kiểm nghiệm cầu chủ động của xe kamaz

Chơng I
GiớI THIệU CHUNG Về XE KAMAZ
1.1 Giới thiệu chung về xe Kamaz:
Kamaz là dòng xe tải hạng nặng do nh mỏy ụtụ Kamaxki ca Nga sản xuất
từ những năm đầu của thập niên 70 của thế kỷ trứơc.Các nhà khao học đã rày
công ngiên cứu 1 dòng xe có thể làm viêc ở những có điều kiện làm việc rất khó
khăn và họ đă thanh công, đợc các bạn hàng trong nơc cũng nh ngoài nớc rất tin
dùng dòng xe này bởi khả năng thông qua nhiều đìa hìng khác nhau và nhiều
tính năng u việt khác của nó. Dòng xe này đợc chế tạo nhằm mục đích chuyên
chở các loại vât liệu, khoáng sản và các loại nguyên liệu khác.
Kamaz là dòng xe có rât nhiều loại: Kamaz 5320(6ì4), Kamaz 5321(6ì4),
Kamaz 5410 (4ì4), Kamaz 54115(6ì4). Với khối lợng chở cũng rất đa dạng:
có loại chở 5 tấn, có loại chở 10 tấn.
Hỡnh 1.1 Hỡnh dỏng ngoi ca ụtụ KamAZ - 5320
Xe Kamaz - 5320 t ng c diesel Kamaz 740 phớa trc, trong bung
lỏi, vỡ vy h s s dng chiu di tng lờn, ngi lỏi nhỡn thoỏng hn, tm quan
sỏt rng hn, ng c c lm mỏt tt hn do tn dng c dũng khớ ngc
v ca bin c thit k t lt v ng trc thun tin trong bo dng sa
cha, thay th. Trờn xe s dng dn ng ly hp thu lc tr lc khớ nộn, cú b
chia t trc hp s chớnh vi dn ng khớ nộn, c trang b vi sai gia cu
gia v cu sau, h thng phanh nhiu dũng c lp,nhm nõng cao tin
cy, kh nng thụng qua ca xe trong cỏc iu kin khai thỏc khỏc nhau .
4
Động cơ : Xe Kamaz- 5320 sử dụng động cơ Diesel kiểu Kamaz – 740 bốn
kỳ , 8 xi lanh, bố trí hình chữ V, công suất lớn nhất 210 mã lực ở số vòng quay
trục khuỷu 2600 vg/ph. Mô men xoắn lớn nhất 65 KG.m ở số vòng quay trục
khuỷu 1600 – 1800 vg/ph.
Hệ thống truyền lực : Kiểu cơ khí, có cấp, bố trí theo sơ đồ thông qua gồm ly
hợp, bộ chia ( hộp số phụ đặt trước hộp số chính ), hộp số chính, truyền động
các đăng và cầu chủ động .
- Ly hợp kiểu ma sát khô, hai đĩa, thường đóng. Đĩa bị động có giảm chấn xoắn,

lò xo ép bố trí xung quanh, dẫn động mở ly hợp bằng thuỷ lực (thuỷ tĩnh ) có trợ
lực khí nén .
- Bộ chia hai cấp ( tỷ số truyền 1 và 0,815 ), bố trí trước hộp số chính dẫn động
điều khiển bằng khí nén .
- Hộp số chính cơ khí ba trục dọc, 5 số truyền, đồng tốc quán tính hoàn toàn ở
số II –III và IV – V. Dẫn động bằng cơ khí.
- Truyền động các đăng hở, khớp các đăng dùng ổ thanh lăn kim.
- Xe có hai cầu chủ động bố trí theo sơ đồ thông qua. Cầu chủ động giữa và sau
đều sử dụng truyền lực chính kép bố trí trung tâm gồm có một cặp bánh răng
côn xoắn và một cặp bánh răng trụ răng nghiêng, tỷ số truyền là 5,43. Vi sai
bánh răng côn có bốn bánh răng vệ tinh. Bán trục giảm tải hoàn toàn.
Hệ thống treo : Treo trước kiểu nhíp và có giảm chấn ống. Treo sau là treo cân
bằng có phần tử đàn hồi nhíp và 6 thanh giằng.
Hệ thống chuyển động : gồm bánh xe và lốp. Lốp loai radial (hướng kính ) ký
hiệu lốp là 260 – 508P, áp suất trong lốp là 4,3 KG/cm
2
.
Các hệ thống điều khiển :
- Hệ thống lái kiểu cơ khí có trợ lực thuỷ lực gồm cơ cấu lái, dẫn động lái, trợ
lực lái .
Cơ cấu lái kiểu vít - đai ốc – thanh răng – cung răng tỷ số truyền là 20, có
bộ truyền bánh răng côn tỷ số truyền bằng 1. Dẫn động lái cơ khí gồm vành lái ,
cọc lái, trục lái, các đăng trục lái, đòn quay đứng, cam quay, thanh lái dọc, đòn
quay ngang thanh lái ngang và các khớp nối ( rôtuyn ).
5
- Hệ thống phanh nhiều dòng độc lập gồm phanh chính, phanh tay, phanh bổ trợ
và phanh chậm dần. Phanh chính có cơ cấu phanh kiểu tang trống, 2 guốc
phanh, dẫn động kiểu khí nén, 2 dòng độc lập ( cầu trước + cầu giữa và cầu
sau ). Phanh rơmoóc kiểu hỗn hợp. Phanh tay có cơ cấu phanh guốc ở bánh xe
và dẫn động khí nén. Phanh bổ trợ ( còn gọi là phanh động cơ ) cơ cấu phanh

