1.Đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp:Nghiên cứu thiết kế tính toán hệ thống treo ô tô con2.Các số liệu ban đầu:Xe có khối lượng toàn bộ khi đầy tải: m = 1800 kg, phân bố ra cầu trướcsau: 920880 kg; chiều dài cơ sở L = 2700; chiều rộng cơ sở B = 1410; lốp 19565R15H. Các số liệu khác tham khảo xe tương tự.3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:Chương 1: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.Chương 2: Thiết kế tính toán hệ thống treo cầu trước, cầu sau.Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống.Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây.4.Các bản vẽ và đồ thị:Bố trí chung ( 1 bản A0).Kết cấu hệ thống treo cầu trước ( 1 bản A0).Kết cấu hệ thống treo cầu sau ( 1 bản A0).Kết cấu giảm chấn ( 1 bản A0).Các chi tiết điển hình ( 1 bản A0).
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Ngành: Cơ khí động lực Chun ngành: Kỹ thuật tơ Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải Chữ ký GVHD Giảng viên duyệt: PGS.TS Dương Ngọc Khánh Chữ ký GVD Bộ mơn: Ơ tơ xe chun dụng Khoa: Cơ khí động lực HÀ NỘI, 8/2022 KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP CNKT Họ tên: Nguyễn Văn Kiên MSSV: 20185827 Lớp: Kỹ thuật Ơ tơ 03 Khóa: 63 Đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo ô tô Các số liệu ban đầu: Xe có khối lượng tồn đầy tải: m = 1800 kg, phân bố cầu trước/sau: 920/880 kg; chiều dài sở L = 2700; chiều rộng sở B = 1410; lốp 195/65R15H Các số liệu khác tham khảo xe tương tự Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Chương 1: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế - Chương 2: Thiết kế tính tốn hệ thống treo cầu trước, cầu sau - Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống - Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần Các vẽ đồ thị: - Bố trí chung ( A0) - Kết cấu hệ thống treo cầu trước ( A0) - Kết cấu hệ thống treo cầu sau ( A0) - Kết cấu giảm chấn ( A0) - Các chi tiết điển hình ( A0) Cán hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải Thời gian giao đề tài: Ngày giao: 13/04/2022 Ngày hoàn thành: 24/07/2022 SINH VIÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( ký, ghi rõ họ tên) ( ký, ghi rõ họ tên) Lời cảm ơn Quãng thời gian năm thật chẳng đáng bao so với đời người Nhưng xuân, tháng tuổi trẻ đẹp đẽ ý nghĩa tơi sinh viên Bách Khoa Em xin gửi làm cảm ơn đến tồn thầy Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy thuộc mơn Ơ tơ xe chun dụng Những người dạy dỗ em từ cậu sinh viên năm ngây dại đến trở thành tân cử nhân Những tình cảm công ơn em quên Cảm ơn Bách Khoa cho người thầy, người bạn người viết lên năm tháng xuân đẹp đến thế, dù nhiều tiếc nuối tự hào người Bách Khoa Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Hồ Hữu Hải thầy cô môn ô tô xe chuyên dụng tận tình dạy giúp đỡ em hồn thành đề tài đồ án tốt nghiệp Dù cố gắng kiến thức kinh nghiệm hạn hẹp nên chắn nhiều thiếu xót Rất mong nhận nhận xét, góp ý từ thầy bạn Tóm tắt nội dung đồ án Với đề tài “ Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ con” giao với hướng dẫn tận tình PGS.TS Hồ Hữu Hải kiến thức có năm tháng học tập trường Em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp với nội dung gồm: Chương 1: Phân tích lữa chọn phương án thiết kế: Tìm hiểu cơng dụng, yêu cầu cấu tạo hệ thống treo Phân tích ưu nhược điểm loại hệ thống treo thông dụng lựa chọn phương án bố trí cho xe tham khảo đề tài Chương 2: Thiết kế tính tốn hệ thống treo trước, cầu sau: Dựa vào thông số xe tham khảo thực tính tốn chi tiết hệ thống treo cầu trước, treo cầu sau theo phương án lựa chọn chương dựa theo tiêu trí tần số dao động xe Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng sửa chữa hệ thống: Đưa tượng hư hỏng thường gặp hệ thống treo Lên phương án sửa chữa bảo dưỡng hệ thống treo để xe đảm bảo điệu kiện làm việc tốt Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây: Tìm hiểu định hướng nghiên cứu hệ thống treo để có nhìn tồn cảnh định hướng sau nghiên cứu sâu ngành Sinh viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC Nhiệm vụ Lời cảm ơn Tóm tắt nội dung đồ án CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Công dụng yêu cầu 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Yêu cầu 1.2 Các phận hệ thống treo 1.2.1 Bộ phận đàn hồi 1.2.2 Bộ phận dẫn hướng 11 1.2.3 Bộ phận giảm chấn 11 1.2.4 Thanh cân 14 1.2.5 Các vấu cao su tăng cứng hạn chế hành trình 15 1.3 Phân loại hệ thống treo 15 1.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc 16 1.3.2 Hệ thống treo độc lập 17 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo 19 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TỐN HỆ THỐNG TREO CẦU TRƯỚC, CẦU SAU 22 2.1 Các thông số ban đầu 22 2.2 Xác định thông số hệ thống treo 22 2.2.1 Xác định độ cứng lò xo 23 2.2.2 Độ võng tĩnh hệ thống treo 24 2.2.3 Độ võng động hệ thống treo 24 2.2.4 Số liệu sở để tính toán 25 2.3 Động học hệ treo Mc.Pherson 26 2.3.1 Xác định độ dài A vị trí khớp (phương pháp đồ thị ) 26 2.3.2 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ treo 28 2.3.3 Mối quan hệ hình học hệ treo Mc.Pherson 29 2.4 Động lực học hệ treo Mc.Pherson 32 2.4.1 Các chế độ tải trọng tính tốn 32 2.4.2 Xác định độ cứng chuyển vị phần tử đàn hồi 33 2.4.3 Xác định phản lực lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng 35 2.5 Chọn kiểm bền phận 40 2.5.1 Đòn ngang chữ A 40 2.5.2 Tính tốn bền rôtuyn 45 2.6 Tính tốn lị xo 47 2.6.1 Lực tác dụng lên lò xo 47 2.6.2 Trình tự thiết kế lò xo 48 2.6.3 Kết luận 50 2.6 Tính toán giảm chấn 51 2.6.1 Chọn giảm chấn 51 2.6.2 Tính tốn thiết kế giảm chấn 52 2.7 Thiết kế tính tốn hệ thống treo cầu sau 60 CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG 61 3.1 Một số hư hỏng thường gặp hệ thống treo 61 3.1.1 Bộ phận giảm chấn 61 3.1.2 Thanh ổn định 61 3.1.3 Bộ phận đàn hồi 62 3.1.4 Bộ phận dẫn hướng 62 3.2 Cách phát hư hỏng hệ thống treo 62 3.2.1 Lái thử xe 63 3.2.2 Nhún mạnh ô tô 63 3.2.3 Kiểm tra độ rung hệ thống treo 64 3.3 Duy trì hệ thống treo ổn định 64 CHƯƠNG 4: KHẢO CỨU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO GẦN ĐÂY 66 4.1 Mục đích khảo cứu 66 4.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần 66 4.3 Kết luận 84 KẾT LUẬN 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Các loại phận đàn hồi 10 Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều 12 Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo giảm chấn ống thuỷ lực lớp vỏ 13 Hình 1.4 Thanh cân 15 Hình 1.5 Hệ thống treo 15 Hình 1.6 Hệ thống treo phụ thuộc 16 Hình 1.7 Hệ thống treo độc lập 17 Hình 2.1 Hệ thống treo trước Mc.Pherson 25 Hình 2.2 Họa đồ động học hệ treo Mc.Pherson 28 Hình 2.3 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học MC.Pherson 29 Hình 2.4 Đồ thị quan hệ động học hệ treo Mc.Pherson 29 Hình 2.5 Mối quan hệ hình học góc đặt 30 Hình 2.6 Góc quay địn ngang 31 Hình 2.7 Độ cứng chuyển vị lò xo 34 Hình 2.8 Độ cứng hành trình giảm chấn 35 Hình 2.9 Phản lực lực tác dụng lên hệ treo 35 Hình 2.10 Phản lực lực tác dụng lên hệ treo chịu lực phanh cực đại 37 Hình 2.11 Phản lực tác động lên hệ thống treo chịu lực bên cực đại 39 Hình 2.12 Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang chữ A 40 Hình 2.13 Sơ đồ lực tác động lên đòn ngang chữ A 42 Hình 2.14 Sơ đồ lực tác động lên đòn ngang chữ A 44 Hình 2.15 Khoảng đặt lị xo 48 Hình 2.16 Đặc tính