ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MATLAB SIMULINK MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TREO TRÊN XE COUNTY 29 CHỖ LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM

**Mô Tả Tài Liệu: Ứng Dụng Phần Mềm MATLAB Simulink Mô Phỏng Hệ Thống Treo Trên Xe County 29 Chỗ Lắp Ráp Tại Việt Nam** Tài liệu này là một đồ án tốt nghiệp, tập trung vào ứng dụng phần mềm MATLAB Simulink để mô phỏng hệ thống treo trên xe County 29 chỗ, một dòng xe phổ biến được lắp ráp tại Việt Nam. Đồ án gồm 4 chương chính, được biên soạn chi tiết và dễ hiểu, phù hợp với sinh viên, giảng viên, và những ai quan tâm đến lĩnh vực kỹ thuật ô tô. **Chương 1: Tổng Quan Về Hệ Thống Treo Trên Ô Tô** Chương này cung cấp cái nhìn toàn diện về hệ thống treo, từ cấu tạo đến vai trò của nó trong việc đảm bảo sự êm ái và an toàn khi vận hành xe. Đây là nền tảng kiến thức quan trọng để hiểu sâu hơn về các vấn đề kỹ thuật liên quan. **Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết** Chương này tập trung vào các nguyên lý và lý thuyết điều khiển liên quan đến hệ thống treo ô tô. Đặc biệt, tài liệu đi sâu vào lý thuyết điều khiển PID - một công cụ quan trọng trong việc tối ưu hóa hoạt động của hệ thống treo. **Chương 3: Mô Phỏng Hệ Thống Treo Trên Ô Tô County 29 Chỗ Lắp Ráp Tại Việt Nam** Đây là phần cốt lõi của đồ án, nơi người đọc được hướng dẫn từng bước trong việc sử dụng phần mềm MATLAB Simulink để mô phỏng hệ thống treo của xe County. Từ việc thiết lập mô hình đến việc thực hiện các thử nghiệm mô phỏng, chương này cung cấp hướng dẫn cụ thể và hình ảnh minh họa chi tiết. **Chương 4: Kết Quả Và Thảo Luận** Chương cuối cùng trình bày các kết quả thu được từ quá trình mô phỏng và thảo luận về hiệu quả của hệ thống treo khi được điều khiển bằng phương pháp PID. Những kết luận và đề xuất trong chương này sẽ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các cải tiến có thể áp dụng trong thực tế. **Kết Luận:** Tài liệu "Ứng Dụng Phần Mềm MATLAB Simulink Mô Phỏng Hệ Thống Treo Trên Xe County 29 Chỗ Lắp Ráp Tại Việt Nam" là một tài nguyên học tập quý giá, cung cấp kiến thức từ cơ bản đến nâng cao về hệ thống treo ô tô, cùng với kỹ năng thực hành mô phỏng hiện đại. Đây là một công cụ không thể thiếu cho những ai muốn nắm vững công nghệ kỹ thuật ô tô hiện nay.

1.2.1 Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi 9

1.2.2 Theo sơ đồ dẫn hướng 14

2.1.1 Giới thiệu về xe Hyundai County 29

2.1.2 Các thông số kỹ thuật của xe Hyundai County 29

2.2 Phân tích kết cấu hệ thống treo trên xe Hyundai County 31

2.2.1 Nhíp 31

2.2.2 Giảm chấn thủy lực trên ô tô Hyundai County 34

2.2.3 Điều kiện làm việc của giảm chấn 39

2.3 Các chỉ tiêu và mô hình nghiên cứu dao động ô tô 41

2.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động 41

2.4 Tính toán thiết kế 44

2.4.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình tính toán 44

Danh mục hình ảnh

Hình 1.1: Nhíp 10

Hình 1.2: Lò xo trụ 11

Hình 1.3: Thanh xoắn 12

Hình 1.4: Mô hình hệ thống treo phụ thuộc 14

Hình 1.5: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp 15

Hình 1.6: Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ 16

Hình 1.7: Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ 16

Hình 1.8: Mô hình hệ thống treo độc lập 17

Hình 1.9: Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là nhíp 18

Hình 1.10: Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ 19

Hình 1.11: Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi lò xo trụ sử dụng đòn chịu lực dọc và lực bên 20

Hình 1.12: Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang 22

Hình 1.13: Hệ thống treo Macpherson 22

Hình 1.14: Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo 23

Hình 1.15: Giảm chấn thủy lực 1 lớp vỏ có buồng khí nén 25

Hình 1.16: Giảm chấn thủy lực hai lớp vỏ 27

Hình 2.1: Hình ảnh thực tế xe Hyundai County 29

Hình 2.2: Cụm treo phía trước của ô tô Hyundai County 31

Hình 2.3: Nhíp treo phía trước của ô tô Hyundai County 32

Hình 2.4: Cấu tạo giảm chấn thủy lực ô tô Hyundai County 35

Hình 2.5: Nguyên lý làm việc của giảm chấn 37

Hình 2.6: Đường đặc tính của giảm chấn tác dụng 2 chiều không đối xứng có van giảm tải 39

