BÀI TẬP CÁ NHÂN THIẾT KẾ TÍNH TOÁN ô TÔ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI TẬP CÁ NHÂN THIẾT KẾ TÍNH TỐN Ơ TƠ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Duy Mã sinh viên: 10619745 Lớp: 121192 Khóa: k17 Giảng viên: ĐỒNG MINH TUẤN Hưng Yên – 2021 Câu 11 : Phân tích lực tác dụng lên trục khuỷu ô tô trường hợp chịu lực tổng quát: - Tính sức bền trục khuỷu bao gồm tính sức bền tĩnh sức bền động - Do trục khuỷu dầm siêu tĩnh, nên tính tốn gần đúng, người ta phân trục khuỷu làm nhiều đoạn, đoạn dầm tĩnh định nằm hai gối tựa hai ổ trục thơng thường, đoạn khuỷu tính tốn, ta phải xét đến khuỷu chịu lực lớn để tính khuỷu trước pr1 a pr1 a Z b T' b Z' T'' C2 A C1 A T c c pr2 pr2 l0 pr1 A A b pr1 Ký T'' Z'' T lực h Z đồ T, Hình 3.1 tính tốn bền trục l'' l' sơ đồ sức khuỷu Z'' T' Z' pr2 pr2 hiệu sơ sau: Z: lực tiếp tuyến lực pháp tuyến tác dụng chốt khuỷu Pr1, pr2 : lực quán tính ly tâm má khuỷu đối trọng C1, C2 : lực quán tính ly tâm chốt khuỷu khối lượng truyền quydẫn đầu to Z ’, Z’’ : phản lực gối tựa nằm mặt phẳng khuỷu T’, T’’ : phản lực gối tựa nằm mặt phẳng vng góc với mặt phẳng khuỷu Mk’, Mk’’: mômen xoắn cổ trục bên trái bên phải trục khuỷu tính tốn - Giá trị Mk’ tích tổng lực tiếp tuyến khuỷu đứng trước với bán kính khuỷu Giả sử: khuỷu tính tốn khuỷu thứ i ta có Mk’ = Ti-1.R Mk’’ = Mk’ + T.R = Ti.R Trong đó: R bán kính khuỷu Ti-1: tổng lực tiếp tuyến khủyu đứng trước khuỷu tính tốn (MN) - Các trường hợp tính tốn chịu lực lớn trục khuỷu động làm việc : + Trường hợp : chịu lực PZmax khởi động +Trường hợp 2: chịu lực Zmax làm việc +Trường hợp : chiụ lực Tmax làm việc +Trường hợp : chịu lực Tmax Trong thực tế vận hành động lực tác dụng trường hợp lớn trường hợp trường hợp lớn trường hợp Nên ta tính kiểm nghiệm bền cho trường hợp Câu 12: Phân tích lực tác dụng lên trục khuỷu tơ trường hợp chịu lực Zmax : Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn sức bền trục khuỷu chịu lực Zmax - Lực tác dụng ( có xét đến ảnh hưởng lực quán tính) Zmax, xác định theo công thức: (Công thức (8-7)-Tài liệu [I]-Trang 236) Zmax = PZmax – M.R.ω2( 1+‫)גּ‬ ⇒ Z0 = Zmax – ( C1 + C2 ) - Ngoài lực Z0 khuỷu trục cịn chịu lực qn tính ly tâm má khủyu Pr1, lực quán tính ly tâm đối trọng Pr2 Lực tiếp tuyến T trường hợp khơng ( α = 0, T = ) - Ta có : Lực quán tính ly tâm má khuỷu Pr1, Pr2 là: -Do khuỷu khuỷu đối xứng nên: Z0 Z’ = Z’’= −P r1 +P r - Khi tính tốn sức bền khuỷu trục khuỷu động nhiều xilanh, lực Zmax ra, khuỷu cịn chịu mơmen xoắn khuỷu phía trước truyền đến Vì khuỷu chịu lực mômen lớn (Zmax ∑ Z i−1 max ) khuỷu trục nguy hiểm Bảng 3.4 Tìm khuỷu nguy hiểm - Căn vào đồ thị ta xác định trị số Z góc quay - Do ta xác định trị số tổng ∑ Z i−1 3.3.1 Tính bền chốt khuỷu - Ứng suất uốn chốt khuỷu (Công thức (8-10)-Tài liệu [I]-Trang 238) ' σ u= ' M u Z l + Pr a−P r2 c = Wu 0,1 d ch ) - Ứng suất xoắn chốt khuỷu : (Công thức (8-11)-Tài liệu [I]-Trang 238) α tác dụng lên chốt khuỷu ' τK = M K ∑ T i−1 R = WK WK Trong đó: + WK: mơđun chống xoắn chốt khuỷu