Đồ án kết cấu tính toán động cơ ( tính toán hệ thống treo xe tải 1 5 tấn )

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về khoa học và kỹ thuật kỹ thuật, cũng như các ngành kinh tế trên toàn thế giới. Đã cải thiện mức sống của con người. Do đó nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa ngày càng được quan tâm hơn và hoàn thiện không ngừng

Trường Đại học Công nghệ GTVTKhoa Cơ khí

ĐỒ ÁN

KẾT CẤU TÍNH TOÁN Ô TÔ

ĐỀ TÀI: Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải 1,5 tấn

Sinh viên thực hiện:Bùi Mạnh Long

Giáo viên hướng dẫn:Bùi Hải Triều

Hà nội, ngày…… tháng … năm

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về khoa học và kỹ thuật kỹ thuật, cũng như các ngành kinh tế trên toàn thế giới Đã cải thiện mức sống của con người Do đó nhu cầu đi lại và vận chuyển hàng hóa ngày càng được quan tâm hơn và hoàn thiện không ngừng.

Trên thế giới hiện nay có rất nhiều loại hình giao thông, cũng như Việt Nam thì phương tiện giao thông đường bộ, đặc biệt là ô tô là loại phương tiện được sử dụng để di chuyển phổ biến và rộng rãi nhất Do ô tô có ưu điểm hơn so với các loại phương tiện giao thông đường bộ khác: Như khả năng cơ động cao, giá thành hợp lí…

Đối với xe tải ngoài yêu cầu về khả năng chở một phần hành lý và hàng hóa của khách hàng, ngày nay người ta buộc phải chú ý đến các chỉ tiêu khác như: khả năng êm dịu, an toàn của con người và hàng hóa, ảnh hưởng của tải trọng động lên mặt đường và mức độ giảm tải trọng.

Để đảm bảo độ êm dịu cho con người và hàng hóa khi lưu thông trên các loại địa hình phức tạp như việt nam, cần phải cải thiện hệ thống treo cho ô tô.

Ở nước ta hiện nay, nghành sản xuất ô tô đã từng bước trở thành mũi nhọn của ngành kinh tế Để đảm bảo tính tiện nghi cho con người và nâng cao chất lượng ô tô chúng ta cần không ngừng cải tiến các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống treo nói riêng ?

Vì vậy, em đã được giao nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe

học lúc còn trên ghế nhà trường, nâng cao tìm hiểu hệ thống treo; từ đây có thể đi sâu nghiên cứu về chuyên môn.

Trong đồ án này trang bị cho người sử dụng, vận hành ô tô có những kiến thức cơ bản về hệ thống treo trên ôtô Thiết kế tính toán một số chi tiết chính của hệ thống treo, trong quá trình làm việc của hệ thống treo được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy giáo Bùi Hải Triều, cùng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành nhiệm vụ của đề tài này Vì thời gian và kiến thức có hạn nên trong tập đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót nhất định Vì vậy em mong các thầy, cô trong bộ môn,các bạn học ngành Cơ khí động lực, đóng góp ý kiến để đề tài của em được hoàn thiện hơn.

Sinh viên thực hiện BÙI MẠNH LONG

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại hệ thống treo

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống treo là một hệ thống liên kết giữa bánh xe với khung xe hoặc vỏ xe, liên kết ở đây là liên kết đàn hồi, làm giảm tải trọng động thẳng đứng tác dụng lên thân xe và đảm bảo bánh xe lăn êm trên nền đường.

+) Biến đổi tần số dao động của ô tô thành tần số thích hợp với con người ( tương ứng với số nhịp đập của tim hoặc số bước chân tong 1p)

- Xe con: 60-85 lần/phút - Xe tải: 85-120 lần/phút

+) Dập tắt các dao động truyền từ mặt đường lên thân xe.

