Thiết kế cầu sau cho xe SUV

Môc Lôc Lêi nãi ®Çu 4 Ch­¬ng I : tæng quan vÒ cÇu xe 5 1.1 C¸c yªu cÇu ®èi víi cÇu xe 5 1.1.1 C«ng dông 5 1.1.2 Ph©n lo¹i 6 1.1.3 Yªu cÇu 8 1.2 Ph©n tÝch kÕt cÊu 8 1.2.1 Ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c lo¹i truyÒn lùc chÝnh 8 1.2.2 Ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c lo¹i vi sai 11 1.2.3 Ph©n tÝch kÕt cÊu c¸c lo¹i b¸n trôc 13 1.2.4 Ph©n tÝch mét sè kÕt cÊu dÇm cÇu 16 1.3 Chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ 17 Ch­¬ng II : C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 19 2.1 Môc ®Ých néi dung tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 19 2.1.1 Môc ®Ých 19 2.1.2 Néi dung 19 2.2 C¸c th«ng sè tham kh¶o 19 Ch­¬ng III : tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 20 3.1 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n 20 3.2 TÝnh to¸n chi tiÕt cña cÇu xe 20 KÕt luËn 28 Tµi liÖu tham kh¶o 29 Lêi nãi ®Çu §å ¸n m«n häc lµ mét phÇn kh«ng thÓ thiÕu ®­îc ®èi víi mçi ng­êi häc viªn trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr­êng nh»m cñng cè, hoµn thiÖn nh÷ng kiÕn thøc ®· ®­îc trang bÞ vµ n©ng cao kh¶ n¨ng ¸p dông lý thuyÕt ®· häc vµo thùc tÕ c«ng viÖc sau nµy mµ tr­íc m¾t lµ ®å ¸n tèt nghiÖp. Qua ®ã gióp häc viªn hÖ thèng l¹i c¸c kiÕn thøc chuyªn ngµnh ®· häc, ®ång thêi bæ sung nh÷ng kiÕn thøc mµ b¶n th©n cßn thiÕu sãt trong qu¸ tr×nh häc tËp vµ gióp cho häc viªn cã kh¶ n¨ng t­ duy khoa häc trong thùc hiÖn c«ng viÖc. Ngµnh « t« gi÷ mét vÞ trÝ quan träng trong sù nghiÖp ph¸t triÓn cña x· héi. Xe « t« ®­îc phæ biÕn trong toµn bé nÒn kinh tÕ quèc d©n, ë nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau nh­: n«ng l©m nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i, quèc phßng an ninh...NhiÒu thµnh tùu khoa häc ®· ®­îc ¸p dông vµo nghµnh c«ng nghiÖp chÕ t¹o « t« nh»m môc ®Ých n©ng cao kh¶ n¨ng phôc vô, n©ng cao ®é tin cËy cña « t«. C¸c néi dung nµy nh»m môc ®Ých gi¶m nhÑ c­êng ®é lao ®éng cña ng­êi l¸i, ®¶m b¶o an toµn tèt nhÊt cho nguêi vµ hµng ho¸ ph­¬ng tiÖn, t¨ng vËn tèc trung b×nh, t¨ng t¶i träng hµng ho¸ vËn chuyÓn, t¨ng tÝnh tiÖn nghi vµ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu, gi¶m gi¸ thµnh s¶n xuÊt...Ngµy nay, nÒn kinh tÕ ®Êt n­íc ta ®ang trªn ®µ ph¸t triÓn, trong ®ã nghµnh c«ng nghiÖp « t« kh«ng ngõng t¨ng tr­ëng c¶ vÒ quy m« vµ chÊt l­îng s¶n xuÊt chÕ t¹o, l¾p r¸p. C¸c nhµ m¸y « t« ®ang mäc lªn rÊt nhiÒu, nhiÒu lo¹i « t« sÏ ®­îc chÕ t¹o vµ l¾p r¸p t¹i ViÖt Nam víi c¸c th«ng sè kü thuËt cao, tÝnh n¨ng t¸c dông phï hîp víi ®Þa h×nh thêi tiÕt ë n­íc ta.Do vËy viÖc nghiªn cøu nh÷ng vÊn ®Ò lÝ thuyÕt vµ kÕt cÊu « t« mét c¸ch cÈn thËn sÏ gióp chóng ta sö dông vµ khai th¸c c¸c lo¹i xe mét c¸ch cã hiÖu qu¶, ®¸p øng yªu cÇu gi÷ tèt, dïng bÒn, an toµn, tiÕt kiÖm. §©y lµ mét yªu cÇu cÇn thiÕt ®èi víi ng­êi c¸n bé kü thuËt nghµnh xe vµ kü s­ c¬ khÝ ®éng lùc trong khai th¸c sö dông còng nh­ thiÕt kÕ chÕ t¹o sau nµy. Thùc hiÖn ®å ¸n m«n häc lµ tæng hîp kiÕn thøc lý thuyÕt ¸p dông vµo bµi to¸n cô thÓ gãp phÇn tÝch luü vµ n©ng cao c¸c kiÕn thøc ®· ®­îc häc. NhiÖm vô ®å ¸n m«n häc: “ThiÕt kÕ cÇu sau cho xe SUV”. Gåm c¸c néi dung chÝnh nh­ sau: 1/ ThuyÕt minh: Lêi nãi ®Çu. Tæng quan vÒ hÖ thèng. C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ. TÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe. KÕt luËn. 2/ B¶n vÏ: B¶n vÏ mÆt c¾t däc cÇu xe. Ch­¬ng I Tæng quan vÒ cÇu xe 1.1 C¸c yªu cÇu ®èi víi cÇu xe 1.1.1 C«ng dông CÇu xe chñ ®éng lµ tæng thµnh cuèi cïng trong hÖ thèng truyÒn lùc. Nã cã chøc n¨ng lµ t¨ng m« men, truyÒn m« men vµ ph©n phèi m« men xo¾n tíi c¸c b¸nh xe chñ ®éng. MÆt kh¸c nã cßn nhËn ph¶n lùc tõ mÆt ®­êng t¸c dông lªn vµ ®ì toµn bé phÇn träng l­îng cña xe ph©n bè lªn cÇu. CÇu chñ ®éng cña « t« bao gåm c¸c côm tæng thµnh sau: - TruyÒn lùc chÝnh - C¬ cÊu vi sai - B¸n trôc - DÇm cÇu 1. TruyÒn lùc chÝnh TruyÒn lùc chÝnh lµ mét bé phËn rÊt quan träng trong cÇu xe, nã cã nhiÒu lo¹i mçi lo¹i cã nh÷ng ­u ®iÓm vµ nh­îc ®iÓm riªng. TruyÒn lùc chÝnh cã nh÷ng c«ng dông nh­ sau : - TruyÒn vµ thay ®æi m« men xo¾n tõ truyÒn ®éng c¸c ®¨ng tíi bé vi sai. - Thay ®æi ph­¬ng truyÒn lùc mét gãc 900 tõ truyÒn ®éng c¸c d¨ng xuèng. - Tr­êng hîp ®Æc biÖt dïng ®Ó thay ®æi tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc. 2. Vi sai Vi sai cã nh÷ng c«ng dông nh­ sau: §¶m b¶o cho c¸c b¸nh xe chñ ®éng quay ®­îc víi c¸c tèc ®é gãc kh¸c nhau, ®ång thêi dïng ®Ó ph©n chia m« men xo¾n cho c¸c b¸nh xe cña mét cÇu xe chñ ®éng hoÆc cho c¸c cÇu xe chñ ®éng cña mét xe. 3. B¸n trôc B¸n trôc lµ bé phËn dïng ®Ó truyÒn lùc tíi b¸nh xe, nã cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau tuú theo c¸ch ph©n lo¹i. B¸n trôc cã nh÷ng c«ng dông: - TruyÒn m« men xo¾n tõ bé vi sai ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng hoÆc ®Õn gi¶m tèc b¸nh xe. - ChÞu mét phÇn t¶i träng tõ mÆt ®­êng