TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống
1.1.1 Công dụng của hệ thống treo
Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiện liên kết các bánh xe với khung xe (hoặc vỏ xe) để đảm bảo độ êm dịu và an toàn chuyển động trên cơ sở tạo các dao động của thân xe và của các bánh xe theo ý muốn, giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hình không bằng phẳng Ngoài ra hệ thống treo còn dùngđể truyền các lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).
- Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách, 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 tới gầm và thân xe.
- Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của mặt đường không bằng phẳng.
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau:
- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe như chạy trên nền đường tốt hoặc xe có khả năng chạy trên mọi địa hình khác nhau.
- Bánh xe có chuyển động không mong muốn hạn chế.
- Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết khung và vỏ.
- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa mãn mục đích chính của hệ thống treo, làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe
Ngoài các yêu cầu nêu trên, hệ thống treo phải đảm bảo các yêu cầu đặc biệt sau đây:
- Có tần số dao động riêng của vỏ thích hợp, tần số dao động này được xác định bằng độ võng tĩnh (ft).
- Có độ võng động (fđ) đủ để cho không sinh ra va đập lên các ụ đỡ cao su.
- Có độ dập tắt dao động của vỏ và bánh xe thích hợp
- Khi quay vòng hoặc phanh thì ô tô không bị nghiêng trục đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi.
- Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi
- Đảm bảo cho sự tương ứng giữa động học các bánh xe và động học của truyền động lái. Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh xe và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động hiệu quả và êm dịu Có khối lượng nhỏ, đặc biệt là phần không được treo Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc bền vững tin cậy.
1.1.3 Phân loại hệ thống treo
1.1.3.1 Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng
Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng gồm có:
- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng Khi đó dao động hoặc chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) của bánh xe bên này cũng làm ảnh hưởng, tác động đến bánh xe bên kia và ngược lại Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản, rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các ô tô có tốc độ chuyển động không cao lắm Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi loại nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng.
Hình 1.1 Hệ thống treo phụ thuộc
- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng, chúng chỉ được nối gián tiếp với nhau qua khung xe hoặc vỏ xe Chính vì vậy mà dao động hay chuyển dịch của các bánh xe là độc lập nhau, sự dịch chuyển của một bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe bên kia Loại hệ thống treo này bảo đảm được độ êm dịu cao cho ôtô, nhưng kết cấu phức tạp, giá thành đắt nên chỉ được sử dụng hầu hết ở cầu trước trên các ô tô con, ô tô du lịch
Hình 1.2 Hệ thống treo độc lập
- Hệ thống treo cân bằng: hai bánh xe cùng một phía của hai cầu xe liền nhau có chung phần tử đàn hồi được bố trí xung quanh trục cân bằng Hệ thống treo cân bằng thường gặp ở những ô tô có tính năng thông qua cao với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở hai cầu liền nhau…
1.3.Hệ thống treo cân bằng
- Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp: Hệ thống treo phần tử đàn hồi là nhíp có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động.Trong cả hai trường hợp trên, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là phần tử dẫn hướng Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu lên khung xe Ngoài ra, nhíp cũng có thể truyền mô men kéo và mô men phanh từ bánh xe lên khung Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên tai nhíp bắt lên khung hay dầm xe, một đầu cố định một đầu di động Đối với nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước còn đầu di động ở phía sau để phù hợp với khả năng chịu lực đẩy và lực kéo tác dụng từ bánh xe lên nửa trước có đầu cố định. Đối với nhíp trước đầu cố định ở phía trước hay phía sau còn phụ thuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúngđộng học giữa hệ thống treo và hệ thống lái Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ: Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ cũng có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ động Vì lò xo trụ chỉ có khả năng chịu lực kéo theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần tử của bộ phận dẫn hướng Đối với hệ thống treo này, người ta thường bố trí các thanh giằng và thanh ổn định vào bộ phận dẫn hướng
Hình 1.4 Hệ thống treo phụ thuộc, đàn hồi lá nhíp
- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọc: Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn hướng giữa bánh xe và khung là các đòn dọc Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc hoặc hệ thống treo độc lập Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nén thì trong bộ phận dẫn hướng phải có them một đòn ngang Do lò xo có hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên trong lò xo để bố trí giảm chấn Do những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ
Hình 1.5 Hệ thống treo độc lập, đàn hồi lò xo
- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson: Nếu kích thước đòn gọi là hệ thống treo Macpherson Cấu tạo hệ thống treo Macpherson bao gồm một đòn treo dưới Đầu trong của đòn treo được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô, đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn ống thủy lực liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ xe Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô Trụ bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng.
Hình 1.6 Hệ thống treo Macpherson
1.1.3.2 Phân loại theo cấu tạo của phân tử đàn hồi có các loại sau:
- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn
- Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi là khí nén có bình chứa là cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia và dạng liên hợp
- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp
- Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế độ xoắn.
1.1.3.3 Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động:
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn (mà chủ yếu là các giảm chấn thủy lực dạng đòn và dạng ống)
- Dập tắt dao động nhờ ma sát giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng Hệ thống treo này xe không được trang bị giảm chấn nên hiệu quả dập tắt dao động sẽ kém hơn so với trường hợp có giảm chấn.
Cấu tạo chung hệ thống treo
Mặc dù có rất nhiều chi tiết nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành 4 phần tử chính với các chức năng riêng biệt là: Phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn, phần tử hướng và phần tử ổn định
Là phần tử biến dao động tần số cao của mấp mô mặt đường về tần số thấp của dao động thân xe Dùng để truyền các lực theo phương thẳng đứng từ mặt đường lên khung xe, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
Là phần tử dập tắt nhanh các dao động tần số thấp bằng cách biến cơ năng thành nhiệt năng Giảm chấn được sử dụng trên xe với mục đích: Giảm và dập tắt nhanh các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe lăn trên đường không bằng phẳng, nhờ vậy mà bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghi cho người sử dụng. Đảm bảo dao động của phần không được treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao tính chất chuyển động như: Khả năng thay đổi tốc độ, khả năng ổn định của các lực và mô men tác dụng, khả năng điều khiển chuyển động Bản chất quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao động năng (biến động năng thành nhiệt năng) Quá trình này xảy ra ngay cả với nhíp lá, khớp trượt, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su Nhưng quá trình tiêu hao động năng đòi hỏi phải nhanh và có thể khống chế được quá trình đó nên giảm chấn đặt trên các bánh xe sẽ thực hiện chủ yếu chức năng này.
Là phần tử dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe) và ngược lại Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định, tính quay vòng của ôtô Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treo độc lập hay phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn.
