Thiết kế môn học thiết kế hệ thống treo

TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Phần mở đầu
Khi ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng thờng phải chịu những
tải trọng dao động do bề mặt đờng nhấp nhô gây ra. Những dao động này làm ảnh
hờng sấu đến tuổi thọ của xe, tới chất lợng hàng hoá, đặc biệt là đối với vận tải
hành khách. Thống kê nếu ô tô chạy trên đờng sấu không bằng phẳng sẽ làm tiêu
hao nhiên liệu tăng từ (50 ữ 70)%, tuổi thọ của xe giảm đi (35 ữ 40)%, năng suất
vận chuyển giảm đi (35 ữ 40)%. Ngoài ra, nếu con ngời phải chịu đựng lâu trong
tình trạng rung, sóc sẽ sinh ra mệt mỏi, buồn lôn chóng mặt. Vì vậy, tính êm dịu là
một trong những chỉ tiêu quan trọng của ôtô, nhất là ôtô đời mới hiện nay.

Ngày nay nền công nghiệp ôtô phát triển đã tạo ra những ôtô có tính tiện
nghi cao. Tính êm dịu trong chuyển động là một chỉ tiêu quan trọng của tính tiện
nghi. Hệ thống treo của ôtô là một hệ thống dùng để nối đàn hồi giữa khung xe
hoặc vỏ xe với các cầu của ôtô. Hệ thống treo có nhiệm vụ làm giảm các tải trọng
động và dập tắt các dao dộng của các bộ phận đợc treo. Hệ thống treo bao gồm3 bộ
phận :
-

Bộ phận dẫn hớng: Để truyền các lực dọc, lực ngang và mô men các lực này
lên khung, đồng thời nó xác định động học các bánh xe dẫn hớng.

-

Bộ phận đàn hồii: nhận và truyền lên khung, vỏ các lực thẳng đứng của đờng.
Làm giảm tải trọng động theo phơng thẳng đứng khi xe chạy trên đờng
không bằng phẳng, đảm bảo tính năng êm dịu của ô tô.

-

Bộ phận giảm chấn: Dùng để dập tắt các dao động thẳng đứng của khung và
vỏ sinh ra một cách nhanh chóng do ảnh hởng của mặt đờng không bằng
phẳng.
ở một số ôtô còn có thêm bộ phận ổn định ( phần tử đàn hồi phụ) nhằm giảm

dao động bên khi xe quay vòng.
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

1


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Trong quá trình bảo dởng sửa chữa và chẩn đoán ngời ta phải xác định đặc
tính đàn hồi của hệ thống treo trên các bệ thử thí nghiệm bằng các thiết bị đo ghi
có nhiệm vụ ghi lại biên độ dao động của hệ thống treo trên ôtô. Các kết quả ghi lại
đợc khi chẩn đoán hệ thống treo của ôtô sẽ đợc đem so sánh với giá trị tiêu chuẩn
qua đó ngời ta sẽ có các biện pháp bảo dỡng sửa chữa thích hợp nhằm đảm bảo khả
năng làm việc tốt của hệ thống treo.

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

2


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Phần I
Lựa chọn phơng án
thiết kế

Để chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của hệ thống treo, các nhà khoa học trên
thế giới đã dề xuất ra rất nhiều phơng pháp chẩn đoán: có thể chuẩn đoán trên đờng
hoặc chuẩn đoán trên bệ thử.

A- Chuẩn đoán trên đờng
Khi chuẩn đoán hệ thống treo trên đờng ngời ta xác định đợc các gia tốc nằm
ngang và thẳng đứng, gia tốc rung động và di chuyển. Ôtô trớc khi chuẩn đoán phải
có quãng đờng chạy không nhỏ hơn 10000 km và độ mòn của lốp không quá 20%
với tải trọng định mức và không tải.
Ưu nhợc điểm của phơng pháp này:
Chẩn đoán trên đờng là điều kiện thí nghiệm gần với điều kiện thực tế của
ôtô. Do đó, nó cho kết quả chính xác cao. Song cần phải có những đoạn đờnghoặc
bãi thử riêng để tiến hành chuẩn đoán. Ngoài ra, chi phí lớn và khó khăn trong vấn
đề tổ chức kiểm tra, theo dõi và quản lý.