giảm chấn 55 Hình 3.1 Giảm chấn 61 Hình 3.2 Thanh ổn định 62 Hình 3.3 Kiểm tra hệ thống treo 63 Hình 3.4 Kiểm tra độ rung hệ thống treo 64 Hình 4.1 Hệ thống treo bán tích cực/mơ hình phần tư ………………….67 Hình 4.2 Hệ thống treo tồn tải tích cực…………………………………… 69 Hình 4.3 Đường hình sin mơ tả điều kiện mặt đường……………………… 70 Hình 4.4 Các hệ thống treo xe tơ……………………………………… 71 Hình 4.5 Sự thay đổi tần số dao động hệ thống treo khác nhau……71 Hình 4.6 Mơ hình hệ thống treo phần tư…………………………………72 Hình 4.7 Mặt đường nghiêng ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO……………………73 Hình 4.8 Hệ thống hai bậc tự với vật rắn phi tuyến tính………………… 73 Hình 4.9 Mơ hình Matlab hệ thống ………………………………………74 Hình 4.10 Sơ đồ phương án thiết kế………………………………………… 75 Hình 4.11 Động lực học phản ứng lốp trước………………………………….75 Hình 4.12 Hệ thống treo khí nén AIRMATIC Mercedes-Benz………… 76 Hình 4.13 Cấu trúc van khí nén mà khơng kết nối với van khí………… 78 Hình 4.14 Ba loại hệ thống treo tơ…………………………………… 78 Hình 4.15 Kiến trúc điều khiển đề xuất …………………………………79 Hình 4.16 Sự suy giảm tốc độ góc theo chế độ giảm chấn……………………79 Hình 4.17 Hệ thống treo lai………………………………………… ………80 Hình 4.18 Mơ hình CAD thiết bị thuer nghiệm hệ thống treo Hybrid…… 80 Hình 4.19 Cấu trúc lị xo cơn………………………………………………….81 Hình 4.20 Ứng suất lò xo làm đồng hợp kim……………………….82 Hình 4.21 Mơ hình biến dạng tĩnh ………………………………………… 83 Hình 4.22 Mơ vật mẫu…………………………………………………83 Hình 4.23 Sự thất bại tay đòn ……………………………………….84 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Công dụng yêu cầu 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo hiểu hệ thống liên kết mềm bánh xe khung xe vỏ xe Hệ thống treo có chức sau đây: - - Trong lúc xe chạy hệ thống treo với lốp xe tiếp nhận dập tắt dao động, rung động chấn động mặt đường không phẳng, để bảo vệ hành khách hàng hóa, làm cho xe di chuyển ổn định Đỡ thân xe cầu xe trì quan hệ hình học thân xe bánh xe Truyền lực bánh xe khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo lực phanh, lực đẩy lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên) 1.1.2 Yêu cầu Đối với hệ thống treo, liên kết bánh xe khung vỏ yêu cầu phải đảm bảo độ êm dịu cho hàng hóa hành khách di chuyển phải đảm bảo độ bền, độ cứng vững chịu tải trọng lớn Các yêu cầu hệ thống treo : Hệ thống treo phải thỏa mãn yêu cầu êm dịu đảm bảo độ bền với điều kiện sử dụng theo tính kỹ thuật xe (xe chạy đường tốt hay xe chạy loại đường khác nhau) - Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích hệ thống treo làm mềm theo phương thẳng đứng không phá hỏng quan hệ động học động lực học chuyển động bánh xe - Không gây nên tải trọng lớn mối liên kết với khung vỏ - Kết cấu đơn giản, có độ tin cậy cao, thuận tiện trình bảo dưỡng sửa chữa ❖ Đối với xe cần phải quan tâm đến yêu cầu sau : • Giá thành thấp độ phức tạp hệ thống treo khơng q lớn • Có khả chuyển hóa dập tắt dao động tốt đảm bảo êm dịu cho khoang hành khách hành lí • Đảm bảo tính ổn định tính điều khiển chuyển động ô tô tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng - Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ 1.2 Các phận hệ thống treo Các phận hệ thống treo: Hệ thống treo gồm có phận là: phận đàn hồi, phận hướng phận giảm chấn Ngoài ra, số hệ thống treo có sử dụng phận ổn định ngang 1.2.1 Bộ phận đàn hồi Chức năng: phận nối mềm bánh xe khung xe, nhằm biến đổi dao động mặt đường bánh xe thành dao động điều hòa tạo cảm giác êm dịu cho xe Bộ phận đàn hồi bố trí khác xe cho phép bánh xe khung vỏ xe dịch chuyển tương theo phương thẳng đứng Các phận đàn hồi thường sử dụng nay: ❖ Nhíp Nhíp làm từ thép lị xo uốn cong, có độ đàn hồi