پروژه رشته صنایع در مورد طراحی صنعتی – قسمت سوم

فصل اول:

معرفی انواع كمك فنرها

و لرزه گیرها

سیستم تعلیق

لرزش‌های پی‌درپی بدنه خودرو سبب خستگی راننده و سرنشینان می‌شود. در پی آن كارایی و بازدهی رانندگی و عمر مفید خودرو كاهش یافته و سلامتی انسان به خطر می‌افتد. بنابراین مدل‌سازی مود سواری خودرو و به سازی پاسخ لرزشی آن با بهره‌ از میراینده‌های ارتعاشی از دیدگاه‌های مهم در طراحی خودرو بوده، كه آسایش سرنشین، افزایش دوام خودرو، ایمنی و افزایش كنترل خودرو را به دنبال دارد.

نکته مهم : برای استفاده از متن کامل تحقیق یا مقاله می توانید فایل ارجینال آن را از پایین صفحه   کنید. سایت ما حاوی تعداد بسیار زیادی مقاله و تحقیق دانشگاهی در رشته های مختلف است که می توانید آن ها را به رایگان   کنید

خاصیت میرایش ارتعاشات و لرزش‌ها و رفع بعضی از اغتشاشات حركت در خودرو و حفظ بعضی ویژگی‌های مناسب جهت ایمنی،‌ از ویژگی‌های مناسب مكانیكی است كه انجام آن با یك وسیله مكانیكی امكان‌پذیر است . مجموعه مشخصی كه فراهم‌گر هدف بالا است، سیستم تعلیق نام دارد. این مجموعه قلمرو وسیعی را با خواص و وظایف متفاوت در بر دارد.

نقش سیستم تعلیق در خودرو مهار چرخ در فضا (در سه راستای Z , Y , X) و فراهم كردن حركات خطی و زاویه‌ای مناسب آن است . نیز چرخ‌ها را به صورت تكیه‌گاهی امن در زیر خودرو نگاه می‌دارد به گونه‌ای كه چرخ‌ها توان مهارسازی نیروهای اعمالی به خودرو (گرانش، گریز از مركز، نیروهای رانشی و ترمزی و …) را داشته باشند. ویژگی‌های سختی و میرایی تعلیق بایستی چنان برگزیده شوند كه پایداری و آسایش خودرو تامین گردد.

برای پی بردن به جایگاه سیستم تعلیق، خودرو را در سه حالت زیر در نظر می‌گیریم :

بی‌تعلیق : بدون سیستم تعلیق، تایر و بدنه معلق می‌باشند. در نتیجه هر ناهمواری در سطح جاده ، به سرنشینان خودرو منتقل خواهد شد.

با تعلیق و بی‌لرزه‌گیر : در این حالت تایر به زمین چسبیده ولی بدنه معلق می‌باشد. در نتیجه بدنه خودرو به طور مداوم به بالا و پایین نوسان می‌كند.

با تعلیق و لرزه‌گیر : در این حالت تایر و بدنه به زمین چسبیده است و لرزه‌گیر، نوسانات فنر را دفع می‌نماید چرخ‌‌ها به راحتی به بالا و پایین حركت كرده و پایداری، اطمینان و راحتی خودرو را در پی خواهد داشت.

شكل 1 ـ مقایسه خودرو بدون تعلیق، با تعلیق بدون لرزه‌گیر و با تعلیق كامل

زیر بخش‌های عمده سیستم تعلیق شامل تایر،‌ فنر و لرزه‌گیر می‌باشد كه وظیفه آنها برقراری تماس بین چرخ و زمین، ایمنی و راحتی سرنشینان می‌باشد. نیز برای كاهش و در صورت امكان حذف سر و صدا و ارتعاشات، موادی چون لاستیك، چرم، اسفنج،‌ فنرهای متفاوت (مارپیچی، شمشی و میله‌های پیچشی) و ضربه‌گیرهای مختلف (اصطكاكی، هیدرولیكی و گازی) به كار می‌رود.

زیربخش‌های سیستم تعلیق

فنر

فنر عنصری انرژی دهنده و گیرنده می‌باشد كه بر اثر تغییر شكل كشسان انرژی پتانسیل آن تغییر می‌كند. در یك سیستم مكانیكی سختی نمایانگر ویژگی‌های فنریت آن است.

