Việt Nam là một nước đang phát triển, đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nên việc xây dựng các khu công nghiệp, các nhà máy và các công trình xây dựng...diễn ra ở khắp nơi và hầu hết các nguyên vật liệu, hang hóa phục vụ cho sự phát triển đó đều được vận chuyển trên các xe tải là chủ yếu. Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam là cơ sở hạ tầng, mạng lưới đường bộ còn nhiều yếu kém, đường xá với biên độ mấp mô mặt đường lớn do đó ảnh hưởng lớn đến kết cấu.
LỜI CẢM ƠN Việt Nam nước phát triển, thời kì cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nên việc xây dựng khu cơng nghiệp, nhà máy cơng trình xây dựng diễn khắp nơi hầu hết nguyên vật liệu, hang hóa phục vụ cho phát triển vận chuyển xe tải chủ yếu Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam sở hạ tầng, mạng lưới đường nhiều yếu kém, đường xá với biên độ mấp mơ mặt đường lớn ảnh hưởng lớn đến kết cấu Vì việc nghiên cứu, khảo sát tính tốn thiết kế hệ thống treo xe ô tô công việc cần thiết Sau thời gian làm đồ án môn học này, với cố gắng thân em giúp đỡ nhiệt tình thầy Hoàng Văn Đạt, giúp đỡ bạn, em hoàn thành đồ án Trong trình làm đồ án, trình độ kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn TPHCM, Ngày 20 Tháng 11 Năm 2022 Sinh viên thực …………… i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC BẢNG vii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài: 1.3.Đối tượng nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ 2.1 Dao động ô tô tiêu liên quan đến dao động ô tô 2.1.1 Các tiêu đánh giá độ êm dịu an toàn chuyển động 2.1.1.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động: a.Chỉ tiêu tần số: b Chỉ tiêu gia tốc dao động c Chỉ tiêu an toàn chuyển động tải trọng tác dụng xuống đường: 2.2 Công dụng , phân loại yêu cầu hệ thống treo 2.2.1 Công dụng yêu cầu hệ thống treo 2.2.2 Phân loại hệ thống treo a Hệ thống treo phụ thuộc b Hệ thống treo độc lập 10 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 11 3.1 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang 11 3.1.1.Ưu điểm hệ thống treo hai đòn ngang 12 3.1.2.Nhược điểm hệ thống treo hai đòn ngang 12 ii 3.2 Hệ thống treo Mc.Pherson: 12 3.2.1.Ưu điểm hệ thống treo Mc.Pherson 13 3.2.2.Nhược điểm chủ yếu hệ treo Mc.Pherson 13 3.3 Hệ thống treo đòn dọc: 14 3.4 Hệ thống treo địn dọc có liên kết: 15 3.5 Bộ phận giảm chấn: 16 3.5.1 Giảm chấn hai lớp vỏ: 16 3.5.2 Giảm chấn lớp vỏ: 18 3.5.3 So sánh hai loại giảm chấn 19 3.6 Lựa chọn phương án thiết kế 19 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO ĐỘC LẬP CHO XE TOYOTA VIOS 2015 21 3.1 Thông số kỹ thuật Toyota vios 2015 21 3.2 Xác định thông số hệ thống treo 23 3.2.1 Độ cứng hệ thống treo: 23 3.2.2 Xác định độ võng hệ thống treo 25 a) Độ võng tĩnh hệ thống treo (ở chế độ đầy tải): 25 b) Độ võng động bánh xe 25 3.2.3 Xác định hệ số cản trung bình giảm chấn 25 3.3 Tính tốn thiết kế phận hệ thống treo 26 3.3.1 Tính tốn thiết kế lò xo 26 3.3.2.Tính tốn thiết kế giảm chấn 29 3.3.2.1 Chọn loại giảm