Nghiên cứu lý thuyết, khảo sát, tính toán dao động, đo đạc độ êm dịu hệ thống treo nhíp và hệ thống treo khí nến xe khách samco đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU v DANH MỤC CÁC HÌNH viii LỜI MỞ ĐẦU xii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Yêu cầu 1.1.3 Phân loại 1.1.3.1 Hệ thống treo độc lập 1.1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc 1.1.3.3 Hệ thống treo khí nén 1.1.3.4 Hệ thống treo tích cực 1.2 Cấu tạo chung hệ thống treo 1.2.1 Bộ phận đàn hồi 1.2.1.1 Nhíp 1.2.1.2 Lò xo trụ 11 1.2.1.3 Phần tử đàn hồi loại khí nén 12 1.2.1.4 Phần tử đàn hồi thủy khí 14 1.2.2 Bộ phận dẫn hướng 15 1.2.2.1 Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo phụ thuộc 15 1.2.2.2 Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo độc lập 15 1.2.3 Bộ phận giảm chấn 16 1.2.4 Các phận khác 17 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRÊN XE SAMCO NEW FELIX CI 2020 VÀ SAMCO WENDA SD.47 19 2.1 Xe Samco New Felix Ci 2020 19 2.1.1 Thông số kỹ thuật 19 ii 2.1.2 Xác định thông số 20 2.1.2.1 Tính tốn thơng số nhíp cầu trước 20 2.1.2.2 Tính tốn thơng số nhíp cầu sau 22 2.1.3 Thiết kế thành phần giảm chấn 28 2.1.3.1 Kết cấu nguyên lý làm việc giảm chấn 28 2.1.3.2 Thiết kế giảm chấn ống thủy lực tác dụng chiều 31 2.1.3.3 Kiểm tra chế độ nhiệt giảm chấn 34 2.1.3.4 Tính lỗ van giảm chấn 35 2.2 Xe Samco Wenda sd.47 39 2.2.1 Thông số kỹ thuật 39 2.2.2 Cơ sở lý thuyết phận đàn hồi 40 2.2.2.1 Đặc tính tải buồng đàn hồi 42 2.2.2.2 Độ cứng phần tử đàn hồi khí nén 44 2.2.2.3 Tần số dao động riêng 47 2.2.3 Một số loại buồng khí nén tiêu chuẩn 47 2.2.4 Tính tốn hệ thống treo trước 49 2.2.4.1 Chọn buồng khí nén cho hệ thống treo trước 49 2.2.4.2 Xác định thông số dao động bánh xe 50 2.2.4.3 Tính tốn hệ thống giảm chấn 51 2.2.4.4 Kiểm tra chế độ nhiệt giảm chấn 54 2.2.4.5 Tính lỗ van giảm chấn 55 2.2.4.6 Xây dựng đường đặc tính giảm chấn 59 2.2.5 Chọn buồng khí nén cho hệ thống treo sau 61 2.2.5.1 Xác định thông số dao động bánh xe 61 2.2.5.2 Tính tốn hệ thống giảm chấn 62 2.2.5.3 Kiểm tra chế độ nhiệt giảm chấn 66 2.2.5.4 Kích thước lỗ van 66 2.2.5.5 Xây dựng đường đặc tính giảm chấn 70 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ THỐNG TREO ẢNH HƯỞNG TỚI DAO ĐỘNG CỦA XE BUÝT 73 iii 3.1 Các tiêu đánh giá hệ thống treo 73 3.2 Ảnh hưởng tới dao động xe 74 3.2.1 Mơ hình động lực học 74 3.2.2 Khảo sát dao động 75 3.2.3 Mơ hình hóa phần mềm Simulink 76 3.2.4 Kết mô SAMCO FELIX 78 3.2.5 Kết mô SAMCO WENDA 92 3.3 Chuẩn đoán sữa chữa hệ thống treo 107 3.3.1 Một số tiêu chuẩn kiểm tra hệ thống treo 107 3.3.2 Đánh giá chất lượng hệ thống treo 109 3.3.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng hệ thống treo 109 3.3.2.2 Độ bám dính bánh xe đường 109 3.3.3 Phương pháp thiết bị chuẩn đoán 111 3.3.3.1 Bằng mắt quan sát 111 3.3.3.2 Chẩn đoán đường 112 3.3.3.3 Đo bệ chuẩn đoán chuyên dụng 113 3.3.4 Các hư hỏng hệ thống treo 115 3.3.4.1 Các hư hệ thống treo khí nén xe 115 3.3.4.2 Hư hỏng phận giảm chấn 118 3.3.4.3 Hư hỏng phận dẫn hướng 119 KẾT LUẬN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU L0: chiều dài sở xe (mm) L: chiều dài tổng quát nhíp (mm) g: gia tốc trọng trường (m/s2) 𝛼: hệ số biến dạng nhíp xe E: mơ đun đàn hồi xe (Kg/cm2) C: độ cứng nhíp (kg/cm) Z: tải trọng nhíp (kg) G1: trọng lượng cầu trước xe đầy tải ft: độ võng tĩnh xe đầy tải b: chiều rộng nhíp (cm) h: chiều cao nhíp (cm) Zc: tải trọng đặt lên nhíp (kg) Zp: tải trọng đặt lên nhíp phụ (kg) 𝑍𝑡′′ : tải trọng nhíp phụ bắt đầu làm việc (kg) 𝑍𝑡′ : tải trọng tĩnh không chất tải (kg) G02: tải trọng phân bố cầu sau (kg) Zt: tải trọng chất đầy tải cầu sau (kg) f0: khe hở nhíp phụ u đỡ ụ hạn chế khung xe C: Độ cứng chung nhíp (kg/cm) Cc: Độ cứng nhíp (kg/cm) CP: Độ cứng nhíp phụ (kg/cm) v Lc: Chiều dài nhíp (cm) ∑J: moment quán tính tổng cộng Lp: chiều dài tổng quát nhíp phụ (cm) 𝑍tr: vận tốc chuyển động hệ thống treo (cm/s) K: hệ số cản giảm chấn 𝑍′𝑡𝑟 : vận tốc tương đối dao động thùng xe tới bánh xe (cm/s) 𝜓: hệ số dặp tắt dao động M: khối lượng treo bánh xe (kg) Zbx: phần trọng lượng tính bánh xe (kg) K: hệ số cản giảm chấn (Ns/m) Ktr: hệ số cản hệ thống treo (Ns/m) 𝛼: góc nghiêng giảm chấn với phương trình thẳng đứng Kn: hệ số cản hành trình nén (N.s/m) Kg: hệ số cản trình giãn (N.s/m) Z1: lực cản giảm chấn hành trình nén (N) Z2: lực cản giảm chấn hành trình nén (N) Pn: lực cản hành trình nén (N) Ptr: Lực cản hành trình giãn (N) d: đường kính piston giảm chấn (mm) dc: đường kính cần đẩy piston (mm) dn: đường kính (mm) vi D: đường kính ngồi xi lanh thứ (mm) Dn: đường kính ngồi xi lanh thứ (mm) Ld: chiều dài phần đầu giảm chấn (mm) Lm: chiều dài phận làm kín (mm) Lp: chiều dài piston giảm chấn (mm) Lv: chiều dài phần van đế giảm chấn (mm) L: chiều dài làm việc giảm chấn (mm) Ng: công suất tiêu thụ (N.s/m) Nt: công suất tỏa nhiệt (N.s/m) Fvn: tổng diện tích lỗ van nén (m2) Fp: diện tích piston giảm chấn (m2) Fvtr: tổng diện tích lỗ van trả (m2) Fvn’: diện tích van giảm tải van nén (m2) Fvtr’: diện tích van giảm tải hành trình trả van trả (m2) V: vận tốc dịch chuyển tương đối piston xilanh giảm chấn (m/s) Vg: vận tốc dịch chuyển lớn piston van giảm tải mở (m/s) μ: hệ số tổn thất vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang Hình 1.2: Hệ thống treo phụ thuộc nhíp Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý kết cấu hệ thống treo khí nén Hình 1.4: Kết cấu nhíp Hình 1.5: Các phương án bố trí nhíp phụ .10 Hình 1.6: Các sơ đồ lắp đặt lị xo hệ thống treo .12 Hình 1.7: Phần tử đàn hồi khí nén loại bầu .13 Hình 1.8: Phần tử đàn hồi khí nén loại ống .14 Hình 1.9: Hệ thống treo độc lập có phận hướng loại đòn-ống 15 Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống treo độc lập có phận hướng loại nến 16 Hình 1.11: Sơ đồ bố trí giảm chấn ống 17 Hình 2.1: Các kích thước nhíp cầu trước 21 Hình 2.2: Các kích thước nhíp cầu sau 24 Hình 2.3: Các kích thước nhíp phụ cầu sau 25 Hình 2.4: Đồ thị đường đặc tính nhíp cầu sau .27 Hình 2.5: Giảm chấn xe SAMCO FELIX 28 Hình 2.6: Hành trình nén giảm chấn 29 Hình 2.7: Hành trình giản giảm chấn .30 Hình 2.8: Sơ đồ cấu tạo pittong giảm chấn .30 Hình 2.9: Mặt cắt pistong giảm chấn 35 Hình 2.10: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình nén 38 viii Hình 2.11: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình giãn 38 Hình 2.12: Sơ đồ tính tốn .40 Hình 2.13: Quan hệ F z .41 Hình 2.14: Xác định độ cứng buồng đàn hồi 45 Hình 2.15: Hệ thống treo trước 49 Hình 2.16: Các kích thước giảm chấn 53 Hình 2.17: Mặt cắt pistong giảm chấn 55 Hình 2.18: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình trả cầu trước 60 Hình 2.19: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình nén cầu trước 60 Hình 2.20: Hệ thống treo sau 61 Hình 2.21: Các