TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO
Nhiệm vụ, công dụng, yêu cầu, phân loại
- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô;
- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh;
- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọi điều kiện chuyển động.
Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu hay hệ thống chuyển động Hệ thống treo được hiểu ở đây là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây:
+ Tạo điều kiện thực hiện cho bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắc dọc;
+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên;
+ Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo và lực phát sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mômen phản lực đén gầm và thân xe;
+ Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không bằng phẳng;
+ Khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng xẽ chịu ảnh hưởng của những dao động do mặt đường mấp mô gây ra Những dao động này ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ của xe, hàng hoá, và đặc biệt là người ngồi trên xe Vì vậy, tính êm dịu của xe là một trong những tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng của 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 trên xe để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định.
1.1.3 Yêu cầu a Phần tử đàn hồi
Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi ô tô chuyển động. Để thực hiện các nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằm tạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tử đàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng) Chuyển dịch của phần tử được treo không quá lớn Kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo trọng tâm xe thấp Làm việc tin cậy an toàn, tuổi thọ cao, chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận tiện, quá trình làm việc êm dịu không có sự va đập cứng. b Phần tử dẫn hướng
Phần tử dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe (hay vỏ xe) Động học của phần tử dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô Để thực hiện chức năng, nhiệm vụ trên, phần tử dẫn hướng cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
+ Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động;
+ Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng vì khi thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay đổi góc ), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không bám đúng đường;
+ Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe mà không gây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh treo; + Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vào nhau;
+ Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé Bộ phận hướng có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi (khoảng cách nhíp), tuỳ theo bộ phận hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, bộ phận nhíp còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên;
+ Bộ phận hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô thuận tiện; + Kết cấu bộ phận hướng đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng;
+ Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo. c.Phần tử giảm chấn
Giảm chấn để dập tắt các dao động của thân xe và lốp xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng giảm chấn thuỷ lực. Để đảm bảo thực hiện được nhiệm vụ trên, giảm chấn cần phải:
+ Dập tắt nhanh các dao động của thân xe có tần số và biên độ lớn;
+ Dập tắt chậm các dao động của thân xe có tần số và biên độ nhỏ;
+ Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe;
+ Làm việc ổn định khi ô tô chuyển động trong các điều kiện đường xá khác nhau và nhiệt độ không khí khác nhau;
+ Trọng lượng, kích thước bé, giá thành hạ.
1.1.4 Phân loại a Theo bộ phận đàn hồi
Theo bộ phận đàn hồi hệ thống treo được chia ra thành những loại sau đây: -Loại lò xo;
- Loại liên hợp. b.Theo bộ phận dẫn hướng
Theo đặc điểm của bánh xe và các cách bố trí các bộ phận trên theo các cách khác nhau sẽ chia ra làm 2 nhóm là: hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
*Hệ thống treo phụ thuộc
Trong hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe được đặt trên một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia.Trong hệ thống treo phụ thuộc có các loại sau: -Loại dầm xoắn;
-Loại lò xo (lá nhíp).
*Hệ thống treo độc lập
Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo co chuyển vị của các bánh xe trên cùng 1 cầu là độc lập đối với thùng xe (Khi một bánh xe chuển vị không xảy ra chuyển vị liên kết của bánh xe còn lại) Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau:
5 2 3 a) Hệ thống treo phụ thuộc b) Hệ thống treo độc lập
Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống treo
1 Thùng xe; 2 Bộ phận đàn hồi; 3.Bộ phận giảm chấn; 4 Dầm cầu
5 Các đòn liên kết của hệ treo
Cấu tạo chung của hệ thống treo
Trên ô tô hiện nay thường sử dụng 2 nhóm hệ thống treo là hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhiều ở ô tô tải còn hệ thống treo độc lập được sử dụng ở nhiều ô tô du lịch.Hệ thống treo gồm 3 bộ phận cơ bản là: Bộ phận dẫn hướng, bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn.
Bộ phận đàn hồi là bộ phận mềm nối giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60 80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng Nó bao gồm 1 hay 1 số phần tử đàn hồi và được chia ra loại phần tử đàn hồi bằng kim loại ( nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn) và phần tử đàn hồi phi kim loại ( vấu cao su, khí nén, thuỷ khí…).
Bộ nhíp lá được cấu tạo bởi các lá nhíp dẹt tiết diện hình chữ nhật,có độ dài và bán kính cong khác nhau, xếp chồng lên nhau Các lá nhíp được bắt chặt với nhau và chống xô dọc bằng bu lông chữ U, chống xô ngang bằng các quang nhíp phụ.
Hình 1.2 Bộ phận đàn hồi loại nhíp
1 Khung xe ; 2 Vấu chống va đập; 3 Chốt
4 Lá nhíp; 5.Quang nhíp; 6 Quang treo.
Lò xo trụ chủ yếu sử dụng trong ô tô du lịch làm bộ phận đàn hồi Lò xo trụ có thể có tiết diện tròn hay vuông.
1 Dầm cầu; 2 Đòn dưới; 3.Lò xo trụ.
Lò xo trụ được làm từ dây thép lò xo đặc biệt, quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do nó bị nén Lúc này, năng lượng ngoại lực được dự trữ và va đập bị giảm bớt Lò xo được dùng nhiều ở xe du lịch với hệ thống treo độc lập.
Thanh xoắn được dùng ở một số ô tô du lịch, có kết cấu đơn giản nhưng bố trí khó khăn vì thanh xoắn có chiều dài khá lớn Nó là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó cản lại “sự lắc” của xe Một đầu thanh xoắn được cố định vào khung, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn.Thanh xoắn cũng có thể được dùng làm thanh ổn định.
Hình 1.4 Bộ phận đàn hối loại khí.
