiêng ngang bánh răng, chọn sơ góc nghiêng  = 120 41 Từ công thức (2.22) ta suy số bánh : Dc cos  18.cos120 Z   7, mn 2,5 Chọn số Z = Tính xác lại góc nghiêng, ta có : Cos = Zmn = 7.2,5 = 0,97 Dc 18 Suy  = arccos 0.972 = 140 Môdun ngang bánh : mt  mn = 2.5 = 2.57 cos  cos14 Số tối thiểu: Zmin = 17cos3 = 17.cos3140 = 12,78 Lấy Zmin=13 Như Zmin = 13 >7 có tượng cắt chân nên phải dịch chỉnh, ta chọn kiểu dịch chỉnh  = Xác định hệ số dịch chỉnh br theo công thức :  = 13  Z = 13  = 0,538 13 13 Từ ta tính thơng số truyền bánh : + Đường kính vịng đỉnh: Dd = Dc+2mn(1+ ) = 18 +2.2,5(1+ 0,538) = 25,7 mm + Đường kính chân răng: Df =Dc- 2mn(1.25- )=18-2.2,5(1,25- 0,538) =14,44 mm + Góc ăn khớp bánh chọn theo chi tiết máy  = 200 + Đường kính sở bánh răng: D0 = Dc cos = 18.cos(200) = 16.91mm + Chiều cao : h= (hf’ + hf” )m =(1 +1.25)2,5 = 5,625mm 42 + Chiều cao đỉnh răng: h’ = (f’ + ) m = (1+ 0.538) 2,5 = 4,12 mm + Chiều dày vòng chia: S = m/2 + 2 mtg = 3,14.2,5/2 + 2.0,538.2,5.tg200 = 4,9 mm 3.6.3 Xác định kích thước thơng số Đường kính cắt mặt cắt nguy hiểm nhất: d= Mx 0,  x  ( 2.23) Trong đó:  x  : ứng suất tiếp xúc cho phép tiết diện nguy hiểm Lấy  x  = 15.106 N/m2 Mx : Mô men xoắn gây lên nguy hiểm răng, mơmen cản quay vịng từ bánh xe: Mx = Mc = 388 Nm Thay thông số vào công thức (2.23) ta : d= Mx 0,  x  = 388 = 0,0195 m 0, 2.15.106 Chọn d = 20 mm Chiều dài đoạn làm việc : L = 2X1 = 2.84.78 = 169,56 mm Mặt khác ta có: dc = t1Z  suy Z =  dc t1 = L t1 Trong : t1 = t = cos   mn =  2,50 = 8,25 cos  cos18 Suy ra: 43 Z= 169.56 8, 25 = 19,8 Vậy ta chọn Z = 20 Hệ số dịch chỉnh : tr =  - br = -0,647 = 0,647 + Đường kính vịng chia răng: Dc = Dd - 2m(1,25 - ) = 24 - 2.2,5(1,25 -0,647) = 20,985 mm  21mm + Đường kính vịng đỉnh răng: Dd = D = 24 mm + Chiều cao h = (f’ + f’’) mn = (1+ 1,25).2,5 = 5,625 mm 3.6.4 Tính bền cấu lái trục - Đối với loại truyền động truc - phải đảm bảo cho có độ bền cao - Xác định lực tác dụng lên truyền trục - Lực vòng tác dụng lên bánh răng: Pv  Pmaxic  176.20,  3590 (N) Lực hướng tâm tác dụng lên trục theo công thức: Pr  Pvtg 3590tg 20   1374 (N) cos  cos18 Lực dọc tac dụng lên trục răng: Pa  Pvtg     3590tg18  1307( N ) - Kiểm tra vật liệu Trong trình làm việc trục răng, chịu ứng suất uốn tiếp xúc chịu tải trọng va đập từ mặt đường Vì thường gây tương rạn nứt chân Do ảnh hưởng lớn tới tin cậy tuổi thọ cấu lái Để đảm bảo yêu cầu lam việc cấu lái vật liệu chế tạo trục - dùng thép XH cải thiện 44  ch   700MPa  b   1000MPa Có: HB = 260  290 - ứng suất cho phép: ứng suất tiếp xúc cho phép: Giới hạn bền mỏi tiếp xúc trục răng:  HLim   b   70  2.260  70  590MPa ứng suất tiếp xúc cho phép trục răng:  H     HLim S  Z Z K K  R V F XH H  ( 2.24) Trong đó: SH: Là 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 trục răng; KXH = KF: Hệ số xét ảnh hưởng độ độ bôi trơn; KF = Thay thông số vào công thức (2.24) ta được:  H   5901,1.0,95.1,1.1.1  560,5MPa Giới hạn bền mỏi uốn trục răng:  FLim    Fo KFL KFC ( 2.25) Chọn KFL = 1; Với truyền quay hai chiều ta chọn KFC = 0.7   FLim   1.0, 7.360  327MPa ứng suất uốn cho phép:  F    FLimYRYS K XF ( 2.26) Trong đó: YR = 1; KXF = SF: Là hệ số an toàn; lấy SF = ,7 YS: Là hệ số xét tới ảnh hưởng