Để đạtđược những yêu cầu kỹ thuật cao trong quá trình chế tạo nhằm tạo được độ bền và khảnăng lưu thông tốt thì những nhà chế tạo cũng đã phải tính đến vận tốc và tải trọng cóthể đạt đươ
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO
Tính toán bộ phận đàn hồi hệ thống treo trước độc lập
Sơ đồ bố trí thanh xoắn:
Hình 2-17 Sơ đồ lực tác dụng lên thanh xoắn
1- Bánh xe; 2- Giamr chấn; 3- Thanh hướng trên; 4- Ụ cao su; 5- Thanh hướng dưới; 6- Thanh xoắn.
Bề rộng của xe thiết lế là: Bo= 2310 mm
Chọn bề rộng vết bánh xe: B= 1600 mm
Như vậy chọn khoảng cách ltx theo sơ đồ bố trí là:
Từ sơ đồ bố trí và tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe ta tính được moomen lớn nhất tác dụng lên thanh xoắn là:
Vì trong thiết kế ta dung thanh xoắn loại đơn nên đường kính của thanh xoắn có thể xác định theo công thức sức nền vật liệu: Khi tính ứng suất tiếp ta có: τ.M xmax π d 3 (2.8) τ: ứng suất tiếp cho phép τ00.10 6 (N) suy ra: d= √ 3 16 τ π M xmax = √ 3 16.7471,296
- Từ sơ đồ bố trí và độ võng cần thiết của hệ thống treo trước ta tính được góc xoắn lớn nhất của thanh xoắn: φ xmax =f tmax l tt (rad) (2.10)
- (rad) ftmax:độ võng lớn nhất của hệ thống treo trước ftmax = ftt + ftđ = 0,15 + 0,1125 = 0,2625 (m) (2.11) suy ra: φ xmax = 0,2625/0,4 = 0,66 (rad)
Chiều dài của thanh xoắn thiết kế là:
7174,296=0,9(m) (2.12) Ở đây: G_ môđun đàn hồi xoắn G = 7,8.10 4 (MPa)
- Hai đầu thanh xoắn được làm then hoa để lắp nối Đường kính và chiều dài phần then có thể chọn theo các công thức thực nghiệm sau: dt = (1,2÷ 1,3)dtx = (1,2 ÷ 1,3)0,034=(0,0408÷0,0442) → chọn dt = 0,042 (m)
(2.14)Then thưởng có dạng tam giác với góc giữa các mặt then là 90° Vì dạng này đám bảo phân bố tải trọng đều theo chiều đài then.
ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN TĨNH CỦA HỆ THÔNG TREO LÒ XO LÁ
Phương pháp phân tích phần tử hữ hạn, Giới thiệu phần mềm
3.1.1 Phân tích phần tử hữu hạn và mô phỏng
Việc phân tích phương pháp phần từ hữu hạn là một trong những cách tiếp cận hiệu quả để giải quyết các bài toán có cấu trúc phức tạp, trong nghiên cứu này bài toán được đưa vào phân tích tần số cộng hưởng của hệ thống lò xo lá tần số cộng hưỏng dao động này được sinh ra trong quá trính xe mang tải trọng và di chuyển trên mặt đường địa hình phức tạp Tần số cộng hưởng của một hệ thống được xác định giá trị tần số mà tại sự biến dạng biên độ bắt đầu xảy ra ở đầu ra của hệ thống Các nghiên cứu gần đây chỉ ra rằng việc sử dụng mô hình phần tử hữu hạn trong việc mô phỏng độ bền của nhíp lá trên ô tô đã mang lại nhiều kết quả quan trọng phương pháp này giúp nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các ảnh hưởng của số lượng nhíp lá cấu trúc của nhíp lá đến cường độ tổng thể của hệ thống treo.
Mục đích chính của việc phân tích hệ thống này để biết được các tần số dao động và tần số cộng hưởng để ngăn hệ thống không bị ép buộc bởi các tần số dao động bằng cách tối ưu hệ thống và sử dụng gối đỡ đàn hồi tiên tiến trong việc phân tích để hấp thụ các tần số cộng hưởng đó Phương pháp phần tử hữu hạn là phương pháp số dùng để phân tích các bài toán về kết cấu và môi trường liên tục bằng cách chia nhỏ các một khối phức tạp các phần từ nhỏ có thể tính tính toán được một cách đơn giản hơn trong một khối quan hệ lẫn nhau, đây là một trong kỹ thuật để giải các bài toán xấp xỉ của những bài toán điều kiện biên trong kỹ thuật Trong phân tích này dựa trên phần mềm chuyên dụng trong hệ thống lò xo lá quy trình chia lưới trên phần mềm rất qua trọng ảnh hưỏng đến các kết quả chính xác Bằng FEM lưới được tạo thành từ các phần tử chứa nút ( vị trí tọa độ trong không gian có thể thay đổi theo loại phần tử ) đại diện hình dạng của hình học
3.1.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS Workbech.