1 Bình chứa khí; 2 Bộ giảm chấn; 3 Bộ dẫn hướng.
Bộ phận đàn hồi loại khí có cấu tạo theo kiểu bình cao xu, trong đó có chứa khí nén
Có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo ( bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi ) để cho ứng với tải trọng tĩnh khác nhau thì độ võng tĩnh và tần số dao động riêng không đổi.
Hình 1.5 Bộ phận đàn hồi thủy khí.
1 Chất khí; 2 Pít tông ngăn cách; 3 Van tiết lưu
4 Pít tông và đòn đấy giảm chấn; 5 Chất lỏng
Bộ phận đàn hồi thủy khí là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành là khí nén.Hệ treo thuỷ khí có bộ phận đàn hồi và giảm chấn kết hợp Bộ phận thuỷkhí có 2 buồng: Buồng trên là khí nén, buồng dưới là chất lỏng Ngăn cách 2 buồng là màng cao xu hoặc piston Phần thân là ống giảm chấn Bên trong ống giảm chấn là chất lỏng điền đầy giữa ống xi lanh và piston, có các van tiết lưu cho phép dầu chảy qua Do làm kín chất lỏng dễ dàng hơn chất khí nên bộ phận đàn hồi thủy khí gọn hơn bộ phận đàn hồi khí.
*Đàn hồi loại cao su
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực.
Bộ phận dẫn hướng dùng để xác định động học và tính chất dịch chuyển của các bánh xe tương đối với khung hay vỏ xe Nó còn được dùng để truyền lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh), lực ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh
Bộ phận dẫn hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng Điều này phụ thuộc vào số khớp, số điểm phải bôi trơn của hệ thống treo và số các đăng ( đối với bánh xe chủ động ).Trọng lượng bộ phận dẫn hướng và đặc biệt là phần không được treo phải nhỏ Khi giảm được trọng lượng phần không được treo sẽ làm tăng độ êm dịu của xe.
Hình 1.6 Bộ phận dẫn hướng
1 Bộ phận dẫn hướng 1 đòn ngang; 2 Bộ phận dẫn hướng 2 đòn ngang bằng nhau;3 Bộ phận dẫn hướng hai đòn ngang không bằng nhau.
Hiện nay thường dung hai loại giảm chấn:
- Giảm chấn ống: Giảm chấn 1 lớp vỏ và giảm chấn 2 lớp vỏ.
Giảm chấn đòn có cấu tạo như hình vẽ Thân giảm chấn được bắt với khung xe, cần lắc nối với dầm cầu Bên trong giảm chấn có xi lanh, 2 piston tì vào cam quay có gắn van 1 chiều, các van tiết lưu và đường dẫn dầu nối các không gian A và B Bên trong xi lanh chứa dầu.
Hình 1.7 Bộ phận giảm chấn đòn 1.Cam quay; 2 Mức dầu; 3 Cần lắc; 4 Đòn dọc; 5 Gắn với dầm cầu;
6 Van tiết lưu 2; 7 Đường dầu 2;8 Van 1 chiều;9 Đường dầu 1;
10 Van tiết lưu 1; 11 Lò xo yếu; 12 Lò xo van mạnh
*Bộ phận giảm chấn ống
- Bộ phận giảm chấn ống 1 lớp vỏ
Hình 1.8 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ có tác dụng hai chiều
1 Van 1chiều; 2 Đũa đẩy; 3 Cụm làm kín; 4 Xy lanh;
5.Buồng chứa dầu; 6 Pít tông; 7 Van một chiều;8 Khoang chứa khí
- Giảm chấn ống hai lớp vỏ
Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều Trong đó: 1 Khoang vỏ trong; 2 Phớt làm kín; 3 Bạc dẫn hướng;
4 Vỏ chắn bụi; 5 Đũa đẩy; 6 Piston; 7 Van cố định; 8 Vỏ ngoài
Lựa chọn phương án thiết kế
Căn cứ vào nhiệm vụ đồ án được giao và phân tích kết cấu của các hệ thống treo ở trên, từ nhiệm vụ đề tài được giao là: “Tính toán thiết kế hệ thống treo xe du lịch ” Sinh viên chọn phương án thiết kế treo cầu trước là hệ thống treo độc lập dùng đòn kép thanh xoắn, hệ treo cầu sau loại nhíp với ống giảm chấn.
Nội dung, phương pháp nghiên cứu
1.4.1 Phương pháp nghiên cứu Đồ án được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thông qua việc tính toán thiết kế theo các tài liệu tiêu chuẩn đã được công bố, cùng với đó là kết hợp nghiên cứu tham quan thực tế đối với loại xe cơ sở thiết kế.
1.4.2 Nội dung Đồ án gồm ba chương:
-Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo;
-Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống treo;
-Chương 3: Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chửa hệ thống treo.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
Tính toán các thông số cơ bản
2.1.1 Các thông số ban đầu
Tên thông số Ký hiệu Đơn vị
1 Kích thước bao LxBxH mm 4805x1770x18
2 Chiều dài cơ sở L 0 mm 2680
3 Chiều rộng cơ sở trước / sau B 0 mm 1480/1455
4 Khoảng sáng gầm xe h s mm 210
Phân bố lên cầu trước
Phân bố lên cầu sau
Phân bố lên cầu trước
Phân bố lên cầu sau
7 Khối lượng không treo cầu trước
Khối lượng không treo cầu sau
8 Công suât cực đại Nemax kw/vg 81/3900
9 Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng 0 Độ 11
10 Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng
11 Góc nghiêng ngang bánh xe o Độ 0
12 Bán kính vết bánh xe quay quanh trụ đứng ro mm 16
13 Chiều dài trụ đứng Kr Mm 160
14 Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường hs mm 50
2.1.2 Tính các thông số cơ bản a.Chế độ tải tĩnh
Khối lượng phần treo trước ở trạng thái không tải : MT0 = G01 -Mkt
Khối lượng phần treo trước ở trạng thái đầy tải : MT1 = Ga1 -Mkt
Trọng lượng phân bố lên cầu sau khi không tải:
Trọng lượng phân bố lên cầu sau khi đầy tải:
Tải trọng tác dụng lên 1 bên nhíp sau khi không tải:
Tải trọng tác dụng lên 1 bên nhíp sau khi đầy tải:
Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía sau:
* Xác định độ cứng của hệ thống treo trước (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 chọn sơ bộ n Độ cứng của hệ thống treo được tính toán theo công thức :
) 2 Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải:
) 2 = 23561,38 ( N/m). Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải:
) 2 = 31238,72 (N/m). Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình:
Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo) Độ võng tĩnh của hệ treo: ft = 2
Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh với C T = 27400,05 (N/m).
