thiết kế và tính toán cầu chủ động loại đơn trên xe tải g=7640 (thuyết minh)

Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Lời nói đầu Trong giai đoạn hiện nay nghành giao thông vận tải là một lĩnh vực hết sức quan trọng trong nền kinh tế và cuộc sống của chúng ta. Nó không những thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ các nghành khác phát triển mà nó còn là phơng tiện chính để liên kết các vùng miền trên thế giới và trong nớc lại với nhau. Trong thời gian học tập tại trờng em đợc các thầy các cô trực tiếp hớng dẫn tìm hiểu về cấu tạo, những sự cải tiến không ngừng cũng nh các h hỏng của ôtô thờng gặp phải. Để có điều kiện hiểu hơn về cấu tạo cũng nh những nguyên lý làm việc thực thế của ôtô. Trong thời gian vừa qua đợc sự chỉ đạo của các thầy cô trong khoa cơ khí động lực và trực tiếp là thầy hớng dẫn. Em đã đợc giao đề tài thiết kế và tính toán cầu chủ động loại đơn trên xe du lịch. Đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy: Vũ Xuân Trờng và sự cố gắng của bản thân. Nay đề tài của em đã hoàn thành nhng do những hạn chế nhất định nên không thể tránh đợc thiếu sót. Vậy em kính mong sự chỉ bảo của thầy cô để đề tài này đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô đã giúp em hoàn thành đề tài này. Đại học s phạm kỹ thuật Hng Yên. Ngày tháng năm 2011. Sinh viên thực hiện. Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 1 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Nhận xét của giáo viên hớng dẫn . . . . Hng Yên Ngày tháng năm 2011 Giáo viên hớng dẫn Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 2 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Phần I: Mô tả khái quát chung về cầu chủ động 1.1 Cầu chủ động. 1.1.1. Công dụng. - Đỡ toàn bộ trọng lợng của các bộ phận đặt trên ôtô. - Biến chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến của ôtô nhờ các bộ phận đặt trên cầu chủ động. - Thay đổi tỷ số truyền nhằm mục đích tăng mômen xoắn qua cơ cấu phân chia truyền tới bánh xe chu động nào đó (thờng 90 0 ) đối với trục dọc của bánh xe. 1.1.2. Yêu cu. - Phi có t s truyn ln, kích thc trng lng nh gn m bo khong sáng gm xe, qua ó m bo tính nng thông qua ca xe. - Phi có hiu sut truyn lc ln, l m vi c êm du v có bn lâu. 1.1.3. Phân loi. Theo kt cu v v trí t ca cu ch ng m chia ra: - Cu ch ng trc. - Cu ch ng sau. Theo s lng cp bánh truyn lc chính: - Một cp bánh rng có t s truyn c nh. - Hai cp bánh rng có t s truyn c nh. 1.2. Truyền lực chính. 1.2.1. Những yêu cầu cơ bản và phân loại. Truyền lực chính (TLC) là cơ cấu biến đổi mômen trong HTTL và nằm giữa các bánh xe chủ động của ôtô. Đảm bảo đặc tính động lực học và tính kinh tế nhiên liệu tối u cho ôtô với các tỷ số truyền đã chọn. - Có hiệu suất cao, làm việc êm dịu và không ồn. - Đảm bảo khoảng sáng gầm xe đủ lớn. - Đảm bảo độ cứng vững của vỏ, của ổ và của trục. Theo số lợng bánh răng TLC Có 2 dạng: truyền lực đơn (một cặp bánh răng) và truyền lực kép (2 cặp bánh răng). Trong truyền lực đơn phân loại theo dạng bánh răng: - TLC bánh răng côn. - TLC dạng hypoit. - TLC bánh răng trụ. Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 3 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. - TLC dạng trục vít. 1.3. Vi sai. 1.3.1. Công dụng. Bộ vi sai có nhiệm vụ làm cho các bánh xe chủ động có quay với các vận tốc khác nhau trong các trờng hợp ôtô quay vòng hoặc ôtô chuyển động trên đờng gồ ghề không bằng phẳng. 1.3.2. Yêu cầu của cụm vi sai. - Phân phối mômen xoắn giữa các bánh xe hay giữa các trục theo tỷ lệ đảm bảo sử dụng trọng lợng bám tối đa ở các bánh xe. - Kích thớc vi sai phải nhỏ gọn. - Hiệu suất truyền động cao. 1.3.3. Phân loại. Theo công dụng chia ra: - Vi sai giữa các bánh xe. - Vi sai giữa các cầu. - Vi sai giữa các truyền lực cạnh. Theo kết cấu chia ra: - Vi sai dạng bánh răng nón. - Vi sai dạng bánh răng trụ. - Vi sai tăng ma sát. Theo đặc tính phân phối mômen xoắn: - Vi sai đối xứng. - Vi sai không đối xứng. 1.4. Bán trục. 1.4.1. Công dụng. Các bán trục dùng để truyền mômen xoắn từ bộ vi sai đến các bánh xe chủ động. Trên các loại bán trục không đợc giảm tải hoàn toàn còn đợc dùng để tiếp nhận các lực từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe chủ động . 1.4.2. Yêu cầu. - Phải chịu đợc mômen lớn trong khoảng thời gian lâu dài. - Bán trục phải có cân bằng động tốt. - Đối với bán trục cầu dẫn hớng chủ động phải đảm bảo tính đồng tốc cho các đoạn trục của bán trục. - Đảm bảo độ chính xác về hình dáng hình học và kích thớc. 1.4.3. Phân loại. Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 4 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Đối với ôtô theo kết cấu các ổ tựa chia ra: - Bán trục chịu tải hoàn toàn, ổ tựa đặt bên trong và bên ngoài đặt trực tiếp lên nửa trục. - Bán trục giảm tải 1/2: ổ trục bên trong đặt trên vỏ vi sai còn ở bên ngoài đặt trực tiếp lên nửa trục. - Bán trục giảm tải 3/4: ổ tựa ở bên trong đặt lên vỏ vi sai còn ổ tựa bên ngoài đặt trên dầm cầu và moayơ ở bánh xe không đặt trực tiếp lên trục. - Bán trục giảm tải hoàn toàn: ổ tựa ở bên trong đặt trên vỏ bộ 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. 1.4. Vỏ cầu. 1.4.1. Công dụng của vỏ cầu. - Đỡ toàn bộ phần đợc treo tác dụng lên cầu. - Bao kín và bảo vệ cho bộ truyền lực chính, vi sai và các bán trục để nó có thể hoạt động tốt và lâu dài. - Tiếp nhận và truyền các lực từ trên khung xe xuống và các lực từ mặt đờng lên. 1.4.2. Yêu cầu đối với vỏ cầu. - Vỏ cầu phải đủ cứng vững để chịu đợc trọng lợng của xe. - Phải đảm bảo độ kín để bảo vệ các kết cấu bên trong. - Có kích thớc và khối lợng nhỏ gọn để giảm tải trọng xe và tăng khoảng sáng gầm xe. Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 5 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Phần 2: Thiết kế cầu chủ động trên ôtô 2.1. Những số liệu ban đầu. 2.1.1. Nhiệm vụ đồ án thiết kế cầu chủ động. Đồ án môn học thiết kế cầu chủ động ôtô thực hiện: thiết kế và tính toán cầu chủ động loại đơn trên xe tải Cầu chủ động bao gồm: truyền lực chính; vi sai; bán trục; dầm cầu. Trong phần này thiết kế và tính toán truyền lự chính; vi sai; bán trục; dầm cầu. 2.1.2. Các thông số cho trớc và thông số tham khảo. a) Thông số cho trớc. Các thông số cho trớc khi thiết kế, tính toán cầu chủ động gồm: - Trọng lợng toàn bộ của ôtô, G= 7640 (kg) - Trọng lợng phân bố lên cầu chủ động, G 2 = 4900 (kg) - Mômen cực đại của động cơ, 210 max = e M (Nm) - Tỷ số truyền của cụm hệ thống truyền lực: + Tỷ số truyền của truyền lực chính, i 0 = 7,6 + Tỷ số truyền của hộp số cơ khí, i 1 = 6,4; i 2 = 3,09; i 3 = 1,69; i 4 = 1,0 - Hệ số bám của đờng, max = 0,8 - Hiệu suất truyền lực, 93,0 = t 2 2. Thiết kế tính toán truyền lực chính. Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 6 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. 2.2.1. Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính. a) Chọn tải trọng tính toán. Đối với ôtô có công thức bánh xe 4x2 tải trọng tính toán xác định theo mômen cực đại của động cơ khi xe chuyển động ở số truyền 1: )(13444.6.210. 1 max NmiMM hett == Nhng giá trị mômen M tt này còn bị hạn chế bởi mômen bám: 0 2max 1max . . ii rG MiM c bx tthe Với: 2 G - trọng lợng phân lên cầu chủ động. r bx bán kính tính toán của bánh xe. i c - tỷ số truyền lực cạnh. i 0 - tỷ số truyền lực chính. max - hệ số bám. ( ) )(5,2345)(09,239 6100,7 54.2.20.5,025,8.4900.8,0 1344 NmkgmM tt == + Từ điều kiện kéo và điều kiện bám ta chọn mômen xoắn tính toán là 1344 = tt M (Nm) 2.2.2.Chọn các thông số kích thớc cơ bản của bộ truyền lực chính : Chọn môđun mặt mút lớn m s =11(Theo hình 3.5 :Quan hệ giữa 0 L ,m s Với mômen tính toán tt M _ HD TKTT OTO-MAY KEO) - Chọn số răng của truyền lực chính: Theo bảng (3.5) ta chọn số răng của TLC là: Z 1 =6; Z 2 =46 Với: Z 1 - là số răng của bánh răng quả dứa. Z 2 - số răng của bánh răng mặt trời. Chn h s dch chnh rng ( ) v góc n khp ( ). Theo bng (3.2) chn: o 20 535,0 1 = = - Chọn góc nghiêng trung bình đờng xoắn răng ( ) Theo bảng (3.5) chọn: 0 0 8,386.7525525 =+=+= i -Chọn )(6,101 90,46cos 6.11 cos . 0 1 1 1 mm Zm d s e === Chọn chiều xoắn của bánh răng côn chủ động ngợc với chiều quay của bánh răng để đảm bảo lực dọc trục tác dụng lên bánh răng chủ động hớng từ đáy nhỏ lên đáy lớn khi xe chạy tiến ( tránh kẹt răng) Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 7 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Nhìn từ đầu máy khi xe chạy tiến thì bánh răng chủ động quay phải ( thuận chiều kim đồng hồ ) nên ta chọn chiều xoắn của bánh răng nón chủ động là chiều trái nh hình 2.1 : b) a) Hình 2.1 : Chiều xoắn của bánh răng chủ động -Tính chiều dài đờng sinh )(255466.11.5,0 5,0 222 2 2 1 mmZZmL se +=+= - Chiều dài răng: )(5,76255.3,0.3,0 mmLb e === - Chiều dài đờng sinh trung bình: )(75.2165,76.5,0255.5,0 mmbLL em === - Môđun pháp tuyến trung bình: cos)./.( emsn LLmm = )(29,7s38,8).255/75,216.(11 0 mmcom n == - Đờng kính vòng tròn chia đáy lớn bánh bị động truyền lực chính Hipôit: ))(7,2297,19(1.1344).06,281,1(.).06,281,1( 3 3 2 cmiMd ctte ữ=ữ=ữ= Chọn : )(21 2 cmd e = Trong đó 1344 = tt M (Nm) 1 = c i là tỷ số truyền của truyền lực cạnh -Độ dịch trục E của bánh răng nhỏ : )(625,221.125,0.125,0 2 cmdE e == . Chọn E=2,5(cm) = 25 (mm) -Chiều rộng bánh răng lớn chọn )(46),(40 12 mmbmmb == - Góc nghiêng trung bình đờng xoắn răng bánh chủ động bộ : 0 201 5,4921/5,2.906,7.525/.90.525 =++=++ e dEi - Ta có hệ số tăng đờng kính bánh răng chủ động: )4,13,1( cos cos 1 2 ữ== K Chọn K=1,3 0 2 0 2 4,32844,05,49cos.3,1cos === Góc côn chia : Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 8 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. Góc côn chia bánh nhỏ 0 1 02 1 1 5,7 ) 6.7 1 () 1 ()( = === arctg i arctg Z Z arctg Góc côn chia bánh lớn 000 1 0 2 5,825,79090 === Đờng kính vòng chia : -Với bánh côn nhỏ )(35,67 5,49cos 6.29,7 cos . 