CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN hệ THỐNG lái XE UAZ 469

Chơng 2 - tính toán hệ thống lái xe uaz 469
2.1. Các thông số cơ bản của xe UAZ 469
Loại xe UAZ 469 đợc Liên Xô sản suất năm 1972 có các thông số cơ bản sau:
Số thứ tự
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Thông số
Trọng lợng đặt lên cầu trớc
Trọng lợng đặt lên cầu sau
Trọng lợng toàn bộ
Chiều dài cơ sở
Bề rộng cơ sở
Chiều dài toàn bộ
Khoảng sáng gầm xe
Vận tốc cực đại
Công suất cực đại
Mô men xoắn cực đại
Loại lốp
Đờng kính vô lăng lái

Giá trị
890
760
1650
2380
1280
4025
200
100
75
17
8,4-15
400

Các thông số tính toán cần thiết khác:
+ Hệ số ma sát f = 0,02
+ Hệ số bám ngang
+ Hệ số bám dọc

y = 0,85



= 0,6

2.2. Kết cấu hệ thống lái xe thiết kế
2.2.1..Sơ đồ hệ thống lái xe UAZ469

21

Đơn vị
kG
kG
kG
mm
mm
mm
mm
km/h
KW
kGm
inches
mm


Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống lái xe UAZ 469
1. Vô lăng
2. trục lái
3. Cơ cấu lái
4. Đòn quay đứng
5. Thanh kéo dọc
6. Đòn trên hình thang lái
7. Thanh kéo ngang
8. Bánh xe dẫn hớg
2.2.2. Đặc điểm
Hệ thống lái lắp trên xe UAZ 469 có các đặc điểm sau:

22

- Là hệ thống lái cơ khí, không có cờng hoá lái.
- Cơ cấu lái loại trục vít con lăn 2 răng, tỷ số truyền ic = 23,4.
- Dẫn động lái gồm: đòn quay đứng, đòn kéo dọc, đòn quay ngang.
- Hình thang lái gồm: dầm cầu trớc, đòn kéo ngang và đòn bên, các chi
tiết liên hệ với nhau thông qua khớp cầu.
2.2.3. Ưu điểm của hệ thống lái xe UAZ 469
- áp suất tác dụng lên con lăn giảm đáng kể so với loại trục vít bánh vít.
- Khe hở giữa trục vít và con lăn nhỏ nhất khi xe đi thẳng nên khắc
phục đợc hiện tợng kẹt răng.
- Hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch (t = 0,72; n = 0,55), do
vậy giảm đợc va đập từ mặt đờng lên vành lái.
- Độ bền và chống mòn của trục vít và con lăn cao, có khả năng điều
chỉnh khe hở ăn khớp giữa trục vít và con lăn, do đó điều chỉnh đợc độ dơ
vành tay lái.
2.2.4. Nhợc điểm của hệ thống lái xe UAZ 469
- Là hệ thống lái cơ khí nên lực lái lớn, nhất là khi quay vòng nhanh,
nên gây mệt mỏi cho ngời lái, làm giảm tính năng cơ động của xe.
- Lực va đập từ bánh xe với mặt đờng lên vành tay lái còn lớn, nên vành
tay lái bị rung lắc mạnh khi xe đi vào đờng xấu.
-Có thể chia hệ thống lái của xe UAZ 469 thành 2 phần chính:
a.Cơ cấu lái: gồm trục vít lõm glôboit, trục của đòn quay đứng cùng với con
lăn tạo thành cơ cấu truyền lực. Trục vít lõm ở vỏ hộp tay lái trên hai vòng bi
đũa hình côn không có vỏ áo trong. Vỏ áo trong của của vòng bi thay bằng
rãnh lăn trên trục vít lõm và các viên bi lăn trong rãnh lăn đó. Vỏ áo ngoài của
vòng bi lắp vào vỏ cơ cấu lái. Trong vỏ cơ cấu lái giữa lớp dới của vỏ hộp và
vỏ hộp tay lái có lắp một số miếng đệm mỏng để điều chỉnh độ rơ của vòng bi
khi cần thiết.


