Thiết kế môn học :Bảo Dưỡng Chẩn Đoán ÔTÔ

Hệ thống treo có nhiệm vụ làm giảm các tải trọng và dập tắt các dao động của các dao động đợc treo.. Sự cần thiết chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo: Hệ thống treo là một hệ thống rắt quan

Phần mở đầu

Giới thiệu hệ thống treo

Ngày nay nền công nghiệp ô tô đã tạo ra những ô tô có tính tiện nghi cao Tính êm dịu trong chuyển động là một chỉ tiêu quan trọng trong tính tiện nghi Hệ thống treo của ô tô là hệ thống dùng để nối đàn hồi giữa khung

xe với các cầu của ô tô Hệ thống treo có nhiệm vụ làm giảm các tải trọng và dập tắt các dao động của các dao động đợc treo

Sự cần thiết chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo:

Hệ thống treo là một hệ thống rắt quan trọng của ôtô, nó giúp cho ôtô

có thể chuyển động đợc theo hớng chuyển động của ngời lái Hệ thống treo làm giảm tải trọng động tác dụng lên ôtô Trong khi đó hệ thống treo lại làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt, có thể gây ra h hỏng bắt cứ lúc nào, khi hệ thống treo h hỏng sẽ gây hậu quả rất lớn Vì vặy chẩn đoán kỹ thuật

hệ thống treo để phát hiện h hỏng là việc làm rất cần thiết đòi phải kiểm tra thờng xuyên

Mục đích của công việc chẩn đoán kỹ thuật hệ thống treo:

-Nâng cao tính tin cậy của xe và an toàn giao thông nhờ phát hiện kịp thời và dự đoán các h hỏng có thể xảy ra

-Nâng cao độ bền lâu và giảm phụ tùng thay thế do không phải tháo lắp các tổng thành, giảm đợc cờng độ hao mòn của các chi tiết

-Giảm giờ công lao động cho việc bảo dỡng kỹ thuật và sửa chữa vì giảm đợc các khối lợng công việc đó

Phần I Lựa chọn phơng án thiết kế

Để chẩn đoán kỹ thuật của hệ thống treo ngời ta đề xuất rất nhiều

ph-ơng pháp chẩn đoán Các bệ thử để chẩn đoán hệ thống treo bao gồm các bệ tạo dao động tự do và các bệ tạo dao động cỡng bức

Các bệ chẩn đoán theo dao động tự do bao gồm :

-Loại bệ thử tạo dao động tự do theo kiểu vít thả

-Loại bệ thử tạo dao động tự do theo kiểu nâng thả

Các bệ thử chẩn đoán theo dao động cỡng bức bao gồm :

-Loại bệ thử tạo dao động bằng cam lệch tâm

-Loại bệ thử dao động bằng băng tải

-Loại bệ thử dao động bằng tang trống

I/ Loại bệ thử tạo dao động tự do

1/Loại bệ thử theo ph ơng pháp nâng thả

a)Sơ đồ cấu tạo:

b)Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm

Các bánh xe trớc và sau cửa ôtô đợc đặt lên một mặt tựa và đợc nâng lên tới một chiều cao (50-70) mm Sau đó thả đột ngột gây nên sự rơi của bánh xe và thùng xe Dao động của các điểm thuộc thùng xe phía trên cầu xe

và tâm của bánh xe đợc ghi lại đồng thời

-Ưu điểm :

+ Kết cấu đơn giản phù hợp với từng loại xe

+ Thiết bị đơn giản, rẻ tiền

+Mặt bằng thí nghiệm không cần lớn lắm

+Dễ bảo dỡng sửa chữa

-Nhợc điểm :

+Thao tác khó khăn

+Không phản ánh đợc điều kiện làm việc của xe vì cách thử này chỉ gây nên dao động ở một cặp bánh xe và phần bánh xe ở phía trên cặp bánh

xe Trong khi đó ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng dao động của ôtô đầu tiên là ở các bánh xe trớc sau đó là ở các bánh xe sau và tơng ứng là thùng xe phía trên cầu trớc và cầu sau

