Quy Trình Gia Công Piston Phần Tử Đàn Hồi.docx

PhÇn I 1 Lêi nãi ®Çu HiÖn nay nÒn kinh tÕ níc ta ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ vÒ tÊt c¶ c¸c lÜnh vùc nh c«ng nghiÖp, th¬ng m¹i, du lÞch, x©y dùng, dÞch vô V× vËy nghµnh V× vËy nghµnh c«ng nghiÖp «t« ®îc ph[.]

Giới thiệu chung về hệ thống treo

Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ ôtô với bánh xe, có tác dụng làm êm dịu quá trình chuyển động, đảm bảo đúng động học bánh xe (bánh xe dao động trong mặt phẳng thẳng đứng) và truyền lực giữa khung vỏ với bánh xe.

Ta biết rằng xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng hệ thống treo Khi xe chuyển động trên đờng không bằng phẳng sẽ phát sinh dao động do đờng không bằng phẳng gây ra Những dao động này ảnh hởng xấu tới tuổi thọ của xe, làm h hỏng hàng hoá nếu có trên xe và ảnh hởng lớn tới hành khách trên xe Theo số liệu thống kê cho thấy khi một xe ôtô chạy trên đờng xấu, gồ ghề mà so sánh với một ôtô cùng loại chạy trên đ- ờng tốt thì vận tốc trung bình của xe chạy trên đờng xấu sẽ giảm đi 4050%, quãng đờng chạy giữa hai kì đại tu giảm đi 3540%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng lên 3040%, do đó năng xuất vận chuyển giảm đi 3540% và giá thành vận chuyển tăng lên khoảng 5060% Còn đối với con ngời nếu phải chịu đựng lâu trong tình trạng bị rung xóc nhiều sẽ gây ra mệt mỏi, khó chịu và gây ra các phản ứng khác.

Các kết quả nghiên cứu về ảnh hởng của dao động ôtô tới cơ thể con ng- ời đều đi đến kết luận: Nếu con ngời phải chịu đựng lâu trong môi trờng dao động thì sẽ bị mắc các chứng bệnh thần kinh và não Chính vì vậy mà độ êm dịu của xe là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá tính tiện nghi của ôtô Tính êm dịu của ôtô phụ thuộc vào kết cấu của ôtô và trớc hết là phụ thuộc vào hệ thống treo, chất lợng mặt đờng và sau đó là đến kỹ thuật của ng- ời lái Nếu xét đến phạm vi khả năng chế tạo ôtô thì hệ thống treo mang tính chất quyết định đến tính êm dịu chuyển động của ôtô.

Các phần tử của hệ thống treo

Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi là bộ phận nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe và tiếp nhận lực thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ xuống bánh xe và ngợc lại Bộ phận đàn hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lòxo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệ thống treo khí hoặc treo thuû khÝ).

Phần tử đàn hồi bằng kim loại gồm các loại nh nhíp, lòxo và thanh xoắn. Ưu điểm của loại này là kết cấu đơn giản, chắc chắn, giá thành rẻ do chi phí chế tạo cũng nh bảo dỡng thấp Tuy nhiên nó có một số nhợc điểm nh tuổi thọ thấp, ma sát lớn, đờng đặc tính làm việc là tuyến tính bậc nhất.

Phần tử đàn hồi loại khí gồm một số loại nh: phần tử loại khí bọc bằng cao su, sợi, loại bọc bằng màng và loại bọc bằng ống Ưu điểm của loại này là có thể thay đổi đợc độ cứng của hệ thống treo tuỳ theo tải trọng (bằng cách thay đổi áp suất khí trong phần tử đàn hồi), giảm đợc độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu chuyển động của ôtô, có đờng đặc tính là phi tuyến. Phần tử đàn hồi thuỷ khí, đây là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thuỷ lực và cơ cấu chấp hành là phần tử thuỷ khí.

Nhợc điểm chung của 2 loại phần tử đàn hồi loại khí và loại thuỷ khí là việc chế tạo các chi tiết cũng nh lắp ráp cần yêu cầu chính xác cao, phức tạp do đó chi phí chế tạo cũng nh giá thành là rất cao.

Phần tử đàn hồi bằng cao su: gồm có các loại cao su chịu nén và loại cao su chịu xoắn Ưu điểm của loại này có độ bền cao, không cần bôi trơn bảo d- ỡng Cao su có thể thu năng lợng trên một đơn vị thể tích cao gấp 210 lần thép, trọng lợng của cao su bé và có đờng đặc tính phi tuyến Nhợc điểm của loại này là xuất hiện biến dạng d dới tác dụng của tải trọng kéo dài và nhất là tải trọng thay đổi, thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi mà đặc biệt độ cứng của cao su tăng lên khi nhiệt độ hạ xuống thấp, cần thiết phải đặt bộ phận dẫn hớng và giảm chấn.

Bộ phận giảm chấn

Bộ phận giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh các dao động bằng cách biến năng lợng dao động thành nhiệt năng toả ra bên ngoài Về mặt tác dụng có thể có nhiều loại giảm chấn, có loại tác dụng một chiều, có loại giảm chấn tác dụng hai chiều Loại giảm chấn tác dụng hai chiều có thể có loại tác dụng hai chiều đối xứng hoặc loại tác dụng hai chiều không đối xứng Về kết cấu trên ôtô thờng sử dụng loại giảm chấn ống hay loại giảm chấn đòn.

Giảm chấn cùng phối hợp làm việc với bộ phận đàn hồi khi làm việc tạo lên độ êm dịu cho ôtô khi chuyển động Ví dụ khi bánh xe đi qua một mô đất cao sẽ tạo lên một chấn động từ mặt đờng qua bánh xe và hệ thống treo tác dụng lên thân xe Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng lợng của chấn động một phần đợc tiêu tán qua giảm chấn, một phần đợc bộ phận đàn hồi tiếp nhận và tích luỹ dới dạng thế năng của chi tiết đàn hồi (lòxo), chỉ có một phần đợc truyền lên xe Giai đoạn “nén” này lực cản của giảm chấn nhỏ để giảm một phần năng lợng truyền qua giảm chấn lên khung xe Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn năng lợng đợc tích luỹ dới dạng thế năng của bộ phận đàn hồi đợc giải phóng - Bánh xe đi ra xa khung xe Năng lợng đợc giải phóng này chủ yếu đợc hấp thụ và tiêu tán thông qua giảm chấn, đối với giảm chấn đây là hành trình “trả” và lực cản trả lớn hơn lực cản nén rất nhiều Đây là loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.

Yêu cầu thiết kế hệ thống treo

Căn cứ vào các đặc điểm về hệ thống treo nh đã trình bày ở trên, do đó ngời ta đa ra các yêu cầu cụ thể của hệ thống treo nh sau:

+ Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo độ êm dịu theo yêu cầu, có nghĩa là thoả mãn các chỉ tiêu: Đối với xe chở khách

- Tần số dao động f = 11,5 lần/s. hoặc tần số dao động riêng n = 6090 lần/phút. hoặc tần số dao động góc  = (11,5).2 rad/s

- Đảm bảo gia tốc dao động trong giới hạn cho phép.

- Đảm bảo vận tốc dao động trong giới hạn cho phép.

+ Đảm bảo động học của bánh xe

+ Truyền lực giữa khung vỏ và bánh xe.

Giới thiệu hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ.469B

Để cấu thành một hệ thống treo hoàn chỉnh cần phải có đầy đủ các phần nói trên với chức năng cụ thể của từng phần tử Vì vậy xuất phát từ các phần đó ta có thể có rất nhiều loại hệ thống treo khác nhau để lắp trên xe.