kiểu tiết lưu, dẫn động bằng khí nén và đặt ở ống xả của động cơ.
Khung, ca bin, thùng xe :
- Khung xe: kiểu hai dầm dọc, có sáu dầm ngang, phía trước có đòn chắn và
phía sau có kết cấu kéo moóc.
- Ca bin lật , kiểu kín, có 3 chỗ, ghế lái điều chỉnh được .
- Thùng xe kim loại, thành bên và sau có thể lật. Chiều dài thùng xe là 5200mm,
chiều cao thành kim loai là 500mm. Diện tích sàn trở hàng là 12,05m
2
. Các
thông số kích thước cơ bản của xe được biểu diễn trên hình 1.2 .
Hình 1.2 Các kích thước của ôtô KamAZ - 5320
6
1.2 Các thông số kỹ thuật cơ bản của xe Kamaz – 5320: Các thông số kỹ
thuật cơ bản của xe Kamaz - 5320 đựơc chỉ ra trên bảng 1.1
Bảng 1.1
STT
(1)
Thông số kỹ thuật
(2 )
Giá trị – kiểu
(3 )
Đơn vị
(4 )
1
Thông số khối lượng
Tải trọng trên đường tốt 8.440 Tấn
Trọng lượng xe khi đầy tải 155000 KG
Trọng lượng xe khi không tải 70600 KG
Tải trọng phân bố ra cầu trước 45000 KG
Tải trọng phân bố ra cầu giữa-sau 110000 KG

Trọng lượng moóc kéo trên đường tốt 12 Tấn


2
Thông số kích thước
Chiều dài cơ sở 3850 mm
Khoảng cách cầu giữa và cầu sau 1320 mm
Chiều rộng cơ sở cầu trước 2026 mm
Chiều rộng cơ sở cầu giữa - sau 1856 mm
Chiều dài toàn bộ 7435 mm
Chiều rộng toàn bộ 2506 mm
Chiều cao nóc cabin 2830 mm
Chiều dài thùng xe 5200 mm
Chiều rộng thùng xe 3200 mm
Chiều cao thùng xe 500 mm
Chiều cao sàn xe 1350 mm
(1)
Thông số chất lượng khai thác
Vận tốc lớn nhất khi toàn tải 80 - 100 Km/h
(2 ) (3 ) (4 )
3
Tiêu hao nhiên liệu khi vận tốc V=60
km/h
26 lít /100Km
Khoảng sáng gầm xe 295 mm
Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo vết
bánh xe
8.5 m
Bán kính quay vòng nhỏ nhất theo tai xe 9.3 m
Dự trữ hành trình theo nhiên liệu 650 Km

Nhiên liệu Diezel
Góc vượt trước 26 độ
Góc vượt sau 30 độ
Góc vượt dốc lớn nhất 35 độ
7
Quãng đường phanh khi đầy tải ở vận tốc
V=40 Km/h
17.2 m
Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn
hướng ngoài
45 độ
Góc quay lớn nhất của bánh xe dẫn
hướng trong
25 độ
4
Động cơ đốt trong
Loại động cơ Kamaz-740 Điesel, 4 kỳ
8 xi lanh
Đường kính xylanh x hành trình 120 x 120 mm
Dung tích công tác 10,85 lít
Nemax/neN 210/2600 Mãlực/v.p
-1
Memax/neM 6 65/1600-1800Mã lực/v.p
-1
Tỷ số nén 17
1.3.CÇu chñ ®éng xe kamaz
8
Hình 1.2: Cầu chủ động xe kamaz
Cầu chủ động xe kamaz 5320 nằm ở cầu giữa và cầu sau. 2 cầu này đợc liên
kết với nhau bằng vi sai côn đói xứng, có khoá vi sai và đợc truyền mômen xoắn

