Thiết kế chế tạo mô hình nguyên lí hoạt động của hệ thống

BÁOCÁOTỐT NGHIỆP – 06/2018 GVHD:ThS.TRẦNVĂNNGUYỆN

Chúng em xin cam đoan rằng những nội dung trình bày trong báo cáo tốt nghiệp nàymangtên"THIẾTKẾCHẾTẠOMÔHÌNHNGUYÊNLÍHOẠTĐỘNGCỦAHỆTHỐNG

GẠT NƯỚC LOẠI DƯƠNG CHỜ" là tác phẩm gốc của chúng em và đã không được trìnhbày ở bất kỳ nơi nào khác cho bất kỳ cấp bậc học Trong trường hợp các tài liệu tham khảođược trích dẫn từ sách, báo được công bố, báo cáo và các trang web, là hoàn toàn đượccôngnhận phù hợp vớicácthônglệtham khảo tiêu chuẩn củangành.

Ngày 08 tháng 06 năm 2018Sinh viên kýtên

TÓMTẮT BÁOCÁO

- Hệ thống gạt nước – rửa kính là một trong những hệ thống quan trọng và tất yếu trênmỗi chiếc ô tô Nhằm nâng cao nhận thức đã có, chúng em theo sự hướng dẫn của KhoaCông nghệ Động lực và thầy Trần Văn Nguyện chỉ dẫn thực hiện “Thiết kế chế tạo môhỉnh nguyên lí hoạt động của hệ thống gạt nước loại dương chờ” Qua quá trình thực hiện,chúng em được củng cố thêm về kiến thức đã được học và mô hình được thực hiện qua cáccôngviệcchính sau đây:

- Tìmhiểu hệthốnggạt nước–rửakính:

 Tìmhiểu vềcấutạo, nguyên lí hoạtđộng,côngdụngcủahệthống.

 Tìm hiểu những hư hỏng thường gặp và cách khắc phục các bộ phận trên hệthống.

- Thamkhảogiávàtìmmuanhữngbộphận cầnthiết trênmô hình  Thamkhảo một sốhệthốnggạt nướctrên xeToyota  Muamotorgạtnước.

 Thiết kế, gia công đĩa đồng, thanh tiếp điểm, bảng mica, khung giá đỡ mô hìnhinox.

 Kiểm trahoạt độngcủacácbộ phậncòn tốt haykhông.

- Sử dụng phần mềm Auto Cad để vẽ khung mô hình và vị trí các bộ phận trên

3 Phươngpháp nghiên cứu -2

CHƯƠNGI:TỔNGQUANVỀ HỆ THỐNGGẠT NƯỚC– RỬAKÍNH -3

1.1 Nhiệmvụ -3

1.2 Yêucầu -3

1.4 Lịchsửra đờivà phát triển -4

CHƯƠNG2:HỆ THỐNGGẠTNƯỚC–RỬAKÍNHTRÊN ÔTÔ -6

DANHSÁCHHÌNH ẢNH

Hình1.1 Hệthống gạt nước–rửa kính trên ô tô -3Hình1.2 Sáng chếgạtnướccủa bà Anderson -4Hình2.1Cấu tạo chung của hệthống gạt nước–rửa kính -6Hình 2.2Cấu tạo của motor gạt nước7 Hình 2.3Cấu tạo của motor gạt nước7 Hình2.4Cơcấu dẫn động thanh gạt nước -8Hình 2.5Cấu tạo của gạt nước9 Hình 2.6Các kiểu bố trí gạt nước10 Hình 2.7Công tắc gạtnước trên ô tô11 Hình2.8Cụm IC –relay điềukhiển gạtnướcgiánđoạn -11Hình2.9 Vịtrícủamotor bơmnước -rửakính -12Hình 2.10 Vị trí cảm biến mưa trên xe13 Hình 2.11 Vị trí cảm biến mưa trên xe13 Hình2.12 Sơđồ mạchđiện gạt nước– rửa kính loại dương chờ -14Hình 3.1 Đĩa đồng16 Hình 3.2 Khung giá đỡ inox16 Hình 3.3 Motor gạt nước17 Hình 3.4 Các dụng cu thựchiện17 Hình3.5 Mô hình hệthống gạt nướcdươngchờtrên phần mềm CAD -18Hình3.6 Môhìnhhệthốnggạt nướcdươngchờtrên phầnmềmCAD(hoànthiện)18