+) Truyền các lực dọc, lực ngang, momen từ bánh xe lên thân xe và ngược lại để xe có thể chuyển động đồng thời đảm bảo sự chuyển dịch hợp lý vị trí của bánh xe so với khung xe.

1.1.2 Yêu cầu

Đối với hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ yêu cầu phải đảm bảo độ êm dịu cho hàng hóa và hành khách khi di chuyển nhưng cũng phải đảm bảo được độ bền, độ cứng vững khi chịu tải trọng lớn Các yêu cầu chính của hệ thống treo là:

- Hệ thống treo phải thỏa mãn yêu cầu êm dịu và đảm bảo độ bền với các điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau).

- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe - Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.

- Kết cấu đơn giản, có độ tin cậy cao, thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa.

1.1.3 Phân loại

Trên ô tô hiện nay, tuỳ thuộc vào loại xe và công dụng, ngưới ta phân loại hệ

thống treo theo các dấu hiệu sau đây:

a Theo khả năng dịch chuyển tương đối giữa 2 bánh xe

- Hệ thống treo độc lập: các bánh xe gắn độc lập với khung vỏ, mỗi bánh (cụm bánh) có một hệ thống dẫn hướng, đàn hồi, giảm chấn riêng và không liên kết cứng với các bánh còn lại

- Hệ thống treo phụ thuộc: có dầm cầu cứng liên kết giữa hai bánh xe

Hình 1.1 Hệ thống treo

1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lậpb Phân loại theo bộ phận đàn hồi

Hình 1.2 Các bộ phận đàn hồi của hệ thống treoc Theo phương pháp dập tắt dao động

- Giảm chấn thủy lực (loại tác dụng một chiều, loại tác dụng 2 chiều) - Giảm chấn ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi).

d Theo phương pháp điều khiển

- Hệ thống treo bị động (không được điều khiển) - Hệ thống treo chủ động (hệ thống treo có điều khiển).

1.2 Các bộ phận chính trên hệ thống treo

Các bộ phận cơ bản của hệ thống treo:

Hệ thống treo gồm có 3 bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn Ngoài ra, trong một số hệ thống treo có sử dụng bộ phận ổn định ngang.

1.2.1 Bộ phận đàn hồi

Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và khung xe, nhằm biến đổi dao động giữa mặt đường và bánh xe thành dao động điều hòa tạo cảm giác êm dịu cho xe Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe và khung vỏ xe có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo phương thẳng đứng Các bộ phận đàn hồi thường được sử dụng hiện nay:

 Nhíp

Nhíp được làm từ các lá thép lò xo uốn cong, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính Hai đầu của nhíp chính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau Quang nhíp dùng để giữ cho các lá nhíp không bị sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, giữa các lá nhíp có lực ma sát, lực ma sát này dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng của ô tô Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén.

Nói chung, nhíp càng dài thì càng mềm Số lá nhíp càng nhiều thì khả năng chịu tải càng cao, tuy nhiên nhíp sẽ cứng hơn và ảnh hưởng đến độ êm dịu

- Vì có nội ma sát giữa các lá nhíp nên nhíp khó hấp thu được các rung động nhỏ từ mặt đường Bởi vậy nhíp thường được sử dụng cho các xe cỡ lớn với yêu cầu về độ êm dịu không cao.

 Lò xo trụ

Lò xo trụ được làm bằng thanh thép lò xo đặc biệt Khi đặt tải trọng lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực được tích lại và chấn động được giảm bớt.

Đặc tính của lò xo trụ là:

- Tỷ lệ hấp thụ năng lượng tính cho một đơn vị khối lượng cao hơn so với loại lò xo lá nhíp.

- Có thể chế tạo các lò xo mềm.

- Vì không có ma sát giữa các lá như ở nhíp nên cũng không có khả năng tự dập tắt dao động, vì vậy bắt buộc phải sử dụng thêm bộ phận giảm chấn - Vì không chịu được lực theo phương nằm ngang nên cần phải có các cơ cấu

liên kết để truyền lực  Thanh xoắn

Thanh xoắn là một thanh thép lò xo có tính đàn hồi xoắn Một đầu của thanh xoắn có được gắn cứng với khung xe hoặc các kết cấu khác của thân xe, còn đầu kia được gắn với bộ phận chịu tải trọng.

