Giáo trình Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật ô tô - CĐ GTVT Trung ương I

Tài liệu hướng dẫn chi tiết về dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật trong ngành công nghệ ô tô trình độ cao đẳng. Nội dung phù hợp cho sinh viên và giảng

• Trường học: Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I
• Chuyên ngành: Công nghệ ô tô
• Đề tài: Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về dung sai lắp ghép ngành công nghệ ô tô

Dung sai lắp ghép và đo lường kỹ thuật là môn học nền tảng trong chương trình đào tạo cao đẳng nghề công nghệ ô tô tại Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I. Giáo trình cung cấp kiến thức cơ bản về hệ thống dung sai lắp ghép, giúp sinh viên hiểu bản chất các mối lắp ghép trong cơ khí ô tô. Nội dung bao gồm khái niệm dung sai, hệ thống cấp chính xác, phương pháp đo lường và dụng cụ đo thông dụng. Giáo trình được biên soạn theo chương trình chuẩn của Tổng cục Dạy nghề, kết hợp giữa lý thuyết và bài tập thực hành. Mục tiêu đào tạo trang bị cho sinh viên kỹ năng nhận diện dung sai, lựa chọn dụng cụ đo phù hợp và áp dụng trong sửa chữa ô tô. Tài liệu tham khảo các trường đại học kỹ thuật, đảm bảo tính khoa học và thực tiễn.

1.1. Khái niệm dung sai lắp ghép trong ô tô

Dung sai lắp ghép là phạm vi cho phép sai lệch kích thước giữa chi tiết lắp ghép, đảm bảo khả năng thay thế và hoạt động chính xác. Trong ngành ô tô, dung sai ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lắp ráp động cơ, hộp số và hệ thống truyền động. Hệ thống dung sai gồm hai thành phần chính: dung sai kích thước và dung sai hình dạng. Dung sai kích thước xác định giới hạn trên và dưới của kích thước danh nghĩa, trong khi dung sai hình dạng kiểm soát độ lệch bề mặt so với hình học lý tưởng.

1.2. Vai trò môn học trong đào tạo kỹ thuật viên

Môn học dung sai lắp ghép có vị trí quan trọng trong chương trình đào tạo, được bố trí song song với các môn cơ sở như vẽ kỹ thuật, vật liệu cơ khí. Kiến thức dung sai giúp sinh viên hiểu nguyên lý hoạt động của chi tiết máy, lựa chọn phương pháp gia công phù hợp. Đồng thời, môn học cung cấp kỹ năng sử dụng dụng cụ đo như panme, thước cặp, đồng hồ so, phục vụ công tác kiểm tra chất lượng sản phẩm.

II. Phân tích dung sai lắp ghép và tiêu chuẩn kỹ thuật

Hệ thống dung sai lắp ghép được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn TCVN 2244-99, quy định 20 cấp chính xác (IT1-IT18) cho kích thước từ 1mm đến 500mm. Cấp chính xác càng nhỏ, yêu cầu gia công càng cao. Ví dụ, cấp IT6-IT7 áp dụng cho chi tiết máy chính xác trong động cơ ô tô, trong khi IT11-IT13 dùng cho chi tiết kích thước lớn. Sai lệch cơ bản xác định vị trí miền dung sai so với đường không, với 28 sai lệch cho lỗ (A-ZC) và trục (a-zc). Lựa chọn sai lệch phù hợp đảm bảo khả năng lắp ghép và hoạt động ổn định của sản phẩm.

2.1. Hệ thống cấp chính xác và ứng dụng

Cấp chính xác IT1-IT4 sử dụng cho dụng cụ đo, căn mẫu yêu cầu độ chính xác cực cao. IT5-IT7 áp dụng trong cơ khí chính xác như bánh răng, trục cam. IT8-IT10 dùng cho chi tiết cơ khí thông dụng trong hệ thống truyền động ô tô. IT11-IT16 phù hợp với chi tiết kích thước lớn hoặc yêu cầu gia công thô. Giáo trình hướng dẫn sinh viên phân tích ưu nhược điểm từng cấp chính xác, lựa chọn dung sai phù hợp cho từng loại lắp ghép.

