1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO CHO XE TẢI 4 TẤN Giảng viên hướng dẫn PGS TS Lưu Văn Tuấn Sinh viên thực hiện Nguyễn Hoàng Anh Lớp CKĐL 1 – K52 Hà Nội, 52012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên Số hiệu sinh viên Số hiệu sinh viên Ngành Khoá Giảng viên hướng dẫn Cán bộ phản biện 1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp.
Nhi ệ m v ụ , yêu c ầ u, phân lo ạ i, đi ề u ki ệ n làm vi ệ c
Nhi ệ m v ụ
Hệ thống treo là một phần quan trọng kết nối khung hoặc vỏ ô tô với các cầu, giúp ô tô di chuyển êm ái trên những bề mặt đường không bằng phẳng Nó không chỉ đảm bảo sự thoải mái khi lái xe mà còn truyền tải các lực và mô men từ bánh xe lên khung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe Để thực hiện chức năng này, hệ thống treo thường bao gồm ba bộ phận chính.
Bộ phận đàn hồi có vai trò quan trọng trong việc kết nối khung vỏ với bánh xe, giúp tiếp nhận và truyền tải lực thẳng đứng giữa hai thành phần này Cấu tạo của bộ phận đàn hồi thường là các chi tiết kim loại như nhíp, lò xo, hoặc thanh xoắn, và trong một số hệ thống treo, nó có thể được làm bằng khí, như trong hệ thống treo khí hoặc thủy khí.
Bộ phận dẫn hướng có vai trò quan trọng trong việc đảm bảo động học chính xác của bánh xe, giúp xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng Ngoài ra, bộ phận này còn chịu trách nhiệm truyền tải lực dọc, lực ngang và mô men giữa khung vỏ và bánh xe.
Bộ phận giảm chấn có chức năng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách chuyển đổi năng lượng dao động thành nhiệt năng Quá trình này diễn ra nhờ lực ma sát Trên ô tô, giảm chấn thường là loại thủy lực; khi xe dao động, chất lỏng bên trong giảm chấn tương tác với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng, tạo ra nhiệt và làm nóng vỏ giảm chấn, từ đó tỏa ra ngoài.
Phân lo ạ i
Có nhiều cách phân loại hệthống treo tùy theo tiêu chí mà mỗi người đưa ra đểphân loại.Theo sơđồbộphận dẫn hướng :
+ Hệthống treo phụthuộc + Hệthống treo độc lập
Theo bộphận đần hồi : + Loại bằng kim loại.
- Hệthống treo loại lò xo xoắnốc.
- Hệthống treo loại thanhx oắn.
+ Loại khí + Loại thủy lực :
Hệthống treo loại thủy khí kết hợp.
Yêu c ầ u
+ Độvõng tĩnh f t (sinh ra dưới tác dụng của tảu trọng tĩnh) phải nằm trong giới hạn đủđảm bảo tần sốdao động thích hợp cầnthiết.
Độ võng động f d, phát sinh khi ô tô di chuyển, cần đảm bảo rằng vận tốc của ô tô trên đường xấu nằm trong giới hạn cho phép Trong giới hạn này, không xảy ra va đập lên các bộ phận hạn chế, giúp duy trì an toàn và hiệu suất của phương tiện.
Động học của bánh xe dẫn hướng vẫn được duy trì khi chúng di chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng, với chiều rộng cơ sở và các góc đặt trụ đứng không thay đổi.
+ Có hệsốcản thích hợp đểdập tắt nhanh dao động của vỏvà bánh xe.
+ Đảm bảo sựtươngứng giữa động học của bánh xe với động học của dẫn động lái, dẫn động phanh.
+ Giảm tải trọng động khi ô tô qua đường ghồghề.
+ Phải đảm bảo an toàn, dễsửa chữa, thay thếvà giá thành hợp lý Ngoài ra có thểchếtạo được với trình độcông nghệsản xuất trong nước.
Đi ề u ki ệ n làm vi ệ c
+ Làm việc trong điều kiện luôn chịu tải trọng tác dụng từkhối lượng được treo lên hệthống.
+ Chịu tác dụng của các phản lực từmặt đường tác dụng ngược lên.
+ Các bộphận trong hệthống làm việc trong điều kiện bịbiến dạng, va đập và dịch chuyển tương đối.
CH Ọ N PH ƯƠ NG ÁN THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG TREO
H ệ th ố ng treo ph ụ thu ộ c
Hai bánh xe trái và phải được kết nối qua một dầm cứng, khiến khi một bánh xe di chuyển theo chiều ngang thì bánh xe còn lại cũng di chuyển theo Vì vậy, hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo hoàn toàn động học chính xác cho bánh xe dẫn hướng.
Hệthống treo phụthuộc thường được sửdụng trong hệthống treo cầu sau của ôtô du lịch vàởtất cảcác cầu của otô tải, ôtô khách loại lớn. Ưu điểm
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cốđịnh do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh như ởhệthống treo độc lập
+ Khi ôtô quay vòng chỉcó thùng xe nghiêng còn cầu xe vẫn thăng bằng, do đó lốp ít mòn.
+ Khi chịu lực bên (lực ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe liên kết cứng, vì vậy hạn chếhiện tượng trượt bên bánh xe.
+ Kết cấu đơn giản,rẻtiền, nhíp vừa làm nhiệm vụđàn hồi vừa làm nhiệm vụdẫn hướng.
+ Sốkhớp quay ít và không càn phải bôi trơn khớp quay.
+ Dễchếtạo, dễtháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ.
+ Khi nâng một bên bánh xe lên, vết bánh xe sẽthay đổi, phát sinh lực ngang làm tính chất bám đường của otô kém đi và ôtô dễbịtrượt ngang
+ Hệthống treoởcác bánh xe, nhất là các bánh xe chủđộng có trọng lượng phần không được treo lớn.
+ Sựnối cứng bánh xe hai bên nhờdầm liền làm phát sinh những dao động nguy hiểmởbánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động.
Hệ thống treo phụ thuộc tại bánh xe dẫn hướng có ảnh hưởng lớn đến động nghiêng của hai bánh xe Khi một bánh xe di chuyển thẳng đứng, mômen do hiệu ứng con quay sẽ được phát sinh, dẫn đến sự thay đổi trong các dịch chuyển góc của cầu và bánh xe dẫn hướng quanh trục quay.
+ Khó bốtrí các cụm của ôtô nếu đặt hệthống treo phụthuộcởđằng trước.
Một sốhệthống treo phụthuộc đang dùng phổbiến cho ôtô:
+ Hệthống treo có bộphận đàn hồi là nhíp lá.
+ Hệthống treo có bộphận đàn hồi là lò xot rụ.
+ Nhíp vừa là cơcấu đàn hồi, vừa là cơcấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụgiảm chấn nghĩa là thựhiện toàn bộchức năng của hệthống treo.
Do đó kết cấu hệthống treo sẽđơn giản.
+ Với chức năng là bộphận dẫn hướng, nhíp có thểtruyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từbánh xe qua cầu xe lên khung.
+ Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng.
+ Ngoài ra nhíp cũng có khảnăng truyền các mômen từbánh xe lên khung.Đó là mômen kéo hoặc mômen phanh.
+ Trọng lượng nhíp nặng hơn tất cảcác bộphận đàn hồi khác, nhíp kểcảgiảm chấn chiếm từ5,5%8% trọng lượng bản thân ôtô.
+ Thời hạn phục vụngắn do cácứng suất ban đầu, do trạng tháiứng suất phức tạp, do lực động và lặp lại nhiều lần.
+ Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng trong thực tếđộcứng của bản thân nhíp lại là hằngsố.
Hình 1 Hệthống treo loại nhíp láởcầu không chủđộng
Hệthống treo phụthuộc có phần tửđàn hồi là lò xo trụcó thểđược bốtríởcầu bịđộng hoặcởcầu chủđộng. Ưuđiểm
Hình 2 Hệthống treo phụthuộc kiểu lò xo trụ. a)ởcầutrước B)ởcầusau.
