Tính toán thiết kế cầu chủ động cho xe hyundai county

Khoa C¬ khÝ §éng lùc LỜI NÓI ĐẦU. Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, ngành công nghiệp ôtô nước ta cũng đang có những biến chuyển và ngày càng ảnh hưởng sâu rộng tới các lĩnh vực sản xuất. Chịu ảnh hưởng của xu thế phân công lao động theo hướng chuyên môn hoá, ngành công nghiệp ôtô đang có những thay đổi để phù hợp với xu thế này. Đặc biệt là trong thời gian gần đây xu thế phân công lao động dẫn đến sự hợp tác trong sản xuất ôtô mà kết quả cuối cùng sẽ cho ra đời những chiếc xe có thể là sản phẩm chung của rất nhiều xí nghiệp. Khi đó mỗi nhà máy xí nghiệp có thể chỉ sản xuất một vài chi tiết, một cụm chi tiết, hoặc một cụm kết cấu của chiếc xe. Với công nghệ sản xuất, vật liệu cũng như nhu cầu của thị trường ở nước ta hiện nay thì phần hệ thống truyền lực xe trong đó cầu chủ động là một trong những phần có thể thiết kế và có thể sản xuất được trong nước. Để có điều kiện tìm hiếu về cấu tạo và nguyên lý hoạt động cũng như nguyên lý làm việc thực tế của ôtô, em đã được giao thực hiện đồ án “Tính toán thiết kế Cầu chủ động cho xe Hyundai County”. Trong thời gian qua, được sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Đinh Ngọc Ân cùng với tìm tòi của bản thân, em đã hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên trong đồ án không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong sự chỉ bảo của Thầy và các bạn giúp đề tài này được hoàn thiện hơn. Em chân thành cảm ơn!. Hưng Yên, ngày 02 tháng 02 năm 2012. Sinh viên thực hiện: Vũ Thành Long. §å ¸n m«n häc 1 Khoa C¬ khÝ §éng lùc NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. Hưng Yên, ngày … tháng … năm 2012. Giáo viên hướng dẫn: Đinh Ngọc Ân §å ¸n m«n häc 2 Khoa C¬ khÝ §éng lùc MỤC LỤC. L I NÓI U.Ờ ĐẦ 1 NH N XÉT C A GIÁO VIÊN H NG D N.Ậ Ủ ƯỚ Ẫ 2 M C L C.Ụ Ụ 3 PH N I. KHÁI QUÁT V C U CH NG.Ầ Ề Ầ Ủ ĐỘ 5 1.1. C u ch ng.ầ ủ độ 5 1.1.1. Công d ng.ụ 5 1.1.2. Yêu c u.ầ 5 1.1.3. Phân lo i.ạ 5 1.2. Truy n l c chính.ề ự 6 1.2.1. Công d ng.ụ 6 1.2.2. Yêu c u c a truy n l c chính.ầ ủ ề ự 7 1.2.3. Phân lo i.ạ 7 1.3. Vi sai 7 1.3.1. Công d ng.ụ 7 1.3.2. Yêu c u c a c m vi sai.ầ ủ ụ 7 1.3.3. Phân lo i.ạ 7 1.4. Bán tr c.ụ 8 1.4.1. Công d ng.ụ 8 1.4.2. Yêu c u c a bán tr c.ầ ủ ụ 8 1.4.3. Phân lo i.ạ 8 1.5. V c u.ỏ ầ 9 1.5.1. Công d ng.ụ 9 1.5.2. Yêu c u i v i v c u.ầ đố ớ ỏ ầ 9 PH N 2. THI T K C U CH NG TRÊN XE.Ầ Ế Ế Ầ ỦĐỘ 9 2.1. Nh ng s li u ban u.ữ ố ệ đầ 10 2.1.1. Nhi m v án thi t k C u ch ng .ệ ụ đồ ế ế ầ ủ độ 10 2.1.2. Các thông s cho tr c.ố ướ 10 2.2. N i dung v ph ng án thi t k tính toán.ộ à ươ ế ế 10 2.3. Thi t k tính toán truy n l c chính.ế ế ề ự 11 2.3.1. Yêu c u v k t c u c a truy n l c chính.