ANSYS (viết tắt của cụm từ tiếng Anh là ANalysis SYStem) là tên của một phần mềm thương mại nổi tiếng của một công ty chuyên thiết kế các phần mềmmô phỏng kỹ thuật có trụ sở ở phía nam bang Pennsylvania, Hoa Kỳ. Công ty này bắt đầu được vận hành vào năm 1970, với mục đích là áp cácbài toán tĩnh học, động học, nhiệt động và truyền nhiệt [13].
Kể từ năm 2000 trở đi, ANSYS liên tục tăng cường sức mạnh bằng việc thâu tóm hàng loạt công ty cạnh tranh như CADOE, CFX (2003), CenturyDynamics, Harvard Thermal, Fluent Inc (2006), Ansoft Corporation (2008),Apache Design Solutions (2011), Esterel Technologies (2012), EVEN(2013),Reaction Design (2013) and Spaceclaim Corporation (2014) [13]. Hiện nay, ANSYS là một trong những phần mềm rất mạnh, cho phép giải quyết nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau như: cơ học vật rắn, thủy khí động lựchọc, cơ sinh học, điện, nhiệt, từ trường, truyền âm, … Chương trìnhANSYSđược dùng rộng rãi trong kỹ nghệ và được dùng để giảng dạy ở hầu hết cáctrường đại học kỹ thuật ở Mỹ, châu Âu, châu Á,
Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS [4]
Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS gồm các phần:
- Tính toán mới (Clear & Start New)
- Định nghĩa tên bài tính (Jobname)
- Định nghĩa tiêu đề (Change Title)
- Định hướng bài tính (Preferences)
- Tạo mô hình tính (Preprocessor)
-Xử lý kết quả (Postprocesor)
-Tối ưu trong thiết kế (Design Opt).
-Lưu kết quả vào đĩa (Save_DB) -Đọc lại kết quả (Resume from)
Utility Menu>File>Clear & Start New>chọn OK>Yes (bắt đầu soạn thảo mới)
3.2.2 Định nghĩa tên, tiêu đề bài toán (Jobname)
Tên (Name): Tên không quá 8 ký tự
Tiêu đề (Title): tiêu đề để giải thích, ghi chú khi xuất dữ liệu đồ họa
3.2.3.1 Chọn lựa kiểu bài tính
Chọn lựa có thể là: tính toán cấu trúc (Structural), tính toán nhiệt (Thermal), tính toán cơ lưu chất (ANSYS ® Fluid, FLOTRAN CFD), tính toán từ trường (Magnetic-Nodal, Magnetic-Edge), tính toán về điện (Electric).
3.2.3.2 Phương pháp chia lưới - dạng xấp xỉ:
- Phương pháp “h-Method” là phương pháp chia lưới với bậc đa thức không đổi Nó thường đòi hỏi sự tạo lưới phần tử phải thật tốt Dùng giải các bài toán cấu trúc, ANSYS ® đã mặc định phương pháp này
- Phương pháp “p-Method” là phương pháp chia lưới với bậc đa thức thay đổi Dùng cho tính toán cấu trúc tĩnh-tuyến tính (linear structural static analyses) Có được lời giải chính khá chính xác ngay trong trường hợp tạo lưới phần tử thô (coarse mesh)
3.2.3.3 Tính toán động lực học:
Có thể chọn dạng tường minh hoặc dạng ẩn (LS-DYNA
3.2.4 Xây dựng mô hình bài toán (Pre-processing phase) Để tạo mô hình tính, chúng ta thực hiện các bước sau:
3.2.4.1 Định nghĩa kiểu phần tử (Element Type)
3.2.4.2 Các hằng số (Real Constants)
3.2.4.3 Đặc trưng vật liệu (Material Props).
3.2.4.4 Đơn vị do người sử dụng thống nhất và hiểu ngầm.
3.2.4.5 Tạo mô hình tính (nút và phần tử)
3.2.5 Đặt tải trọng, điều kiện biên và tính toán (Processing phase)
Chúng ta có thể đặt tải trọng và điều kiện biên trong phần
“Preprocessing”. Đặt điều kiện biên và tải trọng (Boundary conditions-Loads)
Chọn kiểu tính toán, sau đó thực hiện công việc tính toán.
3.2.7.1 Đặt (set) các bước và các bước con, cần thiết cho bài tính theo thời gian
3.2.7.2 Xem kết quả (Preview the Results)
3.2.8 Lưu dữ liệu vào đĩa
Dữ liệu của mô hình tính được lưu trong tập tin có phần mở rộng “*.db” Kết quả của bài tính kết cấu thì lưu trong tập tin có phần mở rộng “.rst”.
