C1 tai trong va ung suat tuong duong

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ
Chương 1: Tải trọng và ứng suất tương đương.
Chương 2: Ly hợp.
Chương 3: Hộp số thường.
Chương 4: Hộp số tự động.
Chương 5: Truyền động các đăng.
Chương 6: Cầu chủ động.
Chương 7: Cầu dẫn hướng.
Chương 8: Hệ thống treo.
Chương 9: Hệ thống phanh.
Chương 10: Hệ thống lái.
Chương 11: Khung và vỏ.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.
I. KHÁI NIỆM VỀ CÁC LOẠI TẢI
 Mục đích của công việc tính toán thiết kế ô tô là
TRỌNG.
xác đònh kích thước tối ưu của các bộ phận và chi tiết
 Trong
của
xe.khi đó, kích thước của một chi tiết phụ thuộc vào
độ lớn và bản chất của ứng suất sinh ra bên trong chi
tiết đó khi nó làm việc.
 Mà ứng suất sinh ra trong các chi tiết của ô tô lại phụ
thuộc vào chế độ tải trọng tác dụng lên chúng trong
Muốn
xáckiện
đònhsử
kíchdụng
thước

củanhau.
các chi tiết để đủ độ
các điều
khác
bền làm việc, cần phải xác đònh tải trọng tác dụng
Khi
tính toán
bền
của các bộ phận và chi
lên
chúng
khi xộ
làm
việc.
tiết của ôtô, ngoài tải trọng tónh chúng ta phải
xét đến tải trọng động.
Tải trọng động tác dụng lên chi tiết trong thời
gian ngắn, nhưng giá trò của nó lớn hơn tải trọng
tónh rất nhiều.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.
I. KHÁI NIỆM VỀ CÁC LOẠI TẢI
TRỌNG.
Tải trọng động xuất hiện trong các bộ phận và chi tiết
của hệ thống truyền lực:
 Khi đóng ly hợp đột ngột.
 Khi gài số trong quá trình tăng tốc.
 Khi phanh đột ngột bằng phanh tay hoặc khi phanh gấp
mà không mở ly hợp.

Đối với các bộ phận không được treo và hệ thống
lái, tải trọng động sẽ xuất hiện khi xe chuyển động
Đối
với
hệ thống
lực của ôtô, tải
trên
mặt
đường
không truyền
bằng phẳng.
trọng tónh tác dụng lên chi tiết được tính từ
mômen xoắn cực đại của động cơ Memax.
Tải trọng động thường được xác đònh theo công
thức kinh nghiệm nhận được từ hàng loạt các thí
nghiệm .
Hệ số tải trọng
giá
tròtải
trọng
động
động kđ:
kđ 

giá
tròtải
trọng
tónh

CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
. Đóng ly hợp đột ngột.
Kết quả của việc đóng ly hợp đột ngột là xe bò giật
mạnh hoặc động cơ sẽ tắt máy.
Hiện tại chưa có phương pháp chính xác để tính toán
tải trọng động sinh ra khi đóng ly hợp đột ngột
Công thức kinh nghiệm k

đ

i 8
β
i

ố dự trữ của ly hợp .
á truyền chung của cả hệ thống truyền lực ứng với tay số đan
Qua thí nghiệm, người ta nhận thấy rằng khi đóng ly
hợp đột ngột thì mômen quay sinh ra trên trục sơ cấp
của hộp số có thể lớn gấp 33,5 lần mômen quay
cực đại của động cơ và ở bánh xe chủ động mômen
xoắn có thể gấp hai lần so với mômen xoắn từ
động cơ truyền xuống.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
. Không mở ly hợp khi phanh.

Khi phanh mà không mở ly hợp thì các chi tiết quay của
động cơ phải dừng lại trong khoảng thời gian rất ngắn t
và với gia tốc chậm dần rất lớn:
d bđ
dt
Mômen các lực quán tính Mj
dω
M j  J bđ  bđ (1)
của bánh đà:
dt
Khi các bánh xe đã dừng hẳn lại thì bánh đà còn quay
thêm một góc bđ và sẽ làm cho các trục của hệ
thống truyền lực bò xoắn với các góc xoắn:
bđ = c.ih + n.i0.ih
Các góc xoắn c, n
M j .ih .lc
được tính:
c 

J c .G

n 

M j .ih .i0 .ln
2.J n .G


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.

