đề tài thiết kế hệ thống treo cầu sau loại độc lập hai đòn không bằng nhau trên xe ô tô con

Hệthốngtreotrênôtôlàhệthốngcóvaitròhếtsứcquantrọng,nógópphầntạonên sự hoàn hảocủa một chiếc xe Hiện nay córấtnhiều loại hệ thốngtreo khác nhau, mỗi loại đều có ưu,nhược điểm riêng Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kếtcấu của xe sẽ nâng cao sự an toàn khi chuyển động tính ổn định,tiện nghi và độ êm dịucho xe.

Emđã được chọnđềtài:“Thiết kế hệthống treo sau, phầntử đànhồi lòxo” Trong bài

em đã :

- Giớithiệutổngquanvềhệthốngtreo

- Tínhtoánthiếtkếhệthốngtreođộclậphaiđònkhôngbằngnhau- Quacácsốliệutínhtoánđểđưarabảnvẽkếtcấuhệthốngtreo.

củathầygiáoTh.sNguyễnHồngQuâncùngcácthầy,côtrongbộmôncơkhíôtôtrường Đại học GTVT.

Em xin chân thành cảm ơn!!

- Kýhiệulốp:205/65R16

- Loạihệthốngtreosau:Độclậphaiđònkhôngbằngnhau

 Loạicaosugồmloạichịunénvàloạichịuxoắn Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng chia ra :

 Loạiphụthuộcvớicầnliềngồmloạiriêngloạithăngbằng

 Loạiđộclậpvớicầncắtgồm:loạidịchchuyển bánhxetrongmặtphẳng dọc,loạidịch chuyểnbánh xetrongmặtphẳngngang, loạinén vớibánh xe dịchchuyển trong mặt phẳng thẳng đứng.

1.4 Trìnhtựthiếtkế

a) Xâydựngsơ đồbốtríchunghệ thốngtreotrênôtô

b) Xâydựngđườngđặc tínhđànhồicủa hệ thốngtreovà đặc tínhđànhồi của phần tử đàn hồi

c) Tínhtoáncácthôngsốhìnhhọccủahệthốngtreod) Kiểmnghiệmbềnphầntửđànhồi

e) Kiểmnghiệmbềnphầntửdẫnhướngf) Tínhchọngiảmchấn

2.3 Lựachọnkếtcấu

Hình2:Hệthốngtreođộclậphaiđònngang 1: Bộphận đàn hồi; 2: Bộ phận giản chấn;3:Dầmcầu4:Đònngangdưới,trên5:bánhxe.

2.3.1 Bộphậndẫnhướng

- Chọn bộ phận dẫn hướng trên hệ thống treo độc lập loại 2 đòn không bằngnhau Các đầu đòn trước của đòn được nối với khung xe ,đầu sau được nốivới thanh quay thông qua các khớp quay

- Phântíchkếtcấu:

+ Đòn trên có chiều dài = ( 0,55 ÷ 0,65 )đòn dưới thì ΔB và β nhỏ do đóB và β nhỏ do đósựtrượt ngang được khắc phục nhờ biến dạng của lốp, hiệu ứng con quay sẽđược khắc phục nhờ ma sát trong hệ thống

+ Khi bánh xe dao độngtức là có sựdịch chuyển thẳngđứngsẽ phát sinh 2dịch 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 lànguyên nhân quan trọng gây mòn lốp

- Làm lệch phương của trực bánh xe β: sự thay đổi này gây hiệu ứngcon quay và tạo ra tải trọng phụ lên trục bánh xe và các chi tiếtliênquan

2.3.2 Chọnbộphậnđànhồi

- Chọn lò xo xoắn : đầu trên của lò xo được gắn với đầu trên giảm chấn, đầudưới của lò xo được gắn với đòn dưới.

- Phântíchkếtcấu:

+L ò xoxoắnchỉ 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 trọngthường xuyên thay đổi

Trongđó{𝑎𝑙à𝑏à𝑙à𝑘í𝑐ℎà𝑘í𝑐ℎℎ𝑡 ớ𝑐ℎ𝑑ầ𝑚ℎℎư𝑡ℎướ𝑐ℎ𝑑ầ𝑚𝑡𝑟ê𝑛𝑑 ớ𝑖ưChọna=380mm→b=228mm

- Dờilựcvềmộtđiểmtacó:

- Độcứngcủaphầntửđànhồi𝐶𝑝𝑡đℎP𝐶𝑝𝑡đℎ=

=66683,9(N/m)0,04

- Từcôngthức:

sinβTươngứngvớimốiPtalạicóđượcZ:

𝜋.[ 𝜏] hayd≥1,6√K.F 𝐶

 F–lựctácdụnglênlòxo F=𝐺𝑎 =15500 𝑁)2 𝐾–hệsốtậptrungứngsuất

4𝐶−3 =4∗10+24∗10−3

Fmin=𝐺𝑜22=11550𝑁)Fmax–lựctácdụnglênlòxoFmax=𝐺𝑎2=15500𝑁)c) Độbiếndạngcủalòxoλ=8.D2.no.F

H=n.t= 8.34= 306(mm)

2.4.3.2 Kiểmnghiệmbền

- Ứngsuấtlớnnhấttrongtiếtdiệnlòxo:𝜏 =8 ∗ 𝐾 ∗ 𝐷 ∗ 𝐹 𝑚𝑎𝑥=

8∗ 1,13 5∗1 70∗1 5500=1550,14(N/mm2)<[𝜏](Thỏamãn)

= 𝜏0 ѱ𝜏𝜏𝑡𝑏+ℰ𝜏

Trongđó:ѱ𝜏:góc H ệ s ốảnhhưởngcủaứngsuất trungbình𝜏0

ℰ𝜏:gócHệsốkểđếnkíchthướccủatiếtdiệnlòxochọn:ℰ𝜏=2𝜏0:góc Giớihạnmỏixắncủadâylòxotrongchutrìnhđốixứng Chọn:góc 𝜏0= 1 9 7 , 5 2( N / m m2)

 Ztt:Tảitrọngthẳngđứngtínhtoánchomộtbênbánhxe G1:Tảitrọngtĩnhtácdụnglêncầusau:G1=15500(N) mp1:Hệsốphânbốtảitrọngtínhkhiphanhgấp

m= 1-𝐽𝑝∗ℎ𝑔

Jp=g.φ[m/sm/s2] giatốcphanhg=9,81[m/sm/s2]giatốctrọngtrường

φ=0,8hệsốbámdọc(đườngnhựa, bêtông)hg:chiềucaotrọngtâmxehg=1,0(m)

Z=Ztt=0,45∗15500 2

=3487,5(N)

- X:Thànhphầnlựcdọcsinhratrongquátrìnhphanh

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:

- Z:Thànhphầnphảnlựctácdụngtừmặtđườnglênbánhxe.- Y:Thànhphầnlựcngang.

- Phảnlựcthẳnggóccủamặtđườnglênbánhxecủacầutrước:Zt1= G

1( 1 +2hg

Zp1= G1( 1 -

 B1=1550(mm):Chiềurộngvệtbánhxecủacầusau. hg=Tọađộtrọngtâmcủaxe Tatínhđượchg=1m φγ:Hệsốbámnganggiữabánhxevới mặtđường.φγ=1 Gbx:Trọnglượngbánhxe.Gbx=15.9,81=147,15(N)

 Zt:Tảitrọngtĩnhtácdụng1bánhxecầusau.Zt=G1=15500=7750(N)

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 dụngtrực tiếp lên bộ phận đàn hồi Có thể coi bỏ qua tác độngcủa tải trọngthẳngđứnglênbộphậngiảmchấn.Cácđòndẫnhướngphíatrênvàdướibắtvớidầmcầucứng thông qua cáckhớp cầu, do vậy không chịu tác dụng của thành phần lực Z.

- Thànhphầnlựcdọctácdụnglênbánhxelàlựcphanhsinhratạicácbánhxe.Thành phần lực này sẽtác động lên đòn dẫn hướng phía trên và dưới.

- Ta xác định các thành phần lực dọc tác dụng lên thanh (thanh chỉ chịu kéohoặcnén).

X.𝑟𝑏𝑥+𝑎0

c) Tínhtoántiếtdiệnchođòndướicủacầutrước Lực kéo lớn nhất tác dụng lên đòn phía dưới:

Nd=Xd=4322,65(N)- Ứngsuấtbềnkéochophép:

Để đảmbảo choviệc chế tạo đượcthuậntiện và tính lắp lẫn củachi tiếtnày, ta sẽ chếtạo cácthanhdẫn hướngcùngmột tiết diện sao chođảmbảo điềukiện bền kéo Vì vậy, ta sẽchọn đường kính d≥10,41 (mm).

4.ND .n



 kb

4.NT .n



 kb

2.4.5 Tínhtoángiảmchấn

2.4.5.1 Xácđịnhhệsốcảncủagiảmchấn

- 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 Hệsốdậptắtdaođộngtươngđốithểhiệnmứcđộdậptắtdaođộngcủagiảmchấntronghệthốngtreo.Quanhệgiữahệsốv à cácthôngsốhệthốngtreo, đượcxácđịnhnhưsau:

𝐾𝑔𝑐ℎψ =

2.√CM- Trongđó:

+K:Hệsốlựccảnquydẫncủabộgiảmchấnđặttronghệthốngtreo+C:Độcứngcủahệthốngtreo:C =Z t(N/m)

+M:Khốilượngphầnđượctreotínhtrênmộtbánhxe:M=Zt

+ftĐộvõngtĩnhcủaphầntửđànhồift= 0 , 2 5(m)+g:Giatốctrọngtrườngg=9,81(m/𝑠2)

=4 4 2 5 , 1 6 (Ns/m)9,81

𝐾𝑔𝑐ℎ= (sinβ)2

1→ ′𝐾 𝑔𝑐ℎ=

- Hệsốcảntronghànhtrínhnén𝐾′𝑛 và hànhtrình trả𝐾′𝑡đ ư ợ c t í n h nhưsau:

(sinβ)𝐾𝑡 2=(sin60)6637,742=2950,11(m)Ns

xuốngK"nv àK”t K h i t í n h t o á n t a c ó t h ể l ấ y :góc

Vậntốclàmviệctốiđacủagiảmchấnthườngkhôngvượtquá0,6(m/s) Lực cản tối đa ở các hành trinh được tính :

o Hànhtrìnhnén:Pn2=Pn1+K"n.(Vn2−Vn1)

(0,6−0,3)=1416,05 NPt2=Pt1+K"

t.(Vt2−Vt1)

đường đặc tính của giảm chấn

trìnhnénvàtrả;Vn;Vtrlàvậntốcgiảmchấnởhànhtrìnhnénvàtrả

2.4.5.3 Tínhtoáncáckíchthướccơbảncảugiảmchấn

Hình10:Kếtcấucủagiảmchấna) Xácđịnhkíchthướcngoàicủagiảmchấn

- VớitrọnglượngtoànbộcủaxeG=15500N,chọnđườngkínhpittongtheobảng4.1Chọnd =25mm

- Dn=1,1.D =41,25mm- Chiềudàiphầnđầugiảmchấn:

- Giảm chấn dập tắt dao động bằng cách hấp thụ năng lượng dao động và chuyểnhoánănglượngnàythànhnhiệt Côngsuấttiêuthụbởigiảmchấncó thể đượcxác định như sau:

N= K′t n+2K′t.V2=2950,11+8850,322 0,32=531,02(J)- Trongđó:

• +Tmax:Giớihạnnhiệtđộcủagiảmchấn.Tmax=120°C• +Tm:gócNhiệtđộmôitrường.Tm=20°

• +F:Diệntíchtoảnhiệtcủagiảmchấn.(m2)CânbằnghaicôngsuấttrêntatínhradiệntíchtoảnhiệtF:

=0,59𝑚

 Mộtsốkíhiệuvậtliệutrênmặtcắtthườngdùngở bảnvẽnhưsau:

3.2 Bảnvẽkếtcấu

Quaviệctínhtoánthiếtkếmônhọcnàygiúpemhiểurõvềbảnchất,nguyênlýhoạt động của hệthống treo và hình thành được cách tư duy thiết kế một cụm chi tiết trên

1 PGS.TSC a o T r ọ n g H i ề n , P G S T S Đ à o M ạ n h H ù n g L ý t h u y

ế t ô t ô N h à x u ấ t b ả n Đ H G i a o T h ô n g V ậ n T ả i , 2 0 1 0

2 PGS.TSNguyễnTrọngHoanBàiGiảngTính ToánThiếtKếÔTôNhà xuất

bản ĐH Bách Khoa-Hà Nội

3 PGS.TSNguyễnKhắcTrai, PGS.TSNguyễnTrọngHoan, KếtCấuô tô,

Nhà xuất bản ĐH Bách Khoa-Hà Nội

4 TSNguyễnHùngMạnhBàiGiảngCấuTạoôtô,2009