= 74,52 (l/ph) Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trongkhoảng 6090 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra Do đố với bộ phận đàn hồi cố độ cứng C T = 27400,05(N/m) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế
Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo): fđ = (0.7 1.0)ftChọn fđ = 0,8ft = 0,8.160 = 128(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 0,10,2 của toàn bộ chiều dài ụ
Kiểm tra hành trình động của bánh xe: theo điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầm xe tối thiểu Hmin
Theo điều kiện: fđ H0 - Hmin
Trong đó: - H0: Khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
- Hmin: Khoảng sáng gầm xe tối thiểuHmin = 210 (mm)
Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không 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 dìm xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi
Từ công thức: fđ ft max b h g
Trong đó:- Hệ số bám max = 0,7.
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau: b =L.55 &80.55 =1,474 (m)
- Chiều dài cơ sở xe L = 2680( mm).
- Chiều cao cơ sở xe hg = 550 (mm).
Hình 2.1 Sơ đồ phân bố lực
*Xác định độ võng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh:
Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn: KTB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo:
Trong đó: - : Hệ số cản tương đối = 0,2.
Hệ số cản trung bình của giảm chấn quy dẫn về bánh xe:
* Xác định độ cứng của HTT sau
30 t n f ft: Độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)
Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo sau: ntr= 75 (lần/phút).
Độ cứng sơ bộ của hệ thống treo:
*Xác định độ võng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh:
M f f M (mm). Độ võng động (fđ): fđ=0.75ft = 0.75.16 = 12 (cm) Độ võng tổng cộng: f0 = fđ + ft = 16 + 12 = 28 (cm)
- Kđ: hệ số tải trọng động Kđ d t t f f f
b.Chế độ tải trọng động
*Các lực tác dụng lên bánh xe
Hình 2.2 Lực tác dụng lên bánh xe
Lực dọc:Fx(gồm lực kéo Pk và lực Pp)
-Lực kéo Pk xuất hiện do Mk(mômen kéo ) của xe chủ động tác dụng lên mặt đường Pk=Z.x
Trong đó: Z- Trọng lượng bám(tải trọng thẳng đứng)
Lực bên:Fy xuất hiện do tác dụng của mặt đường lên bánh xe khi ôtô vào vòng cua,hay do tác dụng của mặt đường(mặt đường nghiêng)hoặc gió ngang.
Trong đó: Z -Tải trọng tác dụng lên bánh xe theo phương thẳng đứng
Tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng gây ra phản lực thẳng đứng tại bánh xe:Z=G.g
Trong đó: - G: Khối lượng phần treo +không treo tác dụng lên bánh xe.
*Trường hợp tải trọng động theo phương thẳng đứng
Tải trọng động tác dụng lên một bánh xe cầu trước khi đầy tải
G1t.g.Kđ (1.1) Trong đó:- Ga14,5(kg): Trọng lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải
- Kđ: Hệ số tải trọng động Kđ d t t f f f
* Trường hợp có lực kéo hoặc lực phanh lớn nhất
Tính trong trường hợp chịu lực phanh max vì khi phanh trọng lượng xe sẽ dồn lên phía đầu xe do đó lúc này lực phanh sẽ lớn hơn lực kéo.
Do đó hệ số phân bố tải trọng khi phanh
Trong đó: - G=GT1.g Trọng lượng đặt lên cầu
- Ga1: Khối lượng đặt lên cầu trước khi xe đầy tải Ga1 4,5 kg
- Z2: Phản lực thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe phía sau khi đầy tải
-hg: Chiều cao trọng tâm xe hgU0mm
Lực dọc của xe khi phanh được tính như sau:
* Trường hợp chịu lực ngang max
Trong đó:-hg: Chiều cao trọng tâm xe hgU0mm
- B: Chiều rộng cơ sở xe B80 mm
- G: Trọng lượng đặt lên cầu trước G=Ga1.g.
- Ga1: Khối lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải 4,5
- Gy=G.y(đối với một bánh xe)
Y=Zy.y03,58(N)Bảng giá trị các lực tác dụng trong 3 trường hợp trên:
Tính toán thiết kế hệ thống treo trước
2.2.1 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo trước Đặc tính đàn hồi là quan hệ giữa phản lực pháp tuyến (Z) tác dụng lên bánh xe và độ biến dạng của hệ thống treo (f) đo ngay tại trục bánh xe, tức là quan hệ hàm Z = g(f). Đường đặc tính đàn hồi là cơ sở đánh giá và thiết kế về mặt êm dịu,do đó tính toán, thiết kế cần xây dựng đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo. Đặc tính đàn hồi thường được xây dựng với các giả thiết:
- Bỏ qua ma sát và khối lượng phần không được treo Nếu có số liệu về khối lượng phần không được treo thì có thể trừ đi phần khối lượng này khi tính phản lực Z;
- Xem như đặc tính có dạng tuyến tính;
- Tải trọng lớn nhất có thể truyền qua hệ thống treo trước:
- Hành trình làm việc của hệ thống treo trước khi phần tử đàn hồi phụ làm việc: Khi lò xo biến dạng đến chạm ụ cao su thì lúc này độ cứng của hệ thống tăng lên (C = Cc +Cp) Nhờ đó đảm bảo được Zmax trong giới hạn fđ cho phép.