truyÒn lªn qua b¸nh xe. 4. DÇm cÇu DÇm cÇu lµ bé phËn rÊt quan träng cña cÇu xe, dÇm cÇu th­êng ®­îc lµm b¾ng vËt liÖu gang hay thÐp. DÇm cÇu cã nh÷ng c«ng dông sau: - §Ó b¶o vÖ c¸c côm c¬ cÊu bªn trong (vi sai, truyÒn lùc chÝnh) tr¸nh ch¶y dÇu b¬i tr¬n ra ngoµi, tr¸nh lät bôi, lät n­íc, vµo c¸c c¬ cÊu bªn trong vá cÇu. - Víi hÖ thèng treo phô thuéc cßn dïng ®Ó ®ì toµn bé träng l­îng cña phÇn ®­îc treo cña xe ph©n bè lªn cÇu ®ã. Nã cßn nhËn vµ truyÒn c¸c ph¶n lùc, c¸c m« men ph¸t sinh do t¸c ®éng t­¬ng hç gi÷a b¸nh xe víi mÆt ®­êng lªn khung xe hoÆc vá xe. 1.1.2 Ph©n lo¹i 1. TruyÒn lùc chÝnh TruyÒn lùc chÝnh ®­îc ph©n lo¹i dùa theo nhiÒu tiªu chØ nh­: a. Theo d¹ng bé truyÒn: - TruyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng - TruyÒn lùc chÝnh trôc vÝt - b¸nh vÝt - TruyÒn lùc chÝnh kiÓu xÝch b.Theo sè cÆp bé truyÒn: - TruyÒn lùc chÝnh ®¬n - TruyÒn lùc chÝnh kÐp c.Theo sè l­îng tû sè truyÒn: - TruyÒn lùc chÝnh mét cÊp - TruyÒn lùc chÝnh hai cÊp 2. Vi sai Vi sai ®­îc ph©n lo¹i dùa theo nhiÒu tiªu chØ nh­: a. Theo c«ng dông: - Vi sai gi÷a c¸c b¸nh xe - Vi sai gi÷a c¸c cÇu xe - Vi sai gi÷a c¸c truyÒn lùc c¹nh b. Theo ®Æc ®iÓm ph©n bè m« men: - Vi sai ®èi xøng - Vi sai kh«ng ®èi xøng c. Theo ®Æc ®iÓm kÕt cÊu vi sai: - Vi sai b¸nh r¨ng - Vi sai trôc vÝt-b¸nh vÝt - Vi sai cam d. Theo ph­¬ng ph¸p kho¸ vi sai: - Vi sai gµi c­ìng bøc - Vi sai gµi tù ®éng e. Theo hÖ sè kho¸ vi sai: ks = (1.1) Trong ®ã: Mms- M« men ma s¸t [Nm] M0 - M« men trªn vá vi sai [Nm] - Vi sai ma s¸t trong bÐ ks< 0,2 - Vi sai ma s¸t trong cao ks= 0,2- 0,7 - Vi sai kho¸ hoµn toµn ks > 0,7 3. B¸n trôc B¸n trôc ®­îc ph©n lo¹i theo c¸c chØ tiªu sau ®©y: a. Theo kÕt cÊu cña cÇu: - CÇu liÒn. - CÇu rêi. b. Theo møc ®é chÞu lùc h­íng kÝnh vµ lùc chiÒu trôc: - Lo¹i b¸n trôc kh«ng gi¶m t¶i. - Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i mét nöa. - Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i ba phÇn t­. - Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn. 4. DÇm cÇu DÇm cÇu ®­îc ph©n lo¹i theo c¸c chØ tiªu sau: a. Theo ®Æc ®iÓm kÕt cÊu: - DÇm cÇu ghÐp - DÇm cÇu liÒn b. Theo ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o: - DÇm cÇu ®óc - DÇm cÇu dËp hµn c. Theo c«ng dông cña cÇu xe: - CÇu kh«ng dÉn h­íng kh«ng chñ ®éng - CÇu chñ ®éng vµ dÉn h­íng - CÇu chñ ®éng kh«ng dÉn h­íng - CÇu dÉn h­íng kh«ng chñ ®éng 1.1.3 Yªu cÇu §Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng lµm viÖc cÇu xe ph¶i ®¹t ®­îc c¸c yªu cÇu sau: - B¶o ®¶m truyÒn lùc ®Òu, cã tû sè truyÒn hîp lý phï hîp víi chÊt l­îng kÐo vµ tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu. - HiÖu suÊt truyÒn ®éng cao, lµm viÖc kh«ng ån. - KÝch th­íc nhá gän ®Ó t¨ng kho¶ng s¸ng gÇm xe. - Träng l­îng nhá ®Ó gi¶m t¶i träng ®éng. - §¶m b¶o ®éng häc ®óng c¸c b¸nh xe dÉn h­íng vµ toµn xe khi quay vßng. 1. TruyÒn lùc chÝnh §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm viÖc truyÒn lùc chÝnh cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: - §¶m b¶o tû sè truyÒn cÇn thiÕt nh»m b¶o ®¶m hiÖu suÊt cao ngay c¶ khi nhiÖt ®é vµ sè vßng quay thay ®æi. - §¶m b¶o ®ñ bÒn, ®é cøng v÷ng cao, gèi ®ì lµm viÖc kh«ng ån, kÝch th­íc nhá gän. 2. Vi sai §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm vi sai cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: - Ph©n phèi m« men cho c¸c b¸nh xe mét c¸ch hîp lý - B¶o ®¶m cho c¸c b¸nh xe quay víi c¸c vËn tèc gãc kh¸c nhau. Khi quay vßng c¸c hÖ sè c¶n trªn mét cÇu kh¸c nhau vµ hÖ sè b¸m kh¸c nhau - HiÖu suÊt lµm viÖc cao, ®é tin cËy lµm viÖc tèt, kÝch th­íc vµ träng l­îng nhá. 3. B¸n trôc §Ó b¶o ®¶m kh¶ n¨ng lµm b¸n cÇn ®¹t c¸c yªu cÇu: a. Dï hÖ thèng treo n»m ë vÞ trÝ nµo truyÒn ®éng ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng còng ph¶i ®¶m b¶o truyÒn hÕt m« men xo¾n ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. b. Khi truyÒn m« men quay vËn tèc gãc cña c¸c b¸nh xe chñ ®éng còng nh­ b¸nh xe dÉn h­íng ®Òu kh«ng thay ®æi. 4. DÇm cÇu Cã ®é cøng v÷ng vµ ®é bÒn cao (träng l­îng nhá) chÞu ®­îc uèn, xo¾n tèt, kh«ng bÞ g·y trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. Ph¶i ®¶m b¶o bè trÝ tèt c¸c côm trªn dÇm cÇu. 1.2 Ph©n tÝch kÕt cÊu 1.2.1 Ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c lo¹i truyÒn lùc chÝnh Sau ®©y ta ®i ph©n tÝch kÕt cÊu cô thÓ cña mét sè truyÒn lùc nµy vµ chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ cho bµi to¸n. 1. TruyÒn lùc chÝnh ®¬n a. truyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng: H×nh 1.1: TruyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng c«n §­îc bè trÝ d­íi mét gãc 900 nh­ng cã khi ®­îc bè trÝ d­íi mét gãc kh¸c 900 * ­u ®iÓm : DÔ chÕ t¹o, l¾p ghÐp ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rÎ. * Nh­îc ®iÓm : - Sè r¨ng Ýt nhÊt cña b¸nh r¨ng chñ ®éng ph¶i lín h¬n 9. NÕu nhá h¬n 9 sÏ xuÊt hiÖn hiÖn t­îng c¾t ch©n r¨ng. - NÕu