Hình3.7Cắt thanhtiếpđiểm củađĩa đồng -19Hình3.8Moay-ơ củađĩađồng19Hình3.9 Khoan vàtaro ren chotiếp điểmcủađĩa đồng- - -20Hình 3.10 Đokích thướccủa khung inox20 Hình3.11 Mô hình hệthống gạt nướcdương chờ trên thựctế(đã hoànthiện) -21Hình4.1 Lưỡi gạtbị mòn 23

Bảng3.1 Thống kêcácbộ phận của mô hình -16

BÁOCÁOTỐT NGHIỆP – 06/2018 GVHD:ThS.TRẦN VĂNNGUYỆN

LỜIMỞĐẦU●

Ngày nay, nền công nghiệp ô tô thế giới nói chung và nền công nghiệp ô tô Việt Namnói riêng ngày càng lớn mạnh Nhiều hãng xe, thương hiệu với nhiều mẫu mã, chủng loạivới kỹ thuật tiên tiến lần lượt được ra đời Đặc biệt về nhu cầu đi lại, nhu cầu vận chuyểnhàng hóa cũng gia tăng chóng mặt Điều đó buộc các nhà sản xuất và cung cấp các phươngtiện giao thông phải cho ra đời nhiều sản phẩm hơn, với những chủng loại mẫu mã đa dạngvàhoàn thiện hơn.

Nhằmbảođảmsựantoànchongườiláikhidichuyển, hệthốnggạtnướcmưatrênôtôhiện đại đã được ra đời Các kỹ sư nghiên cứu phát triển hằng ngày để giúp người lái nhìnđược rõ khi trời mưa bằng cách gạt nước mưa

domàchúngemchọnđềtàitốtnghiệpcủamìnhlà“Thiếtkếchếtạomôhìnhnguyênlýhoạtđộngcủahệthống gạtnước loại dương chờ”.

1 Lý do chọn đề tàilà làm thế nào để chúng ta có cái nhìn khái quát về hệ thống

Ngoài ra, thực hiện báo cáo tốt nghiệp cũng là dịp để chúng em nâng cao kỹ năng nghềnghiệp, khả năng nghiên cứu độc lập và phương pháp giải quyết các vấn đề Bản thân sinhviên không ngừng vận động để giải quyết những tình huống phát sinh, điều đó một lần nữagiúpcho sinhviên nângcao kiến thức chuyên

CHƯƠNG1:TỔNGQUANVỀ HỆTHỐNGGẠTNƯỚC–RỬAKÍNH1.1Nhiệmvụ

- Hệ thống gạt nước là một hệ thống đảm bảo an toàn cho người lái khi tầm nhìn bị hạnchế Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió nhờ thiết bị gạt nước – rửa

- Theocơcấudẫnđộng:

 Motorgạt mưađượctruyền độngtừđộngcơ ô tô  Motorgạt mưa chạybằngkhínén.

 Motorgạt mưa được truyền từ động cơ điện (hiện nay các xe đang sử dụngloạinày).

1.4 Lịchsửrađờivàpháttriển

Hình1.2Sángchếgạtnướccủa bàAnderson

- Năm1903,khiđitrongthànhphốNewYork,ngườiphụnữmangtênMaryAndersonnhận ra rằng thỉnh thoảng tài xế lại phải dừng xe Họ cầm chiếc khăn để lau hơi nước vàtuyết phủ trên mặt kính Thậm chí, có những

lóđầuracửasổđếlái.Dướiconmắtcủamộtphụnữ,bàthấycầnphảitạoramộtcáigìđểgiúphọ không cần dừng xe mà vẫn gạt được tuyết và giữ tầm nhìn Về nhà, Anderson thiết kế hệthốngcầngạt nướcđầutiên Nhưngkhi đưaraýtưởngđó, bàbỗngtrởthànhlàtròcườicủangườixungquanh.