Do phần tử đàn hồi phụ là cao su nên có độ Cp cứng thay đổi theo tải trọng có nghĩa là đường đặc tính phi tuyến Độ biến dạng được thừa nhận khi tính toán là1/3 chiều cao làm việc của ụ cao su. Đối với xe du lịch fcst = (0,2 ÷ 0,3).fđ = (0,2 ÷ 0,3).128 = (25,6 ÷ 38,4) (mm).
Mặt khác độ biến dạng cao su được xác định qua công thức sau: fcst 2/3.hcst
Với hcst: Là chiều cao làm việc của ụ cao su hệ thống treo trước (mm).
Từ các thông số chính và tính toán ta xây dựng được đặc tính đàn hồi của hệ thống treo trước:
Hình2.3 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo trước 2.2.2 Động học hệ treo hai đòn ngang a Xác định độ dài đòn ngang và vị trí các khớp bằng 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 vuông góc 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 BoB1=rbx51,5 (mm);
- Tại B1 dựng đường vuông góc với Boz cắt Con tại C3 C3là điểm nối cứng của trụ bánh xe với trụ xoay đứng;
- Trên Con từ C3 đặt về phía trên và phía dưới các đoạn:
C1, C2 là tâm quay ngoài của hai đòn ngang ở vị trí không tải.Đoạn C1C2 là chiều dài trụ đứng.
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 thùng xe đứng yên thì bánh xe sẽ dịch chuyển tịnh tiến lên tới điểm B2 (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 BoB2 = fđ + ft
- Từ D1 dựng D1n ’ tạo với phương thẳng đứng một góc ’ = o + = 14 o
Hình 2.4 Đồ thị xác định độ dài hai đòn ngang
D2 , D3 là vị trí khớp cầu ngoài của hai đòn ngang ứng với trạng thái hệ treo biến dạng.
Như vậy C1 và D3 sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn dưới.C2 và D2 sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn trên
- Kẻ đường trung trực kk và k ’ k ’ của C1D3 , C2D2;
- Từ A4 kẻ đường tt // dd;
- Xác định giao điểm O2 của tt với k ’ k ’ O2 chính là tâm khớp trụ trong của đòn dưới;
- Khoảng cách từ O2 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 phép thay đổi khoảng sáng gầm xe trong giới hạn cho phép.Nối BoA5 và kéo dài cắt
P đường kéo dài O2C2 tại P (tâm quay tức thời của bánh xe).Nối PC1 và kéo dài cắt kk tại O1(Khớp trụ trong của đòn ngang trên );
- Đo khoảng cách O1C1 và O2C2 rồi nhân tỉ lệ ta đựơc độ dài đòn trên và đòn dưới của hệ treo: Ld = 376(mm) Lt = 290(mm). b.Xác định các phản lực và lực tác dụng lên cơ cấu
Trường hợp chỉ có lực Z(vắng lực X,Y )
Hình 2.5 Sơ đồ phân bố phản lực Z
Phản lực Z của đường được chuyển về trục AB
Mômen do lực Zgây nên quay xung quanh trụ đứng
Tại đầu F của đòn ngang dưới có
Phản lực tại chỗ đặt lò xo
Mômen Mz tại đầu A và B các phản lực cân bằng
MZ(01)=Z.r0-AM2.m-BMZ.n=0 (3) ta có m=n K r 160 80(mm)
Từ (3) ta có Z.r0=(AMZ+BMZ).m
-Tại đầu C của đòn trên:Cy=AMZ8,06(N).
-Tại các khớp nối D và E:các phản lực cân bằng với Cy là Dy và Ey
Tham khảo chọn t1 = 90(mm),t2 0(mm)
Các phản lực cân bằng với Cz là DCz và ECz:
-Tại đầu Fcủa đòn dưới ta có:
-Tại khớp G và H: Xuất hiện các phản lực cân bằng do Fz và Fy gây nên:(GFz ,
MZ (G)=0 -Fz.d1+HFz.(d1+d2)=0 Tham khảo chọn d1 0(mm), d2 0(mm)
Như vậy tại trường hợp này các lực tác dụng lên các khớp như sau: Tại A: AMz80,44(N).Tại E: Ey43,59(N)Tại H: HFy44,95 (N) Tại B: BMz8,06(N).ECzq5,8(N).HFz449,46(N).
Trường hợp chỉ chịu lực Z và X Ở phần tải trọng ta đã tính Z484 N X'87,2N. Việc phân tích ảnh hưởng của lực Z cũng tương tự như phần trên Lực X trong mặt phẳng (XOZ) gây ra mômen:
Tại A và B: Có các phản lực AMx và BMx do mômen Mx gây nên
Tách riêng phản lực X như hình vẽ sau:
Hình 2.6 Sơ đồ phân bố phản lực Z và X
Tại S: Lực đánh vành lái Sy bị gây ra thêm bởi mômen cản tổng cộng
Trong đó: - M1: Mômen cản quay vòng M1=2.Gbx.f.c.
- M2: Mômen gây lên bởi vết tiếp xúc bánh xe M2=Y.x. x: Vết dịch chuyển x=0,14rbx.