B Chuẩn đoán trên bệ thử
Khi chẩn đoán hệ thống treo trên bệ thử ngời ta xem xét đợc quá trình dao
động của thùng xe và các cầu của nó, từ đó đợc chu kỳ tần số dao động, mức độ
dập tắt dao động. Để tạo ra dao động cho xe ngời ta có 2 phơnh pháp : tạo dao động

tự do và tạo dao động cỡng bức.
* Các bệ thử 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 doa 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 bánh lệch tâm.

-

Loại bệ thử tạo dao động bằng băng thử.
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

3


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

-

Loại bệ thử tạo dao động bằng tang trống.

-

Loại bệ thử toạ dao động bằng trục cam

I. Loại bệ thử tạo dao động cỡng bức
Xác định thực nghiệm đặc tính biên độ tần số ( đặc tính biên tần) là nhiệm vụ
cơ bản của chẩn đoán hệ thống treo theo dao động cỡng bức. Bởi vì từ đặc tính biên
tần có thể xác định đợc gần đúng những đặc trng cơ bản của hệ thống treo mô tả
bởi những phơng trình vi phân.
Việc xác định đặc tính biên tần dựa trên cơ sở có thể thấy các tác động đầu
vào ngâu nhiên là phần tác động điều hoà của chuỗi phuriê
Chẩn đoán theo dao động cỡng bức độ chính xác cao hơn dao động tự do,
song thiết bị phức tạp hơn. Xuất phát từ yêu cầu nhiệm vụ thiết bị dùng trong học
tập nên cần chính xác. Vì vậy, em chọn phơng án chuẩn đoán theo dao đọng cỡng
bức.
Dới đây ta xét một số kiểu bệ thử dùng phơng pháp tạo dao động cỡng bức:
1) Loại bệ thử tạo dao động bằng băng tải

1: Khung bệ

5: Vấu tạo dao động cỡng bức

2: Vít vô tận

6: Thiết bị đo ghi

3,7,9: Các tang trống

8: Bàn đỡ băng tải

4: Băng tải
* Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bệ:
Khung 1 dùng làm giá đỡ để định vị xe, trên đó có lắp các tang trống đỡ 7,9
và tang trống căng 3, đồng thời làm giá đỡ đẻ cố định các thiết bị đo ghi. Vít vô tận
2 dùng để điều chỉnh độ căng của băng thử 4 một cách vô cấp, giữa các tang trống
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

4


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

có tấm đỡ 8 vừa để cho xe đi qua, vừa để đỡ các băng tải khỏi bị trùng. Thiết bị ghi
6 để ghi lại dao động của ôtô ở điểm bất kỳ trên ôtô heo ý muốn. Độ nhấp nhô của
mặt đờng giả định đợc thực hiện bởi các vấu nhấp nhô chuyên dùng 5. Khi ôtô
đứng trên bệ thử các bánh xe cầu trớc và cầu sau đứng ở vị trí tang trống 7và 9.
Khoảng cách từ tang trống 9 đến tang trống 7 có thể điều chỉnh đợc cho phù hợp
với chiều dài cơ sở của mỗi loại xe nhờ thay đổi vị trí của tang trống 7. Khi băng tải
chuyển động vấu 5 cũng chuyển động theo. Nó lần lợt đập vào các bánh xe cầu trớc
rồi các bánh xe cầu sau. Nó kích thích hệ thống treo dao động cùng các bộ phận
trên nó. Trạng thái kỹ thuật của hệ thống treo đợc xác định theo đặc tính biên tần
dao động thẳng đứng của những điểm gắn thớc ghi:
A() = X()/H()

Trong đó:
H: Độ nhấp nhô
X: Biên độ ghi đợc
u điểm: Thiết bị đo ghi đơn giản, mô phỏng đợc điều kiện làm việc thực tế làm việc
của ôtô trên đờng , Kết quả chẩn đoán tơng đối chính xác, có thể di chuyển đợc.
* Nhợc điểm : Bệ thử có kết cấu khá phức tạp, tuổi bền của bệ phụ thuộc vào băng
thử, bệ chiếm diện nhà xởng lớn.
2) Loại bệ thử tạo dao động bằng bánh lệch tâm.

