Nghiên ứu, tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống treo xe ity ar

TÌNH HÌNH PHÁT TRI N XE CITY CAR TRÊN TH ỂẾGIỚI VÀ Ở VIỆT NAM.. Nh ng chi c xe này có tên g i là city car hay smart car.. Công d ng, yêu c u, phân loụầại hệ thống treo.

2

MỤ C LỤC

MC LC 2

DANH MC BNG BI U 5 

DANH MC HÌNH V 6 

DANH MC CÁC KÝ HI U VÀ CH  VI T T T 9 

NG QUAN 11

1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRI N XE CITY CAR TRÊN TH  GII VÀ VIT NAM 11

1.1.1 SMART FOR TWO 12

1.1.2 FIAT 500 13

1.1.3 TOYOTA SCION IQ 14

1.1.4 ASTON MARTIN CYGNET 15

1.2 M C TIÊU C TÀI 16

1.3 NG VÀ PH M VI NGHIÊN C U 17  

P C N VÀ NGHIÊN C U 17  

1.5 N I DUNG NGHIÊN C U 17  

NG QUAN V H TH NG TREO 18   

2.1 C u t o chung c a h    thng treo 18

2.2 Công d ng, yêu c u, phân lo i h    thng treo 20

2.2.1 Công d ng 20 

2.2.2 Yêu c u 21 

2.2.3 Phân lo 21 i 2.2.3.1 H  th ng treo ph  thu 21 c 2.2.3.2 H  thc l 23 p. 2.3 La cht k 35

2.3.1 H thc 35

3

2.3.2 H thng treo sau 37

NG 3 TÍNH TOÁN, THI T K 3D VÀ KI M NGHI M 38    

3.1 TÍNH TOÁN 38

3.1.1 Các thông s tính toán: 38 

3.1.2 Tính toán ph n t ầ ử đàn hồi 41

3.1.3 Tính toán phầ n tử ả gi m ch nấ 46

3.1.4 Kim tra bn chi ti t 58

 58

 62

 68

3.2 THI T K 3D 74  

3.2.1 Ph n m m thi t k 74    

3.2.2 Thi t k 3D lò xo gi m ch n 77    

3.2.3 Thi t k 3D ng gi m ch n 81     

3.2.5 Ghép các chi ti t thành b gi m ch n 84    

3.2.6 Thi t k    A 86

3.3 Ki m nghi m b n trên máy tính 89   

3.3.1 Trình t ki m nghi m b n trên ph n m m 3D 89      

3.3.2 Kim nghim bn và kt qu  c A 89

 XU T GI I PHÁP K THU    93

D CH O H T GIÁ THÀNH S N XU T 93  

 công ngh gia công Vi t Nam 93   

 93

4.1.2 Các công ngh ch  t o trong gia công áp l c 94 

4.1.2.1 Ch t o các chi ti  t dng tm v 94

4.1.2.2 Ch t o chi ti t d ng kh i 96     

4

4.1.2.3 Ch t o chi ti t d ng ng 97     

4.1.2.4 Công ngh u n t m 99   

 xu t gi i pháp k thu t nâng cao tính d ch t o 100       

c 100

4.2.2.Th hiu, t p quán 101 

4.2.3 Gi i pháp ch t  o 101

4.2.3.1 Gii pháp ch  t o càng ch 101 A 4.2.3.2 Ch t y 103

4.2.3.3 Gii pháp ch i t 104

4.2.3.4 Gii pháp ch   t o ng gim chn 106

KẾ T LUẬ 107N

5

DANH M C BỤ ẢNG BI U Ể

B ng 3- 1   38

B ng 3- 2 Các thông s    u c a h   thc: 42

B ng 3- 3 Các thông s    u c a h   th ng treo sau: 44

B   - 59

6

DANH MỤC HÌNH V Ẽ

Hình 1 1 12

Hình 1 2 13

Hình 1 3 15

Hình 1 4CYGNET 16

Hình 2 1: C u t o h    th ng treo xe du l ch  18

Hình 2 2: Treo ph thu  c lo i lò xo xo n  22 c Hình 2 3: Các ki u h   th ng treo ph thu c   23