Nhng trong thực tế đối với xe UAZ là loại xe chạy trên mọi địa hình, có tính năng cơ động cao, yêu cầu về độ êm dịu không cao, về mặt chế tạo và giá thành phải dẻ Do vậy hệ thống treo xe UAZ thờng đợc chế tạo là hệ thống treo phô thuéc.

Ta có kết cấu của hệ thống treo lắp trên xe UAZ-469B nh sau:

Kết cấu hệ thống treo trớc bên trái

Kết cấu hệ thống treo sau bên phải a a c c

Hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ là những bộ lá nhíp dạng bán elíp Tính chất dịch chuyển của cầu xe đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của nhíp Nghĩa là nhíp không chỉ là bộ phận đàn hồi mà nó còn đảm nhận nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng và một phần nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn Kiểu hệ thống treo này đợc sử dụng rộng rãi bởi u điểm của nó là kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, dễ chế tạo

CáC THÔNG Số CƠ BảN

Thông số Giá trị Đơn vị

Khối lợng bánh xe có lắp lốp

4025 1805 2015 kg kg kg kg kg kg kG kg kg kg mm mm mm

Các thông số hình học của nhíp trớc k lk (cm) bk (cm) hk (cm) Vật liệu

+ lk : Chiều dài cánh nhíp không kể quang nhíp.

Bảng thông số hình học của nhíp sau k lk (cm) bk (cm) hk (cm) Vật liệu

Lý thuyết tính toán nhíp

3.1 Phơng pháp tính toán ứng suất trong các lá nhíp

Phơng pháp tính toán các lá nhíp thông thờng đó là tính theo ứng suất trong các lá nhíp theo phơng pháp tải trọng tập trung, phơng pháp này đợc xây dựng trên giả thiết:

- Chỉ khảo sát nửa nhíp (1/4 elíp), một đầu ngàm, một đầu chịu lực.

- Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc với nhau tại các đầu mút.

- Độ biến dạng của 2 lá nhíp kề nhau tại các vị trí tiếp xúc là nh nhau. l1 l2 l3 P a2 a3 ln ln-1 an+1

Xn ln ứng suất trong các lá nhíp có thể xác định đợc khi ta xác định trị số của các phản lực đặt tại các đầu mút X1, X2,…Vì vậy nghành Xn-1, Xn trong hệ siêu tĩnh. Để xây dựng đợc hệ phơng trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính độ võng của các lá nhíp theo hai trờng hợp sau:

Khi lá nhíp một đầu bị ngàm còn đầu kia chịu lực tác dụng.

Ta có sơ đồ tính toán: l

P fx fa x Độ võng tĩnh tại đầu A: f A = P l 3

3 E J Độ võng tĩnh tại tiết diện x-x: f x = P x 3

E: môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp E= 2,0.10 5 MN/m.

J : mômen quán tính của nhíp.

P: lực tác dụng lên một đầu nhíp. l : chiều dài của nửa nhíp

Khi lực tác dụng đặt cách ngàm một đoạn là x.

Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ: l

P fx fa x Độ võng tĩnh tại đầu A: f A = P x 3

Từ 1, 2 ta có thể xác định đợc độ võng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất dới tác dụng của các lực P= X1 và X2 là: f X =

3 E J 1 Độ võng tại đầu của lá nhíp thứ 2 dới tác dụng của các lực X2, X3 là: f A =

Theo giả thiết thì biến dạng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất bằng độ biến dạng của lá nhíp thứ 2 từ đó ta có fx=fA.

Qua một số phép biến đổi toán học ta có dạng tổng quát:

Ta có tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai là nh nhau, tơng tự tại điểm S biến dạng của lá thứ (k-1) và lá thứ k bằng nhau Bằng cách lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ (n-1) phơng trình với (n-1) ẩn là các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn.

Hệ phơng trình đó có dạng nh sau:

…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành

An.Xn-1 + Bn.Xn = 0 Trong đó

Ck 0.5.( l k +1 l k ) 3 ( 3 l k l k +1 −1) lk: chiều dài tính toán: từ quang nhíp đến đầu mút lá nhíp (hình vẽ).

Jk: mômen quán tính của lá nhíp thứ k.

12 b h k 3 b: chiều rộng lá nhíp hk: chiều dầy của lá nhíp thứ k.

Thông thờng 1 bộ nhíp có m lá nhíp cái có chiều dài và chiều dầy giống nhau thờng m=13, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá đó là lá thứ nhất với

(khi đó k = 2 ứng với lá thứ m+1, k = 3 ứng với lá m+2 …Vì vậy nghành).

Giải hệ phơng trình trên ta đợc các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn.

Khi đã có các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn ta vẽ đợc biểu đồ mômen nh sau: lk

Xk.lk- Xk+1.lk+1 Xk.(lk- lk+1)

B A ứng suất của nhíp đợc xác định theo công thức:

Wu: là mômen chống uốn của nhíp tại tiết diện tính toán Mômen chống uốn này phụ thuộc vào tiết diện của nhíp.

Thông thờng tiết diện của nhíp hình chữ nhật nên nó đợc xác định theo công thức:

W u = b h 2 6 Sau khi lắp ghép trong các lá nhíp sẽ xuất hiện ứng suất sơ bộ đợc gọi là ứng suất siết Nó đợc xác định theo công thức: σ s = M s

E : môdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp hk : chiều dầy của lá nhíp thứ k.

R0: Bán kính cong của lá nhíp sau khi đã lắp ghép.

Rk: Bán kính cong của lá nhíp thứ k ở trạng thái tự do.

Thông thờng thì ứng suất siết trong các lá nhíp là rất nhỏ so với ứng suất uốn cho nên ta có thể bỏ qua việc tính toán ứng suất siết trong các lá nhÝp.

3.2 Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo

Theo lý thuyết ôtô thì tần số dao động của hệ thống treo đợc tính theo công thức: n00

Trong đó n : là tần số dao động của ôtô đơn vị là lần /phút. ft : là độ võng tĩnh của nhíp cm.

Vấn đề đặt ra ở đây là xác định độ võng tĩnh ft của nhíp Để đơn giản ta áp dụng tính toán cho n lá nhíp, các lá có tiết diện hình chữ nhật và có tính chống uốn đều. Độ võng của nhíp tại đầu nhíp dới tác dụng của tải trọng P chính bằng năng lợng sinh ra trong khi nhíp bị uốn.

Xét một thanh nh hình vẽ, nó chịu lực tác dụng P và biến dạng một đoạn là ft, do đó ta có thế năng

Nếu thanh có tiết diện thay đổi thì công thức tính f đợc xác định theo vi phân ft dU dP

Xét một nhíp có cấu tạo nh hình vẽ, nhíp có n lá

Với l1, l2, …Vì vậy nghành ln : chiều dài của lá nhíp

J1, J2, …Vì vậy nghành : Mômen quánd tính theo trục X của tiết diện lá nhíp

Dới tác dụng của lực P thế năng biến dạng của nhíp sẽ là :

E : Môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp.

Jx : Mômen quán tính của nhíp tại tiết diện x. f t = d u d P = ∫

Mà ta có Mx = P.( l1- x ) Nên ft đợc tính f t = d u d P = ∫

Chia tích phân thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III …Vì vậy nghànhta đợc: f t = d u d P = ∫

I1 = J1, I2 = J1+ J2, …Vì vậy nghành. l1- l2 = a2, l1- l3 = a3…Vì vậy nghành.

J1, J2…Vì vậy nghànhJk…Vì vậy nghànhJn : mômen quán tính của tiết diện lá nhíp

Do đó ta xác định đợc ft f t = P

Z Trờng hợp nhíp không đối xứng: f t = 2 P

Trờng hợp nhíp đối xứng: f t = P

Vậy khi đã có các số liệu của nhíp ta có thể tính đợc độ cứng C của nó.

