TÍNH TOÁN TRỤC các ĐĂNG

Môn: Tính Toán Thiết Kế ô tô

GVHD: Trần Anh Sơn

CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT
Các thông số cần thiết
(Tài liệu captiva việt nam)

Loại xe

Đặc điểm xe

Kí hiệu

Captiva

FR

Loại động cơ
Mô mem xoắn cực đại

Giá trị

Đơn vị

Xe du lich 7 chỗ

4x2
Xăng

Memax

220

Nm

Số vòng quay ứng với momen cực đại

nm

2200

v/ph

Trọng lượng toàn bộ xe

G

16513

N

Nemax

136

HP

nN

5000

v/ph

Vmax

184

Km/h

Công suất cực đại
Số vòng quay ứng với công suất cực đại

Tốc độ cực đại

Trang 1


Môn: Tính Toán Thiết Kế ô tô

GVHD: Trần Anh Sơn

Chiều rộng cơ sở

B

1560

mm

Chiều dài cơ sở

L

2705

mm

Chiều cao toàn thể

H

1720

mm

TÍNH TOÁN TRỤC CÁC ĐĂNG

Trong quá trình chuyển động Cardan chịu xoắn là
chủ yếu. Theo lý thuyết bền ta có:

τmax =
Trong đó:
Mz: mômen xoắn (KNm)
Wp: mômen chống xoắn của mặt cắt ngang.

-

Đối với tiết diện tròn đặc ta có: Wp =

-

Đối với tiết diện tròn rỗng: Wp = 4)
η = với d là đường kính trong và D là đường kính ngoài của thanh.
Do bề dày thành trục rỗng có giá trị không đáng kể
nên nếu cùng một khối lượng vật liệu thì trục rỗng có mômen chống xoắn cao
hơn nhiều so với trục đặc.
 Ta chọn cardan trục rỗng khi tính toán thiết kế.

Trang 2


Giả thuyết khi bắt đầu chuyển động, nạng chủ động nằm trong mặt phẳng thẳng đứng
ta có:

tan φ1 = tan φ3.cos α1 [14]
Giả thiết cả hệ thống quay với góc ta có
tan (ϕ3 + = tan (ϕ2 + 2  tan ϕ2 = tan ϕ3. Cos 2

 tan ϕ1 =tan ϕ2.
Từ iểu thức trên ta thấy: α1 = α2 thì ϕ1 = ϕ2 tức ω1 = ω2 trường hợp này gọi
là cơ cấu cacdan Kép đồng tốc
Do cơ cấu cardan dọc nên trong tính toán kiểm nghiệm bền ta tính theo phương án cardan
khác tốc, nghĩa là:
Khi K là khớp cardan khác tốc thì trục bị động sẽ chịu mômen xoắn lớn hơn. Cho nên
nếu trục hai đủ bền thì trục một cũng đảm bảo điều kiện bền, vì vậy chúng ta chỉ cần tính
toán trục hai ứng với trường hợp K là khớp cardan khác tốc.
1.Xác định kích thước trục theo số vòng quay nguy hiểm nt:
Ta xác định số vòng quay cực đại nmax của trục các đăng ứng với tốc độ lớn nhất của xe:

nmax = (v/ph)

Ở đây :
nemax = λnN = 1,1. 5000 = 5500 (v/ph) là số vòng quay cực đại của động cơ
(do động cơ diesel nên λ=1,1)
ih = iOD= 0,77 là tỉ số truyền nhanh nhất của hộp số chính.
ip =1 là tỉ số truyền số cao nhất cảu hộp số phụ.
Thay số ta được:

nmax =

= 7142,85 (v/ph)

Tiếp theo xác định số vòng quay nguy hiểm nt của trục các đăng:
nt = (1,2 - 2).nmax = 1,6913.7142,85 = 12080,7[v/ph].


2. Đường kính cardan:
Đối với trục cardan thứ hai:
Ta khảo sát dưới dạng trục rỗng đặt tự do trong các điểm tựa.

nt = 12.104. [15]
Thay d1 = D2 – 2. vào công thức trên ta nhận được phương trình bậc 2 đối với
D2.
2D22 - 4δ.D2 + (4.δ2 Giả thiết bề dày thành trục rỗng δ = 1,85 ÷ 2 mm
Ta xác định được giá trị của đường kính D:
Chọn δ = 2mm = 0,002m
nt = 12080,7 (vg/ph).
d = D – 2.δ
 d = D – 0,004 (m)
D2 + (D – 0,004)2
 D2 + D2 – 0,008D + 1,6.105-0,022 =0