mô đun với m = 2,5; 45 ta chọn YS = 1,03   F   327.1, 03.1,  198, 48MPa - Kiểm nghiệm độ bền uốn Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: H  ZM Z H Z d 2TK H K H   u  1 K H  b u ( 2.27) Trong đó: ZM = 175 MPa (Đối với trục thép) cos  cos18   1, 72 sin(2 ) sin(220 ) ZH  Z     0,884 ( 1, 28 hệ số trùng khớp ngang,  tính theo công thức sau):   1    1     cos   1,88  3,     cos18  1, 28      Z1 Z     1,88  3,   + K H     H b d 2TK H K H  Trong đó: H = 1,1; b = d d = 0,6.24 = 14,4  KH   1,1.14, 4.24  1,02 2.944,76.1.1,08 Thay thông số vào công thức (2.27) ta được: H  175.1,72.0,884 2.944,76.1.1,02.(22,81  1)1,08  486,05 24 14, 4.22,81 Vậy:  H  486.05MPa   H   560.5MPa Do thoả mãn điêù kiện tiếp xúc - Kiểm nghiệm độ bền uốn: ứng suất uốn tính theo cơng thức: 46  F1  F2 2TYF K F K F  K F Y d d m ( 2.28) Y   F1 F YF Với: YF1, YF2 hệ số dạng Theo đồ thị tài liệu chi tiết máy với hệ số dạng dịch chỉnh  = 0.647 số tương đương Z1   6,986  YF  3, cos  cos3 18 Z2 20    23, 285  YF  3,3 cos  cos3 18 Ztd  Ztd KF = 1,25 (Tra theo đồ thị 10 - 14 tài liệu chi tiết máy.) KF: Tính theo công thức: K F   Với  F  3.3  K F    F b d 2TK F K F  3,3.14, 4.24  1,048 2.944,76.1.1, 25  18 Y    1  0.714 140 140 Thay thông số vào công thức (2.28) ta được: 2.944, 76.3.2,1.1, 25.1, 048.0, 714  65,5 14, 4.24.2,5 3,3  65,5  67,55 3,  F1  F2   F   F   F   198, 48MPa Vậy điều kiện thoả mãn  Bộ truyền trục - đảm bảo đủ bền trình làm việc 3.7 Tính bền dẫn động lái D 3.7.1 Kiểm tra bền trục lái: d Kích thước trục lái(xem hình 3.6) - Đường kính trong: Dtl = 25 (mm) - Đường kính ngồi: dtl = 17 (mm) Hình 3.6: Kích thước trục lái 47 Trục lái làm ống thép, vật liệu làm trục lái thép 35, khơng nhiệt luyện, có ứng suất tiếp xúc cho phép: [x] = 50  80 MPa Ứng suất xoắn lực vành lái sinh ra: x = P R Mx = l max v Wx Wx đó: Wx – mơmen chống xoắn tiết diện tính toán D 4tl  d 4tl Wx = 0,2 D tl Thay số vào cơng thức ta có: x = 468,734.0,2 0,0254  0,017 0,2 0,025 x = 38,16 (MPa) x< [x] Kết luận: trục lái đảm bảo độ bền 3.7.2 Kiểm tra bền Rơ-tuyn: Kích thước: - Khoảng cách từ tâm cầu đến vị trí ngàm: eN = 23 (mm) - Đường kính vị trí ngàm tính tốn: dN = 18 (mm) - Đường kính cầu rơtuyn: Dc = 28 (mm) - Đường kính bề mặt tỳ với đệm rôtuyn: k = 16 (mm) Vật liệu:trụ cầu chế tạo thép xêmăngtít hố 15HM, có nhiệt luyện bề mặt để tăng tính chống mịn, có: -ứng suất chèn dập cho phép là: [σcd ]  35(MPa) -ứng suất uốn cho phép vị trí ngàm: [σu ]  300(MPa) -ứng suất cắt cho phép vị trí ngàm: [τ]  80(MPa) Khớp cầu kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập vị trí làm việc kiểm tra độ bền uốn cắt vị trí ngàm 48 Lực tác dụng lên khớp cầu lớn lực cực đại tác dụng lên đòn kéo ngang N = 7994,47 (N) Sơ đồ lực tác dụng: xem hình 3.7 Hình 3.7 Lực tác dụng lên Rô-tuyn - Kiểm tra ứng suất chèn dập bề mặt làm việc khớp cầu: σ cd  N Fc Trong đó: Fc - diện tích tiếp xúc mặt cầu đệm rơtuyn Trong thức tế làm việc, diện tích làm việc chiếm 2/3 bề mặt khớp cầu, nên bề mặt chịu lực tiếp xúc chiếm 1/2.2/3=1/3 bề mặt khớp cầu Ta có: Fc  D c Dc - đường kính cầu rơtuyn, Dc = 28mm  σcd  7994, 47 3,14.0, 0282  31, 42( MPa)  σ cd  , chốt cầu thoả mãn điều kiện chèn dập bề mặt làm việc -Kiểm tra