b.Truyền động lái:

hình thang lái đựoc đặt theo chiều ngợc lại. Đó là điểm khác biệt so với cơ
cấu lái thông thờng.
2.2.5 Nguyên lý làm việc
Khi vô lăng quay đi một góc tạo ra mô men quay truyền cho đòn dọc
xuống trục vít thuộc cơ cấu lái. Do sự ăn khớp của trục vít lõm với con lăn 2
răng có tác dụng biến chuyển động quay của vành lái thành chuyển động góc
của đòn quay đứng trong mặt phẳng thẳng đứng qua thanh kéo dọc, thanh kéo
ngang và cam quay làm bánh xe quay sang phải hoặc trái.
2.3. Tính toán hệ thống lái
2.3.1.Xác dịnh kích thớc hình học của hình thang lái và quan hệ động học
của góc quay bánh xe dẫn hớng
Việc xác định các thông số của hình thang lái là việc rất quan trọng.


xây dựng quan hệ lý thuyết

L

từ quan hệ góc quay bánh xe dẫn hớng

cot g cot g =

A

D

B

C

Bo

lý thuyết của bánh xe:

Bo
L

suy ra


cotg =

B0
+ cot g
L
Hình 2.2 Sơ đồ góc đánh lái lý thuyết

thay các giá trị tơng ứng ta có bảng sau:
lt
lt

0
5
10
15
20
25
0 4.77 9.14 13.16 16.89 20.39

30

35
23.7 26.86

Xây dựng các quan hệ thực tế của cơ cấu lái kiểu Đantô

40
29.91


Hầu hết các ôtô ngày nay đều dùng hình thang lái đantô. Hình thang lái đantô
là cơ cấu đảm bảo gần đúng quan hệ của công thức trên.
Chọn m = (0,14 ữ 0,16) Bo = 0,15.1280 = 192mm

L

Sơbộ:

m



n

B0
1280
cot g (90 ) =
=
= 0,384
2.0,7.L 2.0,7.2380
= 21

x.L

Hình 2.3: Các thông
số hình học
Sau khi xác định đợc góc sơ bộ ta xác định các góc thực tế theo công thức sau:
m B0 . sin ( + ) 2m. sin 2 + 2 B0 . sin
m. cos( + )
= + artg
arcsin
2
B0 m. sin ( + )
m 2 . cos 2 ( + ) + [ B m. sin ( + ) ]
0

(giáo trình tính toán thiết kế ô tô - Tg: Nguyễn Trọng Hoan)
Sau đó chọn các giá trị 2, 3 ..xung quanh 1 .Giá trị tính đợc ghi trong bảng


1
2
3
4

5
4.77

10
9.14

15
13.16

20
16.89

25
20.39

30
23.7

35
26.86

40
29.8

21
20.5

4.82
4.67

9.29
9.2

13.43
13.4

17.24
17.26

20.7
20.23

23.81
23.42

26.52
26.35

28.83
28.28

21.5
22

4.83
4.82

9.28
9.26

13.38
13.35

16.88
17.09

20.5
19.89

23.65
23.51

26.33
26.13

28.59
28.34

Từ bảng giá trị thu đợc ta xây dựng đồ thị quan hệ 1 và 1 thực tế trên
cùng đồ thị quan hệ 1 và 1 theo lý thuyết.
Theo bảng giá trị trên ta chọn góc 1 sao cho sự sai lệch so với đờng
lý thuyết 1 (Trong đó 1i = 10 1i ) nhỏ nhất và nhỏ hơn 10, ta chọn đợc
1=21,50, ứng với góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hớng

1 max = 35 0 và 1 max = 26,130

là


Đồ thị góc láI lý thuyết và thực tế
30
28
theta1
theta2
theta3
theta4

26
24
22
20



18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0

5

10

15

20

25

30



35

Hình 2.4 Động học quay vòng bánh xe dẫn hớng
2.3.2.Xác định chế độ tải trọng tính toán trong hệ thống lái
Tải trọng tính toán qui định cho hệ thống lái đuợc xác định thông qua mô men
cản quay vòng và mô men tác động lớn nhất đặt trên vành lái.
Tính toán mômen cản quay vòng
Mô men cản quay vòng đợc tính toán khi xuất hiện lực cản lăn của hai bánh
xe ngợc chiều nhau ,có mặt lực bên Y, moment ổn dịnh bánh xe dẫn hớng.