+ Nếu có cùng độcứng và độbền thì lò xo trụcó trọng lượng nhẹhơn nhíp.
Lò xo trục có tuổi thọ lớn hơn nhíp do không có ma sát giữa các vành lò xo, điều này giúp giảm thiểu sự hao mòn Hơn nữa, lò xo trục không cần bảo dưỡng và chăm sóc thường xuyên như nhíp, mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.
+ Lò xo trụchỉlàm nhiệm vụđàn hồi còn nhiệm vụdẫn hướng và giảm chấn phải do các bộphận khác đảm nhiệm, do đó kết cấu phức tạp.
H ệ th ố ng treo đ ộ c l ậ p
Hệ thống treo độc lập cho phép hai bánh xe trái và phải hoạt động độc lập mà không có mối liên hệ trực tiếp với nhau Khi một bánh xe di chuyển trong mặt phẳng ngang, bánh xe còn lại không bị ảnh hưởng bởi chuyển động đó.
Hệthống treo độc lập thường được sửdụngởcầu trước ôtô du lịch, hiện nay có một sốloại ô tô sửdụng hệthống treo độc lập cho tất cảcác cầu. Ưu điểm
+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng nguyên, do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữđúng.
Hệ thống treo độc lập giúp cải thiện khả năng quay vòng của xe, đảm bảo vận tốc quay của hai bánh trái và phải không bị hạn chế Bên cạnh đó, khối lượng không được treo của hệ thống này cũng nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ thuộc, mang lại hiệu suất tốt hơn cho xe.
Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độêm dịu của ôtô.
Để đảm bảo sự ổn định khi di chuyển, cần giữ nguyên các góc đặt bánh xe và chiều rộng cơ sở, nhằm loại bỏ hoàn toàn sự lắc của bánh xe so với trụ đứng Điều này giúp ngăn chặn sự phát sinh mô men hiệu ứng con quay khi bánh xe di chuyển thẳng đứng.
+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chit iết.
+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe không cốđịnh do vậy xảy ra tình trạng mòn lốp nhanh.
+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe không liên kết cứng, vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe.
Một sốhệthống treo độc lập dùng choô t ô
+ Hệtreo độc lập, phần tửđàn hồi thanh xoắn.
Hình 3 Hệthống treo độc lập với phần tửđàn hồi là lò xo với đòn treo dọc.
1 Khung xe; 2 Phần tửđàn hồi lò xo; 3 Giảm chấnống thuỷlực; 4 Bánh xe; 5 Đòn treo dọc; 6
Khớp bản lề. Ưu điểm
+ Dễdàng tháo lắp tòan bộcầu xe, kết cấu đơng iản.
+ Có trọng lượng phần không được treo bé và chiều rộng cơsởkhông thay đổi.
+ Giảm nhẹđược lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay, đồng thời không cần dùng đến thanhổn định (dùng đòn liên kết có độcứngn hỏ).
+ Không có moment hiệuứng con quayởbánh xe dẫn hướng, không gây nên sựthay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng.
+ Đòi hỏi công nghệhàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chếvà có thểlàm quay trục cầu xe khi đi trên đường vòngởtrạng thái quay vòng thừa.
Sơđồcủa hệthống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài bằng nhau gọi là hệthống treo có cơcấu hướng hình bình hành.
Sơđồcủa hệthống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài không bằng nhau gọi là hệthống treo có cơcấu hướng hình thang. Ưuđiểm
Hình III.4 a) Hệthống treo độc lập hai đòn ngang hình bình hành a)Hệthống treo độc lập hai đòn ngang hìnht h a n g
+ Khắc phục được sựphát sinh moment hiệuứng con quay.
+ Triệt tiêu được sựrung của bánh xe đối với trục đứng.
+ Khắc phục được sựthay đổi độnghiêng mặt phẳng quay của bánhx e
+ Trọng tâm xe thấp, độnghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ.
+ Góc lệch và chuyển vịnhỏnên có khảnăngổn định khi chuyển độngởtốc độcao.
+ Khối lượng của phần không treo nhỏđảm bảo độêm dịu khi chuyển động trên đường gồghề.
+ Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe.
+ Do sựthay đổi B tương đối lớn nên lốp nhanhmòn.
+ Độ ổn định ngang của bánh xe kém.
+ Động học của bánh xe phụthuộc vào độdài của đòn dưới.
+ Chiều rộng cơsởcũng nhưđộnghiêng bên thay đổi.
Hình III.5 hệthống treo kiểu Macpherson
+ Có khảnăng điều chỉnh chiều cao thân xe khi xe chạyởtốc độc a o + Tăng độ ổn định của phần thân vỏxe nhờbốtrí thêm một thanhổn định
+ Kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng
Hình III.6 hệthống treo độc lập, phần tửđàn hồi lò xo, đòn chéo Ưu điểm
+ Tăng độcứng vững nên tăng khảnăng chịu lực ngang
Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe, bao gồm độ chụm, vết bánh xe và góc nghiêng ngang của trụ đứng, là cần thiết để hạn chế tác động của dao động bánh xe trong phương thẳng đứng.
+ Kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian.
Hình III.7 Hệthống treo độc lập, phần tửđàn hồi thanhx oắn Ưu điểm
+ Kết cấu, kích thước và trọng lượng của phần tửđàn hồi nhỏ.
+ Không gian chiếm chỗít, bốtrí thuận tiện
+ Đảm bảo tính chịu lực cao cho xe trong mọi điều kiện.
1.2.2.f Hệthốngtreoloạithăngbằng Được sửdụng cho các loại ôtô ba cầu (có cầu thứhai và thứba gần nhau), ôtô bốn cầu và nhiều rơmooc. Ưu điểm
+ Đảm bảo tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xeởcác cầu nhưnhau, cũng nhưlà các bánh xe bên trái và các bánh xe bên phải.
Hình III.8 Hệthống treo thăng bằng
Phần tửđàn hồi khí được sửdụng hiều trong các ôtô có trọng lượng phần được treo lớn và thay đổi nhiều Ưu điểm
+ Phần tửđàn hồi có thểtựthay đổi độcứng của hệthống treo bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tửđàn hồi.
+ Giảm được độcứng của hệthống treo làm tăng độêm dịu.
+ Đẩy được sựcộng hưởng xuống vùng có tần sốthấp hơn, giảm được gia tốc thẳng đứng của buồng lái, giảm được sựdịch chuyển của vỏvà bánh xe.
Hệ thống treo khí có đặc tính phi tuyến với sự tăng đột ngột trong quá trình nén và trả Mặc dù khối lượng phần treo và không treo bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối, hệ thống vẫn duy trì khả năng giảm chấn hiệu quả.
+ Không có ma sát trong phần tửđàn hồi, trọng lượng phần tửđàn hồi bé, giảm được chấn động cũng nhưgiảm được tiếngồn từbánh xe lên buồng lái.
+ Có thểthay đổi được ví trí của vỏxe với mặt đường tức là thay đổi được chiều cao chất tải.
+ Phải bốtrí thêm hệthống cung cấp khí nhưbình chứa, máy nén.
+ Hệthống treo khí yêu cầu phải sửdụng thêm phần điều chỉnh hệthống treo (điều chỉnh vịtrí của thùng xe và điều chỉnh độcứng của hệthống treo).
K Ế T LU Ậ N
Sau khi nghiên cứu và phân tích các hệ thống treo đang được sử dụng trên thị trường, kết hợp với thực trạng xe tải hiện nay và tình hình sản xuất của các công ty ô tô trong nước, chúng tôi đã chọn hệ thống treo cho cầu trước và cầu sau của xe thiết kế là hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp.