xe cã tû sè truyÒn lín th× kÝch th­íc cña bé truyÒn lín. - Lµm viÖc ån, hiÖu suÊt thÊp, sè r¨ng ¨n khíp ®ång thêi Ýt. Do nhiÒu nh­îc ®iÓm nªn hiÖn nay lo¹i nµy Ýt ®­îc sö dông. b. TruyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n: Gåm b¸nh r¨ng chñ ®éng ®­îc chÕ t¹o liÒn trôc cßn b¸nh r¨ng bÞ ®éng ®­îc chÕ t¹o rêi thµnh vµnh r¨ng. Vµnh r¨ng sau khi chÕ t¹o ®­îc l¾p ghÐp cè ®Þnh víi vá vi sai thµnh mét khèi. * ­u ®iÓm : - Sè r¨ng nhá nhÊt cña b¸nh r¨ng chñ ®éng cã thÓ 6-7 mµ vÉn ®ñ bÒn vµ b¶o ®¶m ¨n khíp tèt. - Khi bé truyÒn cã tû sè truyÒn lín th× kÝch th­íc vµ träng l­îng cña cÇu xe nhá gän vµ ®¶m b¶o ®­îc tÝnh n¨ng th«ng qua cao. - Lµm viÖc ªm dÞu do cã nhiÒu r¨ng ®ång thêi ¨n khíp. - Cã kh¶ n¨ng truyÒn lùc vµ m« men lín, kh¶ n¨ng chèng mßn tèt. - Gia c«ng ®­îc trªn c¸c m¸y c¾t cã n¨ng suÊt cao. * Nh­îc ®iÓm : - Ph¸t sinh lùc chiÒu trôc ë t©m ¨n khíp vµ ph­¬ng cña lùc thay ®æi theo chiÒu quay cña b¸nh r¨ng - NÕu chiÒu xo¾n cña r¨ng vµ chiÒu quay cña b¸nh r¨ng trïng nhau th× lùc chiÒu trôc sÏ h­íng tõ ®¸y ®Õn ®Ønh cña b¸nh r¨ng nãn nªn cã thÓ g©y hiÖn t­îng kÑt r¨ng. Cßn nÕu chiÒu xo¾n cña r¨ng vµ chiÒu quay cña b¸nh r¨ng ng­îc nhau th× lùc chiÒu trôc sÏ ®Èy b¸nh r¨ng chñ ®éng rêi khái b¸nh r¨ng bÞ ®éng. Lo¹i nµy ®­îc sö dông trªn nhiÒu lo¹i xe, nhÊt lµ c¸c lo¹i xe con. c. TruyÒn lùc chÝnh hyp«it : Nã cã ®Æc ®iÓm lµ ®­êng t©m cña b¸nh r¨ng chñ ®éng vµ b¸nh r¨ng bÞ ®éng ®­îc bè trÝ lÖch nhau mét kho¶ng lÖch trôc e. Trôc chñ ®éng cã thÓ ®­îc bè trÝ d­íi hay trªn tuú theo yªu cÇu kü thuËt cña tõng xe. * ­u ®iÓm : - Khi cïng kÝch th­íc víi bé truyÒn b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n th× bé truyÒn hyp«it cã tû sè truyÒn lín h¬n i0 = . (1.2) Trong ®ã: i0- Tû sè truyÒn cña bé truyÒn hyp«it Z1,Z2-Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng chñ ®éng vµ bÞ ®éng b1, b2-Gãc nghiªng ®­êng r¨ng cña b¸nh r¨ng chñ ®éng vµ bÞ ®éng [®é] - Sè r¨ng cña b¸nh r¨ng chñ ®éng nhá nhÊt cã thÓ 5-6 mµ vÉn ®ñ bÒn vµ ¨n khíp tèt. - Lµm viÖc ªm dÞu. - HiÖu suÊt cao (0,94-0,96) - Khi chÕ t¹o bé truyÒn kh«ng ®ßi hái vËt liÖu thËt tèt. - Cã thÓ dÞch chuyÓn ®­îc trôc cña b¸nh r¨ng chñ ®éng so víi b¸nh r¨ng bÞ ®éng mét kho¶ng dÞch trôc lµ: e = (0,1- 0,2).d2 - Trôc cã kÕt cÊu v÷ng, ®é bÒn cao, lµm viÖc ªm dÞu do ®­êng kÝnh b¸nh r¨ng chñ ®éng lín. - ¸p suÊt tæng hîp lªn bÒ mÆt r¨ng gi¶m (25-30)% so víi b¸nh r¨ng c«n xo¾n cïng kÝch th­íc. * Nh­îc ®iÓm : - Cã sù tr­ît gi÷a c¸c r¨ng theo c¶ chiÒu däc vµ chiÒu ngang do ®ã mµ ph¶i dïng dÇu b«i tr¬n chuyªn dïng. - Khi l¾p r¸p bé truyÒn ®ßi hái ph¶i chÝnh x¸c, b¸nh r¨ng chñ ®éng ph¶i cã ®iÓm tùa thËt ch¾c ch¾n. Lo¹i nµy ®­îc sö dông rÊt nhiÒu trªn xe, nhÊt lµ c¸c lo¹i xe t¶i. d. TruyÒn lùc chÝnh trôc vÝt b¸nh vÝt : §­îc sö dông trªn xe cã yªu cÇu tû sè truyÒn lín mµ kÝch th­íc bé truyÒn ph¶i nhá gän. §Æc ®iÓm cña truyÒn ®éng trôc vÝt - b¸nh vÝt lµ cã thÓ trôc vÝt ®Æt trªn hoÆc ®Æt d­íi. * ­u ®iÓm : - Lµm viÖc ªm do sè r¨ng Ýt, kÝch th­íc nhá, tû sè truyÒn lín. - Cã thÓ ®Æt vi sai ngay gi÷a cÇu xe nªn cÇu xe cã kÕt cÊu ®èi xøng, dÔ th¸o l¾p. - §èi víi xe 3 cÇu chñ ®éng th× bé truyÒn cã kh¶ n¨ng truyÒn m« men quay lªn c¶ 2 cÇu chñ ®éng th«ng qua 1 trôc. - Khi ®Æt trôc vÝt xuèng d­íi th× h¹ thÊp träng t©m. - ¸p suÊt riªng chç tiÕp xóc r¨ng cña bé truyÒn nhá. * Nh­îc ®iÓm : - HiÖu suÊt thÊp do ma s¸t lín, cã hiÖn t­îng tù h·m, lùc chiÒu trôc lín. - Khi trôc vÝt d­íi b¸nh vÝt th× kho¶ng s¸ng gÇm xe gi¶m nh­ng lµm t¨ng gãc lÖch trôc c¸c ®¨ng.Trôc vÝt trªn th× t¨ng kho¶ng sang gÇm xe nh­ng khã kh¨n trong b«i tr¬n bé truyÒn. - ChÕ t¹o trôc vÝt - b¸nh vÝt phøc t¹p, b¸nh vÝt th­êng chÕ t¹o b»ng kim lo¹i mµu (th­êng lµ ®ång). 2. TruyÒn lùc chÝnh kÐp H×nh 1.2: TruyÒn lùc chÝnh kÐp TruyÒn lùc chÝnh kÐp lµ bé truyÒn sö dông 2 cÆp bé truyÒn ¨n khíp, so víi truyÒn lùc chÝnh ®¬n th× truyÒn lùc chÝnh kÐp cã tû sè truyÒn lín h¬n mµ vÉn ®¶m b¶o kho¶ng s¸ng gÇm xe tèt . TruyÒn lùc chÝnh kÐp ®­îc sö dông nhiÒu trªn xe 2 cÇu, 3 cÇu vµ xe cã t¶i träng lín. a. TruyÒn lùc chÝnh kÐp trung t©m : CÆp b¸nh r¨ng c«n xo¾n vµ cÆp b¸nh r¨ng trô ®­îc bè trÝ thµnh mét côm. Khi ®ã hai cÆp b¸nh r¨ng ¨n khíp ®Æt trong cïng mét vá cÇu vµ vi sai ®Æt ngay sau cÆp b¸nh r¨ng thø hai. Ph­¬ng ¸n nµy trôc cña b¸nh r¨ng c«n vµ trôc cña b¸nh r¨ng trô n»m trong mét mÆt ph¼ng vµ vu«ng gãc víi nhau. b. TruyÒn lùc chÝnh kÐp bè trÝ t¸ch côm : Th­êng b¸nh r¨ng c«n cïng bé vi sai ë trung t©m cßn c¸c b¸nh r¨ng trô ®Æt ë s­ên xe h×nh thµnh hép gi¶m tèc b¸nh xe (truyÒn lùc c¹nh). TruyÒn lùc c¹nh cã thÓ lµ cÆp b¸nh r¨ng trô ¨n khíp trong, ¨n khíp ngoµi hoÆc bé truyÒn hµnh tinh. 3. TruyÒn lùc chÝnh hai cÊp H×nh 1.3: TruyÒn lùc chÝnh hai cÊp Sö dông trªn « t« khi cÇn thiÕt ph¶i më réng kho¶ng tû sè truyÒn cña hÖ thèng truyÒn lùc mµ kh«ng cÇn ph¶i thay ®æi kÕt cÊu c¸c côm cña nã. Sè truyÒn thÊp cña truyÒn lùc chÝnh sö dông khi xe chuyÓn ®éng trong ®iÒu kiÖn ®­êng khã kh¨n (®­êng xÊu, ®­êng ®åi nói) ®Ó kh¾c phôc nh÷ng lùc c¶n chuyÓn ®éng lín. Sö dông sè truyÒn cao trong ®iÒu kiÖn ®­êng tèt hoÆc khi xe chë non t¶i cho phÐp n©ng cao tÝnh kinh tÕ nhiªn liÖu, vËn tèc trung b×nh cña « t« vµ gi¶m m« men xo¾n trong dÉn ®éng ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng. 1.2.2 Ph©n tÝch kÕt cÊu c¸c lo¹i vi sai Sau ®©y ta ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c lo¹i vi sai vµ ®­a ra ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ cho bµi to¸n. a. Vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng Vi sai ®èi xøng thuéc lo¹i vi sai cã ma s¸t trong bÐ. VÒ mÆt kÕt cÊu xe cã t¶i träng lín vµ xe cã t¶i träng bÐ vi sai nh­ nhau chØ kh¸c ë sè b¸nh r¨ng vi sai, ë kÕt cÊu vá vi sai vµ c¸c b¸nh r¨ng b¸n trôc. Sè b¸nh r¨ng hµnh tinh phô thuéc vµo m« men xo¾n ®Æt trªn vá vi sai vµ b¸nh r¨ng hµnh tinh víi vá vi sai cã thÓ th¸o rêi ®­îc hoÆc liÒn nhau. Tæng sè r¨ng cña b¸nh r¨ng b¸n trôc chän b»ng béi sè cña sè cña sè r¨ng b¸nh r¨ng hµnh tinh. MÆt th¸o rêi th­êng ®i qua trôc cña c¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh, c¸c nöa hép ®­îc l¾p ®ång t©m nhê c¸c gê. MÆt bÝch cña vá vi sai dïng l¾p ghÐp b¸nh r¨ng bÞ ®éng cña truyÒn lùc trung ­¬ng. Gi÷a c¸c mÆt tú cña b¸nh r¨ng hµnh tinh mÆt cÇu th­êng cã ®Üa ®ång ®Ó gi¶m ma s¸t vµ ®Ó dÔ ®Æt ®óng c¸c b¸nh r¨ng vi sai. H·m vi sai cã thÓ b»ng ly hîp cã vÊu, ly hîp r¨ng vµ ly hîp chèt. DÉn ®éng h·m vi sai cã thÓ b»ng c¬ khÝ, b»ng ®iÖn khÝ, b»ng thuû lùc. DÉn ®éng h·m vi sai lo¹i c¬ khÝ cã cÇn g¹t bè trÝ trªn dÇm cÇu chñ ®éng hoÆc ®Æt c¹nh ng­êi l¸i, lo¹i nµy cã nh­îc ®iÓm lµ ng­êi l¸i chØ sö dông nã khi « t« ®· bÞ tr­ît quay vµ kh«ng cã kh¶ n¨ng tù di ®éng n÷a. * ­u ®iÓm: - KÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹ - ViÖc ph©n phèi m« men xo¾n cho c¸c b¸nh xe chñ ®éng thÝch hîp víi nh÷ng tr­êng hîp xe ch¹y trªn ®­êng tèt hoÆc ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng cña hai b¸nh xe nh­ nhau. - Gi¶m t¶i träng ®éng cho dÉn ®éng c¸c b¸nh xe, gi¶m mßn lèp, gi¶m suÊt tiªu hao nhiªn liÖu vµ ®iÒu khiÓn dÔ dµng. * Nh­îc ®iÓm: Ma s¸t cña bé vi sai bÐ nªn gi¶m kh¶ n¨ng th«ng qua cña xe khi mét b¸nh xe n»m ë ®­êng lÇy. Lo¹i nµy hiÖn nay ®­îc sö dông phæ biÕn vµ nhÊt lµ trªn c¸c loaÞ xe du lÞch vµ xe t¶i träng nhá. b. Vi sai t¨ng ma s¸t Lo¹i nµy ngµy cµng ®­îc sö dông nhiÒu. T¨ng ma s¸t trong lo¹i vi sai h×nh nãn b»ng c¸ch thiÕt kÕ thªm vµo kÕt cÊu ly hîp ma s¸t ®Üa ®Æt gi÷a mét trong hai b¸n trôc vµ hép vi sai. Vi sai t¨ng ma s¸t ®­îc øng dông kh¶ réng r·i, vi sai t¨ng ma s¸t cã thÓ mét hoÆc hai ly hîp ma s¸t. Trong lo¹i vi sai nµy trôc ch÷ thËp ®­îc thay thÕ b»ng hai trôc c¾t nhau theo gãc vu«ng. Hai trôc nµy cã kh¶ n¨ng dÞch chuyÓn víi nhau theo c¶ hai chiÒu trôc lÉn chiÒu gãc nghiªng, nhê c¸c mÆt nghiªng t­¬ng øng ë c¸c ®Çu trôc. Ngoµi ra trªn vi sai cßn c¸c cèc trung gian n»m trªn then hoa cña b¸n trôc gièng nh­ c¸c b¸nh r¨ng b¸n trôc. Khi c¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh kh«ng quay lùc truyÒn ®Õn c¸c b¸n trôc, còng nh­ trong tr­êng hîp vi sai cã ma s¸t trong bÐ. Khi c¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh quay c¸c mÆt nghiªng cña trôc sÏ bÞ dÞch chuyÓn ®i nh­ thÕ nµo ®Ó lùc trªn ly hîp ma s¸t truyÒn qua cèc trung gian sÏ t¨ng lªn ®èi víi b¸n trôc quay nhanh. TrÞ sè m« men h·m sÏ kh«ng ph¶i lµ mét h»ng sè mµ sÏ tØ lÖ víi m« men truyÒn lªn c¸c b¸nh xe. c. Vi sai lo¹i cam Cã nhiÒu lo¹i kh¸c nhau lo¹i cam ®Æt h­íng kÝnh vµ lo¹i cam ®Æt h­íng trôc. §©y lµ lo¹i vi sai cã ma s¸t trong cao. Vi sai cam mµ con ch¹y ®Æt theo h­íng kÝnh n»m gi÷a c¸c vµnh cã d¹ng cam cña b¸n trôc. C¸c con ch¹y ®­îc ®Æt vµo vßng ng¨n c¸ch ë gi÷a, vßng nµy g¾n víi vá vi sai vµ lµ phÇn tö chñ ®éng. Vßng ng¨n c¸ch t¸c dông vµo con ch¹y mét lùc P vµ Ðp con ch¹y vµo vµnh cam ngoµi víi mét lùc P1' vµ vµo vµnh cam trong víi lùc P2' . P1' vµ P2' t¸c dông th¼ng gãc víi mÆt bªn cña c¸c vµnh cam. Khi c¶ hai b¸nh xe chñ ®éng chÞu lùc c¶n nh­ nhau th× vËn tèc gãc cña vßng gi÷a vµ c¸c vµnh cam b»ng nhau. NÕu mét trong c¸c b¸nh xe chñ ®éng cã khuynh h­íng t¨ng vËn tèc gãc, c¸c chi tiÕt cña vi sai sÏ b¾t ®Çu cã dÞch chuyÓn t­¬ng ®æi víi nhau nªn trªn c¸c mÆt bªn cña vµnh cam ph¸t sinh lùc ma s¸t h­íng vÒ c¸c phÝa kh¸c nhau ®èi víi vµnh cam quay nhanh vµ vµnh cam quay chËm. Sè mÆt låi lâm trªn c¸c vµnh cam cña c¸c b¸n trôc ph¶i kh¸c nhau. V× nÕu chóng b»ng nhau th× khi hép cña vi sai quay tíi vÞ trÝ nµo ®ã, c¸c con ch¹y chØ dÞch chuyÓn theo chiÒu h­íng kÝnh vµ lùc sÏ kh«ng truyÒn ®Õn vµnh h×nh cam n÷a. §èi víi lo¹i vi sai cam ®Æt h­íng trôc, c¸c con ch¹y ®­îc ®Æt trong vßng ng¨n, vßng ng¨n g¾n liÒn víi vá vi sai. Sè mÆt låi lâm cña c¸c vµnh cam sinh ra m« men m¹ch ®éng khi vi sai lµm viÖc nªn vi sai chèng mßn.Trong lo¹i vi sai hai d·y m« men m¹ch ®éng ®­îc kh¾c phôc v× trong lo¹i nµy ng­êi