Đồ án khoa cơ điện, điện tử, đại học lạc hồng (34)

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU CHO XE BÁN MOOC NGUYỄN TẤN ĐẠT Đồng Nai, 6/2022 ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU CHO XE BÁN MOOC Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC Th.S NGUYỄN HOÀNG LUÂN LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Hoàng Ln nói riêng thầy khoa Cơ Điện - Điện tử nói chung trường Đại học Lạc Hồng trang bị giúp em kỹ kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình làm đồ án kiến thức chuyên ngành em cịn hạn chế nên khơng thể tránh khỏi vài thiếu sót trình bày đánh giá vấn đề Rất mong nhận góp ý, đánh giá thầy cô môn để đề tài em thêm hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Tấn Đạt LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thực xác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án tốt nghiệp xin phép, tất thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Đồng Nai, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Nguyễn Tấn Đạt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng yêu cầu 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Yêu cầu cảu hệ thống treo 1.2 Phân loại 1.2.1 Phân loại theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi 1.2.2 Phân loại theo sơ đồ dẫn hướng 1.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động 11 1.3 Các phận hệ thống treo 11 1.3.1 Phần tử dẫn hướng 11 1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc,phần tử dẫn hướng nhíp 11 1.3.3 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ 12 1.4 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọc 13 1.5 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang 14 1.6 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo 15 1.7 Hệ thống treo độc lập phần tử đàn hồi xoắn 15 1.7.1 Phần tử đàn hồi 16 1.7.2 Phần tử giảm chấn 16 1.8 Vấu hạn chế hành trình hệ thống treo 17 1.8.1 Nhiệm vụ vấu hạn chế hành trình 17 1.8.2 Cấu tạo vấu hạn chế 18 1.8.3 Đặc tính vấu cao su 18 1.9 Cấu tạo, phân loại hệ thống treo cho xe tải, bán mooc 19 1.9.1 Hệ thống treo cân không thường trực 19 1.9.2 Hệ thống treo tích cực 19 1.9.3 Hệ thống treo tích cực kiểu lị xo- thuỷ lực 20 1.9.4 Cầu kép 21 1.9.5 Hệ treo đàn hồi cao su 22 1.9.6 Hệ thống treo khí 23 CHƯƠNG PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO, TÍNH TỐN THIẾT KẾ 25 2.1 Phân tích, lựa chọn phương pháp bố trí hệ thống treo 25 2.2 Phân tích ưu nhược điểm hệ thống treo phụ thuộc 25 2.2.1 Ưu điểm 25 2.2.2 Nhược điểm 26 2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế phận đàn hồi 26 2.3.1 Bộ phận đần hồi kim loại: 26 2.3.2 Bộ phận đàn hồi khí 27 2.3.3 Lựa chọn 27 2.4 Tính tốn thiết kế 28 2.4.1 Tính tốn chọn thơng số 29 2.4.2 Tính tốn nhíp 30 2.4.3 Tính tốn, thiết kê, kiếm bền tai nhíp 38 2.4.4 Tính kiểm tra chốt nhíp 39 2.5 Tính tốn phần tử giảm chấn 40 2.6 Đặc tính giảm chấn 40 2.6.1 Xác định kích thước giảm chấn 42 2.6.2 Xác định kích thước van 44 2.6.3 Xác định kích thước van trả 46 2.6.4 Xác định kích thước van nén 48 2.6.5 Kiểm