Hệ thống treo này có thiết kế đơn giản, dễ sử dụng và bảo trì, giúp giảm chi phí cạnh tranh Mặc dù cấu trúc đơn giản, hệ thống vẫn đảm bảo tính êm ái cho ô tô trong quá trình hoạt động.
Nhíp sở hữu những tính chất đặc biệt như độ đàn hồi, khả năng định hướng và tham gia vào quá trình giảm chấn Mặc dù nhíp còn một số hạn chế, nhưng những điểm chưa hoàn thiện này có thể được khắc phục tương đối hiệu quả.
Hệ thống treo cầu sau xe tải sử dụng nhíp lá, đóng vai trò là bộ phận đàn hồi và hướng Bộ phận giảm chấn được thiết kế dạng thủy lực với khả năng tác động hai chiều.
THI Ế T K Ế K Ỹ THU Ậ T H Ệ TH Ố NG TREO
Thi ế t k ế nhíp
Nhíp được chế tạo từ các lá thép cong, được sắp xếp theo thứ tự từ ngắn đến dài Các lá thép này được kẹp chặt ở giữa bằng một bulông định tâm, đảm bảo tính ổn định và hiệu suất sử dụng.
Hai đầu của lá nhíp chính được uốn cong để tạo thành tai nhíp và mắt nhíp, giúp gắn nhíp vào khung hoặc dầm thông qua mõ nhíp và chốt nhíp.
Hình III.9 Kết cấu của nhíp
Lá nhíp chính chịu áp lực lớn nhất, do đó thường được chế tạo dày hơn Độ cong của mỗi lá nhíp, gọi là độ võng, thường cao hơn ở những lá nhíp ngắn so với các lá dài Khi bulông định tâm được siết chặt, độ võng của các lá nhíp sẽ giảm, dẫn đến việc hai đầu lá phía dưới ép chặt vào lá phía trên.
Sơđồđơn giản nhất của hệthống treo phụthuộc là hai nhíp có dạng nửa elip Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏphụthuộc vào thông sốcủa nhíp.
Tổng sốkhớp cảnhíp là sáu khớp (mỗi một nhíp có ba khớp) Lực dọc X và moment phản lực MY truyền lên khung qua nhíp.
Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi, dẫn đến việc hai tai nhíp được gắn vào khung hoặc dầm, với một đầu cố định và một đầu di động Đối với nhíp, đầu cố định nằm ở phía trước, trong khi đầu di động nằm ở phía sau Cách bố trí các đầu cố định và di động này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hệ thống treo và các hệ thống khác.
Các lá nhíp chịu tải thì thớtrên chịu kéo, thớdưới chịu nén nên tiết diện các lá nhíp có dạng nhưsau:
Hình III.10 Tiết diện của các lá nhíp
- Trọng lượng của nhíp nặmg hơn tất cảcác cơcấu đàn hồi khác Nhíp kểcảgiảm chấn chiếm từ(5.5 + 8)% trọng lượng bản thânôtô.
Do ảnh hưởng của ứng suất ban đầu, trạng thái ứng suất phức tạp, và lực động lặp lại nhiều lần, độ mỏi của nhíp thường thấp hơn so với độ mỏi của thanh xoắn Để tăng tuổi thọ của nhíp, cần thực hiện các biện pháp cải thiện hiệu suất và giảm thiểu tác động của ứng suất.
- Giảm bớt lực tác động lên nhíp Đểnhíp đỡbịxoắn đầu nhíp đặt vào trong các gối cao su và đua thêmụđỡphụđểgiới hạn moment tác dụng lên nhíp khip ha n h
Bằng cách giảm biên độ trung bình của các dao động giữa bánh xe và thùng xe, chúng ta có thể cải thiện hiệu suất vận hành Việc bổ sung các phần tử đàn hồi phụ, chẳng hạn như cao su chịu nén, cùng với việc tăng cường sức cản của các giảm chấn sẽ giúp ổn định chuyển động và nâng cao trải nghiệm lái xe.
Có thể giảm ứng suất trong lá nhíp bằng cách thay đổi tiết diện ngang, điều này giúp phân bố lại các ứng suất pháp tuyến Khi lá nhíp chịu tải, các lớp mặt trên sẽ chịu kéo, trong khi các lớp mặt dưới sẽ chịu nén.
Vì giới hạn chịu mỏi của thép khi kéo thấp hơn khi nén, nên tiết diện ngang của lá nhíp cần được thiết kế vát hai đầu Việc này giúp dịch chuyển đường trung hòa lên trên, giảm ứng suất kéo so với kết cấu có tiết diện hình chữ nhật Đồng thời, thiết kế này cũng giảm ứng suất tập trung tại các góc của tiết diện.
Đầu lá nhíp có hình trái xoan và mỏng hơn thân, giúp tăng độ đàn hồi của lá nhíp Thiết kế này cũng giúp phân bố ứng suất trong nhíp đều hơn và giảm ma sát giữa các lá nhíp.
+ Tăng độcứng bềmặt lá nhíp
Lá nhíp có thể bị mỏi do ứng suất kéo, thường xuất hiện vết nứt ở các góc của tiết diện hoặc trên bề mặt làm việc Hiện tượng này xảy ra do ma sát giữa các lá nhíp tạo ra ứng suất tiếp xúc cao, kết hợp với điều kiện dao động gây ra.
Đường đặc tính của nhíp thường là đường thẳng, trong khi đường đặc tính đàn hồi cần phải là đường cong Tuy nhiên, độ cứng của nhíp lại là hằng số, do đó cần điều chỉnh độ cứng này theo tải trọng Một phương pháp để thay đổi độ cứng của nhíp là đặt nghiêng móc treo nhíp khoảng 5 độ khi không tải.
+ Ma sát giữa các lá nhíp cần hạn chếbé hơn (5 + 8)%
- Có thểlàm giảm ma sát bằng cách bôi trơn tốt các lá nhíp, giảm sốlán h í p
- Đặt các tấm đệm giữa các lá nhíp không những làm giảm lực ma sát mà còn làm quy luật thay đổi lực ma sát tốthơn.
Thi ế t k ế gi ả m ch ấ n
+ Giảm chấn đểdập tắt các dao động của vỏxe và lốp xe bằng cách chuyển cơnăng của các dao động thành nhiệt năng.
Giảm chấn trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ giảm chấn thủy lực, trong đó ma sát giữa chất lỏng và các lỗ tiết lưu đóng vai trò quan trọng trong việc dập tắt dao động.
+ Đảm bảo giảm trịsốvà sựthay đổi đường đặc tính của các dao động, đặc biệt là:
+ Dập tắt càng nhanh các dao động nếu tần sốdao động càng lớn Mục đích đểtránh cho thùng xe khỏi bịlắc khi đi qua đường mấp mô lớn.
+ Dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô (độlòi lõm của đường càng bé và dày).
Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn đến thùng xe giúp cải thiện hiệu suất vận hành Đồng thời, hệ thống này đảm bảo sự ổn định của ô tô khi di chuyển trong các điều kiện đường xá và nhiệt độ không khí khác nhau.
+ Trọng lượng và kích thước bé
Người ta phân loại giảm chấn theo hai đặc điểm sau:
+ Theo tỉsốcủa hệsốcản Kn trong hành trình nén (lúc lốp tiến gần đến khung) và hệsốcản Kt trong hành trình trả(lúc ôtô đi xa khung) ta có:
- Loại tác dụng một chiều Kn=0 Chấn động chỉđược dập tắtởhành trình trảtức làứng với lúc bánh xe đi xakhung.
- Loạigiảmchấnhaichiềucóđườngđặctínhđốixứng.Chấnđộngbịdậptắtở cảhai hành trình nén và trả.
- Loại giảm chấn hai chiều có đường đặc tính không đối xứng Chấn động bịdập tắtởcảhai hành trình nén vàtrả.