cao, thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lớn gọi nhíp Hai đầu nhíp uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe Giữa nhíp có lỗ dùng để bắt bulơng siết nhíp lại với Quang nhíp dùng để giữ cho nhíp khơng bị sơ lệch hai bên, nhíp dịch chuyển tương theo chiều dọc Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, nhíp có lực ma sát, lực ma sát dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng ô tô Khi làm việc, mặt nhíp chịu kéo, cịn mặt chịu nén Nói chung, nhíp dài mềm Số nhíp nhiều khả chịu tải cao, nhiên nhíp cứng ảnh hưởng đến độ êm dịu Đặc tính nhíp là: Bản thân nhíp có đủ độ cứng vững để giữ cho cầu xe vị trí nên khơng cần sử dụng liên kết khác - Nhíp thực chức tự khống chế dao động thông qua ma sát nhíp - Nhíp có đủ độ bền để chịu tải trọng nặng - Vì có nội ma sát nhíp nên nhíp khó hấp thu rung động nhỏ từ mặt đường Bởi nhíp thường sử dụng cho xe cỡ lớn với yêu cầu độ êm dịu khơng cao ❖ Lị xo trụ - Lò xo trụ làm thép lò xo đặc biệt Khi đặt tải trọng lên lị xo, tồn thép bị xoắn lị xo co lại Nhờ lượng ngoại lực tích lại chấn động giảm bớt Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Đặc tính lị xo trụ là: Tỷ lệ hấp thụ lượng tính cho đơn vị khối lượng cao so với loại lò xo nhíp - Có thể chế tạo lị xo mềm - Vì khơng có ma sát nhíp nên khơng có khả tự dập tắt dao động, bắt buộc phải sử dụng thêm phận giảm chấn - Vì khơng chịu lực theo phương nằm ngang nên cần phải có cấu liên kết để truyền lực ❖ Thanh xoắn - Thanh xoắn thép lò xo có tính đàn hồi xoắn Một đầu xoắn có gắn cứng với khung xe kết cấu khác thân xe, đầu gắn với phận chịu tải trọng Thanh xoắn sử dụng để làm ổn định Đặc tính xoắn: - Nhờ tỉ lệ hấp thụ lượng đơn vị khối lượng lớn so với loại lị xo khác nên hệ thống treo nhẹ Kết cấu hệ thống treo đơn giản Cũng lị xo trụ, xoắn khơng tự hấp thụ dao động nên phải dung thêm phận giảm chấn Hình 1.1 Các loại phận đàn hồi Bộ phận đàn hồi nhíp ; Bộ phận đàn hồi lò xo trụ ; Bộ phận đàn hồi xoắn Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ô tô 03-K63 10 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hình 4.7 Mặt đường nghiêng ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO Không thể không kể đến “Investigation of a Non-Linear Suspension in a Quarter Car Model” tác giả Mahmoud Hosny Salem công bố tạp chí Engineering Systems & Supply Chain Management vào tháng năm 2018 Birmingham, Anh Cơng trình trình bày nghiên cứu mơ hình phần tư xe ô tô bao gồm bậc hai bậc tự (2 DOF) với lị xo tuyến tính cấu hình lị xo phi tuyến tính Trong này, việc sử dụng thiết bị dao động phi tuyến tính giải thích ngắn gọn, khảo sát nghiên cứu thực lĩnh vực thảo luận Cuộc khảo sát cho thấy thực nghiên cứu lĩnh vực phần đính kèm phi tuyến Ngồi ra, cho thấy chủ đề không nghiên cứu rộng rãi loại hình nghiên cứu mới, khơng có đủ thực hành thử nghiệm áp dụng Hình 4.8 Hệ thống hai bậc tự với vật rắn phi tuyến tính Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 73 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Mục đích nghiên cứu xác nhận mặt lý thuyết thực nghiệm việc sử dụng lò xo phi tuyến mẫu xe phần tư Thiết kế loại hệ thống treo đưa vào thiết lập thử nghiệm, xây dựng từ mốc m phịng thí nghiệm Một tiêu chí cho thoải mái xe tối ưu bình phương trung bình gia tốc tuyệt đối định Tiêu chuẩn Anh Quốc ISO 2631-1997 Một phương để giảm rung động tận dụng lợi phi tuyến thành phần Mơ hình tốn học xe phần tư suy động lực học đánh giá theo độ dời khối lượng gia tốc Mơ động lực học ô tô thực cách sử dụng Matlab® Simulink® Hình 4.9 Mơ hình Matlab hệ thống Trong nghiên cứu này, việc tối ưu hóa thông số hệ thống treo bao gồm độ cứng lò xo hệ số van điều tiết thiết kế để hòa hợp thoải mái