Kiểm nghiệm hệ thống treo xe uaz 469b

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 lượng hệ thống treo Khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ phát sinh dao động do đường không bằng phẳng gây ra Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe, làm hư hỏng hàng hoá nếu có trên xe và ảnh hưởng lớn tới hành khách trên xe Theo số liệu thống kê cho thấy khi một xe ôtô chạy trên đường xấu, gồ ghề mà so sánh với một ôtô cùng loại chạy trên đường tốt thì vận tốc trung bình của xe chạy trên đường xấu sẽ giảm đi 4050%, quãng đường 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 người 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 hưởng của dao động ôtô tới cơ thể con người đều đi đến kết luận: Nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường 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 trước hết là phụ thuộc vào hệ thống treo, chất lượng mặt đường và sau đó là đến kỹ thuật của người 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 ngược 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 trường hợp hệ thống treo khí hoặc treo thuỷ khí).

Phần tử đàn hồi bằng kim loại gồm các loại như 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 như bảo dưỡng thấp Tuy nhiên nó có một số nhược điểm như tuổi thọ thấp, ma sát lớn, đường đặc tính làm việc là tuyến tính bậc nhất.

Phần tử đàn hồi loại khí gồm một số loại như: 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 được độ cứng của hệ thống treo tuỳ theo tải trọng (bằng cách thay đổi áp suất khí trong phần tử đàn hồi), giảm được độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu chuyển động của ôtô, có đường 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.

Nhược điểm chung của 2 loại phần tử đàn hồi loại khí và loại thuỷ khí là việc chế tạo các chi tiết cũng như lắp ráp cần yêu cầu chính xác cao, phức tạp do đó chi phí chế tạo cũng như 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 dưỡng Cao su có thể thu năng lượng trên một đơn vị thể tích cao gấp 210 lần thép, trọng lượng của cao su bé và có đường đặc tính phi tuyến Nhược điểm của loại này là xuất hiện biến dạng dư dưới 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 hướng và giảm chấn.

Bộ phận giảm chấn

Bộ phận giảm chấn có tác dụng dập tắt nhanh các dao động bằng cách biến năng lượng 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 thường 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 đường qua bánh xe và hệ thống treo tác dụng lên thân xe Giai đoạn đầu bánh xe đi gần vào khung xe, năng lượng của chấn động một phần được tiêu tán qua giảm chấn, một phần được bộ phận đàn hồi tiếp nhận và tích luỹ dưới dạng thế năng của chi tiết đàn hồi (lòxo), chỉ có một phần được truyền lên xe Giai đoạn “nén” này lực cản của giảm chấn nhỏ để giảm một phần năng lượng truyền qua giảm chấn lên khung xe Giai đoạn tiếp theo là giai đoạn năng lượng được tích luỹ dưới dạng thế năng của bộ phận đàn hồi được giải phóng - Bánh xe đi ra xa khung xe Năng lượng được giải phóng này chủ yếu được 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 như đã trình bày ở trên, do đó người ta đưa ra các yêu cầu cụ thể của hệ thống treo như 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

Các thông số cơ bản

Thông số cơ bản của nhíp sau

vụ của bộ phận dẫn hướng và một phần nhiệm vụ của bộ phận giảm chấn.Kiểu hệ thống treo này được sử dụng rộng rãi bởi ưu điểm của nó là kết cấu đơn giản, giá thành rẻ, dễ chế tạo.

Lý thuyết tính toán nhíp

Phương pháp tính toán ứng suất trong các lá nhíp

Phương pháp tính toán các lá nhíp thông thường đó là tính theo ứng suất trong các lá nhíp theo phương pháp tải trọng tập trung, phương pháp này được 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 như nhau. l1 l2 l3 P a2 a3 ln ln-1 an+1

Xn ln ứng suất trong các lá nhíp có thể xác định được khi ta xác định trị số của các phản lực đặt tại các đầu mút X1, X2,… Xn-1, Xn trong hệ siêu tĩnh. Để xây dựng được hệ phương trình siêu tĩnh ta sử dụng công thức tính độ võng của các lá nhíp theo hai trường 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 như 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 được độ võng tại tiết diện x-x của lá nhíp thứ nhất dưới 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 dưới tác dụng của các lực X2, X3 là:

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 như nhau, tương 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) phương trình với (n-1) ẩn là các giá trị

Hệ phương trình đó có dạng như sau:

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 thường 1 bộ nhíp có m lá nhíp cái có chiều dài và chiều dầy giống nhau thường m=13, khi đó để tránh nhầm lẫn ta coi m lá đó là lá thứ nhất với J1 được xác định:

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

Giải hệ phương trình trên ta được các giá trị X2… Xn.

Khi đã có các giá trị X2… Xn ta vẽ được biểu đồ mômen như sau: lk

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

B A ứng suất của nhíp được 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 thường tiết diện của nhíp hình chữ nhật nên nó được 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 được gọi là ứng suất siết Nó được 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 thường 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 nhíp.