- Loại không có van giảmtải + Theo kết cấu
1.4.2.b Chọn phương án thiết kếbộphận giảm chấn
Chất lỏng được chuyển từ buồng chứa này sang buồng chứa khác qua các van tiết lưu nhỏ, dẫn đến sức cản lớn đối với chuyển động Sức cản này nhanh chóng làm giảm chấn động, và năng lượng dao động bị biến mất thành nhiệt năng, làm nóng chất lỏng trong giảm chấn.
Giảm chấn đònhai chiều với pittông kép 2 được thiết kế với các van ngược, giúp dầu trong bầu giảm chấn luôn chảy vào, làm đầy buồng chứa 1 và 3 Pittông ngăn xi lanh chia thành hai buồng chứa 1 và 3, và thể tích của chúng thay đổi khi pittông di chuyển qua lại, tương ứng với hành trình nén và trả về của cam quay 4 đặt giữa pittông kép.
Hình III 12 Giảm chấn đòn
Trong hành trình nén nhẹ, pittông đi vềbên phải, chất lỏng bịdồn từbuồng 3 qua buồng
1 qua một lỗrất béởthanh van 5 và khe hở ởvan 6, van 5 vẫn đóng.
Khi bịnén mạnh áp suất dầu tăng lên thắng được lực cản của lò xo làm van 6 mởrộng Chất lỏng chạy được qua buồng 1 dễdàng.
Trong quá trình vận hành, chất lỏng di chuyển từ buồng 1 sang buồng 3 qua lỗ nhỏ ở van 5, trong khi van 6 vẫn đóng Khi áp suất chất lỏng tăng, nó đủ mạnh để mở van 5, cho phép chất lỏng dễ dàng đi qua buồng 3 Ưu điểm của hệ thống này là khả năng kiểm soát dòng chảy hiệu quả và giảm thiểu thất thoát năng lượng.
+ Thểtích chất lỏng đi qua van bé giảm chấnống nên tuổi thọcủa van đảm bảo hơn.
Giảm chấn hoạt động với áp suất dầu lên tới 2540 MN/m2, điều này ảnh hưởng đến trọng lượng của thiết bị Để đảm bảo hiệu suất làm việc trong điều kiện áp suất cao, giảm chấn cần phải có kết cấu bền vững, dẫn đến trọng lượng lớn hơn so với loại giảm chấn thông thường.
Hình III.13 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của giảm chấnống
Hệ thống giảm chấn bao gồm nhiều thành phần quan trọng như tai giảm chấn, nắp có ren, và các gioăng làm kín nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu Van lá và lò xo van mạnh giúp điều chỉnh lưu lượng, trong khi pittông giảm chấn và các phớt làm kín giữ cho hệ thống hoạt động hiệu quả Các ống xi lanh ngoài và trong, cùng với cầnpittông và bạc dẫn hướng, tạo nên cấu trúc vững chắc và ổn định Ưu điểm của hệ thống này là khả năng giảm chấn hiệu quả, kéo dài tuổi thọ thiết bị và cải thiện hiệu suất hoạt động.
- Giảm chấnống làm việc với áp suất cực đại nhỏhơn 6 8M N / m 2
- Giảm chấnống nhẹhơn giảm chấn đòn hai lần.Chếtạo đơn giản hơn và tuổi thọtương đốicao.
Sau khi phân tích các loại giảm chấn, chúng tôi đã lựa chọn loại giảm chấn tác dụng hai chiều, dạng ống, với đường đặc tính không đối xứng và van giảm tải, vì đây là lựa chọn phù hợp nhất cho các điều kiện làm việc của xe thiết kế.
Chương2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾCÁC PHẦN TỬCỦA HỆTHỐNGTREO
L ự a ch ọ n các ch ỉ tiêu đánh giá đ ộ êm d ị u
Hệ thống treo của xe cần được thiết kế để đảm bảo đạt được độ êm dịu theo các tiêu chí đã đề ra Hiện nay, có nhiều chỉ tiêu để đánh giá độ êm dịu trong chuyển động, bao gồm tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động.
- Trong đồán tốt nghiệp, ta chỉlựa chọn theo một chỉtiêu, đó là chỉtiêu tần sốdao động.
Tuy nhiên khi tính toán hệthống treo ô tô người ta thường dùng thông số:
Sốlần dao động trong 1 phút n: n = 90 Chọn sơbộ: n = 100 lần/ phút.
Xác đ ị nh l ự c tác d ụ ng lên nhíp
Khi xe đ ầ y t ả i
Trọng lượng của xe lúc đầy tải là :80250 N ; phân lên cầu :22500/57750;
Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệthống treo : +) Cầu trước : M 1 = 1969 (kg).
TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu saul à :
Khi xe không t ả i
Trọng lượng bản thân : 40250 N, phân lên cầu : 20250/20000;
Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệthống treo : +) Cầu trước : M ' 1 = 1522 (kg).
TảI trọng tác dụng lên một bên nhíp cầu trước và một bên nhíp cầu saul à :
Thi ế t k ế nhíp tr ướ c
Đ ộ c ứ ng c ủ a h ệ th ố ng treo C
- Tần sốdao động góc và độcứng của hệthống treo quan hệvới nhau công thức(3.1): theo
M Khối lượng được treo (kg) : M = 1969/2 = 984,5 (kg) n Tần sốdao động n = 100 lần/phút.
30100 = 107853( N / m ) Theo cụng thức độvừng tĩnh được tính nhưsau : f t = 2 300
Ch ọ n s ơ b ộ kích th ướ c nhíp
- Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng (lá nhíp) ghép lại với nhau Kích thước hình học của các nhíp sẽlà:
Chiều dài các lá L1, L2, Lk , Ln
Tiết diện lá nhíp ; b x hk
hk chiều dày lá nhíp thứk.
Chiều dài toàn bộnhíp Ltcó thểchọn sơbộnhưsau: Đối với xe tải:
Nhíp trước : L t =(0,26 0,35)L; (L là chiều dài cơsởcủaxe).
Khoảng cỏch giữa bu lụng ngàm nhớp = 90 mm. k J k l 3 l 2 a 2 a 3 l n l n-1 a n+1
Dựa vào loại xe, tải trọng, kết cấu khungvỏnhíp, ta có bộthông sốsau:
Chiều rộng b p mm. của xe và kích thước các lá
Chiều rộng b và chiều dày h thỏa món:6< b =75=9,3 G ' f= Gt G ' c= 25265 12048 = 13217(N) Đây là trọng lượng mà nhíp chính và phụcùng chịu
Lập bảng tính toán với nhíp phụta có: l k (mm) a k1
Lập bảng tính toán nhíp chính ta có: l k (m) a k1 (mm) b( mm) h k (mm)
Tính độcứng nhíp chính theo công thức:
Sau khi tính được độcứng của nhíp chính và nhíp phụta có độcứng của cảhệthống là:
C1là độcứng của nhíp phụC2là độcứng của nhíp chính
Ct= 138289 + 84589 = 222878 (N/m) Sau khi tính được độcứng của nhíp ta tính độvõng của nhíp chính và nhíp phụ: ft= G =25265= 0,113 m = 11,3 cm
Vậy ta có tần sốdao động củan h í p : n00 300 91(l/ph)
Hệ thống treo sau của xe tải n đã được kiểm nghiệm và cho thấy khả năng hoạt động êm dịu ngay cả khi tăng tải Tần số dao động của xe đạt yêu cầu, đảm bảo sự ổn định và thoải mái trong quá trình di chuyển.
120 (l/ph) Vậy ta có biến dạng của nhíp phụ: f f = f '
C t =13217 222878 = 0,059 m = 5,9c m trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp phụkhi xe đầy tải.