M c = M1 + M 2 + M 3
Mô men cản quay vòng gây nên do lực cản lăn:

M 1 = 2 P1 .c = 2Gbx . f .c

Gbx = 890 : 2 = 445 KG là tải trọng tác dụng lên một bánh xe dẫn hớng

40


V
Pf

Pf

Y

x

rbx

c

Hình 2.5 Các lực tác dụng khi phanh
c =60 mm là cánh tay đòn của lực Pr quay xung quanh trụ đứng
Giá trị mô men do Y gây nên M2 đợc tính cho một bánh xe, phản lực bên lùi
sau một đoạn x
Giá trị của x thừa nhận bằng 1/4chiều dài của vết tiếp xúc và gây nên mô men
quay cùng chiều M 1 .
M 2 = Y.x=0.14. Gbx . y .rbx

y = 0.85 hệ số bám ngang
rbx = ( B + d / 2 ) 25,4. = ( 8,4 + 15 / 2 ).25,4.0,96 = 384mm
Bán kính bánh xe
B =8,4 inches - chiều rộng lốp
d=15 inches - đờng kính vành bánh xe

= 0,96 - hệ số biến dạng của lốp
Mô men ổn định M 3 có giá trị nhỏ nên khi tính có thể dùng hệ số
Mô men cản tổng cộng trên cầu dẫn huớng đợc tính nh sau:

M

c

= M 1 + M 2 + M 3 2Gbx ( f .c + 0,14. y .rbx )

M c = 2.445.( 0,02.60 + 0,14.0,85.384 ).1,11 = 46328,56kGmm


Mô men truyền lên vành lái, cần thiết tính thêm hiệu suất truyền lực

, có thể

tính gần đúng = 0.6 . Nhủ vậy mô men cản đợc tính tại trụ xoay đứng là:
M c = 2Gbx ( f .c + 0,14. y .rbx )

1
1
= 46328,56
= 77214,63kGmm = 77,2kGm
i1 .
0,6

Chọn sơ bộ i1 = iccl .iddl = 1.23 = 23

iddl -chọn sơ bộ bằng 1
iccl - đảm nhận toàn bộ tỉ số truyền của hệ thống lái.
Lực lớn nhất đặt lên vành lái là:

Pvl max =

Mc
77214,63
=
= 29,04 kG = 290,4N

R.iccl .iddl . 200.23.0,7

R=200mm là bán kính vành lái.

L

A

C
Bo

R
n nmi

D

Rtlm
in

B

l
Bh

Rtm
i
n

a

O

Hình 2.6 Các góc đánh lái
2.3.3.Xác định góc quay vành lái và bán kính quay vòng ôtô
Góc quay vành lái lớn nhất:


góc quay vành lái lớn nhất đợc xác định theo góc quay bánh xe dẫn hớng yêu
cầu nhằm tạo nên khả năng quay vòng với bán kính quay vòng nhỏ
nhất.Thông thờng góc quay bánh xe dẫn hớng kẻ từ vị trí trung gian đến vi trí
quay lớn nhất, lấy trung bình cho cả hai bên bx max có thể lấy nh sau: với xe du
lịch:

bx max =30

0

Góc quay vành lái lớn nhất khi tính từ vị trí trung gian

vl max = bx max .i1 = 30.19 = 570 0
Bán kính quay vòng nhỏ nhất gồm:
Bán kính lý thuyết R lt nhỏ nhất tính tới trọng tâm ôtô:

Rlt min =

L
2380
=
= 4122mm

tg bx max tg 30 0

Bán kính nhỏ nhất Rt min của hành lang quét phía trong:

Rt min =

B
L
2380
0 c =
640 60 = 3422
tg max
2
tg 30 0

Bán kính nhỏ nhất Rn min của hành lang quét phía ngoài:
Rn min =

B
L
2380
+ 0 sin max + c =
+ 640. sin 30 0 + 60 = 5140
0
sin max
2
sin 30

Chiều rộng hành lang quét: Bhl = Rn min Rt min = 5140-3422=1718mm
2.3.4. Tính toán cơ cấu lái trục vít glôbôit - con lăn

Coi con lăn thay thế một phần bánh vít. Xác định kích thớc hình học của
trục bánh vít:
1. Chọn các thông số cơ bản của bộ truyền trục vít - bánh vít
-Chọn q =9 là hệ số đờng kính trục vít và m s =6 (mm) là mô đun dọc của
trục vít cần thiết sao cho đảm bảo đìêu kiện gia công theo tiêu chuẩn theo
bảng quy chuẩn .


-Chọn số mối ren trục vít Z tv = 1 nhằm đảm bảo kích thứơc có kết cấu nhỏ
gọn.

