phânloại
Loạicaosugồmloạichịunénvàloạichịuxoắn Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra :
Loạiđộclậpvớicầncắtgồm:loạidịchchuyển bánhxetrongmặtphẳng dọc, loạidịch chuyểnbánh xetrongmặtphẳngngang, loạinén vớibánh xe dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng.
Loại giảmchấnthủylựcgồmloạitácdụng1chiềuvàloạitácdụnghaichiều
yêucầu
a) Độ võng𝑓 𝑡 ( đ ộvõngsinh ra do tác dụngcủa tảitrọngtĩnh) phải nằmtrong giới hạn đủ đảmbảo được các tần số dao độngriêng của vỏ xe và độ võngđộng𝑓 đ (độvõngsinhrakhiôtôchuyểnđộng)phảiđủđểđảmbảovậntốc chuyểnđộngcủaôtôtrênđườngxấunằmtronggiớihạnchophép.ở giới hạn này không có sự va đập lên bộ phận hạn chế. b) Độnghọccủacácbánhxedẫnhướngvẫn giữ đúngkhicácbánhxedẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng c) Dậptắtnhanhcácdaođộngcủavỏvàcácbánhxe d) Giảmtảitrọngđộngkhiôtôquanhữngđườnggồghề.
Trìnhtựthiếtkế
a) Xâydựngsơ đồbốtríchunghệ thốngtreotrênôtô b) Xâydựngđườngđặc tínhđànhồicủa hệ thốngtreovà đặc tínhđànhồi của phần tử đàn hồi c) Tínhtoáncácthôngsốhìnhhọccủahệthốngtreo d) Kiểmnghiệmbềnphầntửđànhồi e) Kiểmnghiệmbềnphầntửdẫnhướng f) Tínhchọngiảmchấn
Cácthôngsốchotrước
Khối lượng cầu trước khi không tải : G01= 9500 (N) Khối lượng cầu sau khi không tải :G02550(N) Khối lượng cầu trước khi đầy tải : Ga1= 10800 (N) Khối lượng cầu sau khi đầy tải : Ga2= 15500 (N) Chiều dài cơ sở: L= 2750 (mm)
Lựachọnnguyênlý
Hình1:Sơđồhóahệthốngtreo1-đòndưới;2-lòxo;3-đòntrên;4-bánhxe
Lựachọnkếtcấu
Bộphậndẫnhướng
- Chọn bộ phận dẫn hướng trên hệ thống treo độc lập loại 2 đòn không bằng nhau Các đầu đòn trước của đòn được nối với khung xe ,đầu sau được nối với thanh quay thông qua các khớp quay
+ Đòn trên có chiều dài = ( 0,55 ÷ 0,65 )đòn dưới thì ΔB và β nhỏ do đóB và β nhỏ do đósự trượt ngang được khắc phục nhờ biến dạng của lốp, hiệu ứng con quay sẽ được khắc phục nhờ ma sát trong hệ thống
+ Khi bánh xe dao độngtức là có sựdịch chuyển thẳngđứngsẽ phát sinh 2 dịch chuyển không mong muốn ΔB và β nhỏ do đóB và β :
- Dịch chuyển theo phương ngang ΔB và β nhỏ do đóB: gây trượt ngang của lốp và là nguyên nhân quan trọng gây mòn lốp
- Làm lệch phương của trực bánh xe β: sự thay đổi này gây hiệu ứng con quay và tạo ra tải trọng phụ lên trục bánh xe và các chi tiết liênquan
Chọnbộphậnđànhồi
- Chọn lò xo xoắn : đầu trên của lò xo được gắn với đầu trên giảm chấn, đầu dưới của lò xo được gắn với đòn dưới.
+L òxoxoắnchỉ chịuđược lực thảngđứngdođóhệ thốngtreo cóbộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải có bộ phận dẫn hướng riêng biệt
+Nhược điểm là độ cứng không đổi, độ êm dịu của xe chỉ được đảm bảo trong 1 vùngtải trọngnhất định ,khôngthích hợp với nhữngxe có tải trọng thường xuyên thay đổi
Chọngiảmchấn
- Chọngiảmchấnống:giảmchấn1đầuliênkết vớikhungxehoặcgiá thông qua tai phía trên, đầu dưới liên kết với đòn dẫn hướng.