tra điều kiện bền 50 2.6.6 Xác định số chi tiết khác giảm chấn lò xo 51 CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO SAU 56 3.1 Giới thiệu Carsim 56 3.2 Sử Dụng Carsim Kiểm Nghiệm Tính Tốn Cho Xe Bán Mooc 57 3.3 Kết Quả Nghiên Cứu / Tính Tốn / Mô Phỏng Và Thảo Luận 58 KẾT LUẬN 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật 28 Bảng 2.2 Chiều dài nhíp 32 Bảng 2.3 Thống số tính tốn nhíp 33 Bảng 2.4 Các hệ số 36 Bảng 2.5 Lực tác dụng lên nhíp 36 Bảng 2.6 Ứng suất nhíp 37 Bảng 3.1 Biểu đồ thể thơng số tính tốn góc đặt bánh xe camber 64 Bảng 3.2 Biểu đồ thể thơng số phận giảm xóc 65 Bảng 3.3 Biểu đồ thể thông số tính tốn góc đặt bánh xe camber 66 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Một số loại nhíp xe tải Hình 1.2 Lị xo trụ Hình 1.3 Thanh xoắn Hình 1.4 Đặc tính đàn hồi balon khí Hình 1.5 Mơ hình hệ thống treo phụ thuộc Hình 1.6 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp Hình 1.7 Hệ thống treo độc lập cầu bị động 10 Hình 1.8 Hệ thống treo 11 Hình 1.9 Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi nhíp 12 Hình 1.10 Hệ thống treo phụ thuộc, phần đầu đàn hồi lò xo trụ 13 Hình 1.11 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ sử dụng 13 Hình 1.12 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang 15 Hình 1.13 Hệ thống treo độc lập hai đòn chéo,lò xo trụ 15 Hình 1.14 Giảm chấn 17 Hình 1.15 Vấu hạn chế 18 Hình 1.16 Đặc tính vấu cao su 18 Hình 1.17 Hệ thống treo cân không thường trực 19 Hình 1.18 Hệ thống treo tích cực kiểu lị xo- thuỷ lực 20 Hình 1.19 Hệ thống treo tích cực 21 Hình 1.20 Một số phương án bố trí loại treo cầu tandem 22 Hình 1.21 Bố trí chung hệ treo đàn hồi cao su 23 Hình 1.22 Bố trí chung hệ treo đàn hồi cao su 24 Hình 2.1 Phương án thiết kế (Treo phụ thuộc,liên động cầu cân bằng) 25 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc 29 Hình 2.3 Xác định chiều dài nhíp 31 Hình 2.4 Sơ đồ tính bền nhíp 35 Hình 2.5 Sơ đồ tính ứng suất nhíp 37 Hình 2.6 Tai nhíp 38 Hình 2.7 Giảm chấn 40 Hình 2.8 Kích thước giảm chấn 43 Hình 2.9 Van nén 51 Hình 2.10 Van trả 53 Hình 3.1 Minh hoạ mô xe bán mooc 56 Hình 3.2 Giao diện phần mềm 57 Hình 3.3 Đồ thị thể độ võng theo thời gian 59 Hình 3.4 Đồ thị thể đàn hồi, dịch chuyển theo thời gian 60 Hình 3.5 Đồ thị thể ảnh hưởng theo độ dọc, lực tác động vào nhíp theo thời gian 61 Hình 3.6 Đồ thị thể độ nẩy, xóc theo thời gian 62 Hình 3.7 Đồ thị thể độ nén lên hệ thống treo 63 LỜI NÓI ĐẦU Trong phát triển kinh tế chung nay, ô tô ngày đóng vai trị quan trọng Nhu cầu xe tải nhẹ, xe tải nặng nước ngày cao, xuất nhiều doanh nghiệp tư nhân, liên doanh Tuy nhiên trước thực trạng nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nước ngồi với thuế nhập làm cho giá xe tăng cao, gây khó khăn cho người tiêu dùng Một yêu cầu đặt phải tăng tỷ lệ nội địa hóa ngành ôtô, nhằm giảm giá thành xe bán thúc đẩy ngành công nghiệp chế tạo máy nước Hệ thống treo hệ thống quan trọng ơtơ, góp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định tính tiện nghi xe, giúp người ngồi có cảm