ầ à ế ấ ủ ề ự 11 2.3.2.Ch n t i tr ng tính toán.ọ ả ọ 11 2.3.3.Ch n các kích th c c b n c a truy n l c chính.ọ ướ ơ ả ủ ề ự 12 2.3.4. Xác nh l c tác d ng lên truy n l c chính.đị ự ụ ề ự 16 2.3.5. Tính toán ki m tra b n bánh r ng truy n l c chính.ể ề ă ề ự 17 2.3.6. Tính tr c v ch n c a truy n l c chính.ụ à ọ ổ ủ ề ự 18 2.3.7. Tính tr c bánh r ng ch ng.ổ đỡ ụ ă ủ độ 20 3.1. Tính toán vi sai 22 3.1.1. Phân tích k t c u v ch n s vi sai.ế ấ à ọ ơ đồ 22 3.1.2. Tính toán kích th c b vi sai i x ng.ướ ộ đố ứ 22 3.1.3. Tính toán b n vi sai.ề 25 4.1. Ch t i tính toán cho bán tr c.ế độ ả ụ 29 4.1.1. Các ch t i tr ng tính toán.ế độ ả ọ 29 4.1.2. Tính toán bi bán tr c.ổ đỡ ụ 31 4.1.3. Tính toán cho bán tr c gi m t i m t n a.ụ ả ả ộ ử 32 §å ¸n m«n häc 3 Khoa C¬ khÝ §éng lùc 4.2. Tính d m c u ch ng v i bán tr c gi m t i m t n a.ầ ầ ủ độ ớ ụ ả ả ộ ử 34 4.2.1. Tính khi có l c kéo c c i (hình a).ự ự đạ 34 4.2.2. Ch l c phanh c c i (hình b).ế độ ự ự đạ 37 4.2.3. Ch l c ngang c c i.ế độ ự ự đạ 38 4.2.4. Ch l c th ng ng c c i.ế độ ự ẳ đứ ự đạ 39 K T LU N.Ế Ậ 40 TÀI LI U THAM KH O.Ệ Ả 41 §å ¸n m«n häc 4 Khoa C¬ khÝ §éng lùc PHẦN I. KHÁI QUÁT VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG. 1.1. Cầu chủ động. 1.1.1. Công dụng. Cầu chủ động là bộ phận cuối cùng trong hệ thống truyền lực, tùy theo kết cấu ta có cầu chủ động đặt phía sau hộp số, nối với hộp số hay hộp phân phối bởi trục truyền động các đăng, hoặc cầu chủ động và hộp số được đặt trong một cụm với công dụng: - Là giá đỡ và giữ hai bánh xe chủ động. - Phân phối mômen của động cơ đến hai bánh xe chủ động để xe chuyển động tiến hoặc lùi. - Tăng tỷ số truyền để tăng mômen xoắn, tăng lực kéo của bánh xe chủ động. - Cho phép bánh xe chủ động quay với vận tốc khác nhau khi xe quay vòng. - Đỡ toàn bộ trọng lượng của các bộ phận đặt trên xe. 1.1.2. Yêu cầu. - Có tỷ số truyền cần thiết phù hợp với yêu cầu làm việc. - Đảm bảo độ cứng vững và độ bền cơ học cao. - Phải có hiệu suất làm việc cao, làm việc không gây tiếng ồn, kích thước nhỏ gọn. 1.1.3. Phân loại. - Theo kết cấu truyền lực chính: Gồm 2 loại là cầu đơn và cầu kép - Theo vị trí của cầu chủ động trên xe: Cầu trước chủ động và cầu sau chủ động - Theo số lượng cầu bố trí trên xe: Gồm xe 1 cầu chủ động, xe 2 cầu chủ động, xe 3 cầu chủ động - Theo số lượng cặp bánh răng truyền lực chính: một cặp bánh răng, hai cặp bánh răng. §å ¸n m«n häc 5 Khoa C¬ khÝ §éng lùc Cấu tạo Cầu chủ động 1. Truyền lực chính; 2. Bánh răng vành chậu. 3. Vòng bi bán trục; 4. Bulông bánh răng vành chậu ; 5. Nắp vòng bi bán trục; 6. Bánh răng bán trục ; 7. Bánh răng vi sai ; 8. Trục chữ thập. 1.2. Truyền lực chính. 