Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo Kế cấu tính toán ô tô
THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Thit k h thng lỏi Những số liệu ban đầu Đề số: 8 Loại ô tô : xe khách Loại cơ cấu lái : trục vít êcu bi cung răng, có cờng hoà i = 23,5 Bánh xe có kí hiệu : 280 508 Tải trọng lên bánh xe dẫn hớng : Z = 2200 ( KG ) Chiều dài cơ sở của ô tô: L = 4190 (mm) Chiều rộng cơ sở :B = 2116 (m m) Hệ thống treo phụ thuộc I . Những yêu cầu cơ bản đối với hệ thống lái 1. đảm bảo tính năng vận hành cao của ô tô nghĩa là có khả năng quay vòng nhanh và ngoặt trên nhng đờng có diện tích giới hạn 2. Nhẹ nhàng trong việc điều khiểncả khi quay vòng tại chỗ và khi chuyển động . lực trên vành tay lái khi quay vòng các bánh xe dẫn hớng tại chỗ trên mặt đờng bê tông nhựa khô không đợc quá 16 20 KG 3. Phải có động học quay vòng đúng có nghĩa là khi quay vòng tất cả các bánh xe chỉ lăn mà không bị trợt. 4. Truyền tối thiểu những va đập nghịch đảo lên vành tay lái. 5. Các bánh xe dẫn hớng có khả năng quay về vị trí ban đầuvà giữ đợc chuyển động đã cho của ô tô. 6. Chính xác về tính chất tuỳ động và động lực học nghĩa là đảm bảo sự phối hợp chặt chẽ giữa sự tác động của hệ thống lái và sự quay vòng của các bánh xe dẫn hớng. 7. Có độ bền lâu và độ tin cậy cao. 8.Thuận tiện trong sử dụng và bảo dỡng. 9 Không có những khe hở lớn trong hệ thống lái. Bố trí chung của hệ thống lái Sinh viên : Lê văn Trung 1 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 10 11 13 14 3 1 : Vành tay lái 8:Cam quay 2: Trục lái 9:Trục đứng 3:Cơ cấu lái 10:Từ bơm dầu 4:Van phân phối 11:Bánh xe dẫn hớng 5:Xy lanh chính 12:Dầm cầu dẫn hớng 6:Đòn quay ngang 13:Xy lanh trợ lực 7:Thanh lái 14:Về bầu dầu Sinh viên : Lê văn Trung 2 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN II .Chọn những thông số chủ yếu và tính động học dẫn động lái Nhiệm vụ tính động học dẫn động lái là xác định những thông số tối u của hình thang lái , động học quay vòng đúng và chọn những giá trị cần thiết của tỉ số truyền dẫn động lái. Theo lý thuyết quay vòng để nhận đợc sự lăn không trợt của các bánh xe dẫn hớng khi quay vòng thì hệ thống lái phải bảo đảm mối quan hệ sau đây của các góc quay của bánh xe dẫn hớng bên ngoài và bên trong với tâm quay vòng. cotg - cotg = B/L (1) B = 211,6 cm : là khoảng cách giữa đờng tâm trụ đứng đo trên mặt phẳng hình thang lái . L = 419 cm : chiều dài cơ sở của ô tô. Với = 0 0 ữ 45 0 ta lập đợc đờng cong lý thuyết biểu thị mối quan hệ = f () = arccotg(B/L + cotg) : góc quay của bánh xe dẫn hớng phía bên trong. : góc quay của bánh xe dẫn hớng pkía bên ngoài. Ta chọn sơ bộ thông số của hìnhthang lái: + Chiều dài đòn bên hình thang lái m = 0,15 * B = 0,15 * 211,6 = 31,74 (cm) Từ quan hệ hình học của hình thang lái chúng ta rút ra mối quan hệ giữa góc quay bánh xe dẫn hơng bên ngoài và bên trong: = f (,m,) (2) )sin(**2 )sin(*sin**2sin**2 arcsin )sin(* )cos(* 22 2 ++ ++ + + += BmB BmBm mB m arctg với = 90 0 - = 15 0 ữ 35 0 : là góc giữa đòn bên hình thang lái và mặt thẳng dọc của ô tô. : là góc giữa đòn bên và dầm cầu dẫn hớng. = 60 0 ữ 70 0 ở biểu thức trên là một tham số , với mỗi gía trị của ta có một đờng cong nhất định ( theo biểu thức 2).Ta vẽ họ đờng cong này trên cùng một hệ toạ độ với đờng cong lý thuyết 1.Trong đó có một đờng cong nằm sát đờng cong lý thuyết 1 mà sai lệch giữa chúng chỉ là 1 0 , ứng với đờng cong trên ta có = 20 0 Từ đó ta xác định đợc chiều dài thanh ngang của hình thang lái n = B 2*m*sin = 190,05(cm) đ ặc tính của hình thang lái ứng với góc tối u . Sinh viên : Lê văn Trung 3 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN lý thuyết thực tế 0 0 0 3 3 3 6 6 6 9 8 8 12 11 11 15 12 13 18 15 16 21 18 18 24 20 20 27 22 23 30 24 25 33 26 27 36 28 29 39 30 30 42 31 32 45 33 33 III.Tính toán các chi tiết của hệ thống lái. 1.Xác định tỷ số truyền của hệ thống lái. Sinh viên : Lê văn Trung 4 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Tỷ số truyền của hệ thống lái (tỷ số truyền động học)bằng tỷ số góc quay của trục vành tay lái và góc quay tơng ứng của can quay.Tỷ số truyền này một mặt cần phải đủ lớn để ứng với một lực nhât định nào đó tác động vào vành tay lái sẽ làm quay đợc các bánh xe dẫn hớng trong những điều kiện nặng nhọc nhất, đó là khi quay vòng tại chỗ trên mặt đờng nhựa(hoặc bê tông)khô và chở đủ tải. Mặt khác tỷ số truyền của hệ thống lái không đợc quá lớn để không làm ảnh hởng tới tính năng vận hành của ô tô. Tỷ số truyền của hệ thống lái biểu thị bằng tích số giữa tỷ số truyền của cơ cấu lái (từ trục lái tới trục đòn quay đứng) và tỷ số truyền của dẫn động lái(từ trục đòn quay đứng tới các cam quay). i = i c *i d = 23,5*1,58 = 37 Trong đó: i c = 23,5: là tỷ số truyền của cơ cấu lái i d : là tỷ số truyền của dẫn động lái, đợc xác định bằng tỷ số giữa chiều dài các đòn nối với thanh kéo dọc d n d l l i = l n = m = 31,74 (cm): chiều dài đòn bên hình thang l d = 20(cm): chiều dài đòn quay đứng 2.Xác định chế độ tải trọng Mô men cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hớng đợc xác định khi ô tô quay vòngtrên mặt đờng nhựa khô và chở đủ tải. Mô men cản quay vòng đợc xác định ứng với thời điểm bắt đầu trợt lết của các bánh xe dẫn hớng và trị số của nó là không đổi theo góc quay bánh xe.Mô men cản bao gồm : - Mô men cản lăn M 1 - Mô men cản M 2 gây ra sự trợt bên của bánh xe dẫn hớng với mặt đ- ờng - M 3 : mô men cản ổn định các bánh xe dẫn hớng M 1 = G bx *f*a = 237,6(KG.cm) M 1 : mô men cản lăn G bx = Z = 2200(KG): trọng lợmg tác dụnglên một bánh xe dẫn hớng f = 0,018: hệ số cản lăn a= 60 (mm): tay đòn của lực cản lăn đốivới trụ đứng của hình thang lái M 2 = G bx * *x = G bx * *0,14*R bx = 10780(KG.cm) M 2 : mô men cản gây ra sự trợt bên của bánh xe dẫn hớng với mặt đờng = 0,7ữ 0,8: hệ số bám, chọn = 0,7 x: tay đòn của lực ngang đối với trụ đứng của hình