Thiết kế cầu xe cho ôtô chở khách loại nhỏ

Ch­¬ng I ph©n tÝch ®Æc ®iÓm kÕt cÊu cÇu xe vµ chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ 1.1 Yªu cÇu ®èi víi cÇu xe 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 §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 truyªn ®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. 1.2 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 nh­ : - TruyÒn lùc chÝnh ®¬n - TruyÒn lùc chÝnh kÐp - TruyÒn lùc chÝnh hai cÊp 1.2.1 C«ng dông, ph©n lo¹i, yªu cÇu TruyÒn lùc chÝnh cã nh÷ng c«ng dông nh­ sau : - TruyÒn vµ thay ®æi m« men - Thay ®æi ph­¬ng truyÒn lùc TruyÒn lùc chÝnh ®­îc ph©n lo¹i dùa theo nhiÒu tiªu chØ nh­ : a/ Theo ®Æc ®iÓm cÊu t¹o bé truyÒn : - TruyÒn ®éng th«ng th­êng (®­êng t©m trôc chñ ®éng vµ trôc bÞ ®éng c¾t nhau) - TruyÒn ®éng hyp«it (®­êng t©m trôc chñ ®éng vµ trôc bÞ ®éng kh«ng c¾t nhau) - TruyÒn ®éng trôc vÝt - TruyÒn ®éng 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 nhiÒu cÊp §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. 1.2.2 Ph©n tÝch kÕt cÊu cña c¸c lo¹i truyÒn lùc chÝnh Sau ®©y ta ®i ph©n tÝch kÕt cÊu cô thÕ cña c¸c lo¹i truyÒn lùc nµy vµ chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ cho bµi to¸n . 1.2.2.1 TruyÒn lùc chÝnh ®¬n a/truyÒn lùc chÝnh b¸nh r¨ng c«n r¨ng th¼ng : §­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 nhá 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 = . [1.1] 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). 1.2.2.2 TruyÒn lùc chÝnh kÐp H-1.1 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. 1.2.2.3 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. Tõ nh÷ng ph©n tÝch kÕt cÊu vµ xem xÐt ­u nh­îc ®iÓm cña c¸c lo¹i truyÒn lùc trªn, ¸p dông cho bµi to¸n thiÕt kÕ nµy t«i chän truyÒn lùc chÝnh ®¬n kiÓu b¸nh r¨ng c«n r¨ng xo¾n th­êng. VËt liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh lµ thÐp hîp kim chÊt l­îng cao nh­ : 15ХГН2ТА, 20ХГНМ,…B¸nh r¨ng ®­îc xªm¨ngtit víi ®é s©u 1,2-1,5 mm vµ t«i trong dÇu. 1.3 Vi sai Vi sai lµ bé phËn rÊt quan träng trong cÇu xe, nã gåm nhiÒu lo¹i kh¸c nhau nh­ : - Vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. - Vi sai t¨ng ma s¸t. - Vi sai lo¹i cam. - Vi sai kiÓu trôc vÝt. 1.3.1 C«ng dông, ph©n lo¹i, yªu cÇu 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. 