- Đếnnăm 1905, saunhữngnỗ lựccủamình, bàAnderson đãnhậnđượcbằngsángchếcủaMỹ Đólàminh chứngcho sứcmạnh trí tuệcủaphái nữ.

- Năm 1917 môtơ điện mới được đưa vào để gúp di chuyển một lá cao su dài chạy đichạylạitrên kính lái.

- Năm 1962, Bob Kearns sáng chế ra bộ gạt nước không liên tục (ngắt quãng) đầu tiênchophép tài xếcó thểthayđổi đượctốc độquét vàthời gian nghỉgiữamỗi lần quét.

- Những năm 1980 người ta còn làm cả gạt nước cho đèn pha và để nó hoạt động hiệuquả,người taphải tínhtoán liênkết hệthốngchiếusángvớihệ thốngphunrửavàgạtnước.

- Từnhữngnăm1990đếnnay, cầngạtnướcđượcpháttriểntheosựpháttriểncủacôngnghệ xe hơi Các vi cảm biến được đính ngay trên kính lái để phát hiện trời mưa, kích hoạthệ thống gạt nước tự động, thay đổi tốc độ gạt

hạthaykhông.hãngHeynerĐứctừgạtsắttruyềnthốngsanggạtxươngmềmgiúptăngđộbámcho những xe có vòm cong kính chắn gió cao, gạt êm ái hơn vì chúng là xương mềm SuperFlatPremium

- Độbềncủacầngạtnướcvàlưỡigạtnướccaosucũngđượcpháttriểntronghàngtrămnăm qua Vềkiểu dángchúngkhôngcó thayđổi nhiều nhưngvềkỹnghệđãđượcphát triểncực sâu sắc Mỗi một hãng sản xuất có một kiểu mấu nối riêng và chúng phải được thôngquacácadapter chuẩn đểgắn kết.

CHƯƠNG2:HỆ THỐNGGẠTNƯỚC -RỬAKÍNHTRÊNÔTÔ2.1Cấutạochung vàvịtrí cácbộphận

- Hệthốnggạtnước–rửakính bao gồm cácbộ phậnsau:  Cầngạtnước phíatrước/ lưỡigạt nướcphíatrước  Motorvàcơcấudẫn độnggạtnướcphía trước  Vòiphunrửakính trước.

 Bìnhchứanướcrửakính(cómotorbơmnướcrửakính).

 Côngtắcgạt nước– rửa kính (có rơleđiều khiểngạtướcgiánđoạn)  Cầngạtnướcphía sau /lưỡi gạtnướcphíasau.

 Motorgạtnướcphíasau

 Rơleđiềukhiểnbộ gạtnướcphíasau

Hình2.1 Cấu tạochung của hệthốnggạt nước–rửakính

2.2 Cấutạovà hoạtđộngcủa cácbộ phậntronghệthống2.2.1 Motorgạtnước

- Motorgạtnướclàđộngcơđiệnmộtchiềukíchtừbằngnamchâmvĩnhcửu.Motorgạtnướcgồmcó motor vàbộ truyềnbánh răngđểlàm giảm tốcđộ racủamotor.

Hình2.3 Cấutạo củamotor gạtnước

- Hoạtđộngởtốcđộthấp:Khidòngđiệnđivào cuộndâyphần ứng,từchổi thantốcđộthấp một sứcđiện độnglớn đượctạo ra Kếtquả làmotor quayvới tốcđộ thấp.

- Hoạtđộngởtốc độcao:Khidòngđiệnđivàocuộndâyphầnứng,từchổithantốc độcao mộtsứcđiện độngngượcđượctạo ra Kết quảlà motor quayvới tốcđộ cao.

n (qualại) củalưỡi gạt nướctrênkính chắngió.