1: Bánh lệch tâm
2: Con lăn chặn
3: ụ đỡ an toàn
* Nguyên lý làm việc:
Ôtô đặt trên bệ thử các bánh xe cầu trớc và cầu sau đều đặt trên con lăn lệch
tâm 1 lực kích thích đợc tạo ra bởi bánh lệch tâm 1, con lăn chặn 2 có gắn đát trích

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

5


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

(cảm biến) sẽ nhận đợc các dao động và ngăn ngừa khả năng ôtô vợt ra khỏi bệ thử.
Thiết bị 3 để giữ xe ở vị trí đứng yên.
* u điểm: Loại bệ thử này có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản và 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 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: Chu kỳ dao động của bánh lệch lớn, không mô phỏng chính xác điều
kiện làm việc thực tế của ôtô làm ảnh hởng đến kết quả chẩn đoán, cần các thiết bị
đo ghi tơng đối phức tạp.
3) Loại bệ thử tạo dao động bằng tang trống

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc :
1: Giá cố định

2:Thiết bị giữ bánh xe

3: Thiết bị đo ghi

4: Tang trống tạo dao động

5: Hộp giảm tốc

6: Động cơ điện

7: Con lăn tăng sự ổn định của xe
Ôtô đợc đỡ trên bệ thử xây dựng bằng gạch, có lan can hạn chế hành trình
dọc và ngang của xe. Dao động cỡng bức đợc tạo ra nhờ tang trống 4 đợc dẫn động
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

6

TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

hộp số từ động cơ điện 6 qua hộp giảm tốc 5 . Khi bánh xe quay trên tang trống
với tốc độ phù hợp thì hệ thống treo dao động cỡng bức ,các bộ phận khác cũng dao
động theo. Biên độ dao động đợc ghi lại nhờ thiết bị đo ghi lắp trên sàn bệ thử.
* u 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 đờng ra vào rộng, cần có hầm sâu
hoặc cầu dẫn cao.

4 Kiểu tạo dao động cỡng bức loại tay quay thanh truyền

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc
1: Con lăn

5: Bánh đà truyền động

2: Bánh xe

6: Thiết bị ghi

3: Thiết bị chẩn đoán

7,9 : Giá đỡ hình nêm

4: Đát trích

8: Quả cam

Bánh xe đợc đặt trên giá đỡ hình nên 7 và 9 , bánh xe 2 đè lên con lăn
số 1 và quả cam 8 . Quả cam 8 sẽ truyền dao động cỡng bức cho xe ôtô. Bộ
tín hiệu 4 sẽ truyền tín hiệu dao động cho thiết bị đo 5.
* Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dẻ tiền thiết bị dễ kiểm tra thay thế.
* Nhợc điểm: Thiết bị đo ghi bố trí phức tạp cồng kềnh, thiết bị đo ghi khó
chính xác.
C. Kết luận và lựa chọn.
Từ việc nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý làm việc, phân tích các u nhợc điểm
của các loại bệ thử nói trên. Kết hợp với các yêu cầu cụ thể của tình hình hiện nay

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

7


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

ở Việt Nam cần có những trạm bảo dỡng sửa chữa nhỏ có chức năng đa dạng, đáp
ứng kiểm tra cho nhiều loại xe do đó ta chọn loại bệ thử tạo dao động cỡng bức tay
quay thanh truyền làm phơng án thiết kế vì loại bệ thử này vừa tiết kiệm đựơc diện
tích nhà xởng và vừa dễ chế tạo, lắp đặt nên phù hợp hơn các loại bệ thử khác.
Đồng thời nó phù hợp với bệ thử có tải trọng lớn đáp ứng đợc yêu cầu thử với loại
xe ôtô khách 40 chỗ ngồi.
* Sơ đồ khối của bệ thử

1: Tay quay

2: Thanh truyền

3: Tấm nâng

4 : Các con lăn

5: Bánh xe
Nguyên lý làm việc
Tay quay 1 nhận truyền động từ động cơ điện qua thanh truyền 2 và tấm
nâng 3 làm cho xe dao động lên xuống. Hai con lăn 4 có tác dụng ngăn ngừa khả
năng ôtô vợt ra khỏi bệ thử và tạo điều kiện cho ôtô dao động cơng bức ổn định. Để
đo đợc dao động của ôtô ta có thiết bị đo ghi gắn vào vỏ xe.
* Sơ đồ và nguyên lý làm việc của bệ
8
4
6
7

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

8


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

4
5

3

2

1

1: Động cơ điện

2: Khớp nối

3: Hộp giảm tốc

4: Tấm nâng

5: Các con lăn

6 : Thanh truyền

7: Tay quay

8: Bánhxe

Với loại bệ thử này các hệ thống dẫn động đều đợc bố trí dới hầm còn bộ
phận đo ghi đợc thiết kế trên nền.
* Nguyên lý hoạt động:
Động cơ điện 1 quay làm trục sơ cấp của hộp số quay, thông qua khớp nối.