ta lµm sè mÆt cam låi lâm trªn hai vµnh cam nh­ nhau. Lo¹i vi sai cam hai d·y víi c¸c con ch¹y bè trÝ theo h­íng kÝnh mçi d·y con ch¹y t¸c dông t­¬ng øng víi d·y mÆt cam cña nã. Cho nªn khi mét d·y mÆt cam trong dÞch chuyÓn t­¬ng ®èi víi d·y mÆt cam ngoµi, th× lóc Êy c¸c mÆt d·y cam ngoµi n»m ë vÞ trÝ ®èi xøng. NÕu mét d·y cam ch¹y n»m ë vÞ trÝ kh«ng truyÒn ®­îc m« men th× d·y thø hai sÏ truyÒn m« men Êy. Lo¹i vi sai cam hai d·y cã con ch¹y bè trÝ theo h­íng trôc, c¸c cam cã thÓ lµm víi c¸c h×nh d¹ng mÆt bªn kh¸c nhau, th­êng d¹ng ®­êng xo¾n èc Acsimet. Sù dÞch chuyÓn theo h­íng kÝnh cña mét ®iÓm bÊt kú cña d¹ng mÆt bªn nµy tû lÖ víi gãc quay a cña cam. Lo¹i vi sai cam ®­îc sö dông phæ biÕn víi xe cã t¶i träng lín. d. Vi sai kiÓu trôc vÝt §©y lµ lo¹i vi sai cã ma s¸t trong cao, sö dông lµm vi sai gi÷a c¸c b¸nh xe. Trong vá cña vi sai gåm ba phÇn: c¸c b¸nh r¨ng b¸n trôc ¨n khíp víi c¸c b¸nh r¨ng hµnh tinh. C¸c b¸nh hµnh tinh g¾n víi nhau nhê c¸c b¸nh vÝt hµnh tinh phô quay quanh c¸c trôc g¾n trong hép. Vi sai lo¹i trôc vÝt lµm viÖc ªm dÞu vµ l©u mßn. VÒ kÕt cÊu nã phøc t¹p h¬n vµ ®¾t h¬n lo¹i vi sai cam. Lo¹i vi sai nµy th­êng ¸p dông cho c¸c lo¹i xe t¶i träng lín. 1.2.3 Ph©n tÝch kÕt cÊu c¸c lo¹i b¸n trôc §Ó chän ®­îc ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ hîp lý, sau ®©y chóng ta ®i ph©n tÝch kÕt cÊu cña mét sè lo¹i b¸n trôc. a. Lo¹i b¸n trôc kh«ng gi¶m t¶i Khi ®ã æ bi trong vµ æ bi ngoµi ®Òu ®Æt trùc tiÕp trªn b¸n trôc, tr­êng hîp nµy b¸n trôc chÞu toµn bé c¸c lùc. M« men uèn g©y nªn do lùc vßng tõ b¸nh r¨ng chËu chuyÓn vÒ ®Çu b¸n trôc, m« men xo¾n Mx, ph¶n lùc th¼ng ®øng tõ b¸nh xe Zbx, lùc kÐo Xk, lùc phanh Xp, lùc c¶n tr­ît ngang Y xuÊt hiÖn khi « t« ®i trªn ®­êng nghiªng hay quay vßng, nghÜa lµ tÊt c¶ c¸c ngo¹i lùc tõ phÝa ®­êng vµ lùc vßng cña b¸nh r¨ng chËu. Lo¹i b¸n trôc kh«ng gi¶m t¶i hiÖn t¹i c¸c « t« ®Òu kh«ng dïng. H×nh 1.4: B¸n trôc kh«ng gi¶m t¶i b. Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i mét nöa Khi ®ã æ bi trong ®Æt trªn vá vi sai cßn æ bi ngoµi ®Æt ngay trªn b¸n trôc, b¸n trôc sÏ chÞu c¸c lùc vµ m« men sau: Tõ phÝa mÆt ®­êng: cã c¸c lùc vµ ph¶n lùc Zbx, Xk, Xp, Y. VÒ m« men cã Mk, Mp, Mz, My. VÒ phÝa vi sai cã ph¶n lùc R, Y vµ m« men Mk hay Mp. Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i mét nöa ®­îc dïng ë c¸c m¸y kÐo vµ mét sè xe du lÞch nh­ : Mock¬vic, Zil-110,… H×nh1.5: B¸n trôc gi¶m t¶i mét nöa c. Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i ba phÇn t­ Lo¹i nµy æ bi trong ®ùoc ®Æt trªn vá vi sai cßn æ bi ngoµi ®Æt trªn dÇm cÇu vµ lång vµo trong moay¬ cña b¸nh xe. Bè trÝ nh­ vËy b¸n trôc chØ chÞu t¸c dông cña m« men xo¾n Mk hay m« men phanh Mp vµ ph¶n lùc t¸c dông ngang cña ®Êt Y. C¸c lùc kÐo tiÕp tuyÕn Xk vµ ph¶n lùc cña ®Êt th¼ng ®øng Zbx do dÇm cÇu chÞu. ë lo¹i nµy æ bi ngoµi cã thÓ lµ æ bi cÇu hai d·y, cã thÓ lµ æ bi ®òa nh­ng chØ cã mét æ. Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i ba phÇn t­ cã kÕt cÊu t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n nªn ®­îc dïng ë « t« con nh­ M-20 vµ mét sè « t« t¶i M-1. H×nh 1.6: B¸n trôc gi¶m t¶i ba phÇn t­ d. Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn Nã chØ kh¸c lo¹i gi¶m t¶i ba phÇn t­ lµ æ bi ngoµi lµ hai æ bi ®Æt gÇn nhau (cã thÓ lµ mét æ bi cÇu vµ mét æ bi c«n). Nh­ vËy b¸n trôc chØ chÞu t¸c dông cña m« men Mk hay Mp tõ phÝa vi sai (khi phanh b»ng phanh trung ­¬ng) vµ m« men Mk hay Mp tõ phÝa ®­êng t¸c dông lªn (khi h·m b»ng phanh trung ­¬ng) C¸c lùc Xk, Y, Zbx sÏ kh«ng truyÒn ®Õn trôc mµ chØ truyÒn ®Õn dÇm cÇu. H×nh 1.7: B¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn * ­u ®iÓm: - Nã chØ chÞu m« men xo¾n t¸c dông lªn b¸n trôc khi xe ho¹t ®éng. - KÝch th­íc cña b¸n trôc kh«ng yªu cÇu lín mµ vÉn b¶o ®¶m truyÒn tèt m« men xo¾n ®Õn c¸c b¸nh xe. - Khi b¸n trôc bÞ vì th× vÉn cã thÓ kÐo xe mµ kh«ng cÇn dïng thiÕt bÞ phô kh¸c. * Nh­îc ®iÓm: Do trôc cña moay¬ b¸nh xe vµ b¸nh r¨ng b¸n trôc cña bé vi sai ë cÇu xe kh«ng ®ång trôc nªn khã gi÷ b¸n trôc vu«ng gãc víi b¸nh xe. V× vËy khi xiÕt bu l«ng b¾t b¸n trôc víi moay¬ b¸nh xe sÏ ph¸t sinh biÕn d¹ng uèn ë b¸n trôc vµ ®Çu phÝa trong cña b¸n trôc tùa trªn thµnh lç cña b¸nh r¨ng b¸n trôc cña bé vi sai. Lo¹i nµy sö dông phæ biÕn trªn du lÞch, « t« chë kh¸ch, c¸c xe vËn t¶i trung b×nh vµ lín nh­: Gaz - 53, Maz - 200, Zil - 150,… 1.2.4 Ph©n tÝch mét sè kÕt cÊu dÇm cÇu §Ó chän ®­îc ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ hîp lý sau ®©y ta ®i ph©n tÝch ­u nh­îc ®iÓm cña mét sè lo¹i dÇm cÇu. 1. DÇm cÇu liÒn DÇm cÇu chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc, nã cã träng l­îng lín, kÝch th­íc lín, ®é cøng v÷ng cao. V× lµ vá cÇu ghÐp nªn viÖc th¸o l¾p vá vi sai vµ truyÒn lùc chÝnh ra ®Ó ®iÒu chØnh vµ thay thÕ dÔ dµng h¬n so víi vá cÇu lo¹i liÒn. NÕu vá cÇu chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p dËp hµn