Báo cáo Viết chương trình tính toán bán trục ô tô (Phần 1)

Nội dung text: Báo cáo Viết chương trình tính toán bán trục ô tô (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ÐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG TRỌNG ÐIỂM VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN BÁN TRỤC Ơ TƠ Mã số: T2015 - 53 Chủ nhiệm đề tài: THS. GV. TRẦN ĐÌNH QUÝ SKC005591 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN BÁN TRỤC Ơ TƠ Mã số: T2015 - 53 Chủ nhiệm đề tài: GVC ThS TRẦN ĐÌNH QUÝ TP. HCM, 10/2015
3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN BÁN TRỤC Ơ TƠ Mã số: T2015 - 53 Chủ nhiệm đề tài: TRẦN ĐÌNH QUÝ TP. HCM, 10/2015
4. DANH SÁCH THÀNH VIÊN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Lãnh vực chuyên mơn TT Họ và tên Nội dung nghiên cứu được giao / Đơn vị cơng tác Ơ tơ- máy kéo Viết chương trình tính tốn bán trục 1 Trần Đình Quý / Bộ mơn Khung gầm ơ tơ
5. MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu - Tính cấp thiết của đề tài- Mục tiêu nghiên cứu: Hiện nay cĩ khá nhiều chƣơng trình máy tính hỗ trợ tính tốn truyền động cả ở nƣớc ngồi cũng nhƣ trong nƣớc: các phần mềm mơ phỏng, tính kết cấu, chi tiết cơ khí đã đƣợc thƣơng mại hố của các hãng, một số chƣơng trình máy tính của các đề tài NCKH. Các chƣơng trình này khá mạnh, giúp phân tích kết cấu ở trạng thái tĩnh, động với các chế độ tải trọng khác nhau, các ràng buộc đa dạng một cách thuận lợi. Các chƣơng trình này chỉ phù hợp với các cơng việc trong nghiên cứu, thiết kế sản xuất. Bán trục trong cầu xe đƣợc dùng để truyền momen xoắn từ vi sai đến bánh xe chủ động. Tùy theo kết cấu, cách bố trí các chi tiết trong cụm cầu chủ động, chế độ hoạt động của xe mà bán trục cĩ các trạng thái chịu tải với các mức độ khác nhau. Khi tính tốn xác định kích thƣớc bán trục cần phân tích các yếu tố trên một cách đầy đủ. Trong phân bố chƣơng trình đào tạo chuyên ngành Cơ khí Động lực, thời lƣợng dành cho mơn học Thiết kế ơ tơ khơng nhiều. Sinh viên ngành Cơ khí Động lực cũng chƣa cĩ nhiều thời gian để thực hiện các bài tập tính tốn thiết kế ơtơ; trong trƣờng hợp nếu hồn thành các bài tập này thì cũng thiếu cơng cụ để tự đánh giá kết quả. Hơn nữa, trong một số trƣờng hợp cần cĩ ngay những thơng số kết cấu của chi tiết, hệ thống, nhƣng việc tính tốn thủ cơng lại mất nhiều thời gian. Việc sử dụng các phần mềm tính kết cấu lớn với khả năng tính tốn, phân tích mạnh trong các bài tập cĩ tính học thuật, đơn giản nhƣ trong mơn học Thiết kế ơ tơ với thời lƣợng ít và yêu cầu phân tích khơng nhiều là khơng thích hợp (lý