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 : kб = [1.2] Trong ®ã: Mms-M« men ma s¸t [Nm] M0 –M« men trªn vá vi sai [Nm] - Vi sai ma s¸t trong bÐ kб< 0,2 - Vi sai ma s¸t trong cao kб= 0,2- 0,7 - Vi sai kho¸ hoµn toµn kб > 0,7 §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. 1.3.2 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 . 1.3.2.1 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 n÷a 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. 1.3.2.2 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. 1.3.2.3 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. 1.3.2.4 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. 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 xe cho xe chØ huy UAZ-31512” ta chän lo¹i vi sai b¸nh r¨ng c«n ®èi xøng. 1.4 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 . 1.4.1 C«ng dông, ph©n lo¹i,yªu cÇu B¸n trôc cã nh÷ng c«ng dông : - TruyÒn m« men xo¾n tõ truyÒn lùc chÝnh ®Õn c¸c b¸nh xe chñ ®éng - ChÞu mét phÇn t¶i träng tõ mÆt ®­êng truyÒn lªn qua b¸nh xe. 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. §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. 1.4.2 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 . 1.4.2.1 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-1.2 B¸n trôc kh«ng gi¶m t¶i 1.4.2.2 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-1.3 B¸n trôc gi¶m t¶i mét nöa 1.4.2.3 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-1.4 B¸n trôc gi¶m t¶i ba phÇn t­ 1.4.2.4 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-1.5 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,… Qua ph©n tÝch ­­ nh­îc ®iÓm c¸c lo¹i b¸n trôc vµ ¸p dông cho bµi to¸n thiÕt kÕ t«i 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 : 40Х,40ХМН,40ХГТР,30СГА,… 1.5 DÇm cÇu DÇm cÇu lµ bé phËn rÊt quan träng cña cÇu xe, dÇm cÇu th­êng ®­îc lµm b¾ng vËt liÖu gang hay thÐp . 1.5.1 C«ng dông, ph©n lo¹i, yªu cÇu DÇn 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. 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 1.5.2 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 . 1.5.2.1 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. 1.5.2.2 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. 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 xe cho «t« chë kh¸ch lo¹i nhá cã c«ng thøc b¸nh xe 4x2, t«i chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ cÇu chñ ®éng lµ: - TruyÒn lùc chÝnh ®¬n hyp«it - Vi sai ®èi xøng Ch­¬ng Ii tÝnh to¸n thiÕt kÕ cÇu xe 2.1 C¸c sè liÖu ban ®Çu §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 kh¸ch nhá: Me=17KG.m Ga1=1280KG n =2500 v/ph Ga2=1920KG Ne = 76 ml Lo¹i ®éng c¬: §iªzen n = 4000 v/ph Lo¹i truyÒn lùc chÝnh : ®¬n, hyp«it LoaÞ b¸nh xe: BX 215/70R15 TØ sè truyÒn cña hép sè , truyÒn lùc chÝnh: 4,17;2,24;1,47;1,00;0,82;5,14; A.ThiÕt kÕ tÝnh to¸n truyÒn lùc chÝnh ( tlc ). 