2/Loại bệ thử theo ph ơng pháp vít thả

a) Sơ đồ cấu tạo:

b)Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm:

Loại bệ thử này thì phần trớc và phần sau của thùng xe hay phần khối lợng đợc vít xuống so với cầu xe một đoạn (60-80)mm Khi thả nhanh thùng

xe sẽ dao động với tần số cao

-Ưu điểm:

Loại bệ thử này có kết cấu tơng đối đơn giản, xe ít bị mắt ổn định khi thí nghiệm Dễ bảo dỡng sửa chữa, yêu cầu mặt phẳng để thí nghiệm không lớn lắm

-Nhợc điểm :

Thông số đo đợc cha phản ánh đợc đầy đủ về tình trạng kỹ thuật của

hệ thống treo Hành trình vít xuống bị hạn chế, tuổi thọ của cáp vít thấp ,thao tác của cáp để vít thấp, thao tác của vít khó khăn vì phải vít ở dới gầm xe

II/ Loại bệ thử tạo dao động c ỡng bức

1/Loại bệ thử tạo dao động băng tải

a) Sơ đồ cấu tạo:

b) Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm:

Khung 1 dùng làm giá đỡ để định vị xe, ổ đỡ các băng tải đồng thời làm giá đỡ để cố định các thiết bị đo ghi Vít vô tận 2 dùng để điều chỉnh

độ căng của băng thử Băng chuyển động nhờ động cơ điện làm quay bánh chủ động 9 và đợc đỡ bằng tang trống 7 Bệ đỡ 8 dùng đỡ băng tải Bộ phận

5 tạo dao động cỡng bức cho xe

-Ưu điểm : Thiết bị đo ghi đơn giản, chu kỳ dao động dễ điều khiển

-Nhợc điểm: Bệ thử có kết cấu khá phức tạp tuổi bền của bệ phụ thuộc vào băng thử, bệ chiếm diện tích nhà xởng

2/ Loại bệ thử tạo dao động bằng cam lệch tâm

a) Sơ đồ cấu tạo:

b)Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm:

Loại bệ thử này có kết cấu đơn giản gọn nhẹ, dễ chế tạo, cách bố trí thiết bị đo ghi tơng đối dễ dàng và có thể đo đợc ở nhiều vị trí khác nhau Do kết cấu tơng đối đơn giản gọn nhẹ nên bệ thử loại này tiết kiệm đợc diện tích nhà xởng, có tuổi bền cao và dễ lắp ráp

-Nhợc điểm :

Do lệch tâm nên trục chính của cam làm việc luôn có tải trọng động, khó chế tạo đợc bệ để đáp ứng với chu kỳ dao động thấp nên cũng có ảnh h-ởng không nhỏ đến kết quả của việc chẩn đoán

3/ Loại bệ thử tạo dao động bằng tang trống.

a)Sơ đồ cấu tạo:

b) Nguyên lý làm việc và u nhợc điểm

-Ưu điểm :

Kết cấu đơn giản dễ gá đặt các thiết bị, tuổi bền tơng đối cao

-Nhợc điểm:

Có kích thớc lớn, yêu cầu mặt vào ra rộng, cần có hầm sâu hoặc cầu dẫn cao

III/ Kết luậnvà lựa chọn

Trên cơ sở phân tích các u nhợc điểm của các loại bệ thử nói trên Ta thấy nên chọn loại bệ thử bằng tang trống Vì loại bệ thử này có kết cấu đơn giầnm tuổi bền lại tơng đối cao, loại này còn có khả năng chẩn đoán cả các loại xe tải Hơn nữa lọai này có thiết đo ghi lại bằng thiết bị chuyên dùng nên nó sẽ cho kết quả chính xác cao

