Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
b) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn

b) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI



Thỏa mãn điều kiện bền cho phép của loại vật liệu chế tạo.



III. TÍNH BỀN HỆ THỚNG LÁI

1. Tính bền trục lái

Trục lái làm bằng thép 30 có ứng suất cho phép [] = 80 (MN/m2). Trục chế tạo

rỗng có đường kính D = 25 (mm), d= 17 (mm). Dưới tác dụng của mô men đặt

lên vành tay lái trục lái sẽ chịu tác dụng của ứng suất xoắn.



Hình 34: Mặt cắt trục lái

Ứng suất xoắn tác dụng lên trục lái:

(33)

Trong đó:

PLmax: lực cực đại tác dụng lên vành tay lái PLmax = 355 (N);

Rl: bán kính vành tay lái Rl = 200 (mm);

Wx: mô đun chống xoắn.

Wx = 0,2.D3.(1 – α4) = 0,2.253.(1 – 0,684) = 2457 (mm3).

Ta có: α = = 0,68.

Vậy:

= 28,9 (MPa)

Độ dự trữ tới hạn: n = = 2,42.

Kiểm tra góc xoắn đối với trục lái, góc xoắn trục lái được tính theo cơng thức:







2. .L

D.G



(34)



Trong đó:

L: chiều dài trục lái L = 720 (mm);

D: đường kính trục lái D = 25 (mm);

G: mơ đun đàn hồi dịch chuyển G = 8.104 (MPa);

: ứng suất xoắn tác dụng lên trục lái = 28,9 (MPa).

Vậy nên:



NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



47



ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI XE TẢI

= 0,02 (rad).



Góc xoắn tương đối khơng vượt q (5,50 ÷ 7,50)/m.

= = 1,60 /m.

[ = 5,50/m. Vậy trục lái đảm bảo góc xoắn tương đối.

Như vậy trục lái đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.



2. Tính bền đòn quay đứng



Đ

Hình 35: Sơ đồ biểu diễn các kích thước của đòn quay đứng

Đòn quay đứng có kết cấu dạng thẳng hoặc cong. Tỷ số giữa chiều dài của đòn

quay đứng và đòn kéo ngang bằng một, nên có thể xem như tồn bộ mơ men

được truyền qua đòn quay đứng. Những va đập tác động lên một trong hai bánh

xe dẫn hướng khi xe chạy trên đường gồ ghề sẽ được truyền tới vành tay lái. Ở

trường hợp này trục đòn quay đứng chịu lực va đập tồn bộ. Đòn quay đứng nối

với dẫn động lái bằng một khớp cầu ( Rô tuyn) và nối với cơ cấu lái bằng then

hoa hình tam giác.

Vật liệu làm và chế tạo đòn quay đứng là thép 35X, có ứng suất uốn cho phép:

] = 700 (MPa), theo tài liệu chuyên ngành, ta lấy hệ số an tồn n = 2 do đó:

] = = 350 (MPa)

Ứng suất xoắn cho phép [] = 60  80 (MPa).

Kinh nghiệm cho thấy lực cực đại tác dụng lên đòn kéo dọc thường không vượt

quá trọng lượng tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng. Vì vậy khi tính đòn quay

đứng nên chọn lực lớn hơn trong 2 lực tính theo các cơng thức dưới đây để tính

tốn :

Q1 = 0,5.G1 = 0,5.13500 = 6750 (N)



(35)



Lực do mô men cản quay vòng lớn nhất tạo ra là:

Q2 =



(36)



Trong đó:

NGŨN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



48



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI



PLmax: lực lớn nhất tác dụng lên vành tay lái PLmax = 355 (N);

Rl: bán kính vành tay lái Rl = 200 (mm);

ic: tỷ số truyền cơ cấu lái ic = 20,5;

ηth: hiệu suất thuận của cơ cấu lái ηth = 0,7;

ld: chiều dài đòn quay đứng ld= 200 (mm).

Từ trên ta có:

Q2 = = 5090 (N)

Như vậy ta lấy lực Q1 để tính cho đòn quay đứng. Đòn quay đứng được kiểm tra

theo uốn và xoắn tại tiết diện nguy hiểm 1-1.

Ứng suất uốn:

(37)

Trong đó:

b: chiều dày đòn quay đứng b = 20 (mm);

a: chiều rộng đòn quay đứng a= 35 (mm).