- M3: Mômen ổn định dẫn hướng đặc trưng bởi hệ số xuất hiện do ảnh hưởng của M3 gây ra khi đầu ôtô bị nâng lên Chọn =1,07.
Do vậy lực Sy dưới tác dụng của Mc + Mx D,77 + 979,724,47(N.m)
(Xe tham khảo ta chọn ls E mm).
Sy gây ra các phản lực tại Avà B:
M(A)=BSy.(m+n) – Sy.s =0 Chọn s = Kr –t = 50 ( mm)
Mz gây ra phản lực AMz và BMz
-Dưới tác dụng của Cy:
-Dưới tác dụng của Cx:
-Dưới tác dụng của CZ:
Dưới tác dụng của Fy:
Dưới tác dụng của Fz:
Dưới tác dụng của Fx:
Giá trị phản lực các khớp đòn ngang dưới trong trường hợp 2:
Trường hợp chỉ có lực Z và Y
Phân tích ảnh hưởng của lực Z như trên ,xét riêng phản lực Y như hình vẽ sau
Tại A và B xuất hiện hai phản lực do MZ gây ra:
Trong mặt phẳng (ZOY) có gía trị My=Y.r03,58.0,3515)89 (N.m).
Hình 2.7 Sơ đồ phân bố lực Z và Y
Do My gây nên: Ay và By
Tương tự ta có: By= ( )
Như vậy tại A: AY= Ay-AMz429,52-850,38579,14(N).
Tại D:Dưới tác dụng của Cy ta có phản lực Dy và Ey:
Dưới tác dụng của Cz ta có phản lực DCz và ECz:
Dưới tác dụng của Fz:
Dưới tác dụng của Fy:
Như vậy các lực tác dụng lên các khớp trong trường hợp này:
2.2.3 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính a.Đòn ngang dưới Đòn ngang dưới có cấu trúc 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:
Trường hợp 1: Chỉ có lực Z
Fz = 8780,44 N. Đòn ngang dưới sẽ chịu kéo và uốn dọc:
Fz đóng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy
Hình 2.8.Sơ đồ phân bố lực Z tác dụng lên đòn ngang dưới
- Ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức:
Thay vào ta có: max = 3/2 8780,44/2400 = 5,49(N/mm 2 )
Với vật liệu thép 50Xbp0 Mpa.
max< [].với n = 1,5: hệ số an toàn
Vậy đòn ngang dưới thoả mãn điều kiện bền về mặt cắt
+ Thành phần Fz gây ra mômen uốn dọc có giá trị 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:
Trong đó: -Mu : Mômen uốn trên mặt cắt ngang
Mu = Fz l 80,44.300&34132(N.mm 2 ). l: Chiều dài khoảng cách từ điểm F đến mặt cắt 1-1 ; l00(mm).
- Jx: Mô men quán tính của mặt cắt ngang JX = 12
- y: Tung độ của điểm đang xét đến trục trung hoà OE, lấy tại điểm có tung độ max: y = 30 (mm)
Thay các giá trị trên vào công thức ta có:
247 (N/mm 2 ) Với vật liệu thép 50Xbp0 Mpa
+ Thành phần Fy gây ra kéo đúng tâm.
Hình 2.9.Sơ đồ phân bố lực Z và X tác dụng lên đòn ngang dưới
Fz: Đóng vai trò là lực cắt và gây ra mô men uốn dọc trong mặt phẳng (zoy) + ứng suất tiếp max:max = S
Qy: Lực cắt Qy = Fz = 3484 (N/mm 2 ).
Với vật liệu thép 50Xbp0 Mpa.
[] = b/ 2n = 233 (N/mm 2 ) max Thoả mãn bền.
+Fz gây ra mômen uốn dọc:Tương tự trường hợp 1 ta có
Mà mômen Mu=Fz.l= 3484 30045200(N.mm).
_Thành phần Fy gây ra kéo đúng tâm.
0,27(N/mm 2 ). [k] F7 (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 = 4729,53 (N/mm 2 ).
Với vật liệu thép 50Xbp0 Mpa
+Fx gây ra mômen uốn ngang: ứng suất uốn lớn nhất xác định theo công thức:
Mà mômen Mu=Fx.l= 4729,53 30018859(N.mm 2 ).
Trường hợp 3: Chỉ có lực Z và Y
Hình 2.10 Sơ đồ phân bố lực Z và Y tác dụng lên đòn ngang dưới
H Fy d 1 Đòn ngang dưới sẽ chịu nén và uốn dọc:
- Fz đóng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy.
+ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức:
Qy: Lực cắt ngang Qy = Fz = 8503,58 (N).
S: Diện tích tiết diện S = 40.60 = 2400 (mm 2 ).
Thay vào ta có: max 3.8503,58 2.2400 = 5,3(N/mm 2 ) Với vật liệu thép 50Xbp0(Mpa)
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 mô menuốn dọc có giá trị 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 oz.
Mu = Fz l = 8503,58 300%51074(N.mm). l: Chiều dài từ đầu đến vị trí mặt cắt 1-1, l = 300 (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:
239,2 (N/mm 2 ) Với vật liệu thép 50Xbp0 Mpa
Vậy đòn ngang dưới đảm bảo đủ bền. b.Tính bền Rôtuyn
Rôtuyn là khớp cầu để giữa đòn ngang và cam quay Trạng thái làm việc của rôtuyn chủ yếu chịu lực cắt, uốn, chèn dập.Ở đây ta sẽ tính bền cho rôtuyn đòn dưới (Do đòn dưới chịu lực lớn hơn).
Trường hợp 3: Qc=Fy"082,71(N). Ở đây ta tính cho trường hợp 3 có lực cắt lớn nhất Qc"082,71 (N).