- Giảmchấn ốngcó áp suấtchấtlỏngtrong giảmchấn nhỏ (2,5÷5MN/𝑚 2 ), thoát nhiệt tốt
tínhtoánthốngsốcơbản
Xâydựngsơđồbốchíchungcủahệthốngtreo
Xâydựngđườngđặctínhđànhồicủahệthốngtreovàphầntửđànhồi
- Chọnℎ𝑡= 40 mmbiến dạngcủa phần tử đàn hồiứngvới tải trọngtác dụnglên 1 bánh xeZ t1bx
𝑏𝑙àà𝑘í𝑐ℎℎ𝑡ℎướ𝑐ℎ𝑑ầ𝑚𝑡𝑟ê𝑛Chọna80mm→b"8mm
- Ápdụngphươngpháphọađồtaxácđịnhđượcf: stt h(mm) f(mm)
Tínhtoánlòxotrụ
Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép hợp kim50CrV4 có ứngsuất tiếp tuyến, ứng suất xoắn giới hạn[𝜏]= 1600(N/mm 2 )
ChọnsơbộtỷsốđườngkínhcủalòxoC= 𝐷 chọnC=(4÷10)theosáchgiáo trìnhchitiếtmáy.ChọnC 𝑑
- Thaycácgiátrịvào,tatínhđược: d≥1,6√1,135.1 5 5 0 0 1 0 16,77mm;Tachọnd (mm)
G–modyunđànhồikhixoắn;G=8×10 4 (N/m 2 )F min – lực tác dụng lên lò xo
G.d 4 8×10 4 17 4 d) Sốvòngtoànbộcủalòxo n=n o+ (1÷2)=8+1=9(vòng) e) Bướccủalòxo t=(0,15÷0,3)*D=0,2.1704(mm) f) Chiềudàitoànbộcủalòxo
Tínhtoánbộphậndẫnhướng
-K h i x e c h u y ể n đ ộ n g , c á c l ự c t á c d ụ n g l ê n x e c ó t h ể l à l ự c k é o , l ự c n g a n g , l ự c t á c d ụ n g của tải trọngđộng. Các lực này sẽ ảnh hưởngđến kết cấu của hệ thống treo Khi tính toán bộ phận dẫn hướng ta sẽ tính toán ở điều kiện các lực đạt giá trị cực đại. a) Trườnghợplựckéocựcđại.
- Trên sơ đồ phântích lực, tồntại lựcZ, Xnhưngtính với giá trị cực đại(vắngmặtY).
Trongđó:Xpmaxlà l ự c p h a n h l ớnnhấttác dụngtạiđiểmtiếpxúc của bánh xe với mặtđường. b) Trườnghợpchịulựcngangcựcđại:
Hình7:Sơđồphântíchlựckhixechịulựcngangcựcđại Trong trường hợp này tồn tại hai thành phần lực:
Khixechịutácdụngcủalựcngangthìphảnlựctừmặtđườnglênbánhxe ởbên trái và bên phải có giá trị khác nhau Khi tính toán ta lấy trường hợp phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe là lớn nhất :
- Đối với thành phần lực ngang ta cũng tính trong trường hợp đạt lực ngang lớnnhất.
Trongsơ đồ tính toán chỉ cólực Z, khôngxét đến ảnh hưởngcủa thành phần lực X và Y.
kđ:Hệsốtảitrọngđộng.kđ=(2÷3).Tachọnkđ=3.Vậy:
- Các đòn dẫn hướng có tiết diện đặc trưng thường được chế tạo từ thép có chất lượng cao hoặc từ hợp kim nhôm.
- Ta chọn vật liệu chế tạo các đòn dẫn hướng là thép C45V có giới hạn bền là:bka0 (Mpa). b) Tảitrọngtácdụnglêncácbánhdẫnhướngcủatreosau Sơ đồ phân tích lực như hình vẽ:
- Phản lực thẳng đứng Z tác động lên bánh xe thông qua dầm cầu cứng, tác dụng trực tiếp lên bộ phận đàn hồi Có thể coi bỏ qua tác độngcủa tải trọngthẳngđứng lênbộphậngiảmchấn.Cácđòndẫnhướngphíatrênvàdướibắtvớidầmcầucứng thông qua các khớp cầu, do vậy không chịu tác dụng của thành phần lực Z.
