Sơ đồ xác định tỷ số truyền dẫn động lái.

Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52

thờng góc quay bánh xe dẫn hớng kẻ từ vị trí trung gian đến vi trí quay

lớn nhất ,lấy trung bình cho cả hai bên bx max có thể lấy với xe con: bx max

=31



0



Góc quay vành lái lớn nhất khi tính từ vị trí trung gian

vl max = bx max .i1 = 31.20,5 = 635,5 0 = 1,8 (vòng)



b)Bán kính quay vòng nhỏ nhất gồm:

Bán kính lý thuyết Rlt nhỏ nhất tính tới trọng tâm ôtô:

Rlt min =



L

2850

=

= 4743.2(mm)

tg bx max tg 310



(2-12)

L



A



C



B



D



in



Rtlmin



Bo



Rn

m



a

l

Bh





Rtm

in



O



Hình 2.8: Bán kính quay vòng ôtô



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



37



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52

Bán kính nhỏ nhất Rt min của hành lang quét phía trong:

Rt min =



B

L

2370

215

c bx =

125

= 3743( mm)

0

tg max

2

2

tg 30,8



(2-



13)

Bán kính nhỏ nhất Rn min của hành lang quét phía ngoài:



Rn min =



B

L

2370

215

+ c + bx =

+ 125 +

= 6176(mm)

0

sin max

2

2

sin 23,5



(2-



14)

Chiều rộng hành lang quét: Bhl = Rn min Rt min = 6176 3743 = 2433(mm)



(2-



15)



2.4. Tính toán thiết kế cơ cấu lái trục vít - êcu bi thanh răng - cung răng.

2.4.1 Thông số hình học:



Vi phân góc quay của vành tay lái:

2.

d = p dt



(2-16)



p : bớc ren trục vít

: góc quay vành lái

t : thời gian



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



38



Đồ án tốt nghiệp

K52



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



Vi phân góc quay của trục đòn quay đứng:

dt

d = Rc 2



(2-17)



Rc2 : bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt

d 2 .Rc2

i .p

p

do đó: i = d =

Rc2 = 2.

2.4.2 Thiết kế bộ truyền trục vít- êcu bi.

Tỷ số truyền của hệ thống lái:



i=



Mc

R.PL max t



(2-18)



Trong đó: Mc - Mômen cản khi quay vòng tại chỗ, Mc = 1475 (Nm)

PLmax - Lực lái lớn nhất của ngời lái, Plmax = 513.9 (N)

R - bán kính vành lái, R = 200 (mm)



t = 0,7 hiệu suất truyền lực thuận của hệ thống lại.

Vậy:



i=



1475

= 20,5

0, 2.513.9.0, 7



10

9

8

3

2

1



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



39



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52



7

6

5

4



1. vỏ cơ cấu lái



6. Phớt



2. ổ bi dới



7. Đai ốc điều chỉnh



3.Trục vít



8. Đai ôc hãm



4. Êcu bi



9. Bánh răng rẻ quạt



5. ổ bi trên



10.Bi



Hình 2.9- Hệ thống lái trục vít - êcu- bi-thanh răng, cung răng

Tỷ số truyền của cơ cấu lái:



i =



i

id



(2-19)



Trong đó: id = Ln/Lđ=1 tỷ số truyền của dẫn động lái.(đã tính ở trên)

Suy ra:



i =



20,5

= 20,5

1



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



40



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52

Dtb

Dt



rl



db



rl



/2

/2



d1



Fa



D

Dtb

Dt

d



c



c



c



B



rl



rl



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi

d1



41



Đồ án tốt nghiệp

K52



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA

Hình 2.10- Các thông số của trục vít - êcu- bi



Khi đánh lái, trục vít bị xoay, tạo ra lực vuông góc từ bề mặt rãnh vít

qua các viên bi tác dụng vào bề mặt rãnh bi trên ê cu. Lực này đợc phân ra

thành 2 thành phần: là lực vòng P v và lực dọc trục Pd. Lực Pd chính là lực

tác dụng làm quay bánh răng rẻ quạt.

