MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Trang nhiệm vụ đồ án môn học

Mục lục ....................................................1

Lời nói đầu.................................................2

Ch­ương 1. PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI CỦA HỆ THỐNG LÁI.............. 3

1.1. Các số liệu thiết kế........................................................................... 3

1.1.1. Thông số đầu vào tham khảo.........................................................3

1.1.2. Yêu cầu thiết kế của hệ thống lái………………………..........……..3

1.2. Một số cơ cấu lái điển hình............................................................... 5

1.3. Chọn phương án thiết kế ................................................................. 9

Ch­ương 2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU LÁI........... 11

2.1. Tính toán lực, mômen và chọn thông số................................. 11

2.1.1 Tính toán mômen cản quay vòng........................................ 11

2.1.2 Tính toán lực tác dụng........................................................ 15

2.2. Tính toán thiết kế trục vít....................................................... 17

2.2.1 Chọn vật liệu chế tạo trục vít.............................................. 17

2.2.2 Xác định đường kính trung bình của trục vít...................... 17

2.2.3 Tính bền và độ cứng vững của trục vít................................ 19

2.2.4 Chọn bi............................................................................... 19

 2.3. Tính toán thiết kế bánh răng rẻ quạt và thanh răng.............19

2.3.1 Vật liệu chế tạo bánh răng rẻ quạt.................................... 19

2.3.2 Tính bền bánh răng rẻ quạt.............................................. 20

2.3.3 Thiết kế chọn bánh răng rẻ quạt....................................... 22

Kết luận..................................................................................... 24

Tài liệu tham khảo................................................................... 25

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển lớn mạnh của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lư­ợng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong nhiều điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những ph­ương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hánh khách, đồng thời ôtô đã trở thành ph­ương tiện giao thông t­ư nhân ở các n­ước có nền kinh tế phát triển. Trong quân đội ô tô cũng được sử dụng để vận chuyển người và hàng hóa, phục vụ cho hoạt động chiến đấu và đảm bảo cho sẵn sàng chiến đấu của hầu hết các đơn vị trong toàn quân. Trong thời gian dài tiếp theo việc sử dụng ô tô sẽ càng trở lên phổ biến làm cho lượng ô tô lưu hành trên đường có mật độ ngày càng cao.

Các loại ô tô quân sự mà quân đội ta đang sử dụng hầu hết là do Liên Xô (trước đây) sản xuất. Trong điều kiện ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở trong nước nói chung và Quân đội ta nói riêng còn chưa phát triển thì việc khai thác, sử dụng tốt các xe - máy hiện có là một vấn đề hết sức cần thiết, phù hợp với điều kiện kinh tế của đất nước trong quá trình xây dựng quân đội chính quy, tinh nhuệ và từng bước hiện đại.

Thực tế sử dụng trang bị xe - máy ở các đơn vị còn nhiều hạn chế. Việc tìm hiểu để nắm chắc tính năng kỹ chiến thuật, cấu tạo và quy tắc sử dụng cũng như việc thực hiện các chế độ bảo quản, bảo dưỡng, sửa chữa còn có những thiếu sót nhất định như không thực hiện đúng các quy tắc sử dụng, sử dụng không hết hoặc sử dụng quá công suất cho phép của trang bị xe - máy, làm không hết các nội dung bảo quản, bảo dưỡng kỹ thuật, khi tiến hành sửa chữa không đúng quy trình. Dẫn đến các trang bị xe - máy xuống cấp, hư hỏng trước thời hạn, không đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, đồng thời giảm khả năng sẵn sàng chiến đấu và phục vụ chiến đấu của đơn vị. Vì vậy, “Thiết kế cơ cấu lái của hệ thống lái xe tải hạng nặng” đặt ra là cần thiết và mang ý nghĩa thực tiễn cao.

Đồ án giải quyết một số nội dung cơ bản sau:

Chương 1: Phân tích chọn phương án kết cấu.

Chương 2: Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm.

Kết Luận.

Qua thời gian gần 2 tháng với sự giúp đỡ của thầy giáo: T.S ………và tham khảo tài liệu cũng như các phương pháp thiết kế của khóa trước, em đã hoàn thành nội dung đồ án đ­ược giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn và hiểu biết của bản thân còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để bản đồ án đ­ược hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn.

CHƯƠNG I

PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI CỦA HỆ THỐNG

1.1 Các số liệu thiết kế .

Theo yêu cầu của đồ án môn học tham khảo số liệu .

1.1.1  Thụng số đầu vào tham khảo.

Tham khảo các thông số vào xác định theo các tài liệu đã có và trên xe thực được tổng hợp trong các bảng 1.1, 1.2

1.1.2 Yêu cầu thiết kế của hệ thống lái .

- Quay vòng ngặt trong thời gian ngắn nhất trên diện tích nhỏ nhất .

- Lực lái nhẹ, tức lực đặt trên vành tay lái phải nhỏ nhưng phải đảm bảo cảm giác tới người lái.

- Ôtô chuyển động thẳng phải ổn định đặc biệt ở tốc độ cao.

- Động học quay vòng đúng, các bánh xe khi quay vòng phải lăn theo tâm quay tức thời để đảm bảo các bánh xe lăn không bị trượt trên đường, tránh mòn lốp nhanh và tiêu hao công suất cho lực ma sát .

1.2 Một số cơ cấu lái điển hình.

Có nhiều loại cơ cấu lái nhưng dưới đây chỉ nêu một số loại phổ biến

1. Kiểu bánh răng - thanh răng.

Ưu điểm :

- Cơ cấu lái đơn giản gọn nhẹ. Do cơ cấu lái nhỏ và bản thân thanh răng tác dụng như thanh dẫn động lái nên không cần các đòn kéo ngang như các cơ cấu lái khác.

- Có độ nhạy cao vì ăn khớp giữa các răng là trực tiếp.

- Sức cản trượt, cản lăn nhỏ và truyền mô men rất tốt nên tay lái nhẹ.      

  Nhược điểm:

- Chế tạo phức tạp nên giá thành cao.

- Sử dụng cho xe có tải trọng bé.

3. Trục vít lõm- con lăn.

Loại cơ cấu lái kiểu trục vít lõm con lăn được áp dụng rộng rãi trên ôtô quân sự  có tải trọng bé và trung bình (GAZ-53,GAZ-66, ZIL-157).

Ưu điểm:

- Dạng lõm của trục vít kết hợp với con lăn cho góc quay lớn, đảm bảo ăn khớp tin cậy ở những vị trí ngoài.

- Kích thước của bộ truyền nhỏ gọn, hiệu suất tương đối cao.

- Tỉ số truyền thay đổi.

Nhược điểm:

- Gây mòn không đều  trên chiều dài ăn khớp do đó phải thường xuyên điều chỉnh ổ và khe hở ăn khớp.   

1.3 Chọn phương án thiết kế .

Chọn phương án cơ cấu lái .

Gồm một trục vít, cả hai đầu trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn. Trục vít  và đai ốc có rãnh tròn có chứa các viên bi,các viên bi lăn trong rãnh và truyền lực. Khi đến cuối rãnh thì các viên bi theo đường hồi bi quay trở lại vị trí ban đầu.

Cơ cấu lái kiểu trục vớt- đai ốc -thanh răng-cung răng có những ưu điểm sau: Do lực cản nhỏ, do ma sát giữa trục vít và trục rẻ quạt  rất nhỏ (do có ma sát lăn).

Ta có thể giảm nhẹ lực đánh lái khi xe chạy chậm hoặc đang đỗ bằng cách thay đổi tỷ số truyền của cơ cấu lái.Tuy nhiên khi tăng tỷ số truyền của cơ cấu lái thì  làm giảm độ nhạy của cơ hệ thống lái. Trên các xe  có trợ lực lái ta dùng cơ cấu lái có tỷ số truyền không thay đổi được.