chỉ bằng 1 đờng truyền. Truyền lực chính của cầu là TLC kép bố trí trung tâm.
Bánh răng trụ chủ động đựơc chế tạo liền trục với trục trung gian, bấnh răng trụ
bị động là 1 vành răng đợc ghép với bánh răng trên vỏ sai bằng mối ghép bu lông
Vi sai cầu là vi sai côn đối xứng, bán trục là bán trục giảm tảI hoàn toàn, bánh
răng bán trục liên kết với bánh răng vi sai, dầm cầu là dầm liền để tăng tính chịu
lực.
Chơng II
phân tích đặc điểm kết cấu cầu xe kamaz
2.1 Yêu cầu đối với cầu xe
Cầu xe chủ động là tổng thành cuối cùng trong hệ thống truyền lực. Nó có
chức năng là tăng mô men, truyền mô men và phân phối mô men xoắn tới các
9
bánh xe chủ động. Mặt khác nó còn nhận phản lực từ mặt đờng tác dụng lên và
đỡ toàn bộ phần trọng lợng của xe phân bố lên cầu.
Cầu chủ động của ô tô bao gồm các cụm tổng thành sau:
- Truyền lực chính
- Cơ cấu vi sai
- Bán trục
- Dầm cầu
Để đảm bảo khả năng làm việc cầu xe phải đạt đợc các yêu cầu sau :
- Bảo đảm truyền lực đều, có tỷ số truyền hợp lý phù hợp với chất lợng kéo và
tính kinh tế nhiên liệu.
- Hiệu suất truyên động cao, làm việc không ồn.
- Kích thớc nhỏ gọn để tăng khoảng sáng gầm xe.
- Trọng lợng nhỏ để giảm tải trọng động.
- Đảm bảo động học đúng các bánh xe dẫn hớng và toàn xe khi quay vòng.
2.2 Truyền lực chính
Truyền lực chính là một bộ phận rất quan trọng trong cầu xe,
a. Công dụng, yêu cầu
Truyền lực chính có những công dụng nh sau :

- Truyền và thay đổi mô men
- Thay đổi phơng truyền lực
Để bảo đảm khả năng làm việc truyền lực chính cần đạt các yêu cầu:
- Đảm bảo tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm hiệu suất cao ngay cả khi
nhiệt độ và số vòng quay thay đổi.
- Đảm bảo đủ bền, độ cứng vững cao, gối đỡ làm việc không ồn, kích thớc nhỏ
gọn.
Đối với cầu chủ động của xe kamaz thì dùng truyền lực chính kép bố trí trung
tâm.
b.Truyền lực chính của xe kamaz 5320.
TLC của xe Kamaz là TLC kép bố trí trung tam. Truyền lực chính này có trục
chủ động xuyên thông để dẫn động cầu giữa và cầu sau bằng 1 đờng truyền.
Gồm 2 cụm
Cấp thứ nhất bao gồm cặp bánh răng côn có cấu tạo nh trong các truyền lực
chính một cấp bánh răng côn đã trình bày. Trong kết cấu này bánh răng côn bị
động không lắp lên vỏ vi sai mà đợc chế tạo liền với một bánh răng trụ nhỏ. Trục
mang bánh răng côn bị động và bánh răng trụ nhỏ đợc gối trên vỏ cầu băng hai ổ
bi.
Cấp thứ hai bao gồm một cặp bánh răng trụ: bánh răng trụ chủ động đợc chế
tạo liền trục với trục bánh răng côn bị động; bánh răng trụ bi dộng là 1 vành răng
đợc lắp với vỏ vi sai bằng các bulông.

10
H-2.1 Truyền lực chính
kép

Truyền lực chính kép là bộ truyền sử dụng 2 cặp bộ truyền ăn khớp, so với
truyền lực chính đơn thì truyền lực chính kép có tỷ số truyền lớn hơn mà vẫn
đảm bảo khoảng sáng gầm xe tốt .
ổ đỡ bên trái của trục trung gian đựoc đặt trong hốc của bánh răng côn bị