Lực Pd có giá trị nh sau:

Pd =



M c .Ld . t

Rc 2 .Ln



(2-20)



Trong đó:

Mc- mômen cản quay vòng khi xe đứng tại chỗ, Mc = 1475 (Nm)

Ld - Độ dài đòn quay đứng, Ld = 180 (mm)

Ln - Độ dài đòn quay ngang, đoạn nối giữa trục bánh xe với đòn

kéo dọc, Ld = 180 (mm).

th hiệu suất thuận của cơ cấu lái, th = 0,7

Rc2- bán kính vòng chia của bánh răng rẻ quạt,

Ta chọn đờng kính bi: db = 6 (mm)

Bớc vít của trục vít: p = db + 5 = 11 (mm)

Ta có:

20,5.11

i .p

Rc2 = 2 = 2.3,14 = 36 (mm)



Vậy :



Pd =



1475.0,18.0.7

= 28680.55( N )

0, 036.0,18.



Chọn vật liệu chế tạo trục vít là thép 35. Do đặc điểm cấu tạo, Êcu bi

và thanh răng là một chi tiết và cùng đợc làm từ thép 45.

Xác định đờng kính trong của ren trục vít theo độ bền kéo:



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



42



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52

d1



4.1,3.Pd

.[ K ]



(2-21)



Trong đó: [ K] = ch/3 với ch- giới hạn chảy của vật liệu vít. Với thép

20XH, ch = 400 (MPa). [ K] = 400/3=133 (MPa) = 133 (MN/m )

2



Vậy :



d1



4.1,3.28680.55

= 19( mm)

.133



Theo bảng P2.4 (Tính toán thiết kế hệ đẫn động cơ khí Tập 1) chọn



d 1 = 22(mm)



Chọn đờng kính bi: db = 6 (mm) (mm)

Bớc vít p = db+ (1 5) mm = 11(mm)

Bán kính rãnh lăn: chọn r1 = 0,51. db = 0,51.6=3,06(mm).

Khoảng cách từ tâm rãnh lăn đến tâm bi:

d



c = r1 b

2







cos





(2-22)



Trong đó - là góc tiếp xúc, nên chọn = 45o thì khả năng tải của

trục vít tăng.

Vậy:



6



c = 3,06 cos 450 = 0,04(mm)

2





Đờng kính vòng tròn qua tâm các viên bi:

D tb = d1+ 2(r1 - c) = 22+2.(3,06- 0,04)

=28,04(mm)

Đờng kính trong của đai ốc:

D 1= Dtb + 2(r1 - c) =28,04 + 2.(3,060,04)=34,08(mm)

Chiều sâu của profin ren:



h1 = ( 0,3 ữ 0,35) d b = 0,35.6 = 2,1(mm)



Đờng kính ngoài của trục vít: d= d1 + 2h 1 = 22 + 2.2,1 = 26,2(mm)



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



43



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52



Đờng kính ngoài của ê cu: D =D1 - 2h1 = 34,08 2.2,1 = 29,88 (mm)

Góc nâng trục vít đợc xác định nh sau:

= arctg (



p

11

) = arctg (

) = 6,5 0

.Dtb

.27,04



- Góc ma sát lăn thay thế:



(2-23)



2à

= artg

d sin



1





(2-24)



với à = 0,004ữ0,006 là hệ số ma sát lăn.

2.0,004

0

= artg

= 0,0005

22. sin 450



Vậy:



Bớc vít:



0

t = Dtb. tg = .28,04.tg 6,5 = 10(mm)



Số vòng ren trên ê cu:



K = 2,5 vòng.