do nêu trên). Do đĩ, cần cĩ một chƣơng trình máy tính nhỏ gọn để hỗ trợ tính tốn, phù hợp với mục tiêu hỗ trợ sinh viên trong học tập, giúp họ nắm đƣợc các bƣớc cơ bản khi tính tốn sức bền chi tiết ơ tơ với sự trợ giúp của máy tính mà khơng tốn quá nhiều thời gian . Đề tài nghiên cứu khoa học “Viết chương trình tính tốn bán trục ơ tơ” đƣợc thực hiện nhƣ một cố gắng cung cấp cho sinh viên chuyên ngành ơ tơ cĩ thêm một cơng cụ hỗ trợ giúp nâng cao hiệu quả học tập. Cách tiếp cận: 1
6. Bán trục là một chi tiết chính trong cụm cầu chủ động ơ tơ, cĩ chức năng truyền momen xoắn từ truyền lực chính, vi sai đến các bánh xe chủ động. Tùy theo kết cấu của cầu chủ động, cách bố trí bán trục, ổ bị, vỏ cầu mà bán trục cĩ các mức độ chịu tải trọng khác nhau. Nhìn chung, cĩ thể xem bán trục nhƣ là một dầm chịu lực phức tạp: kéo-nén, cắt, uốn ngang-uốn đứng, xoắn. Mức độ phức tạp của tải trọng tùy vào cách bố trí bán trục trong cụm cầu chủ động (mức độ chịu tải) và từng trƣờng hợp tải đặc trƣng. Trên cơ sở loại xe, loại bán trục cần tính tốn kết hợp với yêu cầu vận hành khai thác của xe, ta xác định yêu cầu đặt ra của bài tốn thiết kế tính tốn bán trục với các chế độ tải trọng tính tốn đặc trƣng, từ đĩ xây dựng đƣợc mối quan hệ giữa các thơng số hình học cơ bản của bán trục với các lực, momen tải trọng theo điều kiện bảo đảm bền cho chi tiết, tiến tới đƣa ra các bƣớc tính tốn xác định các thơng số này. Xây dựng lƣu đồ thuật tốn và lựa chọn một ngơn ngữ lập trình thích hợp với tính tốn kỹ thuật, phổ biến và viết chƣơng trinh Phương pháp nghiên cứu: phân tích và tổng hợp lý thuyết Đối tượng nghiên cứu: Đối tƣợng nghiên cứu là bán trục ơ tơ, cụ thể phƣơng pháp tính tốn xác định kích thƣớc của bán trục với sự hỗ trợ của cơng cụ tin học. Phạm vi, nội dung nghiên cứu: Cơng việc tính tốn bán trục của ơ tơ đƣợc thực hiện qua các bƣớc cụ thể sau: 1. Phân tích kết cấu, từ đĩ xác định bán trục cần tính tốn cĩ mức độ chịu lực nhƣ thế nào, bán trục này thuộc loại chịu tải hồn tồn, giảm tải ½, giảm tải ¾ hay giảm tải hồn tồn. 2. Xác định các lực tác dụng lên cầu xe, bán trục ở các chế độ tải trọng khác nhau: khi truyền lực kéo cực đại, khi truyền lực phanh cực đại, khi xe trƣợt ngang hồn tồn (chịu lực ngang cực đại), khi xe chuyển động trên đƣờng khơng bằng phẳng (chịu lực thẳng đứng cực đại – tải trọng động) 3. Tính tốn bán trục với các chế độ tải trọng đặc trƣng khác nhau nĩi trên: xác định đƣờng kính bán trục hoặc tính ứng suất kiểm tra bền bán trục đã biết. 2