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Khi động cơ 12 làm việc tang trống 8 quay nhờ dẫn động qua trục vít bánh vít làm

Phần II

Tính toán động học và động lực học

Việc tính toán bệ thử sao cho bệ thử loại tang trống kiểm tra đợc loại

xe khách từ 34-42 chỗ

Dới đây là bảng thống kê một số thông số của một số xe:

Loại xe

T.số

HINO RR2HJBA

ISUZU U-LR312J

NISSAN RM210GA P

KIA NEW COSMOS

NISSAN RP210FBN

Kích thớc bao 8990x2300

x3150

8990x2295 x2970

8990x2320 x3010

8490x2290 x3010

8900x2490 x3260

Ký hiệu lốp 9R19.5-14 9R19.5-14 7.50-18-14

8.25R-16-14PR

9R20-14

Tính toán động học

1)Các kích th ớc cơ bản của thiết bị

a)Theo thông số của lốp ta có :

-Bán kính của bánh xe là:

0

0.r

Rbx = λ

Trong đó :

r0:là bán kính thiết kế của xe

λ0: hệ số kể đến biến dạng của lốp

λ0=0.95

2

0

d B

4318 , 0 1000

) 10 7 ( 4 , 25

(tính theo xe KIA NEW COSMOS)

=>Rbx=0,95.0,4318=0,41021(m)

Chiều rộng của lốp:

254 , 0 1000

10 4 , 25

b)Chiều dài của tang trống thử cho một bánh xe ô tô

a

Kt Kn

L C

+

−

=

2

) (

Trong đó : a là hệ số tính đến ảnh hởng của chủng loại ô tô thông thờng a=0,1(m) - tính cho xe khách

+Kn: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của bánh xe trên một trục

ΚN =B+B1

-B: Chiều rộng của vết bánh xe B=2,035(m)

-Bl: Chiều rộng của lốp Bl=0,254(m)

=>Kn = 2,035+0,254=2,289(m)

+Kf: Là khoảng cách giữa hai mép trong của bánh xe

Kt = B+B1

-B: Chiều rộng của vệt của bánh xe B=2,035(m)

- B1 = 0 , 25 (m)

=>Kt=2,035-0.25=1,785(m)

Vậy 0 , 352 ( )

2

) 785 , 1 289 , 2

(

m a

c)Chiều rộng của bệ thử:

Bbt≥Kn+2.a=2,289+2.0,1=2,44(m)

Chọn chiều rộng bệ thử là: 2,6 (m)

d)Bán kính tròn của tang:

Rt=0,8.Rbx=0,8.0,41021=0,32(m)

Vậy bán kính tròn của tang là: 0,32(m)

e)Chu vi của tang:

Rt=2.π.Rt =2.3,1416 0,32 =2,00(m)

g)Độ cao của vấu :

Độ cao vấu ta nên chọn phù hợp, không nên cho lớn quá

Ta chọn độ cao của vấu là 10 cm, có i=4%

f)Yêu cầu cơ bản của bệ thử:

-Độ bền của các chi tiết phải chịu đợc tải trọng động hoặc dao động do

ôtô gây ra

-Đảm bảo ôtô ra vào và vận hành bệ an toàn cho ngời và phơng tiện -Công tác kiểm tra, bảo dỡng sửa chữa phải dễ dàng nhanh chóng, thích nghi với việc gá lắp các thiết bị phụ trợ

2)Các thông số động học của thiết bị

a)Các thông số:

Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc ghi lại kết quả đo tang trống đợc điều chỉnh tốc độ tơng ứng với tần số f =0,5ữ 4(Hz)

Vận tốc góc của tang là ωt =2π f =2.3,14.(0,5ữ4)

= 3,44 ữ 25,13 (rad/s)

Vận tốc dài của tang là: Vt=ωt.Rt = (3,44ữ25,1328) 0,3281

=1,22 ữ 8,24 (m/s)

II.Tính toán động lực học của bệ.