2.2. Sai lệch cơ bản và lựa chọn lắp ghép

Sai lệch cơ bản là sai lệch giới hạn gần đường không, xác định vị trí miền dung sai. Ví dụ, sai lệch cơ bản 'h' dành cho trục có dung sai dương, 'H' dành cho lỗ. Kết hợp sai lệch lỗ và trục tạo ra các kiểu lắp ghép như lắp chặt, lắp trung gian, lắp lỏng. Giáo trình cung cấp bảng tra cứu sai lệch cơ bản theo tiêu chuẩn TCVN, giúp sinh viên nhanh chóng xác định kiểu lắp ghép tối ưu cho từng ứng dụng trong ô tô.

III. Phương pháp đo lường dung sai trong thực hành

Đo lường dung sai là kỹ năng quan trọng trong kiểm tra chất lượng sản phẩm ô tô. Giáo trình hướng dẫn sử dụng dụng cụ đo cơ bản như thước cặp (độ chính xác 0.02mm), panme (0.01mm), đồng hồ so (0.001mm). Ngoài ra, sinh viên được học phương pháp đo độ nhám bề mặt theo TCVN 2511-1995, sử dụng thông số Ra (sai lệch trung bình số học) và Rz (chiều cao trung bình nhám). Giáo trình cung cấp quy trình đo, tính toán sai lệch và đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công. Bài tập thực hành bao gồm đo kích thước trục, lỗ, đánh giá độ nhám chi tiết máy.

3.1. Sử dụng dụng cụ đo cơ bản

Thước cặp đo kích thước ngoài, trong, chiều sâu với độ chính xác 0.02mm. Panme đo đường kính trục, lỗ có độ chính xác 0.01mm, phù hợp cho chi tiết yêu cầu dung sai nhỏ. Đồng hồ so đo độ đảo, độ song song với độ chính xác 0.001mm. Giáo trình hướng dẫn hiệu chỉnh dụng cụ, kỹ thuật đo, đọc số đo chính xác. Sinh viên thực hành đo chi tiết mẫu, ghi chép kết quả và so sánh với dung sai cho phép.

3.2. Đo độ nhám bề mặt chi tiết ô tô

Độ nhám bề mặt ảnh hưởng đến ma sát, mài mòn chi tiết máy. Giáo trình giới thiệu phương pháp đo Ra (sai lệch trung bình số học) và Rz (chiều cao trung bình nhám). TCVN 2511-1995 chia độ nhám thành 14 cấp, từ cấp 1 (nhám lớn) đến cấp 14 (nhám nhỏ). Sinh viên học cách lựa chọn dụng cụ đo phù hợp, ghi chép kết quả và đánh giá chất lượng bề mặt sau gia công.

IV. Ứng dụng dung sai lắp ghép trong sửa chữa ô tô

Kiến thức dung sai lắp ghép được áp dụng rộng rãi trong sửa chữa ô tô, từ thay thế chi tiết đến hiệu chỉnh hệ thống. Giáo trình cung cấp quy trình kiểm tra dung sai chi tiết máy, xác định nguyên nhân hư hỏng do dung sai không đạt yêu cầu. Sinh viên học cách lựa chọn chi tiết thay thế phù hợp, đảm bảo khả năng lắp ghép và hoạt động ổn định. Ngoài ra, môn học hướng dẫn sử dụng phần mềm hỗ trợ đo lường, quản lý dung sai trong sản xuất và sửa chữa ô tô. Kết thúc khóa học, sinh viên có thể tự tin áp dụng kiến thức vào thực tế nghề nghiệp.

4.1. Kiểm tra dung sai chi tiết máy ô tô

Quy trình kiểm tra dung sai bao gồm đo kích thước, đánh giá độ nhám, kiểm tra hình dạng. Giáo trình cung cấp biểu mẫu ghi chép kết quả, tiêu chí đánh giá dung sai đạt yêu cầu. Sinh viên thực hành đo chi tiết piston, xy lanh, trục cam, đánh giá độ mòn, độ đảo. Kết quả đo giúp xác định nguyên nhân hư hỏng, lựa chọn phương pháp sửa chữa phù hợp.