Hình 3.1: Giao diện Matlab 47

Hình 3.2: Thư viện các thành phần Simulink 48

Hình 3.3: Thư viện chi tiết Simulink 48

Hình 3.4: Giản đồ lực của mô hình 1/2 52

Hình 3.12 Lưu đồ khối hệ thống treo 57

Hình 3.13 Nhập thông số đầu vào 58

Hình 3.14 Tiến hành mô phỏng 58

Hình 3.15 Kết quả mô phỏng 59

Hình 3.16 Kết quả mô phỏng dạng scope 60

Hình 4.1: Vận tốc lắc dọc thân xe 62

Hình 4.2: Vận tốc dao động hệ thống treo trước 62

Hình 4.3: Phản lực từ mặt đường tới bánh trước 62

Hình 4.4: Chiều cao mấp mô mặt đường 62

Hình 4.5: Mô men sinh ra trên thân xe khi tăng/giảm tốc 63

Hình 4.6 Biểu đồ biên độ dao động z 63

Danh mục các bảng

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của ô tô Hyundai County 29Bảng 2.2: Thông số nhíp Hyundai County 34Bảng 3.1 Thông số đầu vào 51Bảng 4.1: So sánh kết quả mô phỏng với tiêu chuẩn độ êm dịu chuyển động của xe: 67

MỞ ĐẦU

Hiện nay, nền kinh tế Việt Nam có những bước phát triển vượt bậc, đời sống người dân được nâng cao, cùng với việc chính phủ đang đầu tư rất nhiều vào quy hoạch và xây dựng hệ thống giao thông vận tải, đã khiến ô tô trở thành phương tiện đi lại tiện nghi và phổ biến, được nhiều người quan tâm Không nhưcác nước phát triển, tại Việt Nam, ôtô vẫn là chủ đề mới mẻ, đặc biệt là những ứng dụng công nghệ tiên tiến trên xe Vì thế việc nghiên cứu về ô tô là rất cần thiết, nó là cơ sở để các nhà nhập khẩu cũng như các nhà sản xuất trong nước kiểm tra chất lượng xe khi nhập cũng như sau khi xe xuất xưởng, đồng thời trangbị kiến thức cho những người dân mua và sử dụng xe có hiệu quả kinh tế cao

Khi xe chuyển động trên đường, có rất nhiều yếu tố tác động như: tải trọng, vận tốc chuyển động, lực cản không khí, điều kiện mặt đường… những yếu tố này luôn thay đổi và gây ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình chuyển động của xe Chúng làm quá trình chuyển động của xe mất ổn định, gây mệt mỏi cho người sử dụng, làm giảm tuổi thọ của xe… và đặc biệt là gây mất an toàn tính mạng cho người ngồi trên xe

Với yêu cầu ngày càng cao của công nghệ vận tải về kỹ thuật cũng như về tính thẩm mỹ thì tính tiện nghi của ô tô ngày càng phải hoàn thiện hơn, đặc biệt là tính êm dịu chuyển động của xe để tạo cho con người cảm giác thoải mái khi ngồi trên xe, các nhà sản xuất xe hàng đầu thế giới đã và đang không ngừng nângcao chất lượng sản phẩm của mình về kiểu dáng, độ bền, và đặc biệt sự tiện nghi,thân thiện mang lại sự thoải mái, an toàn cho người sử dụng Và một trong những nghiên cứu nhằm đáp ứng những yêu cầu trên đó là nghiên cứu về hệ thống treo, cụ thể là Ứng dụng phần mềm Matlab Simulink mô phỏng hệ thống treo trên xe County 29 chỗ lắp ráp tại Việt Nam

Với các lý do trên đây mà em chọn đề tài về mô phỏng hệ thống treo xe County vì em thấy đề tài này phù hợp với chuyên ngành em học trong trường, ngành công nghệ ôtô

Nội dung đồ án gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô.Chương 2: Cơ sở lý thuyết.

Chương 3: Mô phỏng hệ thống treo trên ô tô County 29 chỗ lắp ráp tại Việt Nam.Chương 4: Kết quả và thảo luận.