thang lái Sinh viên : Lê văn Trung 5 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN R bx = 50(cm): bán kính động lực học của bánh xe đợc xác định nh sau: Lốp có kí hiệu 280 508 tức là Chiều rộng lốp B = 28(cm) Đờng kính vành bánh xe d = 50,8(cm) R bx = *R 0 = 50(cm) = 0,935( lốp có áp suất thấp) ảnh hởng của mô men cản M 3 đợc xác định bằng thực nghiệm và đúc rút thành một hệ số = 1,07 ữ1,15 , chọn = 1,12 Vậy mô men tổng cộng M = 2*(M 1 + M 2 )* = 24679,42(kG*cm) *Lực trên vành tay lái khi quay vòng các bánh xe dẫn hớng( khi không có có c- ờng hoá lái) )(41,68 **** max KG iiR M P ddcddcv == R v : bán kính vành tay lái R v = 190 ữ 275(mm), chọn R v = 250(mm) i c : tỷ số truyền của cơ cấu lái i dd : tỷ số truyền của dẫn động lái c = 0,65: hiệu suất thuận của cơ cấu lái dd = 0,6: hiệu suất của dẫn động lái( trục vít êcubi cung răng) 3.Tính bền các chi tiết của hệ thống lái *Lực tác dụng lên đòn quay đứng )(2,1306 *** max KG i iRP N d ccv == *Lực tác dụng lên các thanh của hình thang lái( thanh ngang) Trong đó Sinh viên : Lê văn Trung 6 )(4,53 2 0 cm d BR =+= ))(82,216 *2 *** * 11 kG b amG b aPp Q p === THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Pp: là lực phanh lên cầu m 1p = 1,4: hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh = 0,7: hệ số bám b = m*cos = 29,83(cm) G 1 : trọng lợng tác dụng lên các bánh xe trớc của ô tô ở trạng thái tĩnh - ứng suất uốn dọc nguy hiểm Fl JE n u * ** 2 2 - ứng suất nén F Q n = *Thanh kéo trung gian ( tính theo nén và uốn dọc) Các thông số của thanh: - Chiều dài: h = 76 cm - Đờng kính: D = 2,4 cm - Diện tích tiết diện: F = 0,785*D 2 = 4,52(cm 2 ) - Mô men quán tính của tiết diện: J = 0,049*D 4 = 1,63(cm 4 ) - Môđuyn đàn hồi khi kéo: E = 2*10 6 (KG/cm 2 ) ứng suất uốn dọc ứng suất nén Độ dự trữ ổn định của thanh kéo trong kết cấu( k = 1,25 ~2,5) 3,2 == n ud k k = 2,3: thoả mãn yêu cầu *Trục lái :Là một ống thép rỗng đợc tính theo xoắn bởi mô men sinh ra do lực tác dụng của ngời lái lên vành tay lái )/(67,394 )(*2,0 ** 2 max cmKG dD DRP v = = = 394,67(KG/cm 2 ) < [] = 600(KG/cm 2 ) D : đờng kính ngoài của trục lái, chọn D = 30(mm) d : đờng kính trong của trục lái, chọn d = 20(mm) Sinh viên : Lê văn Trung 7 )/(74,613 * ** 2 2 2 cmKG Fl JE ud == )/(6,264 2 cmkG F Q n == THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Góc xoắn : )(04,0 * **2 rad GD L == Thoả mãn : = 3 0 < 5,5 0 L : chiều dài trục lái, L = 1,2(m) G : môđuyn đàn hồi dịch chuyển, G = 8*10 4 (MN/m 2 ) 4.Tính cơ cấu lái *Cặp truyền lực trục vít cung răng Trục vít chịu nén và chịu xoắn cho nên ta tính ứng suất tơng tơng do nén và xoắn 22 3 += ntd n :ứng suất nén hoặc kéo do lực dọc trục gây ra P: lực dọc trục P= Pmax*i v * = 241,89(KG) i v : tỷ số truyền của trục vít êcu 16,4 * * == zs R i v v s: bớc ren, s =t =*m = 9,24 m: mô đun của trục vít z =2: số mối ren : hiệu suất của hệ thống truyền lực, = 0,85 Wu =0,1*d 3 2000 *1,0 * 3 < d lN d