khả xử lý đường Kết cho thấy cách tối ưu hóa thơng số, độ rung hệ thống giảm lớn Với nghiên cứu thêm bậc tự “Research on Suspension System Based on Genetic Algorithm and Neural Network Control” tác giả Chuan-Yin Tang Li-Xin Guo cơng bố tạp chí The Open Mechanical Engineering Journal vào tháng năm 2009 Shenyang, Trung Quốc Trong cơng trình này, hệ thống treo nửa thân xe năm tự bậc phát triển cường độ nhám mơ hình hóa q trình ngẫu nhiên khử nhiễu trắng Thuật tốn di truyền điều khiển mạng cảm biến sử dụng để điều khiển hệ thống treo Mục tiêu mong muốn đề xuất giảm thiểu đa khách quan chức hình thành kết hợp không gia tốc khối lượng treo, gia tốc trọng trường, hành trình treo tải trọng động, mà gia tốc hành khách Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 74 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hình 4.10 Sơ đồ phương pháp thiết kế Với hỗ trợ phần mềm Matlab / Simulink, mô hình mơ kiểm nghiệm Kết mô chứng minh hệ thống treo chủ động đề xuất đạt hiệu xe tăng thoải mái ổn định truyền động hệ thống treo Một mơ hình động lực học học năm độ tự nửa thân hệ thống treo xe mô phân tích phần mềm Adams Hình 4.11 Động lực học phản ứng lốp tải trước Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ô tô 03-K63 75 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ ❖ Các nghiên cứu cải tiến cho hệ thống treo: Cơng trình “Advancement in Suspension System for Automobile Industry” nhóm tác giả Gaurav Vaidya, Pranay Kanoje, Nikhil Tidke cơng bố tạp chí International Journal of Engineering Technology Science and Research vào tháng năm 2017 Maharashtra, India Trong cơng trình này, tác giả thảo luận hệ thống treo cho ngành ô tô cần có hệ thống treo Ngồi cịn nói loại hệ thống treo ưu điểm chúng Sau đó, họ thảo luận hệ thống treo đại công ty ô tô loại xe Nghiên cứu hệ thống treo đại đưa tóm tắt hệ thống treo tiên tiến khác tồn Nhằm mang lại thoải mái ổn định lái xe, hệ thống treo đóng vai trò quan trọng Ngay từ phát triển hệ thống treo thông thường đếnnnhững tiến giới đại ngày nay, thứ thảo luận báo Hình 4.12 Hệ thống treo khí nén AIRMATIC Mercedes-Benz Bài báo không đánh giá tiến hệ thống treo mà yêu cầu nâng cấp thành phần cũ khác hệ thống treo để có phiên nâng cấp Việc phân tích so sánh loại hệ thống treo khác cho ta ý tưởng ngắn gọn cách sử dụng tiến chúng Khi tác giả so sánh số hệ thống treo phổ biến với nhau, nhận số kết thú vị, đề cập báo Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 76 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Bên cạnh cịn có cơng trình nghiên cứu “Intelligent systems of the vehicles’ suspension” tác giả D Yurlin cơng bố tạp chí Materials Science and Engineering năm 2018 Moscow, Nga Công trình đề cập tới tình hình phát triển hệ thống treo tích cực xe Nó trình bày xu hướng phát triển hệ thống treo tích cực, điều chỉnh yếu tố kết hợp mối liên kết thành công việc thiết kế hệ thống Nó phản ánh vấn đề tác động hệ thống treo chủ động an tồn tơ tầm quan trọng chúng người lái xe Ưu điểm nhược điểm loại yếu tố chủ động phổ biến mơ tả, phân tích so sánh cách trực quan Cuối tác giả kết luận quan điểm cá nhân phát triển hệ thống Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 77 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hình 4.13 Cấu trúc hệ thống treo khí nén mà khơng kết nối với van khí Tác giả khơng tập chung sâu vào chủ đề cụ thể mà giới thiệu cho nhìn tổng quan công nghệ ứng dụng vào hệ thống treo, ông dùng nhiều phần mềm mô Matlab, ADAM model để vẽ lên đồ thị biến thiên đại lượng Trong chủ đề cịn có cơng trình “Active Vehicle Suspension Control using ElectroHydraulic Actuator on Rough Road Terrain” nhóm tác giả A A Shafie, M M Bello R