ĐỒ Án tốt nghiệP ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống lái trên xe cơ sở ô tô huyndai 24 tấn hd 370 mục lụC

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TẢI HUYNDAI 24T

tải về 0.76 Mb.

trang	2/3
Chuyển đổi dữ liệu	25.09.2016
Kích	0.76 Mb.
	#32351

1 2 3

1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE TẢI HUYNDAI 24T

Ô tô tải Huyndai 24 tấn sử dụng hai cầu dẫn hướng (Hình 1-10).

Hình thang lái tuân thủ điều kiện liên kết của hình thang lái Đantô. Độ chụm bánh xe cấu trước và cấu thứ hai như nhau.

Dẫn động lái của loại ô tô này rất phức tạp do nhu cầu điều khiển đồng thời cả 4 bánh xe dẫn hướng trên hai cầu. sơ đồ dấn động của hệ thống lái cho ô tô huyndai 24T được mô tả trên hình 1-10b.

Để thực hiện điều kiện quay vòng của ô tô (đảm bảo quan hệ hình học Ackerrman) các bánh xe dẫn hướng trên hai cầu được quay với góc quay khác nhau. Tỷ số truyền này được thay đổi do chiều dài kết cấu của các đòn nối dẫn động khác nhau. Cầu thứ hai yêu cầu góc quay bánh xe lớn hơn cầu thứ nhất do vậy tỷ số truyền từ cơ cấu lái tới các bánh xe cầu thứ hai lớn hơn với cầu thứ nhất.

Chiều dài đòn nối phụ (3) ngắn hơn đòn nối trợ lực (5) và hành trình dẫn động của cầu thứ hai lớn hơn cầu thứ nhất. Các đòn quay ngang của hai cầu có kích thước như nhau, nên góc quay của các bánh xe dẫn hướng trên cầu thứ hai lớn hơn.

Hệ thống lái có trợ lực thủy lực bố trí cơ cấu lái loại cơ khí đơn giản xi lanh lực và van phân phối (9) đặt dọc, cố định một đầu trên thân xe. Một đầu của xi lanh lực tác động vào đòn nối (5), thực hiện trợ lực lái cho cả hai cầu thông qua các đòn dẫn động chung.

Bảng 1: Thông số xe tải hyunDai HD370

STTTên thông sốKý hiệuGiá trịĐơn vị1Chiều dài toàn bộL_a9025mm2Chiều rộng toàn bộB_a2495mm3Chiều cao toàn bộH_a3100mm4Thùng xeDài 5300mmRộng 2300mmCao 1280mm5Vệt bánhBánh sauB_s1850mmBánh trướcB_t2098mm6Trọng lượng không tảiG_o14470KG7Trọng lượng toàn tảiG_a41600KG8Vận tốc cực đạiV_max94Km/h9Trọng lượng toàn tảiG_a41600KGTrọng lượng phân bố lên cầu 1,2Ga₁12480KGTrọng lượng phân bố lên cầu 3,4G_a229120KG10Động cơ DieselD6CA38A11Thể tích công tác 1 xi lanhV_h2004Cm³12Công suất cực đại của động cơN_emax407KW13Số vòng quay ứng với N_emaxn_N2000v/p14Mô men cực đại của động cơM_emax1668N.m15Só vòng quay ứng với M_emaxn_m1200v/p16Tỷ số nén15.517Đường kính xi lanhD135mm18Hành trình pittongS140Mm 19Tỷ số truyền hộp sốSố 1i_h19.1537.145Số 2i_h24.7833.733Số 3i_h32.7652.158Số 4i_h41.6661.301Số 5i_h51.0000.780Số lùii_hL8.1056.32720Số bánh1221Công thức bánh xe8x422Số chỗ ngồi323Khả năng leo dốc0.607Tg()24Bán kính quay vòng minR_min9.5m25Thùng nhiên liệu400dm₃26Chiều dài cơ sởTruc 1-21700mmTrục 2-32900mmTrục 3-41300mm27Cỡ lốp11.00x20-16PR

* Hệ thống treo:

Nhíp trước và sau: Lá nhíp hợp kim bán nguyệt, và ống giảm chấn thủy lực tác dụng 2 chiều.

* Hệ thống phanh: Dạng tang trống mạch kép thủy lực, điều khiển bằng khí nén, phanh tay kiểu cơ khí.

* Nội thất: Điều hòa nhiệt độ, Radio cassette, khóa trung tâm, ghế giảm sóc đệm khí.

* Trang bị theo xe: Gương chiếu hậu to, tay lái trợ lực, tấm che nắng, lốp 11.00x20-16PR.

1.3. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ.

1.3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN DẪN ĐỘNG LÁI .

Dẫn động lái gồm tất cả các phần tử truyền lực từ cơ cấu lái đến ngõng trục quay của bánh xe dẫn hướng khi quay vòng.

Phần tử cơ bản của dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ, nó được tạo bởi cầu trước, đòn kéo ngang và đòn kép dọc. Sự quay vòng của ô tô rất phức tạp, dể đảm bảo mối quan hệ động học của bánh xe phía trong và bánh xe phía ngoài khi quay vòng là điều rất khó thực hiện. Hiện nay với các xe được thiết kế chỉ đáp ứng được gần đúng mối quan hệ đó bằng hệ thống khâu khớp và các đòn kéo tạo nên hình thang lái.