1.2.1. Công dụng. - Tăng mômen quay cho bánh xe tạo nên số vòng quay tối ưu cho chuyển động của ôtô trong khoảng tốc độ của xe yêu cầu. - Tạo nên chiều quay thích hợp giữa bánh xe và hệ thống truyền lực. §å ¸n m«n häc 6 Khoa C¬ khÝ §éng lùc 1.2.2. Yêu cầu của truyền lực chính. - Phải có tỉ số truyền cần thiết để phù hợp với chất lượng kéo và tính kinh tế nhiên liệu của ôtô. - Đảm bảo hiệu suất truyền động phải cao ngay cả khi thay đổi nhiệt độ và vận tốc quay. - Đảm bảo độ cứng vững tốt và làm việc êm dịu. - Có kích thước nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe. 1.2.3. Phân loại. a) Truyền lực chính đơn. Truyền lực chính đơn có cặp bánh răng côn truyền mômen xoắn theo đường vuông góc, bánh răng chủ động hình quả dứa được chế tạo liền . b) Truyền lực chính kép. Truyền lực chính loại kép có 2 bánh răng (1 cặp bánh răng nón, 1 cặp bánh răng trụ). Tùy theo cách bố trí 2 cặp bánh răng mà người ta lại chia truyền lực chính loại kép thành 2 dạng: kiểu tập chung và kiểu phân tán. 1.3. Vi sai. 1.3.1. Công dụng. - Tiếp tục giảm chuyển động quay đã nhận từ hộp số hoặc từ hộp phân phối . - Tạo sự chênh lệch tốc độ quay giữa các bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi xe quay vòng. - Thay đổi lực chuyển động quay từ hộp số theo góc vuông và truyền nó đến các bánh xe dẫn động đối với các xe FR. 1.3.2. Yêu cầu của cụm vi sai. - Phân phối momen xoắn giữa các bánh xe hay giữa các trục theo tỷ lệ đảm bảo sử dụng trọng lượng bám tốt. - Kích thước vi sai phải nhỏ gọn. - Hiệu suất truyền động cao. 1.3.3. Phân loại. Theo c«ng dông chia ra: §å ¸n m«n häc 7 Khoa Cơ khí Động lực - 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. Bỏn trc. 1.4.1. Cụng dng. Dựng truyn mụmen xon t b vi sai n cỏc bỏnh xe ch ng. Trờn cỏc loi bỏn trc khụng c gim ti hon ton cũn c dựng chu cỏc lc t mt ng tỏc dng lờn bỏnh xe ch ng. 1.4.2. Yờu cu ca bỏn trc. - Phi chu c mụ men ln trong khong thi gian di. - Bỏn trc phi c cõn bng tt. - Vi bỏn trc cu dn hng ch ng phi m bo tớnh ng tc cho cỏc on trc ca bỏn trc. - m bo chớnh xỏc v hỡnh dỏng hỡnh hc v kớch thc. 1.4.3. Phõn loi. - Bỏn trc chu ti hon ton: ta t bờn trong v bờn ngoi, t trc tip lờn na trc - Bỏn trc gim ti ẵ: trc bờn trong t trờn v vi sai v bờn ngoi t trc tip lờn na trc - Bỏn trc gim ti ắ: ta bờn trong t lờn v vi sai cũn ta bờ ngoi gm 2 bi t trờn dm cu v moay bỏnh xe khụng t trc tip lờn trc. Đồ án môn học 8 Khoa Cơ khí Động lực 1.5. V cu. 1.5.1. Cụng dng. - 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. 1.5.2. Yờu cu i vi v cu. 