kết cấu tính toán( nguyễn quý phong)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ …………… THIẾT KẾ MƠN HỌC KẾT CẤU TÍNH TỐN Ơ TƠ Tên đề tài: Thiết kế truyền lực – vi sai Loại tơ:Con Động cơ:Xăng Loại truyền lực chính: Đơn trụ nghiêng Loại vi sai: Đối xứng Sinh viên: Nguyễn Qúy Phong Lớp: Cơ khí tơ Khóa: 58 Người hướng dẫn: Th.s Nguyễn Đức Trung MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN LỰC CHÍNH – VI SAI 1.1 Công dụng – yêu cầu – phân loại truyền lực chính……………………………4 1.1.1 Cơng dụng .4 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Yêu cầu 1.2 Công dụng – yêu cầu – phân loại vi sai………………………………… 1.2.1 Công dụng .4 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Yêu cầu 1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc;……………………………………………… CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ .8 A.TRUYỀN LỰC CHÍNH Xây dựng sơ đồ động truyền lực chính………………………………… .8 1.1 Xây dựng sơ đồ động 1.2 Mơmen tính tốn Thơng số hình học truyền bánh trụ nghiêng…………………10 Lực tác dụng lên trục bánh răng……………………………………… 13 3.1 Lực tác dụng lên bánh răng: 13 3.2 Độ bền bánh răng: (Sách kết cấu tính tốn ô tô) 13 3.3 Chọn trục ổ lăn: 15 B.VI SAI 18 Chọn vật liệu:………………………………………………………………… 18 Xác định thông số bánh vi sai:………………………… 18 Các lực tác dụng lên bánh răng……………………………………………… 22 Tính bền cho cặp bánh ăn khớp vi sai……………………………22 LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, với cơng nghiệp ngày phát triển, nhu cầu nâng cao sống người nâng lên Vấn đề vận chuyển hàng hóa lại người nhu cầu cần thiết Ơ tơ loại phương tiện phát triển phổ biến giới Việt Nam để đáp ứng cho nhu cầu lại Trong loại ôtô , xe phương tiện chủ yếu dùng để chuyên chở người, hàng hóa phục vụ sống hàng ngày Là sinh viên ngành khí tơ, việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính toán thiết kế phận, cụm máy, chi tiết phận cấu ô tô cần thiết Em giao nhiệm vụ thiết kế mơn học tính tốn thiết kế truyền lực vi sai ô tô Việc giúp cho em bước đầu làm quen với công việc thiết kế mô mà em học, đồng thời giúp em củng cố kiến thức mà em học Dưới hướng dẫn tận tình thầy Th.s Nguyễn Đức Trung, sau khoảng thời gian mà nhà trường cho phép đến em hồn thành thiết kế mơn học Mặc dù em cố gắng tránh khỏi thiếu sót, nhầm lẫn Do em mong nhận lời nhận xét, góp ý thầy giúp em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo Th.s Nguyễn Đức Trung, toàn thể thầy mơn giúp đỡ em hồn thành đề tài Em xin chân thành cảm ơn ! ĐỀ BÀI: Thiết kế truyền lực vi sai ô tơ Phương án 8: Ơ tơ – Động xăng – Cầu trước chủ động – Loại truyền lực đơn trụ nghiêng – Loại vi sai đối xứng Ký hiệu lốp: 225/45R17 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUYỀN LỰC CHÍNH – VI SAI 1.1 Cơng dụng – u cầu – phân loại truyền lực 1.1.1 Cơng dụng + Tăng momen quay biến chuyển động động thành chuyển động phù hợp nửa trục 1.1.2 Phân loại a) Theo dạng kết cấu + Truyền lực bánh trụ nghiêng + Truyền lực bánh + Truyền lực hypoid b) Theo số cặp bánh rang ăn khớp + Truyền lực đơn : gồm cặp bánh rang ăn khớp + Truyền lực kép : gồm hai cặp bánh rang ăn khớp c) Theo số lượng số cấp truyền + Loại cấp số truyền: tỷ số truyền cố định + Loại cấp số truyền: tỷ số truyền khác phụ thuộc vào vị trí gài 1.1.3 Yêu cầu + Đảm bảo tỷ số truyền cần thiết, kích thước trọng lượng nhỏ, khoảng sáng gầm xe đạt u cầu tính thơng qua + Có hiệu suất cao thay đổi nhiệt độ vận tốc +Đảm bảo vận hành êm dịu, khơng ồn, có độ bền lâu 1.2 Cơng dụng – yêu cầu – phân loại vi sai 1.2.1 Công dụng + Cho phép bánh xe cầu chuyển động với tốc độ khác + Phân phối momen xoắn cho cầu chủ động để nâng cao động lực học kéo tơ có nhiều cầu chủ động 1.2.2 Phân loại + Theo công dụng: Vi sai bánh xe, vi sai cầu,vi sai truyền lực cạnh + Theo mức độ tự động: vi sai khơng có hãm, vi sai có hãm tay, hãm tự động + Theo kết cấu: vi sai bánh nón, vi sai bánh trụ, vi sai cam, vi sai bánh vít, vi sai ma sát thủy lực, vi sai có hành trình khơng, vi sai có tỷ số truyền thay đổi + theo giá trị hệ số gài: vi sai ma sát nhỏ (k= - 0.2), vi sai ma sát lớn (k= 0.21 – 0.7), vi sai hãm cứng (k > 0.7) 1.2.3 Yêu cầu + Phân phối mômen xoắn từ động đến bánh xe hay cầu theo tỷ lệ cho trước phù hợp với momen bám( hệ số bám ), bánh xe hhay cầu với mặt đường + Đảm bảo số vòng quay khác bánh xe chủ động ô tô vào đường vịng, đường khơng phẳng, lực cản bánh xe khác + Kết cấu nhỏ gọn, làm việc an toàn, chắn 1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc; 1.3.1 Cấu tạo 1, Bánh trụ chủ động Vòng bi Trục bị động hộp số Bánh trụ bị động 5,7 Vỏ vi sai Trục bánh hành tinh 8,14 Bánh bán trục Cao su chắn bụi 10,15 Bán trục 11 Khớp đăng đồng tốc 12 Cacte truyền lực - vi sai 13 Các bánh hành tinh 1.3.1 Nguyên lý làm việc Bánh trụ chủ động (1) ăn khớp với bánh trụ bị động (4) từ truyền momen xoắn từ động tới cụm hộp số truyền lực đơn, bánh trụ bị động số lắp vỏ vi sai thông qua đai ốc Từ truyền chuyển động đến cụm vi sai Khi xe chạy đường thẳng;  Sức cản lăn hai bên bánh xe trái phải nhau, vận tốc quay hai bánh xe  Các bánh bị động, bánh vi sai bánh bán trục ăn khớp với thành khối liền để truyền lực dẫn động tới bánh xe Khi xe quay vòng sang trái Do sức cản lăn bánh bên trái lớn bánh bên phải  Vì bánh bên trái quay chậm lại, vận tốc góc w1của bánh bên trái giảm xuống, cịn vận tốc góc w2 bánh bên phải tăng lên  Lúc , bên vi sai bánh bán trục bên trái quay chậm bánh vi sai phải quay cho bánh bán trục bên phải phía ngồi quay nhanh Nhờ xe vịng dễ dàng khơng bị trượt mặt đường  Và ngược lại trường hợp quay vòng sang phải Kết luận: Như vi sai hoạt động phân phối mômen khác vào bánh xe dẫn động bên trái bên phải  CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ A.TRUYỀN LỰC CHÍNH Xây dựng sơ đồ động truyền lực 1.1 Xây dựng sơ đồ động 1.2 Mơmen tính tốn Tải trọng tính từ động xuống bánh chủ động: Trong :Memax : men lớn động mô (Nm), Memax = 185 Nm tl hiệu suất truyền hệ thống truyền lực, tính từ động đến bánh chủ động : Trong : hiệu suất truyền ly hợp hiệu suất truyền hộp số hiệu suất truyền đăng tỉ số truyền tay số hộp số, Tải trọng tính tốn theo điều kiện bám: Trong : φ : hệ số bám, chọn : số bánh xe chủ động, Z: tải trọng thẳng đứng mà bánh xe chủ động phải chịu (N) : tỉ số truyền lực tl : hiệu suất truyền lực rbx : bán kính bánh xe (mm) Ký hiệu lốp: 225/45R17 Suy ra: Ta có: Tải trọng tính tốn Thơng số hình học truyền bánh trụ nghiêng 10 Chọn vật liệu: Bánh truyền lực chế tạo thép hợp kim có thành phần bon thấp trung bình như: 12XH3A; 15HM; 18X; 18XHMA; 20XHM; 35XHMA; 38XH3BA; 18X2H4BA; Ở ta chọn: vật liệu chế tạo thép 38XH3BA có: b = 1150 N/mm2 ch = 800 N/mm2 HB = 269 Bánh sau chế tạo xê măng tít hố với độ sâu đật từ 0,9-1,8 mm dầu Sau đem ram, ram xong độ cứng đạt tới 65HRC, ứng suất tiếp xúc ứng suất pháp tuyến cho phép là: []tx = 2300 N/mm2 []u = N/mm2 900 Tỷ số truyền truyền lực chính: Góc ăn khớp: Khoảng cách trục: Trong đó: (Theo sách Thiết kế chi tiết máy – NTH & NVL) K hệ số tải trọng, hệ số phản ánh tăng khả tải tính theo sức bền tiếp xúc bánh nghiêng so với thẳng, hệ số chiều rộng bánh chịu tải lớn, N công suất truyền, tốc độ quay phần bị động, tay số cuối tay số truyền thẳng nên Từ ta có: Chọn khoảng cách trục: Chiều rộng răng: Kiểm nghiệm lại: Modun: 11 Chọn góc nghiêng sơ Tổng số răng: Số bánh chủ động: Chọn (Thỏa mãn điều kiện tránh cắt chân với hệ số dịch dao - theo bảng 3-15 sách Thiết kế chi tiết máy) Số bánh chủ động: chọn Xác định lại tý số truyền truyên lực chính: Tính xác góc nghiêng: Tính xác khoảng cách trụ: Bảng thơng số hình học: Stt Tên Modun pháp Số Góc ăn khớp Góc nghiêng Đường kính vịng chia Khoảng cách trục Đường kinh vịng đỉnh Đường kính vịng chân 12 Lực tác dụng lên trục bánh 3.1Lực tác dụng lên bánh răng: - Lực vòng: - Lực hướng tâm: - Lực dọc trục: 3.2Độ bền bánh răng: (Sách kết cấu tính tốn tô) - Kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất uốn (theo cơng thức Lewis): Trong đó: P lực vịng tác dụng lên tâm ăn khớp b chiều rộng bánh y hệ số dạng  Số tương đương: Bánh chủ động: Bánh bị động: Hệ số dạng răng: (theo bảng 4.2 –Kết cấu tính tốn tơ) Bánh chủ động Bánh bị động Hệ số phản ánh tăng khả tải tính theo bền uốn bánh trụ nghiêng so với trụ thẳng chọn Ứng suất uốn với bánh nhỏ: - Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc: theo cơng thức Hert – Beljacv Trong đó: 13 N – Lực thẳng góc tác dụng lên mặt tác dụng lên mặt tiếp xúc ăn khớp E – Mô đun đàn hồi vật liệu ( - chiều dài đường tiếp xúc - bán kính cong bề mặt chủ động bị động điểm tiếp xúc 14 3.3Chọn trục ổ lăn: Chọn vật liệu trục: Trục chủ động chịu tải trọng lớn nên ta chọn vật liệu chế tạo thép hợp kim có: [ ] = 15÷50 (N/mm2 ) , chọn [] = 50 (N/mm2 ) Tính sơ bộ: Chọn trục Bánh chủ động bố trí liền trục bị động hộp số: Theo bảng 10.2 ; 10.4 hình 10.8 ( Tính tốn dẫn động khí ) Chiều rộng ổ lăn: d1 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 b0 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 Chọn Chọn loại ổ đỡ chặn với đỉnh hình nón phải quay ngồi để tăng độ cứng vững trục giảm khoảng cách trục Từ đường kính d1 chọn sơ theo bảng 10.5 ( Tính tốn dẫn động khí ) ta chọn [] (N/mm2 ) d1 20÷50 50÷75 75÷100 [] 70 60 55 Chọn Khoảng cách từ mặt mút chi tiết quay đến mặt mút ổ chọn 15 Trong mặt phẳng zOy : Trong mặt phẳng zOx: Biểu đồ momen tác dụng trục: 16 Mô men uốn tương đương:  Đường kính trục : Chọn theo tiêu chuẩn Tại mặt cắt C: chọn 17 B.VI SAI Chọn vật liệu: Bánh truyền lực chế tạo thép hợp kim có thành phần bon thấp trung bình như: 12XH3A; 15HM; 18X; 18XHMA; 20XHM; 35XHMA; 38XH3BA; 18X2H4BA; Ở ta chọn: vật liệu chế tạo thép 38XH3BA có: b = 1150 N/mm2 , ch = 800 N/mm2 ; HB = 269 Bánh sau chế tạo xê măng tít hố với độ sâu đật từ 0,9-1,8 mm dầu Sau đem ram, ram xong độ cứng đạt tới 65HRC, ứng suất tiếp xúc ứng suất pháp tuyến cho phép là: []tx = 2300 N/mm2 []u = 900 N/mm2 Xác định thông số bánh vi sai: Số lượng bánh hành tinh: Chọn tỷ số truyền vi sai: Mô men vi sai: 18 Mô men cực đại bánh