-S:Diện tích tiết diên nguy hiểm mặt cắt E-E
d: đường kính chỗ thắt rôtuyn, d = 15(mm).
Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có b 1000 ( MPa ) 1000 ( N / mm 2 ).
Vậy rôtuyn đảm bảo bền cắt.
Tính theo ứng suất uốn
- h: Tung độ lớn nhất, h=9 mm.
Kiểm tra theo ứng suất uốn: Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có b 1000 ( MPa ) 1000 ( N / mm 2 ).
Rôtuyn thoả mãn bền uốn.
Tính theo chèn dập : cd S cd
+ Scd: diện tích mặt chèn dập
* Tính theo trường hợp có lực Fz lớn nhất: Fz = 8780,44 ( N )
Vậy cd [cd]33 Do vậy Rôtuyn thoả mãn c Tính toán lò xo
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.
Tính toán hệ thống treo sau
2.3.1 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo sau
- Hệ số động lực họckđ=1,75
- Tải trọng lớn nhất có thể truyền qua hệ thống treo sau:
- Tương tự treo trước ta có fcss = (0,2 ÷ 0,3).fđs = (0,2 ÷ 0,3).120 = (24 ÷ 36) (mm)
Mặt khác độ biến dạng cao su được xác định qua công thức sau: fcs = 2/3.hcs
Trong đó: hcss - là chiều cao làm việc của ụ cao su hệ thống treo sau.
Từ các thông số chính và tính toán ta xây dựng được đặc tính đàn hồi của hệ thống treo sau :
Hình 2.14.Đặc tính đàn hồi hệ thống treo sau.
2.3.2.Tính toán nhíp a.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp
Chọn chiều dài lá nhíp chính
Chiều dài hiệu dụng của nhíp trong khoảng: Lh=(0,40,55)L
L: Chiều dài cơ sở của xe (L = 268 cm)
Mô men quán tính tổng cộng của nhíp:
Dựa trên công thức của sức bền vật liệu: f t = δ L 3 G tt
Trong đó: ft: Độ võng tĩnh của hệ thống treo (ft cm)
L: Chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính (134 cm)
: Hệ số dạng nhíp (=1,4 đối với trường hợp tai nhíp không được gia cường)
I: Mô men quán tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu
E: Mô đun đàn hồi trượt của vật liệu E=2,1.10 7 (N/cm 2 )
Chiều dày các lá nhíp:
Trong đó:: Hệ số dạng nhíp (=1,4) l: Một phần hai chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính.l g(cm) dc: Khoảng cách giữa hai bulông bắt nhíp chọn dc=8,7(cm)
max: Là ứng suất lớn nhất max0(MN/cm 2 )
E=2,1.10 7 (N/cm 2 ) f0: Độ võng tổng cộng f0= 28(cm)
- Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau và trong khoảng:
Từ công thức (9.8 trong [3]) ta có: n.b.h 3
(lá) Chọn số lá nhíp là 5, chiều rộng b là 7 cm; chiều dày các lá đều bằng 0,7 cm
Xác định chiều dài lá nhíp:
Hình 2.15 Sơ đồ tính toán các lá nhíp
Ta có hệ phương trình:
Thay các giá trị vào hệ phương trình trên và giải hệ bằng phương pháp thế ta thu được kết quả sau: l14 (cm); l20 (cm); l3 (cm); l4d (cm); l58 (cm). b.Tính độ cứng thực tế của nhíp
Có nhiều phương pháp tính độ cứng của nhíp Ta sử dụng phương pháp tính độ cứng theo thế năng biến dạng đàn hồi.
Xét một thanh như hình 2.16 khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là f. Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanhthì ta có:
Hình 2.16 Lực tác dụng lên 1 thanh nhíp
Nếu thanh có tiết diện không đổi thì: f dU
Sử dụng sơ đồ hình 2.15 để tính nhíp Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P
Nhíp được nắp đối xứng trên trục nên ta có: n n k 1 k k 1 k 1
: hệ số thực nghiệm lấy trong khoảng 0, 83 0, 87 ( Chọn = 0, 86) ak=(l1-lk)/2 li: Chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i
Jk = b.hk 3/12 b, h: Chiều rộng, chiều dày của lá nhíp jk: Tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k Để tìm ra được độ cứng của nhíp ta lập bảng tính như sau:
STT lk (cm) ak+1(cm
) jk(cm 4 ) Ik Yk Yk-Yk+1 ak+1 3
Như vậy độ cứng thực tế của nhíp Cn)6(N/cm)
- Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: t t n
- Số lần dao động trong một phút: t
(lần/phút) Như vậy hệ thống treo thiết kế thoả mãn về độ êm dịu khi đầy tải.
* Xác định bán kính cong ở trạng thái tự do của các lá nhíp:
Khi thiết kế nhíp, tất cả các lá nhíp đều bị uốn cong đi với các bán kính cong khác nhau Nếu chúng ta xiết nhíp bằng bu lông trung tâm thì bán kính cong của tất cả các lá nhíp và độ võng của các lá nhíp đều bị thay đổi Đối với các lá nhíp có bề dày như nhau cần có độ cong sơ bộ để đảm bảo cho các lá nhíp được đưa vào sẽ làm việc ngay cả với tải trọng bé nhất, có nghĩa là ở trong mọi trường hợp đầu các lá nhíp dưới được tỳ vào các lá phía trên, sự cần thiết phải uốn sơ bộ các lá nhíp với các bán kính cong khác nhau là một điều cần thiết khi chúng ta lưu ý đến một điều là đối với mỗi lá nhíp ở tải trọng thử nghiệm đầu tiên sẽ nhận được biến dạng dư làm giảm độ võng của nhíp.