3.3 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

Hệ thống treo thiết kế phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra.

Hiện nay có nhiều loại chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động nh: tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động …Vì vậy nghành

Trong khuôn khổ đồ án này ta chỉ lựa chọn một chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu đó là chỉ tiêu tần số giao động Chỉ tiêu này đợc lựa chọn nh sau:

Xe chở khách f = 1  1,5 lần/s (tức Hz). hoặc n = 60  90 lần/phút. hoặc  = (1  1,5).2 rad/s.

Trên ôtô ngời ta đa ra khái niệm độ võng tĩnh ft Độ võng tĩnh là biến dạng của hệ thống treo khi chịu tải trọng tĩnh Độ võng tĩnh đợc xác định nh sau: f t = G

G : là trọng lợng của phần đợc treo tác dụng lên hệ thống treo kG.

Ct : là độ cứng của hệ thống treo N/cm.

Mặt khác ta có mối quan hệ giữa tần số giao động góc và độ cứng của hệ thống treo theo công thức: ω 2 = C t M

 : tần số dao động góc.

M : khối lợng của phần đợc treo kg.

Ct = M. 2 Nếu ta chọn trớc  thì độ cứng Ct chỉ còn phụ thuộc vào khối lợng phần đợc treo.

Kết hợp các công thức trên ta có : f t = G

Mà M = G/g g : gia tốc trọng trờng g = 10 m/s 2

Thay vào trên ta có f t

NÕu tÝnh ft theo cm th× ta cã ft 300 2 n 2 cm.

Kiểm nghiệm hệ thống treo xe uaz-469B

4.1 Kiểm nghiệm hệ thống treo trớc

Tính độ cứng của nhíp trớc.

Chọn  = 0,84 Hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực nghiệm.

E : môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp khi chịu uốn

Vật liệu nhíp là thép nên E = 2.10 5 MN/m 2 = 2.10 7 N/cm 2

12 b h 3 hk : chiều dầy các lá nhíp hk = hc = h = 0,6 cm. b : chiÒu réng nhÝp b = 5,5 cm.

Ta lập bảng quan hệ để tính độ cứng Ct của nhíp.

TT lk ak+1 bk hk Jk Ik Yk Yk-Yk+1 ak+1 3. (Yk-Yk+1)

4.1.1 Kiểm tra độ êm dịu của hệ thống treo trớc a Khi không tải:

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trớc trong trờng hợp không tải.

+ Độ võng tĩnh trong trờng hợp không tải. f t kt = Z t kt

+ Tần số dao động riêng. n t kt 00

√ 6 , 626 6 , 546 lÇn/phót. b Khi đầy tải:

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trớc trong trờng hợp đầy tải.

+ Độ võng tĩnh trong trờng hợp đầy tải. f t dt = Z t dt

+ Tần số dao động riêng. n t dt 00

So sánh các giá trị về độ võng tĩnh cũng nh các giá trị về tần số dao động riêng này với các giá trị của độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của hệ thống treo để đảm bảo độ êm dịu của xe ta thấy hệ thống treo trớc không thoả mãn về độ êm dịu cả trong trờng hợp xe không tải và xe chở đầy tải.

Sơ đồ tính bền nhíp: l1

+ Tải trọng P tác dụng lên cánh nhíp (ở đây tải):

+ Mômen quán tính của các lá nhíp

12 5,5.0,6 3 =0 , 099 cm 4 hk : chiều dầy các lá nhíp hk = hc = h = 0,6 cm. b : chiÒu réng nhÝp b = 5,5 cm.

+ Xác định các hệ số Ak, Bk, Ck.

Ta lập bảng quan hệ giữa các thông số lk, Ak, Bk, Ck. k lk Ak Bk Ck

Ta có hệ phơng trình

Giải hệ phơng trình này ta đợc

Khi có các giá trị Xk ta có biểu đồ mômen và xác định đợc các giá trị mômen tại A và B của từng lá nhíp. lk

B A ứng suất của nhíp đợc xác định: σ u = M u

Mu : mômen uốn nhíp Ncm.

Wuc : mômen chống uốn của nhíp chính.

Wu : mômen chống uốn của nhíp.

Ta lập bảng quan hệ k lk Xk MuA MuB Wu uA(N/cm 2 ) uB(N/cm 2 )

So sánh giá trị ứng suất uốn tại A và B với ứng suất uốn cho phép của vật liệu thép làm nhíp [] = 80000 N/cm 2 khi chịu tải trọng tĩnh ta thấy nhíp tr- ớc đủ bền.

Tai nhíp chịu lực thẳng đứng P và lực dọc Px (lực kéo Pk hoặc lực phanh

PP) Lực hệ thống treo P gây lên uốn cho lá nhíp đã đợc tính ở phần trên Lực

Px gây ra uốn và kéo (hoặc nén) tai nhíp. ứng suất uốn tai nhíp đợc xác định: σ u =

W u = b h 2 6 ứng suất kéo (hay nén) tai nhíp đợc xác định: σ u = P x max b h ứng suất tổng hợp ở tai nhíp:

Px max: lực phanh (lực kéo) cực đại tác dụng lên tai nhíp Lực phanh cực đại đợc xác định theo công thức.

 : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng, chọn  = 0,7.

Zbx : phản lực tác dụng lên bánh xe từ đờng.

D : đờng kính của tai nhíp: D = 4,0 cm. h : chiều dầy lá nhíp cái: h = 0,6 cm. b: chiều rộng nhíp cái: b = 5,5 cm.

Lý thuyết tính toán nhíp

Phơng pháp tính toán ứng suất trong các lá nhíp

Phơng pháp tính toán các lá nhíp thông thờng đó là tính theo ứng suất trong các lá nhíp theo phơng pháp tải trọng tập trung, phơng pháp này đợc xây dựng trên giả thiết:

- Chỉ khảo sát nửa nhíp (1/4 elíp), một đầu ngàm, một đầu chịu lực.

- Các lá nhíp khi làm việc chỉ tiếp xúc với nhau tại các đầu mút.

- Độ biến dạng của 2 lá nhíp kề nhau tại các vị trí tiếp xúc là nh nhau. l1 l2 l3 P a2 a3 ln ln-1 an+1

Xn ln ứng suất trong các lá nhíp có thể xác định đợc khi ta xác định trị số của các phản lực đặt tại các đầu mút X1, X2,…Vì vậy nghành Xn-1, Xn trong hệ siêu tĩnh. Để xây dựng đợc hệ phơng trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính độ võng của các lá nhíp theo hai trờng hợp sau:

Khi lá nhíp một đầu bị ngàm còn đầu kia chịu lực tác dụng.

Ta có sơ đồ tính toán: l

P fx fa x Độ võng tĩnh tại đầu A: f A = P l 3

3 E J Độ võng tĩnh tại tiết diện x-x: f x = P x 3

E: môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp E= 2,0.10 5 MN/m.

J : mômen quán tính của nhíp.

P: lực tác dụng lên một đầu nhíp. l : chiều dài của nửa nhíp

Khi lực tác dụng đặt cách ngàm một đoạn là x.

Ta có sơ đồ tính toán nh hình vẽ: l

P fx fa x Độ võng tĩnh tại đầu A: f A = P x 3

Từ 1, 2 ta có thể xác định đợc độ võng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất dới tác dụng của các lực P= X1 và X2 là: f X =

3 E J 1 Độ võng tại đầu của lá nhíp thứ 2 dới tác dụng của các lực X2, X3 là: f A =

Theo giả thiết thì biến dạng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất bằng độ biến dạng của lá nhíp thứ 2 từ đó ta có fx=fA.