Bài tính nhiệt thì lưu trong tập tin có phần mở rộng “.rth”
3.2.9 Đọc lại dữ liệu đã lưu
Khi có nhu cầu đọc lại dữ liệu đã lưu thì thực hiện các bước:
Utility Menu>File>Resume from …
THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 60
Phân loại chi tiết
Qua bản vẽ ta thấy chi tiết thuộc chi tiết dạng bạc với các đặc điểm sau:
- Loại bạc có gờ và mặt bích
Hình 4-26 Bản vẽ chi tiết
Vật liệu chế tạo
Chi phí phôi chiếm 20% - 50% giá thành sản phẩm Vì vậy việc lựa chọn vật liệu, lựa chọn phương pháp tạo phôi và gia công chuẩn bị phôi hợp lý sẽ góp phần vào việc đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của chi tiết mà còn giảm chi phí sản xuất nâng cao hiệu quả kinh tế kỹ thuật cho quá trình sản xuất
Do yêu cầu kĩ thuật, khách hàng, người thiết kế bản vẽ chọn vật liệu gia công làC45
Xác định dạng sản xuất
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Bảo
ThS Huỳnh Hải Sinh viên thực hiện: Phan Công Lý Mã SV: 2050411200155 Nguyễn Thành Long Mã SV: 2050411200151
Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cỡ nhỏ
2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Trọng lượng không tải 650kg o Cầu trước 270kg o Cầu sau 330kg
Trọng lượng đầy tải 840kg o Cầu trước 378kg o Cầu sau 462kg
Chiều dài cơ sở 2230kg
3 Nội dung chính của đồ án:
Chương 1 Mở đầu và tổng quan đề tài
Chương 2 Tính toán thiết kế hệ thống treo
Chương 3 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, phân tích độ bền tĩnh của hệ thống treo lò xo lá
Chương 4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
Chương 5 Thiết kế chế tạo mô hình kiểm nghiệm modum hệ thống lò xo lá
4 Các sản phẩm dự kiến:
Mô hình đo bền tĩnh và đo động của lò xo lá
6 Ngày nộp đồ án: 19/06/2024 Đà Nẵng, ngày tháng năm 20….
Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn
KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1 Họ và tên sinh viên: Phan Công Lý
3 Họ và tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Bảo
Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cỡ nhỏ
Thời gian thực hiện: Từ ngày: 24/01/2024 đến ngày:19/06/2024.
Tính toán, chế tạo mô hình và thực nghiệm mô hình
Chương 1 Mở đầu và tổng quan đề tài
Chương 2 Tính toán thiết kế hệ thống treo
Chương 3 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, phân tích độ bền tĩnh của hệ thống treo lò xo lá
Chương 4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
Chương 5 Thiết kế chế tạo mô hình kiểm nghiệm modum hệ thống lò xo lá
7 Kết quả dự kiến đạt được
Chế tạo được mô hình đo bền tĩnh và đo động của lò xo lá
Thời gian Nội dung công việc Kết quả dự kiến đạt được
4 15/3 Tính toán và thiết kế hệ thống treo
3d vào thiết kế lò xo lá
6 25/4 Đi mua vật liệu và các chi tiết để tiến hành chế tạo mô hình
8 10/6 Sơn và hoàn thiện mô hình 9
15 Đà Nẵng, ngày …tháng …năm 20….
BỘ MÔN DUYỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN SINH VIÊN
KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ( Dành cho người hướng dẫn )
1 Họ và tên sinh viên: Phan Công Lý Msv: 2050411200155
3 Tên đề tài: Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cở nhỏ
4 Người hướng dẫn: Nguyễn Xuân Bảo Học hàm/ học vị: Tiến Sĩ
Huỳnh Hải Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ
1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)
2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án: (điểm tối đa là 4đ)
3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp: (điểm tối đa là 2đ)
4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: (điểm tối đa là 1đ)
5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:
II Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên: (điểm tối đa 2đ)
1 Điểm đánh giá: …… /10 (lấy đến 1 số lẻ thập phân)
2 Đề nghị: ☐ Được bảo vệ đồ án ☐ Bổ sung để bảo vệ ☐ Không được bảo vệ Đà Nẵng, ngày… tháng….năm 20….
Tên đề tài : Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cỡ nhỏ
Sinh viên thực hiện: Phan Công Lý Mã Sv: 2050411200155
Nguyễn Thành Long Mã Sv: 2050411200151
Chương 1 Mở đầu và tổng quan đề tài
Chương 2 Tính toán thiết kế hệ thống treo
Chương 3 Ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn, phân tích độ bền tĩnh của hệ thống treo lò xo lá
Chương 4 Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết
Chương 5 Thiết kế chế tạo mô hình kiểm nghiệm modum hệ thống lò xo lá
Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp “ Nghiên cứu, tính toán và thiết kế hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cở nhỏ ” là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Xuân Bảo và ThS Huỳnh Hải Những phần sử dụng tài liệu tham khảo trong đồ án đã được nêu rõ trong phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết quả trình bày trong đồ án là hoàn toàn trung thực, nếu sai chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm và chịu mọi kỷ luật của Bộ môn, Khoa và Nhà trường đề ra.
(Chữ ký, họ và tên sinh viên)
Phan Công Lý Nguyễn Thành Long
Trước nay công nghiệp hiện đại luôn là điểm tựa đề thúc đẩy nền kinh tế của đất nước phát triển, nói cách khác một nước phát triển là nước có nền công nghiệp hiện đại.