2.2 §Æc ®iÓm kÕt cÊu cña truyÒn lùc chÝnh ®¬n hyp«it. TruyÒn lùc chÝnh (TLC)®¬n hyp«it lµ lo¹i TLC cã mét cÆp b¸nh r¨ng nãn ¨n khíp trong kh«ng gian vµ cã hai trôc kh«ng c¾t nhau. - ¦u ®iÓm : +Trôc cña b¸nh r¨ng chñ ®éng dÞch chuyÓn ®­îc so víi b¸nh r¨ng bÞ ®éng (®é dÞch chuyÓn) do ®ã h¹ thÊp ®­îc träng t©m cña « t«, cho phÐp t¨ng ®é æn ®Þnh, t¨ng vËn tèc chuyÓn ®éng cña « t«. +So víi cÆp b¸nh r¨ng nãn cã hai trôc c¾t nhau cã cïng tØ sè truyÒn vµ cïng truyÒn mét m« men th× ®­êng kÝnh cña b¸nh r¨ng chñ ®éng trong truyÒn ®éng hyp«it lín h¬n vµ trôc cña b¸nh r¨ng chñ ®éng còng lín h¬n . Do ®ã kÕt cÊu v÷ng h¬n, ®é bÒn lín h¬n vµ lµm viÖc ªm dÞu h¬n. +¸p suÊt tæng hîp lªn r¨ng gi¶m 25 í30% so víi b¸nh r¨ng nãn cã cïng kÝch th­íc nªn t¨ng ®­îc ®é bÒn. - Nh­îc ®iÓm: +Sù tr­ît cña c¸c r¨ng t¨ng theo c¶ hai chiÒu chiÒu dµi vµ mÆt c¹nh nªn ph¶i dïng dÇu b«i tr¬n ®Æc biÖt. +§ßi hái ph¶i l¾p r¸p chÝnh x¸cvµ b¸nh r¨ng chñ ®éng ph¶i cã ®iªm tùa thËt ch¾c ch¾n. 2.3 C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña truyÒn lùc chÝnh. 2.3.1 C¸c th«ng sè cña cÆp b¸nh r¨ng nãn. a. C¸c th«ng sè s¬ bé. - TØ sè truyÒn : i= 5,14 - Sè r¨ng: +B¸nh nhá: Z chän theo i ta cã Z= 6 ; + B¸nh lín: Z= i.Z=5,14.6= 30,84 . LÊy Z=30 - ChiÒu dµi nãn: L = Me= 17KG.m i =5,14; suy ra L = 96 mm - M« ®un mÆt mót lín: = = 6,27 mm. LÊy m=6mm. - Chän gãc ¨n khíp µ = 20 gãc nghiªng cña r¨ng b = 50 ; b = 30 b.C¸c th«ng sè h×nh häc cña cÆp b¸nh r¨ng truyÒn lùc chÝnh . XXX M« ®un ph¸p tuyÕn : mn1 = m.cosb = 6.0,643 = 3,858 mm. mn2 = ms .cosb2 = 6.0,866 =5,196 mm. - Gãc ¨n khíp trong tiÕt diÖn mÆt mót lín( a): tgas1 = = = 0,566 as1 = 29031’ tg as2 = = = 0,420 as2 = 22047’ - §­êng kÝnh vßng chia: + B¸nh r¨ng chñ ®éng: d1 = ms .Z1 = 6.6 = 36 mm. + B¸nh r¨ng bÞ ®éng: d2 = ms .Z2 =6.30 = 180 mm. - Gãc mÆt nãn l¨n: tgj = = 0,146 ¾> j= 8’ j= 90- j= 8140’ - TÝnh l¹i chiÒu dµi nãn(L): L = ms = 129,7 mm. LÊy L= 130 mm. ChiÒu cao ®Çu r¨ng : h’ = ms = 8 mm. ChiÒu cao ch©n r¨ng : h” = 1,25 .ms = 1,25 .6 = 7,5 mm. ChiÒu réng b¸nh r¨ng: b = Yl .L víi Yl lµ hÖ sè chiÒu réng b¸nh r¨ng ,chän Yl = 0,3 ta cã : b = 0,3.130 =39 mm. - M« ®un mÆt ph¸p tuyÕn cña r¨ng: + B¸nh r¨ng chñ ®éng : mn1 = ms.