Do thời gian làm đồ án có hạn cũng với kiên thức còn hạn chế, trong đồ ánkhông tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn thầy: Lê Duy Long đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian làm đồ án này

Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên

Đỗ Tuấn Anh

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ

- Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, và lựcphanh sinh ra do ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mô men phản lực tới gầm và thân xe

- Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do ảnh hưởng của mặt đường không bằng phẳng

Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ chịu những dao động do mặt đường mấp nô sinh ra Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của xe, hàng hóa và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách Theo số liệu thốngkê cho thấy, khi ôtô chạy trên đường gồ ghề, so với ôtô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 40 – 50%, quãng đường chay giữa hai chu kỳ đại tu giảm 35 – 40%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 50 – 70%, dovậy năng suất vận chuyển giảm 30 – 40%, giá thành vận chuyển tăng 50 – 70% Ngoài ra, nếu con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh ra mêt mỏi Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ôtô tới cơ thể người đều đi tới kết luận là con người nếu phải chịu đựng lâu trongmôi trường dao động của ôtô sẽ mắc phải những bệnh về thần kinh và não Vì vậy, tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giáchất lượng xe

Tính êm dịu của ôtô phụ thuộc vào kết cấu của xe và trước hết là hệ thống treo, phụ thuộc vào đặc điểm và cường độ kích thích, và sau đó là phụ thuộc vào trình độ của lái xe Lực kích thích gây dao động có thể do sự không cân bằng của

liên hợp máy hoặc do độ nhấp nhô của mặt đường không bằng phẳng Nếu chỉ xét trong phạm vi khả năng chế tạo ôtô thì hệ thống treo mang tính chất quyết định đến độ êm dịu chuyển động của ôtô.

1.2 Phân loại

Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi:

- Bằng kim loại (nhíp lá, lò xo, thanh xoắn)

- Loại giảm chấn thủy lực (loại tác dụng 1 chiều, 2 chiều)

- Loại ma sát cơ (ma sát trong bộ phận đàn hồi, trong bộ phận dẫn hướng)

- Hệ thống treo bị động( không được điều khiển)

- Hệ thống treo chủ động

1.2.1 Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi.

1.2.1.1 Phần tử đàn hồi kim loại

a NhípNhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn tới dài, cụm lá này được kẹp chặt lại với nhau ở giữa bằng bu lông định tâmhay đinh tán Để giữ các lá nhíp không bị trượt ra khỏi vị trí, người ta dùng kẹp ởmột vài điểm để kẹp chúng lại với nhau Cả hai đầu lá dài nhất được uốn cong tạo thành mắt nhíp, được sử dụng để gắn nhíp vào khung

Nhìn chung nhíp dài hơn thì mềm hơn Nhíp nhiều lá hơn thì chịu tải lớn hơn, song nhíp sẽ cứng hơn và tính êm dịu chuyển động sẽ kém hơn Tuy vậy, nhíp vẫn được dùng phổ biến nhất vì nhíp vừa là cơ cấu đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ giảm chấn, tức là làm toàn bộ nhiệm vụ của hệ thống treo

Hình 1.1: Nhíp

Ưu điểm của nhíp : Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành thấp Do bản thân nhíp đã đủ độ cứng vững để giữ cầu xe ở vị trí chính xác, nên không cần sử dụng các thanh nối Mặt khác, chế tạo và sửa chữa nhíp cũng đơn giản

Nhược điểm của nhíp: Trọng lượng lớn, tuổi thọ thấp và có đường đặc tínhtuyến tính Ngoài ra, việc bố trí nhíp ở bánh trước rất khó vì muốn đảm bảo độ võng tĩnh và độ võng động lớn thì phải làm nhíp dài mà càng dài thì càng khó bốtrí Do nội ma sát nên nhíp khó hấp thụ những dao động nhỏ từ mặt đường Vì vậy, nhíp thường được sử dụng cho những xe thương mại lớn, tải nặng và cần độbền cao

b Lò xo trụ: Lò xo được làm từ dây thép lò xo đặc biệt, được quấn thành ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do lò xo bị nén Lúc này năng lượng ngoại lực được dự trữ, và va đập được giảm bớt

Nhược điểm của lò xo: nó chỉ làm được nhiệm vụ đàn hồi, còn các nhiệm vụ khác như giảm chấn dẫn hướng phải có các phần tử khác đảm nhận Vì vậy, nếu kể chung cả hai phần tử sau thì hệ thống treo lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn so với hệ thống treo loại nhíp

c Thanh xoắnThanh xoắn là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó để cản lại sự xoắn Một đầu thanh xoắn được bắt chặt vào khung hay một dầm nào đó củ than xe, đầu kia được gắn vào một kết cấu chịu tải xoắn Thanh xoắn cũng được dùng làm thanh ổn định

Hình 1.3: Thanh xoắn

- Ưu điểm của thanh xoắn: Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với các phần tử đàn hồi khác, nên hệ thống treo cóthể nhẹ hơn Ngoài ra, cách bố trí hệ thống treo đơn giản

- Nhược điểm: không có năng kiểm soát được dao động, vì vậy cần phải dùng giảm chấn kèm với nó

1.2.1.2 Phần tử đàn hồi phi kim loạia Phần tử đàn hồi loại khí

Phần tử đàn hồi loại khí có tác dụng nhiều trong các ôtô có khối lượng phần được treo lớn và thay đồi nhiều