Trong đó phương tiện giao thông là một ngành góp công rất lớn cho nền kinh tế của đất nước và nhu cầu đi lại, trao đổi hàng hóa và dịch vụ của nhân dân Nhưng bên cạnh đó vẫn còn để lại những vấn đề bức xúc về môi trường và cảnh quan mà nhụ cầu tiện lợi hóa các phương tiện giao thông là một trong những vấn đề ưu tiên hàng đầu của bất kỳ một quốc gia nào trên thế giới Vì vậy, với hoàn cảnh nước ta hiện nay thì việc đẩy mạnh công nghiệp chế tạo ô tô là một trong những giải pháp hiệu quả được chính phủ lựa chọn.
Ngày nay, với các tiến bộ vượt bậc của nền khoa học kỹ thuật các ngành công nghiệp đặc biệt là ngành công nghiệp ô tô đang không ngừng phát triển ở Việt Nam, ô tô ra đời ngày càng hiện đại, kết cấu gọn nhẹ và đặc biệt có tính năng ưu việt hơn so với trước kia Ngành công nghiệp ô tô đã chế tạo ra nhiều loại ô tô với hệ thống treo có tính năng kỹ thuật rất cao để đảm bảo vấn đề an toàn và tính cơ động của ô tô Để đạt được những yêu cầu kỹ thuật cao trong quá trình chế tạo nhằm tạo được độ bền và khả năng lưu thông tốt thì những nhà chế tạo cũng đã phải tính đến vận tốc và tải trọng có thể đạt đươc của ô tô vì vậy ta phải tính đến khả năng chịu đựng của hệ thống treo ô tô.
Và một trong những bộ phận đóng vai trò quan trọng trong hệ thống treo đó là nhíp.
Từ đó cho thấy được vai trò quan trọng của nhíp trong ô tô.
Nhận thức được tầm quan trọng của hệ thống lò xo lá của ô tô, chúng em chọn đề tài: “NGHIÊN CỨU, TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ XO LÁ
TRÊN Ô TÔ ĐIỆN CỠ NHỎ”, chúng em đã cố gắng hoàn thành một cách tốt nhất.
Trong thời gian làm đồ án tổng hợp, được sự huớng dẫn tận tình của giảng viên
Nguyễn Xuân Bảo và các giảng viên khác nay chúng em đà hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên, do thời gian có hạn nên trong quá trình thiết kế không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, em mong nhận được sự góp ý chỉ bảo của quý thầy cô để đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô mà đặc biệt là giảng viên hướng dẫn Nguyễn Xuân Bảo nguời đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình hoàn thành đồ án của mình. Đà Nẵng, ngày… tháng 6 năm 2024
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU VÀ TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2
1.4 Phương pháp và đối tượng nghiên cứu 2
1.5 Tổng quan về xe ô tô điện cỡ nhỏ 3
1.5.1 Giới thiệu chung về ô tô điện cỡ nhỏ 3
1.5.2 Nhu cầu sử dụng ô tô ở Việt Nam 4
1.5.3 Lịch sử phát triển của ô tô 5
1.5.4 Thành tựu ô tô điện trên thế giới 9
1.6 Tổng quan về hệ thống treo trên ô tô điện cỡ nhỏ 12
1.6.1 Vấn đề chung của hệ thống treo 12
1.6.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại 13
1.6.3 Yêu cầu của hệ thống treo 14
1.7 Tổng quan về hệ thống lò xo lá xe trên ô tô điện cỡ nhỏ 23
1.7.4 Phần tử đàn hồi loại khí nén: 27
1.7.5 Phần tử đàn hồi thủy khí: 29
CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 31
2.2 Tính toán bộ phận đàn hồi hệ thống treo trước độc lập 34
2.3 Tính toán bộ phận đàn hồi hệ thông treo sau phụ thuộc 35
2.3.2 Xác định các thông số cơ bản 36
2.3.3 Tính toán kiểm tra sức bền các lá nhíp 42
CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN PHÂN TÍCH ĐỘ BỀN TĨNH CỦA HỆ THÔNG TREO LÒ XO LÁ 48
3.1 Phương pháp phân tích phần tử hữ hạn, Giới thiệu phần mềm
3.1.1 Phân tích phần tử hữu hạn và mô phỏng 48
3.1.2 Giới thiệu phần mềm ANSYS Workbech 48
3.2 Cấu trúc đầy đủ của một bài tính trong ANSYS [4] 49
3.2.1 Làm bài tính mới Utility Menu>File>Clear & Start New>chọn OK>Yes (bắt đầu soạn thảo mới) 49
3.2.2 Định nghĩa tên, tiêu đề bài toán (Jobname) 49
3.2.3 Định hướng bài tính (Preferences) 50
3.2.4 Xây dựng mô hình bài toán (Pre-processing phase) Để tạo mô hình tính, chúng ta thực hiện các bước sau: 50
3.2.5 Đặt tải trọng, điều kiện biên và tính toán (Processing phase) Chúng ta có thể đặt tải trọng và điều kiện biên trong phần “Preprocessing” Đặt điều kiện biên và tải trọng (Boundary conditions-Loads) 50
3.2.7 Khảo sát và xử lý kết quả (Post-Processing phase) 51
