MỤC LỤC

MỤC LỤC...1

I. KHÁI QUÁT VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG:. 4

1. Truyền trục chính : 4

2. Vi sai : 4

3. Bán trục : 5

4. Moay ơ: 6

5. Chọn phương án thiết kế : 6

II. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN TRUYỀN LỰC CHÍNH.. 9

1. Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính: 9

a. Chọn tải trọng tính toán: 9

b. Chọn các kích thước cơ bản của cặp bánh răng truyền lực chính. 9

2. Xác định lực và ứng suất tác dụng lên truyền lực chính. 12

3. Tính kiểm tra bền bánh răng truyền lực chính. 13

4. Tính trục và chọn ổ của truyền lực chính. 14

a. Chọn sơ bộ đường kính trục. 14

b. Tính chính xác đường kính trục. 14

III. TÍNH TOÁN VI SAI. 15

1. Xác định kích thước cơ bản của bánh răng bộ vi sai 15

2. Chọn chế độ tải trọng và tính toán bền. 16

3. Tính bền bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc. 17

IV. TÍNH TOÁN BÁN TRỤC. 18

1. Các chế độ tải trọng tính toán. 18

a. Khi lực kéo Z_k đạt giá trị cực đại 18

b. Khi lực phanh Z_pmax đạt giá trị cực đại 19

c. Lực ngang (Y_max) đạt giá trị cực đại (khi xe quay vòng  bị trượt ngang). 19

d. Khi lực thẳng đứng đạt giá trị cực đại: 19

2. Tính bền bán trục. 19

a. Chế độ lực kéo cực đại 20

b. Chế độ lực phanh cực đại 20

c. Chế độ lực ngang cực đại 20

d. Chế độ lực thẳng đứng cực đại 20

V. DẦM CẦU.. 21

1. Phân tích kết cấu, chọn loại dầm cầu. 21

2.Tính toán bền dầm cầu chủ động không dẫn hướng. 21

a. Chế độ lực kéo cực đại 21

b. Chế độ lực phanh cực đại. 22

c. Chế độ lực ngang cực đại. 23

d. Chế độ lực thẳng đứng cực đại 23

KẾT LUẬN…….24

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….25

THIẾT KẾ CẦU CHỦ ĐỘNG

I. KHÁI QUÁT VỀ CẦU CHỦ ĐỘNG

Cầu chủ động trên ô tô bao gồm: truyền lực chính, bộ vi sai, bán trục, moay ơ và bánh xe được lắp thành một cụm chi tiết bên trong vỏ cầu. Dùng để biến đổi và truyền momen xoắn từ truyền động các đăng đến các bánh xe làm ô tô chuyển động.

1. Truyền lực chính :

a. Truyền lực chính đơn:

Cac kiểu truyề lực chính đơnthể hiện như hình dưới.

b. Truyền lực chính kép:

Truyền lực chính kép có tỷ số truyền được tạo bởi hai cặp bánh răng ăn khớp. Gồm truyền lực chính trung tâm hay truyền lực chính bên (cạnh). Truyền lực chính kép được sử dụng trên ô tô cần tỷ số truyền lớn khi truyền lực chính đơn không đáp ứng được.

2. Vi sai :

Bộ vi sai là một thiết bị dùng để chia mô men xoắn của động cơ thành hai đường, cho phép hai bên bánh xe quay với hai tốc độ khác nhau. Bộ vi sai trên xe có 3 nhiệm vụ:

- Truyền mô men của động cơ tới các bánh xe.

- Đóng vai trò là cơ cấu giảm tốc cuối cùng trước khi mô men xoắn truyền tới các bánh xe.

a. Vi sai mở :

Bộ vi sai mở luôn cung cấp một mô men cố định cho mỗi bánh xe. Có hai yếu tố quyết định đến việc cung cấp mô men cho các bánh xe, đó là thiết bị và lực kéo. Trong điều kiện đường khô ráo, lực bám tốt, giá trị mô men cung cấp cho các bánh xe bị giới hạn bởi động cơ và các bánh răng. 

b. Vi sai trượt giwois hạn (một phần):

Đây có lẽ là dạng chung nhất của loại vi sai trượt giới hạn. Loại vi sai này có tất cả các thành phần của một bộ vi sai mở, nhưng có thêm một hộp lò xo và một bộ ly hợp. 

c. Vi sai có khóa:

Bộ vi sai khoá rất hữu ích trong trường hợp chiếc xe của bạn chạy trên đường rất xấu. Kết cấu của nó cũng giống với loại vi sai mở nhưng được kết hợp thêm cơ cấu thuỷ lực, khí nén hoặc điện để khoá các bánh răng đầu ra lại với nhau. 

3. Bán trục:

- Công dụng: Dùng để truyền moment từ truyền lực chính đền các bánh xe chủ động.

- Yêu cầu: Truyền được moment quay đến các bánh xe chủ động. Khi truyền moment đến các bánh xe dẫn hướng và chủ động phải đảm bảo tốc độ góc của bánh xe điều đặn.

