Đồ án tốt nghiệp thiết kế kiểm nghiệm hệ thống treo của xe land cruiser

LỜI NÓI ĐẦUTrong các phương tiện giao thông hiện đang được sử dụng trên thế giới cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thông đường bộ được sử dụng nhiều nhất, mà phần lớn làô tô do có

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế kiểm nghiệm hệ thống treo của xe Land cruiser

HÀ NỘI, NĂM 2023

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên nhóm em xin cảm ơn chân thànhđến toàn thể thầy cô trong trường Đại học Thủy Lợi nói chung và các thầy cô trong khoa

Cơ Khí bộ môn ô tô nói riêng, những người đã tận tình hướng dẫn, dạy dỗ và trang bị cho

em những kiến thức bổ ích trong năm năm vừa qua

Đặc biệt em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giảng viên T S NguyễnĐức Ngọc người đã tận tình hướng dẫn, trực tiếp chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ emtrong suốt quá trình làm báo cáo tiểu luận Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tớigia đình, bạn bè đã động viên, cổ vũ và đóng góp ý kiến trong quá trình học tập, nghiêncứu cũng như quá trình làm đồ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI NÓI ĐẦUTrong các phương tiện giao thông hiện đang được sử dụng trên thế giới cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thông đường bộ được sử dụng nhiều nhất, mà phần lớn là

ô tô do có nhiều ưu điểm so với các loại phương tiện khác như: tính cơ động, nhanh gọn,giá thành vận chuyển rẻ (ở các cự ly gần và trung bình)…

Với yêu cầu đòi hỏi ngày càng cao của công nghệ vận tải, của kỹ thuật thì tính tiện nghicủa ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn Đặc biệt là tính năng êm dịu chuyển động của xe

để tạo cho con người cảm giác thật thoải mái, bảo quản hàng hóa khi vận chuyển, tăngtuổi thọ làm việc của ô tô và giảm việc bảo dưỡng tu bổ đường sá Hệ thống treo là một

hệ thống rất quan trọng trên ô tô, nó góp phần tạo độ êm dịu ổn định và tính tiện nghi của

xe Đối với đồ án tốt nghiệp được giao: “Thiết kế kiểm nghiệm hệ thống treo của xeLand cruiser 200” và trước những yêu cầu thực tế của ngành ô tô trong nước em chọn phương án thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời những tiêu chí ấy

  Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp do thời gian có hạn, trình độ và kiến thức bảnthân còn hạn chế nên khó tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự đónggóp ý kiến cùng với sự chỉ bảo của thầy và các bạn sinh viên

  Đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thành nhờ có sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình củacác thầy trong bộ môn và các bạn đặc biệt là thầy Nguyễn Đức Ngọc Em xin gửi lời cảm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1 Tổng quan về hệ thống treo

1.1 Công dụng

  Ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và

Hệ thống treo là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treocủa xe là liên kết đàn hồi, có tác dụng làm êm dịu cho quá trình chuyển động, đảm bảođúng động học bánh xe

- Khi ô các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hànhkhách, hành lý và cải thiện tính ổn định

- Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, và lực phanh sinh ra

do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men phản lực tớigầm và thân xe

- Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của mặtđường không bằng phẳng Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽchịu những dao động do mặt đường mấp nô sinh ra Những dao động này ảnhhưởng xấu tới tuổi thọ của xe, hàng hóa và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách

- Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lượng của hệthống treo

  Để đảm bảo công dụng trên,hệ thống treo được cấu tạo gồm 3 bộ phận chính:

  Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biếnnăng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài Việc biến năng lượng dao động thànhnhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chấtlỏng trong giảm chấn được pittông giảm chấn dồn từ buồng này sang buồng kia qua các

lỗ tiết lưu Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài

  Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo cho bánh xechỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lựcngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe.