Số viên bi trên các vòng ren làm việc:

.28,04.2,5

1 = 36

6

Zb = Dtb.K/db - 1=

(viên)



Số viên bi không làm việc phụ thuộc vào chiều dài rãnh hồi bi:

Zk = Lk/db = 30/6 = 5 (viên)

Trong đố: LK - chiều dài rãnh hồi bi. LK =30(mm)

Tổng số viên bi:



Z = Zb + Zk = 36+ 5 = 41 (viên)



Xác định khe hở hớng tâm:

= D1 - (2db +d1) = 34,08 - (2.6+22) =0,08(mm)

Khe hở tơng đối:



= /d1= 0,08/22 = 0,004 (mm)



Hiệu suất thuận;



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



44



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52

t =



tg

tg 6,5 0

=

=

tg ( + ) tg (6,5 0 + 0,0005 0 ) 0,99



Hiệu suất nghịch:

ng =



tg ( ) tg (6,5 0 0,0005 0 )

=

= 0,99

tg

tg 6,5 0



+) Tính kiểm bền

Tải trọng riêng dọc trục xác định theo công thức sau:

qa =



Pd

Z b .d b2 .



(2-25)



Trong đó: = 0,8 - hệ số phân bố không đều tải trọng cho các viên

bi.

28680,55

2

6

qa = 36.6 .0,8.10 =27,6 (MN/m2)



Từ khe hở tơng đói và tải trọng riêng dọc trục q a, theo đồ thị xác

định ứng suất lớn nhất max., ta xác định đợc ứng suất lớn nhất max=3800

Mpa.

[max] = 5000 Mpa đối với mặt làm việc của trục vít

Do đó trị số max thoả mãn điều kiện: max < [max]

2.4.3 Thiết kế bộ truyền thanh răng cung răng.

Sơ đồ bộ truyền thanh răng



1



cung răng:

1. Thanh răng.

2. Cung răng.



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



45



2



Đồ án tốt nghiệp



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



K52



Hình2.11: Cơ cấu lái liên

hợp

2.4.3.1 Chọn vật liệu.

Thanh răng và bánh răng rẻ quạt đợc chế tạo bằng thép 20XH, thờng

hoá, độ rắn HRC 50, b = 650 MPa, ch = 400MPa , phôi rèn.

2.4.3.2Xác định các thông số của bộ truyền:

a) Tính bánh răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc:

Bánh răng rẻ quạt là bánh răng trụ răng thẳng.Tính toán nhằm thoả

mãn điều kiện tiếp xúc lớn nhất H sinh ra khi các đôi răng ăn khớp

không vợt quá trị số cho phép [ H ] .

ứng suất tiếp xúc lớn nhất đợc tính theo công thức Héc đối với hai

hình trụ tiếp xúc dọc đờng sinh.Ta có điều kiện bền:

H = Z M .



qn

[ H ]

2.



(2-26)



Trong đó :



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



46



Đồ án tốt nghiệp

K52



SV: Ngô Tiến Hiệp - ÔtôA



qn- cờng độ tải trọng pháp tuyến(tải trọng riêng)

- bán kính cong tơng đơng của bề mặt

ZM-hệ số xét đến cơ tính của vật liệu

Do bánh răng rẻ quạt chế tạo bằng thép nên ZM=275(MPa)1/2



Vì hiện tợng tróc rỗ xảy ra tại phần chân răng gần vùng tâm ăn

khớp,nên ta tính toán độ bền tiếp xúc của răng tại tâm ăn khớp.

Đối với bánh răng trụ răng thẳng, cờng độ tải trọng pháp tuyến, có xét

đến sự phân bố không đều tải trọng theo chiều rộng vành răng và tải trọng

động là:

qn =



2 M d .K H .K Hv

Fn

.K H .K Hv =

lH

d 2 . cos .l H



(2-27)



Để đơn giản trong tính toán ta giả thiết có hai răng ăn khớp cùng một

lúc.

Do đó tổng chiều dài tiếp xúc lH bằng chiều rộng vành răng



b ;



Bán kính cong tơng đơng



=

Trong đó

Ta có



1 , 2



1 . 2

2 + 1



(2-27)



-bán kính cong các bề mặt răng của thanh răng và bánh răng rẻ quạt.



1 =



Do đó



= 2 =



d 2

. sin

2



Từ những công thức trên ta suy ra công thức kiểm nghiệm bánh

răng rẻ quạt theo độ bền tiếp xúc :



Thiết kế tính toán hệ thống lái có trợ lực cho xe con 7 chỗ ngồi



47