Như vậy ta chon phương án dẫn động lái là hình thang lái ĐANTÔ.
Hình 1.11: Sơ đồ dẫn động hình thang lái ĐANTÔ

1.3.2. LỰA CHỌN CƠ CẤU LÁI.

a) Cơ cấu lái bánh răng - thanh răng.

Cơ cấu lái kiểu này thường được phổ biến trên các loại xe có 4-5 chỗ ngồi. Có hai dạng cấu tạo sau:

+ Thanh răng liên kết với đòn ngang bên qua ổ bắt bu lông.

+ Thanh ngang liên kết với đòn ngang bên ở hai đầu thanh răng.

Hinh 1.12: Sơ đồ cơ cấu lái thanh răng bánh răng

1: Trục lái, 2: Chụp nhựa, 3: Đai ốc điều chỉnh, 4: Ổ bi trên, 5: Vỏ cơ cấu lái

6: Dẫn hướng thanh răng, 7: Đai ốc, 8: Đai ốc điều chỉnh, 9: Lò xo

10: Thanh răng, 11: trục trăng, 12: Ổ bi dưới

* Đặc điểm: Thanh răng được cắt răng ở một phía, phần còn lại có tiết diện tròn. Thanh răng được trượt lên các bạc trượt hình vành khăn. Một bạc trượt nằm ở phía dưới không cắt răng và một bạc trượt nửa hình vành khăn tùy ở phía dưới thanh răng và có thể điều chỉnh thông qua ê cu điều chỉnh nằm phía dưới cơ cấu lái. Giữa bạc trượt và ê cu có khe hở để đảm bảo tác dụng của lo xo tỳ, tỳ sát bạc và thanh răng. Ê cu được khóa để tránh sự tự nối lỏng.

* Ưu điểm:

+ Do ăn khớp trực tiếp nên có độ nhạy cao.

+ Sự truyền mô men tốt do sức cản trong cơ cấu nhỏ nên tay lái nhẹ.

+ Hiệu suất thuận bằng hiệu suất nghịch bằng 0,8-0,9.

+ Độ dơ của cơ cấu lái nhỏ và có khả năng tự động điều chỉnh.

+ Cấu trúc đơn giản, gọn nhẹ. Các cơ cấu được bọc kín nên ít phải bảo dưỡng và sữa chữa.

b) Cơ cấu lái trục vít - êcu bi – cung răng.

Hình 1.13: Cơ cấu lái trục vít- êcu bi-cung răng

1: Vỏ, 2: Ổ bi, 3: Trục lái, 4: Êcu bi, 5: Ổ bi, 6: Phớt,

7: Đai ốc điều chỉnh, 8: Đai ốc hãm, 9: Bánh răng rẻ quạy, 10: Bi

* Đặc điểm:

- Trục vít được đỡ bằng ổ bi đỡ chặn, trục vít quay quanh tâm và ê cu bi ôm ngoài trục vít thông qua các viên bi ăn khớp tạo nên bộ truyền trục vít- êcu bi. Bên ngoài ê cu có các dạng thanh răng, trục bị động mang theo cung răng ăn khớp với thanh răng tạo nên bộ truyền thanh răng bánh răng. Trục vít đóng vai trò chủ động và cung răng đóng vai trò bị động.

- Các viên bi nằm trong rãnh của trục vít ê cu, hoạt động theo vòng kín nhờ các rãnh dẫn bi.

- Loại có tỷ số truyền không đổi thường đi kèm với bộ trợ lực lái và loại có tỷ số truyền thay đổi không lắp them bộ trợ lực.

* Ưu điểm:

- Lực cản lăn nhỏ do ma sát giữa trục vít và êcu bi được khắc phục bởi những viên bi.

- Tỷ số truyền của loại cơ cấu lái này rất lớn (tối đa có thể là 40) có thể là tỷ số truyền không đổi hoặc thay đổi.

- Hiệu suất cao: Hiệu suất nghịch bằng hiệu suất thuận (0,7 – 0,85).

c) Cơ cấu lái loại trục vít con lăn.

Hình 1.14: Cơ cấu lái trục vít con lăn

1: Vỏ cơ cấu lái, 2: Trục bị động, 3: Con lăn, 4: Phớt, 5: Trục vít lõm.

6: Nắp đổ dầu, 9: Trục vít con lăn, 10: Trục chủ động,

13: Phớt, 14: Đòn quay đứng, 15: ê cu

* Trục lái của hệ thống được ép căng với trục vít lõm, nhận chuyển động từ vành lái. Trục vít lõm ăn khớp với con lăn đặt trên các ổ bi kim và có khả năng điều chỉnh dọc trục thông qua các lá căn ở trên mặt bích đầu trục. Con lăn có thể là 1, 2, 3 răng, tuy nhiên thường dùng loại 3 răng để giảm áp lực tác dụng lên con lăn. Con lăn quay trơn trên trục thông qua ổ bi kim. Con lăn có góc ren ăn khớp với trục vít . Trục con lăn mang theo con lăn quay trên trục bị động của cơ cấu lái. Đầu ngoài của trục bi động có xẻ rãnh then hoa liên kết với đòn quay đứng của dẫn động lái. Toàn bộ cơ cấu lái làm việc trong dầu bôi trơn và vỏ cơ cấu lái được bắt chặt trên khung xe.