= 6,34 0

Dd1



Df1

Z tv 1
=
q
9

Dc1

tg =

D
clma

x

-Tính góc nâng và mô đun pháp tuyến mn :

mn = m s . cos = 6. cos 6,34 0 = 5,96

Lc
t

chọn mn = 6
R
n

-Tính số răng bánh vít Z bv :

2


Rd
1

Z bv = icci .Z tv = 23.1=23
-Tính khoảng cách trục lý thuyết A:

A=

Hình 2.7 Các thông số của bánh vít

ms
( q + Z bv ) = 6 ( 9 + 23) = 96mm

2
2

2. Xác định các kích thớc hình học của trục vít
Tên gọi

Ký hiệu

Công thức

Kết
quả
tính
54

Đờng kính vòng chia nhỏ nhất

D cl

m s .q = 6.9 = 54

Chiều cao răng
Chiều cao đỉnh răng

h1
h d1

(1,6-1,8) m s
(0,5-0,6) m s

10,2
3

Chiều cao chân răng

h f1

h 1 - h d1

7,2

Khe hở chân răng
Đờng kính vòng đỉnh(nhỏ nhất)

c
D d1

(0,15-0,16)m s
D cl +2 h d 1

1,2
60

Đờng kính vòng chân(nhỏ nhất)

Df

D cl -2 h 1

39,6

Bán kính vòng đỉnh răng

Rdl

A-0,5 D d 1

54

Bán kính vòng chân răng

Rf1

c+ Rdl +h 1

64,4


Chiều dài cánh tay đòn ngang

Ln

210

Chiều dài đòn quay đứng

ld

210

Góc quay lớn nhất của bánh xe

bx max

30

dẫn hớng về một phía
Nửa góc ôm của trục vít



Chiều dài làm việc của trục vít

L

Chiều dài L ct chế tạo

Lct

Bán kính cung cắt chế tạo
Tại tiết diện lớn nhất:

D c1
)sin
2
L+ m

57

0,5 Dctao

102,78.0,5

51,39

Dcl max

D cl +(D c 2 -D c 2 .cos )

69,27

D c 2 =m s .Z bv

114

-đờng kính vòng chia:
-đờng kính vòng chân răng:

30

l
ld

n
2arcsin[ sin( bx max / 2)]

2(A-

D f max

Dcl max - h f 1

Ddl max

Dcl max +h f 1

75,85

62,07

-đờng kính vòng đỉnh răng:
76,47

Để tạo nên sự thay đổi khe hở bên trong chế tạo dùng biên pháp dịch chuyển
giữa dao cắt đờng biên dạng của trục vít con lăn và dao cắt răng con lăn:
Khi đó R2 > R1 và R = R2 R1
-Giá trị khe hở = R.tg thay đổi( là góc nửa đỉnh

Dd2
Df2

Dc2

của răng trục vít và con lăn)
Hình 2.8: Trục vít
3. Xác định các kích thớc hình học của bánh vít:
Tên gọi

Ký
hiệu

Công thức

kết quả


Đờng kính vòng D c 2

m s .Z bv =19.6

114

chia chế tạo
Chiều cao răng
h2
Chiều cao đỉnh h d 2

(1,6-1,8) mn =1,7.6
(0,5-0,6) h 2 =0,55.10,2

10,2
5,61

răng
Chiều cao chân h f 2

h 2 - h d2 =

4,59

răng
Khe hở chân răng c
Đờng kính vòng D e 2

(0,15-0,25)m n =0,2.6
D c 2 -2 h d 2 =114-2.5,61

1,2
102,78

đỉnh(chế tạo)
Đờng kính vòng D f 2

D c 2 -2(h f 2 +c)=114- 2(4,59+1,2)

102,42

chân răng
Giá trị độ dơ vành lái cho phép của cơ cáu lái :
Độ giơ tổng cộng của hệ thống lái

[ vl ] :

với xe du lịch < 8 0 ,độ giơ bao gốm của cơ cấu lái, khớp trụ đứng, bi bánh
xe.Độ dơ cho cơ cấu lái chiếm khoảng 40% - 60% độ giơ tổng cộng.
Độ giơ cho phép trong cơ cấu lái tại vị trí trung gian:

ccl = [ vl ].( 0,4 ữ 0,6) (độ) = 4 0
khe hở trong cơ cấu lái ở vị trí trung gian khi thiết kế :