1.1.2 Yêu cầu cảu hệ thống treo

- Đảm bảo tần số dao động riêng thích hợp cho phần được treo,

- Có độ võng động hợp lý để không sinh ra va đập lên các ụ hạn chế bằng cao su,

- Có độ dập tắt dao động hợp lý,

- Không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ xe,

- Đảm bảo tính năng dẫn hướng tốt của ô tô,ô tô không bị nghiêng khi quay vònghoặc phanh,

- Đảm bảo chiều rộng cơ sở và các góc đặt của các trụ của các bánh xe dẫn hướngkhông thay đổi,

- Đảm bảo sự tương thích giữa động học bánh xe dẫn hướng và động học dẫn độnglái,

- Có độ tin cậy lớn,trong nhiều điều kiện phù hợp với tính năng kĩ thuật không gặp

1.2 Phân loại

1.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo phụ thuộc cho phép hai bánh xe chuyển động tương đối với nhau, tuy nhiênchuyển động của chúng vẫn có ảnh hưởng đến nhau Ngày nay, hệ thống treo này xuấthiện phổ biến nhất dưới dạng thanh xoắn (torsion beam) kết hợp với thanh cân bằng(stabilizer bar) Hệ thống này thường được sử dụng ở xe tải hoặc bán tải, hầu hết các mẫuSUV khung xe rời (body on frame) và bán tải tại Việt Nam đều sử dụng hệ thống treodạng này

Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản, ít linh kiện Nhờ đó,việc bảo dưỡng tháo lắp để sửa chữa sẽ đơn giản hơn với chi phí bảo dưỡng hiển nhiêncũng sẽ thấp hơn Dù có cấu tạo đơn giản, vật liệu sử dụng của hệ thống này thường làloại cứng, có khả năng chịu tải tốt Điểm này lí giải vì sao hệ thống treo này thường được

sử dụng trên các xe tải, xe bán tải và những mẫu xe SUV cỡ lớn tại Việt Nam

Tuy nhiên, hệ thống treo này vẫn tồn tại những điểm trừ cố hữu Cũng bởi vì cócấu tạo từ các vật liệu khá cứng, xe không được êm ái, người ngồi trong xe sẽ bị xóc. Ngoài ra, khi chạy ở tốc độ cao, nếu tài xế vào cua gấp sẽ gây ra hiện tượng trượt bánhlàm mất lái và có thể dẫn đến tai nạn

Hình 1.2 :Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp

Cấu tạo: Gồm trục cứng, lò xo lá Trục dẫn động được kẹp vào lò xo lá bằng bu lông chữ

U và ống giảm chấn được bắt trực tiếp vào trục bằng bu lông Hai đầu của lò xo lá (nhíp)

và đầu còn lại của ống giảm chấn được bắt trực tiếp vào chassis Một nhược điểm của hệthống này là trục dẫn động không được cố địng chắc chắn cho các chuyển động ngangnên sẽ có dao động ngang lớn khi xe chuyển động

 Nguyên lí làm việc: Khi ô tô chạy trên đường, do mặt đường không bằng phẳng làm chokhung xe dao động theo phương thẳng đứng (nhờ bộ phận dẫn động của xe), bộ phận đànhồi (nhíp lá), bộ phận giảm chấn (giảm xóc), được bắt với khung xe nên khi khung xe daođộng làm cho bộ phận này dao động theo Khi đó sẽ có sự chuyển hóa năng lượng từ cơnăng thành nhiệt năng, vì vậy dao động sẽ tắt dần

1.1.2.2 Hệ thống treo độc lậpKhác với hệ thống treo phụ thuộc, ở hệ thống này, các bánh xe được gắn với thân

xe một cách “độc lập” với nhau Qua đó, hai đầu bánh xe có thể chuyển động riêng lẻ,dịch chuyển tự do mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau Nhờ vậy, các dao động từ mặtđường lên khung vỏ xe có thể được kiểm soát tốt hơn

Hình 1.3: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xo

So với hệ thống treo phụ thuộc, phần không được treo nhỏ nên khả năng bámđường của bánh xe cao, tính êm dịu chuyển động cao Tương ứng với việc bố trí và sắpxếp các tay đòn mà hãng sản xuất sẽ tạo ra những kiểu hệ thống treo khác nhau như hệthống treo MacPherson, hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đaliên kết (multi-link),…

Hệ thống lái Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của MacPherson là bánh xe lắcngang so với mặt đường Độ chụm của xe dễ bị lệch hơn và chủ xe cần đi kiểm tra gócđặt bánh xe nhiều hơn