Hình 2 4 nguyên lý c a h    24

Hình 2 5: Các ki u h   thc l 24 p Hình 2 6: M  t s  d c bi t  26

Hình 2 7   c u t o h Mc.Pherson 28 

Hình 2 8: M i quan h ng h c c a h treo Mc.Pherson       29

Hình 2 9 nguyên lý h   c 30

Hình 2 10: S  i góc nghiêng tr  c c u sau khi thân xe nghiêng 30

Hình 2 11 nguyên lý h   c có thanh ngang liên k t 32 

Hình 2 12  v trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng 34

Hình 2 13   h 34

Hình 2 14   h th ng treo khí 35

Hình 3 1i c  a h ng treo 39  th  c tính gi m ch  n c a h th ng treo 48   

Hình 3 3: Các thông s c a gi m ch n     50

Hình 3 4  c tính gi  m ch  n c a h th    c 52

treo Mc.Pherson 59

 62

7

 63

 64

 67

 69

 70

 73

Hình 3 13: Logo ph n m m Solidworks 75 

Hình 3 14: H p tho i SolidWorks 77 

Hình 3 15: C   a s m i 78

 ng xo n tâm lò xo 79 

Hình 3 17: Lò xo 79

 80

Hình 3 19: C  a s  81

 ng gi m chn 81 

 ng gi m chn 82 

m ch 83

 n 83

 84

Hình 3 25: Giao din Assembly 85

Hình 3 26: B   gi m ch n 86

Hình 3 27: Khn 87

Hình 3 28: Biên d ng c a càng 87 

 n 88

Hình 3 30: Càng ch A hoàn ch nh 88 

Hình 3 31: Mô hình 3D càng ch A  89

   t l  ng h p ch u l c phanh c  i 90      

Hình 3 33: Hình i 90

8

Hình 3 34 : Kt qu  ki m nghi  m càng ch   ng h p ch u l c phanh c  i 91     

Hình 3 35 : Kt qu  ki m nghi  ng h p ch u l c ch u l c ngang l n nh t 92        Hình 4 1: Các c m chi ti   t chính trong ô tô con 93

Hình 4 2: Chi ti t d ng t m và công ngh d p vu t       95

Hình 4 3: D p vu   t th ng d ng ch   t l 96 ng Hình 4 4: Chi ti  t d ng kh i và công ngh 96  

Hình 4 5: Quy trình công ngh và khuôn d p kh i    97

Hình 4 6: Nguyên lí d p chi ti  t  ng ch T  98

Hình 4 7 : Các d ng s n ph     m ng d ng IHU 99 

Hình 4 8: Công ngh u n t      n hình 99

Hình 4 9: Công ngh u n t      n hình 100

Hình 4 10: Biên d càng ch A 101 

 càng ch A hoàn ch nh 102  

Hình 4 12: Vi n bao bên ngoài càng ch A 102 

Hình 4 13: Càng ch  n 103

Hình 4 14: Càng ch A hoàn ch nh 103 

Hình 4 15: Phôi thép tr 104

 y hoàn ch nh 104 

11

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRI N XE CITY CAR TRÊN TH Ể Ế GIỚI VÀ Ở VIỆT

NAM

Hin nay, r t nhi u t  n trên th gi p trung nghiên

c u phát tri n các dòng xe nh , g n và s d ng nhi u ngu         ng m i, thân thin vng Châu Âu mi chic 100 km)

nh g n, ti n l i và có th s d ng 2 ngu       n), nhi u hãng xe B c M   u và phát tri n dòng xe ti n ích  

và nh g n Nh ng chi c xe này có tên g i là city car hay smart car T i sao hi n nay       nhic trên th gi i l i ph i nghiên c u và phát tri n nh ng dòng xe nh         y?

H  thng treo c a dòng xe này có c u t   nào, nguyên lý hong c a chúng 

có khác gì so v i h  thng treo c a nh ng hay không? Li u chúng 

ta có th nghiên c u, thi t k t o ra nh ng s n ph        có giá thành h , phù h p

vu ki n giao thông   Vii khó

t ra cho nh ng k    t k ô tô  c ta hi n nay 

Trong s phát tri u rõ các v n v h     th

 t c n thi t nh m t  u ki n thu n l i cho vi     d ng, s a cha bng và c i ti n h th ng treo V i m      i h n thtài này ch gi i h n trong vi c    “Nghiên ứ c u, tính toán thi t k và ki m nghi m trên ế ế ể ệ

máy tính h ệ thống treo xe city car” thông qua vi

n thc Vi c ki m nghi m trên máy tính s giúp cho vi    c thi t k    h th c quan, ít tu qu kinh t   