Gf= C f f f = 0,059.138289 = 8200 (N) Trọng lượng phần được treo tác dụng lên nhíp chính là:
Tính b ề n nhíp chính và nhípph ụ
Đối với nhíp 1/2 elíp ta lý luận nhưtrên ta coi rằng nhíp bịngàm chặtởgiữa.Dựa vào phương pháp tải trọng tập trung đểtính bền nhíp, giảsửcó sơđồnhíp nhưsau:
Với các giảthiết nhưtrên thì sơđồtính bền nhíp nhưtrên hình vẽ:
Tại điểm B, biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai là bằng nhau, và tương tự tại các điểm S, biến dạng của lá thứ k1 và lá thứ k cũng bằng nhau Bằng cách thiết lập các biểu thức biến dạng tại những điểm này và thiết lập chúng bằng nhau theo từng cặp, chúng ta sẽ thu được một hệ phương trình với n ẩn là các giá trị X2, ,Xn.
A2.Xn1+ Bn.Xn+ Cn.Xn+1= 0
Lập bảng kết quảtính toán ta có: k k l(mm) J k (mm 4 ) A k B k C k
Sau khi giải hệphương trình ta có bảng kết quả:
X2=X3=X4=X5=X6=X7= X8= 4100( N ) Khi có các giá trịXkta xác định được các giá trịmômen tại A và B của từng lá nhíp nhưsau:
*ứng suất của nhíp được xác định:
Wuc: Mômen chống uốn của nhíp
Lập bảng tínhứng suất cho nhíp phụta có: l (mm) W u (mm 3 ) X k (N) M A (N.mm) A (N/mm 2 ) M B (N.mm) B (N/mm 2 )
So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên bảng với
[ lá nhíp đảm bảo bền b) Tính toán với nhípchính
Tương tựnhưtính với nhíp phụta có :
- Sốlá nhíp :16 lá. t] = 600 (N/mm 2 ) ta thấy các
- Tải trọng tác dụng lên một đầu nhíp Pt=17065= 8532,5
2 (N) Các kết quảhệsốAk, Bk, Ckđược lập trong bảng sau: k l(mm) J k (mm 4 ) A k B k C k
Sau khi giải hệphương trình trên ta có:
Bảng tínhứng suất cho nhíp chính : l(mm) W u (mm 3 ) X k (N) M A (N.mm) A (N/mm 2 ) M B (N.mm) B (N/mm)
So sánh các giá trị ứng suất của các lá nhíp trên vớiứng suất cho phép :
[t] = 600 (N/mm 2 ) Ta thấy các lá nhíp đủbền
Tính b ề n tai nhíp
Sơđồtính bền tai nhíp được biểu diễn trên hình bên.
D đường kính trong của tai nhíp, chọn D = 50 mm h0 chiều dầy lá nhíp chính, h0= 8,5 mm. b chiều rộng lá nhíp, b = 80 mm
- Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pkhay lực phanh Pp Trịsốcủa lực được xác định theo công thứcsau:
Zbx Phản lực của đường lên bánh xe, Zbx= 8532,5 N Pkmax 0,7 8532,5 = 5972,75 N.
- ứng suất uốnởtai nhíplà: uốn
N/mm 2 ứng suất nén (hoặc kéo)ởtai nhíp là:
-ứng suất tổng hợpởtainhíp: th= uốn + nén = 104 + 4,4 = 108,4N/mm 2
-ứng suất tổng hợp cho phép:
[th] 50MN/m 2 50N/mm 2 th [th] Vậy tai nhíp đủbền.
Tính ki ể m tra ch ố t nhíp
- Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt= 50mm.
- Chọn vật liệu chếtạo chốt nhíp là thép các bon trung bình có thành phần các bon (40X), xianua hóa thìứng suất chèn dập cho phép:
[chèn dập]=3 4N/mm 2 Kiểm nghiệm theoứng suất chèn dập: chendap
Kiểm nghiệm theoứng suất cắt:
2 cut b.h 2.80.8,5 7,6N/mm Ứng suất chèn dập vàứng suất cắt sinh ra nhỏhơnứng suất cho phép liệu Vậy chốt đảm bảo đủbền của vật
Thi ế t k ế gi ả m ch ấ n tr ướ c
Xác đ ị nh h ệ s ố c ả n c ủ a gi ả m ch ấ n KG
Hệ số cản của hệ thống treo K đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra độ êm dịu cho xe Tương tự như bộ phận đàn hồi, độ cản này phụ thuộc vào cách lắp đặt giảm chấn trên xe Hệ số cản của giảm chấn K có thể tương đương hoặc khác biệt so với hệ số cản của hệ thống treo.
Trong lý thuyết ôtô đểđánh giá sựdập tắt chấn động người ta sửdụng hệsốdập tắt chấn động tương đối nhưsau:
M Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 984,5 kg
Ktr Hệsốcản của hệthốngt r e o Hệsốcản của hệthống treo được xác định bằng côngt hức:
3.1.1.b X ác định hệsốcản của giảmchấn
Hệsốcản trung bình của giảm chấn :
Ktreo Hệsốcản của hệthống treo.
Ta lại có các quan hệ:
Giảm chấn có vai trò quan trọng trong việc giảm lực tác động lên khung xe và sức khỏe người ngồi bên trong Khi bánh xe di chuyển qua những đoạn đường gồ ghề, hệ thống giảm chấn sẽ nén nhanh chóng, giúp hấp thụ năng lượng chủ yếu trong hành trình trả, từ đó giảm thiểu các xung lực lớn có thể gây hại cho độ bền của khung xe.
Giải hệphương trình trên, ta được:
Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén:
Vg Tốc độpiston trong hành trình nén, Vg= 0,3 m/s.
Kn Hệsốcản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 2490 Ns/m
Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh:
Pnmax= Pn+ K ’ n (VgmaxVg) Trong đó:
Vgmax Tốc độpiston khi nén mạnh, Vgmax= 0,6 m/s.
K ’ n Hệsốcản của giảm chấn khi nén mạnh, K ’ n= 0,6KnPnmax 747 + 0,6.2490.(0,60,3) = 1195,2 N.
Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả:
Vg Tốc độpiston trong hành trình trả, Vg= 0,3 m/s.
Ktr Hệsốcản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 6846 Ns/m
Lực cản của giảm chấn khi trảmạnh:P trmax = Ptr+ K ’ tr (VgmaxVg) Trong đó:
Vgmax Tốc độpiston khi trảmạnh, Vgmax= 0,6 m/s.
K ’ tr Hệsốcản của giảm chấn khi trảmạnh, K ’ tr= 0,6Ktr Đồántốtnghiệp Hê thống treo xe tải 4 tấn
Xác đ ị nh các kích th ướ c c ủ a gi ả m ch ấ n
3.1.2.a Xác định đường kính, hành trìnhpistol
- Chếđộlàm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3m/s.
- Công suất tiêu thụcủa giảm chấn được xác định theo côngt hức:
Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thểnhiệt là F được tính nhsau:
Hệsốtruyền nhiệt, kim loại có diện tích tỏa chọn = 0, 13J/m 2 Nhiệt độcho phép:
Tmin= 20 0 Cân bằng phương trình nhiệt ta có:
F = 0,063052 m 2 = 63052 mm 2 màF = Dn.L = 63052mm 2 Chọn Dn= 50 mm
Kích thước sơbộcủa giảm chấn bao gồm chiều dài của các bộp h ận:
Chiều dài các bộ phận của giảm chấn bao gồm: Ldl là chiều dài phần đầu giảm chấn, Lm là chiều dài bộ phận làm kín, LPl là chiều dài piston giảm chấn, và Lvl là chiều dài phần đế van giảm chấn Hành trình làm việc cực đại của giảm chấn được ký hiệu là G, với yêu cầu G phải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dưới.
Nếu lấy đường kính pittông d làm thông sốcơbản, các thông sốkhác được xác định:
D Emm; d 5mm; dc= 10 mm; dn8mmLP= 35 mm; Ld= 50 mm; Lm= 50 mm; Lv 30 mm LG00mm.