4.2. Lựa chọn chi tiết thay thế đúng dung sai

Khi thay thế chi tiết, sinh viên cần kiểm tra dung sai kích thước, hình dạng, độ nhám của chi tiết mới. Giáo trình hướng dẫn tra cứu tiêu chuẩn dung sai, lựa chọn chi tiết thay thế phù hợp. Ví dụ, thay thế bạc lót trục khuỷu cần đảm bảo dung sai lắp ghép đúng tiêu chuẩn, tránh hiện tượng kẹt hoặc lỏng quá mức. Kỹ năng này giúp nâng cao chất lượng sửa chữa, kéo dài tuổi thọ chi tiết máy.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1: MH 10 —01 Giới thiệu: Là môn học cơ sở tuy nhiên dung sai đo lường lại là môn học có nhiều kiến thức bồ ích đối với người học, nó mang lại cho người học những kiến thức về các lắp ghép chỉ tiết, về sai lệch kích thước,.phục vụ cho công việc gia công và chế tạo. Mục tiêu: - Trình bày đầy đủ kích thước danh nghĩa, kích thước thực, kích thước giới hạn, dung sai chỉ tiết, dung sai lắp ghép - Trinh bày rõ đặc điểm của các kiểu lắp ghép: Lắp lỏng - Lắp chặt - lắp trung gian - Trình bày đầy đủ các quy định về lắp ghép theo hệ thống lỗ và hệ thống trục, hai dãy sai lệch cơ bản của lỗ và trục các lắp ghép tiêu chuẩn - Vẽ đúng sơ đồ phân bố miền dung sai theo hệ thống lỗ và hệ thống trục và xác định được các đặc tính của lắp ghép khi cho một lắp ghép - Xác định được phạm vi phân tán kích thước của trục và lỗ để điều chỉnh dụng cụ cắt và kiêm tra kích thước gia công - Giải thích đúng các dạng sai lệch về hình dạng, sai lệch vị trí bề mặt được ghi trên bản vẽ gia công - Biểu diễn và giải thích đúng các ký hiệu độ nhám trên bản vẽ gia công - Tuân thủ đúng quy định, quy phạm về dung sai và kỹ thuật đo. Nội dung chính: 1.1 CAC KHAI NIEM CO BAN VE DUNG SAI LAP GHEP Muc tiéu: - Trinh bay được tính đổi lẫn chức năng trong cơ khí ~ Trình bày được các khái niệm về kích thước và dung sai lắp ghép - Ứng dụng vào việc giải các bài tập có liên quan 1.1 Tính đổi lẫn chức năng trong ngành cơ khí chế tạo 1.1 Bản chất của tính lắp lẫn Máy do nhiều bộ phận hợp thành, mỗi bộ phận do nhiều khâu, khớp, chỉ tiết lắp ghép lại với nhau, trong chế tạo cũng như sửa chữa máy, con người mong muốn các chỉ tiết máy cùng loại có khả năng lắp đổi lẫn được cho nhau - nghĩa là khi cần thay thế nhau, không cần lựa chọn và sửa chữa gì thêm mà vẫn đảm bảo được yêu cầu kỹ thuật của mối lắp ghép. Tính chất đó của chỉ tiết gọi là tính lắp lẫn (đổi lẫn chức năng ).

7 Tính lắp lẫn của một loại chỉ tiết máy là khả năng thay thế cho nhau trong lắp ghép mà không cần lựa chọn và sửa chữa gì thêm vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm đã quy định. Tính lắp lẫn có 2 loại đó là lắp lẫn hoàn toàn và lắp lẫn không hoàn toàn. Nếu trong một loạt chỉ tiết cùng loại, mà các chỉ tiết đều có thé lắp lẫn được cho nhau thì loạt chỉ tiết đó đạt được tính lắp lẫn hoàn toàn; nếu một số trong các chỉ tiết ây không lắp lẫn cho nhau được hoặc khi lắp lẫn cho nhau cần phải gia công thêm mới lắp ghép được thì loạt chỉ tiết đó chỉ đạt được tính lắp lẫn không hoàn toàn. Các chỉ tiết có tính lắp lẫn phải giống nhau về hình dạng về kích thước, hoặc kích thước chỉ được khác nhau trong một phạm vi cho phép nào đó, phạm vi cho phép đó gọi là dung sai.