3.2.8 Lưu dữ liệu vào đĩa 51
3.2.9 Đọc lại dữ liệu đã lưu Khi có nhu cầu đọc lại dữ liệu đã lưu thì thực hiện các bước: Utility Menu>File>Resume from … 51
3.3 Sử dụng phần mềm thiết kế 3D vào thiết kế hệ thống lò xo lá 51
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT 60
4.1 4.1 Phân tích đặc điểm, chức năng làm việc của chi tiết 60
4.1.3 Tính công nghệ trong kết cấu 60
4.1.4 Yêu cầu kỹ thuật của chi tiết 61
4.2 Xác định dạng sản xuất 62
4.3 Phương pháp chế tạo phôi 63
4.3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi 63
4.3.3 Xác định đường nối công nghệ 65
4.3.4 Chọn phương án gia công 65
4.3.5 Lập tiến trình công nghệ và thiết kế nguyên công 65
4.4 Tớnh lượng dư cho nguyờn cụng tiện lỗ ỉ30 70
4.5 Tính toán chế độ cắt trên máy tiện 73
CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH KIỂM NGHIỆM MODUM HỆ THỐNG LÒ XO LÁ 78
5.1 Lý thuyết và Thực nghiệm 78
5.1.2 Thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm 79
Hình 1-1 Phân bổ khoản chi cho nghiên cứu ô tô điện tại Hoa Kỳ từ năm 2009 6
Hình 1-2 Cấu hình xe plug-in hybrid 7
Hình 1-3 Cơ cấu treo độc lập loại hai đòn 16
Hình 1-4 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá 17
Hình 1-5 Sơ đồ nguyên lý kết cấu của hệ thống treo khí nén 19
Hình 1-6 Sơ đồ hệ thống treo bán tích cực xe Porsche 959 20
Hình 1-7 Sơ đồ nguyên lí các loại hệ thống treo tích cực 22
Hình 1-8 Kết cấu bộ nhíp 23
Hình 1-9 Các phương án bố trí nhíp phụ 24
Hình 1-10 Các sơ đồ lắp đặt lò xo trong hệ thống treo 26
Hình 1-11 : Các dạng kết cấu của thanh xoắn 27
Hình 1-12 Phần tử đàn hồi khí nén loại bầu 28
Hình 1-13 Phần tử đàn hồi khí nén loại ống 1- Piston; 2- Ống lót; 3- Bulông; 4,7- Bích kẹp; 5- Ụ cao 28
Hình 1-14 Phần tử đàn hồi thủy khí loại không có buồng đối áp 30
Hình 1-15 Phân tử đàn hồi thủy khí loại có buồng đối áp 30
Hình 2-1 Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo 32
Hình 2-2 Sơ đồ lực tác dụng lên thanh xoắn 34
Hình 2-3 Sơ đồ lực tác dụng lên nhíp 36
Hình 2-4 Sơ đồ tính toán nhíp theo phương pháp tải trọng tập trung 43
Hình 2-5 Sơ đồ tính bền tai nhíp và chốt nhíp 46
Hình 3-1 Mô hình nhíp lá được thiết kế trên phần mềm 3D 52
Hình 3-2 Các ràng buộc điều kiện biên mặt trước và mặt sau của nhíp 53
Hình 3-3 Mô phong tải trọng đứng của nhíp Lá 54
Hình 3-4 Mô hình chia lưới hình học của lò xo lá 54
Hình 3-5 Biện độ dao động của nhíp xe 58
Hình 4-1 Bản vẽ chi tiết 60
Hình 4-2 Kích thước chi tiết khối trụ 61
Hình 5-1 Cấu tạo của nhíp thép 77
Hình 5-2 Mô hình thí nghiệm được thiết kế 3D 79
Hình 5-3 Mô hình thí nghiệm chế tạo thực tế 79
Bảng 1 Kích thước các lá nhíp 42
Bảng 2 Thông số thiết kế nhíp 52
Bảng 3 Các tính chất vật liệu của thép được dùng trong thiết kế và mô phỏng trong phân tích này 53
Bảng 4 Kết quả phân tích các modal lò xo lá hình 55
Bảng 5 Kết quả phân tích các modal lò xo lá hình 57
Bảng 6 Kết quả các lần độ độ biến dạng f lò xo lá 80
CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU VÀ TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật điện tử thì tất cả các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống treo nói riêng ngày được hoàn thiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn.
Hiện nay, với lượng xe tham gia giao thông rất lớn nên ngoài việc đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, thì cảm giác êm dịu thoải mái là vô cùng cần thiết Nó không chỉ đơn thuần an toàn cho ôtô mà còn cho cả người lái, hành khách, hàng hóa, môi trường xung quanh ôtô chuyển động và cả về mặt kinh tế Vì thế,trên ôtô một trong những bộ phận có tính quyết định đến khả năng đó là hệ thống treo. Đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống treo càng có ý nghĩa thiết thực hơn Bên cạnh đó cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn, hiện tại, chẳng hạn như là: Giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thế khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thế Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống treo ô tô.