động là ổ thanh lăn kim. ổ này dùng để đỡ. 2 ổ bên trái của trục trung gian là ổ
thanh lăn côn làm nhiệm vụ đỡ chặn, điều chỉnh khe hở 2 ổ này là dùng đệm bên
trên. Đồng thời nó cũng dùng để điều chỉnh sự ăn khớp của 2 bánh răng côn.
2.3 Vi sai
Vi sai là bộ phận rất quan trọng trong cầu xe,
a. Công dụng, yêu cầu
Vi sai có những công dụng nh sau :
Đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay đợc với các tốc độ góc khác nhau,
đồng thời dùng để phân chia mô men xoắn cho các bánh xe của một cầu xe chủ
động hoặc cho các cầu xe chủ động của một xe.
Để bảo đảm khả năng làm vi sai cần đạt các yêu cầu:
- Phân phối mô men cho các bánh xe một cách hợp lý
- Bảo đảm cho các bánh xe quay với các vận tốc góc khác nhau. Khi quay
vòng các hệ số cản trên một cầu khác nhau và hệ số bám khác nhau
- Hiệu suất làm việc cao, độ tin cậy làm việc tốt, kích thớc và trọng lợng nhỏ.
b. Phân tích kết cấu vi sai của cầu chu động của xe kamaz 5320
Vi sai của cầu chu động của xe kamaz là vi sai côn đối xứng.đây là loại vi sai
rât phổ biến. Các bánh răng hành tinh trong vi sai và vỏ vi sai có the tháo rời Vi
sai đối xứng thuộc loại vi sai có ma sát trong bé
Vi sai đối xứng thuộc loại vi sai có ma sát trong bé. Về mặt kết cấu xe có tải
trọng lớn và xe có tải trọng bé vi sai nh nhau chỉ khác ở số bánh răng vi sai, ở kết
cấu vỏ vi sai và các bánh răng bán trục. Số bánh răng hành tinh phụ thuộc vào
mô men xoắn đặt trên vỏ vi sai và bánh răng hành tinh với vỏ vi sai có thể tháo
rời đợc hoặc liền nhau. Tổng số răng của bánh răng bán trục chọn bằng bội số
của số của số răng bánh răng hành tinh. Mặt tháo rời thờng đi qua trục của các
bánh răng hành tinh, các nữa hộp đợc lắp đồng tâm nhờ các gờ. Mặt bích của vỏ
vi sai dùng lắp ghép bánh răng bị động của truyền lực trung ơng. Giữa các mặt tỳ
của bánh răng hành tinh mặt cầu thờng có đĩa đồng để giảm ma sát và để dễ đặt
đúng các bánh răng vi sai.
11

Hinh 2.2: sơ đồ nguyên lý của vi sai côn đôí xứng
* u điểm :
- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ
- Việc phân phối mô men xoắn cho các bánh xe chủ động thích hợp với những
trờng hợp xe chạy trên đờng tốt hoặc điều kiện chuyển động của hai bánh xe nh
nhau.
- Giảm tải trọng động cho dẫn động các bánh xe, giảm mòn lốp, giảm suất
tiêu hao nhiên liệu và điều khiển dễ dàng.
* Nhợc điểm :
Ma sát của bộ vi sai bé nên giảm khả năng thông qua của xe khi một bánh xe
nằm ở đờng lầy.
Loại này hiện nay đợc sử dụng phổ biến và nhất là trên các loaị xe du lịch và
xe tải trọng nhỏ.
2.4 Bán trục
.a. Công dụngyêu cầu
Bán trục có những công dụng :
- Truyền mô men xoắn từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động
- Chịu một phần tải trọng từ mặt đờng truyền lên qua bánh xe.
Để bảo đảm khả năng làm bán cần đạt các yêu cầu:
- Dù hệ thống treo nằm ở vị trí nào truyền động đến các bánh xe chủ động cũng
phải đảm bảo truyền hết mô men xoắn đến các bánh xe chủ động.
- Khi truyền mô men quay vận tốc góc của các bánh xe chủ động cũng nh bánh
xe dẫn hớng đều không thay đổi.
b. Phân tích kết cấu bán trục trên cầu chủ độnh xe kamaz
12
Bán trục trên cầu chủ độnh xe kamaz là loại bán trục giảm tải hoàn toàn.ổ ở
ngoài là 2 ổ bi côn
Nh vậy bán trục chỉ chịu tác dụng của mô men M
k
hay M

p
từ phía vi sai (khi
phanh bằng phanh trung ơng) và mô men M
k
hay M
p
từ phía đờng tác dụng lên
(khi hãm bằng phanh trung ơng)
Các lực X
k
, Y, Z
bx
sẽ không truyền đến trục mà chỉ truyền đến dầm cầu.

Hình-2.3 Bán trục giảm tải hoàn toàn

* u điểm :
- Nó chỉ chịu mô men xoắn tác dụng lên bán trục khi xe hoạt động.
- Kích thớc của bán trục không yêu cầu lớn mà vẫn bảo đảm truyền tốt mô
men xoắn đến các bánh xe.
- Khi bán trục bị vỡ thì vẫn có thể kéo xe mà không cần dùng thiết bị phụ
khác.
* Nhợc điểm :
Do trục của moayơ bánh xe và bánh răng bán trục của bộ vi sai ở cầu xe
không đồng trục nên khó giữ bán trục vuông góc với bánh xe. Vì vậy khi xiết bu
lông bắt bán trục với moayơ bánh xe sẽ phát sinh biến dạng uốn ở bán trục và
đầu phía trong của bán trục tựa trên thành lỗ của bánh răng bán trục của bộ vi
sai.
Loại này sử dụng phổ biến trên du lịch, ô tô chở khách, các xe vận tải trung
bình và lớn nh: Gaz-53, Maz-200, Zil-150,