Vậy nên:

= 297,5 (MPa)

Ứng suất xoắn:

(38)

Trong đó:

c: khoảng cách từ tâm tiết diện đến tâm rô tuyn c = 100 (mm);

α: hệ số phụ thuộc vào tỷ số a/b.



= =1,75 do đó tra bảng ta có α = 0,239.

Vậy nên:

= = 115,3 (MPa)

Đòn quay đứng được chế tạo từ thép 40, 40Cr, 40CrNi có:

[] = 300 ÷ 400 (MPa)

[] = 150 ÷ 300 (MPa)

Như vậy đòn quay đứng bảo đảm độ bền theo uốn và xoắn.



3. Tính bền đòn kéo dọc

Đòn kéo dọc chịu lực kéo nén dưới tác dụng của lực Q đã tính ở trên và có trị số

là : 6750(N). Đòn kéo dọc có tiết diện tròn rỗng đường kính ngồi là 25 (mm) và

đường kính trong là 17 (mm).

Ứng suất kéo nén được tính theo cơng thức:

(39)

NGŨN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



49



ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI XE TẢI



Trong đó:

F: là diện tích tiết diện của đòn.

F = = = 263,7 (mm2)

= = 25,6 (MPa)

Đòn kéo dọc được chế tạo từ thép CT30 có:

= 40 (MPa)

Tính ởn định của thanh kéo dọc bằng cách tìm lực tới hạn Pth:



 2 .E.J min

Pth 

2

 .l 



(40)



Trong đó:

E: mơ đun đàn hời khi kéo E = 2.105 (MPa);

: hệ số liên kết với khớp cầu = 1;

l: chiều dài thanh kéo dọc l =720 (mm);

Jmin: mơ men qn tính tiết diện thanh ta có:



J min



 .( D 4  d 4 )



64



(41)



Ở đây:

D là đường kính ngồi thanh kéo dọc D = 25 (mm);

d là đường kính trong thanh kéo dọc d = 17 (mm).

Jmin = = 15067 (mm4)

Vậy:

Pth = = 57310 (N)

Hệ số dự trữ ổn định:



 n  1,8 �3,0

n = = = 8,5



Như vậy đòn kéo dọc đảm bảo độ bền.



4. Tính bền đòn kéo ngang

Đòn kéo ngang được tính theo sức bền kéo nén, ởn định của thanh kéo dọc.

Thanh kéo dọc chịu nén dưới tác dụng của lực N, lực N là lớn nhất khi lực phanh

sinh ra là lớn nhất. Lực phanh max được tính theo cơng thức:



Ppmax = m1p .G1.



(42)



Trong đó:

NGŨN TƯỜNG HƯNG – Ơ TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



50



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI



G1: tải trọng đặt lên cầu trước trong trạng thái tĩnh G1 = 13500 (N);

m1p: hệ số phân bố lại tải trọng lên cầu trước khi phanh m1p = 1,4;

: hệ số bám giữa lốp và mặt đường = 0,75.

Ppmax = 1,4.13500.0.75 = 14175 (N)



Hình 36: Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang hình thang lái

Lực tác dụng lên đòn ngang được tính theo cơng thức:



N



Pp max .c

e



(43)



Trong đó:

c, e là các kích thước trên hình vẽ với e = 130 (mm), c = = = 90 (mm)

Vậy nên:

N = = 9813,5 (N)

Đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống CT30 có:

[b] = 35 (MPa)

Với hệ số dự trữ bền ổn định n = 2 ta có:

[b] = 17,5 (MPa)

Ứng suất nén của đòn kéo ngang:



n 



N

Ft



(44)



Đường kính ngồi của đòn kéo ngang D = 30 (mm);

Đường kính trong của đòn kéo ngang d = 20 (mm).

Ft = = = 392 (mm2)

NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



51



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI

= = 25 (N/mm2) bằng 25 (MPa)



Ứng suất uốn giới hạn khi nén:

=



(45)



Trong đó:

E: mô đun đàn hồi khi kéo E = 2.105 (MPa);

Jt: mơ men qn tính của tiết diện đòn kéo Jt = == 31890 (mm4);

Ft: tiết diện đòn kéo ngang Ft = 392 (mm2);

l: chiều dài đòn kéo ngang l = 1290 (mm).