d 1 : đờng kính nhỏ nhất của trục vít )(1,5 2000*1,0 * 3 cm lN d d == )/(46,64 *2,0 * 2 3 max cmKG d RP v == )/(84,11 * *4 2 2 cmKG d P n == Vậy : )/(112 2 cmKG td = *Cặp truyền lực trục vít ê cu Sinh viên : Lê văn Trung 8 d P n * *4 = 3 *2,0 max* d RvP Wx M == )*(2000][ * 2 cmKG Wu ldN u =<= THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Theo tài liệu chi tiết máy ta có : - Mô đun của trục vít m = 0,3(cm) - Hệ số đờng kính: q = 12 - Đờng kính vòng chia của trục vít: d = m*q = 3,6(cm) - Đờng kính của viên bi: D b = 0,7938(cm) - Chiều cao của đờng ren ê cu: h = D b /3 = 0,26(cm) - Số ren vít trên chiều dài của ê cu: i = 6 - Bán kính khuỷu êcu: R = 2(cm) ứng suất cắt của đờng ren êcu )/(205 **** * 2 cmKG Rihd iQ d c == c = 205(KG/cm 2 ) < [ c ] = 600(KG/cm 2 ) Sinh viên : Lê văn Trung 9 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Lực tác dụng cực đại lên vành tay lái :P max = 68,41(KG) Lực tác dụng lên đòn quay đứng : N = 1306,2(KG) Lực tác dụng lên các thanh của hình thang lái : Q = 216,82(KG) Tay đòn của lực cản lăn đối với trụ đứng : a = 0,6(cm) Tay đòn của lực ngang đối với trụđứng : x = 7(cm) Lực ngang :Y Lực cản lăn : P f n= 190,02(cm) m = 31,74(cm) b= 29,5(cm) Chiều dài đòn quay đứng : l đ = 20(cm) Chiều dài đòn quay ngang :l n = 31,74(cm) Chiều dài trục lái : 120(cm) Sinh viên : Lê văn Trung 10 [...]... cấu lái : trục vít - êcu bi cung răng, có cờng hoá Tác giả đã sử dụng một số tài liệu : Kết cấu tính toán ô tô , Thiết kế chi tiết máy ( Trờng Đại học Giao thông ), Lý thuyết ô tô máy kéo , Sổ tay cơ khí Do trình độ và thời gian hạn chế, cha có nhiều kinh nghiệm nên trong qúa trình tính toán thiết kế cũng không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong sự giúp đỡ của các thầy giáo Em xin chân thành... tay lái khi không có cờng hoá t= 1200: góc quay của trục lái từ vị trí giữa đến mép ngoài cùng *Công suất tiêu hao của ngời lái để quay vành tay lái Nv = Atb = 62,8( KG.cm / s ) tq Với tq= 2,5 giây : thời gian quay vòng tối đa khi xe với vận tốc 2 m/s Sinh viên : Lê văn Trung 17 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Kết luận Trong quá trình tính toán thiết kế hệ thống lái cho xe khách với loại cơ cấu lái : trục...THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN 5 .Tính toán một số chi tiết của cầu dẫn huớng a.Cầu dẫn hớng và chế độ tải trọng Cầu dẫn hớng không chủ động với hệ thống treo phụ thuộc đợc tính theo 3 chế độ tải trọng : Có lực phanh cực đại, bị trợt ngang hoàn toàn , bánh xe trớc đi qua mặt đờng không bằng phẳng b .Tính toán cam quay *Khi có lực phanh cực đại -Phản lực thẳnh... 