Câc thông số đânh giâ cơ bản

Để đânh giâ tính năng lăm việc của cường hoâ lâi, người ta dùng câc thông số cơ bản sau:

a. Hệ số hiệu quả:

Khq = (2.5) Trong đó:

Pl, pc - Lực cần tâc dụng lín vô lăng để quay bânh xe dẫn hướng khi không có vă có cường hoâ.

Pch - Lực do cường hoâ đảm nhận quy về vô lăng. Đối với câc kết cấu hiện nay: Khq=1÷15.

b. Chỉ số phản lực của cường hoâ lín vănh tay lâi:

Chỉ số năy đặc trưng cho khả năng đảm bảo cảm giâc đường của cường hoâ .

 = (2.6)

c. Độ nhạy:

Độ nhạy của cường hoâ lâi đặc trưng bằng lực tâc dụng lín vôlăng vă góc quay của vănh tay lâi cần thiết để đưa cường hoâ văo lăm việc.

CHƯƠNG 2

TÍNH TOÂN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÂI 2.1 Câc số liệu tham khảo vă lựa chọn câc thông số

2.1.1 Câc thông số của xe du lịch KIA MORNING

Chiều dăi toăn bộ xe Lo 3495 mm

Chiều rộng toăn bộ xe 1595 mm

Chiều cao xe H 1480 mm

Chiều dăi cơ sở L 2370 mm

Chiều rộng cơ sở B 1400 mm

Cỡ lốp 165/60/R14

Bân kính quay vòng tối thiểu 4,6 m

Trọng lượng không tải Go 950 kg 9500(N)

Trọng lượng toăn tải G 1350 kg 13500(N)

Trọng lượng cầu trước G1 740 kg 7400(N)

Trọng lượng cầu sau G2 610 kg 6100(N)

Trọng lượng tâc dụng lín 1 bânh dẫn hướng

370 kg 3700(N)

Vận tốc cực đại 160 km/h

Thông số hệ thống lâi :

- Chiều dăi đòn bín hình thang lâi m = 180 mm - Khoảng câch giữa đòn ngang vă trụ trước y = 182 mm - Chiều dăi thanh nối bín hình thang lâi p =250 mm

2.2 Tính toân động học hệ thống lâi

2.2.1. Tính mô men cản quay vòng max

Mômen cản quay vòng ở câc bânh xe dẫn hướng được xâc định ở trạng thâi xe quay vòng vă chở đủ tải. Mômen cản quay vòng được tính toân khi xuất hiện lực cản lăn ở hai bânh xe ngược chiều nhau, có một lực bín Y, mô men ổn định của bânh xe dẫn hướng.

MC = M1+M2+M3 (2.1)

+ Mô men cản M1 gđy nín do lực cản lăn

a



Trong đó:

- Gbx = 3700 ( N )

- a : Cânh tay đòn của lực Pf quay xung quanh trụ đứng (hình 2.3)

Với xe thiết kế ta đo được a = 30 (mm) = 0,03 m

- f : Hệ số cản lăn xĩt cho trường hợp ô tô chạy trín đường nhựa vă khô, f = 0,015

=> M1 = 3700.0,015.0,03 = 1,665 (N.m)

Hình 2.1 - Sơ đồ trụ đứng nghiíng trong mặt phẳng ngang.

+ Giâ trị mômen do Y gđy lín M2 được tính cho một bânh xe, phản lực bín lùi sau một đoạn x. Giâ trị của x thừa nhận bằng 1/4 chiều dăi của vết tiếp xúc vă gđy lín mômen quay cùng chiều M1.

