Nhận thấy tính cần thiết của hệ thống giảm xóc nên đề tài thiết kế hệ thống giảm xóc được đề xuất trong học phần “ đề án thiết kế”.. Hệ thống giảm xóc là một thiết bị cơ khí được thiết k
Trang 1Đề tài Thiết kế giảm xóc xe máy
Trang 2LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, phương tiện giao thông đóng vai trò quan trọng trong đời sốnghằng ngày Nó phục vụ nhu cầu đi lại của con người Bên cạnh đó nó đóng gópmột phần vào sự phát triển của xã hội Nhờ có các phương tiện giao thông màhàng hóa được vận chuyển dễ dàng hơn
Xe máy là phương tiện giao thông phổ biến nhất ở nước ta Để giảm lực tácđộng lên xe và người điều khiển thì hệ thống giảm xóc đóng một vai trò hết sứcquan trọng Nhận thấy tính cần thiết của hệ thống giảm xóc nên đề tài thiết kế hệ
thống giảm xóc được đề xuất trong học phần “ đề án thiết kế” Đây là một trong
những đề án sinh viên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí phải thực hiện trong chươngtrình đào tạo Nhằm giúp sinh viên làm quen với công việc của một kỹ sư thiết
kế cơ khí Để hiểu rõ các công việc, phương pháp tiếp cận và thiết kế một thiết
bị trong thực tế
Với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình của thày Th.s Nguyễn Hoàng Nghị và
Ks Nguyễn Quang Hưng trong suốt thời gian qua đến nay em đã hoàn thành đề
án thiết kế Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện không tránh khỏi những thiếusót, em rất mong nhận được những ý kiến góp ý của các thầy, cô để đề tài của
em được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện:
Thân Văn Cam
Trang 3MỤC LỤC
Phần 1 GIỚI THIỆU CHUNG………3
1.1 Khái niệm ……… 3
1.2 Cấu tạo của hệ thống giảm xóc ……… 3
1.3 Phân loại hệ thống giảm xóc ……… 3
1.4 Chức năng của hệ thống giảm xóc ……… 4
1.5 Ứng dụng……… ………4
1.6 Đối tượng nghiên cứu….……… ………4
1.7 Nội dung nghiên cứu………5
1.8 Phương pháp nghiên cứu……… 6
Phần 2 HỆ THỐNG GIẢM XÓC SAU XE WAVE 110……… 5
2.1 Giới thiệu ………….……… ……… 5
2.2 Nguyên lý hoạt động……… ……… 6
2.3 So sánh khi xe không có hệ thống giảm xóc và khi xe có hệ thống giảm xóc ……… ……… 7
2.4 Quy trình tháo lắp thiết bị……… ……… ………8
2.5 Cấu tạo, chức năng của các chi tiết chính………9
2.6 Dung dịch thủy lực cho hệ thống giảm xóc ……….10
2.7 Sử dụng và bảo dưỡng thiết bị ………12
Phần 3 KHẢO SÁT ĐO ĐẠC VÀ XÂY DỰNG BẢN VẼ……….14
3.1 Dụng cụ sử dụng trong quá trình đo đạc………14
3.2 Bản vẽ lắp và bản vẽ chế tạo……… 14
Phần 4 PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG & KIỂM TRA BỀN CHO LÒ XO…20 4.1 Giới thiệu chung ………
4.2 Tính toán độ cứng và kiểm tra bền cho lò xo ………
4.3 Mối quan hệ giữa độ cứng k của lò xo với độ cản nhớt B của dung dịch ………
4.4.Hướng cải tiến ……….
Phần 5 KẾT LUẬN……… 32
Phần 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 33
PHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Khái niệm.
Hệ thống giảm xóc là một thiết bị cơ khí được thiết kế để làm êm dịu những rung động hoặc những va đập và để làm tiêu tan năng lượng động lực
Trang 41.2 Cấu tạo của hệ thống giảm xóc.