Dựa vào những ưu điểm đã trình bày trong phần tổng quan cơ cấu lái và điều kiện làm việc của xe, ta chọn phương án cho cơ cấu lái là loại trục vít -đai ốc - thanh răng - cung răng.

CHƯƠNG II

 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ KIỂM NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT CƠ CẤU LÁI

2.1  Tính toán các lực ,mômen và chọn thông số .

2.1.1. Xác định mô men cản quay vòng.

a. Sơ đồ tính toán dẫn động lái:

Tính bền cho các chi tiết dẫn động lái ô tô phải xem xét đến vị trí của các chi tiết đó trong dẫn động. Đối với hệ thống lái có trợ lực cần chú ý vị trí đặt xi lanh lực. Tuỳ theo sơ đồ bố trí các chi tiết của dẫn động lái mà tải trọng tác dụng lên các chi tiết sẽ khác nhau. Sơ đồ tính toán dẫn động lái của ô tô tải hạng nặng (hình 2.1).

b. Xác định mômen cản quay vòng:

Các yếu tố ảnh hưởng đến mô men cản quay vòng (M_c):

- Tải trọng phân ra cầu trước (bánh xe dẫn hướng G₁).

- Hệ số ma sát lốp và đường.

- Kích thước, dạng vết bánh xe với mặt đường.

- áp suất lốp, kết cấu hoa lốp, độ cứng ngang của lốp.

- Bán kính quay vòng của bánh dẫn hướng.

- Các góc đặt trụ đứng, góc đặt bánh xe dẫn hướng.

- Mô men ma sát ở trụ đứng và đẫn động lái.

1.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái i_d.

Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn. i_d=0,85-1,1

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

1.3.Tỷ số truyền của hệ thống lái.

Tỷ số truyền của hệ thống lái bằng tích số của tỷ số truyền cơ cấu lái (iw) và tỷ số truyền của dẫn động lái(i_d).

 i = i_w.i_d

Giá trị tỷ số truyền chọn sơ bộ i=24.1=24

1.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái.

Tính mômen quay vòng cực đại.

Mômen cản quay vòng ở các bánh xe dẫn hướng được xác định ở trạng thái xe quay vòng và chở đủ tải. Mômen cản quay vòng được tính toán khi xuất hiện lực cản lăn ở hai bánh xe ngược chiều nhau, có mặt lực bên Y, mô men ổn định của bánh xe dẫn hướng.

Theo ý nghĩa vật lý, công thức xác định mô men cản (M_c) là:

M_c = M₁+ M₂+ M₃                                                (3.3)

Giá trị của x thừa nhận bằng 1/4 chiều dài của vết tiếp xúc và gây lên mômen quay cùng chiều M₁.

M₂ = Y. x » 0,14. G_bx. j_y .r_bx                                     (3.5)

Ta có:

Với:

B - chiều rộng của lốp(B=H) (inch)

H- chiều cao của lốp .

d - đường kính vành bánh xe (inch).

Với bánh xe có ký hiệu 14,00-20 (số liệu thiết kế ) ta có các kích thước :

B = H = 14 (inch)

d = 20 (inch)

Từ đó ta tính được r_bx­:

r_bx=0,935.609,6=569,97 (mm)                                       (2.5)

- Mômen ổn định M₃ có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số c.

Mômen cản tổng cộng trên cầu dẫn hướng được tính toán như sau:

M_c = M₁  +  M₂ + M₃ »  2 G_bx (f.c + 0,14.j_y.r_bx) c           (3.8)

Ở đây sử dụng công thức gần đúng của Lukin:

Thay số ta được: M_x = 5450.0,935(0,02.0,05+0,14.0,609.0.8)=347,5[KGm];    

2.1.2. Tính toán lực tác dụng.

Tính lực tác dụng lên đũn lỏi đứng:

Đòn lái đứng được kiểm bền theo ứng suất kéo tương đương và ứng suất xoắn tại tiết diện nguy hiểm, sơ đồ tính toán đòn quay đứng.