chấn 29 3.3.2.2 Tính Chọn kích thước giảm chấn 29 3.3.2.3 Tính hệ số cản giảm chấn 31 3.3.2.4 Tính kích thước van giảm chấn 32 iii a) Phương trình Bécnuli học chất lỏng 32 b) Tính tổng diện tích lỗ van nén 34 c) Tính tổng diện tích lỗ van trả 35 3.3.2.5 Xác định công suất tỏa nhiệt giảm chấn 37 3.3.2.6 Tính bền đẩy giảm chấn 39 a) Kiểm tra bền kéo: 39 b) Kiểm tra bền nén 39 CHƯƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON THIẾT KẾ TRONG PHẦN MỀM SOLIDWORKS 41 4.1.Tổng thiết kế kệ thống treo độc lập Mc Pherson cho Toyota Vios 2015 41 4.2 Một số chi tiết hệ thống treo Mc Pherson Toyota Vios 2015 43 CHƯƠNG KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Hệ thống treo Mc Pherson .2 Hình Sơ đồ hệ thống treo Hình 2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lị xo xoắn ốc Hình Hệ thống treo phụ thuộc Hình Hệ thống treo độc lập 10 Hình Cấu tạo hệ thống treo đòn ngang 11 Hình Cấu tạo hệ thống treo Mc Pherson 13 Hình 3 Cấu tạo hệ thống treo đòn dọc .14 Hình Cấu tạo hệ thống treo địn dọc có liên kết 15 Hình Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ 17 Hình Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ 18 Hình Toyota vios 2015 21 Hình Kết cấu lò xo 27 Hình Sơ đồ lực tác dụng lên xe đứng yên 28 Hình 10 Cấu tạo góc đặt giảm chấn 30 Hình Tổng thể hệ thống treo độc lập Mc Pherson 41 Hình Hình chiếu đứng hệ thống treo 42 Hình Hình chiếu cạnh hệ thống treo .42 Hình 4 Hình chiếu hệ thống treo .43 Hình Càng A 43 Hình Lò xo 43 Hình Giam chấn 44 Hình Piston giảm chấn 44 Hình Gối đỡ lị xo 44 Hình 10 Gối đở lị xo 45 v Hình 11 Cụm dẫn hướng 45 Hình 12 Trục bánh xe 46 Hình 13 Bánh xe 46 vi DANH MỤC BẢNG Bảng Thông số kỹ thuật Toyota vios 2015 23 vii viii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Trong đời sống kinh tế xã hội nay, nhu cầu chuyên chở hàng hoá hành khách lớn Có nhiều phương tiện giao thông tham gia giải vấn đề này, phương tiện thiếu tơ Việt Nam năm gần số lượng ôtô lưu thông lớn, chủng loại phong phú đa dạng : xe tải, xe khách, xe Chính mà địi hỏi - kĩ sư ôtô tương lai phải nhanh chóng nắm bắt cơng nghệ sản xuất ơtơ để từ cải tiến chất lượng phận xe, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày cao người, tiến tới nội địa hố đẩy mạnh cơng nghiệp ơtơ đất nước giải vấn đề việc làm cho người lao động Trên ơtơ, hệ thống treo có vai trị quan trọng, định đến ổn định chuyển động bánh xe đường Đối với xe vấn đề quan trọng hơn, xe chạy vận tốc cao nên đòi hỏi ổn định chuyển động cao đặc biệt đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiện nghi thoải mái vận hành xe Đề tài thiết kế mà em giao là: “ Thiết kế hệ thống treo cho xe Toyota Vios 2015” Trên sở phân tích ưu nhược điểm loại hệ treo yêu cầu bố trí cụ thể xe ,ta tính tốn thiết kế hệ treo trước hệ thống treo phụ thuộc Yêu cầu hệ treo đặt phải xác định tất kích thước hệ thống treo, vị trí đặt khâu khớp đòn cho đảm bảo mặt động lực học bố trí cụ thể xe thuận tiện đạt độ êm dịu chuyển động tốt 1.2.Mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Nhằm củng cố kiến thức dao động tơ - Tìm hiểu khả tối ưu độ êm dịu an toàn hệ thống treo đại áp dụng ô tơ du lịch - Tính tốn thiết kế hệ thống treo ô tô vios 2015 1.3.