Hệ thống giảm xóc có cấu tạo gồm: Lò xo, hệ thống giảm chấn và các chitiết phụ như ống lọc lò xo, ống che bụi, đệm cao su giảm va
Quan trọng nhất trong giảm xóc là lò xo và hệ thống giảm chấn (ti giảmxóc); bộ giảm chấn gồm xylanh, piston và dung dịch thủy lực hay khí nén Lò xo
có tác dụng đàn hồi, biến dao động va đập ở bánh xe thành dao động điều hòacho phần khung xe Còn hệ thống giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh các daođộng của khung xe, bảo đảm tốt hơn cho sự êm ái của khung cũng như ngườingồi trên xe
1.3 Phân loại hệ thống giảm xóc
Hệ thống giảm xóc thường được chia làm hai loại:
* Giảm xóc dầu hay giảm xóc thủy lực
Hình 1.1 Giảm xóc thủy lực
Bao gồm hệ thống giảm chấn và lò xo, hoạt động trong hai chu kỳ, chu kỳ mởrộng và chu kỳ nén Trong cả hai chu kỳ chức năng giảm xóc bởi sự thay đổi lớpchất lỏng ở bên trong xylanh Giảm xóc thủy lực không chỉ giúp loại bỏ rungđộng mà còn hấp thụ năng lượng nổi bật trong thời gian ngắn, giảm tiếng ồn,làm cho xe di chuyển một cách êm dịu, nâng cao năng suất sản xuất và kéo dàituổi thọ của máy
* Giảm xóc khí nén
Trang 5Hình 1.2.Giảm xóc khí nénGiảm xóc khí nén là một hệ thống giảm chấn quan trọng với chức năng sửdụng một cơ cấu giảm chấn khí cho hệ thống giảm xóc Hệ thống giảm xóc khínén bao gồm một xylanh và một piston trong đó được xác định một buồng khítrong xylanh Nhưng giảm xóc bao gồm cửa vào và cửa ra Cửa ra được kết nốivới buồng áp suất, cửa vào được kết nối với nguồn không khí nén bên ngoài.Đầu vào và đầu ra có chứa một van kiểm tra và một van cứu trợ tương ứng.Giảm xóc khí nén , khí nén hoạt động giống như một lò xo như áp suất khôngkhí xây dựng để chống lại lực cản trên nó Một giảm xóc khí hoạt động nhưgiảm xóc thủy lực, một khi áp suất không khí đạt tới tối đa cần thiết Giảm xóckhí nén có một số tính năng như sau:
Những giảm giảm xóc được xây dựng của vật liệu bền
Dễ dàng bảo dưỡng và cài đặt
Hoạt động tốt đảm bảo cho xe an toàn và độ tin cậy
1.4 Chức năng của hệ thống giảm xóc
Hệ thống giảm xóc gồm một số chức năng cơ bản sau:
- Giới hạn sự di chuyển của thân xe
- Ổn định hệ thống lái
- Hạn chế mòn bánh xe
- Giảm mòn toàn bộ hệ thống treo của xe
1.5 Ứng dụng
Trang 6Hệ thống giảm xóc được sử dụng chủ yếu trong xe gắn máy và ô tô, bộ phận hạ cánh cho máy bay và cũng là một phần của hệ thống đỡ trong các nhà máy công nghiệp Một loại giảm xóc lớn đôi khi được sử dụng trong kỹ thuật kếtcấu để tăng thêm tính bền vững và giảm bớt thiệt hại từ chấn động đất và thiên tai khác.
1.6 Đối tượng nghiên cứu
Giảm xóc sau xe Wave 110
Hình 1.3 Giảm xóc sau xe Wave 110
1.7 Nội dung nghiên cứu
- Thiết kế lại giảm xóc
Trang 7- Phân tích cấu tạo, chức năng của các chi tiết và nguyên lý làm việc của hệthống.