Có thể thay đổi độ cứng của hệ thống treo(bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi) để cho ứng với tải trọng tĩnh khác nhau thì độ võng tĩnh và tần số dao động riêng không đổi

Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm độ êm dịu chuyển động tốt hơn, một là giảm biên độ dịch chuyển của buồng lái trong vùng tần số thấp, hai là đẩyđược vùng cộng hưởng xuống vùng có tần số dao động thấp hơn, giảm được gia tốc của buồng lái, và giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe

Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cảhành trình nén và trả, nên cho dù khối lượng cả phần được treo và không được

treo có bị giới hạn do các dịch chuyển tương đối đi nữa thì độ êm dịu chuyển động vẫn lớn.

Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, phần tử đàn hồi có trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động từ bánh xe lên buồng lái

Ngoài ra, khi sử dụng hệ thống treo khí còn có thể thay đổi được vị trí của cỏ xe đối với mặt đường

b Phần tử đàn hồi loại thủy khíLà sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành là khí nén

- Ưu điểm: tần số dao động riêng thấp gần trạng thái tĩnh, cho phép có

đường đặc tính đàn hồi như mong muốn

Cả hai loại khí và thủy khí ngoài những ưu điểm nói trên còn có những nhược điểm là phải có máy nén khí, bình chứa phụ, hệ thống van tự động điều chỉnh áp suất, do đó hệ thống treo phức tạp, chế tạo yêu cầu chính xác cao, giá thành đắt, dễ bị hư hỏng do ảnh hưởng của tời tiết Ngoài ra, ở hệ thống treo thủykhí loại ống còn có nhược điểm là khó làm kín và ma sát lớn

c Phần tử đàn hồi cao suVấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực

- Ưu điểm:

+ Có độ bền cao không cần bảo dưỡng, bôi trơn,+ Cao su có thể thu năng lượng trên 1 đơn vị thể tích lớn hơn thép 5 ÷ 10 lần,

+ Trọng lượng bộ phận làm bằng cao su nhỏ và đường đặc tính của cao su là phi tuyến nên dễ thích hợp với đường đặc tính mà ta mong muốn

- Nhược điểm:

+ Xuất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài, nhất là tải trọng thay đổi,

+ Thay đổi tính chất đàn hồi khi nhiệt độ thay đổi, đặc biệt là độ cứng của cao su sẽ tăng lên khi làm việc ở nhiệt độ thấp,

+ Cần thiết phải đặt giảm chấn và bộ phận dẫn hướng.Ưu nhược điểm của cao su phụ thuộc vào công nghệ chế tạo và chất lượng cao su

1.2.2 Theo sơ đồ dẫn hướng.

1.2.2.1 Loại phụ thuộc với cầu liền

Hình 1.4: Mô hình hệ thống treo phụ thuộc

1.2.2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp:

Hình 1.5: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp

1, 6- Tai nhíp, 2- Khung xe, 3- Ụ cao su hạn chế hành trình, 4- Giảm chấn 5- Ụ cao su tăng độ cứng cho nhíp, 7- Miếng vát, 8- Dầm cầu, 9- Bu lông quang nhíp, 10- Nhíp

Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp bao gồm các lá nhíp và các bộ phận dùng để bắt chặt các phần tử đàn hồi dọc theo xe Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp có 2 loại: loại nửa elip và loại đảo lật

1.2.2.3 Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo:

Hình 1.6: Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ

a)

Hình 1.7: Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ

a : Kết cấu, b,c: Sơ đồ bố trí.1: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 2: Thanh truyền lực bên, 3: Đòn dẫn hướng trên, 4: Giảm chấn, 5: Đòn dẫn hướng dưới, 6: Thanh ổn định ngang, 7: Dầm cầu

Loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủ động của ôtô con So với hệ thống treo loại nhíp thì lò xo có trọng lượng nhỏ hơn, tuổi thọ cao hơn do có thể sử dụng lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu chuyển động tốt hơn, song nó phải có them bộ phận dẫn hướng.

1.2.2.4 Loại hệ thống treo độc lập với cầu cắt

Hình 1.8: Mô hình hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo độc lập có đặc điểm sau:

- Khối lượng không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của xe tốt Vìvậy, êm dịu chuyển động và tính ổn định tốt

- Do không có sự nối cứng giữa bánh xe bên trái và bánh xe bên phải nên có thể hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ Có nghĩa là có thể hạ thấp trọng tâm xe

- Cấu tạo phức tạp hơn

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

- Nhiều xe còn được trang bị thanh ổn định để giảm sự lắc ngang khi quay vòng và cải thiện các đặc tính ổn định, cùng các đặc tính khác Tùy theo đặc tính dịch chuyển của bánh xe trong hệ thống treo độc lập có 2 loại sau: loại bánh xe dịch chuyển trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc,trong hai mặt phẳng…

1.3.1.1 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp:Hệ thống treo phần tử đàn hồi là nhíp có thể được bố trí ở cầu bị động hoặcở cầu chủ động.