WK = 2WU = 0,2.dch3 Ứng suất tổng: б = √ σ u2+4 τ x2 Ứng suất cho phếp chốt khuỷu [б u ]= 80÷120 б u < [ б u ] Vậy chốt khuỷu đủ bền 3.3.2 Tính sức bền cổ trục khuỷu - Ứng suất uốn cổ trục (Công thức (8-10)-Tài liệu [I]-Trang 238) σu= M Z' b' = W 0,1 d ck ( MN/m2 ) - Ứng suất xoắn cổ trục (Công thức (8-11)-Tài liệu [I]-Trang 238) τK = Σ T i−1 R 0,2 d 3ck ( MN/m2 ) (MN/m2) Ứng suất tổng:  = √ σ u2+4 τ x2 (MN/m ) Ứng suất cho phép cổ khuỷu [б u]= 60÷100(MN/m2) б u < [ б u ] →cổ trục khuỷu đủ bền 3.3.3 Tính sức bền má khuỷu Trong q trình làm việc , má khuỷu chịu nén uốn theo trục x-x y-y - Ứng suất nén má khuỷu: (Công thức (8-16)-Tài liệu [I]-Trang 238) Z ' −P r σ n= b h ( MN/m2 ) Thay số vào ta được: Ứng suất mặt phẳng khuỷu : б ux = Z ' b ' + Pr ( a−c) h b2 kết cấu [I] trang 239(MN/m2) Ứng suất nén mặt phẳng vng góc với mặt phẳng khuỷu : Σ T i−1 R M uy M 'k б = = = b h2 W ny W ny y u ⇒ kết cấu [I] trang 239 Vậy ứng suất tổng cộng má chịu nén chịu uốn là: (Công thức (8-19)-Tài liệu [I]-Trang 239) (MN/m2) б Σ =б uy +б ux + б n (MN/m2)  Do má khuỷu đủ độ bền Câu13(chương2): Phân tích lực tác dụng lên trục khuỷu ô tô trường hợp chịu lực Tmax: Vị trí tính tốn trục khuỷu nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT góc α = α Tmax Lúc n≠ T = T max, lức quán tính tồn Đây động xilanh với thứ tự nổ:1 – - Ta có α Tmax = 700 Tương ứng ta có: T = 0.0405 (MN/m2), lực tiếp tuyến góc cần tính thống kê bảng sau: αo T(MN/m2) 70o 310o 0.0405 -0.0359 550o -0,0046 Bảng 2.1: Tìm khuỷu nguy hiểm Khuỷu 70o 310o 550o 0.0405 -0.0359 -0,0046 -0,0046 0.0405 Ti-1 = -0.0359 Ti-1 = -0,0046 -0,0046 0.0405 -0.0359 Ti-1 = -0,0072 Từ bảng ta thấy khuỷu thứ chịu lực (Ti-1 )max lớn nên khuỷu thứ khuỷu nguy hiểm nên ta tính kiểm nghiệm bền cho khuỷu Ta có :  T’ = T” = T max (MN) Ta có: Zmax = 0,0386 (MN) z−c 1+ c =0,01474(MN) Z’=Z”= 3.2.1 Tính nghiệm bền chốt khuỷu - Ứng suất uốn mặt phẳng khuỷu trục x ' ' Mu Z l + pr a−p r c W ux ux= W ux = T147-[II] (MN/m2) Trong : +Wux ,Wuy: mơ men chống xoắn Wux=Wuy= 0,1dch3 (MN/m2) - Ứng suất uốn mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục: 10 M uy uy = W uy (MN/m2) - Ứng suất uốn tổng cộng: x u y2 u √( σ ) + ( σ ) u = (MN/m2) - Ứng suất xoắn chốt khuỷu: M x = ( ΣT i−1 +T ) R k '' Wx = W ux T147[II] (MN/m2) - Ứng suất tổng chịu uốn xoắn:  = √ σ u2+4 τ x2 =(MN/m2) - Ứng suất cho phép [б u]= Kết cấu [I]trang 246 Do б u Chốt khuỷu đủ bền 3.2.2 Tính nghiệm bền cổ trục Ta tính cổ bên phải cổ chịu lực lớn cổ bên trái - Ứng suấtuốn lực pháp tuyến Z’’ gây ra: Wux=Wuy=0,1dck3=0,1.(70.10-3)3= 3,43.10-5 (m3) x Mu Z '' b'' ,01474 32 , 125 10−3 = x σ u = W ux = W ux , 43 10−5 = 13,81T148[II] 11 (MN/m2) - Ứng suất uốn lực T’’ gây mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng khuỷu: y Mu uy = W uy T '' b '' = W uy (MN/m2) - Ứng suất xoắn cổ trục M ( ΣT i−1 +T ) R k '' x= W x = W ux (MN/m2) - Ứng suất tổng chịu uốn xoắn:  = x u y u √( σ ) +( σ ) +4 τ x (MN/m2) < [u] = 100 MN/m2 3.2.3 Tính sức bền má khuỷu Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải má thường chịu lực lớn má bên trái - Ứng suất uốn lực pháp tuyến Z’’ gây ra: '' '' M uz uz = Wu Zb h b2 = T149II] - Ứng suất uốn lực Pr2 gây ur = 12 M ur W ur = P r2 ( a−c ) hb (MN/m2) (MN/m2) - Ứng suất uốn lực tiếp tuyến T’’ gây ra: T '' r bh2 uT= (MN/m2) Trong đó: r khoảng cách từ tâm cổ khuỷu đến tiết diện nguy hiểm má khuỷu r = d ck = 35hình VIII.16 T421[I] (mm) - Ứng suất uốn lực Mk’’ gây ra: M ( ΣT i−1+T ) R k '' uM = W uM = bh T149[II] (MN/m2) - Ứng suất nén má khuỷu lực phương pháp tuyến: Z’’ gây '' Z n = bh (MN/m2) - Ứng suất kéo má khuỷu lực P σ pr r2 P r2 0,005 −6 = bh = 19,25.110.10 = 2,36T149[II](N/m2) - Ứng suất kéo má khuỷu lực p r1 p r1 σ pr = bh T149[II](MN/m2) - Ứng suất xoắn má khuỷu lực tiếp tuyến T’’ gây ra: '' '' T b x = W x T149[II] 13 (MN/m2) Trong : Wx - mơ đun chống xoắn má (m3) Do tiết diện chịu xoắn má tiết diện hình chữ nhật nên + điểm 1, 2, 3, : x = + điểm I, II : x = max + điểm III, IV : x = min - max min xác định : T '' b'' max= g b.h (MN/m2) min = g2.max(MN/m2) 110 Các hệ số g1 g2 phụ thuộc vào tỷ số h/b, h/b = 20 =¿ 5,5 tra đồ thị (Hình.XII-19a Trang 150.Sách kết cấu tính toán động đốt – Tập II) ta xác định g1 = 0,295 ; g2 = 0,75 T '' b'' max= g b h =9,47(MN/m2) min=g2.max (MN/m2) Để tìm ứng suất tổng má ta phải lập bảng xét dấu với quy ước ứng suất gây nén tiết diện dương ứng suất kéo âm 14   ur  uz   uM II uM  IV ur III n  I ur  uz   ur h II min III IV I  max Hình 2.3 Ứng suất phân bố má khuỷu Bảng2.2 Bảng xét dấu ứng suất má khuỷu Điểm I II III IV σn + + + + + + + + uz + - + - + - 0 ur + - + - + - 0 uT + + - - 0 + - uM - - + + 0 - +  1 2 3 4 I II III IV x 0 0 max max min min Σ 15  1 2 3 4 I II III IV Căn vào bảng tính ứng suất ta thấy i điểm 1,2,3,4 ,I,II,III,IV cách cộng theo cột dọc (theo dấu) sau : i = ni ± uzi ± uri ± uTiuMi =>1 = n1+uz1+ur1+uT1 - uM1 (MN/m2) =>III=nIII+uTIII-uMIII= (MN/m2) =>IV=nIV+uTIV-uMIV=6,96-18,26+52,16= 40,86(MN/m2) -  tính theo cơng thức sau : i i I max = (MN/m2) II max = (MN/m2) √∑ σ +4 τ i =  I = √∑ σ +4 τ II = √∑ σ +4 τ III = √∑ σ 2 III +4τ = (MN/m2) IV = √∑ σ 2 IV +4τ = (MN/m2) =>1 = 1= (MN/m2) (MN/m2) 16 Các giá trị tổng Ii< [] = 180 MN/m2 má khuỷu đủ bền 17 Sau thời gian tiến hành làm đồ án hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo Đồng Minh Tuấn thầy giáo môn, đến đồ án em hoàn thành Sau nghiên cứu phân tích lý thuyết thực tiễn với mục đích thiết kế trục khuỷu có kết cấu phù hợp với yêu cầu Với thời gian có hạn nên đồ án dừng lại việc phân tích, chọn phương án kết cấu, đồng thời tính tốn kiểm nghiệm bền trục khuỷu Mặc dù cố gắng xong trình độ thời gian cịn nhiều hạn chế chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, em kính mong bảo, góp ý thầy giáo bạn để đồ án em hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy giáo môn suốt thời gian qua ln tận tình bảo tạo điều kiện tốt cho chúng em học tập lý thuyết thực hành Em xin chân thành cảm ơn thầy Đồng Minh Tuấn tận tình hướng dẫn em thực đề tài suốt thời gian qua 18 19