Vì vậy em chọn đề tài "TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÒ XO LÁ TRÊN Ô TÔ ĐIỆN CỞ NHỎ".
Với đề tài TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO LÒ XO LÁ TRÊN Ô
TÔ ĐIỆN CỞ NHỎ sẽ giúp cho em hiểu rõ được kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ thống lò xo lá Từ đó, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống treo thông qua từ phương pháp tính toán hệ thống lò xo lá Qua đó thấy được tại sao ô tô điện nên dùng hệ thống treo như nào để phù hợp với từng điều khiện của xe. Đồng thời, được nghiên cứu sâu những vấn đề chưa thực sự ổn định, hiệu quả làm việc chưa cao của một số chi tiết, từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc phục cải tiến phù hợp.
Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưỡng hệ thống treo một cách tốt nhất để tạo cảm giác em dịu thỏa mái, đảm bảo an toàn cho người và tài sản.
1.2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
- Xác định các vấn đề về các đối tượng nghiên cứu liên quan đến lò xo lá, từ đó ta sẽ nâng cao khả năng quan tâm đến mặt lợi ích của sản phẩm nghiên cứu.
- Tính toán, thiết kế được hệ thống lò xo lá phụ vụ cho sự phát triển của ngành công nghệ ô tô.
- Giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo
- Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt dộng của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể.
- Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vân hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô.
Với mong muốn tạo ra hệ thống lò xo lá phụ vụ cho thực tiễn thì qua những phân tích ở trên luận án đặt ra mục tiêu nghiên cứu như sau:
- Xác định ảnh hưởng của hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cở nhằm nâng cao chất lượng và hiệu quả khi sử dụng.
- Tính toán được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống lò xo lá thông qua phương pháp tính toán hệ thống lò xo lá.
- Thiết kế được hệ thống lò xo lá trên ô tô điện cở nhỏ ngày càng được hoàn thiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn.
Phương pháp chế tạo phôi
-Phương pháp chọn phôi phụ thuộc vào tất nhiều vấn đề như chức năng kết cấu của chi tiết máy trong cụm máy, vật liệu sử dụng, yêu cầu kĩ thuật về hình dáng bề mặt chi tiết, kích thước của chi tiết , quy mô và tính loạt sản xuất
Chọn phôi có nghĩa là chọn vật liệu chế tạo , phương pháp hình thành phôi xác định lượng dư gia công cho bề mặt , tính toán kích thước và quyết định dung sai cho quá trình chế tạo phôi
Ta chọn phương pháp chế tạo phôi là phương pháp đúc để gia công
+ Cấp chính xác đúc là cấp I với số lượng chi tiết 3300 sx (loạt vừa) vị trí thao đúc
+ Chế tạo: lắp thao đúc vào bạc dẫn bằng máy
4.3.2 Chọn phương pháp chế tạo phôi
Chọn phương pháp chế tạo phôi:
- Căn cứ vào hình dạng và kích thước của chi tiết ta thấy rằng đây là một chi tiết có hình dạng phức tạp có nhiều gân và ống nối nên không dùng được các loại phôi như: Phôi rèn, dập … Mà phải sử dụng phương pháp đúc.
- Để có thể chọn được phương pháp chế tạo phôi hợp lý, ta phải căn cứ vào dạng sản xuất, hình dạng chi tiết, đặc điểm kết cấu, kích thước, chức năng của chi tiết
Ta có các phương pháp đúc sau có thể áp dụng:
- Phương pháp đúc trong khuân cát: là dạng đức phổ biến, khuôn cát là khuôn đúc 1 lần (chỉ đúc 1 lần rồi phá khuôn) Vật đúc tạo hình trong khuôn cát có độ chính xác thấp, độ bóng bề mặt kém, lượng dư lớn Thích hợp với vật đúc phức tạp, khối lượng lớn Không thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn và hàng khối.
- Phương pháp đúc trong khuôn cát khó cơ khí hóa và tự động hóa
- Đúc trong khuôn kim loại: có thể thực hiện điền đầy kim loại theo nhiều cách
Thích hợp cho sản xuất hàng loạt lớn, vật đúc nhỉ, trung bình, cấu tạo đơn giản, vật đúc có cơ tính cao, dùng đúc các loại vật liệu khác nhau Tuy nhiên hạn chế đúc gang xám.
⮚ Điền đầy kim loại đúc áp lực
Sản xuất hàng loạt lớn, hàng khối, vật đúc nhỏ, đơn giản, đúc vật đúc yêu cầu chất lượng cao, thích hợp cho cả vật liệu có nhiệt độ nóng chảy thấp.
Phương pháp đúc trong khuôn kim loại dễ cơ khí hóa, tự động hóa, giá thành sản phẩm đúc trong khuôn kim loại cao hơn đúc trong khuôn cát Tuy nhiên sản lượng sản phẩm hợp lý thì giá thành sản phẩm sẽ phù hợp. xoay, rỗng, không dùng cho vật liệu có thiên tích lớn, cơ tính vật đúc không đều.