Hình2.4 Cơcấu dẫn động thanh gạt nước

Cơchếhệthống điệnvà trụcvít

-Trongquátrìnhsửdụnggạtnước,đặtbiệtlàkhitrờimưatosẽnhậnthấyrằngcầnphảicó một lực khá lớn để di chuyển nhanh lưỡi gạt qua lại trên kính chắn gió, đồng thời loại bỏlượng lớn nước mưa cứ liên tục đổ xuống Nguồn lực này sẽ được cung cấp bởi một motorvà truyền qua trục vít Trục vít có chức năng tăng cường mô men xoắn của động cơ lên gấp50 lần, đồng thời nó cũng làm giảm tốc độ quay của động cơ 50 lần Do đó, bộ phận này đãtạonên chuyển độnghoàn hảo vàmạnh mẽcủacáclưỡigạt ở bên ngoài.

-Bên cạnh đó, bên trong của cơ cấu motor - trục vít còn được tích hợp một bảng mạchđiện tử IC – relay có khả năng nhận biết được khi nào lưỡi gạt đang bung ra hết cỡ Khi đó,bảng mạch này sẽ duy trì sự hoạt động của motor cho tới khi lưỡi gạt đã được xếp lại hoàntoàn Đồng thời, bảng mạch này cũng chịu trách nhiệm điều khiển hoạt động của lưỡi gạt ởcác chếđộgạt liên tụchaycách nhau một khoảngthời gian nhấtđịnh.

Cơcấu đònbẩy

-Một vấu cam nhỏ được lắp vào trục của bánh răng nối với trục vít Khi trục vít xoay,bánhrăngcũngxoayvàlàmchovấucamnàyxoay Đầucònlạicủavấucamsẽđượcnốitớimột thanh truyền Cơ cấu này sẽ biến chuyển động quay của vấu cam thành chuyển độngtịnhtiếncủathanhtruyền.Thanhtruyềntiếptụcđẩymộtthanhdàikhácnốivớilưỡigạtlàmnó chuyển độngqualại liên tục.

- Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su gạt nước được lắp vào thanh kim loại(thanh gạt nước) Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt Vì lưỡi gạt nước đượcépvàokínhtrướcbằnglòxonêncóthểgạtđượcnướcmưanhờdịchchuyểnthanhgạtnước.

Hình2.5 Cấu tạo của gạtnước

-Phần lớn các mẫu xe hơi sẽ có 2 lưỡi gạt Khi hoạt động, 2 lưỡi gạt sẽ cùng nhau dichuyển để làm sạch bề mặt kính Chúng được đặt tại 2 điểm lệch về một bên của kính chắngió Cách sắp xếp này gọi là gạt nước theo kiểu tandem Đây là kiểu được sử dụng rất phổbiến do có thể vệ sinh được diện tích rộng trên kính chắn gió và tạo ra trường nhìn tốt nhấtchongười lái.

-Ngoài ra còn có một số kiểu bố trí gạt nước khác như 2 lưỡi đối diện nhau lệch về 2bên kính, kiểu 1 lưỡi gạt, Tuy nhiên, các cơ cấu này có cấu trúc phức tạp nhưng lại làmviệckém hiệu quảhơn.

Hình2.7 Côngtắc gạt nướctrên ô tô

- Trongnhiềutrườnghợpcôngtắc gạtnướcvàrửa kínhđượckết hợpvớicôngtắcđiềukhiển đèn Vì vậy, đôi khi người ta gọi là công tắc tổ hợp Ở những xe có trang bị gạt nướccho kính sau thì công tắc gạt nước sau cũng nằm ở công tắc gạt nước (được bật về giữa cácvịtrí ONvàOFF) Một số xecó vị tríINTchogạtnướcsau.

2.2.4 CụmIC –relay điềukhiển gạtnướcgián đoạn

- Relaynàykích hoạtcácgạtnướchoạtđộngmộtcáchgiánđoạn Phầnlớncáckiểuxegần đâycáccôngtắcgạtnướccó relaynàyđượcsử dụngrộngrãi.

- Một relay nhỏ và mạch transistor gồm có tụ điện và điện trở cấu tạo thành relay điềukhiểngạtnướcgiánđoạn.Thựcchấtnólàmộtmạchđịnhthời.Dòngđiệntớimotorgạtnướcđượcđiềuk hiểnbằngrelaytheotínhiệuđượctruyềntừcôngtắcgạtnướclàmchomotorgạtnướcchạygián đoạn.

