Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE TẢI 2.5 TẤN SVTH: Phạm Văn Hiếu - Đồng Nai 04/2022 – TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ  BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE TẢI 2.5 TẤN NGƯỜI HƯỚNG DẪN NGUYỄN HOÀNG LUÂN - Đồng Nai 04/2022 – LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu nhóm, số liệu, kết nêu đồ án tốt nghiệp trung thức xác Tơi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực đồ án tốt nghiệp xin phép, tất thông tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc LỜI NÓI ĐẦU Trong phương tiện giao thông sử dụng th ế gi ới Việt Nam phương tiện giao thông đường sử dụng nhiều nhất, mà phần lớn tơ có nhiều ưu ểm so v ới loại ph ương tiện khác như: tính động, nhanh gọn, giá thành vận chuy ển r ẻ (ở c ự ly gần trung bình)… Với u cầu địi hỏi ngày cao công ngh ệ v ận tải, c kỹ thu ật tính tiện nghi tơ ngày phải hồn thi ện Đặc biệt tính êm dịu chuyển động xe để tạo cho người cảm giác th ật tho ải mái, bảo quản hàng hóa vận chuyển, tăng tuổi thọ làm vi ệc ô tô gi ảm vi ệc bảo dưỡng tu bổ đường sá Hệ thống treo hệ thống quan trọng tơ, góp phần tạo độ êm dịu ổn định tính ti ện nghi xe Đ ối v ới đ án tốt nghiệp giao: “Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 2.5 tấn” trước yêu cầu thực tế ngành ô tô nước em chọn phương án thi ết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời tiêu chí Trong q trình làm đồ án tốt nghiệp thời gian có h ạn, trình đ ộ ki ến thức thân cịn hạn chế nên khó tránh khỏi thi ếu sót Em r ất mong nhận đóng góp ý kiến với bảo thầy bạn sinh viên Đồ án tốt nghiệp em hồn thành nhờ có giúp đ ỡ ch ỉ b ảo t ận tình thầy môn bạn đặc bi ệt thầy Nguy ễn Hoàng Luân Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy bạn MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO Công dụng phân loại hệ thống treo 1.1 Công dụng Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, có tác dụng làm êm dịu cho trình chuyển động, đảm bảo động học bánh xe - Khi tơ chuyển động, với lốp hấp thụ cản lại rung động, dao động 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 đến gầm thân xe - Dập tắt dao động thẳng đứng khung vỏ sinh ảnh hưởng mặt đường không phẳng Trong trường hợp hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo nối khung vỏ với bánh xe thông qua dầm cầu, vỏ cầu Để đơn giản coi hệ thống treo nối đàn hồi với khung vỏ bánh xe Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng hệ thống treo Để đảm bảo công dụng nêu hệ thống treo thường có phận chủ yếu: - Bộ phận đàn hồi - Bộ phận giảm chấn - Bộ phận hướng 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 thủy khí) Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng dao động cách biến lượng dao động thành nhiệt toả ngoài, việc biến lượng dao động thành nhiệt nhờ ma sát Giảm chấn ô tô giảm chấn thủy lực, xe dao động, chất lỏng giảm chấn piston giảm chấn dồn từ Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 buồng sang buồng qua lỗ tiết lưu Ma sát chất lỏng với thành lỗ tiết lưu lớp chất lỏng với biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ngồi Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức đảm bảo cho bánh xe dao động mặt phẳng đứng, phận hướng làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men khung vỏ bánh xe 1.2 Phân loại Hệ thống treo ô tô thường phân loại dựa vào cấu tạo phận đàn hồi, phận dẫn hướng theo phương pháp dập tắt dao động 1.2.1 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo phận dẫn hướng: Hệ thống treo phụ thuộc: hệ thống treo mà bánh xe bên trái bánh bên phải liên kết với dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), nên bánh xe bị dịch chuyển (trong mặt phảng ngang ho ặc đứng) bánh xe bên bị dịch chuyển Ưu điểm hệ th ống treo phụ thuộc đơn giản, rẻ tiền, đảm bảo độ êm dịu chuy ển đ ộng cần thi ết cho xe có tốc độ chuyển động khơng cao Nếu hệ th ống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi nhíp làm nhi ệm vụ b ộ phận dẫn hướng Hệ thống treo độc lập: hệ thống treo mà bánh xe