13
2.5 Dầm cầu
a. Công dụng, yêu cầu
Dần cầu có những công dụng sau :
Để bảo vệ các cụm cơ cấu bên trong (vi sai, truyền lực chính, ) tránh chảy
dầu bơi trơn ra ngoài, tránh lọt bụi, lọt nớc, vào các cơ cấu bên trong vỏ cầu.
- Với hệ thống treo phụ thuộc còn dùng để đỡ toàn bộ trọng lợng của phần đợc
treo của xe phân bố lên cầu đó. Nó còn nhận và truyền các phản lực, các mô men
phát sinh do tác động tơng hỗ giữa bánh xe với mặt đờng lên khung xe hoặc vỏ
xe.
1.b. Phân tích kết cấu dầm cầu:
Dầm cầu của xe kamaz là dầm cầu liền
Dầm cầu chế tạo bằng phơng pháp đúc, nó có trọng lợng lớn, kích thớc lớn, độ
cứng vững cao. Vì là vỏ cầu ghép nên việc tháo lắp vỏ vi sai và truyền lực chính
ra để điều chỉnh và thay thế dễ dàng hơn so với vỏ cầu loại liền.
Nếu vỏ cầu chế tạo bằng phơng pháp dập hàn thì trọng lợng và kích thớc nhỏ
gọn hơn và giá thành hạ hơn chế tạo bằng phơng pháp đúc (trọng lợng giảm
30%) song nó có nhợc điểm là độ cứng vững không cao, để khắc phục ngời ta có
những biện pháp kết cấu và công nghệ tăng cứng.
Dầm cầu liền đợc áp dụng phổ biến với các loại xe tải trọng vừa và lớn, hiện
nay nó cũng sử dụng với các xe tải, xe kéo nhng có các biện pháp kết cấu để tăng
cứng vững cho vỏ.
Chơng Iii
tính toán kiểm nghiệm cầu xe chủ động
3.1 Các số liệu ban đầu
Để làm cơ sở cho tính toán thiết kế theo đề tài sau đây tôi đa ra các thông số
tham khảo của xe UAZ-31512 :
Bảng3.1:
14

STT Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 Công thức bánh xe 6 x 4
2 Trọng lợng xe không tải 15305 KG
3 Tải trọng 600 kg +2
ngời
4 Chiều dài cơ sỏ 3850 m
5 Phân bố lên các cầu :
- Cầu trớc :
- Cầu sau :
4375
10930

KG
KG
6 Tỷ số của truyền lực chính :
- Cầu trớc :
- Cầu sau :

7,22
7,22
7 Động cơ diezel 4 kỳ 8 Xy lanh
3.2 Tính toán kiểm nghiệm các chi tiết của cầu xe
Trong phần này ta đi tính toán đối với các bộ phận sau :
- Truyền lực chính kép
- Vi sai bánh răng côn đối xứng.
- Bán trục giảm tải hoàn toàn.
- Dầm cầu là loại liền
3.2.1 Tính toán kiểm nghiệm truyền lực chính
Bảng 3.2: Các thông số của TLC
Thông số

Bánh răng
Chủ động Bị động
Số răng Z
1
=12 Z
2
=50
Góc nghiêng đờng xoắn răng
=19
0
Chiều dài đờng sinh trung bình L
m
= 120 mm
Chiều rộng vành răng b
c
= 76 mm b
c
= 70 mm
Mô đun pháp tuyến mặt đáy răng m
n
= 6 mm
Mô đun pháp tuyến trung bình m
ntb
= 4 mm
Hệ số dịch chỉnh răng

1

= 0,255

2

= - 0,250
Góc ăn khớp
=20
0
Nửa góc côn chia

0
1
2,12=


0
2
8,77=

a Xác định các lực tác dụng lên bộ truyền
- Lực vòng xác định theo công thức :
15
Q
1
R
2
P
1
Q
2
R
2

P
2
R
1
H-3.1 Xác định các lực

tb
tt
r
M
P
=
[3.1]
Trong đó :
r
tb
= L
m
.sin
1

= 25 [mm]
tg
1

=
0
1
i
= 0,2162 suy ra

1

=12,2
0

2

=
0
90

-
1

= 77,8
0
Vậy ta có : P = 34806,04 [N]
- Lực chiều trục xác định theo công thức :









+=
i
i

tg
tg
PQ



cos.
cos
sin,
[3.2]
ở đây có dấu (+) vì ta chọn chiều quay của bánh rằng chủ động là quay phải
còn chiều xoắn của răng là xoắn trái và khi xác định lực hớng kính R lấy dấu (-).
Thay số vào và tính cho bánh răng chủ động (vì nó chịu tải nặng hơn)
ta có : Q = 27611,56 [N]
- Lực hớng kính xác định theo công thức sau :