Thỏa mãn điều kiệnn h iệt.
3.1.2.b Xác định kích thước lỗvan giảm chấn
- Tổng diện tích lưu thông của các lỗvan giảm chấn (sốlỗvàkích thước lỗvan) quyết định hệsốcản của giảm chấn.Ta có công thức:
Q Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗtiết lưu, Q = FPVg.FV
Tổng diện tích các lỗvan.
Hệsốtổn thất,Chọn =0,6. p áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p
Trọng lượng riêng của chất lỏng, g Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s 2
FP Diện tích piston giảm chấn :
Vg Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3m / s
3.1.2.b.1 Xác định kích thước lỗvannén
Tổng diện tích lỗvan nén được xác định theo công thức:
1,132.10 5 m 2 ,32 mm 2 Đường kính từng lỗvan nén:
3.1.2.b.2 Xác định kích thước lỗvant rả d = 1,90 mm.
Tổng diện tích lỗvan trảđược xác định theo công thức:
0,683.10 5 m 2 =6,83 mm 2 Đường kính từng lỗvan trả:
3.1.2.b.3 Xác định kích thước lỗvan giảm tải hành trìnhn é n
- Tổng diện tích tất cảcác lỗvan khi nén mạnh được xác định theo côngthức:
Tổng diện tích lỗvan giảm tải trong hành trìnhn é n :
Fvm= F ’ vn–Fvn,9 – 11,32 = 6,58 mm 2 Đường kính từng lỗvan giảm tải hành trình nén:
- Tổng diện tích tất cảcác lỗvan khi trảmạnh được xác định theo côngthức:
- Tổng diện tích lỗvan giảm tải trong hành trìnht rả:
- Đường kính từng lỗvan giảm tải trong hành trình trả:
3.1.2.c Xác định kích thước lò xo các van giảmc hấn
Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
4 D 2 )p p áp suất chất lỏngởcuối thời kỳ nén nhẹ,
D3, D4– Các kích thước nhưtrên hình vẽ, D3= 20 mm, D4= 16mm.
P1 4 (20 16 2 ).10 6 776507 87N Lực tác dụng lên lò xo van khi van mởhoàn toàn:
4 D 2 )p' p’ áp suất chất lỏngởcuối thời kỳnén mạnh với V’ = 0,6 m/s và
P2 4 (20 16 2 ).10 6 1242412 140N ứng suất trong lò xo được tính theo công thức:
D Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 19 mm d Đường kính dây lò xo.
P2– Lực tác dụng lên lò xo khi van mởhoàn toàn. d ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [ ]= 500 700MN/m 2
Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mởhoàn toàn) được xác định theo công thức:
G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.10 4 MN/m 2 n – Sốvòng làm việc của lò xo. h Ta có thểchọn h = 2 mm.
Từđó ta có thểxác định được sốvòng làm việc của lò xo: h.G.d 4
- Chiều dài của lò xo khi van mởhoàn toàn được xác định nhưsau:
- Khoảng cách giữa cácvòngdây, = 0,8mm. n0 Sốvòng toàn bộcủa lò xo, n0= n+1 = 5 +1 = 6 vòng.
- Chiều dài của lò xo khi vanởtrạng thái đóng:
- Chiều dài của lò xoởtrạng thái tựdo:
- Biến dạng của lò xoởtrạng thái vanmở,
Bước của lò xo: t = H td d(n n 0 n 0 ) 25,5 3.(5 6)
Thi ế t k ế gi ả m ch ấ n sau
Xác đ ị nh h ệ s ố c ả n c ủ a gi ả m ch ấ n KG
Trong lý thuyết ôtô đểđánh giá sựdập tắt chấn động người ta sửdụng hệsốdập tắt chấn động tương đối nhưsau:
M Khối lượng được treo tính trên một bánh xe, M = 2526,5 kg
Ktr Hệsốcản của hệthốngt r e o Hệsốcản của hệthống treo được xác định bằng côngt hức:
3.2.1.b Xác định hệsốcản của giảmchấn
Hệsốcản trung bình của giảm chấn :
Ktreo Hệsốcản của hệthống treo.
Ta lại có các quan hệ:
Giải hệphương trình trên, ta đợc:
Lực cản của giảm chấn trong hành trình nén:
Vg Tốc độpiston trong hành trình nén, Vg= 0,3 m/s.
Kn Hệsốcản của giảm chấn trong hành trình nén, Kn= 5733 Ns/m
Lực cản của giảm chấn khi nén mạnh:
Pnmax= Pn+ K ’ n (VgmaxVg) Trong đó:
Vgmax Tốc độpiston khi nén mạnh, Vgmax= 0,6 m/s.
K ’ n Hệsốcản của giảm chấn khi nén mạnh, K ’ n= 0,6KnPnmax 1720 + 0,6.5733.(0,60,3) = 2752 N.
Lực cản của giảm chấn trong hành trình trả:
Vg Tốc độpiston trong hành trình trả, Vg= 0,3 m/s.
Ktr Hệsốcản của giảm chấn trong hành trình trả, Ktr= 15767 Ns/m
Lực cản của giảm chấn khi trảmạnh:P trmax = Ptr+ K ’ tr (VgmaxVg) Trong đó:
Vgmax Tốc độpiston khi trảmạnh, Vgmax= 0,6 m/s.
Hê thống treo xe tải 4 tấn Đồántốtnghiệp
K ’ tr Hệsốcản của giảm chấn khi trảmạnh, K ’ tr= 0,6Ktr
Xác đ ị nh các kích th ướ c c ủ a gi ả m ch ấ n
3.2.2.a Xác định đường kính, hành trìnhPistol
- Chếđộlàm việc căng thẳng được xác định là V = 0, 3m/s.
- Công suất tiêu thụcủa giảm chấn được xác định theo côngt hức:
Công suất tỏa nhiệt của một của một vật thểnhiệt là F được tính nhưsau:
Hệsốtruyền nhiệt, kim loại có diện tích tỏa chọn = 0, 13J/m 2 Nhiệt độcho phép:
Tmin= 20 0 Cân bằng phương trình nhiệt ta có:
Kích thước sơbộcủa giảm chấn bao gồm chiều dài của các bộp h ận:
Chiều dài các thành phần của giảm chấn bao gồm: Ldl là chiều dài phần đầu giảm chấn, Lm là chiều dài bộ phận làm kín, LPl là chiều dài piston giảm chấn, Lvl là chiều dài phần đế van giảm chấn, và LGl là hành trình làm việc cực.
Fp đại của giảm chấn,LGphải lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từđiểm hạn chếtrên đến điểm hạn chếdưới.
Nếu lấy đường kính pittông d làm thông sốcơbản, các thông sốkhác được xác định: D
Umm; d@mm; dc= 10 mm; dn= 44mm
LP= 35 mm; Ld= 50 mm; Lm= 50 mm; Lv= 30 mm
Thỏa mãn điều kiệnn h iệt.
3.2.2.b Xác định kích thước lỗvan giảm chấn
- Tổng diện tích lưu thông của các lỗvan giảm chấn (sốlỗvàkích thước lỗvan) quyết định hệsốcản của giảm chấn.Ta có công thức:
Q Lưu lượng chất lỏng chảy qua lỗtiết lưu, Q = FPVg.FV
Tổng diện tích các lỗvan.
P g p áp suất chất lỏng trong giảm chấn, p
Trọng lượng riêng của chất lỏng, g Gia tốc trọng trường, g= 10 m/s 2
F P Diện tích piston giảm chấn:
Vg Vận tốc giảm chấn khi làm việc, Vg= 0, 3m / s
3.2.2.b.1 Xác định kích thước lỗvannén
Tổng diện tích lỗvan nén được xác định theo công thức:
1,113.10 5 m 2 = 11,13 mm 2 Đường kính từng lỗvan nén:
3.2.2.b.2 Xác định kích thước lỗvant rả d = 1,9 mm.