- Các loại bán trục:

- Bán trục không giảm tải: là ổ tựa đặt bên trong và bên ngoài, đặt trực tiếp lên nửa trục (hình a).

- Bán trục giảm tải 1/2: là ổ trục bên trong đặt trên vỏ vi sai và ở bên ngoài đặt trực tiếp lên nửa trục (hình b).

5. Chọn phương án thiết kế :

a. Cầu chủ động:

Chọn theo sơ đồ 4x2 (động cơ đặt trước, cầu chủ động đặt sau). Sơ đồ nguyên lý thể hiện như hình dưới.

b. Truyền lực chính: Chọn loại đơn dạng bánh răng côn dạng hypoit

d. Chọn bán trục:

- Do xe ô tô, trọng tải tối đa 2380kg và với yêu cầu tính đơn giản kết cấu ta chọn  loại bán trục giảm tải 1/2.

6. Chọn xe cơ sở:

Xe cơ sở dùng để thiết kế là xe KIA K2700. Thông số cho trước xe KIA K2700 được thể hiện như sau:

- Trọng lượng toàn bộ: G = 2985 kg

- Trọng lượng phân bố lên cầu trước, cầu sau: G₁=1194 kg,G₂=1791 kg

- Chiều cao trọng tâm xe: h_g = 985 mm

II. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN TRUYỀN LỰC CHÍNH

1. Xác định các thông số cơ bản của truyền lực chính:

a. Chọn tải trọng tính toán:

Đối với ô tô có công thức bánh xe 4x2 tải trọng tính toán xác định theo mô men cực đại của động cơ khi xe chuyển động ở số truyền 1.

=> Chọn mômen cực đại nhỏ ⇒ M_tt= 721 Nm

b. Chọn các kích thước cơ bản của cặp bánh răng truyền lực chính.

i₀= 5,45 ⇒ Z₁= 7 răng, Z₂= Z₁× i₀= 7× 5,45 =38,15 răng => chọn 36 răng.

Trong đó:

- Z₁ : Số răng của bánh răng quả dứa (chọn theo sách BTL-TT Ô TÔ).

- Z₂ : Số răng của bánh răng vành chậu.

Tra bảng 4.2/trang66 sách BTL-TT ÔTÔ ⇒ hệ số dịch chỉnh ξ= 0.666

2. Xác định lực và ứng suất tác dụng lên truyền lực chính

* Góc côn chia:

- Góc côn chia bánh nhỏ: δ₁

- Góc công chia bánh lớn: δ₂

a. Đối với bánh răng chủ động:

Thay số ta được: Q1= 39887,33 N

b. Bánh răng bị động:

- Lực chiều trục : Q2= 21006,43 N

3. Tính kiểm tra bền bánh răng truyền lực chính.

a. Kiểm tra bánh răng theo ứng suất uốn:  

Với y là hệ số dạng răng được xác định theo số răng tương đương Z_tđ

Z_tđ1 = 23,04  =>  chọn 23 răng

Z_tđ2 = 235,33 =>  chọn 235 răng

Tra bảng 3-18 trang giáo trình BTL - CTM ta có

y₁=0,451

y₂=0,517

=>Ta thấy σ_u thoả mãn điều kiện

b. Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc:

E = 2,15.10⁵ (N/m²) : mô đun đàn hồi của vật liệu

w = (1500-2500) MN/m² : ứng suất tiếp xúc cho phép

Suy ra: w_t=1732,908 MN/m²< =1500 - 2500 (MN/m²)

Vậy truyền lực chính thỏa mãn bền theo điều kiện tiếp xúc.

4. Tính trục và chọn ổ của truyền lực chính

a. Chọn sơ bộ đường kính trục:

=> Chọn d₁ = 55 mm

Khoảng cách 2 ổ bi

L = 2,5.d = 2,5.55 = 137,5 mm

- Chọn phương pháp bố trí a thường sử dụng trong bộ truyền lực chính

- Chọn ổ đũa với d= 55 mm ta chọn ổ đũa cỡ trung kí hiệu 7311 có dxBxD lần lượt  là 55x29x120 (Sách BTL-CTM)

b. Tính chính xác đường kính trục:

- Moment tổng hợp: M_z=M_tt= 721 N.m

- Đường kính trục tại tiết diện nguy hiểm:

Sau khi tính toán ta chọn d = 40mm

Chọn ổ đũa 7308 với kích thước dxBxD = 40x23x90 (mm)

III. TÍNH TOÁN VI SAI

1. Xác định kích thước cơ bản của bánh răng bộ vi sai

* Chọn:

- Hệ số khóa vi sai k_σ=0.1

- Chọn sơ bộ mô đun của các bánh răng vi sai theo kinh nghiệm là m_s=5

- Chọn số bánh răng hành tinh q=4

- Góc nghiêng răng

- Hiệu suất truyền lực η_tl=0,93

- Số răng của bánh răng bán trục Z_b= 12 răng

a. Xác định tỷ số truyền:

Tỷ số truyền được chọn  theo kinh nghiệm:  i_ht= 1,5

3. Tính bền bánh răng theo ứng suất uốn và ứng suất tiếp xúc

- Tính ứng suất uốn: σ_u = 2165,24  (không quá 20%) < [σ_u]=(1000÷ 2000) MN/m²

- Bán kính bánh răng tương đương:

r_td1 = 48,0739  mm

r_td2 =108,1664 mm 

Với [σ_tx]=(2500÷ 4000) MN/m²

Vậy ta có bảng thông số bánh răng bộ vi sai

IV. TÍNH TOÁN BÁN TRỤC.

Bán trục được bố trí trong dầm cầu để truyền mômen xoắn từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động.