Thiết kế đơn giản, ít chi tiết, giúp đẩy nhanh quá trình lắp ráp, hạ giá thành sảnxuất, giảm nhẹ và tạo thêm không gian cho khoang động cơ vốn rất chật hẹp của xe1.2.2 Hệ thống treo tay đòn kép

Hệ thống treo tay đòn kép lần đầu tiên xuất hiện vào những năm 30 của thế kỷtrước Hãng xe Citroen nước Pháp là nơi đầu tiên sử dụng hệ thống treo này trên chiếcRosalie 1934 và trên mẫu Traction Avant Còn tại Mỹ, Packard giới thiệu hệ thống treotay đòn kép trên chiếc One-Twenty 1935 và quảng cáo nó như là một tính năng an toàncủa xe

Cấu tạo của hệ thống treo này vẫn bao gồm ba bộ phận lò xo, giảm xóc giảm chấn

và bộ phận điều hướng Điểm khác biệt so với hệ thống treo MacPherson là bộ phận điềuhướng bao gồm hai thanh dẫn hướng trong đó thanh ở trên thường có chiều dài ngắn hơn.Chính vì vậy, hệ thống treo này có tên gọi là tay đòn képtreo độc lập được sử dụng rấtrộng rãi và phổ biến trên ô tô Các kiểu hệ thống treo độc lập tiêu biểu là hệ thống treoMacPherson, hệ thống treo tay đòn kép (double wishbone), hệ thống treo đa liên kết(multi-link),…

1.2.3 Hệ thống treo Marpherson

Hệ thống treo này được đặt theo tên của người đã phát minh ra nó - Earle S.MacPherson (1891 - 1960) - một kỹ sư ôtô người Mỹ gốc Scotland Hệ thống treo nàyđược phát minh vào năm 1946, khi ông là trưởng phụ trách dự án sản xuất xe ôtô trọnglượng nhẹ của Chevrolet Tuy nhiên, một năm sau đó dự án này bị hủy, ông đầu quân choFord và áp dụng hệ thống treo do mình phát minh lần đầu tiên trên chiếc Vedette năm1949

Hiện nay, hầu hết các mẫu xe có hệ thống treo trước sử dụng phát minh có từ cáchđây 70 năm này Hệ thống treo MacPherson cấu tạo cơ bản gồm ba bộ phận: giảm chấnthủy lực, lò xo và cánh tay điều hướng Hệ thống treo MacPherson thực sự phát triển khi

kết cấu khung xe liền khối unibody sử dụng cầu trước ngày càng được sử dụng nhiềuhơn

MarPherson có thể coi là hệ thống treo độc lập sơ khai và đơn giản nhất Vì thế,lợi thế lớn nhất của hệ thống treo này là sử dụng ít linh kiện hơn, giúp cho việc sửa chữa bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm hơn Với việc thường sử dụng cho các bánh trước, hệthống treo này giúp giảm khối lượng phần đầu xe, giải phóng không gian cho khoang Kiểu này được dùng phổ biến ở hệ thống treo trước của xe tải nhỏ, hệ thống treotrước và treo sau ở các xe du lịch

Hình 1.4: Hệ thống treo Marpherson

Lý do của việc tay đòn trên ngắn hơn là khi xe di chuyển, góc nghiêng giữa bánh

xe so với phương thẳng đứng (góc camber) sẽ thay đổi còn khoảng cách bánh xe khôngđổi khi xe nhún Camber dương tức bánh xe có xu hướng ngửa ra ngoài, trong khiCamber âm ngược lại, úp vào trong

Khi xe vào cua, bánh sẽ lăn theo đường cong đồng thời nhún dao động Vì tay đòntrên ngắn hơn nên bánh sẽ không bị ngửa ra ngoài, giúp việc quay vòng ổn định Bêncạnh đó, khoảng cách bánh xe không thay đổi nên hạn chế được mòn lốp

Ưu điểm của treo tay đòn kép là góc đặt bánh ổn định, giúp cảm giác lái khi xevào cua tốt hơn, hạn chế lắc ngang, tạo sự linh hoạt trong việc sắp xếp các thành phầnnhư lò xo, giảm chấn, giúp dễ dàng điều chỉnh động học của hệ thống treo Việc này sẽgiúp chủ xe tối ưu hóa quá trình vận hành tùy vào từng mục đích khác nhau Tuy nhiên,