Cơ sở tính toán dao động của hệ thống treo

Theo lý thuyết ôtô thì tần số dao động của hệ thống treo được 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 dưới tác dụng của tải trọng P chính bằng năng lượng sinh ra trong khi nhíp bị uốn.

Xét một thanh như 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 được xác định theo vi phân ft dU dP

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

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

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

Dưới 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 được tính

Chia tích phân thành tổng các tích phân trên từng đoạn I, II, III …ta được: f t = d u d P = ∫

J1, J2…Jk…Jn : mômen quán tính của tiết diện lá nhíp

Do đó ta xác định được ft f t = P

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

Trường hợp nhíp đối xứng: f t = P

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

Kiểm nghiệm hệ thống treo xe UAZ

Kiểm nghiệm hệ thống treo trước

Tính độ cứng của nhíp trước.

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

J1, J2…Jk…Jn : mômen quán tính của tiết diện lá nhíp

Jk: mômen quán tính của lá nhíp thứ k.

12 b h 3 hk : chiều dầy các lá nhíp hk = hc = h = 0,6 cm. b : chiều rộng nhíp 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.

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

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trước trong trường hợp không tải.

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

+ Tần số dao động riêng. n t kt 00

√ 6 , 626 6 , 546 lần/phút. b Khi đầy tải:

+ Tải trọng tác dụng lên một bên nhíp trước trong trường hợp đầy tải.

+ Độ võng tĩnh trong trường 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 như 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 trước không thoả mãn về độ êm dịu cả trong trường 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 : chiều rộng nhíp 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 phương trình

Giải hệ phương trình này ta được

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

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

B A ứng suất của nhíp được 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 trước 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 được tính ở phần trên Lực Px gây ra uốn và kéo (hoặc nén) tai nhíp. ứng suất uốn tai nhíp được xác định: σ u =

W u = b h 2 6 ứng suất kéo (hay nén) tai nhíp được 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 được xác định theo công thức.

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

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

D : đường 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 được thiết kế để đảm bảo tận dụng tối đa hệ số bám của bánh xe và mặt đường thì lực phanh cực đại được xác định như sau:

Thay số vào công thức trên ta được

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 được kiểm bền theo ứng suất chèn dập: σ cd = Z bx

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

Chốt nhíp được 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 trước

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:

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

+ Hành trình làm việc: H = 190 mm.

+ Góc đặt giảm chấn trước: 1 = 30 0

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

+ Đường kính của piston: d = 40 mm.

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

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

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

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

1.2 Xác định hệ số cản của giảm chấn.

Ta có lưu lượng chất lỏng tiêu tốn trong 1s do piston tạo ra được 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 lưu lượng chất lỏng qua các lỗ van:

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

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

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

Mà Qv = Qp = Q: Lưu lượng chất lỏng trong giảm chấn nên p γ.Q

Ta xét các hành trình làm việc của giảm chấn.

Tổng diện tích các lỗ van nén

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

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

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

Tổng diện tích các lỗ van trả

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

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

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

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

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

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

Do vậy hệ số cản của hệ thống treo được 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 trước Ct = 49347,8 N/m.

M : Khối lượng phân bố lên một bên hệ thống treo trước

Do đó hệ số  được 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 trước thoả mãn điều kiện làm việc trong vùng hợp lý.

Ta có bảng thông số của giảm chấn trước.

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 được dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác thông qua van tiết lưu 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 lượng được chất lỏng hấp thụ và chuyển thành nhiệt năng truyền ra môi trường Nếu nhiệt độ của chất lỏng quá lớn sẽ làm cho tính chất cơ, lý, hoá của chất lỏng cũng như 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 được 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 trường xung quanh T0 = 30 0

F : Diện tích của vỏ ngoài giảm chấn

D : Đường 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 được tính theo công thức:

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

 : Hệ số thu nhận năng lượng

 = 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 được 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 như dầu tránh khỏi việc bị biến chất. áp suất dầu trong giảm chấn được tính như 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 trình nén.

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

Kết luận chung về giảm chấn trước

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

Thiết kế cải tiến hệ thống treo

Các phương án cải tiến hệ thống treo

Sau khi tính toán và kiểm nghiệm hệ thống treo trên xe UAZ cả treo trước và treo sau em thấy hệ thống treo cũ đang lắp trên xe không đảm bảo được độ êm dịu Mặt khác hệ thống treo cũ này sử dụng nhíp do đó không có đặc tính hợp lý Để đảm bảo được 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 đường đặc tính hợp lý) Độ cứng thay đổi hợp lý sẽ duy trì được độ êm dịu, không gây khó chịu cho người ngồi trên xe Do những lý do như 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 đưa ra một số phương án cải tiến 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 được ra đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo được 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 hướng 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 thống treo khí.

2 Ưu điểm của hệ thống treo khí.

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

+ Không có ma sát trong phần tử đàn hồi.

+ Trọng lượng phần tử đàn hồi nhỏ.

+ Giảm được chấn động cũng như giảm được 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 hướng 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 lượng của hệ thống lớn.

+ Hệ thống dễ hư hỏng do điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm …).

+ 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 được độ võng tĩnh và nâng cao được 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 tương ứng, nhờ đó duy trì được độ võng tĩnh và tần số dao động nằm trong phạm vi cho phép.