Trong cả hai trường hợp trên, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là phần tử dẫn hướng Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu lên khung xe Ngoài ra, nhíp cũng có thể truyền mô men kéo và mô men phanh từ bánh xe lên khung Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên tai nhíp bắt lên khung hay dầm xe, một đầu cố định một đầu di động Đối với nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước còn đầu di động ở phía sau để phù hợp với khả năng chịu lực đẩy vàlực kéo tác dụng từ bánh xe lên nửa trước có đầu cố định Đối với nhíp trước đầu

Hình 1.9: Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là nhíp

cố định ở phía trướ hay phía sau còn phụ thuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng động học giữa hệ thống treo và hệ thống lái.

1.3.1.2 Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụHệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ cũng xó thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầu chủ 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

Hình 1.10: Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ

Đối với hệ thống treo này, người ta thường bố trí các thanh giằng và thanh ổn định vào bộ phận dẫn hướng

Hình 1.11: Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi lò xo trụ sử dụng đòn

chịu lực dọc và lực bên

1.3.1.3 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọcHệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫn hướng giữa bánh xe và khung là các đòn dọc Các đòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thểbố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc hoặc hệ thống treo độc lập.

Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nén thì trong bộ phận dẫn hướng phải có thêm một đòn ngang

Do lò xo có hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên trong lò xo để bố trí giảm chấn Do những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo đòn dọc cókết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ

1.3.1.4 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngangHệ thống treo độc lập với hai đòn ngang có cấu tạo như sau: Một đòn ngang phía trên và một đòn ngang phía dưới Mỗi một đò ngang không phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận dẫn hướng Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô Đầu còn lại được liên kết với đòn ngang đứng bởi các khớp cầu Bánh xe được cố định với đòn đứng Nếu là bánh xe dẫn hướng thì bánh xe cùng đòn đứng có thể quay quanh một trụ để quay bánh xe khi quay vòng

Phần tử đàn hồi lò xo trụ bố trí kết hợp với giảm chấn ống thủy lực có đầu trên liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô, đầu dưới liên kết bản lề hoặc cầu với đòn treo dưới Một thanh ổn định hai đầu liên kết với hai giá bánh xe và được giữ trên khung hoặc dầm bằng hai khớp bản lề Thanh ổn định có tác dụng hạn chế biến dạng quá mức của một bên bánh xe nhằm giữ cho thân ô tô được ổnđịnh

Hình 1.12: Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang

1.3.1.5 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại MacphersonNếu kích thước dòn treo của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang giảm về bằng 0 thì ta có kết cấu mới được gọi là hệ thống treo Macpherson

Hình 1.13: Hệ thống treo Macpherson

Cấu tạo hệ thống treo Macpherson bao gồm một đòn treo dưới Đầu trong của đòn treo được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô, đầu ngoài liên kết vớithanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn ống thủy lực liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ xe Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô Trụ bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng

1.3.1.6 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéoĐây là loại hệ thống treo độc lập được thiết kế với tăng độ cứng vững để tăng khả năng chịu lực ngang đồng thời giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng Do kết cấu đơn giản vàchiếm ít không gian nên thường được sử dụng trên hệ thống treo sau của ô tô du lịch.

Hình 1.14: Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo

1- Bán trục 2- Thanh ổn định 3- Giảm chấn 4- Đòn chéo 5- Giá treo 6- Cầu chủ động 1.3.1.7 Hệ thống treo độc lập phần tử đàn hòi thanh xoắn

Hệ thống treo với phần tử đàn hồi thanh xoắn có ưu điểm là kết cấu , kích thước và trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ, không gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện Vì vậy loại hệ thống treo này thường trên cả ô tô du lịch và ô tô tải

Đối với hệ thống treo độc lập hai đòn ngang thì thanh xoắn được bố trí dọctheo thân xe Một đầu thanh xoắn được ngàm cố định trên khung hoặc dầm, đầu còn lại liên kết cố định bằng then hoa với đầu trong của đòn treo trên hoặc đòn treo dưới Như vậy khi chịu tải trọng, thông qua các đòn chéo thanh xoắn sẽ chịumột mô men xoắn và biến dạng góc

1.3.2 Phần tử đàn hồi.

Bộ phận đàn hồi nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng của đường, làm giảm tải trọng động khi xe chuyển động trên đường nhấp nhô, đảm bao tính năng êm dịu của ôtô Bộ phận đàn hồi gồm một hay nhiều phần tử đàn hồi, được chia ra thành phần tử đàn hồi bằng kim loại(nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn), phần tử đàn hồi phi kim loại (vấu cao su, đệm khí, thủy khí)…

a Phần tử giảm chấn

Giảm chấn được dụng trên xe với mục đích:

- Giảm và dập tắt nhanh các va đập truyền lên khung xe khi bánh xe lăn trên đường không bằng phẳng, nhờ vậy mà bảo vệ được bộ phận đàn hồivà tăng tính tiện nghi cho người sử dụng

nhằm làm tốt sự tiếp xúc của bánh xe trên nền đường, nâng cao tính chất chuyển động như: Khả năng thay đổi tốc độ, khả năng ổn định của các lực và mô men tác dụng, khả năng điều khiển chuyển động

Bản chất quá trình làm việc của giảm chấn là quá trình tiêu hao động năng (biến động năng thành nhiệt năng ) Quá trình này xảy ran gay cả với nhíp lá, khớp trượt, khớp quay của các ổ kim loại, ổ cao su Nhưng quá trình tiêu hao động năng đòi hỏi phải nhanh và có thể khống chế được quá trình đó nên giảm chấn đặt trên các bánh xe sẽ thực hiện chủ yếu chức năng này

Hiện nay thường dung 2 loại giảm chấn:

- Giảm chấn thủy lực 1 lớp vỏ có buồng khí nén

- Giảm chấn thủy lực 2 chiều.Nguyên lý hoạt động của các loại giảm chấn:

* Giảm chấn thủy lực 1 lớp vỏ có buồng khí nén

Hình 1.15: Giảm chấn thủy lực 1 lớp vỏ có buồng khí nén

1: Van trả 2: Vỏ 3 : Buồng khí nén 4: Pit tông5: Khoang thể tích 6: Pit tông 7: Van nén Vỏ của giảm chấn tiếp xúc trực tiếp với không khí tạo điều kiện thoát nhiệttốt Buồng khí nén được ngăn cách bởi pit tông tự do nên tránh được hiện tượng xâm thực ảnh hưởng tới chất lượng làm việc của giảm chấn, giảm được tiếng ồn

- Hành trình nén(bánh xe tiến gần khung xe) Trong hành trình nén, cần pit tông 9 dịch chuyển đi lên phía trên Do sự thay đổi thể tích buồng phí trên van pit tông bị nén lại, áp suất tăng đồng thời đẩy dầu qua van 1 chiều, van 1 đóng

Lực cản sinh ra khi dòng chất lỏng tiết lưu qua lỗ van Khí nén cao áp tạo ra sức ép lớn nên chất lỏng chảy qua van tiết lưu nhanh chóng và êm dịu tạo nên sức cản ổn định của giảm chấn.

- Hành trình trả ( bánh xe rời khung xe ).Ngược với hành trình nén, cần pit tông dịch chuyển xuống phía dưới đẩy dầu từ buồng phía dưới lên buồng trên thông qua van 1 Đồng thời do cần pit tông ra khỏi xy lanh nên thể tích nó chiếm chỗ sẽ bị thiếu hụt dầu, để bù lại thì pit tông tự do dịch chuyển xuống phía dưới

* Giảm chấn thủy lực 2 lớp vỏ.Thể tích dầu ở buồng bù tiếp xúc trực tiếp với không khí hoặc khí nén có thể gây ra hiện tượng xâm thực khi giảm chấn làm việc làm giảm hiệu quả của giảm chấn, khả năng thoát nhiệt kém.Loại giảm chấn này có kết cấu phức tạp

Cần pit tông mang theo van dịch chuyển xuống phía dưới đi sâu vào lòng xy lanh Thể tích của khoang B giảm, dầu bị nén với áp suất tăng đẩy van 2 cho phép dầu thông từ khoang B lên khoang A

Do cần pit tông chiếm 1 phần thể tích trong xy lanh nên 1 lượng thể tích dầu tương đương sẽ được chuyển vào buồng bù C thông qua van IV Lực cản giảm chấn sinh ra khi dòng chất lỏng tiết lưu qua các van

- Hành trình trả:Ngược với hành trình nén, cần pit tông mang theo các van đi lên trên ra khỏi xy lanh, thể tích khoang A giảm, áp suất tăng ép dầu chảy qua khoang B thông qua van I Đồng thời do cần pit tông ra khỏi xy lanh nên thể tích nó chiếm chỗ sẽ bị thiếu hụt dầu, lượng dầu này sẽ được bù bằng dầu từ khoang C sang khoang B thông qua van III Sức cản sinh ra khi các dòng chất lỏng tiết lưu qua các van

Hình 1.16: Giảm chấn thủy lực hai lớp vỏ

1- Bạc dẫn hướng trục 2- Lỗ dầu bôi trơn trục 3-Phớt làm kín 4- Vỏ chengoài 5-Trục giảm chấn 6-Piston và cụm van 7-Vỏ trong 8-Vỏ ngoài9-Cụm van bù A-Buồng trên B-Buồng dưới C-Buồng bù

- Đảm bảo vận tốc dao động trong giới hạn cho phép.