Nhng chiu tiên c i t i Nh t B i bàn tay

c a các k     t k i Nh t Ph n l n các m u xe city car t i các qu     c

c trang b   n 1.5 lít 



Hình 1 1 

1.1.4 ASTON MARTIN CYGNET

Mercedes có A-Class, Audi có A1, BMW sau 1-

1.2 M C TIÊU CỤ ỦA ĐỀTÀI

T nh ng v   c tiêu c tài là nghiên c u, thi t k    tính toán và ki m nghi m trên máy tính h    thng treo trên xe city car T  

án thi t k , tính toán và ki m nghi m trên máy tính h      th mang

l i hi u qu kinh t cho vi c s n xu t ôtô sau này, gi       c chi phí s n xu t, th i gian   th nghi m, gi 

17

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PH M VI NGHIÊN C U Ạ Ứ

                n ch 

ngt sau, h p s   p và h  thc lp ki u MacPherSon 1.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾ P CẬN VÀ NGHIÊN CỨU

mt gi  i h n r ng Khi xe ch y ít t  c ng c n thi t có giá tr nh    

c ng c n ph i có giá tr l n Chính vì v y mà c n ph i có thêm các b ph         i

ph   , v u t b ng cao su bi n d   c bi t là các b ph  i có

kh        i t c ng theo t i tr ng k t h p v i các b       phi chiu cao tr ng tâm c a xe

- B ộ phận dẫn hướng: cho phép các bánh xe d ch chuy n th  ng m i v   trí c a nó so v i khung v , bánh xe ph   m nh n kh   n l B 

h ng l c h   c bi u th qua kh    n các l c và các mô men khi bánh xe 

 các v trí khác nhau 

- B ộ phận gi m ch nả ấ  ph n h p th    c gi a bánh xe và thân xe B ph n gi m ch n có     ng t ng Trên các

xe hi i ch dùng lo i gi m ch n ng thu l c có tác d ng hai chi u tr và nén          Trong hành trình tr        ) gi m ch n có nhi m v gi m b     t xung lp truy n t bánh xe lên khung  

20

- Thanh ổn định: trên xe con thanh nh hu có ng hp

xe ch y trên n ng không b ng ph ng ho  i tác d ng c a l c li   tâm ph n l c th   ng c a 2 bánh xe trên m t c         i s nghiêng thùng xe và làm gi m kh    n l c d c, l c bên c a bánh xe v m   i t

ng Thanh nh có tác d ng khi xu t hi n s chênh l ch ph n l c th       t lên bánh xe nh m san b t t i tr ng t bên c u ch u t i nhi u sang bên c u ch u t i ít            

 u t o chung c a nó có d ng ch    u ch U n i v i bánh xe còn thân n i    

vi v nh các   cao su

- Các vấu cao su tăng cứng và h n ch hành trình:ạ ế trên xe con các v u cao su 

t k t h p trong v c a gi m ch n V u cao su v       ng v a h n  

ch hành trình c a bánh xe nh m h n ch hành trình làm vi    c ca bánh xe

- Các cơ cấu điều ch nh hoỉ ặc xác định góc b trí bánh xe : ố

H  thm nh n m i liên k t gi a bánh xe và thùng v , do v y trên h       thu ch nh ho nh góc b  u này rng nên m i loi xe li có cách b trí khác nhau, các loi khác nhau.2.2 Công d ng, yêu c u, phân loụ ầ ạ i hệ thống treo

2.2.1 Công dụng

Khái ni m h   thng treo  c hi u là h   thng liên k t gi a bánh  

xe và khung xe hoc v xe M i liên k t treo c  a xe là mi liên ki nó có ch

- T u ki n cho bánh xe th c hi n chuy        th i v i khung xe ho c v xe theo yêu c  n ch t i

m c có th  chp nhc nh ng chuy ng không mu n có khác c 

lc ngang, lc dc)

- Truy n l c và mô men gi a bánh xe và khung xe bao g m l c th     ng (ti tr ng, ph n l c), l c d c (l c kéo ho c l c phanh, l         y ho c l c kéo v  i

21

khung, v ), l c bên (l c li tâm, l c gió bên, ph n l     c bên ), mô men ch ng, mô  men phanh

2.2.2 Yêu cầu

a) H  thng treo ph i phù h p v  u ki n s d  thu a t c

xe (xe chng t t hay xe ch y trên các lo  ng khác nhau)    

b) Bánh xe có th chuy n d ch trong m t gi i h n nh        nh

c) Quan h ng h c c a bánh xe ph i h p lý tho mãn m       a h thng treo là làm m    ng các quan h 