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. PHN 2. THIT K CU CH NG TRấN XE. Đồ án môn học 9 Khoa Cơ khí Động lực 2.1. Nhng s liu ban u. 2.1.1. Nhim v ỏn thit k Cu ch ng . - ỏn mụn hc thit k cu ch ng ụtụ thc hin thit k v tớnh toỏn Cu ch ng cho xe Hyundai County. - Cu ch ng ca xe Hyundai bao gm: truyn lc chớnh, vi sai, bỏn trc. Trong phn di õy ta i vo tớnh toỏn v thit k truyn lc chớnh, vi sai, bỏn trc. 2.1.2. Cỏc thụng s cho trc. Cỏc thụng s cho trc khi tớnh toỏn thit k cu ch ng gm: - Trng lng ton b ca ụtụ: G = 8550 (kg) - Trng lng phõn b lờn cu sau: G 2 = 5130 (kg) - Mụ men cc i ca ng c: M e max = 310 (Nm), n emax = 1800 - 2000 (v/p) - T s truyn ca h thng truyn lc: + T s truyn ca truyn lc chớnh: i o = 7,46 + T s truyn ca hp s c khớ: i 1 = 7.1; i 2 = 4,4; i 3 = 2.49 ; i 4 = 1,0; i 5 = 1.0. - H s bỏm ca ng: = 0,8 - Kớch thc lp (B d): 11 - 20 - Hiu sut truyn lc: 93,0 = 2.2. Ni dung v phng ỏn thit k tớnh toỏn. Nội dung thiết kế và tính toán cầu chủ động gồm các phần: 1- Tính toán truyền lực chính. 2- Tính toán vi sai. 3- Tính toán bán trục. Đồ án môn học đợc hoàn thành với bộ hồ sơ: - 01 tập thuyết minh tính toán. Đồ án môn học 10 [...]... 67,68) (mm) Chọn d1 = 65( mm) b )Tính chính xác đờng kính và định kết cấu trục: Sơ đồ kết cấu trục bánh răng chủ động Đồ án môn học 18 Khoa Cơ khí Động lực ở truyền lực chính đơn sử dụng loại ổ bi 1 dãy hớng kính và bi côn chịu tải lớn Có thể chọn sơ bộ kích thớc cơ bản của truyền lực chính trung tâm Từ đờng kính d= 65 mm Tra bảng P2.11 trang 260 (Tính toán hệ dẫn động cơ khí tập 1-Trịnh Chất-Lê... khí Động lực 4.1 Ch ti tớnh toỏn cho bỏn trc 4.1.1 Cỏc ch ti trng tớnh toỏn Bỏn trc c b trớ trong dm cu truyn mụmen xon t truyn lc chớnh n cỏc bỏnh xe ch ng Ta chn loi bỏn trc gim ti mt na Tải trọng tính toán cho bán trục và dầm cầu đợc xác định theo 3 chế độ: Khi ôtô chuyển động thẳng chịu lực dọc cực đại Pmax Khi ôtô bị trợt ngang, hoàn toàn chịu lực bên cực đại Ymax Khi ôtô có tải trọng động. .. dụng lên ôtô khi trợt ngang Khoa Cơ khí Động lực Khi ôtô chuyển động thẳng tính theo trờng hợp tăng tốc lớn nhất Phản lực Zbx tác dụng lên bánh xe đợc xác định theo trạng thái cầu sau chủ động với ký hiệu Pbx2 Z bx = Z bx 2 = m2 k G2 2 Trong đó: m2k: Hệ số thay đổi trọng lợng lên cầu sau khi có lực kéo tiếp tuyến lớn nhất G2: Trọng lợng tĩnh của ôtô đặt lên cầu sau tác dụng lên mặt đờng, ta có G2=... trc Hình dáng trục thiết kế phải đảm bảo các yêu cầu: Đảm bảo độ bền, kích thớc trục phải bằng hoặc lớn hơn kích thớc đã tính. Kết cấu trục đơn giản và tránh đợc ứng suất tập trung Rễ dàng lắp ráp các chi tiết lên trục 2.3.7 Tớnh trc bỏnh rng ch ng C - Hệ số khả năng làm việc của ổ bi đỡ, tính theo công thức: C = Q.n 0,35 h 0,3 với Q =Q1=162913,11 N Với: n- số vòng quay tính toán của trục trên... 154,74 12 Chiu rng bỏnh rng B mm 35 31 Đồ án môn học 24 Khoa Cơ khí Động lực 3.1.3 Tớnh toỏn bn vi sai * Chn ch ti trng tớnh toỏn Trong quá trình tính toán bền trong vi sai thì tải trọng tính toán đợc xác định theo mômen cực đại phân bố lên một bánh răng bán trục, đợc xác định bằng công thức sau: Mvs=0,6.Mtt Mômen tính toán lớn nhất từ động cơ truyền đến bán trục : Mtt=0,5.Memax(1+k0).ih1.i0 =0,5.310.