đồ án tính toán kiểm nghiệm hộp số xe ford everest full file

08 Thông số về phần vận hành Kích thước của lốp xe 9 Inch 1.3 Đặc tính các cụm và hệ thống chính của xe Ford everest 1.3.1 Động cơ +, Ford Everest 4x4 động cơ diezel là được trang bị đ

CH¦¥NG 1 Giíi thiÖu chung vÒ xe ford everest

1.1 Giới thiệu chung về xe ford everest

Ford Everest là loại ôtô đa dụng 7 chỗ cho gia đình Ford Everest là sảnphẩm chiến lược của Ford tại thị trường châu Á, sản xuất theo nghiên cứu nhucầu khách hàng trong khu vực châu Á - Thái Bình Dương Khi thiết kế nóđược chú ý nhiều đến việc đảm bảo chất lượng động học tốt, tính ổn địnhchuyển động tốt, điều khiển nhẹ nhàng, đảm bảo độ tin cậy cao và thuận tiệncho việc chăm sóc bảo dưỡng Với giá thành phù hợp với thu nhập người dânViệt Nam nên xe Ford Everest khá được ưa chuộng

H×nh1.1:Xe Ford Everest

Ford Everest có 3 loại: 2.5lít, 4x2 (truyền động cầu sau, động cơ diezel);2.6lít, 4x2 (truyền động cầu sau, động cơ xăng); 2.5lít, 4x4 (hai cầu chủ động,động cơ diezel)

Điều nổi bật về công nghệ của Ford Everest 4x2 và 4x4 động cơ diezel làđược trang bị động cơ Turbo diezel 2.5, 4 xi-lanh, trục cam đơn có hệ thống

làm mát khí nạp intercooler Còn Ford Everest 4x2 động cơ xăng là trang bịđộng cơ xăng 2.6 lít, trục cam đơn với hệ thống phun xăng điện tử EFI

Ford Everest sử dụng động cơ khoẻ nhưng lại rất tiết kiệm nhiên liệu XeFord Everest 4x4 trung bình tiêu hao khoảng 8 lít diezel/100km Trang bị 5 sốtay, ly hợp được thiết kế với đĩa ma sát đơn, điều khiển bằng thuỷ lực, lò xođĩa mang đến hiệu quả động cơ cao nhất và đảm bảo vận hành êm ái ở mọi tốcđộ

Động cơ có tổng dung tích xi lanh theo nhà sản xuất là 2499cc, đườngkính hành trình xi lanh là 93x92mm

1.2 §Æc tÝnh kü thuËt cña xe ford everest [8]

hiÖu

Gi¸ trÞ (§Æc ®iÓm)

§¬n vÞ

Mức tiêu hao nhiên liệu

Ge

8

l/100KmThời gian tăng tốc từ 0-100km 14 s

04 Thông số về động cơ

Động cơ đốt trong

Động cơ turbodiesel 2.5L trụccam đơn có làmmát khí nạp/4CylSOHC

Đờng kính xy lanh D D 93 mmHành trình pít tông S S 92 mm

khí, cápHộp số

Phanh trớc Phanh đĩa

Phanh sau Phanh guốc

08 Thông số về phần vận hành

Kích thước của lốp xe 9 Inch

1.3 Đặc tính các cụm và hệ thống chính của xe Ford everest

1.3.1 Động cơ

+, Ford Everest 4x4 động cơ diezel là được trang bị động cơ Turbo diezel 2.5,

4 xi-lanh, trục cam đơn cú hệ thống làm mỏt khớ nạp intercooler Cũn FordEverest 4x2 động cơ xăng là trang bị động cơ xăng 2.6 lớt, trục cam đơn với hệthống phun xăng điện tử EFI Ford Everest được trang bị động cơ khoẻ vậnhành rất hiệu quả trong cỏc điều kiện đường xỏ và địa hỡnh, nhưng lại rất tiếtkiệm nhiờn liệu Xe Ford Everest 4x4 trung bỡnh tiờu hao khoảng 8 lớtdiezel/100km Trang bị 5 số tay, ly hợp được thiết kế với đĩa ma sỏt đơn, điềukhiển bằng thuỷ lực, lũ xo đĩa mang đến hiệu suất truyền mụmen xoắn caonhất và đảm bảo vận hành ờm ỏi ở mọi tốc độ