th× träng l­îng vµ kÝch th­íc nhá gän h¬n vµ gi¸ thµnh h¹ h¬n chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc (träng l­îng gi¶m 30%) song nã cã nh­îc ®iÓm lµ ®é cøng v÷ng kh«ng cao, ®Ó kh¾c phôc ng­êi ta cã nh÷ng biÖn ph¸p kÕt cÊu vµ c«ng nghÖ t¨ng cøng. DÇm cÇu liÒn ®­îc ¸p dông phæ biÕn víi c¸c lo¹i xe t¶i träng võa vµ lín, hiÖn nay nã còng sö dông víi c¸c xe t¶i, xe kÐo nh­ng cã c¸c biÖn ph¸p kÕt cÊu ®Ó t¨ng cøng v÷ng cho vá. 2. DÇm cÇu rêi Lo¹i nµy cã thÕ chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc hoÆc dËp hµn. Mét sè « t« vËn t¶i h¹ng trung sö dông vá cÇu ghÐp ®­îc gia c«ng b»ng ph­¬ng ph¸p ®óc, ë mÆt trong vµ mÆt ngoµi ®­îc gia c«ng c¸c g©n t¨ng cøng. Vá cÇu chÕ t¹o b»ng ph­¬ng ph¸p hµn dËp cã ®é cøng v÷ng vµ ®é bÒn kh«ng cao. NÕu tr­êng hîp mét phÇn chi tiÕt cña vá cÇu bÞ háng th× kh«ng thÕ th¸o rêi ra ®Ó thay thÕ mµ ph¶i thay thÕ toµn bé vá cÇu rÊt tèn kÐm. DÇm cÇu th¸o rêi ®­îc tuy cøng v÷ng kh«ng cao song l¹i thuËn tiÖn trong th¸o l¾p c¸c côm chi tiÕt cña cÇu xe nªn nã ®­îc sö dông nhiÒu trªn xe con vµ xe t¶i träng nhá. Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ¸p dông cho bµi to¸n thiÕt kÕ ®Ò tµi chän lo¹i dÇm cÇu th¸o rêi ®­îc. VËt liÖu chÕ t¹o dÇm cÇu lµ thÐp c¸c bon. 1.3 Chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ C¨n cø vµo nhiÖm vô ®­îc giao ta ®­a ra ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ nh­ sau: - Tõ nh÷ng ph©n tÝch kÕt cÊu vµ xem xÐt ­u nh­îc ®iÓm cña c¸c lo¹i truyÒn lùc chÝnh, ¸p dông cho bµi to¸n thiÕt kÕ nµy ®Ò tµi chän truyÒn lùc chÝnh ®¬n kiÓu b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n th­êng. B¸nh r¨ng ®­îc xªm¨ngtit víi ®é s©u 1,2 - 1,5 mm vµ t«i trong dÇu. - Qua ph©n tÝch kÕt cÊu c¸c lo¹i vi sai vµ ¸p dông vµo ®iÒu kiÖn cô thÓ cña ®Ò tµi “ThiÕt kÕ cÇu sau cho xe SUV” ®Ò tµi chän lo¹i vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. - Qua ph©n tÝch ­u nh­îc ®iÓm c¸c lo¹i b¸n trôc vµ ¸p dông cho bµi to¸n thiÕt kÕ ®Ò tµi chän lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn. VËt liÖu chÕ t¹o b¸n trôc th­êng lµ thÐp hîp kim trung b×nh nh­: 40X, 40XMH, 40XGTP, 30CGA,… - Trªn c¬ së ph©n tÝch vÒ kÕt cÊu vµ ­u nh­îc ®iÓm c¸c chi tiÕt cña cÇu xe, ¸p dông cho tr­êng hîp cña ®Ò tµi thiÕt kÕ cÇu sau cho xe SUV tham kh¶o cho xe Ford - Everet cã c«ng thøc b¸nh xe 4x4, ®Ò tµi chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ cÇu chñ ®éng nh­ sau: - TruyÒn lùc chÝnh ®¬n kiÓu b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n th­êng. - Vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. - B¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn. - DÇm cÇu lµ lo¹i th¸o rêi ®­îc. S¬ ®å cÊu t¹o cÇu chñ ®éng lùa chän thiÕt kÕ cho xe nh­ sau: H×nh 1.8: S¬ ®å nguyªn lý cÇu chñ ®éng 1- MÆt bÝch trôc chñ ®éng truyÒn lùc chÝnh, 2- Trôc chñ ®éng cña truyÒn lùc chÝnh, 3- B¸nh r¨ng c«n chñ ®éng, 4- B¸nh r¨ng c«n bÞ ®éng, 5- Bé vi sai, 6- B¸n trôc, 7- DÇm cÇu, 8- Moay¬ b¸nh xe, 9- §Üa b¸nh xe, 10- Lèp xe. Ch­¬ng Ii C¬ së tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 2.1 Môc ®Ých, néi dung tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 2.1.1 Môc ®Ých X¸c ®Þnh th«ng sè c¸c cÆp b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh, c¸c lùc t¸c dông lªn bé truyÒn, kiÓm tra bÒn uèn, bÒn mái cña c¸c trôc, æ ®ì. 2.1.2 Néi dung + TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt cña cÇu xe. - Chän t¶i träng tÝnh to¸n. - TÝnh to¸n truyÒn lùc chÝnh, chän kÝch th­íc c¬ b¶n cña truyÒn lùc chÝnh. - X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn bé truyÒn. - TÝnh to¸n kiÓm tra bÒn c¸c b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh. - TÝnh to¸n chän trôc vµ chän æ ®ì. 2.2 C¸c th«ng sè tham kh¶o §Ó lµm c¬ së cho tÝnh to¸n thiÕt kÕ theo ®Ò tµi sau ®©y t«i ®­a ra c¸c th«ng sè tham kh¶o cña xe Ford Everet: STT Th«ng sè Gi¸ trÞ §¬n vÞ Ghi chó 1 C«ng thøc b¸nh xe 4 x 4 2 Träng l­îng xe kh«ng t¶i 1921 KG 3 T¶i träng 600kg+2 ng­êi 4 Träng l­îng toµn bé 2632 KG 5 Ph©n bè lªn c¸c cÇu : CÇu tr­íc : CÇu sau : 973 1659 KG KG 6 Tû sè cña truyÒn lùc chÝnh : CÇu tr­íc : CÇu sau : 4625 4625 7 KÝch th­íc b¸nh xe 8,40-15 inch Ch­¬ng III tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 3.1 X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n Tõ nh÷ng yªu cÇu ®Æt ra cña ®å ¸n m«n häc, c¸c th«ng sè c¬ b¶n ®­îc tham kh¶o tõ xe Ford Everet. Động cơ Động cơ Động cơ Turbo Diesel 2.5L trục cam đơn có làm mát khí nạp Dung tích xi lanh (cc) 2499 Đường kính x Hành trình (mm) 93 x 92 Công suất cực đại (Hp/vòng/phút) 109 / 3500 Mô men xoắn cực đại (Nm/vòng/phút) 266 / 2000 Hệ thống truyền động Hai cầu chủ động Hộp số 5 số tay Ly hợp Đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thủy lực với lò xo đĩa Kích thước D x R x C 5009 x 1789 x 1835 Khoảng sáng gầm xe tối thiểu 210 Vệt bánh trước 1475 Vệt bánh sau 1470 Chiều dài cơ sở 2860 Bán kính quay vòng tối thiểu 6200 Góc thoát trước (độ) 35° Góc thoát sau (độ) 27° 3.2 TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt cña cÇu xe Trong phÇn nµy ta ®i tÝnh to¸n ®èi víi c¸c bé phËn sau: - TruyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n th­êng. - Vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. - B¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn. - DÇm cÇu lµ lo¹i th¸o rêi ®­îc. Trong ph¹m vi ®å ¸n chØ tÝnh to¸n bé phËn truyÒn lùc chÝnh. 