- Để con lăn tiếp xúc với mặt xoắn ốc của trục vít , giữa tâm con lăn và trục vít có độ lệch tâm (5-7 mm) và để sử dụng khi chỗ ăn khớp bị mòn, khi đó có thể điều chỉnh ăn khớp bằng cách đẩy sâu con lăn vào ăn khớp với trục vít tạo nên khả năng ăn khớp mới với độ dơ cho phép thông qua đai ốc điều chỉnh ở đầu trục bị động.

- Dùng trục vít lõm nên cho phép tỷ số truyền có thể thay đổi tuy nhiên mức độ thay đổi không lớn lắm (5% - 10%).

- Hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch nên đảm bảo giảm va đập từ mặt đường lên tay lái. Con lăn quay trơn nhờ ổ bi kim, nên giảm được ma sát.

- Hiệu suất thuận 0,6 - 0,7: Hiệu suất nghịch 0,3 - 0,5.

* Đối với xe thiết kế là xe có tải trọng nặng và các phương án đưa rat a chọn phương án như sau:

+ Dẫn động lái: Bao gồm hai cầu trước dẫn hướng với hình thang lái ĐANTÔ và một cơ cấu liên kết giũa hai cầu.

+ Cơ cấu lái: Cơ cấu lái được lựa chọn là cơ cấu lái trục vit êcu bi thanh răng cung răng.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÁI

2.1. THIẾT KẾ DẪN ĐỘNG LÁI

2.1.1. TỶ SỐ TRUYỀN CỦA HỆ THỐNG LÁI

2.1.1.1. Tỷ số truyền của dẫn động lái i_d

Tỷ số truyền của dẫn động lái phụ thuộc vào kích thước và quan hệ của các cánh tay đòn.

i_d =0.85 1.1

Chọn i_d1=1 (cho cầu dẫn hướng thứ nhất)

2.1.1.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái i

Tỷ số truyền của cơ cấu lái loại trục vít –êcu bi- răng rẻ quạt được tính theo công thức sau:

(2.1)

Trong đó :

t: Bước vít của trục vít

R₀: Bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt

Do t và R₀ là không đổi nên tỷ số truyền của cơ cấu lái trục vít êcu bi răng rẻ quạt là không đổi.

Tỷ số truyền của loại này thường lấy theo kinh nghiệm thiết kế i =2225 ta chon i =24.

2.1.1.3. Tỷ số truyền của hệ thống lái

Tỷ số truyền của hệ thống lái bằng tích số của tỷ số truyền cơ cấu lái i và tỷ số truyền của dẫn động lái i_d .

i= i _. i_d

Tỷ số truyền cho cầu dẫn hướng thứ nhất i₁= i _. i_d1.

Tỷ số truyền cho cầu dẫn hướng thứ hai i₂= i _. i_d2.

Tỷ số truyền cho cầu dẫn hướng thứ nhất chon sơ bộ i₁= i _. i_d1=1.24=24.

Cầu thứ hai yêu cầu góc bánh xe lớn hơn do vậy tỷ số truyền từ cơ cấu lái tới các bánh xe cầu thứ hai lớn hơn. Chọn i =30.

Tỷ số truyền cầu dẫn hướng thứ hai chọn sơ bộ i₂= i _. i_d2=1.30=30

2.1.1.4. Tỷ số truyền lực của hệ thống lái I_l

I_l là tỷ số của tổng lực cản khi ô tô quay vòng (p_c) và lực đặt trên vành tay lái khi cần để khắc phục lực cản quay vòng (p_l).

I_l = (2.2)

Trong đó :

Hình 2.1. Góc doãng của bánh xe dẫn hướng

Với: M_c: Mô men cản quay vòng của bánh xe.

M_L: Mô men đặt trên vành lái.

C: Cánh tay đòn quay vòng tức là khoảng cách từ tâm mặt tựa của lốp đến đường trục đứng kéo dài.

R: Bán kính vành lái.

Mô men cản quay vòng tác dụng lên bánh xe dẫn hướng M_c sẽ bằng tổng số của mô men cản chuyển động M₁, và mô men cản do bánh xe trượt trên đường M₂ và mô men cần thiết để làm ổ định dẫn hướng M₃ do cánh tay đòn c trên hình vẽ.

* Mô men cản chuyển động

M₁=G_bx.f.c

Trong đó:

G_bx: Lực tác dụng lên một bánh xe.

f: Hệ số cản lăn (f=0,015)

Theo kinh nghiệm thiết kế c=60100mm đối với xe tải. Chọn c=80mm.

* Mô men cản do bánh xe trượt trên đường M₂

HÌNH 2.2 Điểm đặt lực tác dụng lên bánh xe

M₂ =G_bx..x

Trong đó:

: Hệ số bám ngang, lấy =0,7

Điểm đặt lực A cách trục bánh xe một khoảng x.