= ccl ( 0,5.d cl ) sin = 4.0,5.sin(6,43)=1,44 với là góc nâng trục vít.
Xác định góc nửa đỉnh làm việc của bánh vít tơng đơng:

sin =

L
Dc 2

=57/114=0,5
Xác định độ dịch tâm khi chế tạo biên dạng trục vít R .Xuất phát từ
khe hở trong cơ cấu lái = R.tg chọn

R =

1,44

=
= 2,5 mm
tg
tg 30 0



= 6mm có thể tìm:


gía trị

R =2,5 5 mm
Xác định đờng cong biên dạng trục vít lõm nhờ đờng kính bánh vít của

dao cắt Dcdao

Dcdao = Dc 2 + 2.R
Tâm trục dao cắt biên dạng trục vít đợc dịch chuyển một đoạn R
Độ lệch bên khi lắp ráp : e = ( 0,10 ữ 0,18).Dcol =0,15.54=8,1mm
Sau khi có độ dịch trục e cần thiết tính lại khoảng cách trục của trục vít
và trục của đòng quay đứng A0 nhờ công thức sau:

A0 =

A 2 e 2 =83,6mm

Dcol

4. Xác định kích thớc của con lăn

Lcl

Hình 2.9 Các thông số con lăn
Để đảm bảo độ bền tơng đơng của bộ truyền ,đờng kính con lăn có thể lấy
bằng đờng kính trục vít tại chỗ nhỏ nhất:

Dcol Dcl =54
Khoảng cách từ tâm trục con lăn tới tâm trục vít AH là:

AH = Dcl + c =54+1,2=55,2
Góc nghiêng trục con lăn với trục vít

= 90 + =90+6,43=96,43 0

Góc nghiêng trục con lăn với trục đòn quay đứng bằng góc nghiêng của


răng bánh vít tơng đơng, tức là bắng góc nâng của răng trục vít
Biên dạng con lăn đợc chế tạo theo biên dạng của trục vít
Chiều dài làm việc của con lăn l cl tuỳ thuộc vào số răng con lăn (chọn
theo xe tham khảo) và tính nh sau:
chọn loại 2 tầng = 1,7. .m n = 1,7.3,14.6=32mm
+Xác định hiệu suất :
Hiệu suất thuận t :

t = ( 0,95 ữ 0,97 )

tg
= 0,96(tg6,43)/tg(4,57+6,43)=0,56
tg ( + )

trong đó góc nâng ren trục vít

-góc ma sát của vật liệu tg =f=0,08(chọn)
f-hệ số ma sát (lấy bằng 0,08-0,12)
Hiệu suất nghịch ng :

ng = ( 0,95 ữ 0,97 ).

tg ( )
= 0,96.tg(6,43-4,57)/tg6,43=0,28
tg

Hiệu suất thuận cơ cấu lái bằng 0,55-0,7

2.3.5.Tính toán bền cho hệ thống lái
1) Tính toán bền cho cơ cấu lái:
Sơ đồ lực đợc đợc chỉ ra trên hình bên:
Khi tính toán các răng ăn khớp, lực chiều trục T đợc tính:
T=

Pvl max .R 2 .Pvl max .R
=
rcl .tg
t

Khi tính bền lấy P vl max =50kG>Pvl(tinh toán)

rcl :bán kính vòng tròn chia của trục vít

=6,43:góc nghiêng của răng, R=200mm bán kính vành lái.
t=m. =6.3,14=18,84mm


T=50.200/(27.tg6,43)=3286 kG
Kiểm tra theo tiếp xúc giữa răng trục vít và răng con lăn (coi lực chỉ truyền
qua một răng)

cd =

T
F

Bề mặt tiếp xúc đợc tính theo công thức:

F = ( 1 sin 1 ) rcl2 + ( 2 sin 2 ) rcl2

r1 , r2

-bán kính vòng tròn đỉnh răng của

1 , 2

r1

trục vít và con lăn.
-xác định qua việc dựng kết cấu nh

fi1
fi2

đã tính toán ,tính theo radian

1 =71

0

30=1,2473rad
e

1 =50 0 30=0,881rad
r cl = 27mm
2.10- Góc tiếp xúc
F=(1,2473-sin71 0 30)27.27+(0,881-sin50 0 30)27.27=217,95+79,73=297,68

cd =3286/297,68=11,03(kG/mm

2

)=110,3MN/m 2

Kiểm tra theo uốn cho răng trục vít dới tác dụng của lực T:

u =

T .k
1,3.q.m 2 . y k

k-hệ số tải trọng lấy bằng 1.1-1.4 theo độ chính xác chế tạo cấp 7,8,9
y k -là hệ số dạng răng lấy theo Z td :