(1- 0,5) cosb1 =6(1- 0,5.0,3) 0,643 = 4,43 mm. mn2 = ms.(1- 0,5) cosb2 =6(1- 0,5.0,3) 0,866 = 5,975 mm. + B¸nh r¨ng bÞ ®éng : - Sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng : + Zt®1= = = 14,66 + Zt®2= = 17,32 - §­êng kÝnh vßng trßn chia t­¬ng ®­¬ng : dt®1= Zt®1 . ms = 14,66 .6 = 87,96 mm. dt®2= Zt®2 . ms = 374,45 . 6 = 103,92 mm. - §­êng kÝnh trung b×nh : dtb1 = d1.(1- 0,5 yL) = 36.(1- 0,5 .0,3) =30,6 mm. dtb2 = d2.(1- 0,5 yL) = 180.(1- 0,5 .0,3) = 153 mm. - Kho¶ng dÞch trôc (e): e = (0,1 ¸ 0,25) .D2 víi D2 lµ ®­êng kÝnh vßng trßn nguyªn cña b¸nh r¨ng bÞ ®éng ë ®¸y nãn c¬ së D2 = 2L.sin =2.130.0,66=171,6 mm. LÊy e = 40 mm. 2.3.2 TÝnh lùc t¸c dông lªn c¸c b¸nh r¨ng . a.Lùc t¸c dông lªn b¸nh r¨ng chñ ®éng . - Lùc vßng : P(1) = trong ®ã : + M1 – m« men quay trªn trôc cña b¸nh r¨ng chñ ®éng M1= Memax .ih1.htl ih1 – tØ sè truyÒn cña hép sè ë tay sè mét , ih1 =5,14. htl – hiÖu suÊt truyÒn ®éng .Coi hiÖu suÊt cña ly hîp vµ c¸c æ l¨n b»ng 1 ta cã : htl = h13 h1 lµ hiÖu suÊt truyÒn ®éng cña mét cÆp b¸nh r¨ng h1 = 0,97 htl = 0,91 M1= 170.5,14.0,91 = 795158m.m + dtb1 = 30,6 mm =0,036 m . Suy ra : P(1) = 44175N. Lùc h­íng t©m : R(1) = R(1) = 15938 N. Lùc däc trôc : Q(1) = Q(1) = 19998 N. b.Lùc t¸c dông lªn b¸nh r¨ng bÞ ®éng . - Lùc vßng : P(2) = P(1)=44175 = 59495,4 N. Lùc h­íng t©m : R(2) = R(2) = 27411 N. Lùc däc trôc : Q(2) = Q(1) = 28511,08 N. 2.3.3 Chän vËt liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng TLC. §èi víi b¸nh chñ ®éng : thÐp 30XH3A , d¹ng nhiÖt luyÖn Xªmentit. §èi víi b¸nh chñ ®éng : thÐp 30XHM , d¹ng nhiÖt luyÖn Xªmentit. Tra b¶ng II19 ( Tµi liÖu h­íng dÉn thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n truyÒn lùc cÇu chñ ®éng) ta cã c¸c th«ng sè vÒ søc bÒn cña cÆp b¸nh r¨ng TLC nh­ sau: + §èi víi b¸nh chñ ®éng : Giíi h¹n bÒn v÷ng khi r¨ng bÞ háng : = 160 ¸170 KG/mm2. Giíi h¹n bÒn l©u theo uèn khi r¨ng lµm viÖc theo chu kú ®èi xøng : = 40 KG/mm2. øng suÊt tiÕp xóc khi b¸nh r¨ng lµm viÖc theo chu kú c¬ së: = 6,8 ¸ 9 KG/mm2. øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp khi b¸nh r¨ng lµm viÖc l©u dµi: = 39 KG/mm2. + §èi víi b¸nh chñ ®éng : Giíi h¹n bÒn v÷ng khi r¨ng bÞ háng : = 150 ¸155 KG/mm2. Giíi h¹n bÒn l©u theo uèn khi r¨ng lµm viÖc theo chu kú ®èi xøng : = 35 KG/mm2. øng suÊt tiÕp xóc khi b¸nh r¨ng lµm viÖc theo chu kú c¬ së: = 8 ¸ 10,5 KG/mm2. øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp khi b¸nh r¨ng lµm viÖc l©u dµi: = 39 KG/mm2. 