- Đúc liên tục: dùng trong sản xuất hàng loạt, vật đúc có dạng thỏi hoặc ống, có thiết diện không đổi trên suốt chiều dài, độ dài lớn Vật đúc có mặt ngoài, trong đạt chất lượng cao, không cần gia công.
- Đúc trong khôn vỏ mỏng: dùng trong sản xuất hàng loạt, vật đúc nhỏ và trung bình Chế tạo vật đúc có chất lượng cao, kim loại quá, lượng dư gia công nhỏ Tuy nhiên giá thành sản phẩm sau đúc lớn.
Tóm lại : dùng phương pháp đúc trong khuôn kim loại là phương pháp hợp lý nhất tuy có giá thành cao hơn các phương pháp đúc trong khuôn cát nhưng lại đảm bảo được các yêu cầu của phôI đặt ra Cho nâng cao cơ tính vật đúc ,nâng cao độ chính xác vật đúc,cho phép giảm khối lượng cắt gọt , cho phép tự động hoá cho khâu chế tạo phôi.
Tính lượng dư sau khi đúc
Từ phương pháp chế tạo phôi như trên, ta có thể xác định được lượng dư và sai lệch kích thước cho chi tiết đúc như sau
Lượng dư gia công về kích thước phôi
Theo bảng 3-102 [2] ta được lượng dư về kích thước phôi
- với kích thước ≤120mm, lượng dư đạt được là 3,5mm (kiểu rót bên trên)
- với kích thước 120< L Rz=3.2 μm => Rm.
● Bề mặt gia công có tính tròn xoay nên áp dụng công thức 3.7-Tr66[3] tính theo công thức sau:
− R za : chiều cao nhấp nhô do nguyên công (hay bước) sát trước để lại.
− Ta: chiều sâu lớp hư hỏng bề mặt do nguyên công (hay bước) sát trước để lại.
− ρ a : sai lệch về vị trí không gian do nguyên công (hay bước) sát trước để lại. Sai lệch này là độ cong vênh, độ lệch tâm, độ không song song của chi tiết.
− ε b : sai số gá đặt do nguyên công (hay bước) đang thực hiện tạo nên.
● Với phôi đúc tra bảng 3.2-Tr70 [1] có:
● Sau nguyên công tiện thô tra bảng 3.4-Tr71 [1] có:
Theo bảng 3.6-Tr72[1] sai số không gian tổng cộng của chi tiết dạng trục được định vị bằng hai mũi tâm xác định theo công thức:
− ρ cv -sai số do độ cong vênh bề mặt lỗ sau khi đúc Sai sốnày được tính theo hai phương, dọc trục và hướng kính: ρ cv =√ ( Δ k D) 2 +¿ ¿ + Δ k -độ cong vênh đơn vị trên 1mm chiều dài: Tra bảng 3.7[1] Δ k =0.8
+ D-Đường kính lỗ gia công: D0 mm.
+ l- Chiều dài lỗ gia công: l= 24.5 mm
− ρ lk : sai số do độ lệch khuôn đúc tạo lỗ Trong trường hợp này chính là sai lệch về vị trí của các mặt chuẩn đã gia công ở các nguyên công trước và được sử dụng để gá đặt chi tiết trên nguyên công đang thực hiện so với bề mặt cần gia công
Sai lệch không gian tổng cộng của phôi: ρ=√ ρ cv 2 + ρ lk 2 = √ 72 2 +285 2 )4 μmm
Sai lệch không gian sau nguyên công tiện thô: ρ tho =ρ ph K id
− Kid: Hệ số in dập Khi gia công thô chọn Kid=0.05.
Sai số gá đặt chi tiết εi ở bước nguyên công đang thực hiện được xác định bằng tổng véctơ sai số chuẩn εc và sai số kẹp chặt, nếu không xét đến sai số đồ gá: ε dg = √ ε c 2 + ε k 2
Trong đó: εc: sai số chuẩn (khi gốc kích thước không trùng với chuẩn định vị) ta có εc=0 εk: sại số kẹp chặt (Bảng 24 trang 50 [5]) ⇒ εk = 110 μm => Rm
Do khi tiện tinh không thay đổi gá đặt nên sai số gá đặt còn sót lại là:
⇒ đg2 =0,05. đg =5 phương hướng kính trong trường hợp này có thể coi bằng không Như vậy theo bảng 3.1[1] lượng dư tối thiểu được xác định theo công thức:
− Với nguyên công tiện thô:
− Với nguyên công tiện tinh:
● Cột kích thước tính toán trong bảng ta điền từ ô cuối cùng giá trị lớn nhất của kích thước theo bản vẽ dt0.046
● Các ô tiếp theo dti có giá trị bằng kích thước tính toán của bước tiếp theo sau trừ đi giá trị của lượng dư tối thiểu
● Kích thước tính toán khi tiện thô sẽ bằng kích thước tính toán khi tiện tinh trừ đi lượng dư tối thiểu khi tiện tinh, còn kích thước tính toán của phôi sẽ bằng kích thước tính toán khi tiện thô trừ đi lượng dư tối thiểu khi tiện thô:
● Dung sai của các nguyên công tra theo bảng 2.3-tr29[4] δ 1 0μmm δ 2 bμmm δ phoi @0μmm.