+, Hệ thống làm mát: hệ thống làm mỏt khớ nạp intercooler ,trục cam đơn.+, Hệ thống bôi trơn hỗn hợp cỡng hoàn toàn bức: kiểu không, kết hợp bơm vàvung té, có dung lợng 4,7 lít

1.3.2 Hệ thống truyền lực

Kiểu cơ khí có cấp gồm: Ly hợp; hộp số chính; 2 cầu chủ động

+, Ly hợp: Đĩa ma sỏt đơn, điều khiển bằng thủy lực với lũ xo đĩa

+, Hộp số: hệ thống truyền động với hộp số AT 5 cấp.Hệ thống động cơ kiểucam đơn SOHC đó được thay thế bằng kiểu trục cam kộp DOHC Cụng nghệphun nhiờn liệu đơn đường tăng ỏp TCDi (Turbo Direct Common - RailInjection) và tăng ỏp turbin VGT cú làm mỏt khớ nạp

1.3.3 Hệ thống lái

Hệ thống lái của Ford everest bao gồm cơ cấu lái, dẫn động lái và trợ lựclái.Cơ cấu lái loại bánh răng trụ, thanh răng bố trí trên thanh lái ngang Dẫn

động lái gồm có: vành tay lái, vỏ trục lái, trục lái, truyền động các đăng, thanhlái ngang, cam đơn và các khớp nối.

-Phần chịu lực là khung vỏ xe

Thiết kế kết cấu thõn xe siờu cứng, cú thờm cỏc thanh gia cường hai bờn nhằm giảm tối đa những tỏc động lờn người ngồi trong xe Hai bờn thành xe cũng được gia cường với cỏc thanh siờu cứng bảo vệ khi cú va chạm từ hai phớa

Chơng II phân tích đặc điểm kết cấu cầu xe ford everest

2.1 Yêu cầu đối với cầu xe

Cầu xe chủ động là tổng thành cuối cùng trong hệ thống truyền lực Nó có

chức năng là tăng mô men, truyền mô men và phân phối mô men xoắn tới cácbánh xe chủ động Mặt khác nó còn nhận phản lực từ mặt đờng tác dụng lên và

đỡ toàn bộ phần trọng lợng của xe phân bố lên cầu

Cầu chủ động của ô tô bao gồm các cụm tổng thành sau:

- Truyền lực chính

- Cơ cấu vi sai

- Bán trục

- Dầm cầu

Để đảm bảo khả năng làm việc cầu xe phải đạt đợc các yêu cầu sau :

- Bảo đảm truyền lực đều, có tỷ số truyền hợp lý phù hợp với chất lợng kéo

và tính kinh tế nhiên liệu

- Hiệu suất truyên động cao, làm việc không ồn

- Truyền lực chính hai cấp

2.2.1 Công dụng, yêu cầu

Truyền lực chính có những công dụng nh sau :

- Truyền và thay đổi mô men

- Thay đổi phơng truyền lực

Truyền lực chính có các loại :

- Truyền động thông thờng (đờng tâm trục chủ động và trục bị động cắtnhau)

- Truyền động hypôit (đờng tâm trục chủ động và trục bị động không cắtnhau)

Để bảo đảm khả năng làm việc truyền lực chính cần đạt các yêu cầu:

- Đảm bảo tỷ số truyền cần thiết nhằm bảo đảm hiệu suất cao ngay cả khinhiệt độ và số vòng quay thay đổi

- Đảm bảo đủ bền, độ cứng vững cao, gối đỡ làm việc không ồn, kích thớcnhỏ gọn

Đối với cầu chủ động của xe Ford Everest thì dùng truyền lực chính kép bốtrí trung tâm

2.2.2 Kết cấu của truyền lực chính xe Ford Everest

TLC của xe Ford everest là TLC kép bố trí trung tâm

Truyền lực chính kép là bộ truyền sử dụng 2 cặp bộ truyền ăn khớp, so với

truyền lực chính đơn thì truyền lực chính kép có tỷ số truyền lớn hơn mà vẫn

Cấp thứ hai bao gồm một cặp bánh răng trụ: bánh răng trụ chủ động đợcchế tạo liền trục với trục bánh răng côn bị động; bánh răng trụ bi dộng là 1vành răng đợc lắp với vỏ vi sai bằng các bulông