M Khan đăng tạp chí Journal of Advanced Research in Applied Mechanics vào tháng năm 2015 Rio de Janeiro - RJ – Brazil Mục đích hệ thống treo xe giữ cho phần thân xe tách từ yếu tố địa hình, mặt đường, cải thiện thoải mái hành khách giúp xe ổn định vận hành Công việc yêu cầu thiết kế điều khiển PID hai vòng lặp lực (vòng trong) tham số hệ thống treo (vịng ngồi) cho bốn bậc tự do, phi tuyến, mơ hình hệ thống treo chủ động nửa xe Hình 4.14 Ba loại hệ thống treo tơ Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 78 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hai xếp vịng lặp tạo thành từ bên truyền động thủy lực, vòng điều khiển lực PID vòng điều khiển PID tham số hệ thống treo bên Mơ sử dụng mơ hình tham số cho hai hệ thống thực hiện: so sánh thực hệ thống treo dựa PID chủ động phi tuyến với hệ thống thụ động phi tuyến Kết thu cho thấy hiệu suất tốt hệ thống chủ động so sánh với hệ thống thụ động trước tốn tốn điện Hình 4.15 Kiến trúc điều khiển đề xuất Trong ứng dụng đời thực, hoạt động hệ thống treo dự kiến có hiệu suất tốt cách trang nghiêm với nguồn cung cấp cấu chấp hành ràng buộc lực đầu Phần mềm Matlab / Simulink sử dụng để mô xe treo bán phần phi tuyến hoạt động mơ hình hệ thống treo với truyền động thủy lực Các đồ thị cho hệ thống vòng hở cho thấy liệu mục tiêu điều khiển đạt mà Hình 4.16 Sự suy giảm tốc độ góc theo chế độ giảm chấn Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 79 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tô không cần sử dụng hệ thống điều khiển cho mơ hình đề xuất Cơng trình tác giả mang đến cho nhìn mẻ, tổng quát hệ thống treo nhiên nội phần dừng lại mức độ giới thiệu, để nghiên cứu độc giả cần tìm tài liệu gốc để đọc Một cơng trình đáng tham khảo “Adaptive control of mechatronic vehicle suspension systems” tác giả Guido P A Koch đăng tạp chí Sematic scholar vào tháng năm 2011 Berlin, Đức.Cơng trình nêu hai phương pháp điều khiển hệ thống treo thích ứng mới, cải thiện đáng kể hiệu suất hệ thống treo điện tử cách điều chỉnh tham số điều khiển theo trạng thái lái Do đó, thoải mái xe nâng cao tải trọng động bánh xe độ võng hệ thống treo không quan trọng Để vượt qua nhược điểm hệ thống chủ động hồn tồn, tức chủ yếu nhu cầu cơng suất cao truyền động phức tạp, khái niệm hệ thống treo gọi hệ thống treo hybrid trình bày Mơ thử nghiệm cho thấy hệ thống treo hybrid kết hợp với mơ hình tham chiếu thích ứng kiểm sốt dựa đạt cải tiến hiệu suất tương tự chuyển đổi thích ứng Hình 4.17 Hệ thống treo lai (Hybrid) Tác giả đưa mơ hình tiềm hệ thống treo Hybrid dựa mơ hình treo ¼ khối lượng, kết hợp đồ thị đặc tính kết hợp test thực tế lẫn mơ đưa đánh kết mơ hình Hình 4.18 Mơ hình CAD (bên trái) thiết bị thử nghiệm hệ thống treo Hybrid Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ô tô 03-K63 80 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Tuy nhiên việc ứng dụng hệ thống treo hybrid cịn chưa rộng rãi, chưa thể thương mại hố dịng xe tính phức tạp nó, cơng trình nghiên cứu kì cơng , có giá trị để tham khảo nghiên cứu ❖ Hướng nghiên cứu phân tích kết cấu, mơ tính tốn bền Cơng trình “Design and analysis of Suspension system for light weight vehicle” nhóm tác giả BharwadJayeshMelabhai, Prof Neha Joshi, Prof Hardik Prajapati, Amarishkumar J Patel, SunilkumarN.Chaudhari công bố trang chủ L.J Institute of Engineering and Technology vào tháng năm 2020 Gujarat, Ấn Độ Công trình nghiên cứu bao gồm tổng quan tài liệu ngắn gọn việc phân tích hệ thống treo độc lập Nghiên cứu thiết kế hệ thống treo có theo quy trình thiết kế tiêu chuẩn sau xác định vấn đề thiết kế thiết kế có cách sử dụng tính tốn chế Bằng cách sử dụng công cụ CAD, Solid làm việc cho