Như vậy dung sai là yếu tố quyết định tính lắp lẫn, tuỳ theo giá trị của dung sai mà chỉ tiết đạt được tính lắp lẫn hoàn toàn hay lắp lẫn không hoàn toàn. Lắp lẫn hoàn toàn đòi hỏi chỉ tiết phải có độ chính xác cao, do đó giá thành sản phẩm cao. Đối với các chỉ tiết tiêu chuẩn như bu lông - đai ốc, bánh răng, Ô lăn., các chỉ tiết dự trữ, thay thế thường được chế tạo có tính lắp lẫn hoàn toàn. Lắp lẫn không hoàn toàn cho phép các chỉ tiết chế tạo với phạm vi dung sai lớn hơn, thường thực hiện đối với công việc lắp ráp trong nội bộ phân xưởng hoặc nhà máy.2 Vai trò của tính lắp lẫn Tính lắp lẫn trong chế tạo máy là điều kiện cơ bản và cần thiết của nền sản xuất tiên tiến.

Trong sản xuất hàng loạt, nếu không đảm bảo các nguyên tắc của tính lắp lẫn thì không thể sử dụng bình thường nhiều loại đồ dùng phương tiện trong cuộc sống của chúng ta. Ví dụ : Lấp một bóng đèn điện vào đui đèn; vặn đai ốc vào một bulông bất kỳ có cùng kích cỡ kích thước, lắp ô lăn có cùng số hiệu về kích thước vào trục và ổ trục nào đó v. Trong sản xuất, nhờ tính lắp lẫn của chỉ tiết quá trình lắp ráp được đơn giản thuận tiện. Trong sửa chữa, nếu thay thế một chỉ tiết bị hỏng bằng một chỉ tiết dự trữ cùng loại.

Ví dụ: xéc măng, piston .thì máy có thể làm việc được ngay, giảm thời gian ngừng máy để sửa chữa, tận dụng được thời gian sản xuất của nó. Về mặt công nghệ, nếu có các chỉ tiết được thiết kế và chế tạo đảm bảo tính lắp lẫn sẽ tạo điều kiện cho việc hợp tác sản xuất giữa các xí nghiệp, thực hiện chuyên môn hoá dễ dàng, tạo điều kiện để áp dụng kỹ thuật tiên tiến, tô 8 chức sản xuất hợp lý, nâng cao năng xuất và chất lượng, hạ giá thành sản phẩm.2 Kích thước, sai lệch giới hạn, dung sai 1.1 Kích thước Kích thước là giá trị bằng số của đại lượng đo chiều dài (đường kính, chiều dài,.) theo đơn vị đo được lựa chọn. Trong công nghệ chế tạo cơ khí, đơn vị đo thường dùng là milimét (mm) hoặc vạch và qui ước thống nhất trên các bản vẽ kỹ thuật không cần ghi chữ “mm”. Vi dụ chi tiết máy có đường kính 19,95 mm, chiều dài 125,5 mm thì trên bản vẽ chỉ ghi 19,95 và 125,5.2 Kích thước danh nghĩa Kích thước danh nghĩa là kích thước được xác định dựa vào chức năng của chỉ tiết, sau đó chọn cho đúng với trị số gần nhất của kích thước có trong bản tiêu chuẩn.

Ví dụ khi tính toán người thiết kế xác định được kích thước của chỉ tiết là 35,785 mm; đối chiếu với bản tiêu chuẩn chọn kích thước là 36 mm. Kích thước 36 mm này là kích thước danh nghĩa của chỉ tiết. Kích thước danh nghĩa được dùng đề xác định các kích thước giới hạn và tính sai lệch. Kích thước danh nghĩa của chỉ tiết lỗ ký hiệu là D; của chỉ tiết trục ký hiệu là d (hình 1.1) a) Trục b) Lỗ Hình 1.

Ký hiệu kích thước của trục và lỗ Bảng 1.1: Các kích thước tiêu chuẩn được cho trong khoảng từ 1 đến 500mm (TCVN 192 — 66. Kích thước ưu tiên) KT 2,2 5,0 11,0 25,0} 55,0 1250| 280,0 1,05 24 5,2 11,5 26,0} 60,0 130,0} 300,0 1,10 3,5 5,5 12,0 28,0) 63,0 140,0} 320,0 1,15 2,6 6,0 13,0 30,0} 65,0 150,0} 340,0 1,20 2,8 6,3 14,0 32,0} 70,0 160,0|_ 360,0 1,30 3,0 6,5 15,0 34,0] 75,0 170,0} 380,0 1,40 3,2 7,0 16,0 36,0} 80,0 180,0} 400,0 1,50 3,4 Ip 17,0 38,0} 85,0 190,0} 420,0 1,6 3,6 8,0 18,0 40,0} 90,0 200,0} 450,0 1,7 3,8 8,5 19,0 42,0} 95,0 210.3 Kích thước thực Kích thước thực là kích thước đo được trực tiếp trên chỉ tiết bằng những dụng cụ đo và phương pháp đo chính xác nhất mà kỹ thuật đo có thể đạt được. Trong thực tế không phải lúc nào cũng xác định được kích thước một cách chính xác, như vậy nên còn cho phép quan niệm kích thước thực là kích thước được xác định bằng cách đo với sai số cho phép. Dt : Kích thước thực của chỉ tiết lỗ dt : Kích thước thực của chỉ tiết trục.

Khi gia công, không thể đạt được kích thước thực hoàn toàn đúng như kích thước danh nghĩa, sự sai lệch giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa phụ thuộc nhiều yếu tổ : độ chính xác của máy, dao gia công, dụng cu ga lắp, dụng cụ đo kiểm, trình độ tay nghề của người thợ v. Miền sai lệch cho phép của kích thước thực so với kích thước danh nghĩa phụ thuộc vào mức độ chính xác yêu cầu và tính chất lắp ghép của các chỉ tiết.4 Kích thước giới hạn Khi gia công bất kỳ một một kích thước của chỉ tiết nào đó, ta cần phải quy định một phạm vi cho phép của sai số chế tạo kích thước đó. Phạm vi cho phép ấy được giới hạn bởi hai kích thước quy định gọi là giới hạn. Dm¿v, dạ; : Kích thước giới hạn lớn nhất của lỗ, trục Dựa, đưịn : Kích thước giới hạn nhỏ nhất của lỗ, trục Kích thước giới hạn là hai kích thước lớn nhất và nhỏ nhất mà kích thước thực của các chỉ tiết đạt yêu cầu nằm trong phạm vi đó.

Phạm vi cho phép phải quy định sao cho các chỉ tiết đạt được được tính lắp lẫn về phương diện kích thước. 10 Như vậy chỉ tiết đạt yêu sử dụng thì kích thước thực của nó thoả mãn điều kiện sau: 1.5 Sai lệch giới hạn Sai lệch giới hạn là sai lệch của các kích thước giới hạn so với kích thước danh nghĩa, là hiệu số giữa các kích thước giới hạn và kích thước danh nghĩa. Có 2 loại sai lệch giới hạn đó là sai lệch giới hạn trên và sai lệch giới hạn dưới. Sai lệch giới hạn trên là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn lớn nhất và kích thước danh nghĩa.

Sai lệch giới hạn trên của lỗ ký hiệu là ES, của trục ký hiệu là es (Hình 1.b) ES XZ4 el El ES ⁄ oo Kl „| Su Dmax - Dmn min max Dmax đưa Dmn KN a b € d Hình 1. Sai lệch giới hạn của chỉ tiết lỗ (a, b) và chỉ tiết trục (e, đ) Sai lệch giới hạn dưới là hiệu đại số giữa kích thước giới hạn nhỏ nhất và kích thước danh nghĩa. Sai lệch giới dưới trên của lỗ ký hiệu là EI, của trục ký hiệu là ei (Hình 1.4) Chú ý: 1- Tuỳ theo tính chất của mối ghép yêu cầu mà kích thước giới hạn có những giá trị khác nhau. Sai lệch giới hạn có giá trị dương (> 0) (Hình 1.2b,c) khi kích thước giới hạn lớn hơn kích thước danh nghĩa.

11 Sai lệch giới hạn bằng không khi kích thước giới hạn bằng kích thước danh nghĩa. 2- Ngoài sai lệch giới hạn TCVN 2244 — 77 còn qui định sai lệch thực và sai lệch cơ bản. Sai lệch thực là hiệu đại số giữa kích thước thực và kích thước danh nghĩa. Sai lệch cơ bản là một trong hai sai lệch (trên hoặc dưới) được dùng để xác định vị trí của miền dung sai so với đường “0” (đường biểu thị vị trí kích thước danh nghĩa), trong tiêu chiẩn này quy định sai lệch gần với đường “0” là sai lệch cơ bản.