bài tập thiết kế ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TIỂU LUẬN CUỐI MÔN
“THIẾT KẾ Ô TÔ”

GVHD : GVC.MSc. Đặng Quý
SVTH : Nguyễn Ngọc Vương
MSSV : 17645151
Lớp

: 17645SP2B

TP.HCM, tháng 6 năm 2018


Đề bài: Tính toán bền của bán trục giảm tải một nữa ở cầu sau chủ động của xe tải.
Các thông số cho trước:
-

Chiều rộng cơ sở của xe: B = 2190mm = 2,190m
Chiều cao của trọng tâm xe: hg = 1480mm 1,480m
Hệ số bám ngang: φy = 0,95
Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn: b = 8mm = 8.10-3m
Tải trọng tĩnh tác dụng lên cầu sau: G2 = 107900N
Đường kính bán trục tại mặt cắt nguy hiểm: d = 77mm = 77.10-3m
Bán kính bánh xe: rb = 528mm = 0.528m
Momen xoắn cực đại của động cơ: Memax = 1520N.m
Hệ số tải trọng động: kđ = 3,5
Tỉ số truyền tay số: ih1 = 6,2
Tỉ số truyền truyền lực chính: i0 = 3,2

Hệ số bám dọc φ = 0,8


 Xác định các lực tác dụng lên bán trục

Trong đó:
-

Z1, Z2: Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải.
Y1, Y2: Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải.
X1, X2: Phản lực của lực vòng truyền qua các bánh xe chủ động. Lực X1, X2 sẽ thay đổi
chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chịu lực kéo hay lực phanh (XK hay XP), lực X =
Xmax khi xe chạy thẳng.
- m2G2: Lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau.
- G2: Phần trọng lượng của xe tác dụng lên cầu saukhi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm
ngang.
- m2: Hệ số thay đổi trọng lượng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện chuyển
động.
 Trường hợp xe đang truyền lực kéo: m2 = m2k.
- Ta đang tính cho xe tải nên chọn: m2k = 1,2
 Trường hợp xe đang phanh: m2 = m2p
- Ta đang tính cho xe tải nên chọn: m2p = 0,95
- Y: Lực quán tính phát sinh khi xe chuyển động trên đường nghiêng hoặc đang quay
vòng. Lực này đặt ở độ cao của trọng tâm xe. Ở trạng thái cân bằng ta có:
Y = Y1 + Y2

 Tính toán bán trục giảm tải một nữa


 Trường hợp1: X i = X imax ; Y = 0; Z 1 = Z 2

Mômen uốn do X1, X2 gây nên trong mặt phẳng nằm ngang:
M ux1 = M ux1 = X 1 b = X 2 b
Mômen xoắn do X1, X2 gây nên:
M x1 = M x2 = X 1 r bx = X 2 r bx
Nếu đặt giữa bên ngoài nữa trục và vỏ cầu không phải là một mà là 2 ổ bi cạnh
nhau thì khoảng cách b sẽ được lấy đến giữa ổ bi ngoài.
Mômen uốn do Z 1 , Z 2 gây nên trong mặt phẳng thẳng đứng:
M uz1 = M uz1 = Z 1 b = Z 2 b
 Khi truyền lực kéo cực đại:
- Ứng suất uốn tại tiết diện ổ bi ngoài với tác dụng đồng thời của các lực X 1 và
Z 1 đối với nữa trục bên trái và X 2 , Z 2 đối với nữa trục bên phải:
2
2
M ux1
 M uz1
b. X 12  Z12 b. X 22  Z 22
u 


Wu
0,1d 3
0,1d 3

Trong đó:
d: Đường kính của bán trục tại tiết diện tính [m]
X 1 , X 2 , Z 1 , Z 2 tính bằng [MN]
Thay các biểu thức X 1 , X 2 , Z 1 , Z 2 đã tính khi truyền lực kéo cực đại trong
trường hợp 1, ta có:

u 

M e max .ih .io 2
b
2
(
m
.
G
)

(
)
2k
2
0, 2d 3
rb

8.103
1520.6, 2.3, 2 2
3 2

(1,
2.
107,9.10
 )