Truyền lực chính kép là bộ truyền sử dụng 2 cặp bộ truyền ăn khớp, so với

truyền lực chính đơn thì truyền lực chính kép có tỷ số truyền lớn hơn mà vẫn

đảm bảo khoảng sáng gầm xe tốt

ổ đỡ bên trái của trục trung gian đựoc đặt trong hốc của bánh răng côn bị

động là ổ thanh lăn kim ổ này dùng để đỡ 2 ổ bên trái của trục trung gian là ổthanh lăn côn làm nhiệm vụ đỡ chặn, điều chỉnh khe hở 2 ổ này là dùng đệm

Hình2.1 Truyền lực chính kép

bên trên Đồng thời nó cũng dùng để điều chỉnh sự ăn khớp của 2 bánh răngcôn.

- Vi sai loại cam

- Vi sai kiểu trục vít

2.3.1 Công dụng, yêu cầu

Vi sai có những công dụng nh sau :

Đảm bảo cho các bánh xe chủ động quay đợc với các tốc độ góc khác nhau,

đồng thời dùng để phân chia mô men xoắn cho các bánh xe của một cầu xechủ động hoặc cho các cầu xe chủ động của một xe

Để bảo đảm khả năng làm vi sai cần đạt các yêu cầu:

- Phân phối mô men cho các bánh xe một cách hợp lý

- Bảo đảm cho các bánh xe quay với các vận tốc góc khác nhau Khi quayvòng các hệ số cản trên một cầu khác nhau và hệ số bám khác nhau

- Hiệu suất làm việc cao, độ tin cậy làm việc tốt, kích thớc và trọng lợngnhỏ

2.3.2 Phân tích kết cấu vi sai của cầu chủ động của xe Ford Everest

Vi sai của cầu chu động của xe Ford Everest là vi sai côn đối xứng.đây làloại vi sai rât phỏ biến Các bánh răng hành tinh trong vi sai và vỏ vi sai có thểtháo rời

Vi sai đối xứng thuộc loại vi sai có ma sát trong bé Về mặt kết cấu xe cótải trọng lớn và xe có tải trọng bé vi sai nh nhau chỉ khác ở số bánh răng vi sai,

ở kết cấu vỏ vi sai và các bánh răng bán trục Số bánh răng hành tinh phụthuộc vào mô men xoắn đặt trên vỏ vi sai và bánh răng hành tinh với vỏ vi sai

có thể tháo rời đợc hoặc liền nhau Tổng số răng của bánh răng bán trục chọnbằng bội số của số của số răng bánh răng hành tinh Mặt tháo rời thờng đi quatrục của các bánh răng hành tinh, các nửa hộp đợc lắp đồng tâm nhờ các gờ.Mặt bích của vỏ vi sai dùng lắp ghép bánh răng bị động của truyền lực trung -

ơng Giữa các mặt tỳ của bánh răng hành tinh mặt cầu thờng có đĩa đồng đểgiảm ma sát và để dễ đặt đúng các bánh răng vi sai

Hình 2.2: sơ đồ nguyên lý của vi sai côn đôí xứng trên xe Ford Everest

1-bánh răng vành chậu, 2-vỏ vi sai, 3-bánh răng bán trục

4-bánh răng vi sai

* u điểm :

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành hạ

- Việc phân phối mô men xoắn cho các bánh xe chủ động thích hợp vớinhững trờng hợp xe chạy trên đờng tốt hoặc điều kiện chuyển động của haibánh xe nh nhau

- Giảm tải trọng động cho dẫn động các bánh xe, giảm mòn lốp, giảm suấttiêu hao nhiên liệu và điều khiển dễ dàng

2.4.1 Công dụng, yêu cầu

Công dụng của bán trục:

- Truyền mô men xoắn từ truyền lực chính đến các bánh xe chủ động

- Chịu một phần tải trọng từ mặt đờng truyền lên qua bánh xe

Yêu cầu của bán trục:

- Dù hệ thống treo nằm ở vị trí nào truyền động đến các bánh xe chủ độngcũng phải đảm bảo truyền hết mô men xoắn đến các bánh xe chủ động