● Cột kích thước giới hạn d nhận được bằng cách làm tròn kích thước tính toán tới con số có nghĩa của dung sai của bướctương ứng theo chiểu giảm, còn d min nhận được bằng cách lấy hiệu của d max với dung sai của bước tương ứng
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH KIỂM NGHIỆM MODUM HỆ THỐNG LÒ XO LÁ
Lý thuyết và Thực nghiệm
Trong nghiên cứu em tiến hành chế mô hình thí nghiệm hệ thống lò xo lá từ mô hình thực tiễn qua đó xác định được modun đàn hồi của hệ thống lò xo lá để đánh giá về khả năng đàn hồi biến dạng của nhíp lá :
- Hệ thống lò xo lá có không sử dụng gối đàn hồi
- Hệ thống lò xo lá kết hợp với gối đỡ đàn hồi
Mô-đun hồi phục là một tính chất cơ bản quan trọng của vật liệu.Ngày nay có nhiều phương pháp để tiến hành thí nghiệm xác định được môdun đàn hồi như kiểm tra bằng sóng siêu âm, (Kỹ thuật không phá hủy này bao gồm việc gửi sóng âm qua mẫu thép và phân tích vận tốc của chúng Mô đun đàn hồi được xác định dựa trên mối quan hệ giữa tốc độ sóng âm và mật độ của vật liệu.) bàng âm thanh,cộng hưởng , quang học Phương pháp tương thích nhất để tiến hành xác định được mô đun đàn hồi phương pháp cơ học ( tĩnh ,động) là một trong nhưng phương pháp khá tối ưu phương pháp này đơn giản và không yêu cầu thiết bị đắt tiền mà còn yêu cầu giá trị trung bình của nhiều bộ kết quả thí nghiệm được sử dụng làm mô đun đàn hồi của vật liệu trong quá trình đo, đảm bảo độ chính xác nhất định
Trong thí nghiệm này em tiến hành đo độ vong tĩnh của lò xo thép xác định được độ võng tĩnh của lò xo thép bằng cách sử dụng đồng hồ so cơ khí khi lực tác động thì quan sát số vòng quay xác định được độ biến dạng của lò xo lá
Hình 5-34 Cấu tạo của nhíp thép
Ta có công thức xác định modun đàn hồi như sau f = F L 3
24.E I (1) trong đó: f – độ võng, F – lực uốn, L –khoảng cách giữa các gối tựa, E – mô đun đàn hồi và I – động lượng quán tính.
Từ công thức tính độ võng ta có thể kết luận rằng mô đun đàn hồi là:
Từ công thức tính modun thi suy ứng suất của của nhíp là σ=M f
Trong khi đó: – σ ứng suất, W – động lượng cản của đường chéo diện tích tiết diện - σ e giới hạn đàn hồi.
5.1.2 Thiết kế chế tạo mô hình thực nghiệm
Ta tiến hành làm thí nghiệm đo độ lệch f hệ thống lò xo lá không có gối đỡ đàn hồi như sau
Hình 5-35 Mô hình thí nghiệm được thiết kế 3D
Hình 5-36 Mô hình thí nghiệm chế tạo thực tế
Trong thí nghiệm chế tạo mô hình thí nghiệm hệ thống lò xó lá sử dụng 4 lá thép với các thông số thiết kế như sau
Ta tiến hành đo độ biến dạng hệ thống lò xo lá không có gối đỡ đàn hồi với các mức tải khối lượng như sau 50N,70N.90N sử dụng đồng hồ so tiến hành đo đặt ổ phía dưới nhíp lá với các tải trọng lần lượt như sau chúng ta quan sát quá trình đo và thu được kết quả như sau
Ta được các kết quả độ biến dạng f như sau
Số lần đo Tải trọng M (kg) Kết quả độ lệch
Từ bảng dữ liệu sau 3 lần đo trên ta tiến hành tính toán được độ modun đàn hồi của lò xo lá thép như sau :
Khoảng cách giữa các hai tâm nhíp : L = 990mm
Do nhíp mặt cắt ngang nhip lá có biên dạng hình chữ nhật có khích thước như sau chiều rộng 45 mm chiều cao a=5 mm
M khối lượng tải thử lần lượt là 50 N, 70N , 90N
f độ lệch như bản trên
σ e = 880 Mpa được tham khảo từ các giáo trình vật liệu
Từ dữ liệu lên ta tính được lực tác dụng lên nhíp lá như sau
F3 = m g = 9 ,9.81 = 88.29 N Động lượng quán tính của mặt cắt ngang hình chữ nhật là tương đương với:
Từ phương trình (2) để tính độ lệch thì mô đun đàn hồi như sau :
24.7849,69.4,14 = 109838,100Mpa Qua đó ta tnh được mô đun đàn hồi khi độ lệch thay đổi lần lượt là E1