Là phần tử chống xoắn khung ô tô
Đặc điểm kết cấu của các hệ thống treo
Nhíp có ưu điểm là độ cứng vững lớn, nhưng khả năng dập tắt dao động kém nên nó thường dùng nhiều ở những loại xe buýt, xe tải nặng Nhíp gồm nhiều lá nhíp ghép lại, chúng được kẹp chặt bởi bu lông ở trung tâm, sử dụng cao su ngăn cách để làm giảm rung động tác dụng lên nhíp Cả hai đầu lá dài nhất (lá chính) được uốn cong tạo thành mắt nhíp, để gắn với khung xe hoặc một dầm nào đó của xe Ở trung tâm của nhíp dùng then gắn chặt lại các lá nhíp lại tránh trường hợp gắp lỏng sẽ tạo khoảng hở lớn giữa các lá nhíp.
Hình 1.7 Cấu tạo và vị trí của nhíp.
Vòng kẹp nhíp: Nhíp lá thì được giữ vững bởi hai vòng kẹp nhíp Một đầu của nhíp được gắn chặt với chốt của vòng kẹp nhíp, có chức năng không cho nhíp di chuyển tới trước hoặc lùi ra sau Đầu còn lại của nhíp thì được gắn vào quang treo cho phép nhíp thay đổi kích thước (ngắn hoặc dài hơn) khi nhíp bị cong xuống hay cong lên. Độ võng của nhíp: Do nhíp ngắn hơn có độ võng lớn hơn nên độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp trên Khi bulông định tâm được siết chặt, các lá nhíp thẳng hơn vá làm
2 đầu lá phía dưới ép chặt vào lá bên trên.
Hình 1.8 Độ võng của nhíp.
Khi nhíp bị uốn, độ võng làm cho các lá nhíp sát vào nhau, ma sát sinh ra trong quá trình cọ sát sẽ nhanh chóng dập tắt dao động tự do của nhíp Ma sát này gọi là nội ma sát, nội ma sát ảnh hưởng rất xấu đến tính êm dịu của chuyển động
Khi nhíp bật lên, độ võng ngăn cản việc tạo khe hở giữa các lá nhíp, có tác dụng ngăn cản bụi, cát…bám vào gây mòn nhíp
Mức độ nhíp trở về vị trí ban đầu khi giảm tải trọng khác với độ uốn của nhíp khi tăng tải trọng tác dụng Sự khác nhau đó là do nội ma sát xuất hiện
Hiện nay, ở những loại xe tải hoặc những xe có sự thay đổi lớn về tải trọng Nhíp phụ sẽ bố trí trên nhíp chính Khi tải nhẹ chỉ có nhíp chính làm việc nhưng khi tải trọng vượt qua giới hạn thì cả nhíp chính và nhíp phụ cùng hoạt động.
Hình 1.9 Bố trí thêm nhíp phụ.
Hiện nay, người ta có thể thiết kế một lá nhíp cho hệ thống treo nhưng vẫn đảm bảo độ cứng vững và điều kiện chuyển động cho xe Hình phía dưới thiết kế một lá nhíp sử dụng trên hệ thống treo của xe BOXER.
Hình 1.10 Kiểu bố trí 1 lá nhíp. Ưu điểm của nhíp: Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành thấp Do bản than nhíp đã đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí chính xác, nên không cần sử dụng các thanh nối Mặt khác, chế tạo và sửa chữa nhíp cũng đơn giản.
Nhược điểm của nhíp: Trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và có đường đặc tính tuyến võng động lớn thì phải làm nhíp dài mà càng dài thì càng khó bố trí Do nội ma sát nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường Vì vậy, nhíp thường được sử dụng cho những xe thương mại lớn, tải nặng và cần độ bền cao.
Bộ phận đàn hồi bằng lò xo trụ:
Ngày nay, lò xo trụ được sử dụng nhiều ở hệ thống treo kiểu Macpherson của những loại ôtô hiện đại Chúng có thể bố trí ở cầu trước hoặc cầu sau tùy thuộc vào cấu tạo từng xe Lò xo được làm từ thanh thép đặc biệt, sau khi đun nóng chảy và tôi luyện tạo thành hình dạng lò xo xoắn ốc Đầu trên của lò xo được gắn chặt với khung xe, đầu còn lại được gắn chặt với trục xe hoặc với thiết bị treo khác Đệm lót được bố trí phía trên để ngăn cản sự rung động và tiếng ồn
Lò xo trụ có ưu điểm là dập tắt nhanh những dao động truyền từ bánh xe lên thân nhưng độ cứng vững của nó kém Vì thế, lò xo trục thường sử dụng trên những loại ôtô du lịch, loại ôtô nhỏ… Lò xo trụ có nhiều loại tùy theo hình dạng cấu tạo nên nó Tùy theo kết cấu của từng xe mà người ta bố trí loại lò xo trụ có hình dạng và độ cứng, mềm khác nhau
Hình 1.11 Lò xo có độ cứng cao Hình 1.12 Lò xo có độ cứng thấp.
Sự dao động của lò xo: Khi bánh xe rơi vào ổ gà, lò xo sẽ bị nén rất nhanh Do có tính đàn hồi, chúng sẽ có xu hướng trở về chiều dài ban đầu, nó sẽ bật lên nâng thân xe lên phía trên Tuy nhiên, do lò xo dự trữ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải bật lên vượt chiều dài bình thường để giải phóng năng lượng Chuyển động của xe lên trên cũng giúp cho lò xo vượt quá chiều dài ban đầu Quá trình nén xuống và bật lên được lặp đi lặp lại nhiều lần với biên độ nhỏ dần, cuối cùng dập tắt dao động của xe gọi là dao động của lò xo.
Nếu dao động lên, xuống này không điều khiển được không những sẽ ảnh hưởng xấu đến tính êm dịu của chuyển mà còn giảm đi tính ổn định điều khiển Để giảm hiện tượng này, người ta thường dùng giảm chấn để dập tắt những dao động tự do.
Hình 1.13 Dao động tắt dần của lò xo trụ. Ưu điểm của lò xo trụ: Nếu cùng một độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhỏ hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát như nhíp Đồng thời không phải bảo dưỡng chăm sóc như đối với nhíp.
Nhược điểm của lò xo: nó chỉ làm được nhiệm vụ đà hồi, còn các nhiệm vụ khác như giảm chấn dẫn hướng phải có các phần tử khác đảm nhận Vì vậy, nếu kể chung cả hai phần tử sau thì hệ thống treo lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn so với hệ thống treo loại nhíp.
Bộ phận đàn hồi bằng thanh xoắn:
Thanh xoắn là một thanh thép dài.