7. Dựa vào tình hình thực tế về thời gian, căn cứ vào kinh phí đƣợc khốn, ngƣời thực hiện đƣa ra các nhiệm vụ cụ thể đề tài cần thực hiện và phạm vi thực hiện của đề tài. Nhiệm vụ của đề tài là viết chƣơng trình máy tính tính ứng suất xuất hiện trên bán trục giảm tải ½ bố trí trong dầm cầu liền của cầu sau chủ động khơng dẫn hƣớng (trong quá trình tính tốn bỏ qua ảnh hƣởng của lực cắt, lực dọc trục). 3
8. TĨM TẮT NỘI DUNG I. PHÂN TÍCH BÀI TỐN 1. Phân tích bài tốn: Hiện nay cầu sau chủ động của ơ tơ thƣờng dùng là loại cầu liền, việc truyền momen xoắn từ truyền lực chính, vi sai đến các bánh xe chủ động nhờ các bán trục. Cĩ nhiều cách phân loại bán trục, theo mức độ chịu tải, bán trục đƣợc chia làm 4 loại: + Loại nửa trục khơng giảm tải (hình 1). Ở loại này bạc đạn trong và ngồi đều đặt trực tiếp lên nửa trục. Lúc này nửa trục chịu tồn bộ các lực, các phản lực từ phía đƣờng và lực vịng của bánh răng chậu(loại bán trục này ngày nay khơng cịn dùng nửa). Hình 1: Sơ đồ bán trục khơng giảm tải + Loại nửa trục giảm tải ½ (hình 2). Ở loại này bạc đạn trong đặt trên vỏ vi sai, cịn bạc đạn ngồi đặt ngay trên vỏ cầu, vịng trong bạc đạn đở bán trục. Hình 2: Sơ đồ bán trục giảm tải ½ 4
9. + Loại giảm tải ¾ (hình 3). Ở loại này bạc đạn trong đặt trên vỏ vi sai, cịn bạc đạn ngồi đặt trên vỏ cầu và lồng vào trong moayơ của bánh xe. Hình 3: Sơ đồ bán trục giảm tải ¾ + Loại nửa trục giảm tải hồn tồn (hình 4). Ở loại này bạc đạn trong đặt trên vỏ vi sai, cịn ở ngồi gồm 2 bạc đạn đặt gần nhau. Chúng đƣợc đặt trên vỏ cầu và lồng vào trong moayơ bánh xe. Hình 4: Sơ đồ bán trục giảm tải hồn tồn(4/4) Hiện nay bán trục giảm tải ½ dùng trên xe du lịch, minibus, bán tải ; bán trục giảm tải hồn tồn dùng trên xe tải, xe khách. 5
10. Các lực tác dụng lên cầu xe, bán trục. Hình 5: Sơ đồ các lực tác dụng lên cầu sau chủ động G2 – Phần trọng lƣợng của xe tác dụng lên cầu sau khi xe đứng yên trên mặt phẳng nằm ngang. m2 - Hệ số thay đổi trọng lƣợng tác dụng lên cầu sau phụ thuộc vào điều kiện chuyển động. + Trƣờng hợp truyền lực kéo. m2 = m2k và cĩ thể lấy trong khoảng nhƣ sau: Cho xe du lịch : m2k =1,2 ÷ 1,4 Cho xe tải : m2k =1,1 ÷ 1,2 + Trƣờng hợp xe đang phanh. m2 = m2p và cĩ thể lấy giá trị trong khoảng sau: Cho xe du lịch : m2p = 0,8 ÷ 0,85 Cho xe tải : m2p = 0,9 ÷ 0,95 Y là lực ngang phát sinh khi xe chuyển động trên đƣờng nghiêng hoặc đang quay vịng (lực ly tâm). Lực này đặt ở trọng tâm xe, truyền xuống tác động vào mặt đƣờng gây ra các phản lực ngang của mặt đƣờng tác dụng lên các bánh xe bên trái và bên phải cầu sau chủ động của ơ tơ Y1 và Y2 . Ta cĩ: Y = Y1 + Y2 B – Chiều rộng cơ sở của xe (m). gbx – Trọng lƣợng của bánh xe – khi tính tốn bán trục ta bỏ qua (N). hg – Chiều cao của trọng tâm xe (m) 6