 2D2 – 0,008D – 0,022 = 0
 D= 10 (cm)
 Đường kính trục cacdan D=10 cm
d = 10-0,4= 9,6 (cm)
3. Kiểm tra trục cardan
Khi làm việc trục hai sẽ bị xoắn, uốn, kéo (hoặc nén). Trong đó ứng suất xoắn là rất lớn
so với các ứng suất còn lại, cho nên ta chỉ cần tập trung tính trục theo giá trị M2max :

M2max =
3.1 Ứng suất xoắn cực đại của trục cacđăng:

τ = = (MN/m2)
Trong đó :


α:là góc lệch giữa các trục. Do cardan thuộc loại truyền mômen xoắn từ hộp số đến
các cầu chủ động nên ta chọn α = 150 : 200 chọn α = 150
Momen chống xoắn nhỏ nhất của trục cacđăng .
Wx = m3)

Thay số ta có :

τ = = 25,53 ()
τ = 25,53 (MN/m2) < [τ]= 100 : 300 (MN/m2) thỏa điều kiện bền
3.2 Tính giá trị góc xoắn của trục cardan

Trong đó:
Jx = (D4 – d4) = (0,14 – 0,0964) =
7,39.10-7 (m4) = 73,9 (cm4)

Mô men quán tính của tiết diện xoắn:

2

5

2

G: mô đun đàn hồi khi xoắn – theo [16] ta có: G = 80GN/m =8.10 kG/cm
l2 = 125cm – là chiều dài của trục cardan thứ 2.
Memax mômen xoắn cực đại của động cơ. Memax= 220N.m = 22kN.cm
Thay số ta có :
0

/cm = 1,1 0/m

1,10 trên một mét chiều dài trục nhỏ hơn giá trị góc xoắn cho phép trên một mét chiều dài

trục => thỏa yêu cầu.


3. Tính toán chốt chữ thập:

dc
P

A

A

R
P

Hình 3.1 sơ đồ lực tác dụng lên chốt
chữ thập.

Vì M2max > Mms nên lực P tính theo M2max.

Trong đó:
R = D/2 + δ/2 + k ; δ: bề dày phần thịt nạn cardan; K hệ số an toàn k>0.
Theo khảo sát thực tế ta chọn δ = 15 mm, k= 2mm
 R=

=0,0465m

: góc lệch giữa các trục. Do cardan thuộc loại truyền mômen xoắn từ hộp số đến các
cầu chủ động nên ta chọn
chọn
.

Dưới tác dụng của lực P, tại mặt cắt nguy hiểm A-A sẽ xuất hiện ứng suất uốn và cắt.
Ngoài ra trên bề mặt của cổ chốt chữ thập còn chịu ứng suất chèn dập.


3.1 ứng suất uốn
2

≤ [ ] = 350MN/m
Với Wu – mô men chống uốn tại mặt cắt A-A.
Chốt có mặt cắt ngang hình tròn nên ta có:

dc - là đường kính mặt cắt ngang chốt. Theo khảo sát thực tế ta có dc= 25mm=0.025m
Ta có R = 46,5 mm ta chọn chiều dài cổ chốt l = 35mm = 0,035m
thay số ta có:
2

2

221 MN/m ≤ [ ] = 350MN/m
 Thõa điều kiện uốn.
3.2 ứng suất cắt

Ở đây: S - diện tích của tiết diện mặt cắt A-A. S=
Thay số ta được:


3.3 ứng suất chèn, dập
-6

-4

2

Ở đây: F – là diện tích tiết diện của cổ chốt. F = l.dc = 25.35.10 = 8,75.10 (m )
Thay số ta có:



5. tính toán nạng cardan
b

a

h

e
B
R

A

A
P

B

Hình 4.1 sơ đồ lực tác dụgn lên nạn
cardan.

Dước tác dụng của lực P, tại tiết diện A-A sẽ xuất hiện ứng suất uốn và ứng suất xoắn:
4.1 Ứng suất uốn:

Ở đây:

Wu- mômen chống uốn của tiết diện tại A-A.
Ta chọn mặt cắt tiết diện Elip:

h – đường kính dài: ta tính h = D + 2k ta có D = 74mm (đã tính ở trên),
K: độ dày mỗi bên so với đường kính D, chọn k =5mm
 h = 74 + 2.5= 84mm = 0,084m

Chọn e = 86mm=0,086m
Do tiết diện elip nên chọn b = 2δ = 30mm = 0,030m
Thay số ta có:

Thỏa điều kiện uốn.
4.2 Ứng suất xoắn

Chọn a = 0,0625m
Wx- mômen chống xoắn của tiết diện tại A-A.
Mặt cắt tiết diện Elip nên:

Thay số ta có:

 thõa điều kiện bền xoắn