Z td =

23
Z bv
=
=23,37
cos 3 0,981

tra bảng ta có y k =0,509
Suy ra u =2300,2.1,3/(1,3.9.6.6.0,509)=12,95kG/mm 2

r2

Vật liệu trục vít thép20, 20Cr,18CrMnTi, đợc xêmentit hoá hay thép
2
2
35Cr,35CrNi xianua hoá. [ cd ] = 700 ữ 800 MN / m ; [ u ] = 120 ữ 150 MN / m

Thoả mãn điều kiện bền.
2) Tính toán các chi tiết dẫn động lái
Trục lái:
Đợc làm từ thép ống hoặc tròn đặc và tính toán theo xoắn dới tác dụng của mô
men đặt lên vành lái:
Với các thông số kết cấu cho trớc là:
Pmax = 50kG(lấy để tính toán)
R = 200 mm : bán kính vô lăng
D = 32mm : đờng kính ngoài của trục lái
d = 28mm : đờng kính vòng trong của trục lái

=

Pvl max
P max .R.D
4
4
2
( MN / m 2 ) =
4
4 =50.200.32/(0,2(32 -28 ))=3,68 kG/mm
0
,
2

(
D

d
)
Wx

= 36,8 MN/m 2 <[ ] = 50- 80 MN/m 2
Trục lái làm bằng thép 20,30,40,có ứng suất
cho phép [ ] = 50 ữ 80 MN / m

A

A

AA
-

2
c
ld

Các trục dài cần thiết phải kiểm tra góc
xoắn:

=

2. .L
( rad )
D.G

L=1 m :chiều dài của trục lái;
G: mô đun đàn hồi dịch chuyển:

Hình 2.11 Kích thớc đòn quay đứng

G = 8.10 4 MN / m 3

= 2.25,8.1/(0,032.80000)=0,02rad = 1,46

0

Góc xoắn tơng đối không đợc vợt quá (5,5 0 ữ7,5 0 )/m. Độ dự trữ tới giới hạn
chảy cần chọn từ 2,5-3,5


Trục lái thoả mãn mọi điều kiện bền
3) Các loại đòn nối:
Đòn quay đứng:
Kết cấu ở trạng thái thẳng hoặc cong. Khi là đòn thẳng, đòn quay đứng chỉ
chịu uốn, còn là thanh cong sẽ chịu uốn và xoắn.
Tải trong tác dụng đợc lấy theo hai chế độ và chọn lực nào lớn hơn để tính:
Q= 0,5.G 1 = 0,5.890 =445kG
Q=

Pmax .R.ic . th
=35.200.19.0,56/210=355kG
lc

Lấy Q = 445kG= 4450N

ứng suất uốn ,xoắn tại tiết diện 1-1 :



U =

Q.l
Q.c
ba 2 ; x =
.b.a 2
6

=0,231 xác định theo bảng

W u = b.a 2 /6 = 20.32.32/6 = 3413,33(N/mm 2 )
Ta có các ứng suất là:

u

= 4450.210/3413,33=273,8(N/mm 2 )= 273,8(MN/m 2 )

x

= 4450.15.6/(0,231.20.32 2 )=84,6(N/mm 2 )=84,6(MN/m 2 )

Đòn quay đứng đợc chế tạo từ thép 40,40Cr,40CrNi

[ u ] = 310 ữ 400MN / m 2 ; [ x ] = 150 ữ 300MN / m 2
hệ số an toàn lấy từ 2-3
Đòn kéo dọc:

chịu lực kéo nén dới tác dụng của lực Q đã tính ở trên
Tiết diện đòn thờng ở dạng tròn đặc hoặc tròn rỗng (chọn rỗng với kích thớc
Dxd=26x20)
ứng suất kéo nén có thể tính: k ,n =

Q
F


Trong đó: Q = 4450 N; F =


(D 2 -d 2 )= 3,14(26.26-20.20)/4=216,66
4

kn = 4450/216,66=20,54(N/mm

2

)

Tính ổn định thanh chịu nến dọc bằng cách tìm lực tới hạn P th :

2 .E.J min
( KG )
Pth =
( à.l ) 2
2 (D4 d 4 )
ở đây J min =
(

cm 4 ) =3,14 2 (26 4 -20 4 )/64=45751mm 4 =4,5751cm 4
64

với D đờng kính ngoài ,d đờng kính trong.