- Tiến hành tháo rời hoặc tìm thông tin để dựng lại bản vẽ sơ đồ nguyên lý,bản vẽ chi tiết và bản vẽ lắp
- Phân tích lực tác dụng và kiểm tra bền cho lò xo
- Phân tích và bình luận về mức độ phù hợp và đề xuất cải tiến cho chi tiếthoặc toàn hệ thống
1.8 Phương pháp nghiên cứu
- Mua một bộ giảm xóc sau xe máy trên thị trường, tiến hành tháo các bộphận đế tìm hiểu và nghiên cứu.Tháo rời các bộ phận
- Sử dụng thước panme, thước cặp đo kích thước của từng chi tiết sử dụngcác phần mềm vẽ hình ảnh 3D của chi tiết và đưa ra bản vẽ chế tạo
- Kết hợp các kiến thức đã học như sức bền, chi tiết máy và nguyên lý máy,
để tính toán và kiểm tra bền cho những chi tiết quan trọng
PHẦN 2 HỆ THỐNG GIẢM XÓC SAU XE WAVE 110
2.1 Giới thiệu
Giảm xóc sau là bộ phận nối giữa càng và khung sau của xe
Trang 8Giảm xóc sau đảm nhiệm chức năng giảm chấn động lên thân xe theo phương
thẳng đứng từ mặt đường lên thân sau của xe Khác với giảm xóc trước thiên về
tính "an toàn" thì giảm xóc sau thiên về hướng "chịu tải" khi bản thân nó phảichịu 2/3 toàn bộ trọng lượng của xe, người ngồi, hàng hóa
Cùng với săm lốp, yên xe, thụt sau đóng vai trò quan trọng trong việc giảm chấntrong quá trình vận hành trên đường không bằng phẳng, giúp cho toàn bộ thân
xe và người điều khiển, người ngồi sau chuyển động theo phương thẳng đứng một cách mềm mại bằng cách đồng thời triệt tiêu các xung lực hoặc biến chúng thành lực đàn hồi mềm mại
Ngoài ra, giảm xóc sau còn đóng góp vai trò vô cùng quan trọng trong việc giữ thăng bằng của xe khi vào cua úp vỉa đặc biệt với tốc độ cao
• Tính sẵn có: Hiện nay trên thị trường có rất nhiều công ty và hiệu sửa chữa,
bao dưỡng xe máy Như công ty xe máy honda, yamaha, suzuki vì vậy việc muahay thay thế một bộ giảm xóc cho xe máy là rất dễ dàng Với nhiều mẫu mã vàkiểu dáng đẹp mắt đặc biệt giá cả phù hợp với thu nhập của người dân Ví dụnhư một đôi giảm xóc sau xe máy wave110 giá bán trên thị trường khoảng
500000đ
Trong giảm xóc sau gồm có lò xo, pít-tông, xilanh thủy lực và các chi tiếtphụ như ống lọc lò xo, ống che bụi, đệm cao su giảm va Quan trọng nhất trong giảm xóc là lò xo và cặp pít-tông thủy lực (ti giảm xóc)
Trang 91 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
Hình 2.1 Sơ đồ cấu tạo giảm xóc sau
Trang 10
Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý
Hình 2.3 Dầu dịch chuyển trong xylanh
Khi có một lực tác dụng lên giảm xóc ( khối lượng của người, hàng hoá,…)hoặc khi xe đi vào vị trí mặt đường gồ ghề:
Bộ giảm xóc làm chậm và giảm độ rung bằng cách biến năng lượng động lựccủa hoạt động cản thành năng lượng nhiệt, và sau đó phân tán năng lượng nhiệtnày thông qua dầu giảm chấn
Bộ giảm xóc làm việc trong hai chu kỳ: Chu kỳ nén và chu kỳ phần giãn nở
- Chu kỳ nén: Khi bánh xe di chuyển lên trên làm cho lò xo bị nén và cầnpittông chuyển động lên trên làm cho áp suất trong buồng trên cao hơn áp suấttrong buồng dưới Vì vậy chất lỏng trong buồng trên bị ép xuống buồng dưới
Trang 11qua van pittông Lúc này lực giảm chấn được sinh ra do sức cản dòng chảy củavan.
- Chu kỳ giãn nở: Khi bánh xe bắt đầu di chuyển trở lại xuống, cần pittôngchuyển động xuống làm cho áp suất trong buồng dưới cao hơn áp suất trongbuồng trên Vì vậy chất lỏng trong buồng dưới bị ép lên buồng trên qua van pit-tông và sức cản dòng chảy của van có tác dụng như lực giảmchấn
2.3 So sánh khi xe không có hệ thống giảm xóc và khi xe có hệ thống giảm xóc
+ Khi xe không có hệ thống giảm xóc: nếu xe máy chuyển động trênđường gồ ghề thì lực chấn động làm cho thân xe dao động với biên độ lớn vàthời gian dập tắt hoàn toàn dao động kéo dài
+ Khi xe có hệ thống giảm xóc: Biên độ dao động và thời gian dập tắthoàn toàn dao động được rút ngắn
Trang 12 Mỏ lết : Ngoài cờ lê sử dụng để vạn các đai ốc chung ta co thể sư dụng
mỏ lết.Mỏ lết có thể điều chỉnh to ,nhỏ được nhờ cỏ cấu bánh vít và trụcvít Mỏ lết thường dùng có chiều dài 15, 20, 25 cm
Vam tháo giảm xóc: Là dụng cụ quan trọng nhất để tháo hệ thốnggiảm xóc
Trang 13 Tua vít: được sử dụng để đóng tháo đệm lót cao su, thường dùng hai loạitua vít đầu bằng và tua vít hình chữ thập.