Vậy nên ta có:

= = 96,4 (MPa)

Độ dự trữ ởn định của đòn kéo trong kết cấu hồn thiện:

nod = = = 3,85

Vậy đòn kéo ngang đảm bảo độ bền và ở định.



5. Tính bền đòn bên



Hình 37: Biểu đồ mơ men uốn của đòn bên

Theo như biểu đờ mơ men ta có:

MA = l.N.cos = 190.9813,5.cos160 = 1792334 (Nmm)

Đòn bên làm bằng thép 45:

[] = 400 (MPa)

NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



52



ĐỒ ÁN TỚT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI XE TẢI



Mơ men uốn:



 



MA

Wu



(45)



Trong đó:

Wu = = = 5250 (mm3)

Wu: mơ men cản uốn

Ở đây:

b: chiều rộng đòn bên b = 35 (mm);

h: chiều cao đòn bên h = 30 (mm).

Vậy nên:

= = 341 (N/mm2) bằng 341 (MPa)

Hệ số an toàn:

n = = = 1,17

Như vậy đòn bên đảm bảo điều kiện bền.



6. Tính bền khớp cầu (Rơ tuyn)

Khớp cầu được bố trí trên đòn kéo dọc, đòn ngang hệ thống lái. Chúng là khâu

quan trọng của dẫn động lái. Các khớp cầu được phân loại theo cách thức bù đắp

khe hở của các bề mặt làm việc khi chúng bị mòn. Hiện nay trên ô tô thường sử

dụng hai loại khớp cầu:

 Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng kính;

 Khớp cầu có lò xo nén đặt hướng trục.

Vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 40XH có cơ tính:

[] =35 (MPa)



[] =70(MPa)

Với điều kiện là khớp làm việc ở chế độ tải trọng động và chịu va đập. Khớp

cầu được kiểm nghiệm độ bền theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm

tra độ bền cắt tại vị trí có tiết diện nguy hiểm.



NGŨN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



53



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỚNG LÁI XE TẢI



Hình 38: Sơ đồ kết cấu khớp cầu (Rô tuyn)



 Kiểm tra bền khớp cầu

Như phần tính bền thanh kéo ngang lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực

tác dụng lên thanh kéo ngang khi phanh.

N = 9813,5 (N)

Như phần tính bền thanh kéo dọc lực tác dụng lên khớp cầu cũng chính là lực

tác dụng lên thanh kéo dọc khi mô men cản quay vòng lớn nhất và khơng có

cường hóa.

Q = 675 (N)

Sau khi so sánh hai giá trị lực này ta lấy trị số N = 9813,5 (N) làm số liệu tính

tốn kiểm bền khớp cầu.

 Tính ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu.

Ta có:

F = = = 942 (mm2)

D: đường kính khớp cầu D = 30 (mm)

= = 10,4 (N/mm2) bằng 10,4 (MPa)

Hệ số an toàn: n = = = 3,36

Như vậy khớp cầu thỏa mãn điều kiện chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp

cầu ở thanh kéo dọc.

 Kiểm tra khớp cầu theo điều kiện cắt

Kiểm tra khớp cầu tại tiết diện nguy hiểm nhất.

Ứng suất cắt được tính theo cơng thức:



c 



N

Fc



(46)



NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



54



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI



Trong đó:

Fc: là tiết diện của Rơ tuyn tại vị trí có tiết diện nguy hiểm nhất (tại chỗ thắt nhỏ

của Rơ tuyn như trên hình 38).

Fc = = = 314 (mm2)

Ở đây:

d: đường kính tại chỗ thắt của Rơ tuyn d = 20 (mm).

= = 31,2 (N/mm2) bằng 31,2 (MPa)

Hệ số an toàn:

n = = = 2,24

Như vậy khớp cầu thỏa mãn điều kiện cắt tại tiết diện nguy hiểm.



CHƯƠNG IV

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƯỜNG HÓA LÁI

I.



CÁC YÊU CẦU CỦA CƯỜNG HÓA LÁI

 Khi hệ thống của trợ lực lái có sự cố thì hệ thống lái vẫn có thể làm

việc. Nếu có hư hỏng xảy ra làm ngưng việc cấp dầu từ bơm đến cơ

cấu lái thì người lái vẫn có thể điều khiển được xe.