Do xe có tải trọng nhỏ vì vậy dựa vào cách phân loại ta chọn phương án thiết kế  như sau:

Theo kết cấu của  cầu: phương án  cầu rời được chọn

Theo mức độ chịu lực hướng kính và chịu lực trục: phương án loại nửa trục  giảm tải 1/2 được chọn

1. Các chế độ tải trọng tính toán

a. Khi lực kéo Z_k đạt giá trị cực đại

 Lực kéo tính theo điều kiện bám: P_kmax=  = 7164 N=> chọn làm thông số tính toán

- Xác định phản lực pháp tuyến của đường:

- λ₂: hệ số phân bố tải trọng lên cầu khi kéo. Chọn λ₂=1,5 khi xe lên dốc

Suy ra: Z_bx = 13432,5N

b. Khi lực phanh Z_pmax đạt giá trị cực đại:

- λ_p2: hệ số phân bố tải trọng lên cầu khi phanh. Chọn λ_p2=0,7 khi xe lên dốc

- Xác định phản lực pháp tuyến của đường: Z_bx = 6268,5N

d. Khi lực thẳng đứng đạt giá trị cực đại:

Với: k_đ: hệ số tải trọng động chọn để tính cho xe tải. Chọn k_đ=1,9         

2. Tính bền bán trục

* Chọn:         

- Vật liệu chế tạo bán trục là thép hợp kim C25CrMn

- Có [σth]=750 MN/m2: ứng sất uốn tổng hợp

- Đường kính bán trục tại tiết diện tính toán: d = 45 mm

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm ổ lăn đầu tiên: b=150 mm

- Khoảng cách tâm 2 ổ lăn: a= 500mm

+  Chọn ổ đũa 7309 với kích thước 45x26x100

+ Chọn ổ bi cho bán trục: 46209 với kích thước 45x19x85

V. DẦM CẦU

1. Phân tích kết cấu, chọn loại dầm cầu

Dầm cầu ô tô thường dùng hệ thống treo phụ thuộc. Theo kết cấu có các loại dầm cầu sau:   

- Không dẫn hướng, không chủ động

- Dẫn hướng, không chủ động

- Không dẫn hướng, chủ động

2.Tính toán bền dầm cầu chủ động không dẫn hướng

a. Chế độ lực kéo cực đại:

Trong đó l là khoảng cách từ moayơ bánh xe đến điểm đặt nhíp,từ thông số tham khảo ta chọn: l = 300 (mm) = 0,3(m)

M_đ = Z_bx.l = 13432,5.0,3 = 4029,75 (Nm)

M_n = P_kmax.l = 4526,8.0,3 = 1358,05 (Nm)

M_x = P_max.r_bx = 4526,8.0,444 = 1751,88 (Nm)

Vậy dầm cầu đảm bảo được độ bền.

b. Chế độ lực phanh cực đại:

Vậy dầm cầu đảm bảo được độ bền.

d. Chế độ lực thẳng đứng cực đại:

- Phản lực pháp tuyến của đường : Z_bx = 17014,5N

- Ứng suất cắt tại mặt cắt nguy hiểm: σ = 296,85 MN/m²

Vậy độ bền uốn được đảm bảo.

KẾT LUẬN

   Qua một thời gian thực hiện đồ án với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy : ThS…………, đến nay đã hoàn thành đồ án này. Nhưng trong quá trình tính toán, kết quả bài đồ án vẫn còn là lý thuyết, vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo của thầy để được hoàn thiện hơn, làm nền tảng cho đồ án tốt nghiệp sau này.

   Em xin chân thành cảm ơn.

                                                                                                                                                               TPHCM, ngày … tháng … năm 20…

                                                                                                                                                            Sinh viên thực hiện

                                                                                                                                                               ………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hưỡng dẫn đồ án môn học: “THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ - MÁY KÉO” tập 1. NXB ĐHQGTPHCM - 2005. Tác giả Nguyễn Hữu Hường - Phạm Xuân Mai - Ngô Xuân Trác.

2. Giáo trình “THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Ô TÔ - MÁY KÉO”. NXB ĐHQGHN - 1978. Tác giả Nguyễn Hữu Cẩn - Trương Minh Chấp - Dương Đình Khuyến -Trần Khang.

3. “THIẾT KẾ CHI TIẾT MÁY” NXB GD. Tác giả Nguyễn Trọng Hiệp - Nguyễn Văn Lẫm.

4. Lê Công Dưỡng (chủ biên) “VẬT LIỆU HỌC” NXB KH&KT - 1997.

5. Internet

"TẢI VỀ ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ ĐỒ ÁN"