đi kèm với đó là sự phức tạp trong cấu tạo cũng như sửa chữa, bảo dưỡng sẽ tốn kém hơn

so với kiểu MacPherson

Hình 1.5: Hệ thống treo tay đòi kép

1.2.4 Hệ thống treo đa liên kết

Hệ thống treo đa liên kết là một sự cải tiến của hệ thống treo tay đòn kép Hệ thốngnày không chỉ sử dụng một thanh điều hướng như trên MacPherson hay hai thanh điềuhướng trên tay đòn kép Treo đa liên kết dùng tới ba, bốn thậm chí năm thanh điều hướngkhác nhau hoặc kết hợp với càng chữ A

Hiện nay, mỗi hãng xe lại sản xuất ra một cơ cấu hệ thống treo đa liên kết khác nhau.BMW sản xuất một số loại hình chữ Z hoặc treo 4 thanh thể thao Trên xe Honda lạigiống đòn chữ A đôi và thêm một cần điều khiển thứ năm Còn Audi trang bị hệ thốngtreo trước bốn thanh và có kiểu dáng tương tự loại đòn chữ A đôi Trong khi đó, HyundaiGenesis sở hữu hệ thống treo trước và sau dạng năm thanh thể thao

Với việc trang bị nhiều thanh điều hướng, việc di chuyển của xe sẽ tốt hơn Khi vàocua, khi đi đường gồ ghề, đường xấu, hệ thống treo này tỏ rõ sự hiệu quả của mình.Chính vì vậy, đây được xem là giải pháp mà các nhà sản xuất sử dụng trên những chiếc

xe dành riêng cho off-road kiểu như G-Class Ngoài ra, kiểu treo này cũng giúp cho việccan thiệp thay đổi một tham số trong hệ thống treo mà không ảnh hưởng đến toàn bộ tổhợp Đây là một sự khác biệt lớn so với hệ thống treo tay đòn kép

Tuy nhiên, cũng chính sự phức tạp của treo đa liên kết mà giá thành để sản xuất khácao Việc bảo hành, thay thế sửa chữa cũng sẽ mất nhiều thời gian và khó khăn hơn Gần

Hình 1.6: Hệ thóng treo đa liên kết

đây, một công ty của Italy từng là tài sợ của đội đua F1 Ferrari là Magneti Marelli đã tìm

ra cách để giảm chi phí sản xuất

Cấu tạogồm 3 bộ phận chính+ Bộ phận đàn hồi( lò xo)+ Bộ phận giảm chấn( phuộc)+ Bộ phận dẫn hướng và liên kết( tay đòn, cần bên, cần dọc, v.v) Nguyên lí hoạt động

Dựa trên xương đòn hoặc một lực nén bằng liên kết thứ cấp Khi xe đi qua nhữngđoạn đường gồ ghề thì toàn bộ hệ thống sẽ được kích hoạt để giúp xe chạy ổn định.Khi xe gặp va chạm hoặc đi qua đoạn đường xóc, giá đỡ sẽ cố định phần ổ trục phía trên đồng thời mô đun gắn với một đòn bẩy hoặc khớp tay lái phía dưới giữ xekhông bị trượt

Thiết bị giảm xóc của xe sẽ được điều chỉnh về vị trí ban đầu nếu bị lệch nhờ van điềutiết và lò xo của hệ thống treo Macpherson Điều này giúp cho việc duy trì quá trình tiếpxúc giữa bánh xe và mặt đường để xe di chuyển ổn định và êm ái Dẫn động cầu trước,đồng thời giúp cho việc sửa chữa, bảo dưỡng đơn giản và tiết kiệm hơn Vì vậy đây loại

hệ thống treo phổ biến nhất trên các xe ô tô

Hình 1.7 : Thanh điều hướng trong hệ thống treo đa liênkết

1.2.5 Hệ thống treo bán độc lập

Hệ thống treo bán độc lập còn được gọi với cái tên khác là hệ thống treo chùm xoắn Hệthống cho phép 2 bánh xe chuyển động khá riêng lẻ tuy nhiên chuyển động của chúngvẫn có ảnh hưởng đến nhau