در تعیین ویژگی‌های فنریت سیستم‌های مكانیكی باید انعطاف‌پذیری قطعات را نیز لحاظ كرد. محاسبه سختی مؤثر یك مجموعه به سادگی و با بهره از قانون برآیند فنرها امكان‌پذیر است. اگر دو عضو به صورت سری قرار گرفته باشند، آنگاه فنر معادل به قرار زیر است :

(1-1)                                                                                 

اگر دو عضو به صورت موازی قرار گرفته باشند، آنگاه فنر معادل به قرار زیر است:

(1-2)                                                                                

شكل 2 ـ روش‌های مختلف سرهم‌بندی فنر : روش موازی، روش سری و روش پیچشی

ویژگی‌های مكانیكی فنر

فنرها بر پایه رفتار و ویژگی‌های نیرویی به دو دسته خطی و ناخطی تقسیم می‌شوند. در بیشتر فنرها، نیروهای فنر تابعی از تغییر شكل آن به قرار زیر است :

(1-3)                                                                    

از آنجا كه چرخش این میدان صفر است، بنابراین یك میدان نیروی پایستار است. تابع پتانسیل (انرژی پتانسیل) این میدان پایستار به قرار زیر است :

(1-4)                                                        

(1-5)                                            

دسته‌بندی فنرها

فنرها گونه‌های مختلفی دارند، كه انواع پركاربرد آن در صنعت به قرار زیر است :

فنر مارپیچ

فنر مارپیچ مفتولی فولادی است كه به صورت حلقه‌ای پیچانده شده است (شكل   ). فنر مارپیچ برای مقاومت در برابر بارهای كششی، فشاری یا پیچشی ساخته می‌شود. سختی یك فنر مارپیچ به قرار زیر است :

(1-6)                                            

d : قطر مفتول فنر

N : تعداد حلقه‌های فنر

R : شعاع میانگین فنر

G : مدول برشی

شكل 3 ـ ساختار فنر مارپیچ

شكل 4 ـ گونه‌های مختلف انتهای فنر مارپیچ

فنر مارپیچ نرم‌تر از فنر تخت است، یعنی دارای سختی كمتری می‌باشد. این گونه فنرها كاربرد فراوانی در سیستم‌های تعلیق خودرو دارا می‌باشند. فنرهای مارپیچ به كار رفته در سیستم تعلیق بیشتر به صورت عمودی نصب می‌شوند و بنابراین به فضایی مناسب نیاز دارند. اصطكاك در این گونه فنرها ناچیز و تنها در محل تماس فنر با بدنه مطرح است. تنش اصلی ایجاد شده در این گونه فنرها تنش برشی است، اگر چه كمی‌هم در اثر خمش دچار تنش می‌گردند.

فنرهای مارپیچ بهترین خاصیت را برای جذب انرژی ناشی از حركات ارتعاشی خودرو دارا می‌باشند و از این نظر بهترین كارایی را دارند. فنرهای مارپیچ اجازه انحرافهای بزرگتری را نسبت به فنرهای تخت می‌دهند و بنابراین آسایش و نرمی‌بیشتری را نسبت به فنرهای تخت برای سرنشین خودرو فراهم می‌آورند. امروزه در سیستم تعلیق جلو و پشت سواری‌ها فنر مارپیچ بكار می‌رود و دیگر از فنرهای تخت استفاده نمی‌شود.

شكل 5 ـ گونه‌های مختلف اتصال و قرارگیری فنر مارپیچ

فنرهای پیچشی

در فنرهای پیچشی تغییر شكل زاویه‌ای سبب ایجاد گشتاور پیچشی است. ارتباط نیرو و جابجایی در فنرهای پیچشی به قرار زیر است :

(1-7)                                                        

میله پیچشی

میله پیچشی محوری فولادی است كه در برابر گشتاور پیچشی قرار گرفته و تغییر شكل آن زاویه‌ای است.

شكل 6 ـ نمای هندسی فنر پیچشی

میله پیچشی بیشتر در سیستم‌های تعلیق جداگانه به كار می‌روند، كه از یك سو به شاسی متصل بوده و از سوی دیگر توسط یك بازو به چرخ متصل می‌شود و این بازو رابطی است میان لرزش‌های خطی چرخ و لرزش‌های زاویه‌ای میله پیچشی . سختی این گونه فنرها از دو بخش زیر شكل یافته است :

سختی پیچشی میله Kφ

سختی خمشی بازو Kb

این دو بخش به صورت سری قرار گرفته‌اند و بنابراین سختی كل به قرار زیر است :

(1-8)                                                                    

میله پایدارنده

یكی از زیربخش‌های مهم سیستم تعلیق میله‌های پایدارنده است، كه برای افزایش پایداری به كار می‌رود. نمونه‌ای از میله‌های پایدارنده، میله‌ای است كه میل موج گیر (میله پادغلت) نامیده می‌شود. میل موج گیر میله‌ای فلزی است كه به دو بازوی كنترلی چرخ‌های درونی و بیرونی متصل می‌شود. هنگام افت و خیز یكی از چرخ‌ها، میل موج‌گیر حركت را به چرخ دیگر انتقال می‌دهد. میل موج گیر یك تراز بالا در هنگام رانندگی ایجاد می‌كند و سبب كاهش حركات لرزشی در هنگام چرخش خودرو است . با توجه به پارامترهای طراحی میل موج‌گیر می‌توان تا 15 درصد در برابر حركت غلتشی خودرو در هنگام چرخش ایستادگی كرد. میله پادغلت در واقع نوعی فنر پیچشی است با این تفاوت كه در سیستم‌های یكپارچه نصب شده و تنها در برابر غلتش نسبی محور و شاسی واكنش نشان می‌دهد.