Qua một số phép biến đổi toán học ta có dạng tổng quát:

Ta có tại điểm B biến dạng của lá thứ nhất và lá thứ hai là nh nhau, tơng tự tại điểm S biến dạng của lá thứ (k-1) và lá thứ k bằng nhau Bằng cách lập các biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ (n-1) phơng trình với (n-1) ẩn là các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn.

Hệ phơng trình đó có dạng nh sau:

…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành

An.Xn-1 + Bn.Xn = 0 Trong đó

Ck 0.5.( l k +1 l k ) 3 ( 3 l k l k +1 −1) lk: chiều dài tính toán: từ quang nhíp đến đầu mút lá nhíp (hình vẽ).

12 b h k 3 b: chiều rộng lá nhíp hk: chiều dầy của lá nhíp thứ k.

Thông thờng 1 bộ nhíp có m lá nhíp cái có chiều dài và chiều dầy giống nhau thờng m=13, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá đó là lá thứ nhất với

(khi đó k = 2 ứng với lá thứ m+1, k = 3 ứng với lá m+2 …Vì vậy nghành).

Giải hệ phơng trình trên ta đợc các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn.

Khi đã có các giá trị X2…Vì vậy nghành Xn ta vẽ đợc biểu đồ mômen nh sau: lk

B A ứng suất của nhíp đợc xác định theo công thức:

Wu: là mômen chống uốn của nhíp tại tiết diện tính toán Mômen chống uốn này phụ thuộc vào tiết diện của nhíp.

Thông thờng tiết diện của nhíp hình chữ nhật nên nó đợc xác định theo công thức:

W u = b h 2 6 Sau khi lắp ghép trong các lá nhíp sẽ xuất hiện ứng suất sơ bộ đợc gọi là ứng suất siết Nó đợc xác định theo công thức: σ s = M s

E : môdun đàn hồi của vật liệu làm nhíp hk : chiều dầy của lá nhíp thứ k.

R0: Bán kính cong của lá nhíp sau khi đã lắp ghép.

Rk: Bán kính cong của lá nhíp thứ k ở trạng thái tự do.

Thông thờng thì ứng suất siết trong các lá nhíp là rất nhỏ so với ứng suất uốn cho nên ta có thể bỏ qua việc tính toán ứng suất siết trong các lá nhÝp.

Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo

Theo lý thuyết ôtô thì tần số dao động của hệ thống treo đợc tính theo công thức: n00

Trong đó n : là tần số dao động của ôtô đơn vị là lần /phút. ft : là độ võng tĩnh của nhíp cm.

Vấn đề đặt ra ở đây là xác định độ võng tĩnh ft của nhíp Để đơn giản ta áp dụng tính toán cho n lá nhíp, các lá có tiết diện hình chữ nhật và có tính chống uốn đều. Độ võng của nhíp tại đầu nhíp dới tác dụng của tải trọng P chính bằng năng lợng sinh ra trong khi nhíp bị uốn.

Xét một thanh nh hình vẽ, nó chịu lực tác dụng P và biến dạng một đoạn là ft, do đó ta có thế năng

Nếu thanh có tiết diện thay đổi thì công thức tính f đợc xác định theo vi phân ft dU dP

Xét một nhíp có cấu tạo nh hình vẽ, nhíp có n lá

Với l1, l2, …Vì vậy nghành ln : chiều dài của lá nhíp

J1, J2, …Vì vậy nghành : Mômen quánd tính theo trục X của tiết diện lá nhíp

Dới tác dụng của lực P thế năng biến dạng của nhíp sẽ là :

E : Môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp.

Jx : Mômen quán tính của nhíp tại tiết diện x. f t = d u d P = ∫

Mà ta có Mx = P.( l1- x ) Nên ft đợc tính f t = d u d P = ∫

Chia tích phân thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III …Vì vậy nghànhta đợc: f t = d u d P = ∫

Do đó ta xác định đợc ft f t = P

Z Trờng hợp nhíp không đối xứng: f t = 2 P

Trờng hợp nhíp đối xứng: f t = P

Vậy khi đã có các số liệu của nhíp ta có thể tính đợc độ cứng C của nó.

Kiểm nghiệm hệ thống treo xe UAZ

Kiểm nghiệm hệ thống treo trớc

Tính độ cứng của nhíp trớc.

Chọn  = 0,84 Hệ số điều chỉnh giữa lý thuyết và thực nghiệm.

E : môđun đàn hồi của vật liệu làm nhíp khi chịu uốn

Vật liệu nhíp là thép nên E = 2.10 5 MN/m 2 = 2.10 7 N/cm 2

12 b h 3 hk : chiều dầy các lá nhíp hk = hc = h = 0,6 cm. b : chiÒu réng nhÝp b = 5,5 cm.

Ta lập bảng quan hệ để tính độ cứng Ct của nhíp.

TT lk ak+1 bk hk Jk Ik Yk Yk-Yk+1 ak+1 3. (Yk-Yk+1)

4.1.1 Kiểm tra độ êm dịu của hệ thống treo trớc a Khi không tải:

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trớc trong trờng hợp không tải.

+ Độ võng tĩnh trong trờng hợp không tải. f t kt = Z t kt

+ Tần số dao động riêng. n t kt 00

√ 6 , 626 6 , 546 lÇn/phót. b Khi đầy tải:

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trớc trong trờng hợp đầy tải.

+ Độ võng tĩnh trong trờng hợp đầy tải. f t dt = Z t dt

+ Tần số dao động riêng. n t dt 00

So sánh các giá trị về độ võng tĩnh cũng nh các giá trị về tần số dao động riêng này với các giá trị của độ võng tĩnh và tần số dao động riêng của hệ thống treo để đảm bảo độ êm dịu của xe ta thấy hệ thống treo trớc không thoả mãn về độ êm dịu cả trong trờng hợp xe không tải và xe chở đầy tải.

Sơ đồ tính bền nhíp: l1

+ Tải trọng P tác dụng lên cánh nhíp (ở đây tải):

+ Mômen quán tính của các lá nhíp

12 5,5.0,6 3 =0 , 099 cm 4 hk : chiều dầy các lá nhíp hk = hc = h = 0,6 cm. b : chiÒu réng nhÝp b = 5,5 cm.

+ Xác định các hệ số Ak, Bk, Ck.

Ta lập bảng quan hệ giữa các thông số lk, Ak, Bk, Ck. k lk Ak Bk Ck

Ta có hệ phơng trình

Giải hệ phơng trình này ta đợc

Khi có các giá trị Xk ta có biểu đồ mômen và xác định đợc các giá trị mômen tại A và B của từng lá nhíp. lk

B A ứng suất của nhíp đợc xác định: σ u = M u

Mu : mômen uốn nhíp Ncm.

Wuc : mômen chống uốn của nhíp chính.

Wu : mômen chống uốn của nhíp.

Ta lập bảng quan hệ k lk Xk MuA MuB Wu uA(N/cm 2 ) uB(N/cm 2 )

So sánh giá trị ứng suất uốn tại A và B với ứng suất uốn cho phép của vật liệu thép làm nhíp [] = 80000 N/cm 2 khi chịu tải trọng tĩnh ta thấy nhíp tr- ớc đủ bền.

Tai nhíp chịu lực thẳng đứng P và lực dọc Px (lực kéo Pk hoặc lực phanh

PP) Lực hệ thống treo P gây lên uốn cho lá nhíp đã đợc tính ở phần trên Lực

Px gây ra uốn và kéo (hoặc nén) tai nhíp. ứng suất uốn tai nhíp đợc xác định: σ u =

W u = b h 2 6 ứng suất kéo (hay nén) tai nhíp đợc xác định: σ u = P x max b h ứng suất tổng hợp ở tai nhíp:

Px max: lực phanh (lực kéo) cực đại tác dụng lên tai nhíp Lực phanh cực đại đợc xác định theo công thức.

