Đề tài tính toán, thiết kế trục các đăng xe toyota innova 2015

Ngoài sự phát triển không ngừng vềmẫu mã và bùng nổ về doanh số bán xe, thì đi kèm theo đó các trang bị và động cơ phảiluôn được cải tiến đồng bộ, để phù hợp với nhu cầu người sử dụng..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ Ô TÔ

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ

TRỤC CÁC ĐĂNG XE TOYOTA INNOVA 2015

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Lớp: 19DOTA1

Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Đỗ Minh Triết

Sinh viên thực hiện:

Tp.HCM, ngày 29 tháng 08 năm 2022

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án này, ngoài nỗ lực của từng cá nhân, nhóm chúng tôi cònnhận được sự quan tâm của nhiều cá nhân và tập thể khác Trước hết, chúng tôi xingửi lời cảm ơn đến các thầy quản lí xưởng thực hành Hutech (Khu R), đã tạo điềukiện để chúng tôi dễ dàng sử dụng được cơ sở vật chất từ nhà trường, qua đó thuậntiện cho việc đo đạc và kiểm tra

Đặc biệt, nhóm chúng tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giáo viên hướng dẫn –Thầy Nguyễn Đỗ Minh Triết đã hướng dẫn chúng tôi trong suốt quá trình hoàn thiện

đồ án tốt hơn

Cuối cùng, kính chúc các thầy dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệpgiảng dạy của mình Chúc các bạn hoàn thành tốt đồ án và nhiều thành công trongcuộc sống

Xin cám ơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1

1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 1

1.4 NỘI DUNG TRỤC CÁC ĐĂNG 1

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN 2

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3

2.1 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG 3

2.1.1 Công dụng 3

2.1.2 Phân loại 3

2.1.3 Cấu tạo và bố trí 4

2.2 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE 6

2.2.1 Trục các đăng trên Mercedes C180 6

2.2.2 Trục các đăng trên Mazda MT50 6

2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015 7

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG 8

3.1 TÍNH TOÁN 8

3.1.1 Bảng thông số 8

3.1.2 Tính toán 8

3.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ CÔNG CỤ THIẾT KẾ 11

3.2.1 Phương pháp thiết kế 11

3.2.2 Công cụ thiết kế 11

3.3 KẾT QUẢ THIẾT KẾ 12

3.3.1 Các bản vẽ từng chi tiết trục các đăng 12

3.2.2 Lắp ghép 17

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20

4.1 KẾT LUẬN 20

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Trục các đăng trên ô tô 3

Hình 2.2 Cấu tạo trục các đăng 4

Hình 2.3 Các đăng đồng tốc 5

Hình 2.4 Các đăng khác tốc 5

Hình 2.5 Trục các đăng trên Mercedes C180 6

Hình 2.6 Hình ảnh thực tế trục các đăng trên xe Mazda MT50 6

Hình 2.7 Hình ảnh thực tế trục các đăng trên xe Toyota Innova 2015 7

Hình 3.1 Truyền động của các đăng 8

Hình 3.2 Hình 3D Ốp vòng bi 12

Hình 3.3 Hình chiếu 2D Ốp vòng bi 13

Hình 3.4 Hình 3D Khớp nối các đăng 13

Hình 3.5 Hình chiếu 2D Khớp nối các đăng 14

Hình 3.6 Hình 3D Trục chữ thập 15

Hình 3.7 Hình chiếu 2D trục chữ thập 15

Hình 3.8 Hình 3D Trục truyền các đăng 16

Hình 3.9 Hình chiếu 2D Trục truyền các đăng 16

Hình 3.10 Hình 3D Nạng 16

Hình 3.11 Hình chiếu 2D Nạng 17

Hình 3.12 Chi tiết 3D Trục chữ thập 18

Hình 3.13 Ghép trục chữ thập với khớp các đăng 18

Hình 3.14 Ghép nạng với trục chữ thập 18

Hình 3.15 Trục các đăng hoành chỉnh 19

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1 Bảng thông số các đăng Toyota Innova 2015 8

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

- Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của công nghệ, kinh tế dần tăng trưởngthì việc sở hữu một chiếc xe hơi là một việc không còn quá xa lạ đối với tất cả mọingười Ta có thể dễ dàng nhìn thấy nhiều loại xe từ xe sedan hạng A gia đình đến cácloại xe sang trên khắp các đường phố ở Việt Nam Ngoài sự phát triển không ngừng vềmẫu mã và bùng nổ về doanh số bán xe, thì đi kèm theo đó các trang bị và động cơ phảiluôn được cải tiến đồng bộ, để phù hợp với nhu cầu người sử dụng Những đòi hỏi vềtốc độ, công suất động cơ ngày càng tăng, qua đó ta phải cải tiến, thiết kế các chi tiếtmột cách thông minh và hoạt động đạt công suất tối ưu nhất Một trong số đó là Trụccác đăng – chi tiết đặc biệt quan trọng, không thể thiếu trong quá trình chuyển động của