Tổng diện tích lỗvan trảđược xác định theo công thức:
0,671.10 5 m 2 =6,71 mm 2 Đường kính từng lỗvan trả:
3.2.2.b.3 Xác định kích thước lỗvan giảm tải hành trìnhn é n
- Tổng diện tích tất cảcác lỗvan khi nén mạnh được xác định theo côngthức:
Tổng diện tích lỗvan giảm tải trong hành trìnhn é n :
Fvm= F ’ vn–Fvn= 17,6 – 11,13 = 6,47 mm 2 Đường kính từng lỗvan giảm tải hành trình nén:
- Tổng diện tích tất cảcác lỗvan khi trảmạnh được xác định theo côngthức:
- Tổng diện tích lỗvan giảm tải trong hành trìnht rả:
- Đường kính từng lỗvan giảm tải trong hành trình trả:
3.2.2.c Xác định kích thước lò xo các van giảmc hấn
Lực tác dụng lên lò xo van khi van bắt đầu mở:
4 D 2 )p p áp suất chất lỏngởcuối thời kỳ nén nhẹ,
D3, D4– Các kích thước nhưtrên hình vẽ, D3= 20 mm, D4= 17mm.
P1 4 (20 17 2 ).10 6 1369347 119N Lực tác dụng lên lò xo van khi van mởhoàn toàn:
4 D 2 )p' p’ áp suất chất lỏngởcuối thời kỳnén mạnh với V’ = 0,6 m/s và
P2 4 (20 17 2 ).10 6 2190955 190N ứng suất trong lò xo được tính theo công thức:
D Đường kính vòng trung bình của vòng lò xo, D = 17 mm d Đường kính dây lò xo.
P2– Lực tác dụng lên lò xo khi van mởhoàn toàn. d ứng suất cho phép của vật liệu làm lò xo, [ ]= 500 700MN/m 2
Dịch chuyển h của van giảm tải (khi mởhoàn toàn) được xác định theo công thức:
G – Mô đun đàn hồi của vật liệu khi xoắn, G = 8.10 4 MN/m 2 n – Sốvòng làm việc của lò xo. h Ta có thểchọn h = 2 mm.
Từđó ta có thểxác định được sốvòng làm việc của lò xo: h.G.d 4
- Chiều dài của lò xo khi van mởhoàn toàn được xác định nhưsau:
- Khoảng cách giữa cácvòngdây, = 0,8mm. n0 Sốvòng toàn bộcủa lò xo, n0= n+1 = 5 +1 = 6 vòng.
- Chiều dài của lò xo khi vanởtrạng thái đóng:
- Chiều dài của lò xoởtrạng thái tựdo:
- Biến dạng của lò xoởtrạng thái vanmở,
32974 3,6.10 3 m 3,6mm Bước của lò xo: t = H td d(n n 0 n 0 ) 25,4 3.(5 6)
Chương4 QUY TRÌNH GIA CÔNG PISTON PHẦN TỬĐÀNHỒI
Ch ứ c năng và đi ề u ki ệ n làm vi ệ c c ủ a chi ti ế t
Giảm chấn là một bộ phận quan trọng trong hệ thống treo của ô tô, giúp hỗ trợ và kết hợp với hệ thống treo để đảm bảo sự êm ái khi xe di chuyển, đồng thời giảm thiểu các dao động.
Giảm chấn có cấu trúc bao gồm nhiều chi tiết quan trọng, trong đó piston là một thành phần điển hình và thiết yếu của hệ thống đàn hồi Trong quá trình hoạt động, piston di chuyển lên xuống dọc theo thành xi lanh, với mặt làm việc chính là mặt trụ ngoài Trên thân piston có rãnh để lắp xéc măng, giúp hệ thống đạt được độ kín cần thiết Thân piston còn được khoan lỗ để bắt cần đẩy vào Piston phải chịu ma sát và áp suất lớn trong điều kiện làm việc, và được chế tạo từ thép A12, với phôi được tạo ra bằng thép thanh cắt đứt Trong đồ án này, phương án tạo phôi được chọn là đơn chiếc loạt nhỏ.
Thi ế t k ế các nguyên công gia công chi ti ế t Pistol
Nguyên công 1: Khoan doa l ỗ 8 làm chu ẩ n thô
+ Định vịvà kẹp chặt: Chi tiết được định vịvà kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu hạn chế5 bậc tựdo.
+ Chọn máy: Chọn máy khoan 2A125 với công suất động cơlà 4 Kw.
+ Chọn dao: Dùng mũi khoan ruột gà ,đường kính dao d = 6 mm.
+ Lượng dưgia công; Khoan lỗđặc với chiều sâu cắt t = 5 mm.
+ Chếđộcắt: Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng.
Tốc độquay của máy nr0 vòng/phút.
+ Chọn dao: Dùng mũi doa thép gió P9 với đường kính dao d = 8 mm.
+ Lượng dưgia công: Doa lỗvới chiều sâu cắt t = 1mm.
+ Chếđộcắt: Lượng chạy dao S= 0,2 mm/vòng.
Tốc độquay của máy n= 450 vòng/phút.
Nguyên công 2: Ti ệ n kh ỏ a m ặ t đáy Pistol, vát mép m ặ t đáy, ti ệ n kh ỏ a m ặ t
Bước 1: Tiện khỏa mặt đáy piston, vát mép mặt đáy.
+ Định vịvà kẹp chặt: Chi tiết được định vịvà kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, hạn chế5 bậc tựdo.
+ Chọn máy: Chọn máy tiện ngang T616 Công suất động cơlà 4 Kw.
+ Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9 + Lượng dưgia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm.
Lượng chạy dao: S = 0,14mm/vòng.
Tốc độquay của máy: n = 420 vòng/phút
Bước 2: Tiện khỏa mặt lỗ, rãnh trên mặtlỗ.
+ Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9.
+ Lượng dưgia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm.
Lượng chay dao:S = 0,14mm/vòng.
Tốc độquay của máy: n = 420vòng/phút.
Nguyên công 3: Ti ệ n kh ỏ a m ặ t đ ầ u Pistol, ti ệ n kh ỏ a m ặ t l ỗ , rãnh trên
Bước 1: Tiện khỏa mặt đầu.
+ Định vịvà kẹp chặt: Chi tiết được định vịvà kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu hạn chế5 bậc tựdo.
+ Chọn máy: Chon máy tiện ngang T616 Công suất của động cơlà 4 Kw.
+ Chọn dao: Dùng dao tiện thép gió P9.
+Lượng dưgia công: Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5mm.
+ Chếđộcắt: Lượng chạy dao S = 0,14mm/vòng.
Tốc độquay của máy n = 420 vòng/phút.
Bước 2: Tiện khỏa mặt lỗ.
+ Dùng dao tiện thép gió P9 định hình với góc nghiêng 45 o + Chiều sâu cắt: t=1,5(mm)
Bước 3: Tiện rãnh trên mặt đầu.
+ Dùng dao tiện thép gió P9.
+ Chiều sâu cắt: t =1,5(mm) bằng cảlượng dưgia công
Bước 4: Tiện rãnh xéc măng.
4.2.4 Nguyên công 4: Khoan doa các lỗtrảmạnh côngtinhlỗ
+ Định vịvà kẹp chặt: Chi tiết được định vịvà kẹp chặt trên khối V ngắn và phiến tì, hạn chế5 bậc tựdo.
+ Chọn máy: Chọn máy khoan 2A125 Công suất động cơlà 4 Kw.
Chọn dao khoan ruột gà với đường kính 1,2mm để gia công lỗ đặc Lượng dư gia công cần thiết là 0,8mm, với chế độ cắt có lượng chạy dao 0,16mm/vòng và tốc độ quay của máy là 0 vòng/phút.