 : hệ số bám giữa bánh xe và mặt đờng, chọn  = 0,7.

Zbx : phản lực tác dụng lên bánh xe từ đờng.

D : đờng kính của tai nhíp: D = 4,0 cm. h : chiều dầy lá nhíp cái: h = 0,6 cm. b: chiều rộng nhíp cái: b = 5,5 cm.

Nếu hệ thống phanh xe UAZ đợc thiết kế để đảm bảo tận dụng tối đa hệ số bám của bánh xe và mặt đờng thì lực phanh cực đại đợc xác định nh sau:

Thay số vào công thức trên ta đợc

Từ kết quả này so sánh với ứng suất tổng hợp cho phép của tai nhíp là [th] = 35000 N/cm 2 ta thấy tai nhíp đủ bền.

Chốt nhíp đợc kiểm bền theo ứng suất chèn dập: σ cd = Z bx

2 d b d : đờng kính chốt nhíp d = 1,2 cm. σ cd B50 2.1,2.5,521,97

Chốt nhíp đợc chế tạo từ thép 40 có ứng suất chèn dập cho phép là

[ σ cd ] @0 N/cm 2 nên chốt nhíp đủ bền.

4.1.5 Kiểm nghiệm giảm chấn trớc

1 Các thông số cơ bản và chỉ tiêu kỹ thuật của giảm chấn.

1.1 Giảm chấn xe UAZ có các thông số kỹ thuật sau:

+ Đờng kính ngoài của vỏ giảm chấn : Dv = 54 mm.

+ Hành trình làm việc: H = 190 mm.

+ Góc đặt giảm chấn trớc: 1 = 30 0

+ Đờng kính của thanh đẩy: dt = 14 mm.

+ Đờng kính của piston: d = 40 mm.

+ Đờng kính ngoài của xilanh: D = 46 mm.

+ Chiều dài phần chứa dầu: L = 250 mm.

+ Số lỗ van nén: n = 6. đờng kính mỗi lỗ van nén dn = 2 mm.

+ Số lỗ van trả: n = 6. đờng kính mỗi lỗ van trả dt = 1,5 mm.

1.2 Xác định hệ số cản của giảm chấn.

Ta có lu lợng chất lỏng tiêu tốn trong 1s do piston tạo ra đợc xác định:

4 =0 , 0012566 m 2 vg : Vận tốc dịch chuyển của giảm chấn vg = 0,3 m/s.

Mặt khác ta có công thức tính lu lợng chất lỏng qua các lỗ van:

Qv : lu lợng chất lỏng chảy qua lỗ tiết lu.

 : Trong lợng riêng của chất lỏng  = 8600 N/m 3 g : Gia tốc trọng trờng g = 10 m/s 2 p : áp suất chất lỏng trong giảm chấn.

Do đó áp suất trong giảm chấn đợc xác định: p γ Q v

Mà Qv = Qp = Q: Lu lợng chất lỏng trong giảm chấn nên p γ.Q

Ta xét các hành trình làm việc của giảm chấn. a Hành trình nén.

Tổng diện tích các lỗ van nén

4 85 10 −6 m 2 áp suất chất lỏng khi nén đợc xác định: pn γ.Q

Do đó lực cản nén của giảm chấn đợc xác định:

Suy ra hệ số cản nén của giảm chấn đợc xác định:

Tổng diện tích các lỗ van trả

4 , 6 10 −6 m 2 áp suất chất lỏng khi trả đợc xác định: pt γ.Q

Do đó lực cản trả của giảm chấn đợc xác định:

Suy ra hệ số cản trả của giảm chấn đợc xác định:

Từ a và b ta có hệ số cản giảm chấn đợc xác định:

Kgct : Hệ số cản giảm chấn trong trờng hợp trả.

Kgcn : Hệ số cản giảm chấn trong trờng hợp nén.

Do vậy hệ số cản của hệ thống treo đợc xác định:

Ktreo = Kgc.cos30 0 = 3060,122.cos30 0 = 2295,09 Ns/m.

1.3 Xác định hệ số dập tắt chấn động :

Ta có công thức xác định :

Ktreo: Hệ số cản của hệ thống treo.

Ct : Độ cứng của hệ thống treo trớc Ct = 49347,8 N/m.

M : Khối lợng phân bố lên một bên hệ thống treo trớc

Do đó hệ số  đợc xác định:

Theo lý thuyết ôtô ta có hệ số dập tắt dao động 

 = 0 thì giảm chấn không có tác dụng.

 = 1 thì giảm chấn dập tắt đột ngột

 = 0,15  0,3 thì giảm chấn có vùng làm việc hợp lý.

Do vậy với  = 0,17 thì giảm chấn lắp trên hệ thống treo trớc thoả mãn điều kiện làm việc trong vùng hợp lý.

Ta có bảng thông số của giảm chấn trớc.

Hành trình trả Hành trình nén

Vận tốc (m/s) Lực cản (N) Vận tốc (m/s) Lực cản (N)

2 Kiểm nghiệm chế độ nhiệt của giảm chấn.

Ta có nguyên lý làm việc của giảm chấn thuỷ lực là: Chất lỏng đợc dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác thông qua van tiết lu có diện tích rất bé nên chất lỏng chịu sức cản chuyển động rất lớn Sức cản chuyển động làm dập tắt nhanh các dao động, năng lợng đợc chất lỏng hấp thụ và chuyển thành nhiệt năng truyền ra môi trờng Nếu nhiệt độ của chất lỏng quá lớn sẽ làm cho tính chất cơ, lý, hoá của chất lỏng cũng nh tính chất của các phớt làm kín bị thay đổi Vì vậy ta cần kiểm nghiệm nhiệt của giảm chấn.

+ Công suất nhiệt của giảm chấn đợc xác định theo công thức:

Tmax : Nhiệt độ lớn nhất của giảm chấn này làm việc liên tục trong 1 giờ.

Tgmax: Nhiệt độ cho phép của vỏ ngoài giảm chấn khi giảm chấn làm việc liên tục trong vòng 1 giờ Tgmax= 120 0

T0 : Nhiệt độ của môi trờng xung quanh T0 = 30 0

F : Diện tích của vỏ ngoài giảm chấn

D : Đờng kính ngoài của xilanh.

L : Chiều dài của phần chứa dầu giảm chấn.

Thay số vào công thức trên ta có:

Công suất thu nhiệt của giảm chấn đợc tính theo công thức:

 : Hệ số tăng năng lợng khắp phục sức cản Lấy  = 1,5.

 : Hệ số thu nhận năng lợng

 = 0,05  0,15 Chọn  = 0,1. hg : Hành trình làm việc của giảm chấn hg = 0,19 m.

P : Lực cản lớn nhất của giảm chấn P = 1394,866 N.

 : Tần số dao động của hệ thống treo.

Thay số vào ta có

So sánh giá trị Tmax này với giá trị nhiệt độ cho phép [Tgmax ] = 120 0 ta thấy giảm chấn đảm bảo đợc chế độ nhiệt khi làm việc.

3 Kiểm nghiệm giảm chấn theo áp suất dầu. áp suất dầu trong giảm chấn phải đảm bảo luôn nằm trong giới hạn

6  8 N/mm 2 thì khi đó mới đảm bảo giảm chấn làm việc an toàn cũng nh dầu tránh khỏi việc bị biến chất. áp suất dầu trong giảm chấn đợc tính nh sau:

F p áp suất dầu cực đại trong giảm chấn là:

Fp : Diện tích tiết diện của giảm chấn.

Ftd : Diện tích tiết diện ngang của thanh đẩy.

Ptr = Zt = 1394,866 N: Lực cản lớn nhất của giảm chấn trong hành trình trả.