 Ngày nay, hệ thống treo này xuất hiện phổ biến nhất dưới dạng thanh xoắn (torsion beam)kết hợp với thanh cân bằng (stabilizer bar).Hệ thống treo bán độc lập là loại hệ thống treocho phép 2 bánh xe chuyển động khá riêng lẻ nhưng vẫn có ảnh hưởng đến nhau Có thể

kể đến 1 số mẫu xe nổi bật hiện đang được trang bị loại hệ thống treo bán độc lập nhưToyota Corolla Altis hay Vios

1.2.6 Hệ thống treo cân bằng

Loại hệ thống treo cần bằng này chỉ được sử dụng đối với xe tải 3 cầu trở lên thìmới có thêm loại treo cân bằng (thăng bằng) được bố trí giữa 2 cầu chủ động liên tiếp làmtăng khả năng chịu tải trọng cho xe

Hệ thống treo cân được phổ biến rộng dãi đối với các loại xe tải, xe sơ mi rơ mooc, rơ mooc v.v…

Hình 1.8: Hệ thống treo bán độc lâp

a) Tổng quan về hệ thống treo cân bằng

Ô tô tải vừa và nặng có hai cầu sau , bố trí hệ thống treo cân bằng với các bộ nhíp

lá cứng Hai cầu của xe 2 và 5 được bố trí dựa vào hai đầu của bộ nhíp 3 từ phía dưới

Bộ nhíp được bắt chặt ở giữa với ổ xoay của trục cân bằng 4 , do đó bộ nhíp và hai xe cóthể quay vòng xung quanh tâm trục cân bằng Trục cân bằng bố trí trên khung xe nhờ các tấm tăng khung cứng 12 Cấu trúc có thêm các đòn bẩy 1 , 6 để xác định chuyển vị trícủa cầu 2 , 5 và bánh xe 11 Mỗi cầu xe được bố trí 3 trọng số Dọc , bao gồm hai đònđánh dưới 6 và một đòn đánh trên 1 , tạo mối liên kết hình binh hành Các đòn bẩy liênkết với cầu xe và khung xe thông qua các khớp cấu hình 9 đảm bảo yêu cầu xe dịchchuyển song phẳng trong mặt phẳng dọc của xe Cấu hình tạo hệ thống treo đảm bảotruyền lực thẳng đứng qua bộ phận nhịp lá ( bộ phận đàn hồi ), lực dọc truyền qua cáctrọng lực ( bộ phận dẫn hướng )

Hình 1.10: Cấu tạo của hệ thống treo cân bằngHình 1.9: Hệ thống treo cân bằng

1 Đòn giằng trên 4 Trục cân bằng 7 Quang nhíp 10 Khung xe

3 Lá nhíp 6 Đòn giằng giữa 9 Khớp cầu 12 Tấm táp quanh xe

Hệ thống treo cho phép các cầu xe có thể chuyển vị ngược nhau, đồng nghĩa với khainiệm cân bằng Mộ tả các trạng thái của hệ thống treo trên đường có mấp mô đối xứnghoặc mấp mô đơn trình bày ở hình bên dưới Hệ thống treo cho phép khung dịch chuyểnnhỏ và bánh xe tự lựa, tạo điều kiện luôn tiếp xúc tốt với mặt đường

Ô tô Toyota Land Cruiser 200 là loại xe được sản xuất tại Nhật Bản vào năm 1951 vàxuất hiện tại Việt Nam lần đầu tiên vào năm 2000 Suốt hơn 50 năm thống lĩnh trên khắpmọi địa hình, Toyota Land Cruiser 200 danh tiếng đã trở thành một phương tiện thiết yếucho khát khao chinh phục những vùng đất hiểm trở nhất

  Tính năng kỹ thuật của xe ToyotaLand Cruiser 200

1.2.1 Động cơ

Với động cơ V-8 dung tích 4.8L, công suất đạt được ở mức 271 mã lực và 470 Nmcho mô-men xoắn khi đi kèm với hộp số tự động sáu cấp có tích hợp cần gạt bằng tay.Tuy nhiên, phần công suất vượt trội này cũng không gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệusuất hoạt động của xe, vẫn đảm bảo hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu ở mức 11,2 lít/100kmtrong thành phố và 8,7 lít/100km trên đường quốc lộ

1.2.2 Hệ thống truyền lực

+ Ly hợp: Loại 1 đĩa ma sát khô, thường đóng, sử dụng lò xo dạng đĩa hình côn, từ đó cóthể tận dụng kết cấu này để đóng mở ly hợp mà không cần phải có đòn mở riêng Mặt đáycủa lò xo được tì trực tiếp vào đĩa ép, phần giữa của lò xo được liên kết với vỏ Mặt đỉnhcủa lò xo sẽ được sử dụng để mở ly hợp khi bạc mở ép lên nó Ly hợp được dẫn độngthuỷ lực

+ Hộp số: Sử dụng hộp số tự động 6 cấp cho xe vận hành êm dịu và mạnh mẽ khi vượtđịa hình

Hình 1.11: Đặc điển cân bằng của hệ thống treo cân bằng

+ Hệ thống phanh dừng: Hệ thống phanh dừng trên xe Toyota Land Cruiser 200 là phanhkiểu tang trống tích hợp trên 2 bánh sau, điều khiển và dẫn động bằng cơ khí.

  1.2.4 Hệ thống treo

Hệ thống treo gồm có treo trước và treo sau Bộ treo trước của xe Toyota Land Cruiser 

200 là loại độc lập với đòn kép, lò xo cuộn và thanh cân bằng.Bộ treo sau là loại phụthuộc 4 điểm, lò xo cuộn và tay đòn bên Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giảm các

va đập làm ôtô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường gồ ghề không băng phẳng

1.3 Lựa chọn phương pháp thiết kế

1.3.2 Các bộ phận của hệ thống treo:

a) Bộ phận đàn hồi:

Loại lò xo trụ, có các ưu điểm: kết cấu, chế tạo đơn giản, kích thước nhỏ gọn dễ bố trí.Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm: chỉ tiếp nhận lực thẳng đứng, cần có bộ phận hướngriêng

Bộ phận đàn hồi loại nhíp lá: kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, có thể đồngthời làm nhiệm vụ của bộ phận hướng Tuy vậy, nó có nhược điểm: trọng lượng lớn, tốnnhiều kim loại hơn so với phần tử đàn hồi kim loại khác, thời hạn phục vụ thấp do ma sát+ Hệ thống treo trước, sau: chọn bộ phận đàn hồi loại lò xo trụ

+ Chọn bộ phận đàn hồi phụ của cả hai hệ thống treo là ụ hạn chế bằng cao su có độ bềncao, không cần bôi trơn, bảo dưỡng, trọng lượng bé và có đường đặc tính phù hợp, cónhược điểm là xuất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài và tải trọngthay đổi, cao su bị hoá cứng khi nhiệt độ thấp

- Bộ phận giảm chấn: Theo cách lắp đặt và yêu cầu êm dịu của xe thiết kế, ta chọn bộ phận giảm chấn thuỷ lực dạng ống, tác dụng hai chiều và có van giảm tải cho cả hệ thốngtreo trước và sau

- Bộ phạn huớng:

+ Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập nên bộ phận hướng gồm các loại là: loạimột đòn, loại hai đòn chiều dài bằng nhau, loại hai đòn chiều dài khác nhau, loại đòn ống(Macpherson), loại nến Ở dây ta sử dụng loại đòn ống Đây thực chất là một kết cấu biếnthể của loại hai đòn chiều dài khác nhau với chiều dài đòn trên bằng không, trụ quayđứng hay thanh nối hai đòn được làm dưới dạng ống lồng thay đổi được độ dài để đảm bảo động học của bánh xe

Đặc điểm đó cho phép bố trí luôn giảm chấn hay phần tử đàn hồi thuỷ khí vào kết cấu trụquay đứng hay thanh nối Nhờ đó đơn giản được kết cấu, giảm được số lượng khâu khớp

và giảm được khối lượng cũng như không gian bố trí hệ thống treo

 Nhược điểm của kết cấu này là yêu cầu chất lượng chế tạo ống trượt cao, các thông sốđộng học kém hơn so với loại hai đòn chiều dài khác nhau

Vậy lựa chọn hệ thống treo độc lập với đòn kép cho cầu trước của xe

1.3.2 Hệ thống treo sau

Từ việc phân tích các ưu và nhược điểm của các loại hệ thống treo,đối với xe ToyotaLand Cruiser 200 sử dụng hệ thống treo loại phụ thuộc 4 điểm là hợp lý nhất Vì vậy tachọn hệ thống treo sau loại phụ thuộc 4 điểm

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM BỀN CHO HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

2.1 Các Thông Số Kỹ Thuật Xe Toyota Land Cruiser 

hiệu

Tải trọng phân bố lên cầu sau khi ô

tô không tải

Tải trọng phân bố lên cầu trước khi ô

tô không tải

Tải trọng phân bố lên cầu sau khi ô

tô đầy tải

Tải trọng phân bố lên cầu trước khi ô

tô đầy tải

Kích thước tổng thể 4965 × 1980 × 1945   mm

2.1.1 Xác định các thông số cơ bản của HTT

Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần sốdao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động

Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của HTT.Đối với ôtô con tần số dao động n = 60¸ 80 lần/ph để đảm bảo phù hợp với daođộng của con người

ta chọn tần số dao động n = 70 (l/ph)thay vào công thức trên ta có: w = 260πn =2×3,14×70

60   = 7,33 (rad/s)  Khối lượng phần không treo : mkt  = 70 kg

- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0= m10- mkt

Û  MT0 = 1008 -70 = 938Kg

  m10 _ tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10  = 1008 Kg

- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1= m1T - mkt

Û  MT1 = 1292 - 70 = 1222 Kg

m1T _ tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T  = 1292 Kg

  Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải :

  C  T 

0 =  M T 

2 w2  = 938/2*7.332  = 25198 N/m = 25,198 (N/mm)

  Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải :

  c T 

1 =  M T 

Þ ωt  = √  61,6 = 7,8 (rad/s)

  Từ công thức : n¿¿ot  = 30.ωot 

π   = 30∗7,8

π    = 75,1 (l/ph) + Ở chế độ đầy tải :f  T 

· Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ võng tĩnh của hệ treo

Kiểm tra hành trình động của bánh xe :

Theo điều kiện : f đ £ H0 - Hmin

Trong đó :

H0  : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh

H  : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 235 mm

  Þ H0 ³ f đ + Hmin = 144 + 235 = 379 mm.

* Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xẩy ra va đập cứng vào ụ tìtrước khi phanh : Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe sẽ dịchchuyển và đầu xe sẽ bị dìm xuống, lúc này f đ sẽ thay đổi

  Từ công thức : f đ  ³  f t  .j  max hg

b  Trong đó :

  Chiều cao cơ sở xe hg= 500 mm

 Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : K TB

 Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :

  D =2 × ψ × ω (rad/s)

 Trong đó :

y : Hệ số cản tương đốiy = 0,2 (y = 0.15 ÷ 0.3)

Từ đó ta suy ra được các thông số tính toán đó là:

- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT= 1665 mm

- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 265/60R18 R  bx= 305 mm

- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng (góc Kingpin):d 0= 10o

- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứngDd = 2o

- Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber):g o=0o

- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng r o = -15 mm

- Khoảng sáng gầm xe: Hmin = 235 mm

- Chiều dài trụ đứng K r  = 150 mm

- Chiều cao tai xe lớn nhất Ht max = 800 mm

- Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường hs = 50 mm

- Độ võng tĩnh f T = 180 mm

- Độ võng động f đ = 144 mm

- Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tải f 0T = 138 mm

2.1.5 Động học hệ treo hai đòn ngang

a) Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị)

 Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường: dd

 Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe : vuông góc với dd

 AoA1 = Hmin = 235 mm

 A1A2 = f đ = 144 mm

 A2A3 = f T = 180 mm

 A3A4 = f 0T = 138 mm.

 Trên Aod đặt AoBo = B/2 = 1665/2 = 832,5 mm

 : là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường;

 Tại dựng vuông góc với dd;

Trên từ đặt về phía dưới đoạn :

C2C1 = = = 75 mm

(2.30)

- , là tâm quay ngoài của hai đòn ngang ở vị trí không tải

- Bằng cách tương tự ta sẽ tìm được vị trí khớp ngoài của đòn ngang ở vị trí đầytải như sau: Khi hệ treo biến dạng lớn nhất, nếu coi thùng xe đứng yên thì bánh

xe sẽ dịch chuyển tịnh tiến lên tới điểm

- Nếu coi khảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so vớitrạng thái khi không tải

với trạng thái hệ treo biến dạng lớn nhất

  Như vậy và sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp quay trong củađòn dưới

  Như vậy và sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp quay trong của

 Kẻ đường trung trực kk, k 1k 1 của ,

 Từ A4kẻ đường tt // dd

 Xác định giao điểm của tt với kk chính là tâm khớp trụ trong của đònngang Khoảng cách từ tới đường đối xứng của xe phải sao cho có thể bố tríkhoang chứa hàng hoặc cụm máy Nếu nó không phù hợp thì có thể cho phép thayđổi khoảng sáng gầm xe trong giới hạn cho phép.

  Nếu kéo dài và kẻ đường vuông góc với thì chúng gặp nhau tại P (tâmquay tức thời của bánh xe)

  Nối và kéo dài cắt tại S (S là tâm quay tức thời của cầu xe cũng như làthùng xe trong mặt phẳng ngang cầu xe)

  Nối và kéo dài tới khi gặp đường k 1k 1 tại thì chính là khớp trụ trongcủa đòn trên là độ dài đòn treo ngang trên

 Đo khoảng cách , rồi nhân tỉ lệ ta đựơc độ dài đòn chữ “A” của hệ treo

Z  = Z tt =m P ⋅ G1

2   =1,2⋅12674

2   = 7604,712 (  N  ) (1 2)

- tải trọng thẳng đứng tính toán cho một bên bánh xe

- hệ số phân bố tải trọng khi phanh gấp,

- trọng lượng tĩnh đặt trên cầu trước khi đầy tải

- khối lượng cụm bánh xe( gồm bánh xe, la răng và cơ cấu phanh) = 250(N)

- chiều cao trọng tâm xe, = 0.6 (m)

- hệ số gia tốc ngang, lấy bằng 0,6g

Trên sơ đồ chỉ có lực Z ( vắng mặt X,Y)

Ta có:

Z lx= Z.cos δ  =G1

2   cos δ  =12674,52

2   cos11 ° = 6220,85 (  N  ) (1 2)

G1- Tải trọng đặt lên cầu trước

- hệ số tải trọng động, với xe du lịch chạy trên đường tốt (chọn

  Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi

Các phần tử đàn hồi có thể ở dạng lò xo trụ, lò xo côn, thanh xoắn Trong mục này chỉ

Hình 2 2 Độ cứng và chuyển vị của lò xo

b) Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướngTrường hợp chỉ có lực Z (vắng lực X, Y):

Hình 2 3 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo (khi chỉ có lực Z)

 Phản lực tại Z đặt tại bánh xe gây nên đối với trục đứng AB:

- Trong đó:

m = C  2 O 2 = 310 ( mm )

r = bán kính bánh xe 372,8 (mm)

Còn Z gây ra hai phản lực A  và B :

+ Khi góc δ bé có thể bỏ qua: cos δ = 1 và sin δ = 0.

 Như vậy tổng lực tác dụng lên đầu A và B là:

Trường hợp chịu lực phanh cực đại chỉ có thành phần Z và X:

Phân tích tác dụng của lực Z và các phản lực xác định như phần trên Phản lực X đặt tại bánh xe gây nên đối với trụ đứng AB như hình vẽ dưới Lực dọc X chuyển về tâm trục bánh xe được 2 thành phần Xo và MX:

 X 0=  X  = 5703,5 (N)

 M  =  X r = 5703,5.0,373 = 2127,4 (  N m )

Hình 2 4 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo khi chịu lực phanh cực đại

Lực gây nên các phản lực tại A và B là và :