Trong đó:

r: Bán kính bánh xe r=(B+d).25,4 (mm)

Với lốp có ký hiệu 11.00 – 20 16PR

B=11 (inch) d=20 (inch)

r=(11+20).25,4=519 (mm)

r_bx: Bán kính làm việc trung bình của bánh xe r_bx=.r

: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

Với lốp có áp suất thấp =0.930.935. Chọn =0,93

r_bx=.r=0,93.519=482 (mm)

=0,14.482 =67,4 (mm)

Lực tác dụng lên một bánh xe dẫn hướng G_bx=3120 (kG)

* Tính mô men cản quay cho mỗi cầu dẫn hướng

M₁=2. G_bx.f.c=2.31200.0,015.0,08=74,88 (N.m)

M₂=2. G_bx..x=2.31200.0,7.0,0674=2944 (N.m)

M_c1=(M₁+M₂).

Trong đó:

: Hệ số tính đến ảnh hưởng của M₃ gây ra do cầu trước ô tô bị nâng lên, =1,071,15. Chọn =1,1.

: Hiệu suất tính đến do ma sát ở trục quay đứng và các khớp nối.

=0,7 0,9 (Với ô tô cầu trước dẫn hướng), chọn =0,9

M_c1=(M₁+M₂).=(74,88+2944).=3689 (N.m)

Ta giả thiết lực tác dụng lên mỗi bánh xe của cấu dẫn hướng là như nhau.

M_c1= M_c2=3689 (N.m)

2.1.2. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA HỆ THỐNG LÁI

2.1.2.1. Tính toán hình thang lái

a) Công dụng của hình thang lái :

- Hình thang lái có tác dụng đảm bảo sự quay vòng đúng của các bánh xe dẫn hướng. Khi đó các bánh xe dẫn hướng không có sự trượt khi xe chuyển động.

- Đảm bảo quan hệ giữa góc quay của bánh xe dẫn hướng bên trái và bên phải sao cho các bánh xe lăn trên các đường tròn khác nhau nhưng đồng tâm.

b) Xây dựng đường đặc tính lý thuyết của hệ thống lái hai cấu trước:

Muốn bánh xe quay vòng đúng thì quan hệ hình học của chúng phải thỏa mãn công thức sau đây.

;
Hình. 2.2 Sơ đồ động học khi quay vòng

Trong đó:

, : Là góc của bánh xe dẫn hướng ngoài của cầu dẫn hướng thứ nhất và cầu thứ hai.

: Là góc quay của bánh xe dẫn hướng trong của cầu dẫn hướng thứ nhất và thứ hai.

L₁L₂: Chiều dài cơ sở của hai cầu.

B_o: Khoảng cách giữa hai đường tâm trụ quay đứng.

B_o=1850 mm L₂=3550 mm

L₁=5250 mm L=4400 mm

Theo hình vẽ: ;

Ta có mối quan hệ của các góc quay bánh xe dẫn hướng với góc như sau

; ;

Cho các giá trị chạy từ 0^ođến 40^ota lần lượt xác định được các góc tương ứng theo bảng sau.

Bảng 2 :Bảng thông số của đường đặc tính lý thuyết của các góc quay cầu thứ nhất và quan hệ góc quay giữa cầu thứ nhất và cầu thứ hai
051015202530354004.839.3613.6117.6421.6725.1428.7032.1603.386.8010.2713.8317.5021.3425.3529.59

Bảng 3:cầu thứ hai
(⁰)0510152025303540₂(⁰)04.769.0813.0316.6820.0923.3026.3629.30

Ta xây dựng được quan hệ

c) Xây dựng đường đặc tính thực tế.

Nhiệm vụ cơ bản khi thiết kế hình thang lái Đantô là xác định đúng góc

nghiêng của các đòn bên khi xe chạy thẳng.

Hình 2.3: Sơ đồ xác định kích thước của hình thang lái

Cần xác định góc và độ dài mỗi đòn bên m và đòn ngang n

Quan hệ giữa các góc quayvà, và phụ thuộc vào góc và độ dài m của đòn bên .

Khi xe chạy thẳng: Từ sơ đồ trên ta có thể tính được mối quan hệ giữa các thông số theo biểu thức sau.

(2.3)

Khi xe quay vòng:

Khi bánh xe dẫn hướng bên trái quay đi một góc và bên phải quay đi một góc lúc này đòn bên phải hợp vớ phương ngang một góc và bánh xe bên trái

Từ sơ đồ trên ta có mối quan hệ của các thông số theo quan hệ sau

(2.4)
Hình 2.4 Sơ đồ hình thang lái khi quay vòng

m: Thường lấy theo kinh nghiệm m=(0,140,16)B_o

Chọn sơ bộ theo kinh nghiệm cho cả hai cầu độ dài đòn bên

m₁=m₂=0,15.B_o=0,15.1850278(mm)

Chọn sơ bộ góc theo công thức của chudakop

(2.5)

Từ đó ta tính đươc

* Tính các thông số dẫn hướng cho cầu thứ nhất

Cotg(90^o-)= =14^o

Ta cho các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ =16^o vào công thức (2.4) để tìm quan hệ của và