- Thànhphầnlựcdọctácdụnglênbánhxelàlựcphanhsinhratạicácbánhxe.Thành phần lực này sẽ tác động lên đòn dẫn hướng phía trên và dưới.
- Ta xác định các thành phần lực dọc tác dụng lên thanh (thanh chỉ chịu kéo hoặcnén).
- Mômen sinh ra bởi lực kéo M p =Pp.rbxg â y l ê n t ả i t r ọ n g t ạ i c á c k h ớ p t r ê n v à d ư ớ i của thanh dẫn hướng Trong mặt phẳng bánh xe sinh ra các lực :
𝜌 2 = a 0 +b 0 :k h o ả n g cách giữa haiđiểmtựa của đòndẫnhướng Ta lấy: a 0 =1 6 0 ( m m ) ; b 0 0 (mm)
rbx:Bánkínhbánhxe. rbx=λ.ro=(H+D/2).λ (mm)
λ:Hệsốbiếndạnglốp.Lấyλ=0,95 rbx=(133,25+457,2/2).0,9543,76(mm) Vậy:𝐹 ′ =X 𝑟𝑏𝑥+𝑎 0
Hình9:Sơđồphântíchlựccủađòntrên Giá trị các lực này để tính toán thanh dẫn hướng Để thuận lợi cho công nghệ chết ạ o , c á c đ ò n c h o c ầ u t r ư ớ c v à c ầ u s a u đ ư ợ c t h i ế t k ế đ ả m b ả o t í n h l ắ p l ẫ n c) Tínhtoántiếtdiệnchođòndướicủacầutrước Lực kéo lớn nhất tác dụng lên đòn phía dưới: n b
3,14∗152,5 d Tính toán tiết diện cho đòn trên của cầu sau:
=7,24(mm) Để đảmbảo choviệc chế tạo đượcthuậntiện và tính lắp lẫn củachi tiếtnày, ta sẽ chế tạo cácthanhdẫn hướngcùngmột tiết diện sao chođảmbảo điềukiện bền kéo Vì vậy, ta sẽ chọn đường kính d≥10,41 (mm).
Tínhtoángiảmchấn
- Tronghệthốngtreo, giảmchấncótácdụngdậptắtdaođộng Mứcđộdậpt ắ t d a o đ ộ n g c ủ a g i ả m c h ấ n đ ư ợ c đ ặ c t r ư n g b ở i t h ô n g s ố : h ệ s ố d ậ p t ắ t d a o đ ộ n g tươngđối Hệsốdậptắtdaođộngtươngđốithểhiệnmứcđộdậptắtdao độngcủagiảmchấntronghệthốngtreo.Quanhệgiữahệsốv à cácthông sốhệthốngtreo, đượcxácđịnhnhưsau:
Vậy hệ số cản của hệ thống treo được xác định theo công thức:
- Trong đó:K n ,K t :Hệsốcảnchấnđộng ởbộphậngiảm chấntương ứngvới hành trình nén và trả;α: hệ số thực nghiệm(2,5 ÷ 3)→ chọnα = 3
- Vớiloạigiảmchấnốngthuỷlựctácdụnghaichiềuđượcđặtnghiêngsovới phương ngang dưới một gócβ, chọnβ =6 0 ° tínhđượctheocôngthứcsau:
- Hệsốcảntronghànhtrínhnén𝐾′ 𝑛 và hànhtrình trả𝐾′ 𝑡 đ ư ợ c t í n hnhưsau:
+ m: Số mũ, giá trị của m phụ thuộc vào giá trị V, trong vùng vận tốc hiện nay của giảm chấn (V = 0,3 m/s) thì giá trị của m = 1 ÷ 2.
Vt1= 0 , 3m/s) Gọi làhình trình nén nhẹ và trả nhẹ.Tronggiai đoạn này các hệ số cản của giảm chấn làK′ nv à K′t L ự c c ả n t ố i đ a ở c á c h à n h t r ì n h đ ư ợ c t í n h n h ư s a u :góc oH à n htrìnhnén:P n1= K′ n V n1= 2950,11.0,35,033N oH à n htrìnhtrả:P t1= K′ t V t1= 8850,32.0,3&55,096N b) Giaiđoạn2
GiaiđoạnnàylàmviệcởchếđộgiảmtảivớivậntốclớnhơnV n1và V t1 , lúc này các van giảm tải đã mở và hệ số giảm tải của giảm chấn giảm xuốngK" nv à K”t K h i t í n h t o á n t a c ó t h ể l ấ y :góc
K" n= K′ n 0,6)50,11.0,670,066N K" t= K′ t 0,650,32 0,6S10,192N Vậntốclàmviệctốiđacủagiảmchấnthườngkhôngvượtquá0,6(m/s) Lực cản tối đa ở các hành trinh được tính : o Hànhtrìnhnén:P n2 =P n1 +K " n (V n2 −V n1 )
P n2= 2 6 5 5 , 0 9 6 +5310,192.(0,6−0,3)B48,15N đường đặc tính của giảm chấn
-Đ ồ thịđặctínhgiảmchấnbiểudiễnmốiquanhệgiữalựccảngiảmchấnvàvận tốc giảm chấn. Góc phần tư thứ 3 của đồ thị là đặc tính quá trình nén (thời kỳ cầu xe đi gần vào khung xe), góc phần tư thứ nhất của đồ thị là đặc tính quá trìnhtrả(thờikỳcầuxeđixakhungxe)P n ;P tr làlựccảngiảmchấnởhành trìnhnénvàtrả;V n ;V trlà vậntốcgiảmchấnởhànhtrìnhnénvàtrả
- Lấyđườngkínhpittongdlàmthôngsốcơ bản,cácthôngsốkháccóthểđược xác định
- Giảm chấn dập tắt dao động bằng cách hấp thụ năng lượng dao động và chuyểnhoánănglượngnàythànhnhiệt Côngsuấttiêuthụbởigiảmchấncó thể được xác định như sau:
- Diệntíchtoảnhiệtcủagiảmchấnphảiđủlớnđểkhilàmviệccăngthẳng, nhiệt độ giảm chấn không vượt quá nhiệt độ cho phép.
- Năng lượng mà giảm chấn đã hấp thụ được chuyển thành nhiệt và tỏa ra môi trườngxungquanh thongqua vỏ giảmchấn Phươngtrìnhcân bằngnănglượng có dạng
- Vớigiảthiếtgiảmchấnchỉtoảnhiệtở diệntíchxungquanh, nhưvậytacó diện tích toả nhiệt được tính như sau: F = π.D.L
Cơsởthiếtlậpbảnvẽkếtcấuhệthốngtreođộclập2đònkhôngbằngnhau
Trongđó,chiềurộngnétvẽđượckýhiệulàb(mm)vàđượcchọntheocác quy định sau: 0,18; 0,25; 0,35; 0,5; 0,7; 1; 1,4
- Cácnéttrêncùngmộtbảnvẽsaukhitôđậmphảiđạtđượcsựđồngđềuvềchiều rộng, độ đen và về cách vẽ (chiều dài nét gạch, khoảng cách giữa các gạch )
- Trongmọitrườnghợp, tâmđườngtrònphảiđượcxácđịnhbằnggiaođiểmcủa haiđoạngạchcủanétchấmgạch;cácnétđứt,nétchấmgạchphảigiaonhaubằng các gạch.
Bảnvẽkếtcấu
Hiện nay ôtô con đang được sử dụng ở nước ta với số lượng và chủng loại ngày càngtăng.Kếtcấuhệthốngtreođộclậpcũngrấtđadạngvàngàycàngđượchoànthiện theo hướng tự động điều chỉnh Thiết kế môn học “Thiết kế hệ thống treo độc lập haiđòn không bằng nhau”đã đi vào những tính toán cơ bản nhất trong thiết kế hệ thống treo sau trên ô tô con , cụ thể là hệ thống treo độc lập hai đòn không bằng nhau.
Quaviệctínhtoánthiếtkếmônhọcnàygiúpemhiểurõvềbảnchất,nguyênlýhoạt động của hệ thống treo và hình thành được cách tư duy thiết kế một cụm chi tiết trên ôtô,trangbịthêmkiếnthứcphụcvụchocôngviệcsaunày Mộtlầnnữaemxingửilời cảmơnchânthànhtớithầygiáoTh.sNguyễnHồngQuân,ngườiđãtrựctiếphướngdẫn emtrongsuốtquátrìnhlàmthiết kế mônhọccùngtoànthểcácthầy giáotrongbộ môn cơ khí ô tô trường Đại học Giao thông Vận tải.
Sinh viên thực hiện ĐàoNguyênHạnh