Một đầu của thanh xoắn được gắn với khung xe, đầu còn lại gắn với cánh tay đòn Cánh tay đòn gắn an toàn và tạo thành góc vuông với thanh xoắn, cánh tay đòn này được gắn chặt với thiết bị treo Khi bánh xe chịu tác dụng của lực va đập và cánh tay đòn được đẩy lên, nó sẽ truyền mômen xoắn tới thanh xoắn.
Thanh xoắn được thiết kế để chống lại mômen xoắn này, đảm bảo chuyển động của xe phù hợp với từng chế độ tải khác nhau
KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG
Kết cấu hệ thống treo trên xe Huyndai Tucson 2016
2.1.1 Giới thiệu vế xe Hyundai Tucson 2016
Hình 2.1 Xe Hyundai Tucson 2016 Các thông số kỹ thuật chính:
Kiểu động cơ Xăng Nu I4 2.0L 6AT
Loại động cơ 4 xi-lanh thẳng hàng
Công suất cực đại 156 (ml) / 6200 (v/ph)
Mô men xoắn cực đại Me max = 200 (N.m) / 4000 (v/ph).
Hệ thống treo Trước: Kiểu McPherson
Phong cách mới bóng bẩy của Hyundai Tucson 2016 được thiết kế lại kết hợp với ngôn ngữ thiết kế mà Hyundai gọi là "Điêu khắc dòng chảy 2.0", điều này cho thấy đây là một sản phẩm tiến hóa hơn là một sản phẩm mang tính cách mạng Rốt cuộc,phiên bản 2.0 của bất kỳ thứ gì chỉ là sự phát triển vượt bậc của bản gốc; nó là đạo hàm theo định nghĩa Nhưng bên dưới lớp da phong cách của Tucson mới, có điều gì đó gần giống như một cuộc cách mạng đang diễn ra Với động cơ tăng áp hoạt động hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu, nội thất rộng rãi hơn cùng các tính năng công nghệ và an toàn tiên tiến, chiếc Tucson mới nhất là một mối đe dọa thực sự để phá vỡ hiện trạng của một chiếc crossover nhỏ gọn.
Hình 2.2 Xe Hyundai Tucson 2016 sử dụng ngôn ngữ thiết kế mới
Tất cả các mẫu xe của Tucson đều có hàng ghế sau mới thân thiện với người lớn và khả năng chở hàng được tăng cường giúp thu hẹp khoảng cách với các mẫu xe dẫn đầu phân khúc Tucson dài hơn 3 inch và rộng hơn 1,1 inch so với trước đây, và điều đó đủ để làm cho nó cạnh tranh hơn đáng kể mà không làm giảm cảm giác cơ động đáng yêu của nó Có rất nhiều tính năng cao cấp mới, bao gồm giao diện màn hình cảm ứng 8 inch mới nhất của Hyundai, đèn pha LED và các tính năng an toàn như cảnh báo chệch làn đường và hệ thống can thiệp va chạm trực diện. b) Ghế sau xe Hyundai Tuscon a) Taplo xe Hyundai Tuscon
Hình 2.3 Nội thất xe Hyundai Tucson 2016
Tuy nhiên, để bạn kết luận rằng chiếc Hyundai này không thể làm sai, chúng ta nên lưu ý rằng động cơ tăng áp mới không có sẵn trên phiên bản SE cơ sở, loại động cơ này sẽ chuyển sang động cơ 2.0 lít đáng quên từ Tucson thế hệ trước Ngoài ra, một số tính năng thu hút sự chú ý đó được dành riêng cho phiên bản Limited cao cấp nhất, điều này có thể kiểm tra giới hạn số tiền bạn sẵn sàng trả cho một chiếc SUV crossover nhỏ gọn
Nhưng nếu bạn không ngại trả tiền cho Limited, bạn sẽ tận hưởng một trong những chiếc crossover được trang bị tốt nhất với mức giá Và nếu bạn có thể sống mà không cần những tính năng bổ sung đó, thì các phiên bản Eco và Sport hạng trung vẫn được trang bị độc đáo, với phiên bản trước đứng đầu ở đường cao tốc 33 mpg vững chắc và phiên bản sau mang lại nhiều tiện nghi hơn cho sinh vật.
Hình 2.4 Khoang động cơ xe Hyundai Tucson 2016
Tucson 2016 chiếm một vị trí khá thú vị giữa phân khúc xe compact và subcompact Mặc dù kích thước đã được kéo dài trong năm nay, nhưng nó vẫn ngắn hơn vài inch so với những mẫu xe nhỏ gọn như Honda CR-V và Toyota RAV4 , giống như Santa Fe Sport của Hyundai - cung cấp nhiều không gian nội thất hơn nhưng kém linh hoạt hơn Tuy nhiên, Tucson mới lớn hơn đáng kể so với các dòng crossover cỡ nhỏ mới như Honda HR-V và Mazda CX-3 , vì vậy nếu những mẫu xe đó cảm thấy quá chật chội, thì Tucson có thể là một sự thỏa hiệp hợp lý Chúng tôi cũng đề xuất Ford Escapenhư một tùy chọn rộng rãi hơn cũng thú vị khi lái xe Tuy nhiên, nhìn chung, Hyundai Tucson 2016 là một chiếc crossover mới hấp dẫn, mang tính cách mạng hơn bạn nghĩ.
2.1.2 Kết cấu hệ thống treo trên xe Hyundai Tucson 2016
Hệ thống treo cũng thể hiện sự cải thiện so với trước Độ nghiêng xe ở mức thấp ngay cả khi ôm cua gấp ở tốc độ tới ngưỡng giới hạn Ở những bài test như đánh lái liên tục trên đường thẳng, Tucson 2016 vẫn tỏ ra chắc chắn và thực hiện chính xác thao tác của người lái.
Hình 2.5 Hệ thống treo trên xe HYUNDAI TUCSON 2016
HYUNDAI TUCSON 2016sử dụng hệ thống treo MacPherson ở phía trước và hệ thống treo đa liên kết ở phía sau Do đó, chiếc xe có xử lý chắc chắn, an toàn và yên tĩnh khi chạy trên đường cao tốc Bên cạnh đó, xe còn được trang bị hệ thống điều khiển có thể phân chia mô-men xoắn giữa bánh trước và sau, trong quá trình off-road và những điều kiện địa hình cực kỳ trơn Hệ thống này cũng có thể điều chỉnh mô-men xoắn giúp nâng cao hiệu suất khi vào cua bằng cách hãm bánh sau phía bên trong và cung cấp mô-men xoắn bổ sung cho các bánh sau phía bên ngoài.