. Không mở ly hợp khi phanh.

J bđ

ci h+n i 0i h

Mj

c+n i 0

Hã
m

M j .i h

ih

n .i

J c, l c
n

 bđ

J n, l n

Jc
bđ

Mj

i0 M .i .i
j h 0
2

M j .ih
lc

Hã
m

Jn
M j .ih.i 0
2
ln

bx


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
. Không lmở
ly hợpdài
khi trục
phanh.
, l :chiều
các đăng và bán
c

n

trục.
Jc, Jn : mô men quán tính.
G = 8.104 MN/m2
G
: môđuyn đàn hồi dòch chuyển
Thay
các giá trò c, n vào biểu
(khi
xoắn).
thức trên ta có:

 bđ

i 2h .lc i 02 .i 2h .l n
M j (

)
J c .G 2J n .G

Ta
đặt

1
C 2
ih .lc i02 .ih2 .ln

J c .G 2 J n .G

C là độ cứng chống xoắn của hệ thống truyền lực
(Nmrad-1) khi các bánh xe cùng bò hãm.
=> Mj = C.bđ
(2)
Từ (1) và
(2) =>

dω bđ
J bđ 
C. bđ
dt


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
. Không mở ly hợp khi phanh.
dω bđ
d bđ d bđ
d bđ
J


J



J



Mặt khác ta có :bđ
bđ
bđ
bđ
dt
dt d bđ
d bđ
=> C.bđ.dbđ = Jbđ.bđ.dbđ


Lấy tích phân 2
vế:
=> C. 2max =
Jbđ.02
Ta được:

0

max

C 

bđ

d bđ 

0

0

=>

 max ω0

J bđ bđ.dbđ

J bđ
C

M j max C  max o J bđ .C

 Mômen của các lực quán tính Mj sẽ lớn hơn mômen
cực đại của động cơ khoảng 15 ÷ 20 lần.
 Mjmax > Ml Trong trường hợp này ly hợp làm nhiệm vụ
của cơ cấu an toàn.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
nh đột
ngột ta
khi
xe trường
đang chạy
tay.bố trí ở
 Chúng
xét
hợp bằng
cơ cấuphanh

phanh tay
trục thứ cấp của hộp số.
 Khi xe đang chuyển động, người lái không sử dụng
phanh chân để dừng xe, mà sử dụng phanh tay cho đến
lúc xe dừng hẳn lại.
 Khi trục thứ cấp của hộp số bò hãm chặt, nhưng do
quán tính, bánh xe còn quay đi một góc
rồi mới
dbx
bx
dừng hẳn lại.

dt

 Bx chuyển động quay chậm dần với gia tốc góc :
ên làm xuất hiện mômen của lực quán tính:

M j J bx

d bx
dt

(3)


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
nh đột ngột khi xe đang chạy bằng phanh tay.
Hã

m
2M j
io

HS

c

J c, lc

HS

2M j
io
lc

c
io
c
n
io

io

Jn

Jc

 bx

Mj

j bx

Mj
ln

BX
J bx

ơ đồ tính toán tải trọng động khi sử dụng phanh tay đột ngột


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
nh đột ngột khi xe đang chạy bằng phanh tay.

c
 bx 
n
a có quan hệ giữa các góc xoắn:
io
Các góc xoắn c, n
được tính:

c 

2M j l c
i o J c G

n 

M j l n
J n G

Thay các giá trò c, n vào biểu
thức trên ta có:

 2l c
ln 

 bx M j  2


J

G
i

J

G
n
 o c



CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
nh đột ngột khi xe đang chạy bằng phanh tay.
Với C là Độ cứng chống xoắn của hệ thống truyền
lực khi phanh đột ngột bằng phanh tay:

C

1
2l c
ln

2
i o J c G J n G

=> Mj =
C.bx
Từ (3) và
(4) =>

(4)

dωbx
J bx
C. bx
dt

dω bx
d bx dbx
dbx
J bx 


 J bx bx
Mặt khác ta có J: bx 
dt
dt d bx
d bx


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

II. CÁC TRƯỜNG HP SINH RA TẢI TRỌNG ĐỘNG.
nh đột ngột khi xe đang chạy bằng phanh tay.
=> C.bx.dbx = Jbx.bx.dbx


Lấy tích phân 2
vế:
=> C. 2max =
Jbx.02
Ta được:

0

max

C 

bx

d bx 

0

=>

J



bx

bx .dbx

0

 max ω0

J bx
C

M j max C  max o J bx .C

 Thông thường tải trọng tác dụng lên hệ thống truyền
lực khi phanh bằng phanh chân lớn hơn khi phanh bằng
phanh tay.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ

Ô toán
TÔ. dùng cho hệ thống truyền lực.
ọngtính
Để đảm bảo đủ độ bền làm việc, các bộ phận
và chi tiết của ô tô phải được tính toán thiết kế theo
chế độ tải trọng động.
 Tính toán giá trò tải trọng động theo lý thuyết là
rất phức tạp và khó chính xác.
 Tính đến tải trọng động bằng cách chọn hệ số an
toàn phù hợp hoặc đưa vào hệ số tải trọng động
được rút ra từ thực nghiệm.

i 8
kđ β
i
Đối với ô tô con: Kđ = 1,5 – 2,0
Đối với ô tô tải: Kđ = 2,0 – 2,5
Đối với ô tô có tính năng cơ động cao: Kđ = 2,5 –
3,0


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ
Ô toán
TÔ. dùng cho hệ thống truyền lực.
ọng tính
Mômen xoắn truyền từ động cơ xuống chi tiết của hệ
thống truyền lực trong trường hợp tính theo động cơ là:

M X M emax.i.

en tính theo điều kiện bám ngược lên chi tiết được xác đònh như

x.Zbx.  .rbx
Mb 
i η
Vậy để chọn ra kính thước tối ưu cho chi tiết đó,
tránh trường hợp thừa kích thước, tốn nhiều vật liệu
chế tạo, không kinh tế thì:
 Nếu Mx > Mb thì tính theo giá trò Mb.
 Nếu Mb> Mx thì tính theo giá trò Mx


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ
TÔ.
trọngÔ
tác
dụng lên hệ thống phanh.
Mômen phanh Mp của bánh M
xe:
p = Zbx . .rbx
Trường hợp xe có hai cầu:

m1 1
ä số phân bố tải trọng lên cầu trước:

ệ số phân bố tải trọng lên cầu sau:

m2 1


Hệ số đặc trưng cường độ phanh

jmax

  ' 
g


j max hg
gb
j max hg
ga





1
1

 ' hg
b
 ' hg
a


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ
Ô TÔ.
ọng tác
dụng lên hệ thống treo và cầu.
Tính toán bền theo tải trọng cực đại Pmax khi xe chuyển
động thông qua Ptải trọng
σ max tónh Pt
max
kđ 

Pt
σt
 Thực nghiệm chứng
tỏ rằng kđ tăng khi độ cứng
của hệ thống treo và vận tốc của xe tăng.
 Khi xe chuyển động trên đường bằng phẳng, tải
trọng tác dụng lên dầm cầu và vỏ cầu chủ yếu là
từ khối lượng được treo.
 Khi mặt đường không bằng phẳng, tải trọng tác
dụng lên dầm cầu và vỏ cầu chủ yếu là tải trọng
động từ các khối lượng không được treo.


CHƯƠNG 1: TẢI TRỌNG VÀ ỨNG SUẤT TƯƠNG ĐƯƠNG.

III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN DÙNG TRONG THIẾT KẾ
TÔ.
trọng Ô
tác

dụng lên hệ thống lái.
Ml =
ômen cực đại của người lái tác dụng lên vô lăng :
Plmax – Lực cực đại tác dụng lên vô P
lăng.
lmax .R
Đối với xe tải nạêng và trung bình vào
khoảng 400 đến 500 N.
Đối với xe du lòch vào khoảng 150 đến 200
N.
 LựcR phanh
– báncực
kính đại
củatác
vô dụng
lăng.lên hai bánh xe dẫn
hướng khi phanh xe trên đường có hệ số bám  =
0,8 – 1,0
m
m

m
P1 Z bx 
n
m
P2 Z bx 
c

Pp

Pp
P2
n
P1

c

P1