Đối tượng nghiên cứu -Hệ thống treo trước kiểu Mc Pherson xe Toyota vios 2015 Hình 1 Hệ thống treo Mc Pherson 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Tìm kiếm tài liệu kỹ thuật, tài liệu tính tốn thiết kế kệ thống treo tài liệu liên quan hệ thống treo tơ -Tìm kiếm tài liệu hệ thống treo Mc Pherson xe Vios 2015 - Tham khảo ý kiến với giáo viên hướng dẫn - Tiến hành phân tích tài liệu lên thảo đề cương , mục cần trình bày tính toán cho logic - Tiến hành viết thuyết minh tính tốn vẽ vẽ kỹ thuật 2D, 3D hệ thống treo b) Tính tổng diện tích lỗ van nén Từ cơng thức suy lưu lượng chất lỏng qua van hành trình nén nhẹ: g ( pn − ) Qn = fn g ( Pn − ) fn = Q n / Với fn tổng diện lỗ van nén hành trình nén nhẹ Trong hành trình nén nhẹ giảm chấn lượng chất lỏng qua lỗ van nén piston xuống tính theo cơng thức: Qn = vPmin ( d x2 − dT2 ) Trong dT đường kính ty đẩy piston, dT = (0,40,6)dx chọn dT = 0,4.dx = 0,4.50 = 20 (mm) Thay số vào công thức suy ra: Qn = 0,3 (0,05 ) − 0,02 = 495.10-3 m3/s = 495.103 (mm3/s) Khi piston xuống tạo chênh lệch áp suất khoang chứa khí nén: ∆Pn = Pn/Fp d 50 Với Fp diện tích đỉnh piston, Fp = = = 1963,5 (mm2) 4 Vậy ∆Pn = 298,84/1963,5 = 0,152 (N/mm2) Thay giá trị 495.103 fn = 0, ( 2.9,81.10 0,152 − 0, 2.900.10 900.10 −8 34 −8 ) = 38,85 (mm2) Trong hành trình nén mạnh lưu lượng chất lỏng qua lỗ van tính theo cơng thức: Qnm = vP max ( d x − dT2 ) Do vPmax = 0,6 = 2vPmin nên Qnm = 2Qn = 2.495.103 = 990.103 (mm3/s) Và độ chênh áp hành trình nén mạnh: Pnm = Pn max 418,38 = = 0,213 (N/mm2) Fp 1963,5 Suy tổng diện tích lỗ van nén mạnh: Qnm fnm= g (Pnm − ) 990.103 = 0, ( 2.9,81.10 0, 213 − 0, 2.900.10 −8 ) =65,63 (mm2) 900.10−8 c) Tính tổng diện tích lỗ van trả Lưu lượng chất lỏng qua lỗ van giảm chấn làm việc hành trình trả nhẹ: Qtr = Qn = 495.103 (mm3/s) Khi piston lên độ chênh lệch áp suất lúc là: ∆Ptr = Ptr/Ftr Với diện tích làm việc piston hành trình trả Ftr, Ftr = (d x2 − d T2 ) = (50 − 20 ) = 1649,3 (mm2) ∆Ptr = 896,52/1649,3 = 0,544 (N/mm2) Suy ra: Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ tính tương tự tính cho lỗ van nén: Qtr ftr = g (Ptr − ) 495.103 = 0, ( 2.9,81.10 0,544 − 0, 2.900.10 900.10 35 −8 −8 ) = 20,54 (mm2) Trong hành trình trả mạnh lưu lượng chất lỏng qua lỗ van tính Qtrm = vP max theo cơng thức: (d x − dT2 ) Do vPmax = 0,6 = 2vPmin nên Qtrm = 2Qtr = 2.495.103 = 990.103 (mm3/s) Độ chênh áp hành trình trả mạnh: Ptrm = Ptr max 1255,13 = = 0,761 (N/mm2) Ftr 1649,3 Suy tổng diện tích lỗ van trả mạnh: ftrm Qtrm = g (Ptrm − ) 990.103 = 0, ( 2.9,81.103 0, 761 − 0, 2.900.10−8 ) = 34,72 900.10−8 (mm2) + Tính diện tích lỗ van nén van trả: Cơng thức tính tổng diện tích lỗ van giảm chấn: nd f = Với: n _ Số van nén hay số van trả d _ Đường kính lỗ van Với kết cấu giảm chấn lớp vỏ có van nén trả nhẹ van ln mở hành trình nén nhẹ hay trả