+ Mômen cản M2 do sự trượt bín của bânh xe trín mặt đường

M2 = Y. x (2.3) Trong đó:

+ x lă khoảng câch từ tđm vết tiếp xúc với hợp lực ma sât Y: (2.4)

r = (B + * 25,4) (mm) (2.5) Với bânh xe có ký hiệu165/60 R14:

Ta tính được:

r = (165 + * 25,4) = 342,8 mm = 0,34 (m)

+ rbx : lă bân kính lăm việc trung bình của bânh xe, vă được xâc định theo công thức sau: = λ.r = 0,96.r (2.6) Chọn λ = 0,96 (Vì lă xe du lịch)

Thay văo (2.4)

Ta được: x = 0,14 r

Ta có : Lực ngang có giâ trị cực đại bằng lực bâm:

 Y = Gbx.y

Với y = 0,85: Hệ số bâm ngang giữa bânh xe vă mặt đường

 M2 = Y. x = 0,14.r.Gbx.y (2.7)

Mômen ổn định M3 có giâ trị nhỏ nín khi tính có thể dùng hệ số .

Khi đó mômen cản quay vòng tại 1 bânh xe dẫn hướng được tính toân như sau:

M= (M1 + M2 )  = Gbx (f.a + 0,14.y.r)  (2.8) Giâ trị  theo kinh nghiệm  = 1,07-1,15. Chọn =1,1

Vậy momen cản quay vòng tại đòn kĩo dọc (cả cầu dẫn hướng) lă:

+ = 0,5-0,7 lă hiệu suất tính đến tổn hao ma sât tại cam quay vă câc khớp trong dẫn động lâi

Chọn = 0,7

Thay số văo (2.9) ta có:

Mc = 2.Gbx (f.a + 0,14.y.r). = 2. 3700 . (0,015.0,03+0,14.0,85.0,34)

=> Mc= 302,7 (N.m)

2.2.1.1. Tỷ số truyền của hệ thống lâi

a. Tỷ số truyền của dẫn động lâi id

Tỷ số truyền của dẫn động lâi phụ thuộc văo kích thước vă quan hệ của câc cânh tay đòn. id = 0,85-1,1

Chọn sơ bộ id = 1 ( cho cầu dẫn hướng).

b. Tỷ số truyền của cơ cấu lâi ic

Ta có công thức: ’max=max.i (2.10) Trong đó :

’max: Gọi lă vòng quay vănh lâi lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng.

Với xe thiết kế lă xe du lịch ta chọn ’

max = 1,75 vòng

:Góc quay vòng lớn nhất của bânh xe dẫn hướng ( 40o ).

Ta có:

Ta lấy sơ bộ tỷ số truyền của hệ thống lâi i =16. Tính lại ’max,

Do tỷ số truyền của dẫn động lâi id=1, nín tỷ số truyền của cơ cấu lâi ic = 16

2.2.1.2. Xâc định lực tâc động lớn nhất ở vănh tay lâi

Pvlmax= (2.11) Trong đó:

+ Mc: Lă mô men cản quay vòng Mc= 302,7 Nm + Pmax : lă lực cực đại đặt lín vănh tay lâi.

+ ic: Lă tỷ số truyền của hệ thống lâi. + id : Lă tỷ số truyền dẫn động lâi.

+ R: Lă bân kính vănh lâi (vô lăng) , R=190 mm + : Lă hiệu suất thuận của hệ thống lâi =0,65

Thay số ta được : Pvlmax= = 153,2 (N) < [ Pvlmax] = 200 (N)

Với Pvl năy, sẽ lăm cho người lâi mệt mỏi khi điều khiển một khoảng thời gian, cho nín ta phải sử dụng hệ thống trợ lực lâi, tạo sự thoải mâi cho người lâi.

* Nguyín lý hoạt động:

Khi quay vănh lâi đi một góc, lực từ vănh lâi truyền qua trục lâi tới trục răng của cơ cấu lâi. Mô men năy lăm quay trục răng, tâc dụng lăm thanh răng di chuyển sang trâi hoặc phải, qua thanh dẫn động vă đòn quay bín tâc dụng lăm cho bânh xe xoay sang phải hoặc sang trâi, thay đổi hướng chuyển động của ôtô. Khi lực đặt văo vănh tay lâi đến một giâ trị xâc định (được tính trước), khi đó cường hóa lâi bắt đầu lăm việc vă tâc dụng lực lăm quay câc bânh xe dẫn hướng.