giác thoải mái dễ chịu Đối với đồ án tốt nghiệp giao: “Tính tốn, thiết kế hệ thống treo sau cho xe bán mooc” trước yêu cầu thực tế ngành ôtô nước Em chọn phương pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời tiêu chí Với hướng dẫn bảo thầy Th.s Nguyễn Hoàng Luân, Em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Tấn Đạt Chương Tổng quan hệ thống treo CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 Công dụng u cầu 1.1.1 Cơng dụng Ơ tơ chuyển động, với lốp hấp thụ cản lại rung động, dao động Hệ thống treo hệ thống liên kết bánh xe khung xe vỏ xe Mối liên kết treo xe liên kết đàn hồi, có tác dụng làm êm dịu cho trình chuyển động, đảm bảo động học bánh xe - Khi ô va đập tác dụng lên xe mặt đường không phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý cải thiện tính ổn định - Xác định động học chuyển động bánh xe, truyền lực kéo, lực phanh sinh ma sát mặt đường bánh xe, lực bên mô men phản lực tới gầm thân xe - Dập tắt dao động thẳng đứng khung vỏ sinh ảnh hưởng mặt đường không phẳng Khi ôtô chuyển động đường không phẳng chịu dao động mặt đường mấp nô sinh Những dao động ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ xe, hàng hóa đặc biệt ảnh hưởng tới hành khách - Xe chuyển động có êm dịu hay khơng phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng hệ thống treo Để đảm bảo công dụng trên,hệ thống treo cấu tạo gồm phận chính: Bộ phận hướng, Bộ phận đàn hồi, Bộ phận giảm chấn Bộ phận đàn hồi: Nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe ngược lại Bộ phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu chi tiết (hoặc cụm chi tiết) đàn hồi kim loại (nhíp, lị xo xoắn, xoắn) khí (trong trường hợp hệ thống treo khí thuỷ khí) Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng dao động cách biến lượng dao động thành nhiệt toả Việc biến lượng dao động thành nhiệt nhờ ma sát Giảm chấn ô tô giảm chấn thuỷ lực, Trang Chương Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo, tính tốn thiết kế Pn: áp suất chất lỏng cuối thời kỳ trả mạnh với Vnm = 0,5 m/s,𝐾𝑡𝑟𝑚 = 0,6𝐾𝑡𝑟𝑛 𝑃𝑛 = 𝐾𝑡𝑟𝑛 𝑣𝑡𝑟𝑛 + 𝐾𝑡𝑟𝑚 (𝑣𝑡𝑟𝑚 − 𝑣𝑡𝑟𝑛 ) 21880.0,3 + 0,6.21880(0,5 − 0,3) = 𝐹𝑡 2,19.10−3 = 4196164𝑁/𝑚2 𝜋 𝑃2 = (282 − 232 ).10−6 4196164 = 840𝑁 => - Ứng suất lị xo tính theo cơng thức:  8DP2 d Trong đó: D: Đường kính vịng trung bình vòng lò xo, D = 27 mm; D : Đường kính dây lị xo ; P2: Lực tác dụng lên lị xo van mở hồn tồn  d 3 DP2  [ ] - Ứng suất cho phép vật liệu làm lò xo, [] = 500  700 MN/m2 Chọn [] = 700 MN/m2  8𝐷𝑃 𝑑≥ √ 2= √ 𝜋[𝜏] Chọn n = vòng. 𝐶 = 𝐺𝑑4 8𝐷3 𝑛 8.27.840 = 𝜋.700 = 4,4𝑚𝑚 Chọn d = mm 8.1012 54 8.273 4.103 = 7938322𝑁/𝑚 - Chiều dài lò xo van mở hoàn toàn xác định sau: Hm = n.d + .n0 = 4.5 + 1.5 =25mm=0,025m Trong đó: : Khoảng cách vòng dây,  = mm n0: Số vịng tồn lị xo, n0 = n+1 = +1 = vòng - Chiều dài lị xo van trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 25 + 1,5 = 26,5 mm=0,0265m - Chiều dài lò xo trạng thái tự do: Htd = Hd +  = 26,5 + 0,1 =26,6 mm=0,0266m Trong đó: Trang 54 Chương Phân tích lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo, tính