ô tô Đó cũng chính là chi tiết nghiên cứu chính của đồ án này

1.2 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Đối tượng nghiên cứu của đồ án là Trục các đăng được sử dụng trên ToyotaInnova 2015

1.3 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

- Ngiên cứu và thiết kế và tìm hiểu các kiến thức về chi tiết trục các đăng trên xe

- Ứng dụng phần mềm Solidworks thiết kế 2D, 3D thiết kế trục các đăng xeToyota Innova 2015 Từ thông số kích thước đo được từ thực tế

- Đồng thời, đưa ra các hướng phát triển mới cho việc thiết kế trục các đăng

1.4 NỘI DUNG TRỤC CÁC ĐĂNG

- Đồ án tập trung nghiên cứu các nội dung chính sau:

+ Nghiên cứu về nhiệm vụ, kết cấu, công dụng và nguyên lí làm việc của trụccác đăng

+ Trình bày các bản vẽ chi tiết trục các đăng

+ Đưa ra các hướng phát triển, giúp chi tiết ngày càng hoàn thiện hơn

1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

- Quá trình thực hiện đồ án bao gồm

+ Phân tích để chọn ra chi tiết vẽ phù hợp

+ Thực hiện đo đạc, kiểm tra hệ thống các số liệu, dữ kiện + Tiến hành vẽ phát thảo, chỉnh sửa các bản vẽ 2D và 3D.+ Viết báo cáo và hoàn thành đồ án

- Các phương pháp thực hiện:

+ Phương pháp thu thập thông tin

+ Phương pháp đo trực tiếp

+ Phương pháp vẽ kỹ thuật

1.6 KẾT CẤU ĐỒ ÁN

- Chương 1: Mở đầu

- Chương 2: Cơ sở lí thuyết về trục các đăng

- Chương 3: Tính toán, thiết kế, mô phỏng chi tiết trục các đăng

- Chương 4: Kết luận và hướng phát triển đề tài

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT2.1 TỔNG QUAN VỀ TRỤC CÁC ĐĂNG

2.1.1 Công dụng

- Trục các đăng hay còn gọi là trục truyền gồm các đoạn trục nối với nhau bằng cáckhớp các đăng và then hoa di chuyển trượt Nó dùng để truyền chuyển động giữa các cụmkhông nằm chung trên đường thẳng mà nhờ có góc nghiên để truyền lực

Hình 2.1 Trục các đăng trên ô tô

2.1.2 Phân loại

- Theo công dụng

+ Các đăng nối giữa hộp số chính với cầu chủ động

+ Các đăng nối giữa cầu chủ động với bánh xe

- Theo đặc điểm động học

+ Các đăng khác tốc: vận tốc quay 2 trục của khớp các đăng khác nhau

+ Các đăng đồng tốc: vận tốc quay 2 trục của khớp các đăng bằng nhau

- Theo số khớp các đăng

+ Loại đơn

+ Loại kép

2.1.3 Cấu tạo và bố trí

- Trục các đăng có cấu tạo từ ống thép cacbon rỗng và nhẹ, chịu được lực xoắn vàuốn Các đăng được thiết kế loại 2 đoạn hoặc 3 đoạn nối nhau bởi vòng bi đỡ nhằmgiảm độ rung và tiếng ồn

Hình 2.2 Cấu tạo trục các đăng

Hình 2.3 Các đăng đồng tốc

- Khớp các đăng khác tốc thì hai đâu nạng hình chữ U, ở hai đầu có lỗ để lắp với trục

chữ thập Thông qua trục chữ thập giúp trục các đăng quay tròn hoặc quay nghiêng

+ Ổ bi được hãm bởi khóa, thường được bôi trơn định kì bằng mỡ

+ Các đoạn thân liên kết then hoa có khả năng trượt bôi trơn bằng vú mỡ

+ Trục được thiết kế rỗng làm giảm trọng lượng

+ Nhược điểm của các đăng khác tốc là vận tốc hai trục không bằng nhau Phụthuộc vào góc của hai trục