- Khi truyền mô men quay vận tốc góc của các bánh xe chủ động cũng nhbánh xe dẫn hớng đều không thay đổi

2.4.2 Phân tích kết cấu bán trục trên cầu chủ động xe Ford Everest

Bán trục trên cầu chủ động xe Ford Everest là loại bán trục giảm tải hoàntoàn.ổ ở ngoài là 2 ổ bi côn

Nh vậy bán trục chỉ chịu tác dụng của mô men Mk hay Mp từ phía vi sai (khiphanh bằng phanh trung ơng) và mô men Mk hay Mp từ phía đờng tác dụng lên(khi hãm bằng phanh trung ơng)

Các lực Xk, Y, Zbx sẽ không truyền đến trục mà chỉ truyền đến dầm cầu

Hình 2.3 Bán trục giảm tải hoàn toàn dùng trên xe Ford Everest

* u điểm :

- Nó chỉ chịu mô men xoắn tác dụng lên bán trục khi xe hoạt động

- Kích thớc của bán trục không yêu cầu lớn mà vẫn bảo đảm truyền tốt mômen xoắn đến các bánh xe

- Khi bán trục bị vỡ thì vẫn có thể kéo xe mà không cần dùng thiết bị phụkhác

* Nhợc điểm :

Do trục của moayơ bánh xe và bánh răng bán trục của bộ vi sai ở cầu xekhông đồng trục nên khó giữ bán trục vuông góc với bánh xe Vì vậy khi xiết

bu lông bắt bán trục với moayơ bánh xe sẽ phát sinh biến dạng uốn ở bán trục

và đầu phía trong của bán trục tựa trên thành lỗ của bánh răng bán trục của bộ

- Với hệ thống treo phụ thuộc còn dùng để đỡ toàn bộ trọng lợng của phần

đợc treo của xe phân bố lên cầu đó Nó còn nhận và truyền các phản lực, cácmô men phát sinh do tác động tơng hỗ giữa bánh xe với mặt đờng lên khung

xe hoặc vỏ xe

2.5.2 Phân tích kết cấu dầm cầu sử dụng trên xe Ford Everest

Dầm cầu của xe ford everest là dầm cầu liền

Dầm cầu chế tạo bằng phơng pháp đúc, có độ cứng vững cao Vì là vỏ cầughép nên việc tháo lắp vỏ vi sai và truyền lực chính ra để điều chỉnh và thaythế dễ dàng hơn so với vỏ cầu loại liền

Nếu vỏ cầu chế tạo bằng phơng pháp dập hàn thì trọng lợng và kích thớcnhỏ gọn hơn và giá thành hạ hơn chế tạo bằng phơng pháp đúc (trọng lợnggiảm 30%) song nó có nhợc điểm là độ cứng vững không cao, để khắc phụcngời ta có những biện pháp kết cấu và công nghệ tăng cứng

Chơng Iii tính toán kiểm nghiệm cầu sau xe ford everest

3.1 Các số liệu ban đầu [ 8]

3.2 Tính toán kiểm nghiệm các chi tiết của cầu xe

Trong phần này ta đi tính toán kiểm nghiệm đối với các bộ phận sau :

- Truyền lực chính kép bánh răng trụ răng thẳng

- Vi sai bánh răng côn đối xứng

- Bán trục giảm tải hoàn toàn

- Dầm cầu là loại liền

3.2.1 Tính toán kiểm nghiệm truyền lực chính

Các thông số của TLC [8]

Thông số Bánh răng

Chủ động Bị động

Góc nghiêng đờng xoắn răng   35 0

Chiều dài đờng sinh trung bình Lm= 120 mm

Mô đun pháp tuyến mặt đáy răng mn= 6 mm

Mô đun pháp tuyến trung bình mntb= 4 mm

[2.5]

sin

[3.2]

ở đây có dấu (+) vì ta chọn chiều quay của bánh rằng chủ động là quayphải còn chiều xoắn của răng là xoắn trái và khi xác định lực hớng kính R lấydấu (-)

Thay số vào và tính cho bánh răng chủ động (vì nó chịu tải nặng hơn)

b, Tính toán kiểm tra bền các bánh răng truyền lực chính

- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất uốn :

 u

n u

y m b

P



85 , 0

Z

Ta chọn Ztđ = 11 suy ra y = 0,4

u-ứng suất uốn cho phép, u=700 – 900 Mpa

Thay số vào ta có :σn = 820,38 Mpa

Vậy ta thấy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất uốn

- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc :

 tx

td td tx

r r b

E P

1 1 sin cos

.

418 ,

 [3.6]

r itb-Bán kính trung bình của các bánh răng côn

Kiểm nghiệm trục và ổ đỡ

Do các trục này ngắn và đợc đỡ khá chắc chắn nên các trục này bảo đảm độbền làm việc tốt

Hình 3.2: Bố trí ổ đỡ bánh răng chủ động

3.2.2 Kiểm nghiệm vi sai

Vi sai bánh răng côn đối xứng có sơ đồ động học nh sau :

Hình 3.3 : Sơ đồ động học vi sai côn đối xứng

Ta có bảng thông số bộ truyền vi sai của xe Ford Everest nh sau [8]:

y m b

P



85 , 0

[3.8]

Trong đó :

y- Hệ số dạng răng xác định theo số răng tơng đơng Ztđ

 



 cos3cos

H td

Z

Ta chọn Ztđ = 22 suy ra y = 0,373

u-ứng suất uốn cho phép, u=600 – 900 Mpa

Thay số vào ta có : u= 593,44 Mpa

Vậy ta thấy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất uốn

- Kiểm tra bánh răng theo ứng suất tiếp xúc :

td td tx

r r b

E P

1 1 sin cos

.

418 , 0

itb itd

r r



 cos cos 2

Vậy bánh răng bảo đảm bền theo ứng suất tiếp xúc

- Chốt của bánh răng hành tinh đợc kiểm tra theo ứng suất chèn dập và ứngsuất cắt :

+ ứng suất chèn dập :  MPa

q b d r

M tt

. 11

M tt

100 60

.

4

2 1 1

Thay số vào ta có :  = 72,23.106 [N/m2] = 72,23 [MPa]

3.2.3 Kiểm nghiệm bán trục

Hình3.4 Sơ đồ bán trục giảm tải hoàn toàn

3

d J

Vậy bán trục bảo đảm chịu xoắn

- Ngoài ứng suất uốn và xoắn, các bán trục còn đợc kiểm tra theo góc xoắncực đại  max(tính theo độ)





0 max

180

.

x

tt

J G

l M



[3.12]

Trong đó :

Mtt – Mô men tính toán tác dụng lên bán trục [2041,2 Nm]

l – Chiều dài bán trục [0,485 m]

G – Mô đun đàn hồi loại hai [G=8.1010 N/m2]

Jx – Mô men quán tính của tiết diện khi xoắn [m4]

32

.d4

J x  = 7,95.10-8 [m4] Thay số vào ta có :

 max= 8,920

Góc xoắn cho phép có thể đạt tới 90 – 150 trên 1m chiều dài

Vậy bán trục xoắn trong giới hạn cho phép

3.2.4 Kiểm nghiệm dầm cầu

Tính bền dầm cầu chủ động không dẫn hớng Dầm chịu uốn và xoắn do tácdụng của ngoại lực, khi tính toán coi trọng lợng của phần treo phân bố đềusang hai bên bánh xe

Dầm cầu đợc tính toán theo các chế độ sau :

- Chế độ lực kéo cực đại

- Chế độ lực phanh cực đại

Chế độ lực kéo cực đại :

Mô men tính toán cũng đợc xác theo các công thức nh đối với bán trục

- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng :

M

M   [3.16]

Các lực tác dụng lên dầm cầu đợc thể hiện qua biểu đồ mô men sau :

Hình 3.5 Lực tác dụng lên dầm cầu chủ động khi lực kéo cực đại

Thay số vào tính toán cuối cùng ta có :

M M M W W

Wu – Mô men chống uốn của mặt cắt I – I [m3]

- ứng suất cho phép của dầm cầu :

Dầm cầu chế tạo từ gang rèn :    300MPa ;    20MPa

Dầm cầu thép :    500MPa ;    400MPa

Chế độ lực phanh cực đại :

- Dầm cầu chịu uốn trong mặt phẳng thẳng đứng :