3.2.1 TÝnh to¸n truyÒn lùc chÝnh TÝnh to¸n truyÒn lùc chÝnh ta tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau: - Chän chÕ ®é t¶i träng tÝnh to¸n. - X¸c ®Þnh c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña bé truyÒn. - X¸c ®Þnh c¸c lùc tac dông lªn bé truyÒn. - TÝnh to¸n kiÓm bÒn cho bé truyÒn. 1. Chän t¶i träng tÝnh to¸n Víi xe dÉn ®éng hoµn toµn (4x4) T¶i träng x¸c ®Þnh theo m« men b¸m, trong ®ã coi m« men gi÷a c¸c cÇu ®­îc ph©n bè tû lÖ víi träng l­îng b¸m: = = ..rk Trong ®ã : - M« men b¸m trªn cÇu thø i [Nm] - Träng l­îng b¸m trªn cÇu thø i [N] ic - Tû sè truyÒn lùc c¹nh i0 - Tû sè truyÒn lùc chÝnh M« men b¸m t¸c dông lªn cÇu sau: = . Trong ®ã : Träng l­îng b¸m lªn cÇu sau = m2.g Gia tèc träng tr­êng g = 10 (m/s2) HÖ sè b¸m = 0,8 HÖ sè biÕn d¹ng lèp = 0,935 B¸n kÝnh thiÕt kÕ b¸nh xe r =x B¸n kÝnh tÝnh to¸n b¸nh xe rk = r. = 0,405 [m] Ta cã : = 3909,5 [Nm] M« men tÝnh to¸n : = 762,83 [Nm] 2. Chän c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña truyÒn lùc chÝnh - Chän s¬ bé chiÒu dµi ®­êng sinh Le=140 (mm). (Dùa vµo vµ ®å thÞ 2.10 [3]). - Chän sè r¨ng cña truyÒn lùc chÝnh (B¶ng 2.1 [3]): Z1=8 ; Z2=41 (r¨ng) - Chän gãc ¨n khíp: a = 19 (®é) - Chän gãc nghiªng trung b×nh ®­êng xo¾n r¨ng (B¶ng 2.2 [3]): b =36 (®é) - X¸c ®Þnh m« ®un ph¸p tuyÕn mÆt ®¸y r¨ng: 7,2710 - X¸c ®Þnh chiÒu dµi r¨ng : b = 0,3.Le = 42 [mm] - X¸c ®Þnh chiÒu dµi ®­êng sinh trung b×nh: = 119 [mm] - X¸c ®Þnh m« ®un ph¸p tuyÕn trung b×nh: = 4,61 Chän m« ®un ph¸p tuyÕn trung b×nh mn: mn= 5 [mm] - X¸c ®Þnh l¹i chiÒu dµi ®­êng sinh: Le= = 151,8662 [mm] - X¸c ®Þnh chiÒu dµi r¨ng: b = 0,3.Le = 45,5599 [mm] - X¸c ®Þnh chiÒu dµi ®­êng sinh trung b×nh: = 129,0863 [mm] - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè cßn l¹i cña cÆp b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh: + §­êng kÝnh chia ngoµi: = 58,1679 [mm] = 298,1105 [mm] + Gãc c«n chia: = 11,0409 [®é] = 78,9591 [®é] + ChiÒu cao r¨ng ngoµi: =13,2189 [mm] + ChiÒu cao ®Çu r¨ng ngoµi: = 5,8824 [mm] + ChiÒu cao ch©n r¨ng ngoµi: = 7,3365 [mm] + §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng ngoµi: = 69,7149 [mm] = 300,3636 [mm] + Gãc ch©n r¨ng: = 2,7658 [®é] + Gãc c«n ®¸y: = 13,8067 [®é] = 81,7248 [®é] + Kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh c«n ®Õn mÆt ph¼ng vßng ngoµi ®Ønh r¨ng: = 125,5704 [mm] = 18,9479 [mm] Sau khi tÝnh to¸n ta ®­îc b¶ng th«ng sè cña cÆp b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh nh­ sau: Th«ng sè B¸nh r¨ng Chñ ®éng BÞ ®éng Sè r¨ng Z1=8 Z2=41 Gãc nghiªng ®­êng xo¾n r¨ng ChiÒu dµi ®­êng sinh Le= 151,8662 mm ChiÒu dµi ®­êng sinh trung b×nh Lm= 129,0863 mm ChiÒu dµi r¨ng b = 45,5599 mm §­êng kÝnh chia ngoµi de1=58,1679 mm de1=298,1105 mm Gãc c«n chia ChiÒu cao r¨ng ngoµi he=13,2189 mm he=13,2189 mm ChiÒu cao ®Çu r¨ng ngoµi hae=5,8824 mm hae=5,8824 mm ChiÒu cao ch©n r¨ng ngoµi hfe1=7,3365 mm hfe2=7,3365 mm §­êng kÝnh ®Ønh r¨ng ngoµi dae1=69,7149 mm dae2=300,3636 mm Gãc ch©n r¨ng =2,7658 ®é =2,7658 ®é Gãc c«n ®¸y =13,8067 ®é =81,7248 ®é Kho¶ng c¸ch tõ ®Ønh c«n ®Õn mÆt ph¼ng vßng ngoµi ®Ønh r¨ng B1=125,5704 mm B2=18,9479 mm M« ®un ph¸p tuyÕn mÆt ®¸y r¨ng ms= 7,271 mm M« ®un ph¸p tuyÕn trung b×nh mntb= 5 mm Gãc ¨n khíp 3. X¸c ®Þnh c¸c lùc t¸c dông lªn bé truyÒn - Lùc vßng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: rtb= Lm.sin = 24,7214 [mm] VËy ta cã : P = 30856,9 [N] H×nh 3.1: X¸c ®Þnh c¸c lùc - Lùc chiÒu trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: (3.1) ë ®©y cã dÊu (+) v× ta chän chiÒu quay cña b¸nh r»ng chñ ®éng lµ quay ph¶i cßn chiÒu xo¾n cña r¨ng lµ xo¾n tr¸i vµ khi x¸c ®Þnh lùc h­íng kÝnh R lÊy dÊu (-). Thay sè vµo vµ tÝnh cho b¸nh r¨ng chñ ®éng (v× nã chÞu t¶i nÆng h¬n) ta cã: Q = 24519,0 [N] - Lùc h­íng kÝnh x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (3.2) Thay sè vµo ta cã : R = 8596,6 [N] 4. KiÓm tra bÒn c¸c b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh Chän vËt liÖu lµm b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh lµ 15XGH2TA cã thµnh phÇn: Thµnh phÇn(%) C Si Mn Cr Ni Ti 0,13-0,18 0,17-0,37 0,70-1,00 0,70-1,00 1,40-1,80 0,03-0,09 vµ = 950 [Mpa]; = 75[Mpa] - KiÓm tra b¸nh r¨ng theo øng suÊt uèn: Trong ®ã : y- HÖ sè d¹ng r¨ng ®­îc x¸c ®Þnh theo sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng Zt® 15,39 [r¨ng] Ta chän Zt® = 15 suy ra y = 3,41 -øng suÊt uèn cho