كاربرد میله‌های پادغلت در سیستم تعلیق

هنگامی‌كه بدنه می‌غلتد و یا یكی از چرخ‌ها روی دست‌انداز یا درون چاله قرار می‌گیرد، میله پادغلت سبب افزایش سختی فنریت تعلیق است، یعنی فنریت آن را كاهش می‌دهد. هنگامی‌كه خودرو در راستای مستقیم حركت می‌كند، میله پادغلت، سبب نرمی‌فنریت تعلیق شده و بنابراین خوش سواری خودرو را بهبود می‌بخشد.

میله پادغلت یك میله پیچشی می‌باشد كه به چند بخش تقسیم شده است و به صورت كناری و با یاتاقان و بوش‌های لاستیكی به بدنه لولا می‌شود و همینطور از دو طرف به بازوهای لنگیده متصل شده است.

كاركرد میله پادغلت

اگر افت و خیز چرخ‌ها برابر باشد، آنگاه بازوهای لنگیده همسو بوده و بنابراین میله پادغلت نقشی در سختی غلتشی محور نخواهد داشت.

اگر افت و خیز چرخ‌ها برابر نباشد ، به طور نمونه چرخ راست روی برآمدگی قرار گرفته و بالا رود، در این حالت بازوی كنترل سمت راست بالا رفته و سبب گردش بازوی لنگیده چسبیده به آن سوی راست می‌شود. اما بازوی لنگیده سمت چپ تغییر نكرده و بنابراین تفاوت زاویه گردش بازوهای لنگیده سبب ایجاد گشتاور در میله پادغلت می‌شود و بنابراین نیرویی رو به بالا در سمت چپ بدنه ازطریق یاتاق‌های بوش های لاستیكی اعمال می‌شود و بنابراین سمت چپ بدنه به بالا می‌رود. بنابراین سمت راست چرخ‌ها بالا رفته و بنابراین بدنه بالا می‌رود و در سمت چپ كشش میله پادغلت سبب بالا رفتن بدنه می‌شود. بنابراین بدنه بدون غلتش در موقعیت بالاتری قرار می‌گیرد. بنابراین وظیفه میله پادغلت جلوگیری از غلتش و كجی بدنه با تغییر ارتفاع آن است.

فنر تخت

فنر تحت در هر دو سیستم تعلیق جلو و پشت به كار می‌رود. این فنرها به صورت كناری نیز به كار می‌روند و با این طرح وسط فنر به اسكلت متصل شده و هر یك از دو انتهای آن یك چرخ را نگهداری می‌كند. طرز عمل این فنرها مانند تمام فنرهای تخت است موقعی كه چرخ با یك برآمدگی برخورد می‌كند فنر به بالا خم می‌شود ضربه را مستهلك می‌نماید و برعكس هنگامی‌كه چرخ در یك گودی می‌افتد به طرف پایین خم می‌شود بدین ترتیب فنر تخت در وسایل نقلیه مانند فنر مارپیچی عمل می‌كند فنرها معمولا به طور مكانیكی با وسائلی از قبیل بالشتك و بوش لاستیكی از بدنه عایق‌بندی شده‌اند این عمل از انتقال لرزشها به اسكلت و بدنه جلوگیری می‌كند.

در حالت معمول این فنرها بصورت چند لایه می‌باشند كه بزرگترین فنر را شاه‌فنر می‌گویند و لایه‌های دیگر فنر نسبت به شاه فنر كوچكتر می‌باشند و به كمك میله‌ای در وسط به یكدیگر متصل شده‌اند و به وسیله گیره‌های مخصوصی از لغزیدن آنها در جهات مختلف جلوگیری می‌شود. در فنرهای شمشی شاه فنر به كمك میله یا بوش در یك طرف به قاب وصل می‌شود و از طرف دیگر به كمك میله U شكل كه گوشواره نامیده می‌شود به رام خودرو متصل می‌گردد. این گوشواره تغییر طول فنر را در اثر نوسان آن فراهم می‌سازد. همچنین بوش به كار رفته در این فنرها برنجی می‌باشد كه به كمك گریس از سایش آن جلوگیری می‌شود. البته در خودروهای سبك از لاستیك هم استفاده می‌شود.

برای دیدن قسمت های دیگر این تحقیق لطفا” از منوی جستجوی سایت که در قسمت بالا قرار دارد استفاده کنید. یا از منوی سایت، فایل های دسته بندی رشته مورد نظر خود را ببینید.

لینک متن کامل با فرمت ورد

Leave a comment