P_đ= 1416,25 (KG).  (3.9) 

Ta có:

- P_max là lực lớn nhất tác dụng lên vành tay lái  p_max = 45[ KG];

- R  là bán kính vành tay lái chọn R=0,275[mm];                    

- i_w  là tỷ số truyền của cơ cấu lái ;

- q  là áp suất dầu trong xi lanh trợ lực  chọn q=65[KG/ cm²] ;

- D_x  là đường kính xi lanh lực  [mm];

- L_đ là chiều dài đòn quay đứng [mm];

Mômen quay trục răng rẻ quạt chính là mômen quay của trục đòn quay đứng.

Mômen quay trục đòn quay đứng: M_d=P_D.l_d =. 297,4(KG.m)

2.2.Tính toỏn thiết kế chọn trục vít

2.2.1  Chọn vật liệu chế tạo trục vít :

Sử dụng là thép 35, vật liệu chế tạo êcu bi là gang CH18-36.

2.2.2 Xác định đường kính trung bình của trục vít : 

Ta có:

h, H- lần lượt là chiều cao làm việc của ren vít và chiều cao của êcu.

[p] -áp suất trên bề mặt ren vít. Đối với vật liều chế tạo trên ta chọn [p] =6MPa

x- Số vòng ren của êcu

Từ công thức (3.15) ta có được: d_tv= 32(mm). 

Theo số liệu tham khảo ta chọn đường kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt là: d_rq=154 (mm)

Thay các giá trị vào công thức (3.18) ta tính được bước vít:   t = 20,14 (mm). Lấy theo tiêu chuẩn t=20 (mm)

2.2.3. Tính toán độ bền và độ cứng vững của trục vít.

Khi tính toán trục vít, coi trục vít là thanh thẳng chịu tác dụng của uốn, xoắn và lực dọc trục.

Ở đây ta tính bền trong trường hợp tiếp xúc ở điểm giữa.

Lực dọc trục do bánh răng rẻ quạt tác dụng lên trục vít (theo công thức 3.11): F_a = 39653 (N)

Lực vòng của trục vít (theo công thức 3.12): Flv = 96887,5 (N)

Lực hướng kính tác dụng lên trục vít T: T = 8723,67 (N)

2.2.4. Chọn bi :

Chọn đường kính của bi là: D_b=10 (mm) số lượng 102 viên.     

2.3.Tính toán thiết kế bánh răng rẻ quạt và thanh răng.

2.3.1 Vật liệu chế tạo bánh răng rẻ quạt :

Bánh răng rẻ quạt thường chế tạo bằng  thép 35X, đôi khi chế tạo bằng thép xêmăngtít 20X. Trong đồ án này ta chế tạo bánh răng rẻ quạt bằng thép C45 (Liên Xô), thường hoá, độ cứng 200HB, s_b=800MPa, s_ch=340 MPa phôi rèn.

Độ rắn của vật liệu chế tạo HB <350 , nên ta tìm được K_Hp=0,01,chọn sơ bộ  hệ số K_Hv=1,2.

Bánh răng rẻ quạt là bánh răng trụ răng thẳng.

2.3.2 Tính bền  bánh răng rẻ quạt

Tính bền bánh răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc.

Tính toán nhằm thoả mãn điều kiện tiếp xúc lớn nhất s_H sinh ra khi các đôi răng ăn khớp không vượt quá trị số cho phép [s_H].

Ta có:

q_n-cường độ tải trọng pháp tuyến(tải trọng riêng).

Z_M-hệ số xét đến cơ tính của vật liệu.

Do bánh răng rẻ quạt chế tạo bằng thép  nên Z_M=275(MPa)^1/2_.

Vì hiện tượng tróc rỗ xảy ra tại phần chân răng gần vùng tâm ăn khớp,nên ta tính toán độ bền tiếp xúc của răng tại tâm ăn khớp.