( )
ii
tg
P
R


sin.sincos.
cos
=
[3.3]
Thay số vào ta có : R = 9138,57 [N]
b. Tính toán kiểm tra bền các bánh răng truyền lực chính
- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất uốn :

[ ]
u
n
u
ymb
P

=
85,0
[3.4]
Trong đó : y- Hệ số dạng răng đợc xác định theo số răng tơng đơng Z
tđ

==

3
1
cos.cos
Z
Z
td
9,53 [răng]
Ta chọn Z
tđ
= 9 suy ra y = 0,4

[ ]
u

-ứng suất uốn cho phép,
[ ]
u

=700 900 Mpa
Thay số vào ta có :
n
=224,5.10
6
[N/m
2
] = 400,23 Mpa
Vậy ta thấy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất uốn
- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc :

[ ]
tx
tdtd
tx
rrb
EP

+=
21
11
sin.cos.
.
.418,0
[3.5]
Trong đó :
E-Mô đun đàn hồi của vật liệu bánh răng
E = 2,15.10
5
MPa

itd
r
-Bán kính tơng đơng i=1;2

ii
itb
itd
r
r

cos.cos
2
=
[3.6]

itb
r
-Bán kính trung bình của các bánh răng côn

==
1
sin.

mtb
Lr
25 [mm]
Ta có :
=
td
r
1
39,39 [mm]

=
td
r
2
182,19 [mm]
16
Thay số vào ta có :

=
tx

1766,97 [MPa]

[ ]
25001500 =
tx

[MPa]
Vậy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất tiếp xúc.
3.2.2 kiểm nghiệm trục và ổ đỡ
- Tính toán kiểm nghiêm trục ta tiến hành tính bền uốn và bền mỏi. Do các
trục này ngắn và đợc đỡ khả chắc chắn nên các trục này bảo đảm độ bền làm
việc tốt.
- Chọn ổ đỡ :
Do sử dụng truyền lực chính kép nên ta chọn trục bánh răng trung gian bố trí
theo kiểu bố trí ổ đỡ hai phía. Dựa vào kiểu bố trí trục bánh răng và tra các bảng
trong sách Tính toán thiết kế hệ dẫn động cơ khí tôi chọn nh sau :
+ ổ đỡ trụ ngắn kiểu : 42202 TCVN1502 - 74
+ ổ côn kiểu : 7306 GOST 333 71 (TCVN-1509-74)
- ổ sau khi đợc chọn ta đi phân tích điều kiện làm việc và tính toán kiểm bền
cho ổ. Tính toán kiểm bền cho ổ chủ yếu là theo các thuyết bền và tính bền mỏi.
Bố trí ổ của bánh răng chủ động cần đợc phân tích kỉ các lực tác dụng sao
cho điểm đặt các lực không tập trung tại một vị trí .
Hình 3.2: Sơ đồ ổ đỡ trục trung gian
3.2.3 kiểm nghiệm vi sai
vi sai bánh răng côn đối xứng có sơ đồ động học nh sau :
17

Hình 3.3: Sơ đồ động học vi sai côn đối xứng
Bảng 3.3; Ta có bảng thông số bộ truyền vi sai nh sau :
Thông số

Bánh răng
Vi sai Bán trục
Số răng Z
H
=10 Z
M
=16
Đờng kính chia ngoài
d
e1
= 47,5mm
d
e2
= 76mm
Chiều dài đờng sinh trung bình L= 38 mm
Chiều rộng vành răng b=13,44 mm
Mô đun pháp tuyến trung bình m
ntb
= 4 mm
Nửa góc côn chia

0
1
32=


0
2
58=

Chiều cao chân răng h
f1
=3,38mm h
f2
=6,62mm
Chiều cao đầu răng trung bình h
a1
=5,62mm h
a2
=2,38mm
Góc chân răng

0
1
07,5=
f


0
2
86,9=
f

Góc đầu răng

0
1
86,9=
a

0
2
07,5=
a

Góc nghiêng
Góc ăn khớp

0
35=


0
19=



18


a. Tính toán bền các chi tiết của bộ vi sai :
- Chế độ tính toán nh truyền lực chính :
Mô men tính toán tác dụng lên bánh răng bán trục đợc xác định theo điều kiện
bám :

tt
M
=

2
.5,0

G
.
k
r.
max

= 2041,2 [Nm]
- Lực vòng xác định theo công thức :

tb
tt
r
M
P
=
[3.7]
Trong đó :
r
tb
= L.sin
1

= 20,18 [mm]
Ta có : P = 10114,9 [N]
- Kiểm tra bền bánh răng theo ứng suất uốn :