Cho lần lượt =12^o,13^o,14^o,15^o,16^o

Bảng 4: Bảng thông số của đường đặc tính thực tế cho cầu thứ nhất
(⁰)0510152025303540_1(LT)04.839.3613.6117.6421.6725.1428.7032.16=12⁰₁04.99.6114.4318.4522.5626.3430.0533.36₁₁0-0.06-0.25-0.52-0.82-1.09-1.29-1.35-1.21=13⁰₁04.99.5914.0618.3322.3626.1529.6632.86₁₂0-0.06-0.23-0.45-0.69-0.89-1.01-0.97-0.7=14⁰₁04.889.5513.9718.1922.1625.8629.2923.35₁₃0-0.05-0.19-0.37-0.56-0.69-0.72-0.57-0.19=15⁰₁04.89.513.918.0721.9625.5728.8831.84₁₄0-0.04-0.15-0.3-0.43-0.49-0.43-0.180.31=16⁰₁04.879.4813.8317.9321.7625.2828.4931.34₁₅0-0.03-0.12-0.23-0.3-0.29-0.140.210.81

Từ bảng giá trị thu được ở trên ta xây dựng đồ thì quan hệ và thực tế trên cùng đồ thị và theo lý thuyết.

Theo bảng giá trị trên (bảng 4) ta chọn góc sao cho sự sai lệch so với đường lý thuyết nhỏ nhất và nhỏ hơn 1⁰, ta chon được =15⁰ứng với góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu thứ nhất là =35⁰ và= 28,88⁰.

Vậy cầu dẫn hướng thứ nhất có =15⁰

Độ dài đòn bên m₁=278mm

Độ dài thanh kéo ngang n₁=B₀-2msin=1850 - 2.278.sin15=1706mm

Dựa vào bảng 1 ta tìm được góc quay vòng lớn nhất của cầu dẫn hướng thứ hai25,35⁰_.

* Tính các thông số co cầu dẫn hướng thứ hai

Tính : Ta có =20⁰

Ta cho các giá trị xung quanh giá trị sơ bộ =20^o vào công thức (2.4) để tìm quan hệ của và .

Cho lần lượt =18⁰, 19⁰, 20⁰, 21⁰, 22⁰

Bảng 5: Thông số của đường đặc tính cho cầu thứ hai
(⁰)0510152025303540_2(LT)04.769.0813.0316.6820.0923.3026.3629.30=18⁰₂04.859.4013.6717.6621.3424.6927.7030.34₂₁0-0.01-0.04-0.06-0.010.130.450.991.82=19⁰₂04.849.3713.6917.5221.1324.4027.3229.84₂₂0-0.01-0.010.010.110.340.741.382.32=20⁰₂04.839.3313.5217.3920.9224.1126.9329.34₂₃00.010.020.090.250.551.031.772.81=21⁰₂04.819.2913.4317.2420.7023.8126.5428.84₂₄00.010.060.180.390.761.332.163.31=22⁰₂04.819.2513.3417.1020.4923.5126.1428.34₂₅00.030.110.260.540.971.622.563.81

Từ bảng giá trị thu được ở trên ta xây dựng đồ thì quan hệ và thực tế trên cùng đồ thị và theo lý thuyết.

Theo bảng giá trị trên (bảng 5) ta chọn góc sao cho sự sai lệch so với đường lý thuyết nhỏ nhất và nhỏ hơn 1⁰, ta chon được =18⁰ứng với góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu thứ nhất là =25.35⁰ và = 21,34⁰.

Vậy cầu dẫn hướng thứ hai có =18⁰

Độ dài đòn bên m₂=278mm

Độ dài thanh kéo ngang n₂=B₀-2msin=1850 - 2.278.sin18=1678 mm

2.1.2.2. Xác định góc quay vòng lớn nhất của vô lăng

_max=_1max.i₁

Trong đó :

Góc vòng quay vành lái lớn nhất tính từ vị trí đi thẳng

Góc quay vòng lớn nhất của bánh xe dẫn hướng cầu trước (35⁰)

i_i Tỷ số truyền của cầu trước i_i =24

_max lớn nhất từ vòng đối với xe tải

Thay những thông số tính được váo công thức trên ta tìm được góc quay vô lăng lớn nhất:

=24.35=840⁰ 2.33 vòng

2.1.2.3. Tính toán thông số hình học của dẫn động lái

HÌNH 2.5- SƠ ĐỒ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG LÁI

1-Cơ cấu lái, 2-Đòn quay đứng, 3-Đòn kéo dọc cấu trước

4-Đòn kéo ngang cầu trước, 5-Bánh xe, 6-Đòn kéo dọc cầu sau

7-Đòn kéo ngang cầu sau, 8-Đòn lắc, 9-Đòn nối cầu dẫn hướng, 10-Đòn lắc

Khi đòn quay đứng quay một góc , đòn lắc thứ nhất (chiều dài a) quay một góc , đòn lắc thứ hai (chiều dài d) quay đi một góc .

Gọi a, b, c, d: Lần lượt là kích thước của các cánh tay đòn trên hình vẽ.

S₁, S₂, , : Lần lượt là dịch chuyển dọc của các điểm A, B, C, D.