Hình2.8Cụm IC–relay điềukhiển gạtnướcgiánđoạn

2.2.5 Cơcấudừng

- Công tắc tự động dừng được gắn liền với bánh răng (đĩa đồng) để gạt nước dừng tạimột vị trí cuối khi tắt công tắc gạt nước ở bất kỳ thời điểm nào nhằm tránh giới hạn tầmnhìn tài xế.

2.2.6 Motorbơmnước – rửakính

Hình2.9Vịtrícủamotorbơmnước -rửakính

-Bình chứa nước rửa kính làm bằng nhựa và nước rửa kính được phun nhờ motor rửakính đặt trong bình chứa Motor rửa kính có dạng cánh quạt (cũng được sử dụng trong

-Theo đó, hệ thống này sẽ phát hiện được lượng nước trên kính chắn gió và điều khiểncường độ gạt nước thích hợp Bằng cách sử dụng các cảm biến quang học, hệ thống có thểphát hiện ra được hơi ẩm của kính, từ đó suy ra được lượng nước mưa và điều kiện thời tiếttươngứng.

- Khi công tắc gạt nước ở vị trí AUTO, chức năng này dùng một cảm biến mưa pháthiệnlượngmưavàđiềukhiển thời gian gạt nướctối ưu tươngứngtheo lượngmưa.

- Vị trí: cảm biến mưa được gắn trên kính chắn gió bên trong xe, đằng sau vị trí gươnghậutrung tâm.

Hình2.10Vị trícảmbiếnmưa trênxe

Hình2.11Vị trícảmbiếnmưa trênxe

2.3 Nguyênlíhoạtđộng củahệthống gạtnước–rửakínhloạidương chờ

Hình2.12 Sơđồ mạchđiện gạtnước–rửa kính loạidương chờ

Chiều dòng điện: (+) accu → cầu chì → chân B (motor gạt nước) → tiếp điểm -2(chổithan tốc độcao HI củamotor gạt nước) → chân-2 (côngtắcgạtnước) →E→mass.

2.3.4 Chếđộ WASHER

- Khicôngtắc gạt nướcđượcbật về WASHER,nướcrửakính đượcphun lên.

- Chiềudòngđiện: (+)accu→ cầuchì → motor phun nước→ W (côngtắcgạt nước) →E → mass.

Motorphunnướchoạt động.

2.3.5 ChếđộOFF

- Motor vẫn cứ hoạt động cho đến điểm dừng Khi đó S (đĩa đồng) thông B và tạo ramột mạch kín: dòng từ (+) accu → cầu chì → chân B (motor gạt nước) → tiếp điểm -1(chổithan tốcđộ

thấpLOcủamotorgạtnước)→ S→ chânB(motorgạtnước) Motorngừnghoạtđộng.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNGHỆTHỐNGGẠT NƯỚCLOẠI DƯƠNGCHỜ3.1 Cấutạochung

- Mô hình hệ thống gạt nước dương chờ của nhóm em thực hiện nhằm mô phỏng cơ cấudừng của motor khi tài xế bật công tắc về vị trí OFF Từ đó giúp sinh viên nắm rõ đượcnguyênlí hoạt

Hình3.3 Motor gạt nước

3.2 Cácnội dung cần chuẩn bị

- Chuẩnbị cácbộ phận đểthựchiện như:

 Các chi tiết của mô hình hệ thống gạt nước (motor, đĩa đồng, tấm mica, khung inox,bulông, đaiốc,giấydecal).

 Kiểmtra,đảmbảocác chi tiếthoạtđộngcòn tốt.

 Chuẩnbị khungmô hìnhcókích thước795×397(mm) - Chuẩnbị dụngcụđểthựchiện:

Cờ-lê10,kéo,băngkeođen, tua-vít,daorọc giấy.

