bai tap nop

Hãy tính các ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm của bán trục theo ba chế độ tải trọng đặc biệt... BÀI LÀM Phần I: Xác định các lực tác dụng lên sơ đồ bán trục giảm tải một nửa.. Lực X1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

BÀI TẬP LỚN

Môn học: THIẾT KẾ Ô TÔ

GVHD : MSc.Đặng Qúy HVTH : Nguyễn Kim Tùng

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2017

ĐỀ BÀI

Cho một xe tải có cầu sau chủ động và các thông số kỹ thuật sau:

 B – Chiều rộng cơ sở của xe: B = 2190 (mm) = 2,19 (m)

 Hg – Chiều cao của trọng tâm xe: Hg = 1480 (mm) = 1,48 (m)

 φy – Hệ số bám ngang của xe: φy = 0,95

 b – Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm bạc đạn ngoài: b = 8 (mm) = 0.008 (m)

 G2 – Phần trọng lượng của xe tác dụng lên cầu sau khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang: G2 = 107 900 (N)

 d – Đường kính của bán trục tại tiết diện nguy hiểm: d = 77 (mm) = 0,077 (m)

 rb – Bán kính bánh xe có tính cả độ biến dạng: rb = 528 (mm) = 0,528 (m)

 Memax – Mômen xoắn cực đại của động cơ: Memax = 1520 (Nm)

 kđ – Hệ số tải trọng động: kđ = 3,5

 ih1 – Tỉ số truyền lực ở tay số 1: ih1 = 6,2

 i0 – Tỉ số truyền lực chính: i0 = 3,2

 φ – Hệ số bám dọc: φ = 0,8

 m2k – Hệ số thay đổi trọng lực tác dụng lên cầu sau khi kéo: m2k = 1,12

Ở cầu sau chủ động, bán trục bố trí giảm tải một nửa

 m2p – Hệ số thay đổi trọng lực tác dụng lên cầu sau khi phanh: m2p = 0,9

2 Hãy tính các ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm của bán trục theo ba chế độ tải trọng đặc biệt

BÀI LÀM

Phần I: Xác định các lực tác dụng lên sơ đồ bán trục giảm tải một nửa

Trong đó:

 Z1, Z2 – Phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe trái và phải

 Y1, Y2 – Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe trái và phải

 X1, X2 – Phản lực của lực vòng truyền qua các bánh xe chủ động Lực

X1, X2 sẽ thay đổi chiều phụ thuộc vào bánh xe đang chịu lực kéo hay lực phanh( Xk hay Xp )

 m2G2 – Lực thẳng đứng tác dụng lên cầu sau

 Y – Lực quán phát sinh khi xe chuyển động trên đường nghiêng

hoặc đang quay vòng ( Lực này đặt ở độ cao của trọng tâm xe)

Ta có 3 chế độ tải trọng đặc biệt dùng để tính toán bán trục vỏ cầu, dầm cầu như sau:

Trường hợp 1: Xi = Ximax, Y = 0, Z1 = Z2.

 Khi truyền lực kéo cực đại:

X1 = X1k =

emax 0 h b

M i i 2r ; Z1 = m2k

2

G 2

 Khi xe đang phanh:

X1 = X1p =

2p 2

m G

φ

2 ; Z1 = m2p

2

G 2

Trường hợp 2: Xi = 0; Y = Ymax = m2G2

Z1 = 2 g y

2h φ G

1



Z2 = 2 g y

2h φ G

1



 Trường hợp 3: = 0, Y = 0, = Zimax = kđG 2

2

PHẦN II: Tính các ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm theo 3 chế độ đặc biệt

Trường hợp1 : Xi = Ximax ; Y = 0 ; Z1 = Z2

Mômen uốn do X1, X2 gây nên trong mặt phẳng nằm ngang:

Mux1 = Mux1 = X1.b = X2.b Mômen xoắn do X1, X2 gây nên:

Mx1 = Mx1 = X1.rbx = X2.rbx Nếu đặt giữa bên ngoài nữa trục và vỏ cầu không phải là 1 mà là 2 ổ bi cạnh nhau thì khoảng cách b sẽ được lấy đến giữa ổ bi ngoài

Mômen uốn do Z1, Z2 gây nên trong mặt phẳng thẳng đứng:

Muz1 = Muz1 = Z1.b = Z2.b

 Khi truyền lực kéo cực đại:

- Ứng suất uốn tại tiết diện ổ bi ngoài với tác dụng đồng thời của các lực X1,

Z1 đối với nữa trục bên trái và X2, Z2 đối với nữa trục bên phải:

ux1 uz1 1 1 2 2

u

u

M M b X Z b X Z

Với :

d : Đường kính bán trục tại mặc cắt nguy hiểm

X1, X2, Z1,Z2 tính bằng [MN]

Thay các biểu thức X1, X2, Z1,Z2 đã tính khi truyền lực kéo cực đại trong trường hợp 1, ta có:

2 2 3

.

0, 2

e h o

b

M i i b

m G

m MN

3

) 528 , 0

2 , 3 2 , 6 1520 ( ) 107900

12 , 1 ( 077 , 0 2 , 0

10

= 11711326.66=11,711 [ MN / m2]

- Ứng suất tổng hợp cả uốn và xoắn là:

1

th

M

2 2 3

0, 2

e h o e h o k

b

b

m G

2 2

3

3

) 10 8

2 , 3 2 , 6 1520 ( ) 528 , 0

2 , 3 2 , 6 1520 ( ) 107900

12 , 1 ( 077 , 0 2 , 0

10 8











= 330488184,1 =330,488 [ MN / m2]

Đối với nữa trục bên phải cũng tính tương tự như nữa trục bên trái

 Khi truyền lực phanh cực đại:

ux1 uz1 1 1 2 2

u

u

M M b X Z b X Z

Thay các biểu thức X1, X2, Z1,Z2 đã tính khi truyền lực phanh cực đại trong

trường hợp 1, ta có:

3

1

0, 2

p u

d

3

2 3

8.10 0,9.107900

1 0,8

0, 2.0, 077



2 10896165,57 10,896[ MN m / ]

Trường hợp 2: Xi = 0 (X1= X2 = 0), Y = Ymax = m2G2 φy; Z1 ≠ Z2 ( xe bị trượt

ngang, m2p = 0,9, φy=0,95)

Lúc này nữa trục bị uốn, kéo và nén, tuy nhiên ứng suất nén và kéo tương đối

nhỏ nên ta bỏ qua trong lúc tính toán Nữa trục bên phải sẽ chịu tổng số 2 mô

men uốn sinh ra do Z2 và Y2 sinh ra Nữa trục bên trái sẽ chịu hiệu số 2 mô

men uốn sinh ra do Z1 và Y1

1 1 1

Trong đó:

 Mu1 : Mô men uốn của nữa trục bên trái tại vị trí bạc đạn ngoài

 Mu1 : Mô men uốn của nữa trục bên phải tại vị trí bạc đạn ngoài Thay các giá trị , Y1, Y2, Z1, Z2 từ các biểu thức đã tính trong trường 2 ở

trên Sau đó laạp tỷ số 1

2

u u

M

M để xem Mu1 > Mu2 hay Mu1 < Mu2 Nếu Mu1 > Mu2 thì nữa trục sẽ tính theo Mu1 Ngược lại nếu Mu1 < Mu2 thì nữa trục sẽ tính theo Mu2

.

g y

u g y bx

 

 



Trong thực tế b nhỏ hơn rất nhiều so với rb và hg bởi vậy cho nên:

1

2

1

u

u u u

M

Cho nên trong trường hợp nầy ta tính theo Mu1:

1

1 1 1

1

( )

y b

u b u

u

Z r b

M Y r Z b



2 3

2

0, 2

g y

y b

h G





) 10 8 528 , 0 95 , 0 )(

19 , 2

95 , 0 48 , 1 2 1 ( 077 , 0 2 , 0

3







=1332275364=1332,275 [ MN / m2]

Trường hợp 3: Xi = 0; Y = 0; Zi = Zimax=kđ 2

2

G

Lúc này các nữa trục chỉ uốn, mô men uốn:

2

1 2 1max.

2

G

M  M  Z b  k b

Ứng suất uốn tại tiết diện bạc đạn ngoài:

.

u

k

3 3

077 , 0 2 , 0

10 8 107900

5 , 3





= 33088517,1=33,089 [ MN / m2]