6.Các tiêu chuẩn cơ bản đánh giá cờng hoá *Góc quay không tải của vành tay lái 0 = '*iv = 0,0516(rad ) Rv 0 = 2,950 < 30- 40 *Góc quay tự do toàn bộ của vành tay lái khi cờng hoá không làm việc ' 0 = 2 * * iv + 0,174 = 0,345(rad ) Rv Sinh viên : Lê văn Trung 16 = 0 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN 0 =19,80 < 300 *Công trung bình của ngời lái để quay vòng ô tô Atb = * t * Rv * Pv 3,14 * 120 * 25 * 3 = = 157(... pistông phản ứng Sinh viên : Lê văn Trung 14 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN Vậy Pp=PB- P Ppđợc xác định theo điều kiện khi PBmax Theo tài liệu chi tiết máy lực P Bmax tơng ứng khi áp suất chất lỏng trong hệ thống là lớn nhất và bằng 160ữ 200(N) Vậy Pp= PBmax- P = (160ữ200)- P = 163(N) = 16,3(KG) Ta áp dụng công thức (3.1) để chuyển đổi lực vòng Pp tác dụng lên vành tay lái thành lực tác dụng lên pistông... định Py Theo tài liệu chi tiết máy đối với cơ cấu trục vít ê cu, chúng ta có mối quan hệ giữa lực vòng PTvà lực dọc trục P tác dụng lên ê cu theo công thức Pt = P iv * iv: tỷ số truyền của mối ghép trục vít ê cu = 0,85 : hiệu suất truyền lực của mối ghép Sinh viên : Lê văn Trung 13 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN P: lực dọc trục áp dụng công thức trên vào cơ cấu lái của ta, lúc đó lực vòng P T đóng vai... đối với tiết diện nguy hiểm C M uT = Z T * c YT * rbx M uP = Z P * c + YP * rbx *Khi xe đi qua mặt đờng không bằng phẳng Mô men uốn: Mu = Sinh viên : Lê văn Trung 1 * c * G1 * K d 2 12 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN IV.Thiết kế cờng hoá lái *Cờng hoá thuỷ lực có hiệu quả tác dụng cao và đặc biệt là tính chất tuỳ động kích thớc và khối lợng nhỏ gọn, tốc độ tác động cao(0,05 giây), có tác dụng giảm những... 0,05 : độ lọt dầu trong hệ thống F: diện tích của pistông êcu trong xy lanh lực ds/dt: tốc độ dịch chuyển của pistông Xy lanh lực đặt trong thanh kéo trung gian nên: F= * D2 4 = 18,18(cm 2 ) ds * nv * ld = = 5,34(cm / s ) dt 30 * ic nv: tốc độ quay cực đại của vành tay lái do ngời lái nv= 60ữ70 (v/p) Sinh viên : Lê văn Trung 15 THIếT Kế KếT CấU TíNH TOáN ds dt Qb > = 136(cm 3 / s ) b(1 0,05) F* 5.Xác... còn lực dọc trục P tác dụng lên ê cu chính là lực mà ta cần tính Lực đó chính bằng áp lực của dầu tác dụng lên pistông ê cu của bộ cờng hoá thuỷ lực Biến đổi công thức ta có P= Py*iv* Theo tài liệu chi tiết máy ta có iv = 2 * * Rv = 43 s* z s: bớc ren z: số mối ren Mặt khác theo tính toán thuỷ lực ta có P= * D2 *[ p] 4 D: đờng kính pistông êcu [p]: áp suất cho phép của dầu, [p]=100( KG/cm2) Vậy ta... 2 ) 3,14 *100 2 .Tính toán lực nén sơ bộ của lò xo định tâm Xuất phát từ công thức P = T * hb 2 * * Rv * T: lực nén sơ bộ của lò xo định tâm hb:bớc của trục vít Rv: bán kính vành tay lái =0,85: hiệu suất truyền lực từ vành tay lái đến van trợt P: lực đặt lên vành tay lái, P=5ữ10(N) chọn P= 7 (N) Biến đổi công thức ta có: T = P * 2 * * Rv * = 51,9( KG ) hb 3 .Tính diện tích của pistông phản ứng Theo . truyền lực, = 0, 85 Wu =0, 1*d 3 200 0 *1 ,0 * 3 < d lN d d 1 : đờng kính nhỏ nhất của trục vít )(1,5 200 0*1 ,0 * 3 cm. TíNH TO N lý thuyết thực tế 0 0 0 3 3 3 6 6 6 9 8 8 12 11 11 15 12 13 18 15 16 21 18 18 24 20 20 27 22 23 30 24 25 33 26 27 36 28 29 39 30 30 42 31