+Chọn dao: Dùng mũi khoan ruột gà ,đường kính dao d = 1,90 mm+Lượng dưgia công: Khoan lỗđặc với chiều sâu cắt t = 0,8 mm+Chếđộcắt: Lượng chạy dao S = 0,16 mm/vòng
Tốc độquay của máy n r0 vòng/phút
Bước 3: Gia côngtinhlỗ 8 đểlàm chuẩntinh.
Bước 1: Gia công tinh mặt ngoài.
Để định vị và kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công, cần hạn chế 5 bậc tự do cho chi tiết, 3 bậc tự do cho mặt phẳng đáy của piston, và 2 bậc tự do cho mặt trụ ngắn Khi gia công trên máy tiện, chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ Việc sử dụng đồ gá chuyên dụng sẽ giúp định vị và kẹp chặt chi tiết một cách chính xác, đồng thời đảm bảo chuẩn gia công trùng với chuẩn chính.
+ Chọn máy: Chọn máy mài.
Bước 2 : Gia công tinhcác lỗ 1,2và 1,9.
+ Chọn máy: Chọn máy doa.
+ Kiểm tra độvuông góc giữa mặt phẳng đỉnh piston và trụct â m lỗ 8.
+ Thông sốkiểm tra: Độkhông vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗtrong khoảng 0,01 0,05 + Ngoàiratacóthểkiểmtrađộtròncủamặttrụngoàipistonbằngcáchgáchitiếtlên máytiện.
Sau hơn 3 tháng làm đồán đến nay đồán của em đã được hoàn thành Với đềtài được giao là : “Thiết kếhệthống treo cho xe tải 4 tấn”.
Việc thiết kế đồ án tốt nghiệp của em đã được hoàn thành thành công nhờ vào việc áp dụng kiến thức đã học, tham khảo tài liệu, cùng với việc nghiên cứu một số mẫu xe có sẵn Đặc biệt, sự hướng dẫn tận tình từ thầy giáo Lưu Văn Tuấn đã góp phần quan trọng vào quá trình hoàn thiện đồ án.
Phần thuyết minhởtrên bao gồm những nội dung cơbản nhất của công việc tính toán thiết kếhệthống treo.
Hệthống treo phụ thuộc với bộphận đàn hồi là nhíp lá và giảm chấn đã thoả mãn những yêu cầu cơbản :
Đảm bảo sự êm dịu trong chuyển động của xe trên cả đường tốt và đường xấu là rất quan trọng Tần số dao động phù hợp giúp giảm thiểu ảnh hưởng đến cả lái xe và hàng hóa.
Hoạt động của giảm chấn trên xe có khả năng thích ứng với lực tác động từ mặt đường, giúp giảm thiểu dao động hiệu quả Điều này đảm bảo sự ổn định cho vỏ xe trong mặt phẳng dọc, đặc biệt khi phanh hoặc tăng tốc.
- Các lá nhíp được thiết kếsao choứng suất trong mỗilánhíp là nhưnhauởmọi điểm do đó tăng độbền của nhíp cũng nhưkhảnăng làmv iệc.
- Đảm bảo độan toàn tối đa cho xe khi chạyởmọi tốcđộ.
- Đảm bảo độbền cũng nhưđộbền lâu phù hợp với chu kỳsửachữa.
- Các chi tiết của hệthống treo đã được kiểm bền đầy đủđạt khảnăng an toàn choxe.
- Các chi tiết của hệthống treo được thiết kếcó kích thước phù hợp cho việc lựa chọn khi sửa chữa và thay thế.
Sau khi hoàn thành đồ án, tôi đã có thêm nhiều hiểu biết sâu sắc về thiết kế tính toán ô tô, đặc biệt là hệ thống treo Những kiến thức này sẽ giúp tôi ứng dụng vào thực tế và tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau này Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế, đồ án của tôi vẫn còn nhiều thiếu sót Vì vậy, tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo từ các thầy trong bộ môn để hoàn thiện thêm kiến thức của mình.
Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy Lưu Văn Tuấn, người đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ em trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cámơn
Nguyên công 5: L ấ y l ỗ 8 làm chu ẩ n tinh đ ể gia công tinh các m ặ t còn l ạ i
Bước 1: Gia công tinh mặt ngoài.
Để định vị và kẹp chặt chi tiết trong quá trình gia công, cần hạn chế 5 bậc tự do cho chi tiết, 3 bậc tự do cho mặt phẳng đáy của piston, và 2 bậc tự do cho mặt trụ ngắn Khi gia công trên máy tiện, chỉ cần hạn chế 5 bậc tự do là đủ Việc sử dụng đồ gá chuyên dụng giúp định vị và kẹp chặt chi tiết hiệu quả, đồng thời đảm bảo rằng chuẩn gia công trùng với chuẩn chính.
+ Chọn máy: Chọn máy mài.
Bước 2 : Gia công tinhcác lỗ 1,2và 1,9.
+ Chọn máy: Chọn máy doa.
Nguyên công 6: Ki ể m tra
+ Kiểm tra độvuông góc giữa mặt phẳng đỉnh piston và trụct â m lỗ 8.
+ Thông sốkiểm tra: Độkhông vuông góc giữa mặt đầu và tâm lỗtrong khoảng 0,01 0,05 + Ngoàiratacóthểkiểmtrađộtròncủamặttrụngoàipistonbằngcáchgáchitiếtlên máytiện.
Sau hơn 3 tháng làm đồán đến nay đồán của em đã được hoàn thành Với đềtài được giao là : “Thiết kếhệthống treo cho xe tải 4 tấn”.
Dựa trên kiến thức đã học và tài liệu tham khảo, cùng với sự hỗ trợ từ các mẫu xe có sẵn và hướng dẫn tận tình của thầy Lưu Văn Tuấn, đồ án tốt nghiệp của em đã được hoàn thành một cách xuất sắc.
Phần thuyết minhởtrên bao gồm những nội dung cơbản nhất của công việc tính toán thiết kếhệthống treo.
Hệthống treo phụ thuộc với bộphận đàn hồi là nhíp lá và giảm chấn đã thoả mãn những yêu cầu cơbản :
Đảm bảo sự êm dịu trong chuyển động của xe khi di chuyển trên cả đường tốt và đường xấu là rất quan trọng Tần số dao động phù hợp giúp giảm thiểu ảnh hưởng đến người lái và hàng hóa, mang lại trải nghiệm lái xe mượt mà và an toàn hơn.
Hoạt động của giảm chấn trên xe có khả năng thích ứng với lực kích động từ mặt đường, giúp dập tắt dao động hiệu quả Điều này tạo ra sự ổn định cho vỏ xe trong mặt phẳng dọc, đặc biệt khi phanh hoặc tăng tốc.
- Các lá nhíp được thiết kếsao choứng suất trong mỗilánhíp là nhưnhauởmọi điểm do đó tăng độbền của nhíp cũng nhưkhảnăng làmv iệc.
- Đảm bảo độan toàn tối đa cho xe khi chạyởmọi tốcđộ.
- Đảm bảo độbền cũng nhưđộbền lâu phù hợp với chu kỳsửachữa.
- Các chi tiết của hệthống treo đã được kiểm bền đầy đủđạt khảnăng an toàn choxe.
- Các chi tiết của hệthống treo được thiết kếcó kích thước phù hợp cho việc lựa chọn khi sửa chữa và thay thế.
Sau khi hoàn thành đồ án, tôi đã nâng cao hiểu biết về thiết kế tính toán ôtô, đặc biệt là hệ thống treo Kiến thức này sẽ giúp tôi ứng dụng vào thực tế và thuận lợi hơn trong công việc sau này Tuy nhiên, do khả năng còn hạn chế, đồ án của tôi vẫn còn nhiều thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo từ các thầy trong bộ môn để hoàn thiện thêm kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy Lưu Văn Tuấn, người đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ em trong quá trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cámơn