1) Sơ đồ tải trọng tác dụng lên tang trống.

ωbx

Z2

Mt,ωt Pk

Z1

) ( 4550 2

9100 2

2

Z

Ta cần có Pk ≥ Pf = Z.f

Trong đó:

Pf: Lực cản lăn

Z: Tải trọng tác dụng lên tang trống

-f: hệ số cản lăn f=0,015

Thay số vào ta đợc Pk =4550.0,015 =68,25 (KG)

-Mô men của tang trống :

Mt =Pk Rt =68,25.0,32=22,39 (KG.m)

2)Chọn động cơ

Công suất động cơ đợc tính:

ηT

DC

N

Trong đó ; Nt là công suất cần thiết của tang

).

( 03 , 11 1000

24 , 8 81 , 9 25 , 68 2 1000

.

.

2

KW P

V

η: là hiệu suất của bộ truyền

η=ηh s ηk n2 ηổ 4 ηbrc2

=0,85.0,982.09944 0,972=0,752847 (KW)

Vậy cộng suất của động cơ là :

).

( 66 , 14 752 , 0

03 , 11

KW

N

η

Từ kết quả tính đợc ta tra bảng thông số động cơ thích hợp là ;

Kí hiệu : 4A280M8Y3

Công suất: 14,66 (KW);

Tốc độ là: 734(v/p)

Cosϕ : 0,85

η% :93

Tmax/ Tch:1,9

Tk/ Tch:1,2

2)Phân phối tỉ số truyền

Ta có tốc độ của tang là

nt=30.ωt/π = 30.25,1328/3,1416 = 240(V/p)

Vậy tỉ số truyền của hộp số :ih s= 734/240 = 3,0625

Phần riêng.

Tính toán thiết bị đo ghi

Với bất kỳ một bệ thử nào để nhận đợc kết quả của quá trình thí nghiệm thì chúng ta phải tiến hành ghi lại các kết quả đo Thiết bị đo ghi của các

bệ sẽ đảm nhận công việc này

I Sơ đồ cấu tạo

1 2 3 4

10 11

12

13

2300

1)Bánh xe

2)Thiết

II Nguyên lý làm việc

Động cơ 1 quay làm quay trục sơ cấp của hộp số 8 thông qua khớp nối Trục thứ cấp của hộp số 8 làm quay tang trống cũng nhờ khớp nối trục Tang trống đợc đỡ trên hai ổ đỡ 3, then trợt 5 có tác dụng tạo nên

chuyển động dọc trục tang trống Khi ôtô dao động do cơ cấu bắt vào thành xe 7 nên làm cho đầu bút 6 di chuyển cùng với hành trình của thành xe việc di chuyển này sẽ vẽ nên giấy trên tang trông biểu đồ dao

động của xe, tại dầu bút 6 có bộ phận đè chặt bút vào giấy và có bộ phận điều chỉnh độ lên xuống của đầu bút Khớp cầu 9 có tác dụng đảm bảo sự lắc trong mặt phẳng dọc trục của ôtô không ảnh hởng đến độ chính xác của kết quả ghi đợc

III.Thiết kế một số bộ phận chính

1) Xác định tốc độ quay của tang quay

Ta đã biết xe ôtô chạy trên đờng thì dao động của ôtô sẽ có hai vùng cộng h-ởng Vùng cộng hởng ở tần số cao đó là cùng cộng hởng do lốp sinh ra còn vùng cộng hởng ở tần số thấp là do hệ thống treo sinh ra, Vùng cộng hởng tần số cao thì có biên độ dao động nhỏ nên không nguy hiểm, còn vùng cộng hởng ở tần số thấp có biên độ dao động lớn nên nguy hiểm

Hai vùng cộng hởng đợc biểu thị trên đồ thị đặc tính biên tần sau:

A

ω1 ω2 ω

Vùng cộng hởng trong khoảng ω1 đến ω2 có tần số ftb = 0,5 ữ4 (lần/giây)

Để nhất quán với phần tính toán về động học của bệ ta chọn ftb = 4 (lần/giây)

Vậy chu kỳ dao động Ttb = 1/ftb = 1/4 = 0,25 (s)

Để đầu bút 9 vẽ đợc một chu kỳ dao động của xe nên giấy thì băng giấy phải dịch chuyển một đoạn với thời gian bằng Ttb Với mục đích

để cho thuận tiện cho việc quan sát ta chọn khoảng dịch chuyển của giấy là:

L = 100 (mm) = 0,1 (m)

Vậy vận tốc dịch chuyển của băng giấy là:

V = L/Ttb = 0,1/0,25 = 0,4 (m/s)

vậy tốc độ quay của tang quay là : nt = 60.1000.V/(π.D)

trong đó D là đờng kính của tang quay

Để chiều dài giấy nhỏ hơn chu vi của tang quay ta chọn D = 200 (mm)

với D= 100 (mm) thì diện tích của côn lăn sẽ là: S = π.D =

628,32(mm)

=> Tốc độ quay của tang quay là:

nt = 60.1000.0,4 / 628,32 = 38,197 (v/phút)

2.Tính toán lò xo ép của bút ghi:

*Cấu tạo của bút ghi:

1: Lò xo (Luôn tạo lực ép của đầu bút xuống giấy ghi )

2: Khớp bản lề

3: Đầu bút ghi

Để tạo ra lực nén P của bút ghi nên giấy ta dùng lò xo hình trụ bố trí bên trong thân của bút

-Chọn lực nén lên giấy: Pmin = 5 (N)

Pmax= 10 (N)

*Chọn khoảng dịch chuyển của của lò xo để lực nén đi từ 5(N) đến 10(N) là x

= 41 (mm)

+).Chọn vật liệu làm lò xo là dây thép lò xo cấp 1, giả sử đờng kính dây lò xo trong khoảng từ 0.5ữ2 (mm) Tra bảng ta đợc σbk = 1600 (N/mm2)

-ứng suất tiếp giới hạn: [τx] = 0.3σbk = 480 (N/mm2)

+).Chọn c = D/d = 15, và tra bảng tìm đợc hệ số xét đến độ cong của dây lò xo:

k = 1.29

+) Đờng kính của dây lò xo là:

[ ]x

e

t

c N

k

d≥ 1 6 . max. (mm)

⇒d ≥ 1.01 (mm)

Lấy d = 1.22 (mm)

Đơng kính của lò xo: D = c.d = 15*1.22 =18.3 (mm)

+).Tính số vòng làm việc của lò xo: i

) (

.

8

.

min max

3

e

N

c

d G

x

i

−

=

x: Chuyển vị làm việc của lò xo x = 40 (mm)

G: Mô đun đàn hồi trợt G =8.104 (N/mm2)

d: Đờng kính dây lò xo d = 1.22 (mm)

c: Tỷ số giữa đờng kính của lò xo và đờng

⇒ Tìm đợc : i = 26.5 (vòng)

+).Số vòng thực của lò xo: i0 = i +1.5 = 27 (vòng)

+).Chuyển vị lớn nhất của lò xo (kể từ khi cha chịu tải đến lúc đạt Ne max)

4

3 max

.