bên phải vá bánh xe bên trái khơng có liên kết cứng với Do dịch chuy ển c m ột bánh xe không gây nên dịch chuy ển bánh xe Tùy theo m ặt phẳng dịch chuyển bánh xe mà người ta phân hệ th ống treo độc lập có dịch chuyển bánh xe mặt phẳng ngang, mặt ph ẳng dọc đồng thời hai mặt phẳng Hệ thống treo độc lập sử dụng xe có kết cấu rời, có độ êm dịu xe cao, nhiên k ết c ấu b ộ phận dẫn hướng phức tạp, giá thành đắt Hệ thống treo cân bằng: dùng xe có tính thông qua cao với cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thu ộc hai hàng bánh xe hai cầu liền Trang Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 a) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thống treo độc lập Hình 1 Phân loại HT treo 1.2.2 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo phần tử đàn hồi: • Phần tử đàn hồi kim loại: nhíp, lị xo, xoắn • Phần tử đàn hồi khí nén: bình chứa khí cao su k ết h ợp s ợi v ải b ọc • • 1.2.3 • • làm cốt, dạng màng phân chia dạng liên hợp Phần tử đàn hồi thủy khí có loại kháng áp không kháng áp Phần tử đàn hồi cao su có loại làm việc chế độ nén chế độ xoắn Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động: Dập tắt dao động nhờ giảm chấn thủy lực dạng đòn ống Dập tắt dao động nhờ ma sát học phần tử đàn hồi phần tử hướng 1.3 Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo 1.3.1 Các phương án bố trí: b) a) c) d) a) Hệ thống treo ph ụ thuộc nhíp Hình Một số phương án bố trí b) Hệ thống treo độc lập đ ặt nghiêng c) Hệ thống treo độc l ập xo ắn lo ại đòn d) Hệ thống treo McPherson (treo ki ểu n ến) 1.3.2 Phân tích ưu, nhược điểm phương án bố trí: a) Ưu, nhược điểm hệ thống treo phụ thuộc: • Ưu điểm: Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách hai bánh xe (được nối cứng) khơng thay đổi Điều làm cho mịn l ốp gi ảm trường hợp treo độc lập Do hai bánh xe n ối cứng nên có Trang 10 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 d: đường kính dây lò xo P2: lực tác dụng lên lò xo van mở hoàn toàn d Ứng suất cho phép vật liệu làm lò xo, [τ] = 500700 MN/m Chọn [τ]=500MN/m2 d≥  8.19, 2.111 = 2, π 500 (mm)  chọn d = 2,4 (mm) Số vòng làm việc chọn n = vòng Chiều dài lị xo van mở hồn tồn xác định sau: Hm = n.d + δ.n0 = 4.2,4 + 1.5 = 14,6 (mm) Trong đó: δ khoảng cách vòng dây, δ = (mm) n0 số vịng tồn lị xo, n0 = n + Chiều dài lò xo van trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 14,6 + 1,5 = 16,1 (mm) Chiều dài lò xo trạng thái tự do: Htd = Hd + λ = 16,1 + 0,1 = 16,2 (mm) Trong đó: λ biến dạng lị xo trạng thái van mở λ= P1 79.103 = = 0, 09 C 583175 (mm) C độ cứng lò xo tính sau: G.d 8.1012.2, 44.109 C= = = 1171875 8.D n 1012.8.19, 23.4 Bước lò xo: t = H td − d (n − n0 ) 16, − 2.(5 − 4) = = 2, 76 n0 b) Lò xo van trả mạnh : Trang 73 (mm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Hình Kết cấu van trả mạnh Lực tác dụng lên lò xo van bắt đầu mở: P = π ( D32 − D 42 ) P đó: P áp suất chất l ỏng cu ối th ời kỳ tr ả nh ẹ P = 2174363 (N/m2) D3, D4 kích thước hình vẽ D3 = 20 mm, D4 = 17 (mm)  P1 = π (20 − 17 ).10−6.2174363 = 190( N ) Lực tác dụng lên lò xo van mở hoàn toàn: P2 = π ( D3 − D42 ) Pt Trong đó: Pt áp suất chất lỏng cuối thòi kỳ trả mạnh với v nm = 0,5 m/s Knm=0,6Kn, Pt = 3044109 N/m2  P2 = π (20 − 17 ).10−6.3044109 = 265 N τ= Ứng suất lò xo xác định theo cơng thức: DP2 πd Trong đó: D đường kính vịng trung bình lị xo D = 19,2 mm d đường kính dây lị xo P2 lực tác dụng lên dây lò xo van mở hoàn toàn Trang 74 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 d ≥3 DP2 π [τ ]  Ứng suất cho phép vật liệu làm lò xo [ τ] = 500 ÷ 700 MN/m2 Chọn [τ]=700MN/m2 d≥  8.19, 2.10−3.265 = 2, 65 π 700 (mm) chọn d = mm 8.1012.3410−12 = 2861023( N / m) 8.19, 23.10−9.4 Chọn n = vòng  C = Chiều dài lị xo van mở hồn tồn: Hm = n.d + δ.n0 = 4.3 + 1.5 = 17 mm Trong đó: δ khoảng cách vịng dây, δ = mm n0 số vịng tồn lò xom n0 = n + Chiều dài lị xo van trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 17 + 1,5 = 18,5 mm Chiều dài lò xo trạng thái tự do: Htd = Hd + λ = 18,5 + 0,14 = 16,64 mm λ biến dạng lò xo trạng thái van mở λ= P2 265 = = 0, 09 C 2861023 Bước lò xo: t = (mm) H td − d (n − n0 ) 18, 58 − 3.