 Đảm bảo lực lái thích hợp: cơng dụng chính của trợ lực là giảm lực

đánh lái, mức độ giảm lực lái phải phù hợp với từng điều kiện chuyển

động của xe. Nói chung, cần lực lái lớn hơn khi xe đứng yên hay chạy

chậm. Ở tốc độ trung bình cần lực lái nhỏ hơn và lực lái giảm dần khi

tốc độ tăng. Chỉ cần lực lái nhỏ khi tốc độ xe cao vì ma sát giữa bánh

xe và mặt đường giảm. Nói cách khác phải đạt được lực lái phù hợp ở

bất kỳ dải tốc độ nào và cùng lúc đó “ cảm giác đường” phải được

truyền tới người lái.

 Khắc phục hiện tượng tự cường hóa khi ơ tơ vượt qua chỗ lõm, đường

xấu. Có khả năng cường hóa lúc lốp xe bị hỏng, để khi đó người lái

vừa phanh ngặt, vừa giữ được hướng chuyển động ban đầu của xe.

 Thời gian tác động của cường hóa phải tối thiểu.



Như vậy sử dụng hệ thống trợ lực lái phải đảm bảo tính năng vận hành của xe,

giảm được lực đánh lái. Tuy nhiên, hệ thống lái có trợ lực kết cấu phức tạp hơn

và khối lượng bảo dưỡng cũng tăng thêm lên so với hệ thống lái khơng có trợ

lực.



II.



LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỚ TRÍ CƯỜNG HÓA LÁI



Đối với loại xe đang thiết kế là loại xe tải trung bình vận tải hàng hóa trong điều

kiện quãng đường ngắn. Tải trọng tác dụng lên các bánh xe dẫn hướng lớn do đó

lực lái lớn nhất mà người lái phải đặt lên vành tay lái nhằm làm giảm bớt sức lao

động cho người lái, đờng thời làm tăng tính ởn định cho xe khi ơ tơ quay vòng.

NGŨN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



55



ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI XE TẢI



1. Một số phương án bố trí cường hóa hệ thống lái

Trên xe ơ tơ bố trí trợ lực lái dạng thủy lực có kết cấu gọn. Hệ thống trợ lực lái

là một hệ thống tự điều khiển, bởi vậy nó bao gờm: ng̀n năng lượng, van phân

phối và xilanh lực. Tùy thuộc vào việc sắp xếp các bộ phận trên vào hệ thống lái

có thể chia ra các phương án sau:

 Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái;

 Van phân phối, xilanh lực đặt thành một cụm, tách biệt với cơ cấu lái;

 Van phân phối và cơ cấu lái đặt thành một cụm, tách biệt với xilanh lực;

 Van phân phối, xilanh lực và cơ cấu lái đặt riệng biệt với nhau.



a) Van phân phối, xilanh lực đặt chung trong cơ cấu lái

Phương án bố trí này giống như xe ZIN – 130, van phân phối, xilanh lực được

bố trí chung với cơ cấu lái. Ưu điểm của phương pháp bố trí này là gọn và dễ bố

trí trên xe, ngoài ra các đường ống là ngắn nhất cho nên tránh được những khả

năng phát sinh dao động do sự khơng ởn định động lực học do cường hóa gây

nên.

Tuy nhiên nhược điểm chính của phương pháp bố trí này là hầu như toàn bộ các

chi tiết của dẫn động hệ thống lái phải chịu tác dụng của mô men cản quay vòng

tồn bộ của các bánh xe dẫn hướng. Điều này làm tăng độ biến dạng đàn hồi của

hệ thống lái và hậu quả làm tăng khả năng phát sinh dao động của các bánh xe

dẫn hướng. Sử dụng phương pháp này là khơng có lợi do phải tăng khối lượng

các chi tiết dẫn động lái và cơ cấu lái.



Hình 39: Bộ cường hóa lái bố trí cơ cấu lái van phân phối và xilanh lực

thành một cụm

1.Đòn quay đứng

2.Thanh kéo dọc

3.Đòn quay ngang

4.Cơ cấu xilanh lực, van phân phối và cơ cấu lái

5.Cầu dẫn hướng

6.9.10.Cơ cấu hình thang lái

7.Trục lái

8.Vành tay lái

11.Bánh xe dẫn hướng

NGUYỄN TƯỜNG HƯNG – Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG K55



56



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

b) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×