0 1 1 1 mm Zm d n === -Với bánh côn lớn )(16,397 4,32cos 46.29,7 cos . 0 2 2 2 mm Zm d n === Đờng kính vòng chia đáy lớn : -Với bánh nhỏ : )(6,101 50,49cos 6.11 cos . 0 1 1 1 mm Zm d s e === -Với bánh lớn : )(3,599 4,32cos 46.11 cos . 0 2 2 2 mm Zm d s e == 9,5 6,101 3,599 1 2 == e e d d vì có hệ số tăng đờng kính của bánh răng chủ động k d d Z Z i e e . 1 2 1 2 0 == -Chiều cao đầu răng mặt đáy lớn : )(88,1611).535,01().( * 1 mmmhh saa =+=+= )(11,511).535,01().( * 2 mmmhh saa === -Chiều cao chân răng mặt mút lớn : )(865,711).535,025,01().( ** 1 mmmchh saf =+=+= )(635,1911).535,025,01().( 2 mmmchh saf =++=++= -Trong đó * a h =1 * c =0,25 =0,535 -Góc chân răng 0 1 1 8,1) 255 865,7 ()( === arctg L h arctg e f f 0 2 2 4,4) 255 635,19 ()( === arctg L h arctg e f f -Góc đỉnh răng : 0 21 4,4 == fa Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 9 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên. 0 12 8,1 == fa -Xác định lực tác dụng lên bộ truyền lực chính . -Sơ đồ lực tác dụng lên bộ truyền lực chính nh hình 2.2 : - P : lực vòng Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động Bảng 2.1 .Thông số bộ truyền lực chính Hipôit Bánh răng Thông số Chủ động Bị động Chiều dài đờng sinh )(255 mmL e = )(255 mmL e = Chiều dài đờng sinh trung bình )(75,216 mmL m = )(75,216 mmL m = Góc ăn khớp tb 0 20 = tb 0 20 = tb Hệ số dịch chỉnh 535,0 1 = 535,0 1 = Góc nghiêng trung bình đ- ờng xoắn răng 0 1 5,49 = 0 2 4,32 = Số răng Z 1 =6 Z 2 =46 Bề rộng bánh răng )(46 1 mmb = )(40 2 mmb = Độ dịch trục E E = 25(mm) E = 25(mm) Môđun pháp mặt mút lớn m s =11 m s =11 Môđun pháp trung bình )(29,7 mmm n = )(29,7 mmm n = Đờng kính vòng chia mặt mút lớn )(6,101 1 mmd e = )(3,599 2 mmd e = Đờng kính vòng chia trung bình )(24,77 1 mmd = )(6,305 2 mmd = Góc côn chia 0 1 5,7 = 0 2 5,82 = Góc đầu răng 0 1 4,4 = a 0 2 8,1 = a Góc chân răng 0 1 ,8,1 = f 0 2 4,4 = f Chiều cao đầu răng mặt đáy lớn )(865,7 1 mmh f = )(635,19 2 mmh a = Chiều cao chân răng mặt đáy lớn )(865,7 1 mmh f = )(635,19 2 mmh a = 10 [...]... học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 27 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên Mục lục Phần I : Mô tả khái quát chung về cầu chủ động 2 1.1 ) Cầu chủ động .2 1.2 ) Truyền lực chính 3 1.3 ) Vi sai 4 1.4 ) Vỏ 5 Phần II : Thiết kế cầu chủ động 6 2.1 ) Các số liệu ban đầu 6 2.2.1) Thiết kế tính toán cầu chủ động ... chữ thập trên vỏ vi sai) Ta chọn l2=20 (mm) Thay các giá trị vào ta có: cd 2 = 2048,2 = 6,4.10 6 ( N m 2 ) 4.0,16.25.10 3.20.10 3 d 2 = 6,4( MN m 2 ) < [ d ] = 50( MN m 2 ) (thoả mãn) Nh vậy độ bền chèn dập giữa trục chữ thập và bệ đỡ vỏ vi sai đợc đảm bảo 2.4 Thiết kế tính toán bán trục 2.4.1.Các chế độ tảI trọng tính toán : Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 19 Khoa cơ khí Động Lực... 2 Vậy chọn tải trọng tính toán là R = 17208,8 (N) Hệ số khả năng làm việc Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 22 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên C = Q.n 0,35 h 0,3 Trong đó n=50 km/h h=2000(h) C = 17208,8.50 0, 35.2000 0, 3 = 661757( N ) Tra bảng P2-11 tính toán