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

+ Giữ được nhíp với chức năng là phần tử đàn hồi và chức năng dẫn hướng.

+ 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 được đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo được 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 được động võng tĩnh, nâng cao được độ êm dịu.

+ Bố trí thêm phần tử đàn hồi khí nhằm nâng cao dộ cứng khi tăng tải, do đó duy trì được 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 được ra đặc tính phi tuyến do vậy đảm bảo được độ êm dịu chuyển động.

+ Có thể điều chỉnh, thay đổi độ cứng.

+ Giữ được nhíp để thực hiện cả chức năng là bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng.

+ 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 hư hỏng do điều kiện thời tiết (nhiệt độ, độ ẩm …).

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

Phương án 3 là phương án có nhiều ưu điểm hơn cả Một mặt nó đảm bảo được độ êm dịu theo yêu cầu đặt ra, mặt khác kết cấu của nó là tương 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, đường 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 phương 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 được 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 ngược Van này được dùng khi một trong các đường 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 được bắt chặt với thân xe, một đầu được nối với cầu xe để lấy tín hiệu điều khiển Cơ cấu này có tác dụng điều khiển lượng 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 được 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 được bắt chặt trên khung xe, piston của van điều khiển nhờ đòn 3 và lòxo 6 nối với cầu xe Ban đầu khi chưa có tải khung xe và cầu xe có một khoảng cách nhất định đảm bảo độ võng tĩnh theo yêu cầu trong trường hợp không tải để đảm bảo êm dịu khi xe chuyển động Khi

6 6 đó con trượt 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 ngược 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 trượt 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 lưu 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 trượt của van điều chỉnh đi xuống bịt đường cấp dầu từ bơm và nối đường dầu trong phần tử đàn hồi với đường 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 Lưu lượng 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 hưởng quá nhạy của sự thay đổi độ võng thì vỏ van điều chỉnh được chế tạo thành hai buồng chứa đầy dầu, hai buồng này bịt kín bằng màng cao su 4 và 9, hai buồng này được thông nhau bởi một lỗ tiết lưu 13 có đường 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 trượt 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 trượt 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 đường 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 được 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 được dạng sản xuất trước hết ta cần xác định sản lượng hàng năm của chi tiết được sản xuất ra.

Sản lượng hàng năm được xác định theo công thức:

N: Số chi tiết được sản xuất trong năm.

N1: Số sản phẩm được 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.

: Số chi tiết dự chữ.

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

Sau khi đã xác định được sản lượng hàng năm ta xác định khối lượng của chi tiết.

Khối lượng của chi tiết được xác định như sau:

Q: Khối lượn của chi tiết.

: Khối lượng 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 hướng dẫn thiết kế đồ án môn học công nghệ chế tạo máy ta xác định được dạng sản xuất là dạng sản xuất hàng loạt nhỏ.

Chọn phôi

Các phương án chọn phôi như sau:

Chọn phôi là phôi thép thanh Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là lượng gia công lớn dẫn tới giá thành sản xuất tăng lên.

Chọn phôi là phôi đúc Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là đơn giản, dễ thực hiện, lượng gia công ít do vậy chi phí sản xuất là thấp Nhưng nhược điểm của nó là chất lượng 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

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 lượng dư của chi tiết khi đúc trên các bề mặt em thiết lập đươc 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 đường lối công nghệ ở đây là tập trung nguyên công Có nghĩa là tập trung nhiều bước công nghệ trong một nguyên công.

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

Tiện sơ bộ để chọn chuẩn tinh.

+ định vị và kẹp chặt:

Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, hạn chế 4 bậc tự 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.

Lượng 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 + Lượng dư gia công:

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

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

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

Doa lỗ với chiều sâu cắt t = 1 mm.

Chi tiết được định vị và kẹp chặt trên mâm kẹp 3 chấu, một đầu được 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.

Lượng chạy dao dọc: S = 0,14 mm/vòng.

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

Chọn máy mài vô tâm.

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

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

Trong quá trình làm, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lưu 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 được một số vấn đề sau:

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

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

3 Thiết kế cải tiến hệ thống treo trước.

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 được 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 Lưu Văn Tuấn đã nhiệt tình hướng 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

Dư 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 Vượng.

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.

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

Phần 2 Các thông số cơ bản

2.1 Thông số cơ bản của xe UAZ-469B 9

2.2 Thông số cơ bản của nhíp trước 10

2.3 Thông số cơ bản của nhíp sau 11

Phần 3 Lý thuyết tính toán nhíp

3.1 Phương 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

Phần 4 Kiểm nghiệm hệ thống treo xe UAZ

4.1 Kiểm nghiệm hệ thống treo trước 22

4.1.1 Kiểm tra độ êm dịu hệ thống treo trước 23

4.1.5 Kiểm nghiệm giảm chấn trước 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

Phần 5 Thiết kế cải tiến hệ thống treo

5.1 Các phương 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 trước 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 trước 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 trước 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

Kết luậnTài liệu tham khảo

Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	459,92 KB