hành tinh Chọn số bánh hành tinh bánh bán trục: Căn vào tỉ số truyền ivs ta chọn số Z1 theo bảng kinh nghiệm sau: Ivs 1,5÷1,8 Số Z1 1,8÷2,2 12 2,2÷2,5 11 10 2,5÷3 3÷3,5 Số bánh chủ động: Số bánh bị động:răng Mô đun theo tiết diện mặt đầu Chọn ms theo mô men xoắn cực đại bánh hành tinh ( theo đồ thị I-4 – Hướng dẫn thiết kế kết cấu tính tốn TLC-VS) chọn mơ đun theo tiêu chuẩn ta có bảng sau: Mht 0, 0,3 0,5 0,6 0,8 1,1 1,5 1,8 >1,8 4,0 5,0 5,5 6,0 7,0 8,0 9,0 10 (kN.m) ms 4,5 (mm) Chọn Góc ăn khớp tiết diện pháp tuyến: Đường sinh L: Chiều rộng vành răng: Chọn Góc xoắn: Hệ số chiều cao răng: Hệ số dịch chỉnh chiều cao thiết diện đầu răng: Chọn theo bảng I-5 (HDTKKC TLC-VS) với β = Z1 10 11 12 ξ 0,48 0,455 0,405 0,358 0,34 19 Chọn Hệ số dịch chỉnh tiếp tuyến: Chọn theo bảng I-7 (HDTKKC TLC-VS) với β = ivs 1-1,3 τ 1,3-1,6 1,6-1,9 0,0 1,9-2,25 0,0 0,0 2,25- 3,5 3,5-4,5 0,06 0,0 Chọn Góc chia: Chiều cao làm việc răng: Khe hở đường kính Trong hệ số khe hở đường kính Chiều cao tồn răng: Đường kính vịng chia: Đường kính trung bình: Chiều cao đầu răng: Góc chân răng: Góc ngồi: Đường kính đỉnh răng: Góc trong: Khoảng cách từ đỉnh đến mép ngồi vành răng: 20 Bán kính trung bình tương đương: Các lực tác dụng lên bánh Đối với bánh côn thẳng ta cần tính lực cho bánh Lực vịng: rtb - Bán kính vịng chia trung bình bánh hành tinh, (mm) Tính bền cho cặp bánh ăn khớp vi sai - Theo ứng suất tiếp xúc: Ta có: Trong : P : lực vịng (N) E : mô đun đàn hồi , E = 2,18.105N/mm2 rtd1, rtd2 : bán kính tương đương bánh chủ động bánh bị động []tx : ứng suất tiếp xúc cho phép vật liệu chế tạo bánh - Theo ứng suất uốn : Trong : kd : hệ số tải trọng động , kd =1÷1,5 r : bán kính vịng chia bánh hành tinh (mm) b : bề rộng t : bước , y : hệ số dạng bánh hành tinh tùy thuộc vào số lượng quy đổi lấy Zqd1=14 chọn y=0,12 Tra bảng để chọn y 21 Zqd 18 20 22 25 30 35 40 45 50 60 80 y 0,12 0,12 0,12 0,13 0,14 0,14 0,14 0,15 0,15 0,15 0,15 4 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Kết cấu tính tốn tô Đại học Giao Thông Vận Tải, xuất năm 1984 [2].Nguyễn Hùng Mạnh (2009),Bài Giảng Cấu Tạo Ơ Tơ, Đại học GTVT Hà Nội [3] Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng (2010),Lý thuyết ô tô,nhà xuất GTVT [4].Vũ Đình Lai, Nguyễn Xuân Lựu, (2010),Sức bền vật liệu, nhà xuất GTVT [5].Lê Phước Ninh,(1997),Nguyên lý máy, nhà xuất GTVT [6] Trương Tất Đích,Chi tiết máy – Tập I; II, nhà xuất GTVT [7] Trương Tất Đích, (2012),Hướng dẫn thiết kế môn học chi tiết máy,nhà xuất GTVT [8] Trịnh Chất – Lê Văn Uyển,Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí,nhà xuất giáo dục [9] Trương Mạnh Hùng,Bài giảng chẩn đoán, bảo dưỡng sửa chữa ô tô, Đại học GTVT Hà Nội 23 ... 0,15 0,15 0,15 0,15 4 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1] Kết cấu tính tốn tơ Đại học Giao Thơng Vận Tải, xuất năm 1984 [2] .Nguyễn Hùng Mạnh (2009),Bài Giảng Cấu Tạo Ơ Tơ, Đại học GTVT Hà Nội [3] Cao Trọng... chủ động: Bánh bị động: Hệ số dạng răng: (theo bảng 4.2 ? ?Kết cấu tính tốn tơ) Bánh chủ động Bánh bị động Hệ số phản ánh tăng khả tải tính theo bền uốn bánh trụ nghiêng so với trụ thẳng chọn Ứng... vào đường vịng, đường khơng phẳng, lực cản bánh xe khác + Kết cấu nhỏ gọn, làm việc an toàn, chắn 1.3 Cấu tạo nguyên lý làm việc; 1.3.1 Cấu tạo 1, Bánh trụ chủ động Vòng bi Trục bị động hộp số