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
THIÕT KÕ KÕT CÊU TÝNH TO¸N
α β lý thuyÕt β thùc tÕ
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.TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt cña hÖ thèng l¸i.

1.X¸c ®Þnh tû sè truyÒn cña hÖ thèng l¸i.
Sinh viªn : Lª v¨n 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
==