Hộp số 3 có tác dụng làm giảm tốc độ của động cơ để phù hợp với tốc độ của yêu
cầu chẩn đoán. Tay quay 7 quay sẽ làm cho thanh truyền 6 quay làm cho tấm nâng
4 chuyển đọng lên xuống làm cho xe dao động lên xuống. Thiết bị đo ghi sẽ đợc
gắn vào các vị trí cần đo ghi, dao động của hệ thống treo của ôtô sẽ đợc truyền lên
đầu của bút ghi để ghi lại các giá trị cần ghi.
* Yêu cầu của bệ thử:
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

9


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

- Độ bền của các chi tiết phải đảm bảo, chịu đợc tải trọng động khi chuẩn đoán.
- Đảm bảo cho ôtô chuyển động dễ dàng và an toàn khi ra vào.
- Phải thuận tiện cho công tác kiểm tra, điều chỉnh và bảo dỡng sửa chữa.

Phần II
Tính toán động học và
động lực học

Bệ thử thiết kế ra phải đảm bảophải đảm bảo kiểm tra cho tất cả các loại xe
khách có số chỗ ngồi bé hơn, bằng hoặc lớn hơn 40 chỗ ngồi một chút, tức là kích
thớc nhỏ ( kích thớc trong) của bệ thử phải phù hợp với kích thớc của xe bé nhất,
kích thớc lớn ( kích thớc ngoài) của bệ thử phải phù hợp với kích thớc của xe lớn
nhất. Vi vậy, ta cần phải có các thông số kỹ thuật của một số xe tham khảo ở bảng

dới:

Bảng thông số kỹ thuật
Loại xe
T.Số kỹ thuật
Số chỗ ngồi

IKARUS-

SKÔĐA-

180

706RTO

Laz-699H

IKARUS-

TT-660A

Scoto

60

38

41

41

38

42

50

Trọng lợng bản thân

8760

8700

8550

7950

5500

7400

P0(KG)
Trọng lợng phân bố

3650

3200

3290

3180

1600

3300

lên cầu trớc Z1
Trọng lợng phân bố

5110

5500

4770

3900

4100

5260

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

10


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ
lên cầu sau Z2

Kích thớcbao ngoài

10450*

L0* B0 * H0

2500*3004

TK bệ thử hệ thống treo

10840*

10540*

2500*2940 2500*2950

( mm)
Chiều rộng cơ sở tr- 1740
ớc, sau (B) mm
Chiều dài cơ sở
L (mm)
Cỡ lốp

9600*

8050*

9350*

2500*2850 2460*2924 2500*3000

2125

1855

1700

1700

1815
5000

1740
4000

1780
5500

9-20

11-20

1800
5150

5450

1865
5545

280-508p

11-20

11-20

11-20

Theo bảng thống kê trên ta đi tính toán động học và động lực học cho thoả
mãn các yêu cầu về hình dạng hình học, thông số kích thớc đối với mỗi loại xe.

I. Tính toán động học
1) Các kích thớc cơ bản của bệ thử.
a) Bán kính của lốp :
- Bán kính của bánh xe là :



d

rbx= 0 B + 2


Trong đó :
B: Chiều rộng của lốp xe

B = 11 in

d: Đờng kính vành bánh xe d = 20 in
0: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp

0 = 0.93

rbx= 0.93(11 + 20/2)25.4 = 496 mm 0.5 m
b) Chiều cao nâng của bệ thử
b

H = 100 (mm)

c) Kích thớc của tấm nâng
*Chiều dài tấm nâng

H/2

BL
Bn
L tn

a

a

SV TH: NguyễnbQuang Cờng

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

11

Bt
B min

B max


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

Ltn =

TK bệ thử hệ thống treo

Bn Bt
2

Trong đó:
+ Bn : khoảng cách giữa hai mép ngoài của tấm nâng.
Bn = Bmax + 2a
= B + BL +2a
B : chiều rộng cơ sở của xe lớn nhất B = 2125mm = 2.125(m)
(xe Laz 699H)
BL : chiều rộng của lốp BL = 280 mm = 0.28m
a : hệ số tính đến ảnh hởng của chủng loại ôtô thông thờng
a= 0,2 (m) - tính cho xe khách
Suy ra:

Bn = 2125 +280 +2*200 = 2805 mm =2.805 (m)

+ Bt : là khoảng cách hai mép trong của trục cam.
Bt = B - BL 2a
B: chiều rộng cơ sở của xe nhỏ nhất B = 1700mm = 1.7 (m)
(với xe scoto)
=> Bt = 1700 - 280 2*200 = 1020mm = 1.02m

Vậy:
Ltn =
Lấy

2805 1020
=890.5mm
2

Ltn = 900mm = 0.9 (m)

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

12


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Z1
Z2

* Chiều rộng tấm nâng
B = 200 (mm)
d) Diện tích của mặt phẳng tấm nâng
Stn = Ltn * Btn = 900*200 = 180000 mm2 = 0.18 dm2
e)Chiều dài thanh truyền
L = 150 (mm)

2) Chế độ tốc độ
Xác định khoảng tốc độ góc của tay quay.
tq =2*f
f: tần số của dao động cỡng bức của bệ để ít ảnh hởng đến kết quả đo ghi
f = 1 ữ 4 (Hz)

là:

tq = 2*3.14 *(0.5 ữ 4) = 6.28 ữ 25.12 (rad/s)
Số vòng quay của tay quay là:

n=

30 * tq



=

30 * (6.28 ữ 25.12)
= 60 ữ 240(vg / ph)
3.14

II. Tính toán động lực học của bệ
1) Sơ đồ tải trọng tác dụng lên tấm đẩy

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

13


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Ta có :
Z = Z1= Z2 = G/2 = 5500/2 = 2750 (KG)
2) Chọn động cơ điện
Công suất động cơ đợc tính
Nđc = Nra/
Trong đó :
Nra: là công suất cần thiết của tấm nâng
Nra =
ở đây:

P *V
(Kw)
1000

P = Z1 = 2750 (KG)
V: Vận tốc thử
V= tq*H/2 = (6.28 ữ 25.12)* 0.05 = 0.314 ữ 1.256 (m/s)

Chọn V = 1 m/s
: Hiệu suất của bộ truyền
= hs.K.5ổ = 2br.K.5ổ
br : Hiệu suất của bộ truyền bánh răng trụ, br = 0.97
K : Hiệu suất của khớp nối, K = 1

ổ : Hiệu suất của cặp ổ lăn, ổ = 0.995
= 0.972 * 1 * 0.9955 = 0.92
Công suất của trục cam là:
Nra =

2750 *1* 9.81
= 27 (KW)
1000

Vậy công suất cần thiết của động cơ điện là:
Nđc = NTC/ = 27/0.92 = 29.35 (KW)
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

14


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Từ kết quả tính đợc ta tra bảng thông số động cơ ta chọn đợc loại động cơ
thích hợp là :
Ký hiệu

: A02-81-4

Công suất : 40 (Kw)
Tốc độ

: 1460 (v/p)

3) Phân phối tỷ số truyền

i=

Tỉ số truyền chung:

ndc
ntq

nTC : Số vòng quay của tay quay
ntq =

Suy ra:

30 *V
30 *1
=
= 191 (v/p)
* R 3.14 * 0.05

i =1460/191 = 7.64

Ta có:
i = iK * ibn *ibt
iK : tỉ số truyền của khớp nối, iK = 1
ibn : tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng nghiêng cấp nhanh
ibt : tỉ số truyền của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng cấp chậm

Để tạo điều kiện bôi trơn bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng phơng pháp ngâm dầu. Ta chọn ibt =1.25 ibt
Suy ra: ibt = 2.5 ibn = 3

phần III
Thiết Kế thiết bị đo ghi

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

15


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

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 đó. Thiết bị đo ghi của các bệ sẽ
đảm nhận công việc này. Độ chính xác của kết quả đo phụ thuộc nhiều vào độ
chính xác của thiết bị đo.
I. Sơ đồ cấu tạo