Bán kính cong của các lá nhíp được xác định theo công thức sau:
Trong đó:- R 0 : Bán kính lựa chọn của nhíp (xác định theo lá nhíp cơ sở ).
- Z ic : Khoảng cách từ đường trung hoà của mặt cắt lá nhíp tới thớ phía ngoài (nhánh chịu kéo), ở đây do biên dạng nhíp đối xứng nên Z ic h 2
- 3i : Ứng suất xuất hiện khi xiết nhíp bằng bu lông trung tâm Do các lá nhíp có bề dày như nhau nên 3i lấy trong khoảng: 20 50( MN m 2 )
- R 0 : Được xác định theo công thức sau:
Trong đó: - L: Chiều dài cơ sở của nhíp.
- Y p 1 : Biến dạng của nhíp dưới tác dụng của tải trọng tĩnh Y p 1 0
- Y p 2 : Biến dạng dư của nhíp sau khi lắp.
- Y p 2 (5,5 7,5)% Độ võng toàn bộ của nhíp.
- f pc : Độ võng tĩnh của nhíp.
Trong quá trình tính toán bán kính cong R i ta phải lựa chọn ứng suất siết cho các lá nhíp thoả mãn điều kiện bền 1 3 0 n i i i
. Kết quả tính toán như bảng:
TT R0(mm) E(MN/m 2 ) Zic=h/2(mm) 3i MN m 2 R
Ta nhận thấy rằng nửa số lá nhíp phía trên bắt buộc phải có bán kính cong lớn hơn R 0 và các bán kính này phải giảm dần tức là các 3 i 0 theo chiều hướng là các lá nhíp trên âm nhiều nhất Nửa còn lại bán kính cong nhỏ hơn R 0 và các bán kính này giảm dần tức là các 3 i 0 , lá cuối cùng là dương nhiều nhất. c Kiểm tra độ êm dịu khi xe chuyển động không tải
- Trọng lượng được treo(Gdt):
- Trọng lượng không được treo(Got):
- Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: dt t n
- Số lần dao động trong một phút: t
Vì tiêu chuẩn về độ êm dịu suất phát từ con người, nên khi xe chạy không tải (không chở người và hàng hoá) thì tần số dao động của hệ thống treo sau sẽ không bị giới hạn về độ êm dịu chuyển động Việc tính toán tần số dao động của hệ thống treo sau khi xe chuyển động không tải chỉ để xác định thông số của xe. d Xác định các phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp
Phương trình tính phản lực:
Kết quả hệ số A k, Bk, Ck lập trong bảng sau:
STT Lk (cm) Jk (cm 4 ) Ak Bk Ck
X: Là phản lực tại các đầu mút
Tải trọng tác dụng lên một đầu nhíp khi đầy tải:
Mômen quán tính tại các lá nhíp:
Giải hệ với X=P1&95,05 (N) và thay các hệ số trong bảng vào hệ phương trình và giải bằng phương pháp thế ta thu được kết quả như sau:
Hinh 2.17 Sơ đồ tính mômen
Mômen tại điểm A: MA = Xk(lk - lk+1)
Mômen tại điểm B: MB = Xklk -Xk+1lk+1
Wu: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán
5 = 0,686(cm 3 ) Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp: lk Wu Xk MA SA MB SB
Với vật liệu thép 50c2 ứng suất cho phép có thể lấy 60.000( / N cm 2 )
Ta thấy lá nhíp thứ 5 không đảm bảo bền, tăng chiều dày lên 0,1cm tính lại ta được
Hình 2.18 Sơ đồ phân bố mômen uốn 2.3.3 Chọn và tính bền một số bộ phận chính a Tính bền tai nhíp h o
Hình 2.19 Sơ đồ tính tai nhíp
Trong đó:D: Đường kính trong của tai nhíp h0: Chiều dầy lá nhíp chính (h0=0, 7cm) b: Chiều rộng lá nhíp (b|m)
Tai nhíp chịu tác dụng của lực kéo Pk hay lực phanh Pp Trị số của lực này được xác định theo công thức sau:
: hệ số bám của bánh xe với đất Lấy = 0,7
Zbx: phản lực của đất lên bánh xe
Theo phần trên ta có Zbx= 6077,5(N)
Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo) Ứng suất uốn ở tai nhíp là:
Ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:
bh Ứng suất tổng hợp ở tai nhíp được tính theo công thức:
Ứng suất tổng hợp cho phép [th]50MN/m 2 5000N/cm 2
Như vậy đường kính trong max của tai nhíp được xác định theo công thức:
Chọn đường kính trong tai nhíp: D = 3,6(cm) = 36(mm) Ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra là:
Vậy tai nhíp đủ bền. b Tính kiểm tra chốt nhíp Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính trong danh nghĩa của tai nhíp Dchốt=3,6cm = 36mm
Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim có thành phần các bon thấp (20X) thấm các bon trước khi tôi thì ứng suất chèn dập cho phép
Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:
Trong đó: -D: Đường kính chốt nhíp D= 3,6(cm)
- b: Bề rộng của lá nhíp chính b=7(cm)
Thay số ta có: chèn dập 4254, 25
(N/cm 2 ) Như vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu,
chèn dập 0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áp lực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van trả mạnh mở ra hoàn toàn. lx
Flx: Lực căng ban đầu của lò xo (N)
C: Độ cứng của lò xo (N/m)
x: Độ nén ban đầu của lò xo (m) Chọn x=5.10 -3 (m)
R: Lực tác dụng của tia chất lỏng qua van lên tấm chắn Theo động học chất lỏng R được xác định bằng định lý Ơle1(hay là phương trình động lượng) (N)
: Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m 3 ) g: Gia tốc trọng trường g=9,8(m/s 2 )
f: Tổng diện tích lỗ van (m 2 ) f =8,63.10 -6 (m 2 ) v: Vận tốc của dòng chất lỏng qua van (m/s) vI,5(m/s)
Mặt khác theo sức bền vật liệu độ cứng của lò xo C được xác định theo biểu thức sau:
(2) Trong đó:d: Đường kính sợi lò xo (m)
G: Mô đun trượt của vật liệu G=8.10 10 (N/m 2 ) n: Số vòng lò xo Chọn n=4 vòng
R: Bán kính lò xo (m) Chọn R.10 -3 (m)
Từ (1) và (2) ta có công thức xác định đường kính sợi lò xo:
Lò xo van trả mạnh có đường kính d=1,9(mm)
-Lò xo van giảm tải khi nén
Lò xo tính toán là loại lò xo hình trụ bước ngắn.