Búa: Dùng để hỗ trợ trong quá trình đóng tháo các vòng cao su giảm chấnđầu trên và đầu dưới của hệ thống giảm xóc Thông thường dùng búa sắtđầu tròn, ngoài ra còn dùng búa cao su
* Quy trình tháo, lắp
Bước 1 Đưa đầu trên của giảm xóc vào khoảng giữa hai má trên bàn vam.Lấy tua vít hay thanh sắt tròn nhỏ chốt ngang qua hai lỗ trên hai má của bànvam Dùng tay giữ và điều chỉnh đầu dưới của giảm xóc luôn ở khoảng giữa lỗđầu trên của vam, tiến hành vặn trục vít cùng chiều kim đồng hồ để di chuyểnbàn vam đi lên Khi vam đi lên nén lò xo giảm xóc một khoảng 3cm – 5cm thìdừng lại
Bước 2: Sử dụng cờ lê nới đai ốc giữa chân thụt và cần piston của lò xo.Tiếp tục dùng mỏ lết để cặp chặt cần piston và rất dễ dàng dùng tay vặn tháo rờichân thụt của giảm xóc ra khỏi cần piston
Bước 3: Tiến hành vặn trục vít của vam ra để nới lỏng lò xo, rút chốt giữahai má của vam và đầu trên của giảm xóc ta tháo rời được lò xo, ống lọc lò xo,ống che và ty giảm xóc
Trang 14Bước 4: Sử dụng búa và tua vít để đóng tháo vòng cao su giảm chấn và bạclót rời khỏi đầu trên xylanh và của chân thụt.
+ Quy trình lắp giảm xóc thực hiện ngược lại với quy trình tháo
2.5 Cấu tạo, chức năng của các chi tiết chính
Giảm xóc sau của một xe máy gồm có 3 chi tiết chính : Cặp pít-tông thủylực, lò xo, chân thụt
2.5 1 Cặp pít-tông thủy lực
Xylanh thủy lực gồm có 3 phần chính:
* Ống ty ( vỏ xylanh )
Trang 15Được làm bằng thép hợp kim gồm có 3 phần
- Phần đầu: Có nhiệm vụ kết nối hệ thống giảm giảm xóc với phần khung
xe và cố định đầu trên của lò xo
- Phân thân: Là một ống trụ tròn có nhiệm vụ chứa dầu thủy lực, dẫnhướng, bảo vệ piston và truyền nhiệt độ bên trong xylanh ra ngoài môi trường
- Phần cuối của xy lanh: Gồm phớt cao su chắn dầu, vòng đệm Có nhiệm
vụ bịt kít không cho dầu thủy lực chảy ra ngoài, và dẫn hướng cho cần piston
* Van piston và cần piston
Van piston nằm bên trong vỏ xylanh, có dạng hình trụ tròn và thường làmbằng thép Được lắp ở phần đầu của cần piston, vặn chặt bởi chính nó hoặcbằng đai ốc Piston gồm có phần thân và phần đế, chia phần thân của xylanhthành hai khoang trên và dưới, dung dịch thủy lực di chuyển qua lại giữa haikhoang nhờ các lỗ nhỏ khoan trên bề mặt thân piston và khe hở giữa phần thân
và phần đế
Chức năng chính của piston là nén và điều chỉnh dung dịch thủy lực, dichuyển giữa hai khoang để dập tắt hoàn toàn dao động gây ra
Trang 16Cần piston là một thanh tròn hình trụ, thường được chế tạo từ thép cánnguội và được phủ một lớp chrome bên ngoài để chống ăn mòn, mài mòn Cầnpiston được chia làm ba phần, phần đầu, phần thân và phần đuôi Cả hai phầnđầu và phần đuôi của cần piston đều có ren, phần đầu được lắp với piston vàphần đuôi được kết nối với dầu dưới của giảm xóc, vặn chặt bởi đai ốc Trênphần thân của cần piston có một lò xo nhỏ và một đệm cao su hình côn trụ Kếtvới phần đuôi của vỏ xylanh thủy lực tạo hành trình của piston như hình 4.2.1.