thành phần quan trọng hệ thống treo độc lập cho mục đích phân tích theo kết để đưa kết luận Tối ưu hóa lị xo liên quan đến đặc tính vật liệu kết hợp với đồ thị Hình 4.19 Cấu trúc lị xo Tác giả sử dụng phần mềm thiết kế mô Solid Work 2020 để thiết kế nên lị xo dành cho xe tơ có tải trọng nhỏ Ứng dụng định lí Von- Mises, kết hợp Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 81 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo ô tô với chọn vật liệu chế tạo để tích ứng suất cắt, ứng suất biến dạng mơ tả trực quan hình vẽ Hình 4.20 Ứng suất lị xo làm đồng hợp kim Có thể nói báo nói cách tính tốn thiết kế lị xo đơn mà nhóm tác giả đổ cơng sức vào đáng học hỏi, giá trí cho kĩ sư thiết kế tơ Bên cạnh cịn có cơng trình “Failure study as a physical component in mechanical suspensions of two automobile models of an automotive company” tác giả C A Serrano-Rincón, L Navarro Torrado E Florez-Solano cơng bố tạp chí 6th International Week of Science, Technology, and Innovation (6th IWSTI) vào năm 2020 University of Granada Công trình đề cập hệ thống treo xe tơ yếu tố quan trọng vận hành tơ Có nhiều loại với ưu nhược điểm chúng, số đó, sử dụng biết đến nhiều hệ thống treo MacPherson Treo MacPherson hệ thống phát minh Earle S MacPherson vào năm 40 Ford cấp sáng chế vào năm 1953, ngày sử dụng cho cầu trước hầu hết xe ô tô Đây loại hệ thống treo linh hoạt sử dụng cầu sau cầu trước, chi phí thấp Những loại phương tiện có nhiều cố thị “Oca, Norte de Santander, Colombia” loại địa hình phức tạp (độ dốc lớn, tình trạng đường kém, v.v.), dẫn đến cố chi tiết ứng suất cắt, gây tai nạn giao thơng chi phí sửa chữa cao Cơng việc tìm phát phương tiện sử dụng treo MacPherson khả thất bại Sau đó, phân tích ứng suất hệ thống cánh tay đòn MacPherson chống thực ô tô nhỏ gọn phần mềm mơ để thực phân tích tác nhân vật lí Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 82 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hình 4.21 Mô biến dạng tĩnh Phương pháp luận dự án dựa nghiên cứu với công nghệ thiết kế có hỗ trợ máy tính (CAD), nhằm tìm kiếm giải pháp thay cải tiến tay địn hệ thống treo McPherson Nhóm tác giả cịn xây dựng mơ hình hai khối lượng ghép lị xo, giảm xóc cấu truyền động Hình 4.22 Mơ vật mẫu Phần tham chiếu tương ứng hệ thống treo MacPherson mơ hình Chevrolet Optra 2007 cho thấy điểm mỏi mức với tải trọng tương ứng với tải trọng phía trước xe tác dụng, minh họa Hình 6, cho thấy biến dạng nhỏ chí vết nứt khớp cánh tay khung xe Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 83 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ Hình 4.23 Sự thất bại tay đòn (liên kết với sắt xi dưới) Bài nghiên cứu dẫn đến nghiên cứu sơ yếu tố hệ thống treo yếu tố số thất bại nhiều nhất, lý phần thiết bị chọn Kết là, điểm mà phận không thành công theo phân tích vật lý Chú thích: *Matlab phần mềm cung cấp mơi trường tính tốn số lập trình, cơng ty MathWorks thiết kế MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thơng tin, thực thuật tốn, tạo giao diện người dùng liên kết với chương trình máy tính viết nhiều ngơn ngữ lập trình khác.Với thư viện Toolbox, MATLAB cho phép mơ tính tốn, thực nghiệm nhiều mơ hình thực tế kỹ thuật * Simulink môi trường lập trình đồ họa dựa MATLAB để mơ hình hóa, mơ phân tích hệ thống động lực học đa miền Giao diện công cụ sơ đồ khối đồ họa thư viện khối tùy chỉnh 4.3 Kết luận Với khoảng thời gian giao Đồ án, đặc biệt lại giao nhiệm vụ “Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây” em nỗ lực việc tìm tịi chọn lọc báo có giá trị vào tìm hiểu Có thể nói nhà nghiên cứu giới không ngừng nghiên cứu nâng cấp hệ thống treo cho xe ô tô, điều thể rõ mà hệ thống treo