Trên cơ sở biết được hệ số an toàn cho phép của vật liệu =1,5 ta đi xác định đường kính bán trục theo điều kiện mỏi. Ta có điều kiện để chi tiết không bị phá huỷ về mỏi là: (4.6)
Trong đó:
n - Hệ số an toàn của bán trục tại tiết diện nguy hiểm.
G hg b a Z2P Z1P L
- Hệ số an toàn của vật liệu chế tạo bán trục.
Vì bán trục giảm tải hoàn toàn nên ta coi gần đúng nó chỉ chịu ứng suất tiếp. Do đó (n) được tính theo công thức: (4.7)
Trong đó:
- Giới hạn mỏi xoắn của chu trình đối xứng và được xác định theo công thức kinh nhiệm: = (0,2-0,28) ta chọn:
=0,28.938=262,6(Mpa).
- Ảnh hưởng của trị số ứng suất trung bình đến độ bền mỏi, = 0,05. - Hệ số xét đến các nhân tố ảnh hưởng tới độ bền mỏi, = 1,2
- Ứng suất trung bình - Biên độ ứng suất
Ta coi bán trục chỉ quay theo một chiều nên ứng suất tiếp trên bán trục biến đổi theo chu kỳ mạch động do đó:
= 0 và (4.8) Trong đó:
– Mô men xoắn lớn nhất tác dụng lên bán trục và được xác định theo mô men xoắn lớn nhất của động cơ.
41.6,45.7,44.0,85 = 1672 (Kgf.m) – Mô men chống xoắn bán trục
Thay các giá trị và biểu thức vừa tính và (4.10) ta có: 5.10-3.
Từ (4.6) ta có vậy đường kính bán trục tính theo phương pháp mỏi là . 4.5- Tính toán bán trục theo phương pháp xác suất
Khi áp dụng phương pháp xác suất độ tin cậy vào tính toán bán trục xe Zil 130 ta nhận thấy các biến đầu vào để tìm ra đường kính bán trục là Mô men xoắn, xác suất làm việc không hỏng của bán trục ( hay chính là độ tin cậy mà nhà thiết kế đưa ra), ứng suất cắt, và các giá trị sai lệch trung bình của chúng. Tuy nhiên các biến đầu vào này lại là các đại lượng ngẫu nhiên và được xác định qua thí nghiệm và thống kê xác suất. Bằng thí nghiệm đối với bán trục xe Zil 130 qua việc xử lý số liệu ta thu đựơc:
Ứng suất cắt trung bình = 35 (Mpa) và sai lệch bình phương trung bình là = 9,51 (Mpa). Mô men xoắn trung bình = 880,3 (MPa) và sai lệch bình phương trung bình là: = 250 (Mpa). Thiết kế bán trục với chỉ tiêu: xác suất làm việc không hỏng của bán trục là 0,999.
Áp dụng lý thuyết (mục 3.2) Chương 3 “ Thiết kế và phân tích kết cấu theo độ tin cây” ta đi tính toán bán trục ôtô theo hệ số an toàn trung bình.
= = = (4.9)
Trong đó : T là mô men xoắn, W0 là mô men cản xoắn.
Từ công thức (4.1) ta xác định được giá trị trung bình và sai lệch bình phương trung bình theo công thức sau:
= (4.10) = + (4.11) = + (4.12)
Thay các giá trị và vào công thức (3.5) ta có: z1 = -
Với giá trị xác suất làm việc không hỏng R = 0.999 khi ta tra bảng ta thu được điểm phân vị và chỉ số độ tin cậy là: = - = - 3,09
- 3,09 = -
Thay các biến đầu vào phần lập trình GUIDE trong Matlab đã được lập trình trong chương 3 ta có kết quả như sau:
Giải phương trình ta thu được đường kính bán trục thoả mãn xác suất làm việc không hỏng là d = 4,705 (cm).