- Đảm bảo cho xe chạy với tốc độ giới hạn khi chạy trên đường xấu mà không có va đập lên các ụ đỡ,

động trong mặt phẳng thẳng đứng,

- Dập tắt nhanh các dao động của thùng và vỏ xe,

- Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Thông qua chương 1 em đã tìm hiểu được tổng quan cấu tạo của một hệ thống treo , cũng như phân loại các hệ thống treo phổ biến hiện nay Hệ thống treo là một bộ phận đặt phía trên cầu trước và cầu sau của xe , kết nối vỏ khung ôtô với các cầu , nhờ đó xe có thể vận hành êm ái và ổn định, ngoài ra chúng còn đóng vai trò quan trọng trong việc truyền lực mô-men từ bánh xe lên đến khung hoặc vỏ xe đảm bảo xe hoạt động đúng quy trình Phần tiếp theo sẽ đề cập tới kếtcấu hệ thống treo trên xe Hyundai County 29 chỗ sản xuất lắp ráp tại Việt Nam

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG TREO TRÊN XE

COUNTY 29 CHỖ LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM.

2.1 Giới thiệu khái quát về xe Hyundai County

2.1.1 Giới thiệu về xe Hyundai County

Xe Hyundai County là loại xe buýt chuyên dùng để chở hành khách do hãng

Hình 2.17: Hình ảnh thực tế xe Hyundai County

THACO Việt Nam sản xuất Đây là loại xe chuyên dùng để chở người thờigian hoạt động liên tục, xe có kết cấu vững chắc, trang bị đầy đủ các thiết bị antoàn cho người sử dụng và hành khách ngồi trên xe.

2.1.2 Các thông số kỹ thuật của xe Hyundai County

Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của ô tô Hyundai County

Kýhiệu

Đơnvị

Ô tô HyundaiCounty

Huyndai Countylongbody

3.2

Tr.lượng toàn bộ cho

Bán kính quay vòngtheo vết bánh xe trước

lực với thanh cân bằng

Phụ thuộc, nhíp lá dạngnửa elip, có giảm chấn thuỷ

lực với thanh cân bằng

2.2 Phân tích kết cấu hệ thống treo trên xe Hyundai CountyCả hệ thống treo trước và treo sau của xe Hyundai County đều là hệ thông treo phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, có giảm chấn thuỷ lực với thanh cân bằng

Hệ thống treo của ô tô Hyundai County thuộc loại hệ thống treo phụ thuộc ở cả 2 cầu sử dụng bộ nhíp dọc nửa elip, giảm chấn thủy lực loại ống tác dụng 2 chiều có van giảm tải

nhíp trước với bộ nhíp nhằm đảm bảo sự thay đổi chiều dài của các lá nhíp khi bộ nhíp biến dạng Ống giảm chấn đước lắp với khung xe bằng giá cố định và liên kết với bộ nhíp bằng giá giảm chấn Trong hệ treo trước còn có trụ giảm chấn phía trước và trụ giảm chấn phía sau để làm giảm nhẹ sự va đập của nhíp vào dọc khung xe khi xe chạy trên đường xóc, hơn nữa nó còn làm tăng độ cứng cả nhíp vì khi nó tì vào nhíp thì chiều dài làm việc của nhíp sẽ giảm đi Để tránh xê dịch các lá nhíp với nhau người ta sử dụng đai nhíp để cố định.

Hình 2.18: Cụm treo phía trước của ô tô Hyundai County

Ở hệ thống treo phụ thuộc, nhíp luôn làm việc với trạng thái ứng suất phứctạp do tải trọng động lặp lại nhiều lần Ứng suất gây nguy hiểm cho nhíp là ứng suất uốn do lực thẳng đứng từ mặt đường tác dụng lên bánh xe Do đó nhíp gồm nhiều tấm lò xo lá (gọi là lá nhíp) xếp chồng lên nhau tạo thành 1 dầm có tính chống uốn đều

Hình 2.19: Nhíp treo phía trước của ô tô Hyundai County

Nhíp ô tô Hyundai County là loại nhíp nửa elíp, bộ nhíp trước gồm có 6 lá nhíp Để tránh xê dịch các lá nhíp với nhau người ta sử dụng bu lông xuyên chính giữa tại tâm các lái nhíp, ngoài ra còn có các đai nhíp để gông các nhíp lại thành bó tránh sự lệch ngang khi nhíp làm việc Các đai nhíp được tán chặt vào một trong các lá nhíp và được bắt chặt bằng các bu lông, các lá nhíp có chiều dài không như nhau được ghép thành bộ và bắt chặt với dầm cầu bằng các bu lông chữ U Khi ghép các lá nhíp thành bộ người ta bôi mỡ chì vào bề mặt tiếp xúc giữa các lá nhíp với nhau Vấu cao su và vấu tăng cứng có tác dụng hạn chế hànhtrình dịch chuyển của bánh xe và hạn chế độ uốn của nhíp, hơn nữa nó còn làm tăng độ cứng của nhíp vì khi nó tì vào nhíp thì chiều dài làm việc của nhíp sẽ giảm đi Phương pháp cố định nhíp kiểu này được áp dụng rộng rãi trên các ô tô vận tải