tốn thiết kế : Biến dạng lị xo trạng thái van mở; = 𝑃2 𝐶 = 840 7938322 = 1,06.10−4 𝑚 - Bước lò xo: 𝑡= 𝐻𝑡𝑑 − 𝑑(𝑛 − 𝑛0 ) 0.0266 − 0.005(5 − 4) = = 4,32.10−3 𝑚 𝑛0 Kiểm tra lại ứng suất cắt lò xo chiu lực nén p : 4𝑐 − 0,165 𝐷 50 + = 1,1(𝑐 = = ) 4𝑐 − 𝑐 𝑑 8𝑃2 𝐷 𝑘 8.840.0,027.1,1 𝜏= = = 508.106 (𝑁/𝑚2 ) 3 𝜋𝑑 𝜋(0,005) 𝑘= Nhỏ ứng suất cho phép:    700(MN / m ) Vậy thỏa mãn điều kiện bền Trang 55 Chương Mô hệ thống treo sau CHƯƠNG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO SAU 3.1 Giới thiệu Carsim Mơ tơ phần mềm khơng cịn xa lạ ngành tơ nói riêng ngành cơng nghiệp khí nói chung Phần mềm Carsim cung cấp giải pháp để giúp người dùng mơ hóa tốn mà thực tế đưa Nghiên cứu trình bày cách thức sử dụng phần mềm từ thiết lập sở liệu mẫu đến cách thức lập tốn mơ bản, bao gồm: mô ô tô thay đổi dải tốc độ mô ô tô có mặt tải trọng Phần mềm xuất liệu dạng video chuyển động dạng đồ thị để thuận lợi trình phân tích Hình 3.1 Minh hoạ mơ xe bán mooc Trang 56 Chương Mô hệ thống treo sau 3.2 Sử Dụng Carsim Kiểm Nghiệm Tính Tốn Cho Xe Bán Mooc Hình 3.2 Giao diện phần mềm Để bắt đầu toán phải trải qua bước nhập liệu đầu vào, bắt đầu tính tốn kết xuất liệu đầu Dữ liệu đầu vào mà phần mềm Carsim yêu cầu mơ hình tơ, thơng số kết cấu tình trạng ngoại cảnh tác động lên Để thuận tiện cho q trình này, phần mềm tích hợp kho lưu trữ đầy đủ chủng loại xe thực tế để người sử dụng nhanh chóng đưa mơ Sau thiết lập đầy đủ điều kiện phần mềm tính tốn sau đưa kết tính tốn (Start → Apps → CarSim 8.02 → CarSim dùng chuột double - click vào biểu tượng Carsim hình Desktop, tiếp tục chọn theo khoanh chữ nhật Trang 57 Chương Mô hệ thống treo sau Carsim bắt đầu với cửa sổ có tên CarSim Run Control Chọn mục menu File Sau chọn continue Cửa sổ chuyển hướng tập tin Windows xuất Điều hướng đến CarSim80_Progfolder cài đặt máy tính bạn (thường C: \ Program Files) tiếp tục vào Resources \ Import_Examples để tìm tập tin Quick_Start.cpar Chọn tập tin nhấn vào nút Load Sau xuất định dạng hình trên, phần Test Specifications sẻ phần ta lựa chọn dòng xe hệ thống cần mơ phỏng.) 3.3 Kết Quả Nghiên Cứu / Tính Tốn / Mô Phỏng Và Thảo Luận Kết mô cho thấy, mơ hình trực quan, bao gồm phương tiện, mặt đường, khối tải trọng điều quan tâm mũi tên biểu thị lực tác dụng lên bánh xe tơ chuyển động, lực chi phối trình chuyển động xe Bao gồm lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe lực tác dụng theo phương ngang lên bánh xe, lực biểu thị rõ phương tiện bẻ lái Khi cho chạy video, đồng thời lực tác dụng lên xe thay đổi mơ tương đối q trình xe chạy thực tế Tiếp theo, đưa đồ thị cụ thể cho tình trạng hoạt động xe, lực tác dụng lên bánh xe thời điểm, hay tốc độ động cơ… Những liệu có ý nghĩa q trình tính toán Sẽ số cụ thể để thực tính tốn Những kết mơ phụ thuộc vào liệu đầu vào, thông số đầu vào khác cho kết khác Trang 58 Chương Mô hệ thống treo sau Hình 3.3 Đồ thị thể độ võng theo thời gian Trang 59 Chương Mô hệ thống treo sau Hình 3.4 Đồ thị thể đàn hồi, dịch chuyển theo thời gian Trang 60 Chương Mơ hệ thống treo sau Hình 