(
)  12399325, 24[N/ m 2 ]
3
0,528

0, 2.0,077
 12, 399325[MN / m 2 ]
- Ứng suất tổng hợp cả uốn và xoắn là:


 th 


M th
1
2
2
2

M

M

M
ux1
uz
1
x
1
0,1d 3 0,1d 3

M e max .ih .io 2 M e max .ih .io 2
b
2
(

m
.
G
)

(
) (
)
2k
2
0, 2d 3
rb
b

8.103
1520.6,2.3,2 2 1520.6,2.3, 2 2
3 2
2

(1,2.
107,9.10
 )

(
)

(
)

330513279,5[N/

m
]
0,528
0, 2.0,0773
8.103

 330,513280[MN/ m 2 ]
Đối với nữa trục bên phải cũng tính tương tự như nữa trục bên trái.

 Khi truyền lực phanh cực đại:
2
2
M ux1
 M uz1
b. X 12  Z12 b. X 22  Z 22
u 


Wu
0,1d 3
0,1d 3

Thay các biểu thức X 1 , X 2 , Z 1 , Z 2 đã tính khi truyền lực phanh cực đại trong
trường hợp 1, ta có:

u 

b.m2 p .G2
0, 2d

3

1  2

8.103.0,95.107,9.103

1  0,82  11501508,1[N/ m 2 ]
3
0,2.0,077

 11,501508[ MN / m 2 ]
 Trường hợp 2: X i = 0 (X 1 = X 2 = 0), Y = Y max = m 2 G 2 φy; Z1 ≠ Z2 (xe bị trượt
ngang, m2 = 1, φ1=0,98).
Lúc này nữa trục bị uốn, kéo và nén, tuy nhiên ứng suất nén và kéo tương đối
nhỏ nên ta bỏ qua trong lúc tính toán. Nữa trục bên phải sẽ chịu tổng số 2 mô men


uốn sinh ra do Z 2 và Y 2 sinh ra. Nữa trục bên trái sẽ chịu hiệu số 2 mô men uốn
sinh ra do Z 1 và Y 1 .

M u1  Y1.rb  Z1.b
M u 2  Y2 .rb  Z 2 .b
Trong đó:
-

Mu1: Mô men uốn của nữa trục bên trái tại vị trí bạc đạn ngoài.
Mu2: Mô men uốn của nữa trục bên phải tại vị trí bạc đạn ngoài.

Thay các giá trị, Y1, Y2, Z1, Z2 từ các biểu thức đã tính trong trường 2 ở trên. Sau

M u1
M u 2 để xem M > M hay M < M .
đó lập tỷ số
u1
u2
u1
u2
Nếu M u1 > M u2 thì nữa trục sẽ tính theo M u1 . Ngược lại nếu M u1 < M u2 thì nữa trục
sẽ tính theo M u2 .

M u1 B  2hg .1 1.rbx  b

.
M u 2 B  2hg .1 1.rbx  b
Trong thực tế b nhỏ hơn rất nhiều so với r b và h g . bởi vậy cho nên:

M u1
 1  M u1  M u 2
Mu2
Cho nên trong trường hợp nầy ta tính theo M u1 :

u 


M u1 Y1.rb  Z1b Z1 (1.rb  b)


3
Wu1
0,1d

0,1d 3

2hg .1
G2
(1

)(1.rb  b)
0, 2d 3
B


107,9.103
2.1, 480.0,98

(1

)(0,98.0,528  8.103 )  1399439848[ N / m2 ]
3
0,2.0,077
2,19
=1399,439848[MN/m 2 ]


G2
Trường hợp 3: X i = 0; Y = 0; Z i = Z imax =k đ 2

Lúc này các nữa trục chỉ uốn, mô men uốn:

M u1  M u 2  Z1max .b  kd

Ứng suất uốn tại tiết diện bạc đạn ngoài:

u 

M u1
G2 .b

k
d
0,1d 3
0, 2d 3

107,9.103.8.103
 3,5
 33088517,15[N/ m 2 ]
3
0,2.0,077
=33,088517[MN/m 2 ]

G2
b
2