(1+0,2).7,1.7,46=9851,68... 500,35.20000,3 = 6204, 76( N ) h= Tra bảng P2.11 trang 262 tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí chọn ổ đũa côn kí hiệu 7315 ổ đờng kính d =70 mm 4.1.3 Tớnh toỏn cho bỏn trc gim ti mt na Vật liệu dùng làm bán trục cầu phải chịu đợc mômen xoắn và mômen uốn lớn, liên tục trong thời gian dài Vì vậy ta phải sử dụng thép hợp kim C25CrMn có ứng suất uốn xoắn tổng hợp cho phép là: Chọn = 750( MN m 2 ) Với bán trục... ở số truyền 1: M tt = M emax ih1 = 310.7,1 = 2201( Nm) Nhng giá trị mômen Mtt này còn bị hạn chế bởi mômen bám: Đồ án môn học 11 Khoa Cơ khí Động lực M tt max G 2 rbx ic i0 Với: G 2 - trọng lợng phân bố lên cầu chủ động rbx - bán kính tính toán của bánh xe ic- tỷ số truyền lực cạnh i0- tỷ số truyền lực chính max - hệ số bám M tt 0,8.51300.0,506 = 2781,8( Nm) 1.7, 46 Thoả mãn, vậy Mtt=2201... =50 km/h h- thời gian làm việc của ổ bi tính theo giờ Đồ án môn học 20 Khoa Cơ khí Động lực h= S Vtb Với: Vtb - vận tốc trung bình của ôtô (Km/h), Vtb = 50km / h S - quãng đờng chạy của ôtô giữa 2 lần đại tu, ôtô du lịch: S = 100.000 (Km) 100000 = 2000(h) 50 C = 162913,11 500,35.20000,3 = 6204, 76( N ) h= Tra bảng P2.11 trang 262 tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí chọn ổ đũa côn kí hiệu 7315... cu cỏc cm khỏc, trong ú t s truyn thp ca truyn lc chớnh s dng khi xe chuyn ng trong iu kin ng xu, t s truyn cao c s dng khi ụtụ chy trờn ng tt hoc khi ch non ti nhm nõng cao tớnh kinh t nhiờn liu 2.3.2.Chn ti trng tớnh toỏn 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: M tt = M emax ih1 = 310.7,1 = 2201( Nm) Nhng... = + Dm cu chu un trong mt phng ngang Mn = Pkmax.l Đồ án môn học 34 Khoa Cơ khí Động lực + Dm cu chu xon Mx = pkmax.rbx + Mụmen tng hp ti mt ct nguy him ca dm cu tõm lp nhớp M = Vi l - khong cỏch t tõm bỏnh xe n im t nhớp, chn l = 4000 (mm) = 0,4(m) Đồ án môn học 35 Khoa Cơ khí Động lực Sơ đồ lực tác dụng lên dầm cầu chủ động a) Chế độ lực kéo cực đại; b) Chế độ lực phanh cực đại Đồ án môn học 36 . động và cầu sau chủ động - Theo số lượng cầu bố trí trên xe: Gồm xe 1 cầu chủ động, xe 2 cầu chủ động, xe 3 cầu chủ động - Theo số lượng cặp bánh răng truyền. loại. - Theo kết cấu truyền lực chính: Gồm 2 loại là cầu đơn và cầu kép - Theo vị trí của cầu chủ động trên xe: Cầu trước chủ động và cầu sau chủ động - Theo