11. rbx – Bán kính bánh xe cĩ tính cà độ biến dạng của lốp (m). Khi xe chuyển động trên đƣờng thẳng và bằng phẳng ta cĩ Y = 0 m2.G2 Z1 = Z2 = 2 Khi xe quay vịng trên đƣờng cong hoặc mặt đƣờng nghiêng thì lập tức xuất hiện lực Y. lúc này Z1 & Z2 sẽ thay đổi nhƣ sau: m2.G2 hg Z1 = Y 2 B m2.G2 hg Z2 = Y 2 B Nửa trục bên trái tại E chỉ chịu lực: Z1t = Z1 - gbx Nửa trục bên phải tại F chỉ chịu lực: Z2t = Z2 - gbx Tuy nhiên để tăng dự trữ bền cĩ thể tính gần đúng nhƣ sau: Z1t = Z1 ; Z2t = Z2 Khi xe trƣợt ngang hồn tồn thì Y = Ymax = m2.G2. 1 Với là hệ số bám ngang của lốp và mặt đƣờng, cĩ thể lấy = 1 khi tính tốn. m .G 2.h . 2 2 g 1 Z1 = 1 2 B m .G 2.h . 2 2 g 1 Z2 = 1 2 B Khi Y = Ymax các bánh xe khơng thể truyền lực vịng X lớn, để m2 ≠ 1 sẽ xảy ra khi lực vịng lớn do đĩ ta cĩ thể thừa nhận m2 = 1. G 2.h . 2 g 1 Z1 = 1 2 B G 2.h 2 g 1 Z2 = 1 2 B Ta cĩ lực ngang Y1 , Y2 nhƣ sau : 7
12. G . 2.h . 2 1 1 g 1 Y1 = Z1 . 1 = 2 B G2 1 2.hg . 1 Y2 = Z2 . = 1 2 B Các lực X1 ,X2 chỉ đạt giá trị cực đại khi Y = 0 chỉ xảy ra khi chịu kéo hoặc phanh ở đây ta tính cho trƣờng hợp cực đại vì X = Xmax. + Giá trị lực kéo cực đại: M e max .ih .i0 X1kmax = X2kmax = 2rbx + Giá trị lực phanh cực đại: m2 p.G2. X = X = 1pmax 2pmax 2 Các chế độ tải trọng khi tính bán trục: 1. Khi lực dọc X đạt trị số cực đại: a) Khi truyền lực kéo cực đại: m2k.G2 Z1 = Z2 = 2 X1kmax = X2kmax = Y = 0 b) Khi truyền lực phanh cực đại: m2 p.G2 Z1 = Z2 = 2 X1pmax = X2pmax = Y = 0 2. Khi lực ngang Y cực đại : G 2.h . G 2.h 2 g 1 2 g 1 Z1 = 1 ; Z2 = 1 2 B 2 B 8
13. G . 2.h . G 2.h . Y = Z . = 2 1 1 g 1 ; Y = Z . = 2 1 1 g 1 1 1 1 Y 2 2 a) 2 B 2 B m2 G2 X1 = X2 = 0 R1 3. Khi lực thẳng đứng Z cực đại: rbx b a K .G O Z1max = Z2max = đ 2 X1 = X2 = 0 Y1 = Y2 = 0 ; Y = 0 2 R'1 Mối quan hệ giữaY các1 đại lương, thơng số khi tính tốn bán trục giãm tải ½ : B/2 XXét1k sơX đồ1p bán trục giảm tải ½ Z1 Z1 Y b) m2 G2 hg R1 R2 b a a b rbx O R'2 R'1 Y1 Y2 B/2 B/2 X1k X1p Z1 Z1 Z2 Hình 6: Sơ đồ các lực tác dụng lên bán trục giảm tải ½ Trường hợp 1: khi lực X cực đại. Các bán trục bên trái và bên phải cĩ kết câu và trạng thái chịu lực giống nhau, ta chỉ cần tính cho 1 bán trục rồi lấy kết quả áp dụng cho cả 2 bên. Tiết diện nguy hiểm là tiết diện tại vị trí lắp ổ bi ngồi Các bán trục chịu momen xoắn: Mxoắn = X1.rb = X2.r b Các lực X1, X2 gây ra momen uốn trong mặt phẳng ngang: Mun = Mux1 = Mux2 = X1 .b = X2.b Các lực Z1, Z2 gây ra momen uốn trong mặt phẳng đứng: Muđ = Muz1 = Muz2 = Z1.b = Z2.b + Khi truyền lực kéo cực đại: Ứng suất tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm (vừa chịu uốn đứng, vừa chịu uốn ngang, vừa chịu xoắn): 9
14. M 1 σ th M 2 M 2 M 2 th 0,1d 3 0,1d 3 ux1 uz1 k1 2 2 b 2 M i i M i i m G emax h o emax h o 3 2k 2 0,2d rb b + Khi truyền lực phanh cực đại: lúc này bán trục khơng chịu xoắn (vì momen ma sát phanh truyền lên guốc phanh, đến trục guốc phanh, tấm đở và truyền đến vỏ cầu Ứng suất uốn tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm (vừa chịu uốn đứng, vừa chịu uốn ngang): bm G  2p 2 1 2 u 0,2d3 Trường hợp 2: Khi xe vào đƣờng vịng, bị trƣợt ngang Ymax = G2. 1 (lấy hệ số bám ngang 1 = 1) . Bỏ qua ảnh hƣởng của ứng suất kéo-nén, cắt, Các bán trục chịu uốn đứng do các lực Z1, Y1, Z2 , Y2. Momen uốn tại các tiết diện nguy hiểm của bán trục trái và phải (vị trí lắp ổ bi ngồi): Mu1 = Y1rb – Z1b Mu2 = Y2rb + Z2b Thay biểu thức Z1, Y1, Z2 , Y2 vào đồng thời để ý thấy rằng b quá nhỏ so với rb, hg suy ra Mu1 > Mu2. Vậy trƣờng hợp này ta sẽ tính bền bán trục theo Mu1 : Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm: Mu1 Y 1 r b -Z 1 b Z1 φ 1 r b -b σu = =33 = Wu 0,1d 0,1d 2h φ G2 g1 =3 1+ φ1b r -b 0,2d B Trường hợp 3: Khi xe chuyển động trên đƣờng gồ ghề. Các bán trục bên trái và bên phải cĩ kết câu và trạng thái chịu lực giống nhau, ta chỉ cần tính cho 1 bán trục rồi lấy kết quả áp dụng cho cả 2 bên. Tiết diện nguy hiểm là tiết diện tại vị trí lắp ổ bi ngồi. Momen uốn và ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm: G M = M = Z .b = k 2 b u1 u2 1max đ 2 10
15. M G b  u1 k 2 u 0,1d3 đ 0,2d3 Để bảo đảm bền thì ứng suất tại tiết diện nguy hiểm phải nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất cho phép của vật liệu bán trục: th ≤ [] . Từ quan hệ này ta xác định đƣợc đƣờng kính tối thiểu của bán trục. 2. Tính tốn xác định đường kính bán trục: + Thơng số ban đầu: - Loại bán trục cần tính tốn: loại giảm tải ½ - Các kích thƣớc về chiều dài bán trục, các khoảng cách giữa ổ bi ngoai với ổ bi vi sai, khoảng cách từ ổ bi ngồi đến mặt phẳng đối xứng bánh xe chủ động a, b (hình 6). - Bán kính tính tốn bánh xe chủ động rb (hình 6). - Phân bố tải trọng lên cầu sau chủ động chứa bán trục cần tính tốn G2. - Chiều cao trọng tâm xe hg (hình 6). - Chiều rộng cơ sở ơ tơ (khoảng cách tâm 2 bánh xe cầu chủ động) B (hình 6). - Momen xoắn cực đại động cơ truyền xuống cầu chủ động chứa bán trục cần tính tốn Memax - Tỉ số truyền tay số 1 ih1 . - Tỉ số truyền truyền lực chính cầu chủ động i0 . - Hệ số bám dọc giữa bánh xe với bề mặt đƣờng . - Chọn hệ số bám ngang 1=1 - Hệ số thay đổi trọng lƣợng tác dụng lên cầu sau khi kéo m2k , m2p - Chọn hệ số tải trọng động khi xe chuyển động trên đƣờng gồ ghề ứng xe du lịch Kđ = 2 - Ứng suất cho phép của bán trục [] + Nhiệm vụ tính tốn: tính tốn đƣớng kính bán trục đƣợc thực hiện sau khi đã chọn đƣợc loại xe, phân bố tải trọng, và đã chọn đƣợc một sĩ kích thƣớc của bán trục a,b. Đƣờng kính bán trục đƣợc chọn sao cho khi làm việc luơn bảo đảm điều kiện bền. Thực hiện các tính tốn trung gian: xác định nội lực tại các tiết diện nguy hiểm, tính momen uốn đứng, momen uốn ngang, momen xoắn tại các tiết diện nguy hiểm ứng với các trƣờng hợp tải trọng tính tốn đặc trƣng: khi truyền lực kéo cực đại, khi truyền lực phanh cực đại, khi xe bị trƣợt ngang, khi xe chạy trên đƣờng gồ ghề. Dựa vào mối mối quan hệ giữa các đại lƣợng về kích thƣớc, khả năng chịu tải, 11
16. tải trọng tác dụng lên bán trục trên cơ sở luơn bảo đảm điều kiện bền : ứng suất tại tiết diện nguy hiểm phải luơn nhỏ hơn hoặc bằng ứng suất cho phép  ≤ [], tính đƣợc đƣờng kính nhỏ nhất của bán trục tại tiết diện nguy hiểm ứng với các trƣờng hợp tải khác nhau, từ đây chọn đƣợc đƣờng kính tiết diện của bán trục + Kết quả nhận được: xác định đƣợc đƣờng kính bán trục giảm tải ½ . Các bước thực hiện tính tốn: 2.1.Xác định các thơng số ban đầu: Các thơng số ban đầu đƣợc xác định từ thơng số kỹ thuật của xe, từ bố trí chung các cụm tổng thành trên xe, từ yêu cầu thiết kế của xe. 2.2. Tính bán trục giảm tải ½ 2.2.1. Trường hợp truyền lực kéo cực đại : Bán trục truyền momen xoắn đến bánh xe chủ động: Mxoắn = (Memax.ih1.i0/2) Các lực tác dụng lên bánh xe truyền đến bán trục: Xk1max = Xk21max = (Memax.ih1.i0/2rb) Zk1max = Zk21max = m2k.G2/2 Tiết diện nguy hiểm là tiết diện tại vị trí lắp ổ bi ngồi Momen nội lực tại tiết diện nguy hiểm : Momen xoắn: Mxoắn = Mk1 = X1.r b = X2.r b = (Memax.ih1.i0/2) Momen uốn trong mặt phẳng ngang do các lực X1, X2 gây ra: Mun = Mux1 = Mux2 = X1 .b = X2.b Momen uốn trong mặt phẳng đứng do các lực Z1, Z2 gây ra: Muđ = Muz1 = Muz2 = Z1.b = Z2.b Ứng suất tổng hợp tại tiết diện nguy hiểm (vừa chịu uốn đứng, vừa chịu uốn ngang, vừa chịu xoắn): M 1 σ th M 2 M 2 M 2 th 0,1d3 0,1d3 ux1 uz1 k1 2 2 b 2 M i i M i i m G emax h o emax h o 3 2k 2 0,2d r b b 12
17. 푴풕풉 Để bảo đảm bền: th ≤ [] , suy ra : d ≥ , [] 2.2.2. Trường hợp truyền lực phanh cực đại : Các lực tác dụng lên bánh xe truyền đến bán trục: Zp1max = Zp21max = m2p.G2/2 Xp1max = Xp2max = . Zp1max = .m2p.G2/2 Tiết diện nguy hiểm là tiết diện tại vị trí lắp ổ bi ngồi Momen nội lực tại tiết diện nguy hiểm : Momen uốn trong mặt phẳng ngang do các lực Xp1max , Xp21max gây ra: Mun = Mux1 = Mux2 = Xp1max.b = Xp21max.b = b. m2p.G2/2 Momen uốn trong mặt phẳng đứng do các lực Zp1max , Zp2max gây ra: Muđ = Muz1 = Muz2 = Zp1max.b = Zp2max.b = b. .m2p.G2/2 Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm: Mu 1 bm 2pG 2 2 σ M 2 M 2 hay  1 u 0,1d3 0,1d3 ux1 uz1 u 0,2d3 Để bảo đảm bền: u ≤ [] , suy ra : 푴풖 bm pG2 2 d ≥ hay d 3 1 , [] 0,2.[ ] 2.2.3. Trường hợp lực ngang cực đại : Các lực tác dụng lên bánh xe truyền đến bán trục: G 2.h . G 2.h 2 g 1 2 g 1 Z1 = 1 ; Z2 = 1 2 B 2 B G . 2.h . G 2.h . Y = Z . = 2 1 1 g 1 ; Y = Z . = 2 1 1 g 1 1 1 1 2 B 2 2 2 B Bán trục 1 (bán trục bên trái ) chịu tải lớn hơn bán trục 2 (bán trục bên phải). Ta sẽ tính bền bán trục 1. Tiết diện nguy hiểm tại vị trí lắp ổ bi ngồi. Momen uốn nội lực tại tiết diện nguy hiểm: Mu1 = Y1rb – Z1b 13
18. Ứng suất tại tiết diện nguy hiểm: Mu1 Y 1 r b -Z 1 b Z1 φ 1 r b -b σu = =33 = Wu 0,1d 0,1d 2h φ G2 g1 =3 1+ φ1b r -b 0,2d B Để bảo đảm bền: u ≤ [] , suy ra : 푴 d ≥ 풖 , [] 2.2.4. Trường hợp lực thẳng đứng cực đại (xe chạy trên đường gồ ghề) : Lực mặt đƣờng tác dụng lên bánh xe truyền đến bán trục: Kđ .G2 Z1max = Z2max = 2 Bán trục chịu uốn Tiết diện nguy hiểm là tiết diện tại vị trí lắp ổ bi ngồi. Momen uốn và ứng suất uốn tại tiết diện nguy hiểm: G2 M = M = Z .b = k b u1 u2 1max đ 2 M G b  u1 k 2 u 0,1d3 đ 0,2d3 Để bảo đảm bền: u ≤ [] , suy ra : 퐌퐮 푮 . d ≥ , chọn Kđ = 2 thay vào: 퐝 ≥ , [] , .[] Từ kết quả tính đƣờng kính bán trục với các trƣờng hợp tải trọng tính tốn đặc trƣng ta chọn đƣợc giá trị đƣờng kính của bán trục thỏa điều kiện bền, phù hợp với các yêu cầu bố trí chung trong cụm cầu xe. 14
19. II. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN ĐƯỜNG KÍNH BÁN TRỤC 1. Lưu đồ giải thuật : Bắt đầu Nhâp̣ các số liệu đầu v ào : - Các kích thƣớc B, a, b , hg , rb, G2, Memax, ih1 , i0 , , m2k , m2p, Kđ = 2 - Ứng suất cho phép bán trục [] 1. Tính theo b ền khi truyền lực kéo cực đại : +Tính X1kmax , Z1kmax , MUX1 , MUZ1, MK1 , Mth 3 푡ℎ +Tính d ≥ 0,1[] 2. Tính theo b ền khi truyền lực phanh cực đại : bm pG2 2 +Tính d 3 1 0,2.[ ] 3.Tính theo b ền khi lực ngang Y cực đại: + Tính Z , Y , M 1 1 u 퐌 +Tính d ≥ 퐮 , [] 4.Tính theo b ền khi lực thẳng đứng cực đại: + Tính Z1, Mu 퐌 +Tính d ≥ 퐮 , [] Xuấ t kết quả : Đƣờng kính tối thiểu bán trục Kết thúc 15
20. 2. VIẾT CHƯƠNG TRÌNH Chƣơng trình ngơn ngữ Matlab là mơṭ chƣơng trình viết cho máy tính nhằm hở trơ ̣cho tính toán khoa hoc̣ kỹ thuâṭ vớ i các phần tƣ̉ cơ bản là ma trân trên máy tính cá nhân do cơng ty "The MathWorks " viết ra .Thuâṭ ngƣ̃ Matlab do hai tƣ̀ MATRIX và LABORATORY ghép laị . Chƣơng trình này hiêṇ đang đƣơc̣ sƣ̉ duṇ g nhiều trong nghiên cƣ́ u các vấn đề tính toán của các bài toán kỹ thuâṭ nhƣ : Lý thuyết điều khiển tƣ ̣ đơṇ g , kỹ thuật thống kê xác xuất , xƣ̉ lý sớ các tín hiệu , phân tích dữ liệu, v v MATLAB đƣơc̣ điều khiển bở i các tâp̣ lêṇ h , tác động qua bàn phím . Nĩ cũng cho phép mơṭ khả năng lâp̣ trình vớ i cú pháp thong dic̣ h lêṇ h , cịn gọi là Script file . Các lệnh hay bộ lệnh của MATLAB lên đến số hàng trăm và ngày càng đƣợc mở rơṇ g bởi các phần TOOLS BOX ( thƣ viêṇ trơ ̣ giúp ) hay thơng qua các hàm ƣ́ ng dụng đƣợc xây dụng từ ngƣời sử dụng . MATLAB có hơn 25 TOOLS BOX để trơ ̣ giúp cho việc khảo sát v ấn đề cĩ liên quan trên . TOOL BOX SIMULINK là phần mở rơṇ g của MATLAB , sƣ̉ duṇ g mơ phỏng các hê ̣thớng đơṇ g hoc̣ mơṭ cách nhanh chĩng và tiện lợi . MATLAB 3.5 trở xuớng hoaṭ đơṇ g trong mơi trƣờ ng MS -DOS . MATLAB 4.0, 4.2, 5.1, 5.2 hoạt động trong mơi trƣờng WINDOWS . Viêc̣ cài đăṭ MATLAB thâṭ dể dàng và ta cần chú ý viêc̣ dùng thêm các thƣ viêṇ trơ ̣ giúp hay muớn liên kết phần mền này với mơṭ vài ngơn ngƣ̃ cấp cao . Chƣơng trình đƣợc viết dựa trên chƣơng trình ngơn ngữ Matlab. Đây là một một chƣơng trình ngơn ngữ mạnh, đƣợc sử dụng rộng rãi trong tính tốn kỹ thuật. Dựa vào lƣu đồ giải thuật, tiến hành viết chƣơng trình. Mặt khác, để thuận tiện cho sử dụng, giao diện chƣơng trình cần cĩ một số yêu cầu cụ thể. Yêu cầu của giao diện chương trình: - Giao diện phải thân thiện ngƣời dùng, dễ sử dụng - Trên giao diện cĩ các vùng nhập thơng số đầu vào Giao diện cũng chứa các nút lệnh và vùng xuất ra các kết quả tính tốn trung gian (nếu cần thiết), kết quả tính tốn cuối cùng - Các lệnh đƣợc chuẩn bị sẵn bởi các nút lệnh, ngƣời dùng chỉ cần nhấp vào, lệnh sẽ đƣợc thực thi. 16
21. Khi sử dụng chƣơng trình, ngƣời dùng cần nhập các thơng số đầu vào trong quá trình nhập cĩ thể chỉnh sửa giá trị của các thơng số này. Kết thúc quá trình nhập, ngƣời dùng nhấn vào nút lệnh yêu cầu thực thi tính tốn, chƣơng trình ngay lập tức đƣợc thực thi. THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHƢƠNG TRÌNH Trƣớc hết, chạy chƣơng trình Matlab, gõ vào dịng nhắc >> guide, sau đĩ nhấn Enter. Chọn Blank GUI, nhấn OK Hình 7: Chọn giao diện trắng ban đầu Ta cĩ đƣợc cửa sổ GUI để thiết lập giao diện, bên trái là các nút biểu tƣợng của các điều khiển. Hình 8: Cửa sổ GUI với biểu tượng của các nút điều khiển 17
22. S K L 0 0 2 1 5 4