8

d G

i D

N e

=

+).Bớc của vòng lò xo khi cha chịu tải: t = d + λ/i + δ

δ: Khe hở giữa các vòng lò xo khi chịu lực lớn nhất Ne max

δ = 0.1*1.22 = 0.122 (mm)

⇒ t = 4.43 (mm) +) Chiều dài lò xo lúc cha chịu tải:

H0 = (i0 – 0.5).d + i(t – d) = 131.97 (mm)

*Kiểm tra sự mất ổn định của lò xo: 7 02

78 18

97 131

D

H > 3 Do đó lò xo phải

đặt trong ống để khỏi bị oằn (mất ổn định)

2) Lựa chọn động cơ

a) Tốc độ sơ bộ của động cơ:

nsb = nt it

trong đó it là tỷ số truyền của bộ truyền trục vít của hộp giảm tốc it =

vậy nsb= 38,197 30 = 1145,91 (v/phút)

b) Xác định công suất của động cơ

Ta có công suất cần thiết của động cơ là:

Pct = Pt/ηt (Kw)

Trong đó: - Pt: là công suất tính toán của tang quay Pt = F.V/1000 (Kw)

với : - F : là lực đè của đầu bút lên tang quay

F = c.z

c: độ cứng của lò xo c = 1 (N/cm)

z: biến dạng của lò xo z = 1 (cm)

=> F = 1 N

Vậy Pt = 1 0,4/1000 = 0,0004 (Kw)

- ηt : là hiệu suất của bộ truyền

ηt = ηk ηo ηgt

Trong đó : - ηk là hiệu suất của khớp nối ηk = 0,99

- ηo là hiệu suất của ổ lăn ηo = 0,99

- ηgt là hiệu suất của hộp giảm tốc ηgt = 0,75 Vậy ηt = 0,992.0,992.0,75 = 0,72

Vậy công suất cần thiết của động cơ là :

Pct = 0,0004/0,72 = 0,000555 (KW) ≈ 0,56 (W)

c) Lựa chọn động cơ

Do suất phát từ yêu cầu chính xác của kết quả thu đợc trong quá trình

đo ghi thì tang phải quay với tốc độ ổn định Bên cạnh đó do công suất của động cơ của cơ cấu đo ghi rất nhỏ do đó ta chọn động cơ dẫn

động cho tang quay là động cơ điện một chiều

Các thông số cơ bản của động cơ là:

nsb = 1200 (v/phút)

Pđc = 0,6 (W)

3)Tính lại tỷ số truyền cho hộp giảm tốc

Ta có it= igt = 1200/38,197 = 31,416

trong đó : igt là tỷ số truyền của hộp giảm tóc ( igt = 31,416)

IV Thiết kế hộp giảm tốc

a) Chọn vật liệu.

Bánh vít là đồng thanh thiếc có ký hiệu PO 10-1

Vật liệu của trục vít là thép 35 thờng hoá có độ cứng 140 ữ190 HB

b) Tính tỷ số truyền và số mối ren trục vít và số răng bánh vít.

Chọn số mối ren trục vít Z1 = 1

Số răng bánh vít Z2 = ihs.Z1 = 31,416

Chọn Z2 = 31 (răng)

Vậy tỷ số truyền itv= Z2/Z1 = 31

c) Xác định môđun ( m ) và hệ số đờng kính ( q ) theo điều kiện tiếp xúc

Theo tiêu chuẩn trong thiết kế chi tiết máy ta chọn đợc

m = 2 (mm)

q = 6,3

d) Xác định các thông số hình học của bộ truyền

+ Mô đun m = 2 (mm)

+ Số mối ren của trục vít Z1 = 1

+ Số răng bánh vít Z2 = 31

+ Hệ số đờng kính q = 6,3

+ Góc ăn khớp α = 200

+ Góc vít λ = 12,30

+ Khoảng cách trục

aw = 0,5.2.(6,3 + 31) = 37,3 (mm)

+ Đờng kính vòng chia trục vít

dc1 = q.m = 6,3.2 = 12,6 (mm)

+ Đờng kính vòng chia bánh vít

dc2 = m.Z2 = 2 31 = 62 (mm)

+ Đờng kính vòng đỉnh trục vít

da1 = m ( q+2) = 2 (6,3 +2) = 16,6 (mm)

+ Đờng kính vòng dỉnh bánh vít