Thanh xoắn cũng được sử dụng để làm thanh ổn định Đặc tính của thanh xoắn:

- Nhờ tỉ lệ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với các loại lò xo khác nên hệ thống treo có thể nhẹ hơn.

- Kết cấu của hệ thống treo đơn giản.

- Cũng như lò xo trụ, thanh xoắn không tự hấp thụ được dao động nên phải dung thêm bộ phận giảm chấn.

Hình 1.3 Các loại bộ phận đàn hồi

1 Bộ phận đàn hồi nhíp lá ; 2 Bộ phận đàn hồi lò xo trụ ; 3 Bộ phận đàn hồithanh xoắn

1.2.2 Bộ phận dẫn hướng

Chức năng: Đảm bảo điều kiện động học giữa khung xe và các bánh xe Hơn nữa bộ phận hướng đảm nhận khả năng truyền đầy đủ các lực kéo, lực phanh từ bánh xe lên khung vỏ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt các chức năng này

Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (Dz).Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau.

1.2.3 Bộ phận giảm chấn

Trên xe ô tô giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:

- Dập tắt các các dao động giữa khung xe và bánh xe khi xe di chuyển trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính êm dịu, tiện nghi cho người sử dụng

- Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.

- Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,khả năng an toàn khi chuyển động.

Hiện nay để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động người ta dùng giảm chấn thủy lực Giảm chấn thuỷ lực sẽ biến cơ năng các dao động thành nhiệt năng và sự làm việc của nó là nhờ ma sát giữa các chất lỏng và lỗ tiết lưu Giảm chấn phải đảm bảo dập tắt nhanh các dao động nếu tần số dao động lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc khi đường mấp mô và phải dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô để cho ôtô chuyển động êm dịu.

Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp.

a Giảm chấn hai lớp vỏ

Đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ô tô từ trước đến nay Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ:

Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thành buồng A và B Ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù Bao ngoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III,IV).

Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển.

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều

Ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), lúc đó ta có thể tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang khoang C ép không khí ở buồng bù lại Vỏ ngoài của giảm chấn có tác dụng chứa dầu và thoát nhiệt ra môi trường không khí xung quanh.Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc Ở hành trình trả (bánh xe đi xa khung xe) Thể tích buồng B tăng do đó áp suất giảm, chất lỏng qua van (II,III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B

Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể.Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm chấntương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền vào không khí để cân bằng năng lượng.

b Giảm chấn một lớp vỏ

Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ

Trong một giảm chấn một lớp vỏ không còn bù dầu nữa mà thay thế chức năng của nó là buồng II chứa khí nén có P = 2,5.106 N/mm2 đây là sự khác nhau giữa giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ.

Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (1) chất lỏng chảy nên phía trên của piston Khi piston đi lên làm mở van (7) chất lỏng chảy xuống dưới piston.áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn Trong quá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạy cao kể cả piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi.

1.2.4 Thanh cân bằng

Hình 1.6 Thanh cân bằng

Thanh cân bằng có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su.

1.2.5 Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình

Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe.

1.3 Các loại hệ thống treo thường dùng trên ô tô

1.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc

Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực.

Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá: nhíp đóng vai trò là bộ phận dẫn

hướng, có thể dùng thêm giảm chấn hoặc không.

Hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo cũng có thể được bố trí ở cầu chủ động và

cầu bị động Vì lò xo trụ chỉ có khả năng chịu lực kéo theo phương thẳng đứng nên ngoài lò xo trụ phải bố trí các phần tử của bộ phận dẫn hướng Lò xo trụ chủ yếu được sử dụng trong ô tô du lịch làm bộ phận đàn hồi

Hệ thống treo bằng khí nén: Trong hệ thống treo này, lò xo hoặc nhíp được

thay thế bằng các túi được nạp đầy khí nén (gọi là Ballon) để mang đỡ toàn bộ trọng lượng xe

Hình 1.7 Hệ thống treo khí nén

- Cấu tạo hệ thống treo khí nén điều khiển bằng điện tử gồm có:

+ Giảm chấn thủy lực và các đòn liên kết truyền lực.

+ Túi khí nén trang bị vạn điện tử, các túi có dạng buồng sếp hoặc dạng trụ, vỏ ngoài chế tạo bằng cao su có đọ bền cao.

+ Máy nén khí dẫn động bằng điện + Khối điều khiển ECU.

+ Các cảm biến chiều cao xe + Hệ thống ống phân phối khí.

Hình 1.8 Túi nén khí

- Nguyên lý làm việc:

Các cảm biến chiều cao xe là cảm biến điện từ, có nhiệm vụ phát tín hiệu đến khối điều khiển ECU mỗi khi có sự thay đổi chiều cao cân bằng của xe Nếu chiều cao của xe quá cao, ECU sẽ điều khiển cho van điện tử của túi khí nén mở van xả để hệ thấp xe.

Ngược lại, chiều cao của xe quá thấp so với quy định, ECU bật công tắc cho máy nén khí làm việc sau đó phát tín hiệu mở van điện từ của túi khí nén để bơm thêm khí nén cho tới khi chiều cao cân bằng xe đạt trị số quy định Hệ thống treo khí nén điều khiển bằng điện tử luôn duy trì khoảng cách đều đặn giữa mặt đường và sàn xe Nhược điểm chính của bộ phận đàn hồi bằng khí nén là có kích thước lớn và hành trình làm việc nhỏ.

Hình 1.9 Hệ thống treo phụ thuộc

Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc, bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn.

1.3.2 Hệ thống treo độc lập

 Đặc điểm

Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không quan hệ trực tiếp với nhau.

Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe.

b Dạng treo Mac.Pherson

Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang Coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0 Chính nhờ cấu trúc này

mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý Sơ đồ cấu tạo của hệ treo bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B đầu còn lại được bắt vào khung xe Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn Lò xo có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn.

Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết.

c Dạng treo đòn dọc

Hệ treo hai đòn dọc là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Mỗi đầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ bởi khớp trụ Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận hướng dẫn Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt.

Khớp quay của đòn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả năng chịu lực theo các phương cho hệ treo Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn.

Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động.

d Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Thanh ngang liên kết có độ cứng chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang tốt Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa đủ để tăng khả năng ổn định ngang của hệ treo.

Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập Ở đây hệ treo được phân loại

là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc.

Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số ôtô có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:

- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn.

- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn.

- Không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh xe.

- Tuỳ theo vị trí đặt đòn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh ổn định của hệ treo độc lập (đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định).

CHƯƠNG 2

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC2.1 Các thông số ban đầu

Hình 2.1 Thông số xe tải Cửu Long 1.5 tấn

2.2 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế

Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại hệ thống treo rất đa dạng và phong phú, với đủ kiểu mẫu và chủng loại Nhưng đối với xe tải 1.5 tấn hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo phụ thuộc cho cả cầu trước và cầu sau Với đồ án này với một khoảng thời gian ngắn và trình độ hạn chế em sẽ đi sâu vào nghiên cứu và thiết kế hệ thống treo xe tải 1.5 tấn.

 Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm:  Ưu điểm

- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra

hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập.

- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng) 2 bánh xe liên kết

cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe.

- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa Giá thành thấp

 Nhược điểm

- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường.

- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn - Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện

chuyển vị phụ khi xe chuyển động.

 Cấu tạo của hệ thống treo độc lập có những ưu nhược điểm:  Ưu điểm của hệ thống treo độc lập

- Khối lượng phần không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe tốt vì vậy sẽ êm dịu khi chuyển động và có tính ổn định tốt.