3.5 Đồ thị thể ảnh hưởng theo độ dọc, lực tác động vào nhíp theo thời gian Trang 61 Chương Mơ hệ thống treo sau Hình 3.6 Đồ thị thể độ nẩy, xóc theo thời gian Trang 62 Chương Mơ hệ thống treo sau Hình 3.7 Đồ thị thể độ nén lên hệ thống treo Quan sát đồ thị ta thấy độ võng hệ thống treo, độ đàn hồi, độ nén ,nẩy thời gian nén, độ dịch chuyển Chọn Testing suspenion để kiểm tra hệ thống treo Trang 63 Chương Mô hệ thống treo sau Bảng 3.1 Biểu đồ thể thơng số tính tốn góc đặt bánh xe camber Trang 64 Chương Mô hệ thống treo sau Bảng 3.2 Biểu đồ thể thông số phận giảm xóc Trang 65 Chương Mơ hệ thống treo sau Bảng 3.3 Biểu đồ thể thơng số tính tốn góc đặt bánh xe camber Trang 66 Chương Mô hệ thống treo sau KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp mà Em trình bày “Tính tốn, thiết kế hệ thống treo sau cho xe bán mooc” giải vấn đề hệ thống treo đặt ra, tính êm dịu (đặc trưng tần số dao động), khả dập tắt dao động (đặc trưng hệ số cản giảm chấn) đảm bảo động học bánh xe (hướng chuyển động) Việc thiết kế tập trung vào tiêu chí tăng tỷ lệ nội địa hóa ngành ơtơ nước thơng qua việc thiết kế chế tạo phận đàn hồi nhíp Tính toán thiết kế hệ thống treo sau cho xe bán mooc, tính kiểm bền hệ nhíp,giảm chấn Giải vấn đề hỏng hóc thường gặp hệ thống treo Qua việc tính tốn đồ án tốt nghiệp giúp em hiểu rõ chất, hoạt động hệ thống treo hình thành cách tư thiết kế cụm chi tiết ô tô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Tấn Đạt Trang 67 Chương Mô hệ thống treo sau TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hoan: Tập giảng thiết kế tính tốn Ơ tơ, lưu hành nội bộ, năm xuất 2012 [2] Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng: Giáo trình kết cấu tơ, nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, năm xuất 2010 [3] Nguyễn Khắc Trai: Cấu tạo hệ thống ô tô con, nhà xuất Khoa học kỹ thuật, năm xuất 1999 [4] Nguyễn Khắc Trai: Cấu tạo gầm xe con, nhà xuất Giao thông vận tải, năm xuất 2003 [5] Nguyễn Trọng Hiệp: Chi tiết máy - tập 1,2, nhà xuất Giáo dục, năm xuất 2006 [6] Nguyễn Trọng Hiệp, Nguyễn Văn Lẫm: Thiết kế chi tiết máy, nhà xuất Giáo dục, năm xuất 1999 [7] Ninh Đức Tốn, Đỗ Trọng Hùng: Hướng dẫn làm tập dung sai, nhà xuất Giáo dục, năm xuất 2007 [8] Heinz Heisder: Advanced Vehicle Technology, nhà xuất Jordan Hill, Oxford OX2 8DP, năm xuất 2002 [9] Lê Quang Minh, Nguyễn Văn Vượng; Sức bền vật liệu – tập 1,2, nhà xuất Giáo dục, năm 2006 Trang 68 ...ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ - BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU CHO XE BÁN MOOC Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC... đến thầy Nguyễn Hồng Ln nói riêng thầy khoa Cơ Điện - Điện tử nói chung trường Đại học Lạc Hồng trang bị giúp em kỹ kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình làm đồ án kiến thức chuyên... Tấn Đạt LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tôi, số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thực xác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án tốt nghiệp xin phép, tất thơng tin