F p áp suất dầu cực đại trong giảm chấn là:

Pn = Zn = 441,207 N : Lực cản lớn nhất của giảm chấn trong hành tr×nh nÐn.

Từ kết quả tính toán ta nhận thấy áp suất trong hành trình nén cũng nh hành trình trả của giảm chấn đều thoả mãn điều kiện làm việc cho phép về áp suÊt.

Kết luận chung về giảm chấn trớc

Sau khi kiểm nghiệm lại giảm chấn trớc của xe UAZ em thấy giảm chấn trớc cũ của xe vẫn đảm bảo yêu cầu làm việc của xe, do vậy em quyết định vẫn dùng giảm chấn trớc cũ của xe để lắp lên hệ thống treo trớc cải tiến.

Thiết kế cải tiến hệ thống treo

Các phơng án cải tiến hệ thống treo

Sau khi tính toán và kiểm nghiệm hệ thống treo trên xe UAZ cả treo tr- ớc và treo sau em thấy hệ thống treo cũ đang lắp trên xe không đảm bảo đợc độ êm dịu Mặt khác hệ thống treo cũ này sử dụng nhíp do đó không có đặc tính hợp lý Để đảm bảo đợc độ êm dịu cần thiết thì hệ thống treo lắp trên xe phải đảm bảo có tần số dao động riêng (n) và độ võng tĩnh (ft) có giá trị hợp lý Mục đích đặt ra là có hệ thống treo với độ cứng thay đổi phù hợp theo tải trọng (có đờng đặc tính hợp lý) Độ cứng thay đổi hợp lý sẽ duy trì đợc độ êm dịu, không gây khó chịu cho ngời ngồi trên xe Do những lý do nh vậy em thấy cần cải tiến hệ thống treo sao cho phù hợp với những yêu cầu này.

Qua tìm hiểu, nghiên cứu và phân tích, em đa ra một số phơng án cải tiÕn sau:

Trên xe UAZ-469B ta thay thế hệ thống treo cũ với phần tử đàn hồi là nhíp bằng hệ thống treo mới với phần tử đàn hồi thuỷ khí.

2 Ưu điểm của hệ thống treo loại thuỷ khí

+ Hệ thống treo thuỷ khí với phần tử đàn hồi thuỷ khí (thực chất là đàn hồi bằng khí), nó tạo đợc ra đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo đợc độ êm dịu chuyển động.

+ Đảm bảo khoảng cách từ sàn xe tới cầu là không đổi (đảm bảo độ võng tĩnh không đổi).

+ Giảm độ nghiêng ngang khi chất tải lệch, cải thiện tính năng động học của hệ thống treo và hệ thống dẫn động lái.

+ Có thể hạ thấp trọng tâm xe, nâng cao độ ổn định ngang.

+ Do việc cải tiến phải bỏ nhíp đi nên phải thiết kế bộ phận dẫn hớng mới cho hệ thống treo, do vậy kết cấu sẽ thay đổi nhiều và làm phức tạp lên.

+ Hệ thống khó làm kín, ma sát trong hệ thống lớn.

Thay thế hệ thống treo cũ của xe với phần tử đàn hồi là nhíp bằng hệ thèng treo khÝ.

2 Ưu điểm của hệ thống treo khí.

+ Hệ thống treo khí với phần tử đàn hồi khí tạo đợc ra đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo đợc độ êm dịu chuyển động.

+ Không có ma sát trong phần tử đàn hồi.

+ Trọng lợng phần tử đàn hồi nhỏ.

+ Giảm đợc chấn động cũng nh giảm đợc tiếng ồn từ bánh xe tác động lên buồng lái.

+ Có thể điều chỉnh, thay đổi độ cứng.

+ Hệ thống treo này phải có bộ phận dẫn hớng riêng.

+ áp suất trong hệ thống cao do đó khó làm kín.

+ Phải có máy nén khí, hệ thống cung cấp khí, bộ phận điều chỉnh áp suất, bộ phận tách riêng dầu và hơi ẩm.

+ Kết cấu của hệ thống phức tạp, khối lợng của hệ thống lớn.

+ Hệ thống dễ h hỏng do điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm …Vì vậy nghành).

+ Trên cơ sở hệ thống treo cũ ta giảm số lá nhíp nhằm giảm độ cứng của nhíp một cách hợp lý Nhờ đó ta tăng đợc độ võng tĩnh và nâng cao đợc độ êm dịu.

+ Bố trí thêm phần tử đàn hồi thuỷ khí nhằm thay đổi độ cứng cho phù hợp với từng mức tải trọng tơng ứng, nhờ đó duy trì đợc độ võng tĩnh và tần số dao động nằm trong phạm vi cho phép.

+ Hệ thống này có đợc đặc tính là phi tuyến do đó đảm bảo đợc tần số dao động hợp lý.

+ Giữ đợc nhíp với chức năng là phần tử đàn hồi và chức năng dẫn h- íng.

+ Kết cấu không bị thay đổi nhiều so với hệ thống treo ban đầu.

+ Hệ thống treo thuỷ khí với phần tử đàn hồi thuỷ khí (thực chất là đàn hồi bằng khí) tạo đợc đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo đợc độ êm dịu chuyển động

+ Hệ thống khó làm kín.

+ Ma sát trong hệ thống lớn.

+ Giảm số lá nhíp nhằm giảm độ cứng khi không tải do vậy làm tăng đ- ợc động võng tĩnh, nâng cao đợc độ êm dịu.

+ Bố trí thêm phần tử đàn hồi khí nhằm nâng cao dộ cứng khi tăng tải, do đó duy trì đợc độ võng tĩnh cần thiết và đảm bảo độ êm dịu (tần số dao động phù hợp).

+ Hệ thống treo khí với phần tử đàn hồi khí tạo đợc ra đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo đợc độ êm dịu chuyển động.

+ Có thể điều chỉnh, thay đổi độ cứng.

+ Giữ đợc nhíp để thực hiện cả chức năng là bộ phận đàn hồi và bộ phËn dÉn híng.

+ áp suất trong hệ thông không lớn do nhíp chịu một phần lực tác dụng.

+ Phải có máy bơm, hệ thống cung cấp khí, bộ phận điều chỉnh áp suất, bộ phận tách riêng dầu và hơi ẩm.

+ Kết cấu của hệ thống phức tạp.

+ Hệ thống dễ h hỏng do điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm …Vì vậy nghành).

Sau khi xem xét, so sánh u điểm, nhợc điểm của các phơng án cải tiến trên em nhận thấy cả bốn phơng án trên đều có thể đáp ứng mục tiêu chung là nâng cao đợc độ êm dịu cho xe Nhng trong bốn phơng án này thì các phơng án 1, 2, 4 sẽ làm cho hệ thống treo phức tạp lên về mặt kết cấu, khối lợng hệ thống tăng lên cũng nh các nhợc điểm rất khó tránh khỏi về đặc điểm của từng hệ thống.

Phơng án 3 là phơng án có nhiều u điểm hơn cả Một mặt nó đảm bảo đợc độ êm dịu theo yêu cầu đặt ra, mặt khác kết cấu của nó là tơng đối đơn giản, không phải thay đổi nhiều về mặt kết cấu của hệ thống treo cũ, dễ chế tạo và sửa chữa, bố trí phù hợp trên xe UAZ (UAZ là xe có tính năng cơ động cao và chạy trên mọi địa hình, đờng xấu) Ngoài ra với đặc điểm của xe thì việc lắp ráp hệ thống treo kiểu này là đơn giản và thuận tiện, ta có thể tận dụng bơm dầu sẵn có trên xe Do vậy em quyết định lựa chọn phơng án 3 để cải tiến hệ thống treo trên xe UAZ-469B.