2.3.4 KiÓm tra søc bÒn cÆp b¸nh r¨ng cña TLC. a.KiÓm tra søc bÒn tiÕp xóc cña r¨ng. Ta chØ cÇn kiÓm tra ®èi víi b¸nh lín theo c«ng thøc : Trong ®ã : - øng suÊt tiÕp xóc cña r¨ng (N/ mm2) E – m« ®un ®µn håi cña v¹t liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng . §èi víi thÐp E = 2.105 N/ mm2. P(2) = 44600 N ; b = 50 mm ; i0 = 6,833 ; L = 166 mm. q - hÖ sè t¨ng bÒn , chän q = 1,25. Suy ra : = Ta thÊy ,vËy cÆp b¸nh r¨ng TLC ®¶m b¶o ®é bÒn tiÕp xóc cña r¨ng. b. KiÓm tra søc bÒn uèn cña r¨ng. = víi y lµ hÖ sè d¹ng r¨ng tra theo b¶ng phô thuéc vµo sè r¨ng t­¬ng ®­¬ng. §èi víi b¸nh r¨ng chñ ®éng : = tra b¶ng ta cã : y1 = 0,388 = 7,71732 KG/ mm2. Ta thÊy , vËy b¸nh r¨ng chñ ®éng ®¶m b¶o søc bÒn uèn cña r¨ng. §èi víi b¸nh r¨ng bÞ ®éng : = tra b¶ng ta cã : y2 = 0,517 = 102,83 N/ mm2. Ta thÊy , vËy b¸nh r¨ng bÞ ®éng ®¶m b¶o søc bÒn uèn cña r¨ng. 2.4 TÝnh chän trôc cña TLC (TÝnh theo thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y ). 2.4.1 Chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc. Do b¸nh r¨ng chñ ®éng cña TLC cã kÝch th­íc nhá nªn th­êng ®­îc chÕ t¹o liÒn trôc . V× vËy ta chän vËt liÖu chÕ t¹o trôc còng lµ vËt liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng chñ ®éng : ThÐp 20 XH 3A . 2.4.2TÝnh chän s¬ bé . - §­êng kÝnh trôc : ( mm ) trong ®ã : C – hÖ sè tÝnh to¸n ,cã thÓ lÊy C = 120. N – c«ng suÊt trªn trôc dÉn . N = Nemax .htl Nemax = 76 mm N =76.0,91 =69,16 KW. n- tèc ®é vßng quay trªn trôc dÉn , n = = 643 v/ ph. Suy ra : = 57,43 mm LÊy d = 58 mm. ChiÒu dµi trôc : + Kho¶ng c¸ch gi÷a hai gèi ®ì trôc (l): l = (2,5¸ 3)d = (2,5¸ 3) 58 = 145¸ 174 mm. Chän l = 160 mm. +Kho¶ng c¸ch tõ b¸nh r¨ng ®Õn gèi ®ì c¸nh b¸nh r¨ng (l1) : l1 = trong ®ã : b = 50 mm. B – chiÒu réng æ l¨n . Víi ®­êng kÝnh trôc d = 58 mm tra b¶ng ta cã B = 30 mm. a – kho¶ng c¸ch tõ c¹nh b¸nh r¨ng ®Õn c¹nh æ l¨n, chän a = 10 mm. l1 = 25 + 15 +5 = 50 mm. 2.43 TÝnh gÇn ®óng trôc. - TÝnh ph¶n lùc lªn c¸c gèi ®ì : + LËp ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m« men ®èi víi ®iÓm A vµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng c¸c lùc trong mÆt ph¼ng XOZ ta cã : Rax = 78750 N ; Rbx = -18750 N . + LËp ph­¬ng tr×nh c©n b»ng m« men ®èi víi ®iÓm A vµ ph­¬ng tr×nh c©n b»ng c¸c lùc trong mÆt ph¼ng XOZ ta cã : Ray = - 48300 N ; Rby = 4300 N . TÝnh m« men uèn tæng céng t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm : Mu = = 14781136 N.mm. TÝnh ®­êng kÝnh trôc t¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm theo c«ng thøc : trong ®ã : + Mt® - m« men t­¬ng ®­¬ng trªn trôc dÉn Mt® = = 14819531 N.mm + - øng suÊt cho phÐp cña trôc dÉn , = 550 N/ mm2. Suy ra : d 64,59 mm. T¹i tiÕt diÖn nguy hiÓm cã l¾p æ l¨n nªn ta chän ®­êng kÝnh trôc theo tiªu chuÈn cña æ lµ d = 65 mm . T¹i tiÕt diÖn l¾p æ cßn l¹i chän d = 50 mm. 2.5 Chän æ l¨n l¾p víi trôc cña truyÒn lùc chÝnh . Trôc cña TLC võa chÞu lùc h­íng t©m , võa chÞu lùc däc trôc nªn ta chän lo¹i æ l¾p víi trôc lµ lo¹i æ bi ®ì chÆn . C¨n cø vµo ®­êng kÝnh trôc tra b¶ng trong thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y ta cã kÝch th­íc cña æ l¨n nh­ sau: §èi víi æ l¾p t¹i tiÕt diÖn trôc cã d = 65 mm ta chän æ kiÓu 36313 víi c¸c kÝch th­íc nh­ sau: + §­êng kÝnh ngoµi cña æ : D = 140 mm. + ChiÒu réng cña æ : B = 33 mm. + B¸n kÝnh gãc ngoµi cña æ : r = 3,5 mm. - §èi víi æ l¾p t¹i tiÕt diÖn trôc cã d = 50 mm ta chän æ kiÓu 36310 víi c¸c kÝch th­íc nh­ sau: + §­êng kÝnh ngoµi cña æ : D = 110 mm. + ChiÒu réng cña æ : B = 27 mm. + B¸n kÝnh gãc ngoµi cña æ : r = 3 mm. B. ThiÕt kÕ vi sai ®èi xøng. Trong vi sai ®èi xøng ta tÝnh to¸n b¸nh r¨ng b¸n trôc , b¸nh r¨ng hµnh tinh vµ trôc cña b¸nh r¨ng hµnh tinh. 2.6 C¸c th«ng sè cña cÆp b¸nh r¨ng hµnh tinh – b¸nh r¨ng b¸n trôc. 26.1 C¸c th«ng sè chän s¬ bé . Sau khi thiÕt kÕ TLC dùa vµo kÝch th­íc cña cÆp b¸nh r¨ng TLC ta chän ®­îc c¸c kÝch th­íc cña b¸nh r¨ng hµnh tinh vµ b¸nh r¨ng b¸n trôc nh­ sau: - §­êng kÝnh vßng chia (vßng l¨n ) cña b¸nh r¨ng hµnh tinh : dc1 = 80 mm. - §­êng kÝnh vßng chia (vßng l¨n ) cña b¸nh r¨ng b¸n trôc : dc2 = 120 mm. - Gãc nghiªng cña r¨ng : b = 0. - Gãc ¨n khíp ph¸p tuyÕn : a = 20 0 . - ChiÒu réng b¸nh r¨ng : b = 30 mm. - Dùa vµo c¸c th«ng sè ®· biÕt ta vÏ ®­îc TLC-VS tõ ®ã tÝnh ®­îc chiÒu dµi nãn cña cÆp b¸nh r¨ng hµnh tinh – b¸nh r¨ng b¸n trôc : Ln = 84 mm. 2.6.2 C¸c th«ng sè tÝnh to¸n. M« ®un ph¸p tuyÕn cña r¨ng : mn = trong ®ã : + M0 – m« men truyÒn ®Õn vá vi sai. M0 = Memax .ih1 .i0 .htl = 264.5,125.6,833.0,90 =8310 N.m = 8320000 N.mm . + K- hÖ sè h·m vi sai . §èi víi vi sai ®èi xøng lµ lo¹i vi sai h·m víi ma s¸t trong bÐ ta cã : K = 0 – 0,2 . Chän K = 0,1. + Zn – sè r¨ng cña b¸nh r¨ng nöa trôc . Chän Zn = 22. + l - hÖ sè : l = = 0,7 . + y – hÖ sè d¹ng r¨ng cña b¸nh r¨ng b¸n trôc .Tra b¶ng ta cã : y = 0,517 . + q- sè b¸nh r¨ng hµnh tinh , chän q = 4. + - øng suÊt uèn cña r¨ng, = 800 N/ mm2. Thay c¸c th«ng sè võa t×m ®­îc vµo c«ng thøc tÝnh mn ta cã : mn = mn = 7,82 mm. LÊy mn = 8 