Với bánh răng bằng thép Z_M=275( MPa)^1/2

Thay những thông số vào công thức ta tính được ứng suất tác dụng lên bề mặt răng của bánh răng rẻ quạt.: s_H = 154,7MPa^1/2< [s_H] = 600MPa^1/2

 2.3.3 Thiết kế chọn bánh răng rẻ quạt   

1. Đường kính đỉnh răng:

d_a=d_rq+2.m=146+2.8=162 (mm)

2. Đường kính chân răng:

d_f=d_rq-2,5.6=146-2,5.8=126 (mm)

3. Góc ăn khớp : 20⁰

4. Chiều rộng bánh răng: bw = 52,8 (mm)

5. Môđun của bánh răng rẻ quạt :m=8

* Tính số răng của cung răng rẻ quạt:

Cung răng rẻ quạt có số đo góc băng 103⁰, vậy số răng của cung răng rẻ quạt là : n = 5,15 (răng), do đó ta chọn n=5 (răng).

* Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền uốn.

Thay số vào công thức trên ta tính được : T = 0,0487 (MN)

Chiều rộng răng bánh răng rẻ quạt b=58,2 (mm).

Chiều cao răng bánh răng rẻ quạt h=( 162-126)/2=18 (mm).

Bước vít của trục vít : t=20 (mm).

Thay vào công thức tính được ứng suất uốn :

e = 641 (MN/m²)< [s_u] = 800MPa^1/2

=> Thoả mãn tiêu chuẩn thiết kế.

KẾT LUẬN

Qua một thời gian nỗ lực cố gắng cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo: T.S………...….. cùng các thầy trong Bộ môn Ôtô quân sự em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp với các nội dung chính sau:

1. Giới thiệu chung về xe KRAZ-260.

Giới thiệu về xe KRAZ-260 đặc điểm tính năng và các thông số cơ bản của xe. Nêu công dụng và phân loại các hệ thống lái điển hình trên xe quân sự trong quân đội hiện nay.

2. Phân tích chọn phương án thiết kế cơ cấu lái của hệ thống lái xe KRAZ-260.

Tham khảo thông số và yêu cầu của hệ thông lái trên xe KRAZ-260, phân tích làm rõ kết cấu hệ thông lái và nguyên lý làm việc của hệ lái của xe chọn phương án thiết kế.

3. Tính toán thiết kế và kiểm nghiệm bền các chi tiết của cơ cấu lái xe KRAZ-260.

Tính toán lực và moomen tác dụng lên các chi tiết trong quá trình làm việc, thiết kế trục vít, chọn bi, thiết kế bánh răng rẻ quạt và thanh răng và kiểm bền.

4. Một số lưu ý trong quá trình sử dụng của cơ cấu lái

Nêu các yêu cầu ky thuật trong quá trình kiểm tra điều chỉnh, bảo dưỡng sửa chữa. Các hư hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn : T.S……..…….. cùng các thầy trong Bộ môn Ôtô quân sự, Khoa Động lực đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này. 

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hữu Cẩn - Phan Đình Kiên. Thiết kế và tính toán ôtô- máy kéo. Tập 2 (phần 2). Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp,1968.

[2]. TS Nguyễn Phúc Hiểu - TS Vũ Đức Lập. Lý thuyết ôtô Quân sự . Nhà xuất bản quân đội nhân dân. Hà Nội – 2002.

[3]. Vũ Đức Lập. Hướng dẫn thiết kế môn học “Kết cấu tính toán ôtô Quân sự” tập IV: HỆ THỐNG LÁI. Học viện kỹ thuật quân sự. Hà Nội – 1998.

[4].  Vũ Đức Lập, Phạm Đình Vi. Cấu tạo ôtô quân sự. Tập 2. Học viện kỹ thuật quân sự. Hà Nội – 1995.

[5]. Hướng dẫn sử dụng xe KRAZ-260. Bản tiếng Nga – 1990.

[6]. PGS.TS Vũ Đức Lập. Sổ tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô. Học viện kỹ thuật quân sự. Hà Nội – 2005.

[7]. Trần Minh. Sức bền vật liệu. Tập 2. Học viện kĩ thuật quân sự. Hà nội-2002

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"