Hệ thống treo thuỷ khí lắp trên xe UAZ-469B

5.2.2 Chức năng của từng phần tử hệ thống.

4 : Bơm tạo áp suất trong hệ thống Bơm đợc hoạt động đóng ngắt nhờ cảm biến đặt trên khung xe.

5 : Van an toàn của hệ thống, van này có tác dụng nhằm tránh cho hệ thống làm việc ở áp suất cao so với giới hạn cho phép.

7 : Van ngợc Van này đợc dùng khi một trong các đờng ống cao áp bị vỡ thì áp suất trong hệ thống không bị tụt.

8 : Bình tích thuỷ lực, tác dụng của bình này là làm cho áp suất trong hệ thống luôn giữ ở một giá trị nhất định.

9 : Cơ cấu điều chỉnh vị trí thân xe Cơ cấu này đợc bắt chặt với thân xe, một đầu đợc nối với cầu xe để lấy tín hiệu điều khiển Cơ cấu này có tác dụng điều khiển lợng dầu trong phần tử đàn hồi nhằm duy trì vị trí thân xe khi tải trọng thay đổi.

10: Phần tử thuỷ khí Phần thân đợc bắt với thân xe, cần piston nối với cầu xe Phần tử này đóng vai trò là bộ phận đàn hồi và là cơ cấu chấp hành của bộ phận điều chỉnh vị trí thân xe.

5.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống treo thuỷ khí.

10 Van an toàn cho hệ thống.

11 Buồng khí của phần tử đàn hồi.

13 Lỗ thông giữa buồng dầu 4 và 9.

Thân của van điều chỉnh đợc bắt chặt trên khung xe, piston của van điều khiển nhờ đòn 3 và lòxo 6 nối với cầu xe Ban đầu khi cha có tải khung xe và cầu xe có một khoảng cách nhất định đảm bảo độ võng tĩnh theo yêu cầu trong trờng hợp không tải để đảm bảo êm dịu khi xe chuyển động Khi đó con trợt của van điều chỉnh nằm ở vị trí trung gian, có nghĩa là áp xuất do bơm dầu

12 tạo ra qua van an toàn 10 chạy quay ngợc lại, áp suất trong phần tử đàn hồi giữ ở một mức nhất định Khi tải trọng trên thùng xe tăng, do tác dụng của tải trong làm cho thể tích khí trong phần tử đàn hồi giảm đi dẫn tới khoảng cách giữa cầu xe và khung xe giảm đi, làm cho lốp xe gần khung hơn Khi đó con trợt 2 sẽ chạy lên trên, dầu có áp xuất do bơm 12 tạo ra truyền liên tục đến hệ thống treo thuỷ khí, áp suất này tác dụng làm nâng thùng xe lên vị trí ban đầu. áp suất trong phần tử đàn hồi tăng lên bao nhiêu tuỳ thuộc vào lỗ tiết lu do van điều chỉnh tạo ra phụ thuộc vào tải trọng Khi đang ở mức tải trọng cao mà ta giảm tải đi thì con trợt của van điều chỉnh đi xuống bịt đờng cấp dầu từ bơm và nối đờng dầu trong phần tử đàn hồi với đờng dầu hồi về thùng nhằm mục đích giảm áp suất trong phần tử đàn hồi để hạ thấp khung xe xuống theo mức yêu cầu ban đầu Lu lợng dầu hồi về này tuỳ thuộc vào tải trong giảm đi.

Khi ôtô dao động (gặp xóc) để bộ phận điều chỉnh thùng xe không bị ảnh hởng quá nhạy của sự thay đổi độ võng thì vỏ van điều chỉnh đợc chế tạo thành hai buồng chứa đầy dầu, hai buồng này bịt kín bằng màng cao su 4 và 9, hai buồng này đợc thông nhau bởi một lỗ tiết lu 13 có đờng kính xác định. Nhờ đó nó tạo thành bộ chậm tác dụng thuỷ lực (bộ giảm chấn thuỷ lực). Ngoài ra lòxo 6 có tác dụng làm giảm sự nhạy của van điều chỉnh khi bánh xe đi qua những chỗ sóc nhỏ

Khi tải trọng thay đổi một cách tĩnh, con trợt của van điều chỉnh chạy chậm, do vậy dầu chạy chậm từ buồng này sang buồng khác qua rãnh chuẩn với sức cản nhỏ Khi tải trọng thay đổi động, dầu sẽ tạo thành sức cản lớn do con trợt của van điều chỉnh dịch chuyển rất nhanh, do sức cản đó và sự biến dạng đàn hồi của lòxo 6 mà piston dịch chuyển ở tốc độ nhất định Làm cho áp suất trong hệ thống không tăng đột ngột cao làm phá vỡ các đờng ống.

Khi ôtô không nổ máy, bơm dầu không làm việc thì để hệ thống treo thuỷ khí vẫn làm việc thì sau bơm dầu ta bố trí một bình tích năng Bình tích năng này có tác dụng tạo áp suất cho phần tử đàn hồi khi bơm dầu không hoạt động (động cơ không nổ) mà ta chất tải lên xe áp suất trong bình tích năng này ban đầu bằng áp suất do bơm dầu tạo ra.

Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết

Piston là một chi tiết điển hình và là chi tiết quan trọng trong các chi tiết của phần tử đàn hồi Trong quá trình làm việc piston chuyển động lên xuống dọc theo thành xilanh do đó mặt làm việc chính của piston là mặt trụ ngoài Trên thân piston có hai rãnh để lắp xecmăng tạo cho hệ thống độ kín khít cần thiết Thân piston còn đợc khoan và ta rô ren M15 để bắt cần đẩy vào. Điều kiện làm việc của piston là phải chịu ma sát và áp suất lớn.

Xác định dạng sản xuất

Để xác định đợc dạng sản xuất trớc hết ta cần xác định sản lợng hàng năm của chi tiết đợc sản xuất ra.

Sản lợng hàng năm đợc xác định theo công thức:

N: Số chi tiết đợc sản xuất trong năm.

N1: Số sản phẩm đợc sản xuất trong một năm.

N1 = 200 sản phẩm. m: Số chi tiết trong một sản phẩm. m = 1.

: Hệ số tính đến phế phẩm của chi tiết.

: Sè chi tiÕt dù ch÷.

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

Sau khi đã xác định đợc sản lợng hàng năm ta xác định khối lợng của chi tiÕt.

Khối lợng của chi tiết đợc xác định nh sau:

Q: Khối lợn của chi tiết.

: Khối lợng riêng của chi tiết.

Với piston vật liệu là gang xám nên  = 7000 kg/m 3

V: Thể tích của chi tiết.

Thay các giá trị vào công thức trên ta có

Theo tài liệu hớng dẫn thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy ta xác định đợc dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt nhỏ.

Chọn phôi

Các phơng án chọn phôi nh sau:

Chọn phôi là phôi thép thanh Nhợc điểm lớn nhất của phơng pháp này là lợng gia công lớn dẫn tới giá thành sản xuất tăng lên.

Chọn phôi là phôi đúc Ưu điểm lớn nhất của phơng pháp này là đơn giản, dễ thực hiện, lợng gia công ít do vậy chi phí sản xuất là thấp Nhng nhợc điểm của nó là chất lợng chi tiết không cao

Căn cứ vào đặc tính của vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám, dạng sản xuất là hàng loạt nhỏ nên em quyết định chọn phôi để chế tạo chi tiết là phôi đúc.

Thiết kế nguyên công gia công chi tiết Piston

là lợng gia công lớn dẫn tới giá thành sản xuất tăng lên.