mm. TÝnh lùc t¸c dông lªn c¸c b¸nh r¨ng vi sai: + Lùc vßng (P): Khi xe chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn c¸c b¸nh r¨ng ¨n khíp trong vi sai chÞu t¸c dông lùc vßng cùc ®¹i : Pmax = = = 17333 N. + Trong tr­êng hîp h·m vi sai b¸n trôc sÏ truyÒn toµn bé m« men nªn : Pmax = = 34666 N. Khi tÝnh to¸n søc bÒn c¸c b¸nh r¨ng vi sai ta lÊy gi¸ trÞ Pmax lín h¬n ®Ó tÝnh . VËy P = 34666 N. Lùc h­íng t©m (R) : R= P tga.cosd víi d lµ gãc c«n chia cña b¸nh r¨ng hµnh tinh , d = 330 41’. R = 34666.0,364.0,831 = 10485 N . Lùc däc trôc (Q): Q = P tga.sind = 34666.0,264.0,555 = 7003 N. 2.7 KiÓm tra søc bÒn c¸c b¸nh r¨ng vi sai. 2.7.1 KiÓm tra søc bÒn uèn cña r¨ng. Trong ®ã : + h – chiÒu cao ®Çu r¨ng , h = 1,25 mn = 1,25 .8 = 10 mm . + M0 – m« men trªn vá vi sai , M0 = 8411423 N.mm . + b – chiÒu réng b¸nh r¨ng hµnh tinh , b = 30 mm. + r1 – b¸n kÝnh vßng chia cña b¸nh r¨ng hµnh tinh , r1 = 40 mm . + t – b­íc r¨ng cña b¸nh r¨ng hµnh tinh , t = P.mn = 3,14 .8 = 25 mm. + d - gãc c«n chia cña b¸nh r¨ng hµnh tinh , d = 330 41’. + q- sè b¸nh r¨ng hµnh tinh , q = 4. Thay c¸c gi¸ trÞ trªn vµo c«ng thøc tÝnh øng suÊt uèn cña r¨ng ta cã : s = 1006 N/ mm2 = 100,6 KG/ mm2. - øng suÊt uèn cho phÐp : = 600 ¸900 N/ mm2 . Ta thÊy s <. VËy b¸nh r¨ng vi sai ®¶m b¶o søc bÒn uèn cña r¨ng. 2.7.2KiÓm tra søc bÒn tiÕp xóc cña r¨ng. t = ( N/ mm2) Trong ®ã : + Lùc vßng t¸c dông trªn b¸nh r¨ng , P = 34666 N. + E – m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu chÕ t¹o b¸nh r¨ng, ®èi víi thÐp E = 2,15.105 N/ mm2 . + r1, r2 – b¸n kÝnh cong cña c¸c mÆt r¨ng t¹i ®iÓm tiÕp xóc . r1 = = víi YL = b/ L= 0,36 suy ra : r1 = = 13,48 mm. r2 = = r2 = = 20,22 mm. Thay c¸c gi¸ trÞ t×m ®­îc vµo c«ng thøc tÝnh øng suÊt tiÕp xóc ta ®­îc : t = 2390 N/ mm2 . - øng suÊt tiÕp xóc cho phÐp , = 1500 ¸ 2500 N/ mm2 . Ta thÊy t < , vËy c¸c b¸nh r¨ng vi sai ®¶m b¶o ®é bÒn tiÕp xóc cña r¨ng . 2.8TÝnh trôc cña b¸nh r¨ng hµnh tinh. Trôc cña b¸nh r¨ng hµnh tinh tÝnh theo ®iÒu kiÖn chÌn dËp vµ theo ®iÒu kiÖn c¾t. 2.8.1Theo ®iÒu kiÖn chÌn dËp . s = trong ®ã : + d1 - ®­êng kÝnh trôc cña b¸nh r¨ng hµnh tinh . + h = 20 mm. + r’= l+c+ víi l = b = 30 mm ; c = 4 mm ta cã : r’ = 44 mm . + - øng suÊt chÌn dËp cho phÐp , = 50 ¸ 80 N/ mm2 . Chän = 60 N/ mm2. Suy ra : d1 = = 39,8 mm . 2.8.2Theo ®iÒu kiÖn c¾t . = - øng suÊt chÌn dËp cho phÐp , = 60 ¸ 100 N/ mm2 . Chän = 80 N/ mm2. Suy ra : d1 = 27,57 mm . Tõ hai ®iÒu kiÖn trªn ta cã thÓ lÊy d1 = 40 mm. LÊy d1 = 40 mm .