hệ dẫn động cơ khí chọn ổ đũa côn kí hiệu 7608 2.5 Tính toán dầm cầu với bán trục giảm tải 1/2 : 2.5.1 Chế độ... đứng: Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 25 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên Md = G2 1540.10 k d l = 1,75.0,3 = 4042,5( Nm) 2 2 - ứng suất cắt tại mặt cắt nguy hiểm: = Md 4042,5.10 6 = = 6,52( MN m 2 ) 3 WU 0,62.10 = 6,52( MN m 2 ) < [ u ] = 80( MN m 2 ) (thoả mãn) Vậy độ bền uốn đợc đảm bảo Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 26 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại... bền cho bộ vi sai 2.3.2.1 Chọn chế độ tải trọng tính toán : Mômen lớn nhất từ động cơ truyền đến bán trục : M tt = 0,5.M emax (1 + k ).i h1 io M tt = 0,5.210.(1 + 0,2).6,4.7,6 = 6128,64 + Gía tr M tt (N.m) b hn ch bi iu kin bám: Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 16 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên 0,5.max G 2 rbx 0,5.0,8.4900( 8,25 + 10).2,54.10 2 = = 908,56 (N.m) ic 1... Mômen tổng hợp là: M = M d2 + M n2 + M x2 = 1755,6 2 +1 229 2 +1 556,6 2 = 2648,6( Nm) ứng suất tổng hợp là: = M 2648,6 = = 4,27( MN / m 2 ) (thoả mãn) 3 W 0,62.10 Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 24 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên 2.5.3 Chế độ lực ngang đại I 0.5G2 G 2 II 0.5G2 l Z bxt Z bxp l I Z bxp II Mđ Mđ MI Sơ đồ lực tác dụng lên dầm cầu chủ động ở chế độ lực ngang... Tính toán bền của bánh răng truyền lực chính 13 2.2.4 ) Tính ổ đỡ trục 14 2.3 ) Tính vi sai 15 2.3.1 ) tính kích thớc vi sai đối xứng 16 2.3.2 ) Tính toán bền cho bộ vi sai .18 2.4 ) Thiết kế tính toán bán trục 21 2.4.2 ) Tính bền bán trục giảm tải .22 2.4.3 ) Chọn ổ đỡ bán trục 23 Tài liệu tham khảo Đồ án môn học Tính toán, ... L1 = b2 B 46 8,25 cos 1 + + 10 = cos 7,5 0 + + 10 = 36,93(mm) 2 2 2 2 Mômen uốn tác dụng lên ổ bi số 1: Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động 13 Khoa cơ khí Động Lực Trờng Đại học SPKT Hng Yên Mu = 2 2 M x +M y M x = P 0.047 = 29,86.10 3.0,047 = 1403,42( N m) 1 M y = Q1 d1 77,24 R1 0.047 = 29,86.10 3 .10 3 12,46.10 3 0,047 = 567,57( N m) 2 2 M u = 1403,42 2 + 567,57 2 = 1513,85( N m)... : Thiết kế và tính toán ô tô - máy kéo tập 1 NXB ĐHQG TPHCM 2005 Tác giả: Nguyễn Hữu Hờng Phạm Xuân Mai Ngô Xuân Ngát 2 Giáo trình Thiết kế và tính toán ô tô - máy kéo NXB ĐHQGHN 1978 Tác giả : Nguyễn Hữu Cẩn Trơng Minh Chấp Dơng Đình Khuyến Trần Khang 3 Thiết kế CTM NXB GD Tác giả: Nguyễn Trọng Hiệp Nguyễn Văn Lẫm 4 Lê Công Dỡng (chủ biên) - Vật liệu học - NXB KH&KT - 1997 Đồ án môn học Tính. .. ( a + b) 2 1 + max a 1540.10.0,76.(0,66 + 0,135) R' = 1 + 0,7 2 = 17208,8( N ) 0,66 R' = Khi ôtô trợt ngang : 2.h g y b r 1 + .1 + y bx B a a 1540.10 2.1.1 0,135 1.0,38 R1' = 1 + .1 + = 5994,4( N ) 2 8,4 0,66 0,66 R1' = G2 2 2.h g y b r 1 .1 + + y bx B a a 1540.10 2.1.1 0,135 1.0,38 R1' = + 1 .1 + = 10444,4( N ) 2 8,4 0,66 0,66 R1' = G2 2 Vậy chọn tải . đồ án thiết kế cầu chủ động. Đồ án môn học thiết kế cầu chủ động ôtô thực hiện: thiết kế và tính toán cầu chủ động loại đơn trên xe tải Cầu chủ động bao. thập và bệ đỡ vỏ vi sai đợc đảm bảo. 2.4 Thiết kế tính toán bán trục 2.4.1.Các chế độ tảI trọng tính toán : Đồ án môn học Tính toán, thiết kế cầu chủ động