II. TÍNH TON THIT K CƠ CẤU LI TRgC VÍT –Ê CUBI – THANH RĂNG –
2. Thiết kế bộ truyền trc vít –ê cubi
Tỷ số truyền của hệ thống lái:
i = Mc
Rl. PLmax. ηth
(19) Trong đó:
Mc: Mô men c{n khi quay vòng tại chỗ, M = 1020 (Nm);c PLmax: Lực lái lớn nhất của người lái PLmax = 355 (N); Rl: bán kính vành lái R = 200 (mm);l
ηth: hiệu suất truyền lực thuận của hệ thống lái η = 0,7.th Vậy nên ta có: i = 1020
Tỷ số truyền của cơ cấu lái: i = w i id (20) Trong đó:
id : tỷ số truyền của dẫn động lái (tính w trên); Nên ta có:
iw = 20,5
1 = 20,5
Hình 31: Cơ cấu lái trc vít – ê cubi – thanh răng – cung răng
1.V† cơ cấu lái 6.Phớt
2.Ổ bi dưới 7.Đai ốc điều ch•nh 3.Trục vít 8.Đai ốc h„m 4.Ê cubi 9. Bánh răng rẻ quạt 5.Ổ bi trên 10.Bi
Khi đánh lái, trục vít bị xoay, tạo ra lực vuông góc từ bề mặt r„nh vít qua các viên bi tác dụng vào bề mặt r„nh bi trên ê cu. Lực này được phân ra thành 2 thành phzn: là lực vòng P và lực dọc trục P . Lực P chính là lực tác dụng làmy d d quay bánh răng rẻ quạt.
Hình 32: Các thông số của trc vít – ê cubi – thanh răng – cung răng
Lực P có giá trị như sau:d
Pd = Mc.l . ηd th Rc2. ln
(21) Mc: Mô men c{n quay vòng khi xe đứng tại chỗ M = 1020 (Nm);c ld: độ dài đòn quay đứng l = 200 (mm);d
ln: độ dài đòn quay ngang, đoạn nối gi~a trục bánh xe với đòn kéo dọc l = 200n (mm);
ηth: hiệu suất thuận của cơ cấu lái η = 0,7; th Rc2: bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt. Ta chọn đường kính bi: d = 6 (mm)b Do đó bước vít của trục vít: p = d + 5 =11 (mm)b Ta có: Rc2 = iw. p 2π = 20,5.11 2π = 36 (mm) Vậy: P = d 1020.0,2 .0,7 0,036.0,2 = 19833 (N)
Chọn vật liệu chv tạo trục vít là thép 20X. Do đặc đi}m cấu tạo, ê cubi và thanh răng là một chi tivt và cŠng được làm từ thép 20XH.
d1≥
√4 .1,3 .Pd
π.[σK] (22) Trong đó:
[ σK ] = σch/3 với σch : giới hạn ch{y của vật liệu vít. Với thép 20X, σch
= 400 (MPa), [ σK ] = 400/3 =133 (MPa) và bằng 133(MN/m2). Vậy nên:
d1 ≥ √4.1,3.19833
π.133 = 16 (mm)
Theo b{ng P2.4 ( Tính toán thivt kv hệ dẫn động cơ khí tập 1) chọn d = 221 (mm).
Chọn đường kính bi: d = 6 (mm).b Bước vít: p = d + 5 = 11 (mm).b
Bán kính r„nh lăn: chọn r = 0,51.d = 0,51.6 = 3,06 (mm).1 b Kho{ng cách từ tâm r„nh lăn đvn tâm bi:
c=(r1−db
2)cosβ
(23)
Trong đó β: góc tivp xúc, nên chọn β = 45 thì kh{ năng t{i của trục vít tăng.0 Ta có:
c=(3,06−6
2)cos 450=0,04(mm)
Đường kính vòng tròn qua tâm viên bi:
Dtb = d + 2(r – c) = 22+2.(3,06 - 0,04) =28,04(mm)1 1 Đường kính trong của đai ốc:
D1= D + 2(r – c) =28,04 + 2.(3,06 - 0,04)=34,08(mm)tb 1 Chiều sâu của profin ren:
h1 = ( 0,3 0,35)d = 0,35.6 = 2,1 (mm) b Đường kính ngoài của trục vít:
d= d + 2h = 22 +2.2,1 = 26,2 (mm)1 1 Đường kính ngoài của ê cu:
D =D – 2 h =34,08 – 2.2,1 = 29,88 (mm)1 1 Góc nâng của trục vít được xác định như sau:
0 11 ( ) ( ) 6,5 . tb .28, 04 p arctg arctg D (24)
ρ : góc ma sát lăn thay thv : ρ=artg (d12sinμβ) (25) Với μ = 0,004 ÷ 0,006 là hệ số ma sát lăn. Nên ta có: ρ=artg( 2. 0,004 22 .sin 450)=0,00050 Bước vít: t = Dtb. tg = .28,04. 6,5tg 0 10(mm)
Số vòng ren trên ê cu: K = 2,5 (vòng). Số viên bi trên các vòng ren làm việc: Zb = Dtb.K/db -1=
Π. 28,04 .2,5 6 −1=36
(viªn)
Số viên bi không làm việc phụ thuộc vào chiều dài r„nh hƒi bi: Zk = Lk/db = 30/6 = 5 (viên) Trong đó:
LK: chiều dài r„nh hƒi bi L = 30 (mm)K T‚ng số viên bi:
Z = Z + Z = 36+ 5 = 41 (viên)b k Xác định khe hw hướng tâm:
= D – (2d +d ) = 34,08 – (2.6+22) = 0,08 (mm)1 b 1 Khe hw tương đối:
= /d1= 0,08/22 = 0,004 (mm) Hiệu suất thuận:
0 0 0 6,5 ( ) (6,5 0,0005 ) t tg tg tg tg 0,99 Hiệu suất nghịch: 0 0 0 ( ) (6,5 0,0005 ) 0,99 6,5 ng tg tg tg tg Tính kiểm bền
T{i trọng riêng dọc trục được xác định theo công thức sau:
qa= Pd
Zb.d2b.ϕ (26)
qa = 19833
36. 62.0,8.10−6 = 19 (MPa)
Từ khe hw tương đối χ và t{i trọng riêng dọc trục q , theo đƒ thị xác định ứnga suất lớn nhất σmax , ta xác định được ứng suất lớn nhất σmax = 3800 MPa.
σ
[¿ ¿max]
¿
= 5000 (MPa) đối với mặt làm việc của trục vít. Do đó trị số σmax th†a m„n điều kiện: σmax ¿ [σmax]