Khi giảm chấn làm việc ở vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áp lực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van nén mạnh mở ra hoàn toàn.
(1) Trong đó:Flx: Lực căng ban đầu của lò xo (N)
C: Độ cứng của lò xo (N/m)
x: Độ nén ban đầu của lò xo (m) Chọn x=5.10 -3 (m)
: Trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m 3 ) g: Gia tốc trọng trường g=9,8(m/s 2 )
CHẨN ĐOÁN VÀ BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG TREO
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
, 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
8 Tháo bu lông bắt trụ đứng với cam quay dùng búa gõ mạnh vào cam
Không làm biến dạng cam quay quay để tách cam quay với trụ đứng.
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.
Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo sau
3.2.1 Chẩn đoán hệ thống treo sau 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.
- Các lá nhíp mòn nhiều, nứt gãy, giảm độ đàn hồi, khô mỡ bôi trơn;
- Chốt, bạc chôt nhíp mòn, khô mỡ bôi trơn;
- Giá lắp nhíp, quang nhíp nứt, gãy;
- Giảm chấn khô dầu. b Ô tô vận hành không ổn định
*Hiện tượng: Khi ôtô vận hành, khung xe và thùng xe rung không ổn định, tốc độ càng lớn sự rung không ổn định càng tăng
- Gía lắp nhíp, quang nhíp gãy đứt;
- Ốp nhíp, bulông định vị: gãy, đứt làm các lá nhíp xô lệch;
- Gãy các chốt định vị giảm chấn
3.2.2 Trình tự tháo hệ thống treo sau
Hình vẽ minh hoạ Dụng cụ Yêu cầu kỹ thuật
1 Trước tiên phải kích dầm dọc tại vị trí dưới khung xe tháo bánh xe ra
Kích, khẩu Đảm bảo xe được kê chắc chắn,tránh làm cong ,gãy bu lông
2 Tháo ống dẫn dầu từ xy lanh bánh xe
Bịt đầu ống dẫn dầu và đầu xi lanh bằng giẻ sạch
3 Tháo thanh giằng Cờ lê Không làm cong, biến dạng thanh giằng
Tránh làm trờn ren bu lông
5 Tháo các đai ốc bắt giảm chấn
Cờ lê Chú ý tháo đai ốc ở phía trên trước sau đó tháo đai ốc bắt giá quay nhíp.
6 Tháo bu lông chữ u ra khỏi xe, kích khung xe lên một chút để nhíp tách khỏi giá bắt nhíp trên cầu xe
Khẩu, tay vặn, tay nối
Không làm cong gãy bu long, kích khung lên phải kê lại chắc chắn
7 Tháo các đai ốc bắt mặt bích với vỏ nhíp, tháo cả cụm nhíp ra khỏi xe.
Cờ lê Chú ý tránh làm gãy nhíp
3.2.3 Bảo dưỡng sửa chữa a Bảo dưỡng
- Dùng dung dịch rửa, bơm hơi, giẻ sạch để làm sạch, khô bên ngoài các chi tiết;
- Kiểm tra rạn nứt các chi tiết : các lá nhíp, chốt và bạc chốt nhíp, quang nhíp
- Thay dầu giảm chấn. b Sửa chữa
Chốt, bạc nhíp và giá lắp nhíp
*Kiểm tra : Dùng pan me và đồng hồ so để đo độ mòn bạc và chốt nhíp (độ mòn không lớn hơn 0,5 mm) và dùng kính phóng đại để kiểm tra các vết nứt.
* Sửa chữa: Chốt và nhíp mòn quá giới hạn cho phép có thể hàn đắp gia công lại thước ban đầu, bị nứt phải thay thế.Giá lắp nhíp nứt, mòn cần phải thay thế
*Kiểm tra: Dùng thước cặp để đo độ mòn của các lá nhíp 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.
- Các lá nhíp mòn, nứt đều được thay thế đúng loại;
- Thay thế các quang nhíp và bulông định vị chờn hỏng ren hoặc nứt gãy;
- Các ốp nhíp sau mỗi lần tháo rời bộ nhíp đều phải thay thế.
*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.
- Giảm chấn mòn hỏng phải thay thế đúng loại;
- Giảm chấn khô dầu phải thay dầu đúng loại.
3.2.4 Trình tự lắp hệ thống treo sau
Trình tự lắp tiến hành ngược trình tự tháo Khi lắp cần chú ý:
- Lắp khớp cầu với cam quay phải thay đai ốc mới vì đai ốc dùng là loại tự hãm;
- Lắp bộ giảm chấn với cần nối khớp chuyển hướng chú ý sơn bịt kín các bề mặt;
- Khi lắp gối đỡ từ hai phía, mặt bích của gối đỡ quay ra ngoài căn từ ngoài xe;
- Khi đặt ụ cao su hạn chế hành trình lên trên gối đỡ của cầu xe sao cho vấu khít với nhau, ụ cao su hướng vào trong xe.