11

13 12

10
9
19

8
14

7
15

6
5
1

4
3
16
2

17
1: Động cơ

18

2: Khớp nối

3: Hộp số

4: Trục ra của hộp số

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

16


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

5: Mặt bích

6: Tang trống

7: ống trợt

8: Trục di động

9:Khớp cầu

10: ống dẫn hớng

11: Khớp bản lề

12:Trục chủ động

13: Cặp

14: Thanh dẫn động bút

15: Cơ cấu kẹp bút và bút

16:Đế bắt động cơ

17: Trục cố định

18: Đế

19: Thanh giữ ống trợt 7
II. Nguyên lý làm việc
Động cơ 1 quay làm quay trục sơ cấp của hộp số 3 thông qua khớp nối 2.
Trục thứ cấp của hộp số 3 làm quay tang trống 6 cũng nhờ mặt bích 5. Tang trống
đợc đỡ trên hai ổ bi, cặp 13 đợc bắt chặt vào ôtô, khi ôtô dao động lên xuống qua
các thanh dẫn động 12và 13 làm cho trục di động 9 trợt lên xuống trong ống trợt 7
(trục 11 có thể trợt ra vào trong thanh ống dẫn hớng 10 nhờ sống trợt). Khi trục 8
trợt lên xuống qua các thanh dẫn động bút 14 và cơ cấu kẹp bút làm cho bút chuyển
động lên xuống để ghi lại dao động lên trên giấy gián trên tang trống 6. 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. Thanh trợt 11 và 12 có làm sống trợt trong nhau
có tác dụng thò ra thụt vào nhằm thay đổi phù hợp với chiều rộng của từng xe,
đồng thời nó đảm bảo cho dao động ngang của xe không ảnh hởng đến độ chính
xác của kết quả đo. Cũng nhờ khớp cầu 9 và các thanh 10,12 có thể thay đổi đợc
chiều dài làm cho khi xe vừa lắc dọc vừa lắc ngang cũng không ảnh hởng đến kết
quả đo. Khớp bản lề 11 và các bu lông để lắp khớp cầu10.
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
hởng. Vùng cộng hởng ở tần số cao đó là vùng 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.
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

17


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

A

1

2



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

Vùng cộng hởng trong khoảng 1 đến 2 có tần số ftb = 0,5 ữ4 (dđ/giây).
Để nhất quán với phần tính toán về động học của bệ ta đi tính tần số dao
động:

f =
Trong đó:

Vtn
2 * * H / 2

VT là vận tốc của tấm nâng, VT = (m/s)
f =

1
= 3.2 (dđ/s)
2 * 3.14 * 0.5

Vậy chu kỳ doa động T = 1/f = 1/3.2 (s)
Để đầu bút 16 vẽ đợc một chu kỳ dao động của xe nên giấy thì băng giấy phải
dịch chuyển một đoạn với thời gian bằng T. 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:

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

18


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

V = L/T = 0,32 (m/s)
Tốc độ quay của tang quay là :
nt =

60 *1000 *Vtn

D

Trong đó:
D là đờng kính của tang quay. Chọn D = 250 (mm)
Tốc độ quay của tang quay là:

nt =

60 * 1000 * 0.32
= 23 (vòng/phút)
3.14 * 250

2) Xác định các kích thớc cơ bản của thiết bị
- Đờng kính của tang trống: D = 250 mm
- Chiều cao tang trống : H = 500 mm
3) Tính toán lò xo bút
D

d

Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép cacbon có [] = 500 N/mm2
- Đờng kính của dây lò xo
d 1.6

k * Plx * C
[ ]

Trong đó:
[] : ứng suất xoắn cho phép. Vật liệu chế tạo lò xo chọn là thép cácbon có
[] = 600(N/mm2)

Plx : lực nén của lò xo tác dụng lên bút
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

19


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

Plx = c * l
c: độ cứng của lò xo, c = 50 KG/cm
l: độ nén của lò xo; Chọn l = 1cm .
Plx = c * l = 50 * 1 = 50 KG
C = D/d = 5 ữ 8 . Chọn C = 5 tra bảng P73, k = 1.29
D: đờng kính trung bình của vòng lò xo.
Từ đó ta có:

d 1.6

1.29 * 500 * 5
600

= 3.7

(mm);

Chọn d = 4 mm

D = d*C = 5*4 = 20 (mm)
Số vòng làm việc của lò xo:
n0 =

l * G * d
8 * C 3 * Plx

Trong đó:
G: Mô đun đàn hồi dịch chuyển, G = 8 * 104(N/mm2)
Do đó:
n0 =

10 * 80000 * 4
8 * 53 * 500

7 (vòng)

Số vòng toàn bộ của lò xo là:
n = n0 + 2 = 9 (vòng)
Chiều dài toàn bộ của lò xo ở trạng thái tự do là
L = n*d + 1(n0 + 1 ) + l
1 : khe hở cực tiểu giữa vòng lò xo khi chịu lực; Chọn 1 = 0.75 mm
L = 9*5 +0.75 (7 + 1) +10 = 61 (mm)
Kiểm tra lò xo theo ứng suất cắt

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

20


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

=

=

8 * Plx * D * k
[ ]
*d3

8 * 500 * 20 *1.29
= 513 N/mm2 thoả mãn yêu cầu
3
3.14 * 4

4) Lựa chọn động cơ

Để chọn động cơ điện cần tính công suất cần thiết
Gọi công suất ra cần thiết trên băng tải là Nr
Nr =

P *V
( KW )
100

Trong đó:
P là lực vòng trên tang .

P

=

Fms1

+

Fms 2

Với Fms1 là lực ma sát sinh ra giữa đầu bút và tang trống.
Fms1 = Plx *f
f: là hệ số ma sát giữa đầu bút và tang trống , Chọn f = 0.02
Suy ra:
Fms1 = 50 * 0.02 = 1 KG = 10 N
Fms2 : là lực ma sát sinh ra trong các ổ lăn . chọn Fms2 = 2N
P = 10 + 2 = 12 N
Do đó ta đợc:

Nr =

12 * 0.32
= 0.00384( KW )
1000

Công suất cần thiết của động cơ là

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

21


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

N ct =

TK bệ thử hệ thống treo

Nr
(KW )


: Hiệu suất chung của bộ truyền
= KN*br*tv*3ổ
KN = 1 là hiệu suất củakhớp nối
br = 0.97 là hiệu suất bộ truyền bánh răng
tv = 0.65 là hiệu suất của trục vít
ổ = 0.995

là hiệu suất của cặp ổ lăn
= 1*0.97* 0.65 * 0.9953 = 0.62

Thay tất cả các giá trị vào công thức (1) ta đợc:
Nct =

0.00384
= 0.0062 (KW)
0.62

Cần phải chọn động cơ có công suất lớn hơn hoặc bằng công suất cần thiết,
ta chọn động cơ điện có các thông số sau:
Kí hiệu động cơ : 4A50A4Y3
Công suất định mức là N = 0.06 (KW)
Số vòng quay định mức là n = 1378 (vg/ph)
3) Phân phối tỷ số truyền.
Tỷ số truyền chung của bộ truyền là:
i = ibr* itv = ndc/nr = 1378/23 = 60
Mà:
i = iKn*ibr* itv
Trong đó :
iKn : tỷ số truyền của khớp nối
ibn : tỷ số truyền bộ bánh răng
itv : tỷ số truyền bộ bánhvít
Chọn iKn =1 thì

ibr* itv = 60

Để tạo điều kiệm bôi trơn các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc bằng
phơng pháp ngâm dầu . Ta chọn

ibr =2

GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

22


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

itv* 2 = 60 => itv = 30

Bảng thống kê số liệu tính đợc:
Trục Trục
động cơ

Thông số
i

I

II

iKn =1

ibr =2

n (v/ph)

1378

1378

N (kW)

0.06

0.06

III

itv =30
689

23

0.058

0.037

IV. Thiết kế hộp giảm tốc bánh răng trục vít
1). Thiết kế bộ truyền bánh răng
a) Chọn vật liệu chế tạo bánh răng.
- Bánh nhỏ:
Thép 45 thờng hoá: kb = 600 (N/mm2) ; ch = 300 (N/mm2); HB = 190
Phôi rèn giả thiết đờng kính < 100 (mm)
- Bánh lớn:
Thép 35 thờng hoá:kb = 500 (N/mm2); ch = 260 (N/mm2);
HB = 160
Phôi rèn giả thiết đờng kính < 300ữ500 (mm)
b) Định ứng suất tiếp xúc cho phép:
Số chu kỳ làm việc của bánh răng đợc tinh theo công thức sau

2

Mi
Ntd = 60u
ni.Ti
M max

Trong đó:
u: Số lần ăn khớp của 1 răng khi bánh răng quay đợc 1 vòng
Mi, ni ,Ti : Mô men xuắn, Số vòng quay trong một phút, Tổng thời gian làm
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