4.6- Đánh giá kết quả tính toán của các phương pháp
Qua kết quả tính toán từ 3 phương pháp trên ta nhận thấy: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Khi tính toán theo phương pháp tĩnh thì cách tính đơn giãn nhưng đường kính bán trục sau khi thiết kế lớn nhất điều đó dẫn đến bán trục to, cồng kềnh không đảm bảo tính kinh tế đề ra. Xét một cách rộng hơn thì các loại máy và chi tiết máy khi tính toán thiết kế theo phương pháp tính bền tĩnh sẽ làm cho máy và chi tiết máy to nặng cồng kềnh nhất là các chi tiết máy phức tạp, sử dụng vật
liệu yêu cầu cao thì tính kinh tế không đảm bảo, khả năng cạnh tranh của sản phẩm thấp.
• Khi tính theo phương pháp mỏi đường kính bán trục thu được đảm bảo tốt yêu cầu kỷ thuật của chi tiết, đường kính bán trục thu được sau khi tính toán theo phương pháp mỏi nhỏ gọn hơn theo phương pháp tính bền tĩnh nhưng đòi hỏi cao về máy móc kỷ thuật, mẫu thử và thời gian tiến hành thí nghiệm.
• Khi tính toán theo phương pháp xác suất đường kính bán trục thu được là nhỏ nhất (d=4,705cm) trong các phương pháp tính toán. Do các số liệu đầu vào được thống kê từ thực tế qua các quá trình tích luỹ số liệu đầy đủ, chính xác, không làm tăng chi phí thí nghiệm khi thiết kế. Tuy phương pháp này đòi hỏi khối lượng tính toán lớn nhưng điều này được khắc phục nhờ sự giúp đỡ của máy tính.
KẾT LUẬN
Trên đây là toàn bộ nội dung đề tài tốt nghiệp của em nghiên cứu với tên
đề tài là “ Tính toán chi tiết ôtô (Bán trục ô tô 130) theo phương pháp xác suất” bao gồm 4 phần chính:
1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu.
2. Lý thuyết của phương pháp tính theo xác suất.
3. Thiết kế và phân tích kết cấu theo độ tin cậy.
4. Áp dụng tính toán cho bán trục ô tô Zil 130.
Trong quá trình thực hiện đề tài này em đã vận dụng các kiến thức đã học tại trường ĐHGTVT và tham khảo một số tài liệu của nước ngoài, và trong nước, các kết quả thí nghiệm đã được tổng hợp trong các sách liên quan về xác suất độ tin cậy máy và chi tiết máy. Việc hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp đã giúp cho em bổ sung được cho mình nhiều kiến thức quý báu, đồng thời nhờ đó mà
khả năng làm việc tư duy củng như đức tính kiên trì, say mê trong công việc của em được nâng lên rất nhiều. Chắc chắn rằng điều đó sẽ góp phần không nhỏ vào việc giúp em hoàn thành tốt hơn trọng trách của mình trong xã hội sau khi ra trường. Qua đây em củng hy vọng đồ án của em sẽ góp một phần nhỏ bé làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên cơ khí nói chung và sinh viên cơ khí ôtô nói riêng. Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn Cơ khí ôtô – ĐHGTVT Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Bang đã chỉ bảo dìu dắt em trong quá trình học tập tại trường củng như giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chi tiết máy tập I, tập II.
TS. Trương Tất Đích - NXB – GTVT.
2. Cơ sở lý thuyết mỏi.
Ngô Văn Quyết - NXB Giáo dục.
3. Kết cấu và tính toán ôtô máy kéo.
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên. NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp.
4. Lý thuyết ô tô.
GS.TSKH. Nguyễn Hữu Cẩn - NXB Khoa hoc & Kỷ thuật.
5. Sổ tay kỷ thuật chế tạo máy. NXB Khoa học & Kỷ thuật.
6. Độ tin cậy trong thiết kế chế tạo máy và hệ cơ khí. PGS.TS Nguyễn Doãn Ý - NXB Xây dựng.
7. Phân tích & thiết kế hệ thống cơ khí theo độ tin cậy. TS. Nguyễn Hữu Lộc - NXB Khoa học & Kỷ thuật.
8. Gnedenko B. V, beliaev Iu. K, Xoloviev A. D. Những phương pháp toán học độ tin cậy. NXB Khoa học & Kỷ thuật (bản dịch từ tiếng Nga năm 1965).