nhẹ, xe làm việc điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc chế độ tải nhẹ tức lúc áp suất dầu không cao Với vận tốc v ≤ 0,3(m/s) chất lỏng qua lỗ van thông qua chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thơng Từ cơng thức suy đường kính lỗ van nén hành trình nén nhẹ, với số lỗ van nén nhẹ nn = lỗ: 36 dn = fn n n = 4.38,85 = 2,87 (mm) Và đường kính lỗ van trả hành trìnhatrả nhẹ, với số lỗ van trả nhẹ ntr = lỗ: dtr = f tr = ntr 4.20,54 = 2,08(mm) Van trả mạnh làm việc vận tốc piston v > 0,3 m/s, xe làm việc điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc lực kích động mặt đường lớn giảm chấn làm việc chế độ tải nặng làm giảm chấn bị nén vào kéo mạnh, làm áp suất dầu tăng cách đột ngột Với vận tốc piston v > 0,3 m/s dịng chất lỏng lúc có lưu lượng lớn lưu lượng dịng chất lỏng hành trình nén hay trả nhẹ, phần chất lỏng qua lỗ van nén trả nhẹ, phần lại tạo áp lực lớn lực cản lò xo van nén van trả mạnh làm mở hết van, tức diện tích lưu thơng lúc tối đa Như đường kính lỗ van nén hành trình nén mạnh, với số lỗ van nén mạnh nnm = lỗ: dnm = 4( f nm − f n ) = nnm ( 65, 63 − 38,85 ) = 2,92 (mm) Và đường kính lỗ van trả hành trình trả mạnh, với số lỗ van trả mạnh ntrm = lỗ: dtrm = 4( f trm − f tr ) = ntrm ( 34, 72 − 20,54 ) = 2,12 (mm) 3.3.2.5 Xác định công suất tỏa nhiệt giảm chấn Theo phương trình truyền nhiệt nhiệt động học, lượng nhiệt tỏa giảm chấn làm việc tính theo cơng thức: Q = F (Tmax − T0 ) t Trong đó: 37 µ _ Hệ số tỉ lệ, chọn µ = α _ Hệ số truyền nhiệt vào không khí thành ống giảm chấn q trình làm việc, α = 5070 Kcal/m2.oC.h chọn α = 60 (Kcal/m2.oC.h) F _ Diện tích tiếp xúc giảm chấn môi trường, F = d n LX + d n2 = 56.470 + 562 = = 8,76.104 mm2 = 8,76.10-2 (m2) Tmax _ Nhiệt độ lớn thành giảm chấn trình làm việc, Tmax = 120oC T0 _ Nhiệt độ môi trường xung quanh, T0 = 2040 chọn T0 = 30 (oC) t _ Thời gian làm việc giảm chấn 1h, t = h = 3600 (s) Thay số vào công thức được: Q = 1.60.0,0876.(120 - 30).1 = 473,04 (Kcal) Công suất toả nhiệt lớn theo kích thước vỏ giảm chấn: NQmax = Q.A/t = 473,04.4270/3600 = 561,078 (Nm/s) Với A _ Hệ số quy đổi đơn vị, A = 4720 (Nm/Kcal) Khi xác định kích thước giảm chấn chúng phải thỏa mãn điều kiện công suất giảm chấn sinh phải nhỏ công suất truyền nhiệt: NPmax NQmax Công suất sinh giảm chấn làm việc hành trình trả mạnh (có lực cản lớn nhất): NPmax = H P .Ptr max Trong đó: _ Hệ số tăng lượng sức cản, 38 = 1,5 _ Hệ số thu lượng, = 0,050,13 chọn = 0,1 ω _ Tần số dao động hệ thống treo, ω = 8,37 (rad/s) Thay vào công thức suy ra: NPmax = 1,5.0,1.285.10-3.8,37 1255,13 = 449,1 (Nm/s) Vậy NPmax < NQmax suy đảm bảo điều kiện truyền nhiệt 3.3.2.6 Tính bền đẩy giảm chấn Khi giảm chấn làm việc, đẩy giảm chấn chịu nén hành trình nén chịu kéo hành trình trả Do ta kiểm tra bền đẩy theo kéo nén theo ổn định a) Kiểm tra bền kéo: Do lực kéo hành trình trả mạnh lớn nên kiểm bền cho đẩy trường hợp này: k = Ptr max Ptr max k = FT d T2 Chọn vật liệu làm đẩy thép hợp kim 42CrMo4S có ứng suất kéo giới