23


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

việc ở chế độ i
Mmax : Mô men lớn nhất tác dung lên bánh răng (không tính mô men quá tải
trong thời gian ngắn)
- Số chu kỳ làm việc của bánh lớn :
N2=5*300*715*60 (5 + 0.72*3) =416*106 >No
- Số chu kỳ làm việc của bánh nhỏ:
N1 = i. N2 = 2*416.106 = 832*106
Do N1 và N2 đều lớn hơn số chu kỳ cơ sở của đờng cong mỏi tiếp xúc nên
khi tính ứng suất cho phép của bánh nhỏ và bánh lớn lấy KN = 1

ứng suất tiếp xúc của bánh răng tính theo công thức sau:
[]tx =[]Notx*K N

(CT 4/38)

[]Notx : ứng suất tiếp xúc cho phép khi bánh răng làm việc lâu dài [N/mm2]
- ứng suất tiếp xúc của bánh nhỏ:

[]tx1 = 2.6*190 = 494(N/mm2)

- ứng suất tiếp xúc của bánh lớn:

[]tx2 = 2.6*160 = 416 (N/mm2)

Để tính sức bền ta dùng thông số []tx2 = 416 (N/mm2)
c) Chọn sơ bộ hệ số tải trọng:

k = 1.3

d) Chọn hệ số chiều rộng bánh răng : A = 0. 4
e) Tính khoảng cách trục A.
1.05 * 10 6
A (i + 1)3
i * [ ]tx

2

k*N

* n2

1.05 * 10 6
A (2 + 1)3
2 * 416

2

1.3 * 0.06

= 23(mm)
0
.
4
*
689


Chọn khoảng cách trục : A = 30 (mm)
d) Tính vân tốc vòng và chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng.
V=

2. . A.n1
2 * 3.14 * 30 * 1378
= 1.5( m / s )
=
60 * 1000 * (i n + 1) 60 * 1000 * (2 + 1)

- Với vận tốc vòng trên có thể chọn cấp chính xác chế tạo bánh răng : 9
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

24


TKMH : BDKT và CĐ ÔTÔ

TK bệ thử hệ thống treo

e). Xác định mô đun, số răng và góc nghiêng của răng:
- Mô đun pháp: mn = (0.1ữ0.2)A = (0.3ữ0.6) (mm)
- Lấy m =1
- Số răng bánh nhỏ : Z1 =2A/[m (i+1)] = 2*30/[1*(2+1)] = 20 (răng)
- Số răng bánh lớn : Z2 = i.Z1 = 2*20 = 40 (răng)
- Chiều rộng bánh răng: b = A*A=0.4*30 = 12 (mm)
Chọn chiều rộng bánh răng : b = 15 (mm)
- Góc ăn khớp n = 200
- Đờng kính vòng chia:
d1 = m*Z1 = 1*20 = 20 (mm)
d2 = m*Z2 =1 *40 = 40 (mm)
- Khoảng cách trục: A = 30 (mm)
- Chiều rộng bánh răng: b = 15 (mm)
- Đờng kính vòng đỉnh:
De1 = d1+ 2m = 20 + 2*1 = 22 (mm)
De2 = d2 +2m = 40 + 2*1 = 42 (mm)
- Đờng kính vòng chân:
Di1 = d1 2m = 20 2*1 = 18 (mm)
Di2 = d2 2m

= 40 2*1 = 38(mm)

2. Thiết kế bộ truyền trục vít bánh vít
a) Chọn vật liệu chế tạo
Giả thiết vận tốc trợt Vt < 2 m/s . Chọn vật liệu chế tạo bánh vít bằng gang xám
C 12-28, đúc trong khuân cát và vật liệu làm trục vít bằng gang C 15-32, trục vít
đợc mài.
b) Định ứng suất cho phép của răng bánh vít
Với Vt < 2 m/s tra bảng 4-5 trang 71sách TKCTM ta có []tx=150(N/mm2).
Đồng thời tra bảng 4-4 ta tìm đợc []u = 0.12bu = 0.12*280 = 34(N/mm2)
Những ứng suất trên là số chu kỳ ứng suất No = 107
GV HD : Nguyễn Đức Tuấn

SV TH: Nguyễn Quang Cờng

25