- Các lò xo chỉ làm nhiệm vụ đỡ thân ôtô mà không phải làm nhiệm vụ dẫn hướng nên có thể làm lò xo mềm hơn nghĩa là tính êm dịu tốt hơn.

- Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên có thể hạ thấp sàn ô tô và vị trí lắp động cơ Do đó mà có thể hạ thấp trọng tâm ô tô  Nhược điểm của hệ thống treo độc lập

- Kết cấu phức tạp.

- Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên xuống của các bánh xe.

 Lựa chọn cơ cấu treo cầu trước của xe

Thông thường hệ thống treo phụ thuộc sẽ được lựa chọn để sử dụng cho các dòng xe khách vì những lí do sau:

- Tạo cảm giác êm dịu cho khoang hành khách - Kết cấu đơn giản và dễ dàng sửa chữa bảo dưỡng.

- Hệ thống treo phụ thuộc có độ cứng vững để chịu được tải nặng thích hợp cho các dòng xe tải hoặc bán tải

- Khi xe vào cua thì thân xe cũng ít bị nghiêng giúp người ngồi cảm giác ổn định, chắc chắn hơn.

- Định vị của các bánh xe ít thay đổi do chuyển động lên xuống của chúng nhờ thế lốp xe ít bị bào mòn.

- Về cơ bản hệ thống treo phụ thuộc thích hợp cho các dòng xe tải chở hàng nặng hoặc có thể lắp cho trục bánh sau ở các dòng xe phổ thông, xe con.

Các hệ thống treo độc lập phổ biến:

- Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá: hệ thống treo nhíp lá là cấu tạo đơn giản, dễ lắp ráp, sửa chữa, giá rẻ, có thể thay cho đòn ngang, không cần thanh ổn định…

tạo, kết cấu gọn có thể lồng vào giảm chấn, trọng lượng nhẹ hơn nhíp lá…

- Hệ thống treo bằng khí nén: hệ thống treo được đánh giá ưu việt nhất bởi có thể hấp thụ các rung động dù là nhỏ nhất, mang đến sự êm ái cao nhất khi xe chuyển động

+) Nhược điểm:

động nhỏ nên xe không có độ êm dịu tốt Do đó, bộ phận đàn hồi nhíp lá chỉ phù hợp với những xe trọng tải lớn, cần độ cứng, độ bền cao

đứng, không chịu được lực ngang Do đó cần phải có bộ phận dẫn hướng riêng, khá khó bố trí.

- Hệ thống treo bằng khí nén: hệ thống treo khí nén là chế tạo phức tạp, chi phí cao.

+) Phạm vi sử dụng:

- Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá:được dùng nhiều trên xe tải.

con Đa phần các dòng xe sendan/hatchback hiện nay đều sử dụng đàn hồi lò xo xoắn trục như: Toyota Vios, Toyota Camry, Mazda 3, Kia

tô hạng sang cao cấp của các hãng như: Mercedes, Audi, BMW, Lexus…  Giảm chấn hai lớp vỏ có những ưu nhược điểm:

 Ưu điểm:

Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.

 Nhược điểm:

Khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng để giảm hiệu quả của giảm chấn.

Sự khác nhau giữa các giảm chấn hiện nay là ở các kết cấu van trả van nén, cụm bao kín và đường kính, hành trình làm việc Việc bố trí trên xe cho phép nghiêng tối đa là 45 so với phương thẳng đứng.⁰ so với phương thẳng đứng.

 So sánh giữa hai loại giảm chấn:

So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ và giảm chấn một lớp vỏ có ưu, nhược điểm sau :

- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn.

- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn.

- Ở nhiệt độ thấp (vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên.

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết - Nhược điểm của dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín.