N phi là lò xo xoc

i và m t ho c n i v i c  c

Lò xo xo n  ng h p này có th   c hot ngay trên

c u Gi m   ch  t trong lòng lò xo xo n  chim ít không gian

* H ệ thống treo ph thu c trên xe con có th g p các dụ ộ ể ặ ạng sau đây :

- Treo ph thu c có b ph  i nhíp lá

- Treo ph thu c có lò xo xo n c và nhi   t (treo nhi u khâu) 

- Treo ph thu c có c u trúc d  c

1 4 5

3

6

2

23

Hình 2 3: Các ki u h   th ng treo ph thu c   2.2.3.2 H  thc l p.

* Đặc điểm :

- Hai bánh xe không l p trên m t d m c ng mà là l p trên lo i c u r i, s         chuy n d ch c 2 bánh xe không ph   a thuc vào nhau (nng yên)

- M  c liên k t b     y s làm cho kh i

ng phc treo nh  y mô men quán tính nh  ng

Trên xe Autobiantri nhíp có th thay th   a h thng treo

m c a ki u treo này là không c n thanh    n r ti i có

m là thùng xe trên cao nên chi u cao tr ng tâm xe s l n       n t c

+ Chi m ít không gian c a xe

i làm thêm h th   d ng cho bánh xe và truy n 

ly

Thanh xo n 

Trên m t s    dành ch cho vi c l p bán tr c c u ch       i

ta dùng thanh xo n  c gây t c ( ng su thích h p cho 

- Có th    b u ch nh chi u cao thân xe  

Trên xe con b ph i thanh xoc s d ng ph bi n ch sau lò xo     

xo n  c

b) D ng treo Mc.Pherson: 

m

* Đặc điể :

H treo này chính là bi n d ng c a h      treo 

u dài bi có chi u dài khác 0 Chính nh  

c u trúc này mà ta có th    c kho      b trí h  thng truy n l c ho    c u t o c a h treo (Hình 2.4) bao g m: m   t

28

Trong h  thng treo nói chung, và h treo c a c u d   ng nói riêng các góc

t bánh xe có m   ng Chúng ph m b o cho vi u khi n nh nhành, chính xác, không gây l  c c n l p quá nhanh

Trong quá trình chuy n     thng, s  ng này kéo theo s   c

c a bánh xe và kho ng cách gi a hai v   ng thi góc nghiêng d c và nghiêng ngang c a tr xoay d    ng Các quan h gi a các  thông s  thu c vào s chuy n v c    i quan h ng h  c c  treo.a h

29

Khp quay cng là kh p tr , v i hai       có

kh    u l ng th i c n ph i có 

  c ng v ng l n, nh m m      c các l c d c, l c bên và ch u mômen    phanh ln

Do có k t c y, nên h treo này chi n v k t

c u, giá thành h H    c b trí cho c u sau b    t 

c, cc là c u ch ng   

H  c chi m các kho o

u ki n cho vi c h th p tr ng tâm xe và có th nâng cao t       , dành m t ph n  không gian l n cho khoang hành lý 

Trên hình 2.8 biu din mi quan h ng hc ca h treo Mc.Pherson:

Hình 2 8: M i quan h ng h c c a h treo Mc.Pherson       a) S   i góc nghiêng ngang c a bánh xe và tr xoay d    ng

b) S   i góc nghiêng d c c a tr xoay d   ng

c) S   ch m  a bánh xe c c

h treo hai bi n d  u nhau thì sinh ra hing t xoay c  treo

ph  thuc d m c u li n gây nên l ch tr c c u xe Ta có th bi u di n quan h này trên          

  th quan h (góc nghiêng ngang thân xe) và góc d  ch chuy n c ng tâm c u 

(Hình 2.10)

d) H ệ treo đòn dọc có thanh ngang liên k ết:

H treo này xu t hi n trên xe con vào nh    i s hoàn thi n k t

cc ch ng Theo c u trúc c a nó có th phân     chia thành lo i treo n  c l p và treo n a ph   thuc Theo kh  c c a h  treo, tu thu  c ng v ng c t mà có th x p là lo i ph     thuc hay

    c l p c phân lo   c l p t c ng nh 

u so v  c ng c a d m c u ph thu c     

H    c có thanh ngang liên k         c

c n i c ng v i nhau b i m t thanh ngang Thanh ngang liên k     

m t th anh  i v i các h   c l p khác Thanh ngang liên k

c ng ch ng xo n v a nh        ng l t c a xe v a có kh     n

l c ngang t c vp nh n l c ngang, l c d c v a là b ph      ng nên nó c n thi   c ng v ng t t còn kh p tr       dài va

    nh ngang c a h treo  

H  c có thanh liên k t hi c dùng r ng rãi trên m t s   

ô tô có v n t c cao vì nó có nh  m sau:

32

- K t c u c a h treo khá g n, kh     ng nh , có th s n xu t hàng lo    t

và kh  p ru này có l i cho vi c làm gi  c

bi  i vi h treo có b ph i là thanh xo n 

- Gim nh   c l c tác dngang và các kh p quay do có thanh liên 

k t nên có th san b t l c tác d ng ngang cho c hai kh p tr          i bên

Bên c nh nh  treo này còn t n t i m t s     m

i công ngh hàn cao, t i tr  t lên c u xe h n ch và có th làm quay    

trc cng vòng tr ng thái quay vòng th a 

Hình 2 11  nguyên lý h   c có thanh ngang liên k t 

1.Bánh xe; 2 Kh p quay tr c    c; 4 Thùng xe 5 Lò xo;

6 Gi n ch n; 7 Thanh ngang liên k t   

  c l p khác, h  c có thanh liên k t b ph n   

 i c a nó có th là lò xo tr xo  t gi  c ti t

ki      c l ng vào gi m ch    ng h p dùng 

t ph n l m ngang (ti t di n h  ) Khi hai bánh xe d ch chuy n d

nh Nn ngang d ch v tâm quay c  c chúng ta có h treo 

  chc c

c ng c a h   th có m t bình ch a h   thng treo s r t c ng, khi có   thêm bình

Hình 2 13    h 1.D m cu   

35

cha ph (1) co l i áp su t không khí s       t

h thng treo s m n (3) là b  u ch cao c a v xe, khi c n (3) thay   

i kho ng cách gi a v và bánh xe thì khí ép t bình ch     ng (1) và bình cha ph (2) hoi bình ch a (2) và (1) b 

Hình 2 14   h th ng treo khí 1.Bình ch a khí nén 2 Bình ch a ph 3 B      u ch nh 

 cao c a v xe 4 Bình ch a khí nén   

H thng treo loc s  d ng tt  các ôtô có trng ph n c thay

i khá l ô tô tr khách, ô tô v n t  i này có th t ng thay   

  c ng c a h th ng treo b   i áp su t không khí bên trong ph n t   

i Gi  c ng c a h th ng treo s      êm d u chuy ng t

H  thng treo khí không có ma sát trong ph n t    i, tr ng nh và gi m

c chc ti ng n t bánh xe truy n lên bu ng lái và hành     

   th ng này có k t c u ph c t       i có b ph n d  ng riêng và trang thi t b cung c p khí, b     u ch nh áp su t v.v  

2.3 L a chự ọn phương án thiết k ế

2.3.1 H ệ thống treo trướ c

phc v thp do ma sát

+ H thc, sau: chn b ph i lo i lò xo tr  

37

+ Ch n b ph  i ph c a c hai h     thng treo là h n ch b ng cao    

  b n cao, không c n bôi  ng, trc tính phù hm là xu t hi n bi n d ng th    i tác d ng c a t i tr ng kéo dài    

và ti tri, cao su b hoá c ng khi nhi  th p     

- B ph n gi m ch n     : Theo cách lt và yêu c u êm d u c a xe thi t k , ta     chn b ph n gi m ch n thu l c d ng ng, tác d ng hai chi u và có van gi m t i cho            

c h  thc và sau

- B ph   ng:

+ H  thc: là h  th c l p nên b ph ng gm các lo i là: lo i m  lou dài b ng nhau, lo u dài khác nhau, long (Macpherson), lo i n n dây ta s d ng lo     c cht là m t k t c u bi n th c a lo      u dài khác nhau v i chi 

b ng không, tr   ng hay thanh ni d ng ng l ng thay   

     m bng h c c a bánh xe  

m ch n hay ph n t i thu khí

trí luôn gi     vào k t c u tr    ng hay thanh n i Nh   c k t c u, gi  c s 

  c xây d ng v i gi thit:

- B qua ma sát và kh ng phc treo N u có s u v kh  li  ng

phc treo thì có th tr n khng này khi tính ph n l c Z