[ ]

u
n
u
ymb
P

=
85,0
[3.8]
Trong đó :
y- Hệ số dạng răng xác định theo số răng tơng đơng Z
tđ

==

3
cos.cos
H
td
Z
Z
21,45 [răng]
Ta chọn Z
tđ
= 22 suy ra y = 0,373

[ ]
u

-ứng suất uốn cho phép,

[ ]
u

=600 900 Mpa
Thay số vào ta có :
u

= 593,44.10
6
[N/m
2
] = 593,44 Mpa
Vậy ta thấy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất uốn.
- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc :

[ ]
tx
tdtd
tx
rrb
EP

+=
21
11
sin.cos.
.
.418,0
[3.9]
Trong đó :
E-Mô đun đàn hồi của vật liệu bánh răng
E = 2,15.10
5
MPa

itd
r
-Bán kính tơng đơng i=1;2

ii
itb
itd
r
r

cos.cos
2
=

itb
r
-Bán kính trung bình của các bánh răng côn

==
1
sin.

Lr
tb
20,18 [mm]
Ta có :
=
td
r
1
35,48 [mm]

=
td
r
2
56,75 [mm]
Thay số vào ta có :

=
tx

1683,95 [MPa]

[ ]
20001500 =
tx

[MPa]
Vậy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất tiếp xúc.
- Chốt của bánh răng hành tinh đợc kiểm tra theo ứng suất chèn dập và ứng
suất cắt :
19
+ ứng suất chèn dập :
( )
MPa
qbdr
M
tt
d
6050

11
=

[3.10]
Thay số vào ta có :
d

= 63,27.10
6
[N/m
2
] = 63,27 (MPa)

Trong đó : r
1
= 40 [mm]
d
1
= 15 [mm]
+ ứng suất cắt :
( )
MPa
qdr
M
tt
10060

.4
2
11
=


[3.11]
Thay số vào ta có :

= 72,23.10
6
[N/m
2
] = 72,23 [MPa]
3.2.4 kiểm nghiệm bán trục
Hình-3.4 Sơ đồ bán trục giảm tải hoàn toàn

a. Tính bền bán trục
- Loại bán trục giảm tải hoàn toàn này chỉ chịu xoắn, ứng suất tác dụng lên
bán trục xác định theo công thức sau :

x
kk
W
rP .
max
=

[2.35]
Trong đó :
W
x
Mô men chống xoắn của tiết diện.

16
.
.
3
d
JGW
px

==
= 5,3.10
-6
[m
3

]
J
p
- Mô men quán tính của tiết diện khi xoắn [m
4
]

32
.
4
d
J
p

=
= 7,95.10
-8
[m
4
]
d - đờng kính bán trục [30 mm]
r
k
= 0,378 [m]
Thay vào ta có :


= 385,133.10
6
[N/m

2
] = 385,133 [MPa]

[ ]
)(650500 MPa=

20
Vậy bán trục bảo đảm chịu xoắn.
- Ngoài ứng suất uốn và xoắn, các bán trục còn đợc kiểm tra theo góc xoắn
cực đại
max

(tính theo độ).



0
max
180
.
.
.
x
tt
JG
lM
=
[3.12]
Trong đó :
M

tt
Mô men tính toán tác dụng lên bán trục [2041,2 Nm]
l Chiều dài bán trục [0,485 m]
G Mô đun đàn hồi loại hai [G=8.10
10
N/m
2
]
J
x
Mô men quán tính của tiết diện khi xoắn [m
4
]

32
.
4
d
J
x

=
= 7,95.10
-8
[m
4
]
Thay số vào ta có :

max

= 8,92
0
Góc xoắn cho phép có thể đạt tới 9
0
15
0
trên 1m chiều dài.
Vậy bán trục xoắn trong giới hạn cho phép.
3.2.5 kiểm ngiệm dầm cầu
Tính bền dầm cầu chủ động không dẫn hớng. Dầm chịu uốn và xoắn do tác
dụng của ngoại lực, khi tính toán coi trọng lợng của phần treo phân bố đều sang
hai bên bánh xe .
Dầm cầu đợc tính toán theo các chế độ sau :
- Chế độ lực kéo cực đại .
- Chế độ lực phanh cực đại .
- chế độ lực ngang cực đại
- Chế độ lực thẳng đứng cực đại
a. Chế độ lực kéo cực đại :
Mô men tính toán cũng đợc xác theo các công thức nh đối với bán trục.
- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng :

l
G
M
i
i
d

2

=
[3.13]
- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng nằm ngang :

lPM
kn
.
max
=
[1.14]
- Dầm cầu chịu xoắn :

kkx
rPM .
max
=
[3.15]
- Mặt cắt nguy hiểm của dầm cầu tại vị trí đặt nhíp với mô men tổng hợp :

222
xnd
MMMM ++=

[3.16]
Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể hiện qua biểu đồ mô men sau :
21

Hình3.5: Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động khi lực kéo cực đại
Thay số vào tính toán cuối cùng ta có :

M
d
= 4910,62 [Nm]
M
n
= 2619 [Nm]
M
x
= 2041,2 [Nm]


M
=5927,88 [Nm]
- ứng suất của dầm cầu tại mặt cắt nguy hiểm :

222
.
1
xnd
uu
MMM
WW
M
++==


[3.17]
Trong đó :
W
u

Mô men chống uốn của mặt cắt I I [m
3
]

( )
4
3
1.
32
.


=
D
W
u
và
D
d
=

[3.18]
D = 50 [mm] ; d = 30 [mm]
Ta có : W
u
= 10676.10
-9
[m
3
]

Vậy ứng suất nguy hiểm :

u
W
M

=

= 292,68.10
6
[N/m
2
] = 292,68 [MPa]
- ứng suất cho phép của dầm cầu :
Dầm cầu chế tạo từ gang rèn :
[ ]
MPa300

;
[ ]
MPa20

Dầm cầu thép :
[ ]
MPa500

;
[ ]
MPa400

b. Chế độ lực phanh cực đại :
- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng :

l
G
M
i
i
d

2

=
- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng nằm ngang :

lPM
kn
.
max
=
22
- Dầm cầu chịu xoắn (đoạn dầm bị xoắn tính từ vị trí đặt mâm phanh đền tâm
diện tích bắt nhíp) :

kkx
rPM .
max
=
ứng suất cũng đợc xác định tơng tự nh trờng hợp lực kéo cực đại .
Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể hiện qua biểu đồ mô men sau :

Hình3.6: Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động lực khi phanh cực đại
- Mặt cắt nguy hiểm của dầm cầu tại vị trí đặt nhíp với mô men tổng hợp :

222
xnd
MMMM ++=

- ứng suất của dầm cầu tại mặt cắt nguy hiểm :

222
.
1
xnd
uu
MMM
WW
M
++==


Nh vậy sau khi kiểm nghiệm cầu xe đã dảm bảo các chế độ ứng xuất và tải
trọng.
c. Chế độ lực ngang cực đại :
- Phản lực pháp tuyến của đờng :

=
B
h
G
R
g
i
k
2
1.
2
'
max

[2.43]
Dấu (+) đối với bánh xe ngoài và dấu (-) đối với bánh xe trong. Khi tính toán
ta lấy
'
max

= 1.
Ta có : R
k
= 26843 [N]
- Phản lực ngang của đờng :

'
max
'
max
max
.
2
1.
2










=
B
h
G
Y
g
i
k
[2.44]
23
Ta có : Y

kmax
= 26843 [N]
Trên biểu đồ dới đây biểu thị mô men M

đ
, M

đ
do R
k
, Y
kmax
gây nên và mô
men tổng hợp

M
.
Từ biểu đồ mô men thấy mặt cắt nguy hiểm là mặt cắt I I (vị trí lắp bánh
xe) và mặt cắt II II (vị trí lắp nhíp) .
- Mô men tổng hợp tại mặt cắt I I :

k
g
i
r
B
h
G
M
2

1.
2
'
max
'
max










+=

[2.45]
Thay số ta có :


M
= 10146,66 [Nm]
- Mô men tổng hợp tại mặt cắt II II

( )
k
g
i

rl
B
h
G
M
2
1.
2
'
max
'
max


+








=

[2.46]
Thay số ta có :


M

= 11515 [Nm]
Mô men này mang dấu âm.
- Vậy ứng suất tại mặt cắt nguy hiểm nhất là mặt cắt II II :

u
W
M

=

= 382,45 [MPa]
Đảm bảo đủ bền vì :
[ ]
MPa500300 =

Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể hiện qua biểu đồ mô men sau :

Hình 3.7 Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động lực khi ngang cực đại
24
d. Chế độ lực thẳng đứng cực đại :
- Phản lực thẳng đứng của đờng :

d
i
k
k
G
R .
2
max

=
[2.47]
Trong đó :
k
d
Hệ số tải trọng động [1,5-1,75], chọn k
d
= 1,70
Ta có : R
kmax
= 11475 [N]
- Mô men uốn trong mặt phẳng thẳng đứng :

lk
G
M
d
i
d

2
=
(l=0,485 m) [2.48]
Thay số ta có : M
d
= 5565,37 [Nm]
- ứng suất tại các mặt cắt nguy hiểm :

lk
W

G
d
u
i

.2
=

[2.49]
Thay số vào ta có :
=

371,49 [MPa]
Đảm bảo đủ bền vì :
[ ]
MPa500300 =

Nh vậy sau khi kiểm nghiệm cầu xe đã dảm bảo các chế độ ứng xuất và tải
trọng.
25