Trong hệ thống treo, bộ nhíp được chế tạo dạng cong Nếu coi bộ nhíp nhưmột dầm đàn hồi chịu tải ở giữa và tựa lên 2 đầu, khi tác dụng tải trọng thẳng đứng lên bộ nhíp, cả bộ nhíp sẽ biến dạng Một số lá nhíp có xu hướng bị căng ra, một số lá nhíp khác có xu hướng bị ép lại Nhờ sự biến dạng của các lá nhíp

cho phép các lá có thể trượt tương đối với nhau và toàn bộ bộ nhíp biến dạng đànhồi.

Bán kính cong của các lá nhíp được chế tạo theo quy luật: các lá dài có bánkính cong lớn hơn các lá nhíp ngắn Khi liên kết chúng lại với nhau bằng bu lôngtrung tâm thì một số lá nhíp bị ép lại, một số lá nhíp khác bị căng ra để tạo thành một bộ nhíp có bán kính cong đồng nhất Điều này đã làm cho các lá nhíp chịu tải ban đầu (ứng suất dư ban đầu) Trong kết cấu của các bộ nhíp đều chọn theo kết cấu giảm dần ứng suất dư Khi ghép lại thành bó các lá nhíp chịu tải ở dạng có ứng suất dư ngược chiều với tải trọng Trong quá trình làm việc tải trọng tăng lên, các lá nhíp ban đầu sẽ biến dạng khắc phục hết biến dạng dư trở về trạng thái không chịu tải sau đó chịu tải theo ứng suất do tải trọng ôtô tác dụng

Điều này cho phép giảm được ứng suất lớn nhất tác dụng lên các lá nhíp vàthu nhỏ kích thước bộ nhíp trên ôtô

- Ưu điểm: Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp có cấu tạo đơn giản, dễ chămsóc bảo dưỡng

- Nhược điểm:+ Khi có một bánh xe bị nâng lên cầu xe sẽ bị nâng vì các bánh xe bị nối với nhau bằng cọc dầm cầu liền, khi đó khoảng cách vết 2 bánh xe thay đổi làm phát sinh lực ngang, đối với cầu dẫn hướng còn xuất hiện mô men hiệu ứng con quay tác dụng làm tăng dao động góc của các bánh xe dẫn hướng

+ Trọng lượng lớn chiếm từ 5,5 8 % trọng lượng của ôtô, nặng nhất trongcác loại bộ phận đàn hồi

+ Thời gian làm việc ngắn: Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suất phức tạp, do lực động lặp lại nhiều lần, độ bền mỏi của nhíp thấp hơn của thanh xoắn đến 4 lần, để tăng tuổi thọ của nhíp người ta làm các biện pháp sau: giảm bớt lực tác dụng lên nhíp bằng cách đặt các đầu nhíp vào trong các gối cao su, đầu trước có thêm đệm cao su ở mặt đầu để hạn chế mômen uốn cho nhíp khiphanh

+ Lá nhíp bị mỏi do ứng suất kéo, thường có vết nứt ở các góc của tiết diệnhay trên bề mặt làm việc ủa lá Do vậy người ta thường phun bi biến cứng bề mặtchịu kéo của lá nhíp

Trên xe ô tô Hyundai County bộ nhíp có kết cấu cụ thể như sau:

Bảng 2.2: Thông số nhíp Hyundai County

Số lánhíp

Chiều rộngx chiều dày

Chiều dàidẫn thẳng

Số lánhíp

Chiều rộngx chiều dày

Chiều dàidãn thẳng

2.2.2 Giảm chấn thủy lực trên ô tô Hyundai County.

Giảm chấn trên ô tô Hyundai County là giảm chấn thủy lực loại ống tác dụng 2 chiều có van giảm tải, bảo đảm dập tắt dao động trong cả hai hành trình nén và trả

- Ở hành trình nén giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung xe, sức cản ở hành trình nén nhỏ hơn so với hành trình trả khoảng 2 đến 2,5 lần

- Ở hành trình trả xung lực và đập của bánh xe trên nền đường tạo điều kiện đặt êm bánh xe, giảm bớt phản lực truyền ngược từ mặt đường tác dụng lên

thân xe Giảm chấn loại này thường làm việc ở áp suất 6 đến 8 Mpa