Bài tập lớn Thiết kế ôtô: Tính toán bền của bán trục giảm tải một nửa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI TẬP LỚN
Môn học: THIẾT KẾ Ô TÔ

  

GVHD : MSc.Đặng Qúy
HVTH : Huỳnh Quang Thảo. 
MSSV: 12145163


Tp.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2015


Đề bài: Tính toán bền của bán trục giảm tải một nữa.
Các thông số cho trước: 
­

Chiều rộng cơ sở của xe: B = 2185 mm = 2,185 m

­

Chiều cao của trọng tâm xe: hg = 1478 mm = 1,478 m

­

Hệ số bám ngang  φ1 = 0,98

­

Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn  b= 5 mm =  m

­

Tải trọng tĩnh tác dụng lên cầu sau G2 = 108.103  N

­

Đường kính bán trục tại mặc cắt nguy hiểm D = 160 mm = 0,16 m

­

Bán kính bánh xe  rb = 520 mm = 0.52 m

­

Momen xoắn cực đại của động cơ Memax = 1452 N.m

­

Hệ số tải trọng dộng  kđ = 2

­

Tỉ số truyền tay số 1: ih1 = 6,814

­

Tỉ số truyền truyền lực chính: io = 3,153

­

Hệ số bám dọc φ = 0,8


PHẦN 1: 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 chiệu lực kéo hay lực phanh ( XK 
hay XP) , lực X = Xmax khi xe chạy thẳng.
­

­

m2.G2 : lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau.

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 co xe buýt nên chọn  m2 = m2k  = 1,2
Trường hợp xe đang phanh : m2 = m2p=0.9
Ta đang tính cho xe buýt nên chọn  m2 = m2p  = 0,81
Y : lực quán tính phát sinh khi xe chuyển động trên đường nghiêng hoặc đang 
quay vòng. Lực nầy đặt ở độ cao trọng tâm xe. 
­

PH Ầ N 2: TÍNH TOÁN BÁN TR Ụ C GI Ả M T Ả I M Ộ T N Ữ A
S ơ  đ ồ  bán tr ụ c gi ả m t ả i m ộ t n ữa nh ư  hình trên.


Tr ườ ng h ợ p1 :  X i  = X imax  ; Y = 0 ; Z 1  = Z 2

Mômen u ố n do X1, X2 gây nên trong m ặ t ph ẳ ng n ằ m ngang:

M ux1  = M ux1  = X 1 .b = X 2 .b
Mômen xo ắ n do X1, X2 gây nên:

M x1  = M x1  = X 1 .r bx  = X 2 .r bx  
N ế u đ ặ t gi ữ a bên ngoài n ữ a tr ụ c và v ỏ  c ầ u không ph ả i là m ộ t mà là 2  ổ  bi 
c ạ nh nhau thì kho ả ng cách b s ẽ  đ ượ c l ấ y đ ế n gi ữ a  ổ  bi ngoài.
Mômen u ố n do Z 1 , Z 2  gây nên trong m ặ t ph ẳ ng th ẳng đ ứ ng:

M uz1  = M uz1  = Z 1 .b = Z 2 .b
Khi truy ề n l ự c kéo c ự c đ ạ i:

Ứ ng su ấ t u ố n t ạ i ti ế t di ệ n  ổ  bi ngoài v ớ i tác dụ ng đồ ng th ờ i 
c ủ a các l ự c X 1 , Z 1  đ ố i v ớ i n ữ a tr ụ c bên trái và X 2 , Z 2  đ ố i v ớ i n ữ a 
tr ụ c bên ph ả i:
­


Trong đó :  
d : Đường kính bán trục tại mặc cắt nguy hiểm.

X 1 , X 2 , Z 1 ,Z 2  tính b ằ ng [MN].
Thay các bi ể u th ứ c X 1 , X 2 , Z 1 ,Z 2  đã tính khi truy ề n l ự c kéo c ự c 
đ ạ i trong tr ườ ng h ợp 1, ta có:
 
 
 
­

Ứ ng su ấ t t ổ ng h ợp c ả  u ố n và xoắ n là:
  

 
 
 
Đ ố i v ớ i n ữ a tr ụ c bên ph ả i cũng tính t ươ ng tự  nh ư  n ữ a tr ụ c bên 
trái.

Khi truy ề n l ự c phanh c ực đ ạ i:


Thay các bi ể u th ứ c X 1 , X 2 , Z 1 ,Z 2  đã tính khi truy ề n l ự c phanh 

c ự c đ ạ i trong tr ườ ng h ợp 1, ta có: 

 
 


Tr ườ ng h ợ p 2:  X i  = 0 (X 1 = X 2  = 0), Y = Y max  = m 2 G 2  ;  Z1 ≠ Z2 ( xe bị 

trượt ngang, m2 = 1, φ1=0,98  ).
Lúc này n ữ a tr ụ c b ị  u ố n, kéo và nén, tuy nhiên  ứ ng su ấ t nén và  kéo t ươ ng 
đ ố i nh ỏ  nên ta b ỏ  qua trong lúc tính toán. N ữ a tr ụ c bên ph ả i s ẽ  ch ị u t ổ ng 
s ố  2 mô men u ố n sinh ra do Z 2  và Y 2  sinh ra. N ữ a tr ụ c bên trái s ẽ  ch ị u hi ệ u 
s ố  2 mô men u ố n sinh ra do Z 1  và Y 1 .

Trong đó:
­

Mu1 : Mô men u ố n c ủ a n ữa tr ụ c bên trái t ạ i v ị  trí b ạ c đ ạ n ngoài.

Mu2 : Mô men u ố n c ủ a n ữa tr ụ c bên ph ả i t ạ i v ị  trí b ạ c đ ạ n 
ngoài.
­

Thay các giá tr ị  , Y1, Y2, Z1, Z2 t ừ các bi ể u th ứ c đã tính trong tr ườ ng 2  ở  
trên. Sau đó la ạ p t ỷ  s ố    đ ể  xem M u1  > M u2  hay M u1  < M u2 . 
N ế u M u1  > M u2  thì n ữ a tr ụ c s ẽ  tính theo M u1 . Ng ượ c l ạ i n ế u M u1  < M u2  thì 
n ữ a tr ụ c s ẽ  tính theo M u2 .

Trong th ực t ế  b nh ỏ  h ơn r ấ t  nhi ề u so v ới r b  và h g . b ở i v ậ y cho nên:

Cho nên trong tr ườ ng h ợp n ầ y ta tính theo M u1 :

 
 
=154,722695[MN/m 2 ]


Tr ườ ng h ợ p 3:  X i  = 0; Y = 0; Z i  = Z imax =k đ  
Lúc này các n ữ a tr ụ c ch ỉ u ốn, mô men u ố n:

  Ứ ng su ấ t u ố n t ạ i ti ế t di ệ n b ạ c đ ạ n ngoài:
 
= 1,318359[MN/m 2 ]