phÐp, =950 [Mpa] Thay sè vµo ta cã: [N/m2] = 46,733 [Mpa] VËy ta thÊy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt uèn - KiÓm tra b¸nh r¨ng theo øng suÊt tiÕp xóc: (3.3) Trong ®ã : E-M« ®un ®µn håi cña vËt liÖu b¸nh r¨ng. E = 2,15.105 MPa -B¸n kÝnh t­¬ng ®­¬ng i=1;2 -B¸n kÝnh trung b×nh cña c¸c b¸nh r¨ng c«n. 24,7214 [mm] Ta cã : 38,4832 [mm] 197,2263 [mm] Thay sè vµo ta cã: 1602 [MPa] [MPa] VËy b¸nh r¨ng b¶o ®¶m bÒn theo øng suÊt tiÕp xóc. - Chèt cña b¸nh r¨ng hµnh tinh ®­îc kiÓm tra theo øng suÊt chÌn dËp vµ øng suÊt c¾t: + øng suÊt chÌn dËp: Thay sè vµo ta cã:= 53.88 [MPa] Trong ®ã : r1 = 40 [mm] d1 = 15 [mm] + øng suÊt c¾t: Thay sè vµo ta cã: = 64.03 [MPa] 3.2.2 TÝnh to¸n trôc vµ chän æ ®ì - TÝnh to¸n trôc ta tiÕn hµnh tÝnh bÒn uèn vµ bÒn mái. Do c¸c trôc nµy ng¾n vµ ®­îc ®ì kh¶ ch¾c ch¾n nªn c¸c trôc nµy b¶o ®¶m ®é bÒn lµm viÖc tèt. - Chän æ ®ì: Do sö dông truyÒn lùc chÝnh ®¬n nªn ta chän trôc b¸nh r¨ng chñ ®éng bè trÝ theo kiÓu bè trÝ æ ®ì hai phÝa. Dùa vµo kiÓu bè trÝ trôc b¸nh r¨ng vµ tra c¸c b¶ng trong s¸ch “TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ” t«i chän nh­ sau: + æ ®ì trô ng¾n kiÓu : 42202 - TCVN1502 - 74 + æ c«n kiÓu : 7306 - GOST 333 - 71 (TCVN-1509-74) - æ sau khi ®­îc chän ta ®i ph©n tÝch ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ tÝnh to¸n kiÓm bÒn cho æ. TÝnh to¸n kiÓm bÒn cho æ chñ yÕu lµ theo c¸c thuyÕt bÒn vµ tÝnh bÒn mái. Bè trÝ æ cña b¸nh r¨ng chñ ®éng cÇn ®­îc ph©n tÝch kü c¸c lùc t¸c dông sao cho ®iÓm ®Æt c¸c lùc kh«ng tËp trung t¹i mét vÞ trÝ. H×nh 3.2: Bè trÝ æ ®ì b¸nh r¨ng chñ ®éng 3.2.3 KiÓm nghiÖm b¸n trôc H×nh 3.3: S¬ ®å b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn TÝnh bÒn b¸n trôc - Lo¹i b¸n trôc gi¶m t¶i hoµn toµn nµy chØ chÞu xo¾n, øng suÊt t¸c dông lªn b¸n trôc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: (3.4) Trong ®ã: Wx - M« men chèng xo¾n cña tiÕt diÖn. = 5,3.10-6 [m3] Jp - M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn khi xo¾n [m4] = 7,95.10-8 [m4] d - ®­êng kÝnh b¸n trôc [30 mm] rk = 0,378 [m] Thay vµo ta cã : = 385,133.106 [N/m2] = 385,133 [MPa] VËy b¸n trôc b¶o ®¶m chÞu xo¾n. - Ngoµi øng suÊt uèn vµ xo¾n, c¸c b¸n trôc cßn ®­îc kiÓm tra theo gãc xo¾n cùc ®¹i (tÝnh theo ®é). (3.5) Trong ®ã : Mtt - M« men tÝnh to¸n t¸c dông lªn b¸n trôc [2041,2 Nm] l - ChiÒu dµi b¸n trôc [0,485 m] G - M« ®un ®µn håi lo¹i hai [G=8.1010 N/m2] Jx - M« men qu¸n tÝnh cña tiÕt diÖn khi xo¾n [m4] = 7,95.10-8 [m4] Thay sè vµo ta cã : = 8,920 Gãc xo¾n cho phÐp cã thÓ ®¹t tíi 90 - 150 trªn 1m chiÒu dµi. VËy b¸n trôc xo¾n trong giíi h¹n cho phÐp. KÕt luËn §å ¸n m«n häc kÕt cÊu tÝnh to¸n « t« lµ mét bµi to¸n vËn dông lÝ thuyÕt cña c¸c m«n häc kÕt cÊu xe qu©n sù, lÝ thuyÕt « t« vµ vËn dông tæng hîp c¸c kiÕn thøc ®· ®­îc häc vÒ søc bÒn vËt liÖu, chi tiÕt m¸y, nguyªn lÝ m¸y ®Ó gi¶i quyÕt. Qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n gióp t«i hÖ thèng l¹i nh÷ng kiÕn thøc ®· häc vµ ¸p dông vµo gi¶i quyÕt c¸c vÊn ®Ò mµ nhiÖm vô ®å ¸n ®Æt ra. §å ¸n nµy gióp t«i cã thªm nh÷ng kiÕn thøc chuyªn nghµnh vµ nh÷ng kiÕn thøc tæng hîp kh¸c t¹o ®iÒu kiÖn cho qu¸ tr×nh häc tËp tiÕp theo còng nh­ qu¸ tr×nh c«ng viÖc sau nµy. Qua mét thêi gian thùc hiÖn ®å ¸n víi sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy trong bé m«n « t« qu©n sù t«i ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc. Nh­ng trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, kÕt qu¶ ®å ¸n vÉn cßn lµ lý thuyÕt v× vËy t«i rÊt mong ®­îc sù chØ b¶o cña c¸c thÇy gi¸o ®Ó gióp t«i hoµn thiÖn h¬n ®å ¸n lµm nÒn t¶ng cho ®å ¸n tèt nghiÖp sau nµy. Nh÷ng viÖc mµ ®å ¸n ®· lµm thu ®­îc kÕt qu¶ lµ: Chän ®­îc chÕ ®é tÝnh to¸n vµ c¸c th«ng sè ®Çu vµo phôc vô cho qu¸ tr×nh thiÕt kÕ cÇu xe. C¸c chi tiÕt chÝnh ®· ®­îc tÝnh to¸n kiÓm bÒn. VÏ ®­îc b¶n vÏ kÕt cÊu cña cÇu xe. NÕu hoµn thiÖn tèt h¬n th× kÕt qu¶ cña ®å ¸n cã thÓ ¸p dông vµo trong qu¸ tr×nh häc tËp cña sinh viªn vµ cã thÓ ph¸t triÓn lªn ®å ¸n tèt nghiÖp sau nµy. T«i xin ch©n thµnh c¶m ¬n NguyÔn Hoµng §øc Tµi liÖu tham kh¶o [1]. NguyÔn H÷u CÈn - Phan §×nh Kiªn. ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n « t« m¸y kÐo. Nhµ xuÊt b¶n ®¹i häc vµ trung häc chuyªn nghiÖp, 1984. [2]. TrÞnh ChÊt - Lª V¨n UyÓn. TÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ dÉn ®éng c¬ khÝ. Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc, 2002. [3]. NguyÔn Phóc HiÓu. H­íng dÉn thiÕt kÕ m«n häc “kÕt cÊu tÝnh to¸n « t« qu©n sù” tËp III. Häc viÖn kü thuËt qu©n sù, 1998. [4]. Ph¹m §×nh Vi -Vò §øc LËp. CÊu t¹o « t« qu©n sù. Häc viÖn kü thuËt qu©n sù, 1995. [5]. §øc Ngäc. KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n « t«. Nhµ xuÊt b¶n giao th«ng vËn t¶i, 1984. [6]. NguyÔn Phóc HiÓu - Vò §øc LËp. Lý thuyÕt « t« qu©n sù. Häc viÖn kü thuËt qu©n sù, 2002. [7]. NguyÔn Tr­êng Sinh. Sæ tay vÏ kü thuËt c¬ khÝ. Häc viÖn kü thuËt qu©n sù, 2001.