L_n1, L_n2: Là kích thước đòn ngang của cầu thứ nhất và cầu thứ hai.

Theo hình vẽ ta có: Độ dịch chuyển dọc của điểm A chính bằng độ dịch chuyển dọc của điểm A₁ và bằng S₁, tương tự độ dịch chuyển của điểm B bằng độ dịch chuyển của điểm B₁ và bằng S₂.

Dựa vào những tam giác đồng dạng ta tìm được các mối quan hệ sau:

(2.6)

Mặt khác: Độ dịch chuyển dọc của các điểm 1 và 3 trên cùng một đòn kéo dọc bằng nhau, tức là:

S’₁=S’₂ (2.7)

Và (2.8)

Thay các công thức (2.7) và (2.8) vào (2.6) ta được:

(2.9)

( Với giả thiết L_n1=L_n2 )

Theo mối quan hệ góc quay của cầu một và cầu hai ta có:

(2.10)

Thay (2.10) vào (2.9) ta có

(2.11)

Công thức (1.8) là công thức biểu diễn quan hệ kích thước các đòn dẫn động đảm bảo mối quan hệ quay vòng đúng của cầu dẫn hướng thứ nhất và cầu dẫn hướng thứ hai.

Dựa vào công thức (1.8) ta tính được kích thước các đòn bằng cách sau:

Chọn a=400 (mm)

b=140 (mm)

c=190 (mm)

L₁=5250(mm)

L₂=3550(mm)

Thay vào công thức (1.8) ta có:

Với d=367,07 bảo đảm quan hệ và tức là đảm bảo quay vòng đúng.

* Tính tỷ số truyền của dẫn động lái.

Tỷ số truyền của hệ dẫn động lái đến cấu thứ nhất:

Với và là kích thước các đòn quay đứng và đòn ngang của hệ thống lái.

Tỷ số truyền của dẫn động lái đến cấu thứ hai

* Tính góc quay lớn nhất của các đòn dẫn động lái.

Tính góc quay lớn nhất của đòn quay đứng:

Gọi S là độ dịch dọc lớn nhất của điểm A₁ ứng với góc quay lớn nhất =35⁰ theo hình 2.5 ta có mối quan hệ sau

Tính góc quay lớn nhất của đòn lắc 2 (kích thước d):

Trong đó : Góc quay lớn nhất của đòn lắc 2

Góc quay lớn nhất của đòn quay đứng

Góc quay lớn nhất của trục bánh răng rẻ quạt khi đánh lái từ rìa bên này sang rìa bên kia bằng hai lần góc quay lớn nhất của đòn quay đứng.

Gọi là góc quay lớn nhất của trục bánh răng rẻ quạt:

=2.=2.39=78⁰

* Tính lực cản quy về đầu đòn quay đứng

P_D= P_D1 + P_D2 = +

Trong đó: P_D1, P_D2 Lần lượt la lực cản quy dẫn cầu thứ nhất và cầu thứ hai về đầu đòn quay đứng.

P_D=(+).1000=18737 N

Mô men quay trục răng rẻ quạt chính là mô men quay của trục đòn quay đứng. Mô men quay trục đòn quay đứng:

M_d=P_D.l_d=18737.0,29=5434 (N.m)

Gọi d_rq, d_tv lần lượt là đường kính vòng chia bánh răng rẻ quạt và trục vít.

Lực vòng tác dụng lên bánh răng rẻ quạt:

Lực tác dụng lên trục vít bằng lực vòng trên bánh rẻ quạt:

(2.12)

Mô men vành lái:

= N.m

Lực người lái tác dụng lên vành lái

P_l===1004 N

Mô men vành lái chính là mô men quay trục vít,do lực vòng tác dụng lên trục vít là:

Góc vít được tính theo công thức sau:

(2.13)

Gọi t là bước vít ta có:

(2.14)

2.1.3. TÍNH CÁC CHI TIẾT CỦA DẪN ĐỘNG LÁI

2.1.3.1. Chọn đường kính của trục đường quay đứng

Đường kính của trục đòn quay đứng được xác định theo công thức sau:

(2.15)

Trong đó: M_cMô men cản quay vòng

Giới hạn bền xoắn chon =8.10⁷ N/m²

k hệ số bền, chon k=1,2

M_c=M_c1+M_c2=3689+3689=7378 (N.m)

==0,082 m

2.1.3.2. Tính trục lái

Trục lái làm bằng thép rỗng được tính theo ứng suất xoắn do lực tác dụng lên vành lái.

(MN/m²) (2.16)

Trong đó:

P_lmax Lực lái lớn nhất tác dụng lên vô lăng

D, d Đường kính ngoài và trong của trục lái

Chọn vật liệu chế tạo là thép C40 không nhiệt luyện, phôi chế tạo là phôi thép ống, ứng suất tiếp xúc cho phép .

Chọn sơ sộ kích thước của trục lái:

D=30 mm, d=20 mm

Thay vào công thức (2.16) ta có:

==57 (N/mm²)=57 (MN/m²)

=57 (MN/m²) Thỏa mãn điều kiện cho phép, vậy ta chọn kích thước sơ bộ làm kích thước thực tế.