kích thước giảm chấn 64 Hình 2.22: Mặt cắt pistong giảm chấn 67 Hình 2.23: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình nén cầu sau 71 Hình 2.24: Đồ thị đường đặc tính giảm chấn hành trình nén cầu sau .72 Hình 3.1: Cách xác định độ êm dịu 73 Hình 3.2: Mơ hình dao động tô cầu mặt phẳng thẳng 74 Hình 3.3: Sơ đồ tổng thể hệ thống 76 Hình 3.4: Mơ hình dao động cầu sau 76 Hình 3.5: Mơ hình dao động cầu trước 77 Hình 3.6: Mơ hình dao động thân xe 78 Hình 3.7: Quá trình biến đổi Zđ theo t, mật độ xác suất 110 ix Hình 3.8: Sơ đồ đo độ ồn 113 Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý gây rung thủy lực 114 x DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Thông số xe SAMCO FELIX CI………………………………………… …19 Bảng 2.2: Thống số xe SAMCO WENDA SD.47……………………………………….39 Bảng 2.3: Buồng xếp…………………………………………………………………….48 Bảng 2.4: Buồng gấp…………………………………………………………………….48 Bảng 3.1: Bảng gia tốc biên dạng mặt đường với tần số………………… 105 Bảng 3.2: Các thông số độ ồn cho phép ECE…………………………………… 108 Bảng 3.3: Các thông số độ ồn cho phép Việt Nam……………………………… 108 xi Bảng 3.2: Các thông số độ ồn cho phép ECE Độ ồn ECE R51 Loại xe Độ ồn (dB) Ơ tơ 80 Ơ tơ bt có tải < 3,5 81 Ơ tơ bt có tải > 3,5 82 Ơ tơ bt có động > 147 kW 85 Ơ tơ bt thành phố 80 Ơ tơ tải có tải < 3,5 81 Ơ tơ tải có tải < 12 86 Ơ tơ tải có tải > 12 tấn, động > 147kW 88 Độ ồn ECE R41 Ô tơ 80 Ơ tơ bt đến 82 Ô tô buýt 82 Ô tô buýt tiêu chuẩn 82 Các loại xe buýt khác 84 Bảng 3.3: Các thông số độ ồn cho phép Việt Nam Độ ồn TCVN 5948-1999 Loại xe Độ ồn (dB) Ơ tơ 74÷77 Ơ tơ bt có tải < 3,5 76÷79 Ơ tơ bt có tải > 3,5 78÷83 Ơ tơ bt có động > 150 kW 77÷ 84 Ơ tơ tải có tải < 12 78÷83 Ơ tơ tải có tải > 12 tấn, động > 147 kW 77÷ 84 108 3.3.2 Đánh giá chất lượng hệ thống treo Trong hệ thống treo chức phận: đàn hồi, dẫn hướng, giảm chấn, ổn định ngang riêng ghép chung Các hư hỏng cụm chi tiết, phận làm xấu hay nhiều chức 3.3.2.1 Tiêu chuẩn chất lượng hệ thống treo Chất lượng hệ thống treo định bơi hai tiêu quan trọng: o Chỉ tiêu độ êm dịu: tiêu nhằm đảm bảo tính tiện nghi người, hàng hóa xe độ bền ô tô đánh giá qua số gia tốc dao động thẳng đứng thân xe sử dụng loại đường có loại đường mấp mô khác Chỉ tiêu nhà sản xuất quan tâm, tiêu bị thay đổi trình sử dụng hư hỏng phận hệ thống treo, sử dụng cần quan tâm ý đến o Chỉ tiêu độ bám dính đường: tiêu nhằm đảo bảo khả động học tính an tồn giao thơng ô tô đánh giá qua số bánh dính bánh xe đường sử dụng phương tiện loại đường mấp mô khác Chỉ tiêu xác định nhờ vào việc đo đạc độ cứng hệ thống treo độ bám dính đường tần số thay đổi (chủ yếu mặt đường tác dụng vào hệ thống treo xe) Nhờ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống treo: phần tử đàn hồi, giảm chấn liên kết hệ thống 3.3.2.2 Độ bám dính bánh xe đường Chúng ta khảo sát lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe ô tô Khi đứng yên bánh xe chịu tác dụng lực tĩnh Zt Khi bánh xe lăn đường mấp mô, lực thẳng đứng Zđ ( gọi lực động) chịu tác dụng nhiều thông số Trong chuẩn đốn thơng số có nhiều biến đổi quan tâm tới thông số lực động Thông số thay đổi thay đổi chất lượng phận hệ thống treo gây nên trình sử dụng Quá trình biến đổi lực Zđ trình ngẫu nhiên, mơ tả hình 3.1, bao gồm: trình thay đổi theo thời gian t mật độ xác suất nó, bánh xe dao động giá trị Zđ thay đổi xung quanh giá trị Zt Hiển nhiên bánh xe bị nhấc khỏi mặt đường (khi 109 Zđ