2.1.2.1 Hệ thống treo trước Hyundai Tucson 2016
Hyundai Tucson 2016 sử dụng hệ thống treo MacPherson ở phía trước, chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý Sơ đồ cấu tạo của hệ treo bao gồm : một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B đầu còn lại được bắt vào khung xe Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn Lò xo cú thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn.
1- Lò xo trụ 2- Đòn ngang chữ A.
3, 4- Khớp trụ liên kết đòn ngang với khung.
5- Khớp cầu 6 – Giảm chấn Hình 2.6 Hệ thống treo Mc.pherson.
Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu. Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết.
Khối lượng không được treo nhỏ => Xe chạy êm hơn.
Cấu tạo đơn giản => Giá thành rẻ
Ít chi tiết, nhẹ => Giảm được phần khối lượng không được treo.
Khoảng chiếm chỗ của hệ thống treo nhỏ => Khoảng sử dụng khoang động cơ được tăng lên.
Do có khoảng cách lớn giữa điểm đỡ hệ thống treo => Dễ căn chỉnh góc đặt bánh xe.
2.1.2.2 Hệ thống treo sau Hyundai Tucson 2016
1- Đế chịu lực 9- Vòng bi.
3,4- Đế cao su 11- Tay kéo.
5- Tấm chắn gầm 12- Tay điều khiển.
6- Tay điều khiển khum 13- Thanh nối.
Hình 2.7 Hệ thống treo đa liên kết.
Hệ thống treo đa liên kết là loại hệ thống treo của xe có một hoặc nhiều tay đòn dọc Một định nghĩa rộng hơn có thể xem xét bất kỳ hệ thống treo độc lập nào có ba liên kết điều khiển hoặc nhiều hệ thống treo đa liên kết hơn Các cánh tay này không nhất thiết phải có chiều dài bằng nhau và có thể lệch khỏi hướng "rõ ràng" của chúng Nó được giới thiệu lần đầu tiên vào cuối những năm 1960 trên chiếc Mercedes- Benz C111 và sau đó là dòng W201 và W124 của họ
Thông thường, mỗi cánh tay có một khớp hình cầu hoặc ống lót cao su ở mỗi đầu Do đó, chúng phản ứng với tải trọng dọc theo chiều dài của chúng, ở dạng căng và nén, nhưng không bị uốn Một số liên kết đa sử dụng cần kéo, cần điều khiển hoặc xương đòn, có hai ống lót ở một đầu.
Ưu điểm: Hệ thống treo đa liên kết cho phép nhà thiết kế ô tô có khả năng kết hợp cả cảm giác lái tốt và khả năng xử lý tốt trên cùng một chiếc xe. Ở dạng đơn giản nhất, hệ thống treo đa liên kết là trực giao nghĩa là có thể thay đổi một tham số trong hệ thống treo tại một thời điểm mà không ảnh hưởng đến bất kỳ thứ gì khác Điều này trái ngược hoàn toàn với hệ thống treo xương đòn kép , trong đó việc di chuyển một điểm cứng hoặc thay đổi sự tuân thủ của ống lót sẽ ảnh hưởng đến hai hoặc nhiều tham số. Ưu điểm cũng mở rộng cho việc lái xe địa hình Hệ thống treo đa liên kết cho phép xe linh hoạt hơn; điều này có nghĩa đơn giản là hệ thống treo có thể di chuyển dễ dàng hơn để phù hợp với các góc độ lái xe địa hình khác nhau.
Nhược điểm: Hệ thống treo đa liên kết rất tốn kém và phức tạp Cũng khó điều chỉnh hình học nếu không có phân tích thiết kế hỗ trợ máy tính 3D đầy đủ Sự phù hợp khi chịu tải có thể có ảnh hưởng quan trọng và phải được kiểm tra bằng phần mềm mô phỏng nhiều vật thể.
Loại giảm chấn mà Hyundai Tucson 2016 sử dụng là kiểu ống đơn ở phía trước và kiểu ống kép ở phía sau
Kiểu ống đơn: a Cấu tạo:
Bên trong buồng khí và buồng dầu đươc ngăn cách bởi piston tự do Sở dĩ gọi như vậy bởi nó có thể tự chuyển động lên, xuống.
Hình 1.23 Giảm chấn ống đơn b Nguyên lý hoạt động:
Khi nén: Trong kỳ này cần piston đi xuống làm áp suất trong buồng dưới cao hơn buồng trên Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lên buồng trên qua van piston Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cản dòng chảy của van Khí cao áp cũng gây ra áp suất cao trong dầu ở buồng dưới, đẩy nó lên buồng trên một cách nhanh chóng và làm êm dịu kỳ nén Đảm bảo một lực cản ổn định
Khi trả: Quá trình trả cần piston di chuyển lên trên làm cho áp suất dầu ở buồng trên cao hơn buồng dưới Vì vậy dầu ở buồng trên được đẩy xuống buồng dưới qua van piston và sinh ra lực cản bởi van piston Do piston di chuyển lên trên, một phần đi ra khỏi xy lanh nên thể tích dầu bị nó chiếm chỗ giảm xuống Để bù lại, piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí áp suất cao phía dưới nó), một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt. c Đặc điểm:
- Tỏa nhiệt tốt do ống đơn tiếp xúc trực tiếp với không khí
Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo trên xe Hyundai Tucson 2016
2.2.1 Các thông số ban đầu
Nhóm các thông số tải trọng:
- Tải trọng toàn xe khi không tải G0 = 12800 N.
- Tải trọng toàn xe khi đầy tải GT = 17300 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 7000 N.
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 8500 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N.
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2T = 8800 N.
- Chiều dài cơ sở : L = 2670 (mm).
- Chiều rộng cơ sở : B = 1480 (mm).
- Kích thước bánh xe : Kí hiệu lốp 215/65R16.
- Khoảng sáng gầm xe khi đầy tải : Hmin = 100
- Khối lượng phần không treo : mkt 11x2 = 22 Kg
- Khối lượng phần bánh xe : mbx = 16 Kg.
Ne max = 156 (ml) / 6200 (v/ph) vmax = 195 (km/h).
2.2.1.1 Thông số cơ bản của hệ thống treo.
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số dao 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 90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao động của con người a Xác định độ cứng của lò xo. Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 90 l/ph Độ cứng của hệ thống treo được tính toán theo công thức :
Ta tính theo công thức sau:
- Khối lượng phần không treo : mkt = 22 kg
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải : MT0 = m10 - mkt - mbx
MT0 = 700 -22 - 16x2 = 646 Kg. m10 _ tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg.
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải : MT1 = m1T - mkt - mbx
MT1 = 850 - 22 - 16x2 = 796 Kg. m1T _ tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 850 Kg. Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải :
- Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình :
1 x(17927 + 22090) = 20008.5 N/m = 20.008 (N/mm). b Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ vừng tĩnh của hệ treo).