(5 − 4) = = 3,12 n0 Kiểm tra lại ứng suất cắt lò xo chịu lực nén P k= 4c –1 0,165 D 19, + = 1,1(c = = = 6, 4) 4c – c d Trang 75 (mm) Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 p2 Dk 109 8.265.19, 2.1,1.109 τ= = = 528( MN / m ) 3 π π 10 [ τ ] = 700( MN / m ) Trang 76 < Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Chương IV: MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO BẰNG CARSIM 4.1 CARSIM 4.1.1 Cách khởi động carsim Start → Apps → CarSim 8.02 → CarSim dùng chuột double - click vào biểu tượng Carsim hình Desktop, tiếp tục chọn theo ô khoanh chữ nhật 4.1.2 Tạo dự liệu 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 (dẫn tới hình 4.1) Hình Khởi động carsim chọn dòng xe Trang 77 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 4.1.3 Áp dụng CARSIM kiểm nghiệm tính tốn cho xe tải 2.5 Hình 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 u 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 4.1.4 Kết nghiên cứu/tính tốn/mơ th ảo lu ận Kết mơ 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 tốn Sẽ số cụ thể để thực tính tốn Những kết mơ Trang 78 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 phụ thuộc vào liệu đầu vào, thông số đầu vào khác cho kết khác Trang 79 Đồ án tốt nghiệp 4.2 Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Mô Các thông số đầu vào: Hình Thơng số xe Hình 4 Kích thước xe Hình Thơng số lốp Trang 80 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Mô hệ thống treo trước: Hình Hệ thống treo trước Trang 81 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Mơ hệ thống treo sau: Hình Hệ thống treo sau Trang 82 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Hình Góc camber Camber phần lăn bánh xe so với khung xe Bàn có m ột camber hình dạng hệ thống treo (khơng có lốp bị cắt vơ lăng khơng Trang 83 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Đồ thị tốc độ: Hình Đồ thị tốc độ Lị xo - lốp Hình 10 Lò xo – lốp Trang 84 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Đồ thị mơ Hình 11 Xe di chuyển đường phẳng Hình 12 Xe lên dốc Trang 85 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 KẾT LUẬN Đồ án tốt nghiệp mà em trình bày “ Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn” giải vấn đề hệ thống treo đặt ra, v ề 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 tỉ l ệ nội địa hóa ngành tơ nước thông qua việc thi ết kế ch ế tạo b ộ phận đàn hồi nhíp q trình gia cơng piston gi ảm chấn Qua việc tính tốn đồ án tốt nghiệp giúp em hi ểu rõ ch ất, hoạt động hệ thống treo, hình thành cách tư thi ết kế cụm chi tiết ô tô, trang bị thêm kiến thức phục vụ cho công việc sau Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguy ễn Hoàng Luân, người trực tiếp hướng dẫn, bảo em suốt trình th ực đồ án tốt nghiệp Trang 86 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập giảng thiết kế tính tốn tơ Hà Nội 2011 - Nguyễn Trọng Hoan Kết cấu ô tô NXB Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội 2009 - Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng Dung sai lắp ghép NXB giáo dục Việt Nam - Ninh Đức Tốn Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí NXB giáo dục - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển Chi tiết máy NXB giáo dục - Nguyễn Trọng Hiệp Trang 87 ... Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO Công dụng phân loại hệ thống treo 1.1 Công dụng Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ô tô với bánh xe, ... Trang 45 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 = 1250 (N) Phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe: = 178 42,5 + 1250 = 190 92,5 (N) Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo cho xe đạt... phương án: Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử dẫn hướng đàn hồi nhíp nửa elip đặt dọc giảm chấn loại ống Trang 13 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 Hình Sơ đồ hệ thống treo 1.4.2 Hệ