hạn k = 800 (N/mm2) Với đường kính đẩy dT = 20 (mm) Thay số vào công thức ta có: k = 4.1255,13 = N/mm2 < k = 800 (N/mm2) 202 Suy đẩy đủ bền chịu kéo b) Kiểm tra bền nén Khi đẩy chịu nén hành trình nén mạnh bị ổn định dọc cần đảm bảo hệ số an tồn: no = Pgh Pn max 39 nođ Trong đó: Pgh _ Lực giới hạn uốn dọc, Pgh = E.J ( .L T ) E _ Môđun đàn hồi vật liệu, E = 8.104 (MN/m2) Jmin _ Mơmen qn tính nhỏ thanh, đẩy có tiết diện trịn nên dT4 204 Jmin = Jp = = = 15708 (mm4) 32 32 nođ _ Hệ số an toàn ổn định, chọn nođ = µ _ Hệ số phụ thuộc liên kết thanh, liên kết gối tựa với thân xe lên µ = 0,5 LT _ Chiều dài đẩy, LT = 365 (mm) Thay số vào ta được: Pgh = 8.104.15708 ( 0,5.365) = 118,5.103 (N) Từ công thức suy ra: no = Vậy 118,5.103 = 283,3 418,38 no > nođ = đẩy không ổn định nén 40 CHƯƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON THIẾT KẾ TRONG PHẦN MỀM SOLIDWORKS 4.1.Tổng thiết kế kệ thống treo độc lập Mc Pherson cho Toyota Vios 2015 Hình Tổng thể hệ thống treo độc lập Mc Pherson 41 Hình Hình chiếu đứng hệ thống treo Hình Hình chiếu cạnh hệ thống treo 42 Hình 4 Hình chiếu hệ thống treo 4.2 Một số chi tiết hệ thống treo Mc Pherson Toyota Vios 2015 Hình Càng A Hình Lị xo 43 Hình Giam chấn Hình Piston giảm chấn Hình Gối đỡ lị xo 44 Hình 10 Gối đở lị xo Hình 11 Cụm dẫn hướng 45 Hình 12 Trục bánh xe Hình 13 Bánh xe 46 CHƯƠNG KẾT LUẬN Hệ thống treo phận quan trọng xe, chất lượng hệ thống treo ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động xe phải đảm bảo độ êm dịu cho người lái, hành khách trang bị xe xe loại đường không phẳng Như chất lượng hệ thống treo ảnh hưởng lớn đến chất lượng hoạt động xe Vậy sau thiết kế tính tốn kiểm bền cho số chi tiết hệ thống treo Mc.Pherson xe Toyota Vios 2015 cho ta đặc tính động lực học hệ thống treo nói chung phận, chi tiết hệ thống treo nói riêng, chúng đảm bảo động học đảm bảo đủ bền Do thời gian hạn chế nên việc tính tốn thiết kế hệ thống treo độc lập kiểu McPherson xe Toyota Vios 2015 nhiều hạn chế chưa giải Những kết đạt giúp cho em có khái niệm hệ thống treo từ phát triển theo hướng: Hướng nghiên cứu, chế tạo hệ thống treo có điều khiển (treo tích cực, bán tích cực) - Hướng sử dụng phần mền matlab-simulink nghiên cứu, tối ưu hóa (với hệ thống treo thụ động), xây dựng chương trình điều khiển, tối ưu hóa (đối với hệ thống treo bán tích cực, tích cực) Tuy cố gắng với hướng dẫn nhiệt tình thầy hướng dẫn, xong đồ án môn học em khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong muốn nhận ý kiến đóng góp thầy môn độc giả để đồ án em hoàn thiện Cuối cùng, lần nữa, em xin gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn tồn thể thầy mơn giúp đỡ em thời gian làm đồ án học tập trường 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình thiết kế tơ , PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan Giáo trình thiết kế tơ , Msc Đặng Qúy https://www.toyotacanthovn.com/thong-tin-chi-tiet-toyota-vios-2015-g-76.html https://xehot.com/thong-so-ky-thuat-xe-toyota-vios-e-1-5-mt-d829.htm 48