Hình 2.4 Các đăng khác tốc

2.2 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TRÊN MỘT SỐ HÃNG XE

2.2.1 Trục các đăng trên Mercedes C180

Hình 2.5 Trục các đăng trên Mercedes C180

2.2.2 Trục các đăng trên Mazda MT50

Hình 2.6 Hình ảnh thực tế trục các đăng trên xe Mazda MT50

Các đăng sử dụng trên Mazda MT50 là loại 1 khớp nối

2.3 TRỤC CÁC ĐĂNG TRÊN TOYOTA INNOVA 2015

Hình 2.7 Hình ảnh thực tế trục các đăng trên xe Toyota Innova 2015

Các đăng sử dụng trên Toyota Innova là loại 1 khớp nối

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ TRỤC CÁC ĐĂNG

3.1 TÍNH TOÁN

3.1.1 Bảng thông số

Bảng 3.1 Bảng thông số các đăng Toyota Innova 2015

Công suất cực đại 134/5600 hp/rpm

Vận tốc cực đại v = 175 km/h

Số vòng quay cực đại của động cơ nemax = 5300 v/p

Chiều dài trục Các đăng l = 175 mm = 0,175 m

Đường kính ngoài các đăng D = 39,40 mm = 0,0394 m

Đường kính trong các đăng d = 36 mm = 0,036 m

Đường kính ngoài then hoa D = 36 mm = 0,036 m

Đường kính trong then hoa d = 30 mm = 0,03 m

3.1.2 Tính toán

 Tính toán kiểm tra trục các đăng

Hình 3.1 Truyền động của các đăng

Trên hình 3.1 là truyền động các đăng từ trục 1 sang trục 2 với góc α > 0.Công suất của trục 1 là N1 sẽ bằng công suất của trục 2 là N2

N1=N2

<=> M1.ω1=M2.ω2 (1)

Vậy nếu K là khớp các đăng khác tốc thì trục 2 sẽ chịu mômen xoắn lớn hơn trường hợp K

là khớp các đăng đồng tốc Cho nên chúng ta sẽ tính toán trục bị động 2 ứng với trường hợp

K là khớp các đăng khác tốc

 Khi làm việc trục 2 sẽ chịu xoắn, uốn, kéo (hoặc nén) Trong đó ứng suất xoắn là rất lớn so

với các ứng suất còn lại, cho nên chúng ta chỉ cần tập trung tính trục theo giá trị

 Giá trị góc xoắn θ của trục các đăng là:

θ=180 π . M emax i h1 .i p1 .l

G J x .cosα (7)

¿180π 183 1.1.0,17580.3.30 = 8,8o

Trong đó

Jx – Mô men quán tính của tiết diện khi xoắn

G – Mô đuyn đàn hồi khi xoắn

Q = 4 M emax i hl .i pl

D t +d t µ (8)

Trong đó

D t và d t – đường kính ngoài và trong của then hoa

µ - Hệ số ma sát ở các then hoa

Khi bôi trơn tốt: µ = 0.04 ÷ 0.06 (chọn 0,06)

Khi bôi trơn kém: µ = 0.11 ÷ 0.12

Rãnh then hoa ở trục các đăng được kiểm tra theo cắt và chèn dập Vì then hoa lắp ghép lỏng nên ứng suất cắt được thừa nhận bằng:

- Phương pháp thu thập thông tin:

+ Tài liệu và thông tin trên đồ án được nhóm thu thập qua tài liệu có liên quanđang được lưu hành nội bộ tại trường ĐH Công nghệ TP Hồ Chí Minh

+ Một số tài liệu có liên quan được nhóm thu thập qua các trang mạng điện tửchính thống và đáng tin cậy của các cộng đồng ô tô đang hoạt động và được nhiều ngườibiết đến

- Phương pháp đọc bản vẽ kỹ thuật:

Đây là phương pháp đọc giá trị đại lượng đo được xác định một cách trực tiếp qua

số đo hoặc chỉ số được hiển thị trên bản vẽ 2D chi tiết Chúng ta sử dụng phương pháp đọctrực tiếp phần kích thước cần thực hiện thiết kế dựa trên bản vẽ 2D và các ký hiệu đã đượchọc

* Các lệnh chính để vẽ và lắp ráp chi tiết Trục các đăng

 Môi trường Part: là môi trường để vẽ các chi tiết 3D

 Mục Sketch: chứa các công cụ để vẽ các chi tiết 2D

 Lệnh Line: Vẽ đường thẳng

 Lệnh Circle: Vẽ đường tròn

 Lệnh Rectangle: Vẽ hình chữ nhật

 Lệnh 3 points arc: Vẽ cung tròn

 Lệnh Spline: Vẽ đường cong

 Lệnh Polygon: Vẽ hình đa giác

 Lệnh Smart Diemension: Định kích thước cho chi tiết

* Một số công cụ hỗ trợ: Mirror, Trim, Line and Circular sketch, pattern, Offset

* Mục Feature: chứa các công cụ để tạo khối 3D cho chi tiết:

 Extrude Boss: Tạo khối 3D cho biên dạng 2D

 Extrude Cut: Dùng để cắt theo biên dạng trên một khối 3D có sẵn

 Revolve Boss: Tạo khối 3D bằng cách xoay 2D quay quanh 1 trục

 Revolve Cut: Xoay biên dạng 2D quay một trục để cắt một khối 3D có sẵn

* Một số các công cụ tạo khối khác: Swept, Loft, Boundary, …

 Các nhóm công cụ xây dựng: Rib, Shell, Draft, Fillet, Chamfer, …

 Các nhóm công cụ hỗ trợ: Mirror, Line and Circular pattern, …

 Môi trường Assembly: là môi trường để lắp ghép các chi tiết 3D 29

 Mate: thiết lập ràng buộc các chi tiết lại với nhau

 Standard Mates: Parallel, Tangent, Concentric, Coincident, …

 Advanced Mates: Profile Center, Symmetric, Path Mate, Width, …

 Mechanical Mates:Distance, Angle, …

3.3 KẾT QUẢ THIẾT KẾ

3.3.1 Các bản vẽ từng chi tiết trục các đăng

- Ốp vòng bi trục chữ thập

Hình 3.2 Hình 3D Ốp vòng bi

Hình 3.3 Hình chiếu 2D Ốp vòng bi

- Khớp nối các đăng

Hình 3.4 Hình 3D Khớp nối các đăng

Hình 3.5 Hình chiếu 2D Khớp nối các đăng

Khớp có tác dụng thay đổi phương truyền mô men ở mức rất nhỏ khoảng 6 độ và

- Trục truyền các đăng

Hình 3.8 Hình 3D Trục truyền các đăng

Hình 3.9 Hình chiếu 2D Trục truyền các đăng

- Nạng

sử dụng các lệnh như: Inset Compponets để lấy các chi tiết ra môi trường lắp ráp LệnhMate dùng để thiết lập ràng buộc với nhau, sử dụng ràng buộc: Concident, Concentric đểlắp trục khuỷu với thanh truyền Hình 3.() là kết quả của quá trình mô phỏng 3D bao gồm

bằng và hình chiếu cạnh của cụm chi tiết trục các đăng

- Lắp ghép vòng bivới trục chữ thập: vòng

bi này được lấy từ thưviện của solidworks.Cách lấy như sau :Design Library ->Toolbox-> ANSI Metric-

>Bearings-> Roller Bearings ->Chọn vòng bi NeedleRoller(AFBMA

Lắp ghép các chi tiết với nhau bằng cách nhân đôi thêm các chốt trục các đăng

của cụm chi tiết, đưa ra bản vẽ tổng hợp 3 hình chiếu như Hình 3.() trên và có một cái nhìntổng quát nhất của hệ chuyển động của Trục các đăng.

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN4.1 KẾT LUẬN

- Từ những phân tích trên cho chúng ta thấy được rằng TRỤC CÁC ĐĂNG là mộttrong những chi tiết rất quan trọng của động cơ trên xe ô tô Chi tiết có cấu tạo, nguyên lýhoạt động khá đơn giản nhưng kiến thức về nó rất quan trọng trong ngành kỹ thuật ô tô màchúng ta đang theo đuổi

- Những số liệu đo đạc, tính toán và đọc hiểu các thông số kỹ thuật về các kích thướccủa các bộ phận này mà nhóm em đã thể hiện trong bản vẽ

- Trong thời gian thực hiện đồ án chúng em được nâng cao thêm được kĩ năng làm việcnhóm, thành thạo hơn trong việc sử dụng phần mềm solidwork và hiểu được nguyên lýhoạt động của chi tiết trục các đăng

- Sáu tuần để tìm hiểu và làm đồ án là một thời gian chưa đủ để tìm hiểu kĩ, vậy trong

đồ án lần này không thể tránh khỏi những sai sót Vì vậy, nhóm em rất mong nhận được sựgiúp đỡ của các thầy cô để ngày càng hoàn thiện hơn

Nhóm em xin chân thành cảm ơn !

4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN

- Nhóm cần phải khắc phục những sự thiếu sót và bổ sung kiến thức, kỹ năng về đề tài

đã nhận

- Mở rộng thêm phần tính toán, thông số, hình ảnh và chi tiết để thành nên bộ phận

- Hoàn chỉnh các chi tiết lắp vào trở thành một bộ phận hoàn chỉnh