không ngừng phát triển có cải tiến vượt bậc đem lại thuận tiện, thoải mái cho người lái Qua việc đọc tìm hiểu báo tác giả, em có hội tiếp cận với phương pháp nghiên cứu, mô kĩ viết tìm kiếm thơng Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 84 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ tin Từ đây, em có nhìn tổng quát việc nghiên cứu hệ thống treo phục vụ cho học tập định hướng học tiếp sau Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 85 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo ô tô KẾT LUẬN Ngày nay, việc thiết kế mẫu ô tô không cần đáp ứng yêu cầu tính chuyên chở người, hàng hóa mà cịn địi hỏi mức độ tiện nghi thoải mái người dùng cao xe Một tiêu trí độ êm dịu xe chuyển động trọng nghiên cứu phát triển Sau thời gian dài tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế tính tốn với giúp đỡ tận tình từ PGS.TS Hồ Hữu Hải thầy cô môn Ô tô xe chuyên dụng Đến em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài: “ Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tô ” Dựa kiến thức học trường, kiến thức kinh nghiệm em tích lũy đợt thực tập, em thực đề tài đồ án tốt nghiệp gồm bốn nội dung sau đây: - Phần 1: Tìm hiểu phân tích ưu nhược điểm loại hệ thống treo tơ từ lựa chọn phương án thiết kế cho đề tài Phần 2: Tiến hành tính tốn, thiết kế hệ thống treo trước, treo sau cho mẫu xe tham khảo tuân thủ theo tiêu trí độ êm dịu chuyển động Phần 3: Đưa hư hỏng thường gặp quy trình sửa chữa bảo dưỡng hệ thống treo Phần 4: Khảo cứu, phân tích hướng tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần Thông qua đồ án tốt nghiệp này, em nắm lý thuyết loại hệ thống treo ô tô, phân tích ưu nhược điểm loại quy trình sửa chữa bảo dưỡng sửa chữa Hơn em nắm quy trình tính tốn thiết kế hệ thống treo cho xe dựa theo tiêu trí đề tài Thu nhận kết đánh giá tính khả thi chúng Những kết thu từ đồ án tốt nghiệp đáp ứng tiêu chí hệ thống treo mặt lý thuyết Tuy nhiên để đáp ứng yêu cầu thực tế cần có thời gian dài thực nghiệm điều chỉnh để kết tối ưu sử dụng Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 86 Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo ô tô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng tính tốn thiết kế tơ - Nguyễn Trọng Hoan - Hà Nội – 2007 [2] Giáo trình thiết kế tính tốn tơ máy kéo – trường ĐHBK Hà Nội – Nguyễn Hữu Cẩn, Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyển, Trần Khang [3] Lý thuyết tơ máy kéo - Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê thị Vàng - NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 2007 [4] Thiết kế tính tốn tơ – Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên – NXB Đại học trung học chuyên nghiệp – 1985 [5] Sức bền vật liệu - Nguyễn Quang Anh, Nguyễn Văn Nhậm, Chu Đình Tụ NXB Đại học trung học chun nghiệp_1993 [6] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập I, II - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Giáo dục – 2005 [7] Bài giảng lý thuyết Ơ tơ – Lưu Văn Tuấn – Hà Nội - 2012 Nguyễn Văn Kiên-20185827_Kỹ thuật Ơ tơ 03-K63 87 ... Đồ án NCTN CNKT Nghiên cứu thiết kế tính tốn hệ thống treo tơ CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Công dụng yêu cầu 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo hiểu hệ thống liên kết mềm bánh... hệ thống treo tơ Vì vậy, em định lựa chọn hệ thống treo độc lập kiểu tay đòn ngang cầu sau xe cho đề tài • Kết luận Phương án thiết kế đề tài thiết kế hệ thống treo xe ô tô là: - Hệ thống treo. .. chế hành trình làm việc bánh xe 1.3 Phân loại hệ thống treo Hiện xe ô tô hệ thống treo bao gồm nhóm chính: Hình 1.5 Hệ thống treo 1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập Nguyễn Văn