Tính độ cứng trục lái theo công thức sau:

(rad) (2.17)

Trong đó:

L: Chiều dài trục, lấy theo thực tế L=1m

G: Mô đuyn đàn hồi dịch chuyển G=8.10⁴ MN/m²

Không được vượt quá ()/m²

==0.0475 (rad) =2,7 (Độ) (Thỏa mãn )

2.1.3.3. Tính bền các đòn dẫn động lái

a) Đòn quay đứng

- Công dụng:

Đòn quay đứng để truyền chuyển động từ trục thụ động của cơ cấu lái đến đòn dọc của dẫn động lái.

Đòn quay được nối với dẫn động lái nhờ các khớp cầu và nối với trục cơ cấu lái bằng then hoa hình tam giác.

Lực Q là lực tác dụng lên chốt cầu dưới đòn quay đứng.

Vì vậy khi tính đòn quay đứng ta sẽ lấy lực Q nào lớn hơn trong hai lục tác dụng dưới đây.

Q₁=0,5.G₁=0,5.31200=15600 N

Q₂=P_D=18737 N

Vậy ta chọn Q=18737 (N) khi tính bền đòn quay đứng. Khi tính bền ta tính tại những tiết diện nguy hiểm. Chọn vật liệu chế tạo đòn quay đứng là thép 40X.

HÌNH 2.6 CẤU TẠO ĐÒN QUAY ĐỨNG

1-Rô tuyn lái, 2-Đòn quay đứng, 3-Trục quay đòn quay đứng

Dựa vào số liệu thực tế đo được ta chọn kích thước sơ bộ tại mặt cắt I-I

a=75 mm, b=25 mm

* Kiểm tra đòn đứng theo uốn:

Ta tính tại tiết diện nguy hiển nhất I-I. Coi đòn quay đứng có mặt cắt là hình chữ nhật.

( m³)

M_u=Q.l_d=18737.0,29=5434 ( N.m )

( N/m² ) =236 (N/mm²)

Vật liệu chế tạo là thép 40X nên ta có: =1000 (N/mm²)

Vậy < =1000 (N/mm²) nên thỏa mãn điều kiện bền uốn.

* Kiểm tra đòn quay đứng theo xoắn:

(2.18)

c: Cánh tay đòn như hình vẽ (lấy theo số liệu thực tế đo được c=58mm).

: Được chon theo bảng sau đây:

Bảng 6: Bảng hệ số

a/b11.21.251.51.752.50.2080.2190.2210.2310.2390.253

Với , ta chọn =0.253

==30.10⁶ (N/m²)

Vật liệu chế tạo là thép 40X nên ta có: =(150310)10⁶ (N/m²)

=30.10⁶ (N/m²) < Thỏa mãn giới hạn cho phép

b) Kiểm tra bền đòn kéo dọc và đòn kéo ngang

Tính các đòn dẫn động chủ yếu là tính đòn dọc AA₁ và đòn ngang DE.

Đòn dọc được kiểm tra theo uốn dọc do lực Q và đòn ngang được kiểm tra theo uốn dọc do lực N. Lực Q= 18737 (N), lực N được xác định theo giá trị lực phanh bằng công thức sau:

(2.19)

Hình 2.7: Sơ đồ tính bền đòn ngang

Trong đó:

X_p: Lực phanh tác dụng lên một bánh xe.

m_1p: Hệ số phân bố tải trọng lượng lên cầu dẫn hướng khi phanh (m_1p=1,4)

a: Cánh tay đòn, chon a=80mm với xe tải lớn.

* Tính bền đòn kéo dọc và ngang cho dẫn động lái cầu dẫn hướng thứ nhất:

Tính e:

= N

Chọn vật liệu chế tạo:

Đòn kéo dọc và đòn kéo ngang được chế tạo bằng thép ống loại 40X.

Với D=40 mm, d=30 mm, chiều dầy của ống t=5 mm.

Ứng suất nén trong đòn kéo dọc AA₁:

Ứng suất nén trong đòn kéo ngang DE:

F_d F_n: Tiết diện ngang của dòn kéo dọc và đòn kéo ngang.

F_d = F_n=

= N/mm²

N/mm²

Ứng suất giới hạn uốn dọc của đòn kéo dọc (2.20)

Trong đó:

J_min: Mômen quán tính nhỏ nhất của tiết diện ngang thanh kéo dọc và thanh kéo ngang.

E: môđun đàn hồi của vật liệu chế tạo đòn kéo dọc và đòn kéo ngang (E=2.10⁵ MN/m²).

L_b=L_AA1=800 mm (Lấy theo số liệu thực tế đo được).

Tính mômen quán tính J_d:

mm⁴

= N/mm²

Ứng suất uốn dọc của đòn kéo ngang (2.21)

n₁: Chiều dài thanh kéo ngang n₁=1706 mm

J_n = J_d=173302 mm⁴

N/mm²

Hệ số dự trữ tính cho đòn kéo dọc: n_d = >

Hệ số dự trữ tính cho đòn kéo ngang: n_n = >

Đòn kéo dọc của cầu thứ nhất và cầu thứ hai hoàn toàn giống nhau, và cùng kích thước. Nhưng đòn kéo dọc ở cầu thứ hai có lực kéo nhỏ hơn nên không cần kiểm tra.