Chọn phôi là phôi đúc Ưu điểm lớn nhất của phơng pháp này là đơn giản, dễ thực hiện, lợng gia công ít do vậy chi phí sản xuất là thấp Nhng nhợc điểm của nó là chất lợng chi tiết không cao

Căn cứ vào đặc tính của vật liệu chế tạo chi tiết là gang xám, dạng sản xuất là hàng loạt nhỏ nên em quyết định chọn phôi để chế tạo chi tiết là phôi đúc.

6.4 Thiết kế bản vẽ lồng phôi.

Dựa theo bản vẽ chi tiết và tra bảng lợng d của chi tiết khi đúc trên các bề mặt em thiết lập đơc bản vẽ lồng phôi.

6.5 Thiết kế các nguyên công gia công chi tiết piston.

Với dạng sản xuất là hàng loạt nhỏ nên đờng lối công nghệ ở đây là tập trung nguyên công Có nghĩa là tập trung nhiều bớc công nghệ trong một nguyên công.

Trong đồ án này em đa ra 6 nguyên công chính trong quy trình gia công chi tiÕt.

Tiện sơ bộ để chọn chuẩn tinh.

+ định vị và kẹp chặt:

Chi tiết đợc định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, hạn chế 4 bËc tù do.

Chọn máy tiện ngang T616 Công suất động cơ là 4 Kw.

Dùng dao tiện thép gió P9.

Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 1,5 mm.

Lợng chạy dao: S = 0,14 mm/vòng.

Tốc độ quay của máy: n = 420 vòng/phút.

Tiện mặt ngoài, xén và vát mép mặt đầu.

Dùng dao tiện thép gió P9 định hình với góc nghiêng 45 0 + Lợng d gia công:

Dùng mũi khoan ruột gà loại chuôi côn, đờng kính dao d = 11 mm.

Khoan lỗ đặc với chiều sâu cắt t = 5,5 mm.

Dùng mũi doa thép gió P9 với đờng kính dao d = 13 mm.

Doa lỗ với chiều sâu cắt t = 1 mm.

Chi tiết đợc định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, một đầu đ- ợc chống tâm, hạn chế 5 bậc tự do.

Dùng dao tiện thép gió P9 định hình.

Gia công một lần với chiều sâu cắt t = 5 mm.

Lợng chạy dao dọc: S = 0,14 mm/vòng.

Chi tiết đợc định vị bằng mặt ngoài, hạn chế 4 bậc tự do.

Chọn máy mài vô tâm.

Chi tiết đợc đặt trên bàn máp và dùng đồng hồ so để kiểm tra độ vuông góc giữa mặt đầu và đờng tâm.

Sau hơn 3 tháng làm đồ án đến nay đồ án của em đã đợc hoàn thành. Với đề tài đợc giao là “ Thiết kế cải tiến hệ thống treo xe UAZ ”

Trong quá trình làm, đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Lu Văn Tuấn cùng các thầy giáo trong bộ môn do đó đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành tốt đẹp. đồ án tốt nghiệp này em đã giải quyết đợc một số vấn đề sau:

1 Kiểm nghiệm lại hệ thống treo trớc đang lắp trên xe.

2 Kiểm nghiệm lại hệ thống treo sau đang lắp trên xe.

3 Thiết kế cải tiến hệ thống treo trớc.

4 Thiết kế cải tiến hệ thống treo sau.

5 Thiết kế quy trình công nghệ gia công Piston phần tử đàn hồi.

Sau khi hoàn thành đồ án này em đã có thêm nhiều hiểu biết sâu sắc hơn về thiết kế tính toán ôtô nói chung và về hệ thống treo nói riêng Qua đó em có thể ứng dụng vào thực tế và tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình làm việc sau này Tuy vậy vì khả năng còn hạn chế nên đồ án của em còn nhiều thiếu sót Vì vậy em kính mong đợc sự chỉ bảo của các thầy trong bộ môn để em có thể hoàn thiện thêm kiến thức của mình.

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là thầy giáo Lu Văn Tuấn đã nhiệt tình hớng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

1 Lý thuyết ôtô máy kéo.

Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn – Phạm Minh Thái – Nguyễn Văn Tài

D Quốc Thịnh – Lê Thị Vàng.

Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2000.

2 Thiết kế và tính toán ôtô máy kéo

Tác giả: Nguyễn Hữu Cẩn – Phan Đình Kiên.

Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp 1971.

3 Dung sai và lắp ghép

Tác giả: Ninh Đức Tốn.

Nhà xuất bản giáo dục.

4 Sức bền vật liệu Tập I + II

Tác giả: Lê Quang Minh – Nguyễn Văn Vợng.

Tác giả: Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm.

Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp 1979.

6 Thiết kế đồ án công nghệ chế tạo máy

Tác giả: Trần Văn Địch.

7 Sổ tay công nghệ chế tạo máy

Tác giả: Trần Văn Địch.

…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành…Vì vậy nghành

Giới thiệu chung về hệ thống treo

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo 4

1.2 Các phần tử của hệ thống treo 5

1.3 Yêu cầu thiết kế hệ thống treo 7

1.4 Giới thiệu hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ.469B 7

Các thông số cơ bản

2.1 Thông số cơ bản của xe UAZ-469B 9

2.2 Thông số cơ bản của nhíp trớc 10

2.3 Thông số cơ bản của nhíp sau 11

PhÇn 3 Lý thuyết tính toán nhíp

3.1 Phơng pháp tính toán ứng suất trong các lá nhíp 12

3.2 Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo 17

3.3 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 20

PhÇn 4 Kiểm nghiệm hệ thống treo xe UAZ

4.1 Kiểm nghiệm hệ thống treo trớc 22

4.1.1 Kiểm tra độ êm dịu hệ thống treo trớc 23

4.1.5 Kiểm nghiệm giảm chấn trớc 30

4.2 Kiểm nghiệm hệ thống treo sau 39

4.2.1 Kiểm tra độ êm dịu hệ thống treo sau 40

4.2.5 Kiểm nghiệm giảm chấn sau 48

PhÇn 5 Thiết kế cải tiến hệ thống treo

5.1 Các phơng án cải tiến hệ thống treo 56

5.2 Hệ thống treo thuỷ khí lắp trên xe UAZ-469B 61

5.2.2 Chức năng từng phần tử hệ thống 61

5.2.3 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của HTT thuỷ khí 62

5.3 Thiết kế cải tiến hệ thống treo 65

5.3.2 Tính toán thiết kế cải tiến HTT trớc 65

5.3.2.1 Lựa chọn chỉ tiêu về độ êm dịu 65

5.3.2.2 Giảm độ cứng, nâng cao độ êm dịu 66

5.3.2.3 Thiết kế phần tử đàn hồi ở HTT trớc 71

5.3.3 Tính toán thiết kế cải tiến HTT sau 79

5.3.3.1 Lựa chọn chỉ tiêu về độ êm dịu 79

5.3.3.2 Giảm độ cứng, nâng cao độ êm dịu 79

5.3.3.3 Thiết kế phần tử đàn hồi ở HTT trớc 85

Quy trình gia công Piston phần tử đàn hồi

6.1 Chức năng và điều kiện làm việc của chi tiết 93

6.2 Xác định dạng sản xuất 93

6.4 Thiết kế bản vẽ lồng phôi 95

6.5 Thiết kế nguyên công gia công chi tiết Piston 95

6.5.1 Nguyên công 1: Tiện sơ bộ để chọn chuẩn tinh 95

6.5.2 Nguyên công 2: Tiện mặt ngoài, xén và vát mép mặt đầu 96

6.5.3 Nguyên công 3: Khoan, doa lỗ 97

6.5.4 Nguyên công 4: Tiện rãnh xecmăng 98

6.5.5 Nguyên công 5: Mài tinh mặt ngoài 99

KÕt luËnTài liệu tham khảo

Định dạng
Số trang	90
Dung lượng	440,93 KB