- Ở loại giảm chấn một lớp vỏ: phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của cần piston

2.3 Chọn phương án thiết kế

Trên các ô tô hiện đại thường sử dụng nhíp bán clíp, thực hiện chức năng của bộ phận

đàn hồi và bộ phận dẫn hướng Ngoài ra nhíp bán clip còn thực hiện một chức năng hết sức quan trọng đó là khả năng phân bổ tải trọng lên khung xe.vì thế nhíp lá dược sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe Và ở xe tải dươc sử dụng rất nhiều

Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội địa hoá ngành ô tô ngàycàng được chú trọng Yêu cầu đặt ra cho người thiết kế trước hết phải nhắm mục tiêu này.Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mứcgiá phù hợp nhưng phải đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật Đây chính là 2 tiêu chí cơbản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ô tô.

Qua những phân tích ưu nhược điểm cuả các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việcchọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải dựa trên xe cơ sở là xe Cửu Long, Trường Hải Đâylà sản phẩm kết hợp độc đáo giữa khả năng vượt đường trường Xe có khả năng dichuyển treen các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp.Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhậnđược sản xuất nhíp Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ

do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hoá ngành ô tô Xe Trường Hải,Cửu Long hiện nay đang được nhà máy ô tô Trường Hải, Cửu Long lắp ráp và bán ra,việc chọn thiết kế bộ phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khảnăng cạnh tranh Nhíp còn có thêm các ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hưhỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp với việc sử dụng ô tô trên địa hìnhgiao thông phức tạp của nước ta hiện nay.

2.4 Tính toán thiết kế bộ phận đàn hồi

2.4.1 Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

- Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra.Trong khuôn khổ của 1 đồ án tốt nghiệp em xin lựa chọn chỉ tiêu đó là chỉ tiêu về tần sốdao động Chỉ tiêu này đươc lựa chọn như sau:

- Đối với xe tải tần số dao động HZ( tương ứng với số lần dao động: lần / phút)

Cơ sở của việc lựa chọn này là số bước của người đi bộ trong một phút Nếu đi bộchậm(đi dạo) thị 60 bước/ phút, đi nhanh khoảng bước/ phút Đây là tần số conngười đã quen và do đó không cảm thấy khó chịu Chọn sơ bộ tần số dao động của hệthống treo trước là 96 lần / phút.

2.4.2 Thiết kế bộ phận đàn hồi

- Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của nhíp, là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tạiđiểm tiếp xúc của nhíp với dầm cầu Quang nhíp thường được đặt dưới một góc , vìvậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực x góc phải làm càng nhỏ nếucó thể, nhưng góc phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhíp khôngvượt quá trị giá, giá trị trung gian Khi ô tô chuyển động không tải thì góc thường chọnkhông bé hơn 30 Khi tải trọng đầy góc có thể đạt giá trị số Để đơn giản chúngta không tính đến ảnh hưởng của lưc X.

- Hệ thống treo là đối xứng 2 bên Vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tínhtoán cho một bên.

+ Khối lượng không được treo

+Trọng lượng cầu trước: Gt= 1400 N

Mctt = Mct + 2.Gbx + 2 Gnhíp =1400 +2.350 +2.190 = 2500 N=> Trọng lượng treo trước:

Mtt – Mt – Mctt = 10530 – 2500 = 8030 N+ Trọng lượng được phân lên một nhíp

Chọn nhíp trước là nhíp đối xứng cho nên lực tác dụng lên 1 đầu nhíp là 2007 N

- Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng( lá nhíp) ghép lại với nhau Các lánhíp có bán kính cong và chiều dài nhất định để ở trạng thái tự do, bán kính congvà chiều dài các lá nhíp dưới giảm dần ( hình vẽ)

Khi ghép lại với nhau các lá sẽ ôm khít vào nhau Kích thước hình học nhíp là: Chiều dài các lá: L1, L2, Lk tiết diện lá nhíp b x hk

Tham khảo số xe có tải trọng tương đương ta chọn sơ bộ như sau:+ Chiều rộng b và chiều dày ht phải thoả mãn các điều kiện: