Đi cùng sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế quốc dân, hoạt động giao thông vận tải cũng ngày càng lớn mạnh và trở nên quan trọng hơn trong việc vận chuyển một khối lượng lớn hàng hóa và hành khách trong các hoạt động kinh tế xã hội. Ô tô ngày nay trở thành phương tiện vận tải chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội con người. Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn, tiện nghi và sang trọng hơn. Hơn thế nữa tốc độ của ô tô cũng được nâng cao hơn kéo theo đó đòi hỏi phải đảm bảo sự an toàn cao hơn trong quá trình sử dụng. Một trong những hệ thống đáp ứng trực tiếp và quan trọng nhất trong việc đảm bảo an toàn của ô tô đó là hệ thống phanh. Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ, góp phần nâng cao năng suất vận chuyển người và hàng hóa
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ
Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây:
Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)
Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực) lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên).
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây : ˗ Hệ thống treo phải phù hợp với 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). ˗ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định. ˗ 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 tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ. ˗ Có độ bền cao. ˗ Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường [9]
Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầu chính sau đây :
+ Hệ thống treo phải phù hợp với 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).
+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định.
+ 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. + Có độ bền cao
+ Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường. Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau :
- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn.
- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt
- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng [8].
Các bộ phận chính của hệ thống treo
+ Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/phút) Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng
Các bộ phận đàn hồi thường được sử dụng:
Hình ảnh 1 1 Bộ phận đàn hồi
1 Bộ phận đàn hồi nhíp lá 2 Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 3 Bộ phận đàn hồi thanh xoắn
Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, 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 ôtô Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén [8].
Lò xo chỉ có chức năng là một cơ cấu đàn hồi khi bộ phận chịu lực theo phương thẳng đứng Còn các chức năng khác của hệ thống treo sẽ do bộ phận khác đảm nhiệm Lò xo chủ yếu được sử dụng trong hệ thống treo độc lập, nó có thể đặt ở đòn trên hay đòn dưới của bộ phận dẫn hướng.
Thanh xoắn giống như lò xo xoắn loại này cũng chỉ có chức năng đàn hồi khi chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng còn lại chức năng khác do bộ phận khác của hệ thống treo đảm nhận.
Thanh xoắn được chế tạo từ thanh thép dài, có tiết diện tròn, đàn hồi theo chiều xoắn vặn Một đầu của thanh xoắn được gắn cứng vào khung xe, đầu còn lại gắn vào một tay đòn
Hiện nay bộ phận đàn hồi được làm có xu hướng “mềm mại” hơn nhằm tạo điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đường.
Phân loại hệ thống treo
Hiện nay ở trên xe con hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính :
Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập
Trong hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe được đặt trên dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền Qua cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia.
Trong hệ thống treo độc lập các bánh xe trên một dầm cầu dao động độc lập với nhau Các bánh xe “độc lập” dịch chuyển tương đối với khung vỏ.
Trong thực tế chuyển động của xe điều này chỉ đúng khi chúng ta coi thùng hoặc vỏ xe đứng yên [8].
Hình ảnh 1 3 Sơ đồ hệ thống treo
1 Thùng xe 2 Bộ phận đàn hồi 3 Bộ phận giảm chấn 4 Dầm cầu 5 Các đòn liên kết của hệ thống treo Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc điểm kết cấu người ta thường chia làm các loại sau đây : ˗ Treo hai đòn ngang. ˗ Treo Mc.Pherson. ˗ Treo đòn dọc. ˗ Treo đòn dọc có thanh ngang liên kết. ˗ Treo đòn chéo.
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. 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 Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì người ta sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và được bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp Hai đầu nhíp được uốn tròn lại để một đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc khung xe bằng quang treo để cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả năng truyền lực dọc và ngang.
Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớp trụ Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada” [8].
Hình ảnh 1 4 Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc
1 Dầm cầu 2 Lò xo xoắn ốc 3 Giảm chấn 4 Đòn dọc dưới 5 Đòn dọc trên 6
Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu Giảm chấn thường được đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian.
1.3.2 Hệ thống treo độc lập
Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu như coi thùng xe đứng yên).
Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các đòn ngang như vậy sẽ làm cho khối lượng phần không được treo nhỏ như vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu.
Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp đƣợc trọng tâm của xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe[8].
Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau : ˗ Dạng treo 2 đòn ngang ˗ Dạng treo M.Pherson ˗ Dạng treo kiểu đòn dọc ˗ Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết ˗ Dạng treo đòn chéo Đặc điểm kết cấu của các dạng treo :
Hình ảnh 1 5 Sơ đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ngang 1.Bánh xe 2.Giảm chấn 3.Lò xo 4.Đòn trên 5.Đòn dưới 6.Đòn đứng
Các thông số tương đương và mô phỏng hoạt động
1.4.1 Các thông số tương đương
- Phần được treo: Là bộ phận chủ yếu của ôtô bao gồm: khung, thùng, hệ thống động cơ và các chi tiết bộ phận khác gắn trên thùng xe hoặc khung xe. Toàn bộ khối lượng của các bộ phận này được đỡ trên hệ thống treo.
- Phần không được treo gồm có: Cầu , dầm cầu, hệ thống chuyển động (cụm bánh xe ), cơ cấu dẫn động lái Các bộ phận này đặt dưới hệ thống treo.
- Có một số chi tiết và bộ phận vừa được lắp lên phần được treo vừa được lắp lên phần không được treo như: nhíp, lò xo, giảm chấn, trục cardan.
Do đó một phần khối lượng của chúng được xem như thuộc phần được treo và nửa kia thuộc phần không được treo.
1.4.2 Mô phỏng hoạt động a Khi cầu sau của ôtô được nâng lên b khi cầu trước của ôtô được nâng lên
Hình ảnh 1 6 Dao động của ôtô
+ M - Khối lượng phần được treo.
+ Kt , Ks - Hệ số độ cứng của bộ phận đàn hồi phía trước và sau.
+ Ct , Cs - Hệ số độ cứng của bộ phận giảm chấn phía trước và phía sau.
+ mt , ms - khối lượng của những phần không được treo.
M M c d c Trạng thái cân bằng d Trạng thái nghiêng ngang Hình ảnh 1 7 Mô hình khi ô tô dao động ngang
Thông qua những kiến thức từ chương 1 chúng ta nắm vững, hiểu rõ hơn về công dụng và những yêu cầu về hệ thống treo Bên cạnh đó ta cũng biết thêm chi tiết về từng chi tiết về hệ thống treo và các dạng treo phổ biến hiện đây
Qua đây chúng ta đã nắm vững kiến thức cơ bản về hệ thống treo để thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các chi tiết, thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao tính tiện nghi và độ êm dịu cho xe i
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THIẾT KẾ GIẢM CHẤN
Hiện nay ở trên xe ôtô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính
Hình ảnh 2 1 Hệ thống treo 1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập
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. 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
Hình ảnh 2 2 Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp
Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì nhíp đóng vai trò là bộ phận dẫn hướng, có thể dùng thêm giảm chấn hoặc không.
Hình ảnh 2 3 Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3 Giảm chấn 4.Đòn dọc dưới
5.Đòn dọc trên 6 Thanh giằng Panhada
Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớp trụ (hình 2.3) Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”, một đầu nối với cầu còn đầu kia nối với thùng xe [9].
Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu Giảm chấn thường được đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian.
*Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu 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
Hình ảnh 2 4 Sự thay đổi bánh xe và xe khi trèo lên mô đất
-Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động. 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
*Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc:
Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô tô ngày càng được nâng cao Khi tốc độ ô tô ngày càng cao thì yêu cầu về kỹ thuật của ô tô ngày càng khắt khe: trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp Vấn đề ổn định lái phải tốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động Vì lí do như vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không được sử dụng trên xe có vận tốc cao, có chăng chỉ được sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có tính năng việt dã cao.
Hệ thống treo độc lập
- 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 vì vậy khi chúng ta dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe còn lại vẫn giữ nguyên Do đó động lực học của bánh xe dẫn hướng sẽ giữ đúng hơn hệ then treo phụ thuộc [9]
Hình ảnh 2 5 Hệ thống treo độc lập đi trên đường không bằng phẳng 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 độngvà 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 ôtô và vị trí lắp động cơ Do đó mà có thể hạ thấp trọng tâm ôtô.
+ Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên xuống của các bánh xe.
- Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau :
+ Dạng treo kiểu đòn dọc
+Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết.
Đặc điểm kết cấu của các dạng treo
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 [9].
Hệ treo trên 2 đòn ngang (hình 2.6) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trước đây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian quá lớn.
Hình ảnh 2 6 Hệ thống treo Mc.pherson
1- Lò xo trụ 2- Đòn ngang chữ A 3,4- Khớp trụ liên kết đòn ngang với khung
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 [9].
Hệ treo hai đòn dọc (Hình 2.7) 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.
Hình ảnh 2 7 Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc
1 Khung vỏ 2 Lò xo 3 Giảm chấn 4 Bánh xe
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.
Hệ treo đòn dọc chiếm các khoảng không gian hai bên sườn xe nên có thẻ tạo điều kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần không gian lớn cho khoang hành lý [9].
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động
Hình ảnh 2 8 Sơ đồ hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
1.Bánh xe 2 Khớp quay trụ cầu đòn dọc 3 Đòn dọc 4 Thùng xe
Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (Hình 2.9) 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 gang 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).
Hệ treo đòn chéo
Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe [8]
Hình ảnh 2 9 Sơ đồ hệ treo đòn chéo 1.Dầm cầu 2 Đòn chéo 3 Các đăng
Trong hệ treo đòn chéo (hình 2.10) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc Các loại lò xo này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp Loại lò xo xếp có ưu điểm là gọn, hành trình làm việc lớn Loại lò xo hình trụ thường được lồng vào giảm chấn như đối với hệ treo đòn dọc để chúng chiếm ít không gian Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn hay dùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động.
So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm ở chỗ :khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơncác loại đã xét ở trên Riêng độ chạm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể.
Xác định các thông sô cơ bản của hệ thông treo
2.6.1 Các thông số ban đầu
Nhóm các thông số tải trọng:
Bảng 1 Thông số xe Yaris
Tải trọng toàn xe khi không tải G0 = 12800 N
Tải trọng toàn xe khi đầy tải GT = 17300 N
Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải
Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 8500 N
Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N
Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2T = 8800 N
Chiều dài cơ sở L = 2630 (mm)
Chiều rộng cơ sở B = 1480 (mm)
Kích thước bánh xe: Kí hiệu lốp 185/65 R14 H
Khoảng sáng gầm xe khi đầy tải Hmin = 100 (mm)
Khối lượng phần không treo mkt = 11x2 = 22 Kg
Khối lượng phần bánh xe mbx = 16 Kg
Vết bánh xe trước 00(mm) sau = 1310(mm)
Momen xoắn Ne max = 110 (ml) / 6000 (v/ph)
Vận tốc tối đa vmax = 195 (km/h)
Me max = 145 (N.m) / 4800 (v/ph) Xác các thông số cơ bản của HTT
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô khi chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động
Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ôtô thông qua tần số dao động của HTT. Đối với ôtô con tần số dao động n = 60 90 lần/phút để đảm bảo phù hợp với dao động của con người a Xác định độ cứng của lò xo. Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 90 l/phút. Độ cứng của hệ thống treo được tính toán theo công thức [7] :
Ta tính theo công thức sau:
= 7.45 (rad/s) ( 2.2) Khối lượng phần không treo: mkt = 22 kg
Khối lượng phần treo không tải [7]: MT0 = m10 - mkt - mbx (2.3)
MT0 = 700 -22 - 16x2 = 646 Kg. m10 - tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg.
Khối lượng phần treo trạng thái đầy tải: MT1 = m1T - mkt - mbx (2.4) MT1 = 850 - 22 - 16x2 = 796 Kg. m1T - tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải m1T = 850 Kg. Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái không tải [7] :
646 x7.45 2 = 17927 N/m = 17.927 (N/mm) (2.5) Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải [7]:
796 x7.45 2 = 22090 N/m = 22.09 (N/mm).(2.6) Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình:
1 x(17927 + 22090) = 20008.5 N/m = 20.008 (N/mm) (2.7) b Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ võng tĩnh của hệ treo). Độ võng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) : ft = 2
= 195 (mm) (2.8) Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh vói C T = 20008 N/m.
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trong khoảng 60 90 (l/phút) đảm bảo được yêu cầu đặt ra.
Do đó với bộ phận đàn hồi có độ cứng C T = 20.008 (N/mm) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế
Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ võng tĩnh của hệ treo ft = 2 g
= 0.18 (m) (2.15) c Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo )
Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm vào vấu tỳ hạn chế): fTổng = fđ + ft 4 + 180 = 324 (mm) (2.17)
Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe Với ụ hạn chế bằng cao su lấy đoạn biến dạng bằng 0,1 0,2 của toàn bộ chiều dài ụ d Kiểm tra hành trình động của bánh xe
Theo điều kiện: fđ H0 - Hmin
H0: khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh
Hmin: khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 100 mm
Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xẩy ra va đập cứng vào ụ tì trước khi phanh :
Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và đầu xe sẽ bị dìm xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi
Từ công thức: fđ ft max b h g
Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b =L.55 &30x55
Chiều dài cơ sở xe L = 2630 mm.
Chiều cao cơ sở xe hg = 500 mm.
Hình ảnh 2 10 Họa đồ đặt lực
* Xác định độ võng tĩnh của hệ treo ở trạng thái không tải tĩnh [7] : f0T = 1
646 x180 = 146(mm) (2.18) e Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : K TB
Hệ số dập tắt dao động của hệ treo [7]:
: Hệ số cản tương đối = 0,2 ( = 0.15 0.3)
Hệ số cản trung bình của giảm chấn quy dẫn về bánh xe:
Số liệu cơ sở để tính toán
Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1480 mm.
Bán kính bánh xe: Kí hiệu lốp 185/65 R14 H Rbx)8 mm.
Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): 0= 10 o
Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng = 2 o
Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber): o=0 o
Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng ro = -15 mm.
Khoảng sáng gầm xe: Hmin 0 mm. Độ võng tĩnh fT = 180 mm. Độ võng động fđ = 144 mm. Độ võng của hệ treo ở trạng thái không tải f0T = 146 mm
Chiều dài trụ đứng Kr = 150 mm.
Chiều cao tải xe lớn nhất Ht max = 800 mm
Tâm quay tức thời của thùng xe nằm dưới mặt đường hs = 50 mm.
Tính toán giảm chấn
Giảm chấn là một phần tử đàn hồi trong hệ thống treo, nhiêm vụ của giảm chấn là:
Dập tắt được các va đập cứng của bánh xe vào khung xe, khi xe đi trên đường không bằng phẳng, nhờ đó tăng được tính tiện nghi.
Giữ cho cầu xe, bánh xe chỉ dao động ở mức nhỏ nhất để đảm bảo cho khả năng tiếp xúc của bánh xe với nền đường nhiều nhất, nhằm nâng cao tính an toàn chuyển động của xe.
Khi dập tắt va đập, làm êm dịu chuyển động, giảm chấn phải hấp thụ năng lượng cơ học và chuyển thành nhiệt năng.
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 là ma sát chủ yếu để dập tắt các dao động 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 ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều ở cấu trúc hai lớp
Giảm chấn hai lớp vỏ:
Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc và được dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay.
Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều
Hình ảnh 2 11 Giảm chấn 2 lớp vỏ
1 Khoang vỏ trong; 2 Phớt làm kín; 3 Bạc dẫn hướng; 4 Vỏ chắn bụi;5
Cần piston; 6 Piston; 7 Van cố định; 8 Vỏ ngoài
2.7.2 Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ
Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xylanh, chia không gian trong thành buồng A và B ở đuôi của xylanh 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
Nguyên lý làm việc: 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 chấn tương 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 [10] Ưu điểm:
Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
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 0 so với phương thẳng đứng
Giảm chấn một lớp vỏ:
Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ có tác dụng hai chiều.
Hình ảnh 2 12 Giảm chấn 1 lớp vỏ
1 Van một chiều 2 Cần piston 3 Cụm làm kín 4 Xy lanh 5 Buồng chứa dầu
6 Piston 7 Van một chiều 8 Khoang chứa khí 9 Piston
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 × 10 −3 KG/cm 2 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 [10].
2.7.3 So sánh giữa hai loại giảm chấn
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu 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 loại giảm chấn một lớp vỏ là vấn đề công nghệ và bao kín (tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng).
Qua việc phân tích kết cấu của giảm chấn ta chọn thiết kế tính toán loại giảm chấn một lớp vỏ có khoang chứa khí nén (khí Nitơ N2), và áp suất khí trong khoang này bằng áp suất dầu Mặt khác giảm chấn một lớp vỏ có kết cấu vừa đơn giản, vừa dễ chế tạo, sửa chữa bảo dưỡng, hơn nữa giảm chấn loại này rất nhạy trong trường hợp nén nhẹ và trả nhẹ, nếu hai giảm chấn có cùng đường kính xi lanh thì giảm chấn một lớp vỏ có thể làm cần piston lớn hơn so với giảm chấn hai lớp vỏ.
Tính toán thiết kế giảm chấn
2.8.1 Xác định kích thước cơ bản của giảm chấn
Việc xác định kích thước cơ bản của giảm chấn được bắt đầu từ việc chọn kích thước cơ bản của nó.
Kích thước cơ bản của giản chấn là: Đường kính ngoài xi lanh công tác: dX.
Hành trình làm việc của pistôn: fgc
Theo bảng số liệu và tham khảo thêm ta chọn sơ bộ kích thước: dX = 45 (mm). fgc = HP Hành trình của giảm chấn, được xác định như sau:
gc: góc nghiêng giảm chấn, chọn ban đầu gc = 10 0 lgc: chiều dài khoảng cách đặt giảm chấn lgc = 370 (mm). lbx: chiều dài khoảng cách từ bánh xe đến khớp trụ lbx = 462 (mm). Thay vào công thức ta được : fS: Tổng hành trình bánh xe : fS = fđ + ft [7]= 144 + 180 = 324 (mm).
0 mm l l f f f gc bx gc t d gc
LY: Chiều dài nắp giảm chấn.
LY = (0.4 0.6)dX = 18.4 27.6 (mm), ta chọn: LY = 26 (mm).
LP: Chiều cao đòn piston.
Lp = ( 0.75 1.1)dP = 34.5 50.6 (mm), ta chọn: LP = 31 (mm).
LK: Khoảng cách từ đáy piston đến đỉnh piston động dưới
LK = (0.4 0.9)dX = 18.4 41.6 (mm), ta chọn: LK = 32 (mm).
Lb: Chiều dài của buồng bù.
Lb = (1.0 1.5)dX = 46 69 (mm), ta chọn: Lb= 69 (mm). Chiều dài xi lanh của giảm chấn [7]:
LX = LY + HP + LP + LK +LB (2.21)
Chiều dài của toàn giảm chấn [7]:
Với Lu là chiều dài từ ụ hạn chế tới đầu trên của ty đẩy, Lu = 70(mm). Chiều dài của ty đẩy:
LH = LU + HP +LY +LP [7]= 70 +263 +26 +31 = 390 (mm) (2.23) Chọn và tính các thông số của giảm chấn dx - đường kính ngoài của xilanh công tác. dP - đường kính piston. dt - đường kính ty đẩy.
Ta dã chọn ở trên: dx = 45 (mm).
Nên đường kính piston là: dP = dx - 5 = 45 -5 = 40 (mm) Đường kính ty đẩy: dt = (0.4 0.5) dP dt = 0.45*dP = 0.45*40 = 18 (mm)
Chiều dài cụm làm kín:
Chiều cao cụm piston khoang chứa khí nén [7]:
2.8.2 Xác định các thông số tính toán
Tỷ số truyền của giảm chấn:
Hệ số cản yêu cầu theo phương thẳng đứng của mỗi giảm chấn:
Md1 - khối lượng đặt lên cầu trước,
D - Hệ số dập tắt dao động
Hệ số cản giảm chấn Kgc.
Kn - Hệ số cản trong hành trình nén của giảm chấn.
Kt - Hệ số cản trong hành trình trả của giảm chấn.
Ta có: n t n tr tr n gc
Tính lực sinh ra trong quá trình giảm chấn:
Xác định lực cản sinh ra khi giảm chấn làm việc
K - Hệ số cản của giản chấn. v - vận tốc dịch chuyển của piston
Khi tính toán không xét đến đặc tính của lò xo lá nên đường đặc tính của giảm chấn coi như tuyến tính (m = 1).
+ Lực nén và trả max : vmax = 0.6 (m/s 2 )
+ Lực nén và trả nhẹ: vmin = 0.3 (m/s 2 )
Hình ảnh 2 13 Đường đặc tính của giảm chấn 2.8.3 Tính toán thiết kế van nén van trả
●Tính toán van trả Áp suất chảy lỏng tác dụng lên piston ở hành trình trả là [7]:
Lưu lượng của chất lỏng chảy qua van khi giảm chấn làm việc [7]:
Nên tiết diện van trả sẽ là: fvt = tr tr
- là hệ số tiêu tốn, = 0.6 - 0.75 chọn = 0.75 - khối lượng riêng của dầu, = 900 (kg/m 3 ). fvt = 900
Vậy đường kính van trả sẽ là: dtr = tr vt n f
1.2 (mm) trong đó: ntr -là số lỗ van trả, ntr = 6 (lỗ)
● Tính toán van nén Áp suất tác dụng khi bị nén:
Lưu lượng chảy qua van nén khi giảm chấn làm việc:
Nên tiết diện van nén là: fvn = n n
Vậy đường kính van nén sẽ là: dvn = n vn n f
2.6 (mm) (2.34) trong đó: nn _ số lỗ van nén, nn = 6 (lỗ).
Các thông số để chọn giảm chấn ˗ Đường kính xy lanh công tác dx = 46 (mm). ˗ Hành trình của giảm chấn Hp = 206 (mm). ˗ Đường kính ty đẩy dđ = 18 (mm). ˗ Chiều dài của xy lanh giảm chấn Lx = 344 (mm). ˗ Chiều dài của toàn giảm chấn Lgc = 504 (mm). ˗ Hệ số dập tắt dao động D = 2.98 (rad/s). ˗ Đường kính van nén Dn = 2.6 (mm).
Số lỗ van nén n = 6 (lỗ). ˗ Đường kính van trả Dt = 1.2 (mm).
Số lỗ van trả n = 6 (lỗ).
2.8.4 Xác định công suất toả nhiệt của giảm chấn
Theo phương trình truyền nhiệt, lượng nhiệt được toả ra khi giảm chấn làm viêc trong một giờ được xác định theo công thức [7]:
: hệ số tỷ lệ chọn = 1.
: hệ số truyền nhiệt vào không khí của thanh óng giảm chấn
F : diện tích tiếp xúc của giảm chấn và môi trường xung quanh
R: là bán kính ngoài của giảm chấn R = dn/2 = 26 (mm).
Lx : chiều dài của xi lanh công tác Lx = 344 (mm) => F = 2**26*344 = 56196 (mm 2 ) = 0,056 (m 2 ).
Tmax : nhiệt độ sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn
T0 : nhiệt độ của môi trường xung quanh, T0 = (30 40) 0 C ta chọn: T0 = 30 0 C t: thời gian làm việc của giảm chấn trong 3600(s).
Công suất sinh ra khi giảm chấn làm việc với lực cản lớn nhất( tính ở hành trình trả):
Công suất của giảm chấn[7]:
N P max = **Hg*Ptmax*; (2.37) trong đó:
: là tần số dao động của hệ treo = 7.45 (rad/s)
: hệ số tăng năng lượng sức cản = 1.5
Hg: hành trình của Piston HP = 180 (mm).
: Hệ số thu năng lượng = 0.05 0.13 chọn = 0.1
Thay số vào ta có:
Khi xác định kích thước của giảm chấn phải thoả mãn điều kiện công suất cần thiết sinh ra phải nhỏ hơn điều kiện truyền nhiệt
A: Hệ số chuyển đổi AB7 (KGm/kcal).
N Q max >N P max vậy giảm chấn thoả mãn điều kiện bền nhiệt tức là giảm chấn làm việc bình thường.
1.1.1 Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó sẽ kiểm tra theo uốn và nén dọc.
Trường hợp ty đẩy piston chịu kéo ứng suất kéo dọc được tính theo công thức [7]:
Ptrmax _ Lực trả lớn nhất Ptrmax = 462 (N). dd: Đường kính của ty đẩy piston dd = 18 (mm)
Chọn vật liệu chế tạo ty đẩy là thép hợp kim 42CrM04S có ứng suất kéo giới hạn cho phép:
Vậy khi chịu ứng suất kéo ty đẩy thoả mãn điều kiện bền.
Khi đòn đẩy chịu nén:
Kiểm tra hệ số ổn định của ty đẩy :
Plim: Lực giới hạn cho ổn định.
E: Mô đun đàn hồi của vật liệu E = 2.10 6- (KG/cm 2 ).
J: Mô men quán tính nhỏ nhất của ty đẩy
: Hệ số phụ thuộc vào liên kết =0,5 l: chiều dài của ty đẩy l=Hp+Ly+Lu/2)0(mm).
Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu lực kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén (hay uốn dọc) do đó ty đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.
Khi ty đẩy chịu nén ứng suất nén được xác định theo công thức [7]:
Vậy ty đẩy đủ bền.
Sau khi kết thúc chương 2 ta nắm rõ hơn được hai dạng treo cơ bản là độc lập và phụ thuộc đồng thời đó là giảm chấn một lớp vỏ và hai lớp vỏ
Ta đã áp dụng được lý thuyết, công thức để tính toán và thiết kế được giảm chấn của xe với các thông số đường kính xy lanh , chiều dài của giảm chấn,đường kính ty đẩy,… thoải mãn điều kiện mà nhà sản xuất đưa ra
MÔ PHỎNG KIỂM TRA HỆ THỐNG GIẢM CHẤN
Giới thiệu phần mềm Ansys
ANSYS là một phần mềm mô phỏng và phân tích kỹ thuật mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp và nghiên cứu để giải quyết các vấn đề liên quan đến cơ học, điện tử, nhiệt độ và các lĩnh vực kỹ thuật khác Phần mềm này được phát triển bởi ANSYS, Inc., một công ty chuyên về phần mềm mô phỏng và phân tích có trụ sở tại Hoa Kỳ.
Hình ảnh 3 1 Phần mềm Ansys
Các mục đích chính của phần mềm Ansys:
- Mô phỏng cơ học: ANSYS cho phép bạn mô phỏng các vấn đề liên quan đến cơ học, chẳng hạn như phân tích cơ cấu, độ bền,chất lỏng và cơ khí.
- Mô phỏng nhiệt độ và dẫn nhiệt: Bạn có thể sử dụng ANSYS để nghiên cứu dẫn nhiệt, nhiệt độ và các hiện tượng liên quan, như truyền nhiệt trong hệ thống làm mát hoặc sưởi ấm.
- Mô phỏng điện tử và điện động học: ANSYS hỗ trợ mô phỏng và phân tích điện tử, điện động học và đặc tính điện của các thiết bị và mạch điện tử.
- Mô phỏng động cơ và động lực học: Phần mềm này có khả năng mô phỏng động cơ, động lực học, và các ứng dụng liên quan đến chuyển động và tương tác giữa các bộ phận cơ khí.
- Mô phỏng động cơ động lực học: ANSYS cung cấp công cụ mô phỏng động cơ động lực học để nghiên cứu tải trọng động và tương tác giữa các bộ phận.
- Mô phỏng và phân tích CFD (Computational Fluid Dynamics): ANSYS cho phép bạn nghiên cứu các hiện tượng dòng chảy và chất lỏng trong các ứng dụng như thiết kế động cơ, đánh giá hiệu suất bơm và turbine, và phân tích tác động của dòng chảy trên cấu trúc.
- Mô phỏng cấu trúc và tối ưu hóa thiết kế: ANSYS giúp bạn nghiên cứu và tối ưu hóa cấu trúc của các sản phẩm để đảm bảo tính cơ học và an toàn.
Phần mềm ANSYS có sự linh hoạt và đa dạng trong việc mô phỏng và phân tích, từ các ứng dụng đơn giản đến các dự án phức tạp Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như hàng không và không gian, ô tô, dầu khí,điện tử, y học, và nhiều ngành công nghiệp khác để giúp các kỹ sư và nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn và cải thiện hiệu suất của sản phẩm và quá trình của họ.
Thiết kế mô hình giảm chấn
Mô hình được thiết kế dựa trên các mô hình tham khảo trên các nền tảng và được thiết kế lại bằng NX Siemens Mô hình được thiết kế theo kích thước tham khảo của giảm chấn Toyota Yaris.
Hình ảnh 3 2 Mô hình giảm chấn Toyota Yaris
Xây dựng bài toán kiểm bền nhiệt bằng phần mềm Ansys
3.3.1 Giới thiệu bài toán Static Structural – kết cấu tĩnh
"Static structural" là một loại phân tích trong lĩnh vực kỹ thuật cơ học được sử dụng để nghiên cứu và đánh giá cơ cấu hoặc hệ thống cơ học trong trạng thái tĩnh, nghĩa là khi chúng không đang chuyển động hoặc chuyển đổi tốc độ Phân tích này tập trung vào việc xác định các lực và mô-men xoay tác động lên các thành phần cơ học và xem xét phản ứng của chúng trong điều kiện tĩnh.
Các ứng dụng phổ biến của static structural analysis bao gồm:
Thiết kế kết cấu: Đánh giá khả năng của các kết cấu, bao gồm cả kết cấu xây dựng và cơ cấu máy móc, để đảm bảo chúng có thể chịu được tải trọng và áp lực mà chúng sẽ phải chịu trong điều kiện tĩnh.
Thiết kế và kiểm tra sản phẩm: Đối với việc thiết kế và kiểm tra các sản phẩm cơ khí như bộ phận máy móc hoặc thiết bị, để đảm bảo chúng đủ mạnh để hoạt động trong điều kiện tĩnh và không gây ra sự biến dạng không mong muốn.
Thiết kế kết cấu công trình: Đánh giá tính ổn định và độ an toàn của các công trình xây dựng như cầu, tòa nhà, và các công trình khác.
Trong quá trình phân tích static structural, các thông số như lực, mô-men xoay, và biến dạng của các thành phần cơ học thường được tính toán và đánh giá để đảm bảo rằng chúng không vượt quá giới hạn an toàn và có thể hoạt động ổn định trong các điều kiện tĩnh cụ thể Phần mềm phân tích cơ học thường được sử dụng để thực hiện các phân tích static structural phức tạp và tính toán các thông số quan trọng.
3.3.2 Thiết lập vật liệu cho mô hình
Với yêu cầu chi tiết của mô hình Ta có 2 bộ phần là nắp trên, nắp dưới hình trụ và pittong sẽ dùng vật liệu Gang xám.
Bảng 2 Thông số các vật liệu
Thông số Gang xám Đơn vị
Khối lượng riêng 7200 Kg/mm3 Ứng suất giới hạn 572 MPa