2.5 2 Lò xo giảm xóc
Lò xo giảm xóc sau xe máy là loại lò xo xoắn nén và biên dạng vòng dâychế tạo có dạng tròn Vật liệu chế tạo lò xo là loại thép đàn hổi có hàm lượngcarbon( 0,62÷0,7 )% , Si (0.17÷0.37), Mn(0.90 ÷ 1.20) Mác thép thường được
sử dụng để chế tạo lò xo là mác 65Mn Chức năng chính của lò xo tiếp nhận daođộng từ bánh xe thông qua chân thụt và biến những dao động này thành nhữngdao động điều hòa ổn định của khung xe
2.5 2 Chân thụt
Chân thụt giảm xóc có dạng hình trụ, phần đầu của chi tiết có lỗ ren để kếtnối với cần piston và cố định đầu dưới của lò xo Phần dưới của chi tiết đượcnối với hệ thống treo bánh xe thông qua đệm cao su và ống lót Ngoài ra, đầudưới giảm xóc còn có nhiệm vụ truyền những chần động từ bánh xe tới lò xo vàcặp piston thủy lực
2.6 Dung dịch thủy lực cho hệ thống giảm xóc
Chức năng chính của dung dịch thủy lực ( hydraulic fluid) là để truyền nănglượng trong các thiết bị thủy lực Những thiết bị có thể sử dụng dung dich thủylực gồm có : Máy xúc, hệ thống phanh, hệ thống truyền tải, hệ thống trợ lực lái,thang máy, hệ thống kiểm soát máy bay và trong công nghiệp máy móc
Trang 17Dầu hệ thống giảm chấn (damper oil) luôn luôn được chọn là dầu khoáng nhẹ (light mineral oil ), đôi khi thay thế cho dầu tổng hợp ( synthetic oil ) những loạidầu có giá đắt hơn, nhưng có thể làm giảm sự biến đổi độ nhớt với nhiệt độ.
Sử dụng dầu : “ SINOPEC Motorcycle Shock Absorber Oi ”
Hình 2.5 Các thùng dầu SINOPEC
2.7 Sử dụng và bảo dưỡng thiết bị
- Tránh để nước mưa, cát bụi, bùn đất lọt vào bên trong gây hư hại chogiảm xóc
- Có chế độ bảo dưỡng định kỳ nhưng phải lựa chọn địa điểm và người thợbảo dưỡng uy tín và chuyên nghiệp tránh bị đổi đồ… nên thay dầu định kỳ giảmxóc khoảng 20.000 km / 1 lần
- Việc sửa chữa, bảo dưỡng nên được tiến hành đồng thời với cả hai bênthụt trái và phải Sửa giảm xóc càng sớm càng tốt khi có hiện tượng chảy dầu đểtránh làm cho giảm xóc hỏng nặng hơn
- Có thể dùng trọng lực cơ thể nhấn xuống phần đuôi xe Nếu thấy êm, giảm xóc không có tiếng kêu là tạm ổn Cẩn thận thì tháo giảm xóc rời xe Dùng hai tay cùng trọng lực cơ thể nhấn từ trên xuống dưới từng chiếc một Nếu không có tiếng kêu, khi giảm xóc hồi về êm là được Chú ý là cả hai giảm xóc ta nhấn đều cảm thấy ‘’ nặng ‘’ như nhau Tức là hai giảm xóc chịu lực bằng nhau thì xe mới không bị lệch nhất là khi tải nặng ( cách này cũng dùng cho cả hai giảm xóc trước).
- Thường xuyên kiểm tra cao su giảm chấn ở 2 đầu thụt nơi thụt gắn với càng sau và thân xe và nên thay thế khi vòng cao su giảm chấn này quá cứng hoặc bị biến dạng.
Trang 18PHẦN 3 KHẢO SÁT ĐO ĐẠC VÀ XÂY DỰNG BẢN VẼ3.1 Dụng cụ sử dụng trong quá trình đo đạc
Các chi tiết của bộ giảm xóc sau xe máy đơn giản, kích thước nhỏ và yêucầu độ chính xác khác nhau vì vậy thước cặp là dụng cụ đo lý tưởng Đây làdụng cụ đo thông dụng trong cơ khí và dễ sử dụng
Một số loại thước cặp đang lưu hành trên thị trường hiện nay:
Khi đo cần kiểm tra xem thước co chính xác không
Phải kiểm tra xem mặt vật đo có sạch không
Khi đo phải giữ cho hai mặt phẳng của thước song song với nhau
Trường hợp phải lấy thước ra khỏi vị trí đo thì vặn đai ốc hãm để cố địnhhàm động với thang thước chính