theo độ bền uốn: 49 Kiểm tra độ bền uốn chốt cầu vị trí ngàm ứng suất uốn vị trí ngàm: NeN Wu σuc  : Wu – mơmen chống uốn tiết diện tính tốn, ta có : Wu = 0,1 d 3N Thay số vào ta có : σuc  7994, 47.0, 023  273, 69( MPa) 0,1.0, 0183 uc< [uc]  chốt cầu đảm bảo độ bền uốn vị trí nguy hiểm - Kiểm tra theo độ bền cắt: Kiểm tra rơtuyn vị trí ngàm ứng suất cắt vị trí ngàm: τc  N Fc Trong đó: Fc  .D 2c Suy ra: τc  N 6939,8   27, 272( MPa) ; Fc 3,14.0, 028 c< []  khớp cầu thoả mãn điều kiện cắt tiết diện nguy hiểm Kết luận: Khớp cầu đủ bền trình làm việc 50 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 1.Kết luận Kỹ thuật ôtô ngày phát triển tới mức cao, thoả mãn yêu cầu địi hỏi khắt khe tính kinh tế, kỹ thuật mơi trường, đặc biệt an tồn chuyển động ơtơ tốc độ cao Vì ôtô trang bị thêm nhiều hệ thống kỹ thuật cao để đảm bảo tính nói Sau thời gian dài nghiên cứu, tính tốn thiết kế trợ giúp tận tình Thầy Nguyễn Tiến Dũng thầy cô mơn tồn thể bạn Đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI CHO XE KIA MORNING” Dựa kiến thức học trường kết thu qua đợt thực tập, em thực đồ án với hai nội dung chính: PHẦN I: Nghiên cứu phân tích số vấn đề lý thuyết liên quan đến kết cấu điều khiển hệ thống lái ôtô PHẦN II: Tiến hành chọn phương án thiết kế Em thực đồ án với nội dung cụ thể sau: - Chọn phương án thiết kế hệ thống lái - Tính tốn hệ thống lái - Các thông số độ bền HTL Thông qua đồ án tốt nghiệp phần nói lên tác dụng vai trị quan trọng hệ thống lái, cải tiến kỹ thuật để việc điều khiển xe dễ dàng Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian kinh nghiệm nghiên cứu cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong Thầy tận tình bảo, giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn 51 2.Kiến nghị Trong thời gian cho phép với giúp đỡ tận tình cụ thể thầy giáo Nguyễn Bá Vũ thầy giáo tong mơn tơ, em hồn thành khóa luận tốt nghiệp Mặc dù thân có cố gắng quan tâm giúp đỡ thầy giáo kiến thức kinh nghiệm không tránh khỏi sai sót Em mong bảo phê bình thầy mơn Ngày Giáo viên hướng dẫn tháng năm 2020 Người lập đề cương 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lý thuyết ôtô máy kéo – Năm 1993 Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Chi tiết máy Tập I, tập II – Năm 1997 Nguyễn Trọng Hiệp Thiết kế hệ thống lái ôtô - máy kéo bánh xe, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội – Năm 1991 Phạm Minh Thái Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí, tập 2, NXB giáo dục, Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Bài tập kỹ thuật đo, NXB giáo dục, PGS TS Ninh Đức Tốn ... tài “TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI DÒNG XE KIA MORNING” Mục tiêu Thiết kế hệ thống lái xe KIA MORNING chỗ, nhằm hướng tới việc sản xuất phục vụ cho sửa chữa thay chi tiết cho hệ thống lái nước... lực, hệ thống lái trợ lực thủy lực điều khiển điện, hệ thống lái trợ lực điện, hệ thống lái tích cực, hệ thống lái Steer by wire, hệ thống lái tự động Dưới tìm hiểu cụ thể số loại hệ thống lái. .. cấu lái 6: Trục lái Hình 2.6 - Sơ đồ chung hệ thống lái thiết kế 2.2 Kết luận phần thiết kế Dựa vào đặc điểm kết cấu ưu nhược điểm loại cấu lái giới thiệu em lựa chọn phương án thiết kế hệ thống