* Kiểm tra cho các đòn bên.

Đòn bên của dẫn động lái chủ yếu chịu ứng suất uốn, do vậy ta tính theo điều kiện bền uốn. Chọn vật liệu làm đòn bên là thép 20X.

Mômen uốn tác dụng lên đòn bên được xác định theo công thức sau:

M_u = m.Ncos

Ta tính bền cho đòn bên của hình thang lái cầu dẫn hướng thứ nhất:

M_u = m.Ncos=0,278.4605.cos15⁰=1237 (N.m)

Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm nhất là chỗ dao nhau giữa hai tiết diện của cầu trước và đòn bên.

(2.22)

Trong đó:

W_u= mm²

= N/mm²

Lấy hệ số an toàn n=2 và với thép 20X ta có:

=121 N/mm² < (Thỏa mãn điều kiện bền uốn).

* Kiểm nghiệm bền khớp cầu (Rôtuyn lái).

Hình 2.8: Cấu tạo Rotuyn đòn ngang

Khớp cầu được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập tại vị trí làm việc và kiểm tra độ bền cắt tại vị trí ngàm. Lực tác dụng lên khớp cầu chính là lực tác dụng lên đòn quay đứng P_D. Chọn vật liệu chế tạo khớp cầu là thép 20XH có . P_D=18737 N

Kiểm tra ứng suất chèn dập tại bề mặt làm việc của khớp cầu:

Trong đó:

F: Diện tích tiếp xúc giữa mặt cầu và đệm Rotuyn. Trong thực tế làm việc, diện tích làm việc chiếm 2/3 bề mặt của khớp cầu. Nên bề mặt chịu lực tiếp xúc chiếm 1/2.2/3=1/3 bề mặt khớp cầu.

Ta có: (2.23)

D: Đường kính khớp cầu, chọn theo thực tế D=35 mm

= N/mm² <

Kiểm tra theo độ bền cắt:

Kiểm tra Rotuyn tại vị trí nguy hiểm nhất (vị trí ngàm), với ứng suất cắt cho phép là:

Ứng suất cắt được tính theo công thức sau:

2.2. THIẾT KẾ CƠ CẤU LÁI.

2.2.1. Yêu cầu của cơ cấu lái.

Phần lớn các yêu cấu của hệ thống lái đều do cơ cấu lái đảm bảo. Vì vậy cơ cấu lái cần phải đảm bảo những yêu cấu sau:

- Có thể quay được cả hai chiều để đảm bảo chuyển động .

- Có hiệu suất cao để lái nhẹ, trong đó cần có hiệu suất thuận lớn hơn hiệu suất nghịch để các va đập từ mặt đường được giữ lại phần lớn ở cơ cấu lái.

- Đảm bảo thay đổi trị số của tỷ số truyền khi cần thiết.

- Đơn giản trong việc điều chỉnh khoảng hở ăn khớp của cơ cấu lái.

- Độ dơ của cơ cấu lái là nhỏ nhất.

- Đảm bảo kết cấu đơn giản nhất, giá thành thấp và tuổi thọ cao.

- Chiếm ít không gian và dễ dàng tháo lắp.

Lực dùng để quay vô lăng được gọi là lực lái, giá trị của lực này đạt giá trị lớn nhất khi xe đứng yên tai chỗ, và giảm dần khi tốc độ của xe tăng lên và đạt nhỏ nhất khi tốc độ của xe lớn nhất.

Sự đàn hồi của hệ thống có ảnh hưởng tới sự truyền các va đập từ mặt đường lên vô lăng. Độ đàn hồi càng lớn thì sự va đập truyền lên vô lăng càng ít, nhưng nếu độ đàn hồi lớn quá sẽ ảnh hưởng đến khả năng chuyển động của xe. Độ đàn hồi của hệ thống lái được xác định bằng tỷ số góc quay đàn hồi tính trên vành lái vô lăng và mô men đặt lên vành lái. Độ đàn hồi của hệ thống lái phụ thuộc vào độ đàn hồi của các phần tử như cơ cấu lái, các đòn dẫn động.

2.2.2. Tỷ số truyền của cơ cấu lái.

Tỷ số truyền của cơ cấu lái đảm bảo tăng mômen từ vành lái đến các bánh xe dẫn hướng. Ở mỗi loại cơ cấu lái khác nhau thì cách tính tỷ số truyền cũng khác nhau.

Ở cơ cấu lái kiểu trục vít – êcu bi-cung răng thì tỷ số truyền của cơ cấu lái được tính bằng tỷ số giữa góc quay của vô lăng và góc dịch chuyển của đòn lắc (đòn quay đứng).

Ở cơ cấu lái kiểu bánh răng – thanh răng, tỷ số truyền của cơ cấu lái được tính bằng tỷ số giữa góc quay của vô lăng và góc quay của bánh trước (bánh dẫn hướng).

Đối với xe con có tỷ số truyền của cơ cấu lái nằm trong khoảng từ 16 – 22 còn đối với xe tải thì từ 22 – 25.

tải về 0.76 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:

1 2 3