à = 1 hệ số liên kết với khớp cầu
l=775mm: chiều dài thanh

2 .2.10 5.4,575
Pth =
= 1503,5kG
( 77,5) 2
Khi xác định kích thớc yêu cầu hệ số dự trữ bền ổn định [n] > 1,8-3,0
n=

Pth
= 1503,5 / 445 = 3,38 > [ n] = 1,8 3 Vật liệu chế tạo thép
Q

20,30,40
Đòn ngang của hình thang lái:
Chế độ tải trọng tính toán với lực phanh (cầu trớc ) cực đại

Pp max :

Pp max = mlp .Gt . x
Gt là tải trong đặt lên cầu trớc trong trạng thái tĩnh.
m tp là hệ số phân bố tải trong khi

v

phanh lấy là: 1,4

x

Ppmax

c

hệ số bám dọc = 0,6

Suy ra P p max =1,4.890.0,6=747,6kG
N

e

Lực tác dụng lên đòn ngang:

l

Ppmax


N=

Pp max .c
e

c= 60 là cánh tay đòn

Hình 2.12 Ngoại lực tác dụng khi phanh

e= m.cos(20 0 )=180mm
Q = 747,6.60/180=249,2kG
Đòn ngang chịu lực kéo nén dới tác dụng của lực N đã tính ở trên
Tiết diện đòn thờng ở dạng tròn đặc hoặc tròn rỗng (chọn rỗng với kích thớc
Dxd=32x26)
ứng suất kéo nén có thể tính: k ,n =
Trong đó: Q = 2492 N; F =

Q
F


(32 2 -26 2 )= 3,14(32.32-26.26)/4=273,18
4

kn = 2492/273,18=9,12(N/mm

2

)

Tính ổn định thanh chịu nến dọc bằng cách tìm lực tới hạn P th :

2 .E.J min
( KG )
Pth =
( à.l ) 2
ở đây J min =

2 (D4 d 4 )
(
cm 4 ) =3,14 2 (32 4 -26 4 )/64=91139mm 4 =9,11cm 4
64

với D đờng kính ngoài ,d đờng kính trong.

à = 1 hệ số liên kết với khớp cầu
l=132mm: chiều dài thanh

2 .2.10 5.9,1139
Pth =
= 1033,1kG
(132) 2
Khi xác định kích thớc yêu cầu hệ số dự trữ bền ổn định [n] > 1,8-3,0

n=

Pth
= 1033,1 / 249,2 = 4,15 > [ n] = 1,8 3
Q

Vật liệu chế tạo thép 20,30,40Đòn ngang thoả mãn các điều kiện bền.
-Khớp cầu có lò xo:


18

24

28
ỉ

23

Hình 2.13 Kích thớc khớp cầu
Khớp cầu đợc bố trí trên đòn kéo dọc,đòn ngang hình thang lái. Tải trong tính
toán lấy từ các lực tác dụng lớn nhất theo đòn nối.
Tính toán bền theo cắt tại chỗ thắt nhỏ nhất và chèn dập tại bề mặt của chỏm
cầu. Diện tích chèn dập lấy bằng 1/3 diện tích toàn bộ mặt cầu.
Mặt cắt khi chịu cắt nguy hiểm là chỗ thắt của rotuyn
Vật liệu chế tạo là thép 15CrMg,12CrNi đợc xêmentit hoá bề mặt.
ứng suất chèn dập:

[ ] = 25 ữ 35MN / m

2

cd

Tính bền với lực Q = 4450N

.D 2
Với diện tích tiếp xúc F =
= 3,14.24.24/6=301,44mm
6
Trong đó D = 24 mm là đờng kính tại mặt cắt I-I đang tính.

cd = Q/F= 4450/301,44=14,76(N/mm

2

)=14,76(MN/m 2 )

Vậy khớp cầu thoả mãn điều kiện bền.
Lò xo đợc tính sao cho có khả năng đàn hồi và tự bù khe hở do mòn, lực nén khi
lắp ráp tính bằng 0,8 giá trị lực truyền qua các đòn nối của chúng.
Nh vậy các chi tiết của hệ thống lái thoả mãn mọi điều kiện bền.Vậy cơ cấu lái
thiết kế phù hợp với điều kiện tính toán.