Hình3.4 Cácdụng cụ thựchiện

3.3 Quátrình thựchiện

- Sử dụng phần mềm Auto Cad 2015 để thiết kế hình dạng kích thước và vị trí các bộ phậntrênmô hình.

Hình3.5 Môhình hệthốnggạt nướcdươngchờtrên phầnmềm CAD

Hình3.6 Môhìnhhệthốnggạt nướcdương chờtrênphần mềmCAD(hoàn thiện)

-1 số hình ảnh trongquátrình thựchiện:

Hình3.7Cắtthanh tiếpđiểmcủa đĩađồng

Hình3.8Moay-ơcủađĩađồng

Hình3.9 Khoanvà taroren cho tiếpđiểmcủađĩa đồng

Hình3.10Đokíchthước của khunginox

- Côngtắc(1)đượcgạt lên chếOFF:

 Khiđóchiều dòngđiện:(+)accu →chân (+)củamotor→chântốcđộ-2 →chânScủađĩa đồng.

 KhiS thôngvới E → mass→ đĩa đồngvẫn quay.

 Khi S thông với B → đĩa đồng dừng lại Nhưng do quán tính nên đĩa đồngsẽ quay thêm một đoạn nữa (đến vị trí S thông với E) nên đĩa đồng vẫn tiếp tụcquay.

- Côngtắc(2)đượcgạt xuốngON.

Khi đó chiều dòng điện: (+) accu → chân (+) của motor → chân tốc độ -2 → chân Scủa đĩa đồng Đĩa đồng quay đến vị trí S thông với B → chân (+) của motor và tạo ra mộtmạchkín.

Dòngđiện bị ngắt hoàn toàn làm đĩađồngdừnglại.

4.1 Lưỡigạt

CHƯƠNG 4: CÁC DẠNG HƯ HỎNG, CÁCH SỬA CHỮAHỆTHỐNGGẠT NƯỚC– RỬA KÍNH

-Lưỡi gạt làm bằng cao su sau một thời gian bị mòn, chai cứng, vỡ, biến dạng Nó gâyra các

vết nước rất nhỏ sau khi cần gạt đi qua, gạt không sạch, vết gạt không liên tục hoặcphát ratiếngkêu khóchịu.

Khắc phục: Theo khuyến cáo của các nhà sản xuất và kinh nghiệm sử dụng thì nênthaylưỡigạt sau6thángđến 1 năm sử dụngtùythuộcvào điềukiện hoạt độngcủaxe.

Hình4.1 Lưỡi gạtbị mòn

-Tiếngđộngphátratừcầngạtnước.Córấtítnguyênnhândẫntớitìnhtrạngnày,thườngdo các bụi bẩn, mảng bám của sáp, dầu hoặc mỡ bám trên lưỡi gạt, khiến nó ma sát với mặtkính và gạt nướckhônghiệu quả, đồngthời gâytiếngkêu.

4.2 Cầngạt

- Đâylàchitiếtđểlắplưỡigạt.Nếucầngạtbịcongsẽlàmlưỡigạtkhôngkhítvớikínhnên việc gạt nước sẽ kém, tạo nên các vệt khá rõ khi cần gạt đi qua.Điều chỉnh lại cầngạt Nếu độ congvênhquálớnthì nên thaymới.

- Khớp nối ở đuôi cần gạt cũ kĩ, rỉ sét, không giữ chặt được cần gạt sẽ gây nên hiệntượngrơ,lắc,rítnênkhôngvềđúngvịtríbanđầu.Châmdầubôitrơnvàokhớpnối/Thaymới.

4.3 Bộthanhgiằng

- Nhiều trường hợp lái xe thấy tiếng kêu phát ra từ hệ thống gạt mưa nên nghĩ ngay tớiviệc thay lưỡi gạt, nhưng nguyên nhân thực ra lại nằm ở bộ thanh giằng Tất cả các bạc sửdụng ở các khớp nối trên bộ thanh giằng được làm bằng nhựa nên tuổi thọ là không cao,trong quá trình sử dụng sẽ nhanh mòn dẫn tới hiện tượng rơ lắc và phát ra tiếng kêu khi làmviệc.