2.2.2.1. Xđy dựng đường cong lý thuyết

Trín hình 2.2 lă sơ đồ nguyín lý quay vòng. Từ lý thuyết quay vòng, để bânh xe lăn tinh khi quay vòng thì hệ thống lâi phải đảm bảo mối quan hệ dưới đđy của câc bânh xe dẫn hướng.

cotg - cotg = (1.1)

trong đó: B – khoảng câch giữa hai đường tđm trụ đứng, B =1400(mm) L – chiều dăi cơ sở của ô tô, L = 2370 (mm)

 - góc quay bânh xe dẫn hướng phía ngoăi,  - góc quay bânh xe dẫn hướng phía trong,

Hình 2.2 - sơ đồ nguyín lý quay vòng

Xâc định góc quay lớn nhất của bânh xe dẫn hướng phía trong max: max = arctg (1.2)

với : Rmin – lă bân kính quay vòng nhỏ nhất của Ôtô, Rmin = 4,6 (m)

max = arctg ≈ 400

Từ 1.1 qua câc phĩp biến đổi ta có : (1.3) thay số văo 1.3 ta có phương trình :

(1.4)

Cho  câc giâ trị khâc nhau tư 5 – 40, ta có câc góc α tương ứng theo bảng sau:

  0 0 5 10 15 20 25 30 35 40   0 0 4.6 0 9.02 12,94 16,75 20,20 23,40 26,2 0 28,5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 0 4.6 9.02 12.94 16.75 20.2 23.4 26.2 28.5 LT LT

2.3 - Đồ thị biểu diễn đường đặc tính lý thuyết

2.2.2.2. Xđy dựng đường cong thực tế

a). Trường hợp xe đi thẳng

Từ sơ đồ dẫn động lâi trín hình 2.4 ta có thể tính được mối quan hệ giữa câc thông số theo câc biểu thức sau:

X  B 2mcos pcos ( 1.5) Trong đó:

 

Mặt khâc:

2 1 2  2

cos 1 sin p y msin

p         ( 1.7) p   m y B x

Thay (1.7) văo (1.5) ta được:

 2 2

2( cos sin )

X  B m   p  y m  ( 1.8) Câc đòn bín tạo với phương dọc một góc .

Khi ôtô quay vòng với câc bân kính quay vòng khâc nhau mă quan hệ giữa  vă  vẫn được giữ nguyín như công thức trín thì hình thang lâi Đan - Tô không thể thoả mên hoăn toăn được.

Tuy nhiín ta có thể chọn một kết cấu hình thang lâi cho sai lệch với quan hệ lý thuyết trong giới hạn cho phĩp tức lă độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế vă lý thuyết cho phĩp lớn nhất ở những góc quay lớn, nhưng cũng không được vượt quâ 10.

b) Trường hợp khi xe quay vòng

-Trín hình 2.5 lă Sơ đồ hình thang lâi khi xe quay vòng. Khi bânh xe bín trâi quay đi một góc  vă bín phải quay đi một góc , lúc năy đòn bín của bânh xe bín phải hợp với phường ngang một góc (-) vă bânh xe bín trâi lă ( +). Ta có mối quan hệ của câc thống số theo quan hệ sau:

 X  D A C B     

Hình 2.5 - Sơ đồ hình thang lâi khi xe quay vòng.

AD B mcos   pcos'X ( 1.9 ) Với:   2 ' 1 2 cos p y msin p        (1.10 )

Từ quan hệ hình học trong tam giâc ACD ta có:

( 1.11 )

2 2 2 2 . cos

BC AC AB  AB AC 

Thay văo biểu thức trín ta có:

2 2 2 2 2 2 2 2 2 cos 2 . 2 AC AB BC y m AD p AC AB m AD y           2 2 2 2 2 2 arccos 2 y m p AD m AD y       ( 1.12 )

Từ mối quan hệ hình học trong tam giâc ta có:

 Mặt khâc:

( 1.13 )(1.14 ) (1.14 )

Từ (1.12) vă (1.13) thay văo (1.14) ta rút ra được biểu thức liín hệ giữa 

vă  như sau:

2 2 2 2 2 2 arccos 2 y y m p AD arctg AD m AD y         (1.15 ) Trong đó:

       2 2 2 2 2 cos sin cos sin AD m p y m m p y m                           (1.16)

 - góc tạo bởi đòn bín hình thang lâi vă phương ngang:  =78 m - chiều dăi đòn bín hình thang lâi m = 180 (mm).

y - Khoảng câch giữa đòn ngang với trục trước trong hình thang lâi y = 182 (mm).

p - Chiều dăi đòn thanh nối bín hình thang lâi. p = 250 (mm).

Dựa văo công thức(1.4) vă (1.15) ta xđy dựng câc đường đặc tính hình thang lâi lý thuyết vă thực tế ứng với mỗi giâ trị của góc  = (00, 50, ... , 400) ta lấy góc  theo xe thiết kế

 = 780. Câc giâ trị tương ứng được thể hiện trong bảng dưới đđy:

 (độ) (lý thuyết) (độ) (thực tế) (độ) 00 00 0 0 50 4.600 4.69 0.09 100 9.020 9.34 0.32 150 12.940 13.20 0.26 200 16.750 17.20 0.45 250 20.200 21.02 0.82 300 23.400 24.12 0.72 350 26.20 26.75 0.55 400 28.50 28.76 0.26

Vă câc số liệu trong bảng trín ta vẽ được đồ thị đặc tính động học hình thang lâi lý thuyết vă thực tế trín cùng một hệ trục toạ độ:

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 25 30 35 LT thực tế

Hình 2.6 - Đặc tính động học hình thang lâi

- Trín hình 2.6 - Đặc tính động học hình thang lâi. Nhận thấy rằng độ sai lệch giữa góc quay vòng thực tế vă góc quay vòng lý thuyết đều nhỏ hơn 10 trong phạm vi có thể quay vòng của bânh xe dẫn hướng do đó câc thông số của hình thang lâi xe thiết kế lă thoả mên.

2.2.3. Xâc định chiều dăi thanh răng

Theo sơ đồ dẫn động lâi, khi bânh xe dẫn hướng quay đi một góc β thì thanh răng dịch chuyển một đoạn lă X.

  '  

1 cos cos cos cos

X m   p   m  p  ( 2.19) Trong đó:    2 ' 1 2 cos p mcos p      ( 2.20)

Thay câc số liệu văo công thức (2. 19) ta được:

      2 1 2 180 cos 78 40 250 [182 180sin(78 40 )] 180 cos 78 250 182 180sin 78 84, 78 X mm                 o o o o o o

Do thanh răng quay về cả hai bín nín khoảng câch của thanh răng sẽ phải thoả mên lă: L = 180 (mm)  2 X1 = 2.84,78 = 169,5 (mm).

Vậy khoảng câch phải lăm việc của thanh răng đo trín chiều dăi của trục nhỏ bằng nửa lần chiều dăi ( L = 180 mm ). Vậy thanh răng đủ dăi để xe có thể quay vòng dễ dăng mă không bị chạm.

2.2.4. Tính toân bộ truyền cơ cấu lâi

2.2.4.1. Xâc định bân kính vòng lăn của bânh răng

Để xâc định được bân kính vòng lăn của bânh răng ta có thể thực hiện theo câc phương phâp sau:

+ Chọn trước đường kính vòng lăn của bânh răng từ đó tính ra vòng quay của bânh răng có phù hợp không. Có nghĩa lă ứng với số vòng quay (n) năo đó thì thanh răng phải dịch chuyển được một đoạn X1 = 84,78 (mm).

+Chọn trước số vòng quay của vănh lâi rồi sau đó xâc định bân kính vòng lăn của bânh răng. đối với cơ cấu lâi loại bânh răng - thanh răng thì số vòng quay của vănh lâi thì cũng lă số vòng quay của bânh răng.

Dựa văo xe tham khảo, chọn số vòng quay về 1 phía của vănh lâi ứng với bânh xe quay lă n = 1,5 vòng.

Ta có công thức : X1 = 2.R.n ( 2.21) Suy ra: R = 1 2 1.5 X  = 9 mm.

2.2.4.2. Xâc định câc thông số của bânh răng:

Tính số răng theo tăi liệu chi tiết mây. Dc = cos n m Z  ( 2.22) Trong đó: Dc : Đường kính vòng chia: Dc = 2R = 2.9 = 18 (mm ).

mn : Môdun phâp tuyến của bânh răng, chọn theo tiíu chuẩn mn = 2.  : Góc nghiíng ngang của bânh răng, chọn sơ bộ góc nghiíng  = 120. Từ công thức (2.22) ta suy ra số răng của bânh răng :

Z = cos c n D m  = = 8,8 Chọn số răng Z = 8 răng.

Tính chính xâc lại góc nghiíng, ta có : Cos = n c Zm D = = 0,88 Suy ra  = arcos 0,88 = 270

Môdun ngang của bânh răng :

mt = = = 2.24 Số răng tối thiểu:

Zmin = 17cos3 = 17.cos3270 = 12.02

Như vậy Zmin = 12.02 > 6 do vậy có hiện tượng cắt chđn răng nín phải dịch chỉnh, ta chọn kiểu dịch chỉnh đều  = 0.

Xâc định hệ số dịch chỉnh br theo công thức:  = = = 0,647

Từ đó ta tính được câc thông số của bộ truyền bânh răng: + Đường kính vòng đỉnh:

Dd = Dc+2mn.(1+ ) = 18 +2.2.(1+ 0,647) = 24,58mm, chọn = 27 mm. + Đường kính đỉnh chđn răng:

Df =Dc - 2mn.(1.25- )=18-2.2.(1,25- 0,647) =15 mm.

+ Góc ăn khớp của bânh răng được chọn theo chi tiết mây  = 200. + Đường kính cơ sở của bânh răng:

D0 = = = 21 mm. + Chiều cao răng:

h= (hf’ + hf” ) mn =(1 +1.25).2 = 5,625mm. + Chiều cao đỉnh răng:

h’ = (f’ + ) mn = (1+ 0.647) 2,5 = 4,12 mm. + Chiều dăy của răng trín vòng chia:

S = .m/2 + 2.m.tg

= 3,14.2,5/2 + 2.0,647.2,5.tg200 = 5,1 mm

2.2.4.3. Xâc định kích thước vă thông số của thanh răng

Đường kính của thanh răng được cắt tại mặt cắt nguy hiểm nhất:

d=3   0, 2 x x M  ( 2.23) Trong đó:

[] : ứng suất tiếp xúc cho phĩp tại tiết diện nguy hiểm nhất. Lấy [x] = 15.106 N/m2.

Mx : Mô men xoắn gđy lín sự nguy hiểm ở thanh răng, chính bằng mômen cản quay vòng từ bânh xe:

Mx = Mc = 302,7 Nm

Thay câc thông số văo công thức (2.23) ta được :

d = 3   0, 2 x x M  = = 0,01 m Chọn d = 10 mm

L = 2X1 = 2.84.78 = 169,56 mm Mặt khâc ta có: dc = 1 t Z  suy ra Z = 1 c d t  = Trong đó : t1 = = cos n m   = = 7,04 Suy ra: Z = = 24,05 Vậy ta chọn Z = 24 răng. Hệ số dịch chỉnh thanh răng : tr =  - br = 0 -0,647 = 0,647 + Đường kính vòng chia của thanh răng:

Dc = Dd - 2m(1,25 - )

= 27 - 2.2(1,25 -0,647) = 21,58 mm  24,5 mm. + Đường kính vòng đỉnh của thanh răng:

Dd = D = 27 mm + Chiều cao của thanh răng