- Độ vừng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) : ft = 2
- Kiểm nghiệm lại độ vừng tĩnh C T = 20008 N/m.
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trong khoảng 60 90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra Do đó với bộ phận đàn hồi có độ cứng C T = 20.008 (N/mm) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế
Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ vừng tĩnh của hệ treo ft= 2 g
9 = 0.18 (m). c Xác định hành trình động của bánh xe (độ vững động của hệ treo )
Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm vào vấu tỳ hạn chế): fTổng = fđ + ft 4 + 180 = 324 (mm).
Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe. Với ụ hạn chế bằng cao su lấy đoạn biến dạng bằng 0,1 0,2 của toàn bộ chiều dài ụ d Kiểm tra hành trình động của bánh xe
Theo điều kiện : fđ H0 - Hmin
- H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
- Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 100 mm
Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để khụng xẩy ra va đập cứng vào ụ đỡ trước khi phanh :
Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính , trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và đầu xe sẽ bị xuống , lúc này fđ sẽ thay đổi
Từ công thức : fđ ft max b h g
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b =L.55 &30x55 =1.446m
- Chiều dài cơ sở xe L = 2630 mm.
- Chiều cao cơ sở xe hg = 500 mm.
* Xác định độ vừng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh : f0T = 1
646 x180 = 146(mm). e Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :
- : Hệ số cản tương đối = 0,2 ( = 0.15 ữ 0.3)
- Hệ số cản trung bình của giảm chấn quy dần về bánh xe :
Số liệu cơ sở để tính toán.
- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1480 mm.
- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 215/65R16 RbxA8.2 mm.
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): 0= 10 o
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng = 2 o
- Góc nghiêng ngang bánh xe(góc Camber): o=0 o
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng ro = -15 mm.
- Khoảng sáng gầm xe: Hmin 0 mm.
- Độ vững tĩnh fT = 180 mm.
- Độ vững động fđ = 144 mm.
- Độ vững của hệ treo ở trạng thái không tải f0T = 146 mm
- Chiều dài trụ đứng Kr = 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.
2.2.2 Động học hệ treo mc.pherson.
2.2.2.1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị).
Các bước cụ thể như sau : (Vẽ với tỉ lệ 1: 2 )
- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường : dd
- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vuụng gúc với dd.
- Trên Aod đặt AoBo = B/2 = 740 mm.
- Bo là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường
- Tại Bo dựng Boz vuông góc với dd.
- Trên đoạn AoBo đặt BoCo = |ro| mm.
- Tại Co dựng Con tạo với phương thẳng đứng một góc o o
- Trên Boz đặt BoB=rbxA8.2 mm.
- Tại B dựng đường vuông góc với Boz cắt Con tại C2 C2là điểm nối cứng của trụ bánh xe với trụ xoay đứng
- Trên Con từ C2 đặt về phía trên và phía dưới các đoạn :
C1, C2 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 đầy tải như sau : Khi hệ treo biến dạng lớn nhất , nếu coi thựng xe đứng yên thì bánh xe sẽ dịch chuyển tịnh tiến lên tới điểm B1
Hình 2.11: Đồ thị xác định chiều dài đòn ngang
Nếu coi khảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so với trạng thái khi không tải
Khi đó BoB1 = fđ + ft - fot.
Nối D1O2 thì D1O2 là đường tâm trụ xoay đứng ở vị trí hệ treo biến dạng lớn nhất.Trong quá trình chuyển dịch bánh xe,k/c CoC1 không thay đổi,do đó trên D1O2 ta lấy D1D2 = CoC1.D2 là vị trí khớp cầu ngoài của đòn ngang ứng với trạng thái hệ treo biến dạng lớn nhất.
Như vậy C1 và D2 sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn dưới
- Kẻ đường trung trực kk của C1D2.
- Từ A4 kẻ đường tt // dd.
- Xác định giao điểm O1 của tt với kk O1 chính là tâm khớp trụ trong của đòn ngang
Khoảng cách từ O1 tới đường đối xứng của xe phải sao cho có thể bố trí khoang chứa hàng hoặc cụm máy Nếu nó không phù hợp thì có thể cho thay đổi khoảng sáng gầm xe trong giới hạn cho phép
- Nếu kéo dài O1C1 và kẻ đường vuông góc với O2Co thì chúng gặp nhau tại P ( tâm quay tức thời của bánh xe ).
- Nối PBo và kéo dài cắt Aom tại S(S là tâm quay tức thời của cầu xe cũng như là thùng xe trong mặt phẳng ngang cầu xe ).
- Đo khoảng cách O1C1 rồi nhìn tỉ lệ ta đựơc độ dài đòn chữ ‘A’ của hệ treo :
Phương pháp tính chiều dài đòn ngang Ld ,theo phương pháp giải tích
Trong hệ tọa độ Đề-Các (XOY), cho 2 điểm A và B đó biết:
+ Phương trình đường thẳng AB là: y = A B
+2 Khoảng cách giữa hai điểm A và B là: lAB = ( x A x B ) 2 ( y A y B ) 2
+3 Phương trình đường thẳng (d) vuông góc với (AB) tại điểm C là: y b y X y x x
; với điều kiện: yC b y xC y x x
Trình tự xác định kích thước đòn ngang bằng phương pháp giải tích:
●1 Trước hết coi mặt phẳng [zB0d_d] như là hai trục tọa độ của hệ tọa độ Đề-Các: dd _ trục hoành B 0 z _ trục tung
●2 Xác định được tọa độ điểm B: B0B = rbx
●3 Xác định được tọa độ điểm C0: B0C0 = r0
●4 Xác định được phương trình đường thẳng C0n hệ số góc là (90 0 - 0 ) đi qua điểm C0.
● Xác định được tọa độ điểm O : O C n k/cách từ O2 tới dd là:750(đơn vị)
●6 Xác định được phương trình đường thẳng BC2
Xác định được tọa độ điểm C2, là giao điểm của hai đường thẳng
●7 Xác định được tọa độ điểm C1: C2C1 = Kr/2
●8 Xác định được tọa độ điểm B1: B0B1 = fđ + ft + fot
●9 Xác định được tọa độ điểm D1: B1D1 B0z
●10 Khi đó được phương trình đường thẳng D1O2
biết tọa độ của hai điểm D1 và O2
●11 Xác định được tọa độ điểm D2: D2 D 1 O 2
●12 Xác định được phương trình đường trung trực của đoạn thẳng C1D2
( gọi là đường thẳng: l) biết điểm C1 biết điểm D2.
●13 Xác định được phương trình đường thẳng p: p // dd đường thẳng p cách gốc tọa độ B0 một đoạn là: ( hg + fđ + ft - fot )
●14 Giao điểm của hai đường thẳng: l và p lúc này sẽ là: l giao p tại điểm O1.
Xác định được tọa độ điểm O1 (**)
Từ (*) và (**), tính ra được khoảng cách:
2.2.2.2 Đồ thị động học để kiểm tra động học hệ treo.
Khi hệ treo biến dạng thì các góc nghiêng ngang trụ đứng, khoảng cách giữa hai vết lốp sẽ thay đổi
Các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường là: 0, 1, 2, 3, 4.
Các góc nghiêng ngang trụ đứng lần lượt là: 0, 1, 2, 3, 4
Hình 2.12 Đồ thị động học
2.2.2.3 Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson
Ta có sơ đồ hình học của hệ thống treo:
Hình 2.13 Mối quan hệ hình học giữa các góc đặt
Từ đồ thị động học đó xây dựng ở trên ta có độ dài các đoạn: ld = O1C = 297,88 (mm).
+ ở trạng thái tĩnh, ta có:
+ Khi bánh xe chuyển vị lên một đoạn là: ÄH, thí điểm C sẽ dịch chuyển trên cung tròn tâm O1 bán kính là ld một đoạn là: CC’ và đòn ngang sẽ quay đi một gúc làÄỏ. Lúc này góc giữa đòn ngang và phương ngang ban đầu sẽ là:α – Δα.
+ Khi đó ta có thể coi điểm C’ gần như thẳng đứng nằm trên phương CC2.
+ Và ta cóC’C2 chính là đoạn chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng.Tức là: C’C2 = ΔH
Suy ra, ta có: ΔH = ld* sin(α – Δα) ;
Mà độ sai lệch vết lốp xe ΔB chính bằng: ΔB = 2 C’C’’ = 2.ld tg Δα sin Δα (1).
+Ta xét mối quan hệ giữaαvà δ:
Từ hình vẽ trên ta có độ dài của các đoạn:
Và: OC2 = O2C1.tangδ = (OO2 + OC1).tangδ ;
Mặt khác thì ta có:OC2 = O1C2 - OO1 = ld.cosδ - OO1 ;
Vậy ta suy ra: OC2 = ld.cosα - OO1 = (OO2 + OC1).tangδ ;
=> ld.cosα - OO1 = (OO2 + ld.sinα)tangδ;
Suy ra: tangδ = ld.cosα - OO1/(OO2 + ld.sinα) ;
2.2.3 Đồ thị động học hệ treo Mc.Pherson.
Bằng cách xây dựng đồ thị động học của hệ treo (hình 2.15) với các thông số đó tính toán ở phần trên ta xác định được sự thay đổi chiều rộng cơ sở B và góc nghiêng ngang của trụ xoay đứng Kết quả đưa ra trên đồ thị quan hệ giữa chúng với sự biến dạng của hệ treo như sau :
2.2.3.1 Các chế độ tải trọng tính toán. a Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Trên sơ đồ phân tích lực tồn tại lực Z,X nhưng tính với giá trị cực đại (vắng mặt lực Y).
Tính trong trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại:
Ztt - tải trọng thẳng đứng tính toán cho một bên bánh xe. mp - hệ số phân bố tải trọng khi phanh gấp, mp = 1.2
G1 - trọng lượng tĩnh đặt trên cầu trước (khi đầy tải).
Xmax - lực dọc lớn nhất tác dụng tại điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. ử - hệ số bám dọc lấy bằng 0.75
Gbx - khối lượng cụm bánh xe (gồm bánh xe,larăng và cơ cấu phanh), Gbx = 270(N). b Trường hợp lực ngang cực đại
Trên sơ đồ có mặt lực Z và Y (vắng mặt X).
Các lực được tính toán như sau:
B - chiều rộng vết bánh xe, B = 1.480 (m). hg - chiều cao trọng tâm xe, hg = 0.5 (m). φ * y- hệ số gia tốc ngang, lấy bằng 0.6g. φy - hệ số bỏm ngang, lấy bằng 1.
*1 = 21130 (N) c Trường hợp chịu tải trọng động
Trên sơ đồ chỉ có lực Z (vắng mặt X,Y).
G1- tải trọng đặt trên cầu trước. kd- hệ số tải trọng động, kd = 1.8 - 2.5 với xe du lịch chạy trên đường tốt
2.2.3.2 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 cụn,thanh xoắn.Trong mục này chỉ đề cập tới việc tính lực và chọn cách bố trí lò xo trụ. Độ cứng và chuyển vị của lò xo l bx l lx
Hành trình làm việc: flx = bx lx l l
*cos lx *cos lx ; Độ cứng theo trục tâm:
Trong đó: f = ft + fđ tổng hành trình làm việc của bánh xe.
Clx - độ cứng phần tử đàn hồi.
Flx - hành trình làm việc của lũ xo. a Độ cứng và hành trình giảm chấn
Kết cấu bố trí giảm chấn thường gặp như hình vẽ dưới đây.
Trục của giảm chấn không trùng với đường tâm trụ đứng thường gặp trên xe : ro
(bán kính quay bánh xe dẫn hướng) và góc nghiêng ngang trụ đứng khá lớn.
- Hành trình làm việc: fgc = bx gc l l
- Hệ số cản theo tâm trục:
2.2.3.3 Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng: a Trường hợp chỉ có lực Z (vắng lực X,Y )
- Phản lực tại Z đặt tại bánh xe gây nên đối với trục đứng AB:
- ZAB cân bằng với Zlx:
- Tại đầu A lực dọc theo phương giảm chấn tác dụng:
- Lực Z gây ra lực ngang ZY và mômen MZ:
Z - tảI trọng thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe,
Z = 0.5.G1 = 0.5.8500 = 4250 (N) ro - là bán kính quay bánh xe quanh trụ đứng, 0,015(m)
ZAB - lực dọc theo phương trụ đứng.
ZY - lực ngang tác động lên bánh xe. Δ - góc nghiêng ngang trụ đứng,δ = 10 o
Và có MZ tạo nên hai phản lực tại A và B là AMZ , BMZ
AMZ = BMZ MZ m+n Z r cosδo m+n 4250.0,015.cos10 0
- Trong đó: m = C2O2 = 462 (mm). n = C1C2 =Kr/2 = 75 (mm) rbx: bán kính bánh xe, 298 (mm)
- Còn ZY gây ra hai phản lực AZY và BZY:
+ Khi tính toán thì cánh tay đòn m thay đổi, nên có thể lấy ở trạng thái chịu tải trọng tĩnh lớn nhất.
+ Khi góc δ bé có thể bỏ qua : cosδ = 1 và sin δ = 0.
Như vậy tổng lực tác dụng lên đầu A và B là: Đầu A: ZA = 4185 (N).
AMZ + AZY = 117 + 306 = 423 (N). Đầu B: BMZ + BZY = 117 + 1044 = 1161 (N).
Trên đòn ngang tại điểm C có lực liên kết:
- Các phản lực tại gối tựa D và E là:
Trong đó: d1 ,d2 - là khoảng cách từ hai đầu khớp bản lề trong của càng A tới khớp cầu ngoài của càng b Trường hợp chịu lực phanh cực đại chỉ có thành phần Z và X t s n r
- 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:
+ Lực Xo gây nên các phản lực tại A và B là AX và BX:
- Mômen MX gây nên tại A và B:
- Lực X gây nên đòn ngang đặt tại điểm S là SY và tạo nên các phản lực
+ lS -chiều dài đòn ngang Theo số liệu tham khảo
+ chọn: s =m , t =n Và tỉ số truyền S o l r
- Trong đó: s,t - kích thước để lắp đòn ngang
Như vậy các lực tác dụng lên trụ đứng:
- Theo phương Y: AMZ + AZY -AS = 115 + 302 - 197 = 220 (N).
- Theo phương Y: BMZ + BZY + BS = 115 + 1029 +1213 = 2357 (N).
CX gây nên các thành phần lực tại gối D và E:
CY gây nên các phản lực tại gối D và E:
Tại D có: DX , DY , DYX
Tại E có: EX , EY , EYX. c Trường hợp chịu lực bên cực đại,chỉ có hai thành phần Z và Y
-Tác dụng của thành phần lực Z và các phản lực tương tự như ở phần trên.
-Tác dụng của thành phần lực ngang Y như hình vẽ dưới.
-Lực ngang Y gây nên đối với trụ đứng AB các phản lực AY , BY:
-Các lực tác dụng lên trụ đứng:
-Các lực tác dụng lên đòn ngang:
Tại C: CYY = BY - BMZ - BZY = 11471 (N)
2.2.4 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính.
2.2.4.1 Đòn ngang chữ A. Đòn ngang dưới cơ cấu trục hình chữ A được bắt vào thân xe qua 2 khớp trụ Đầu ngoài bắt với cam quay Rô-tuyn Việc sử dụng 2 đầu trong nối với thân xe bằng khớp bản lề để tăng độ cứng vững cho hệ treo.
Trạng thái chủ lực chủ yếu là kéo, nén, uốn, tiết diện của đòn ngang dưới , tham khảo và khi kiểm bền giả thiết rằng : một phần càng chữ A chịu toàn bộ tải trọng Do vậy có thể tính toán như sau : a Trường hợp 1 : Chỉ có lực Z
Fy = CY = 1161 (N); Fz = ZAB = 4185 (N). Đòn ngang dưới sẽ chịu kéo và uốn dọc :
-Fz đúng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy
-ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức :
Thay vào ta có : max = 3/2* 4185/2400 = 2.62(N/mm 2 )
Với vật liệu hợp kim nhôm AlZnMgCu1,2F50, ta có: bQ0 Mpa.
. Suy ra: max< []. với n = 1,5 : hệ số an toàn
Với đòn ngang dưới thoả mãn điều kiện bền về mặt cắt
+ Thành phần Fz gây ra mômen uốn dọc có giátrị lớn nhất tại điểm bắt của đòn ngang vào khung xe Do khớp nối là khớp trụ do đó tại tâm khớp mômen uốn sẽ bằng
0 Ta kiểm nghiệm tại mặt cắt sát gần đó (mặt cắt 1-1) ứng suất uốn lớn nhất được xác định theo công thức :
Mu : mô men uốn trên mặt cắt ngang
Jx : mô men quán tính của mặt cắt ngang
Y: tung độ của điểm đang xét đến trục trung hoà OE
Mu = Fz l = 4185*300 = 1255500 (N.mm 2 ). với: l - chiều dài khoảng cách từ điểm F đến mặt cắt 1-1 ; l00(mm).
= 320000 (mm 4 ). y : lấy tại điểm có tung độ max y = 30 (mm).
Thay các giá trị trên vào công thức ta có :
Với vật liệu là hợp kim nhôm AlZnMgCu1,5F50 : b = 510 (MPa).
Nên thỏa mãn điều kiện bền uốn.
+ Thành phần Fy gây ra kéo đứng tâm
[k] Thỏa mãn điều kiện bền. b.Trường hợp 2 : Chỉ có lực Z và X
Fz : đúng vai trò là lực cắt và gây ra mô men uốn dọc trong mặt phẳng (zoy).
Qy : lực cắt Qy = Fz = 4185 (N/mm 2 ).
Với vật liệu là hợp kim nhôm AlZnMgCu1,5F50 b = 510 (Mpa)
+ Fz gây ra mômen uốn dọc :Tương tự trường hợp 1 ta có:
Mà mômen Mu=Fz.lA85*300 = 1255500 (N.mm).
Thành phần Fy gây ra kéo đứng tâm:
0.98 (N/mm 2 ) [k] 10 (N/mm 2 ).Thoả mãn bền.
Thành phần Fx gây ra lực cắt và mômen uốn ngang trong mặt phẳng (xoy):
+ ứng suất tiếp max xác định theo công thức:
Qy : lực cắt Qy = Fx = 5406 (N).
Với vật liệu là hợp kim nhôm AlZnMgCu1,5F50 b = 510 (Mpa)
+Fx gây ra mômen uốn ngang : ứng suất uốn lớn nhất xác định theo công thức:
Mà mômen Mu=Fx.lT06*300 = 1621800 (N.mm 2 ).
[u] Thỏa mãn bền. c.Trường hợp 3 : Chỉ có lực Z và Y
Càng A sẽ chịu nén, tính tóan như trên ta cũng thu được kết quả:
+ Thành phần Fy gây ra nén đứng tâm:
[n] Thỏa mãn điều kiện bền nén.
*Ngoài ra, do đòn A chịu nén đứng tâm ở trường hợp này nên cần phải kiểm tra thêm điều kiện ổn định:
Kiểm tra hệ số ổn định của càng A:
[n 0 ] = 2-3, hệ số ổn định cho phép tối thiểu.
Plim_ Lực giới hạn cho ổn định.
Với:E: Mô đun đàn hồi của vật liệu E = 2.10 -6 (KG/cm 2 ).
J: Mô men quán tính nhỏ nhất của càng A
: Hệ số phụ thuộc vào liên kết =0,5 l: chiều dài của càng l = ld = 370 (mm).
= 8361 > [n] = 2 Nên đòn ngang chữ A đủ ổn định.
Tóm lại đòn A thỏa mãn điều kiện bền trong mọi trường hợp chịu lực khác nhau.
Rôtuyn là khớp cầu để giữa đòn ngang và cam quay Trạng thái làm việc của rôtuyn chủ yếu chịu lực cắt , uốn
F = 13783 (N). ở đây ta tính cho trường hợp 3 có lực cắt lớn nhất Qc = 13783 (N).
-S diện tích tiết diện nguy hiểm : mặt cắt 1-1
d - đường kính chỗ thắt rôtuyn, d = 20(mm).
Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có:
Vậy rôtuyn đảm bảo bền cắt.
Tính theo ứng suất uốn:
Mu : mụmen chống uốn; h: tung độ lớn nhất , h mm.
Kiểm tra theo ứng suất uốn: Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có:
u u Rôtuyn thoả mãn bền uốn.
Tính theo chống dập : cd S cd
; Trong đó: Scd : diện tích mặt chống dập, lấy bằng 2/3 diện tích mặt cầu
* Tính theo trường hợp có lực Fz lớn nhất : Fz = 13783 ( N )
Mà ta có: [cd] = 150 (N/mm 2 )
Vậy cd [cd] Do vậy Rôtuyn thoả mãn điều kiện bền.
Trong hệ thống treo , lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z , mà không truyền lực dọc lực ngang
KHAI THÁC KỸ THUẬT HỆ THỐNG TREO TRÊN XE
Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo trước
3.1.1 Chẩn đoán hệ thống treo trước a Cơ cấu treo hoạt động có tiếng ồn
* Hiện tượng: Khi ôtô hoạt động nghe tiếng ồn khác thường ở cụm cơ cấu treo, tốc độ càng lớn tiếng ồn càng tăng.
- Lò xo gãy, các đòn liên kết nứt hoặc cong;
- Chốt cầu, chốt xoay và bạc mòn, khô mỡ bôi trơn;
- Thanh ổn định bị mòn, cong gãy hoặc lỏng các mối lắp nối;
- Giảm chấn khô dầu. b Ô tô vận hành không ổn định
* Hiện tượng: Khi ôtô vận hành, khung vỏ xe rung không ổn định tốc độ càng lớn sự rung không ổn định càng tăng
- Thanh ổn định hoặc lò xo gãy đứt;
- Các đòn liên kết cong hoặc nứt gãy;
- Hư hỏng giảm chấn: Mòn pittông, xi lanh và các đệm cao su, gãy đầu định vị;
- Hư hỏng lò xo: Nứt hoặc gãy
3.1.2 Trình tự tháo hệ thống treo trước
STT Nguyên công Hình vẽ minh hoạ Dụng cụ Yêu cầu kỹ thuật
Trước tiên phải kích dầm dọc tại vị trí dưới khung xe tháo bánh xe ra
Khẩu,tuýp, tay vặn,tay nối Đảm bảo xe được kê chắc chắn,tránh làm cong ,gãy bu lông
Tháo dời các kẹp và ống dẫn dầu ra khỏi giảm sóc
Cờlê,tuốc lơ vít 2 cạnh
Lau sạch,bịt lỗ dầu ở giảm sóc và ống dẫn dầu bằng rẻ sạch
Nới lỏng bulông nối bộ giảm sóc với dầm cầm và khung xe
Khẩu tuýp Tránh làm cong bu lông
Nới các đai ốc bắt lắp giảm chấn với bánh xe, rồi nhấc giảm sóc ra khỏi thân xe.
Khẩu, tay nối,tay vặn
Không làm cong trục giảm chấn, không làm rách máng che bụi của giảm chấn
Tháo thanh ổn định và thanh giằng khỏi đòn dưới.
Cờlê Không làm cong thanh ổn định với thanh giằng
Tháo thanh ổn định và thanh giằng khỏi giá bắt thanh giằng.
Cờlê Không làm cong thanh ổn định với thanh giằng
Tháo cam quay khỏi khớp cầu ở đầu cuối trụ đứng
Không làm biến dạng cam quay và khớp cầu
Tháo bu lông bắt trụ đứng với cam quay dùng búa gõ mạnh vào cam quay để tách cam quay với trụ đứng.
Không làm biến dạng cam quay
Tháo trục đòn dưới ra khỏi xà ngang, tháo đòn dưới ra khỏi thân xe
Cờlê Không làm biến dạng đòn dưới
Tháo khớp cầu nối cam quay với đòn dưới
Dụng cụ chuyên dụng (ST 2401),cờ lê
Không làm biến dạng cam quay và khớp cầu
3.1.3 Bảo dưỡng và sửa chữa a Bảo dưỡng
- Dùng dung dịch rửa, bơm hơi, giẻ sạch để làm sạch, khô bên ngoài các chi tiết; -Kiểm tra bên ngoài các chi tiết: Các đòn liên kết, chốt cầu và bạc
-Kiểm tra và quan sát kỹ các chi tiết bị nứt và chờn hỏng ren;
- Bơm mỡ các chốt cầu và bạc;
-Thay thế các chi tiết theo định kỳ và bị hư hỏng. b Sửa chữa
Chốt xoay, chốt cầu và bạc
* Kiểm tra: Dùng pan me và đồng hồ so để đo độ mòn bạc và chốt (độ mòn không lớn hơn 0,2 mm) và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt.
* Sửa chữa: Chốt và bạc mòn quá giới hạn cho phép có thể hàn đắp gia công lại kích thước ban đầu hoặc thay thế.
Các đòn và các thanh ổn định
* Kiểm tra: Dùng thước cặp để đo độ mòn của lỗ chốt so với tiêu chuẩn kỹ thuật. Dùng kính phóng đại để quan sát các vết nứt bên ngoài lá nhíp và các quang nhíp, ốp nhíp.
*Sửa chữa: Các đòn và thanh mòn lỗ chốt có thể hàn đắp và doa lại kích thước, cong có thể nắn hết cong, bị nứt đều được thay thế.
Giảm chấn và lò xo
* Kiểm tra: Dùng pan me, đồng hồ so để đo độ mòn của pittông, xi lanh và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt của lò xo.
*Sửa chữa: Giảm chấn mòn hỏng phải thay thế đúng loại, khô dầu phải thay dầu đúng loại Lò xo nứt hoặc gãy phải được thay thế đúng loại.
3.1.4 Lắp hệ thống treo trước
Trình tự lắp ngược lại với trình tự tháo (sau khi sửa chữa và thay thế các chi tiết hỏng).Chú ý tra mỡ bôi trơn các chi tiết chốt xoay, chốt cầu và bạc.
