-Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám của bánh xe với nền đường ,nâng cao độ em dịu.-Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm 3 bộ phận chính với các chức năng riêng
CÔNG DỤNG,PHÂN LOẠI,YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG TREO
Công dụng
-Hệ thống treo là hệ thống nối đàng hồi giữa bánh xe và khung xe tạo điều kiện cho các bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng và hạn chế dịch chuyển theo các phương khác nhau.
-Hệ thống treo đảm nhận khả năng dập tắt dao động tạo nên khả năng bám của bánh xe với nền đường ,nâng cao độ em dịu.
-Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm 3 bộ phận chính với các chức năng riêng biệt: +Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lực thẳng đứng từ đường giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cho ô tô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau.
+Bộ phận giảm chấn có: Năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành điện năng. +Bộ phận dẫn hướng: Dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mô men từ mặt đường lên khung xe (vỏ xe) Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô.
Phân loại hệ thống treo
Hệ thống treo ô tô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của các bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động
1.2.1 Phân loại hệ thống treo theo kết cấu bộ phận hướng gồm.
-Hệ thống treo phụ thuộc: Là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết với nhau bằng dầm cầu cứng (kết cấu dầm cầu liền), cho nên khi một bánh xe bị dịch chuyển a-Hệ thống treo phụ thuộc b-hệ thống treo độc lập c,d-Hệ thống treo cân bằng
-Hệ thống treo độc lập: Là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xe bên phải không có liên kết cứng Do đó, sự dịch chuyển 1 bánh xe không gây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia Tuỳ theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe mà người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển của bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả 2 mặt phẳng dọc và ngang.
- Hệ thống treo cân bằng: Dùng ở xe có tính năng thông qua cao với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa 2 hàng bánh xe ở 2 cầu liền nhau.
1.2.2 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo và phần tử đàn hồi.
- Phần tử đàn hồi làm bằng kim loại gồm: Nhíp lá, lò xo, con xoắn.
-Phần tử đàn hồi là khi nén gồm: Phần tử đàn hồi khi nén có bình chứa là cao su kết hợp với sợi vải bọc cao su làm cốt; dạng màng phân chia và màng liên hợp.
-Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp. -Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế độ xoắn.
1.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động.
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thuỷ lực gồm giảm chấn dạng đòn và dạng ống.
- Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở phần tử đàn hồi và trong phần tử hướng
Yêu cầu đối với hệ thống treo
*chia làm 3 phần tử khác nhau:
Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đường lên khung xe (hay vỏ xe) Động học của phần tử dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòng của ô tô Để thực hiện chức năng, nhiệm vụ trên, phần tử hướng cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
+ Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động Điều này có nghĩa là khi bánh xe chuyển động thẳng đứng, các góc đặt bánh xe, các chiều rộng, chiều dài cơ sở, phải giữ nguyên Dịch chuyển bánh xe theo chiều ngang (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sức cản chuyển động của ô tô trên nền đất mềm Dịch chuyển bánh xe theo chiều dọc, tuy có giá trị thứ yếu nhưng không gây nên sự thay đổi động học của chuyển động lái Thay đổi góc doãng của bánh xe dẫn hướng là điều nên tránh, vì nó kèm theo hiện tượng mô men hiệu ứng con quay, làm cho bánh xe tự động quay quanh trục đứng Khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn, sẽ làm lốp mòn, sinh ra phản lực ngang lớn làm xe khó bám đường.
+ Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng γ vì khi γ thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay đổi góc δ
), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô không bám đúng đường.
+ Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe mà không gây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh treo. + Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vào nhau. + Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé Bộ phận hướng có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi (khoảng cách nhíp), tuỳ theo bộ phận hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, bộ phận nhíp còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên.
+ Bộ phận hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô thuận tiện + Kết cấu bộ phận hướng đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng. + Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo.
Hiện nay hệ thống treo trên ô tô có thể chia thành 3 loại (cách phân loại theo mối quan hệ phần tử hướng) Đó là hệ thống treo độc lập, hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo cân bằng.
Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập đột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi ô tô chuyển động Để thực hiện các nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằm tạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tử đàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng)… Chuyển dịch của phần tử được treo không quá lớn Kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo trọng tâm xe thấp Làm việc tin cậy an toàn, tuổi thọ cao, chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận tiện, quá trình làm việc êm dịu không có sự va đập cứng.
Giảm chấn để dập tắc các dao động của thân xe và lốp xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành điện năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng giảm chấn thuỷ lực. Để đảm bảo thực hiện được nhiệm vụ trên, giảm chấn cần phải:
+ Dập tắt nhanh các dao động của thân xe có tần số và biên độ lớn.
+ Dập tắt chậm các dao động của thân xe có tần số và biên độ nhỏ.
+ Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe.
+ Làm việc ổn định khi ô tô chuyển động trong các điều kiện đường xá khác nhau và nhiệt độ không khí khác nhau.
+ Trọng lượng, kích thước bé, giá thành hạ.
Hiện nay trên ô tô đang được sử dụng một số loại giảm chấn như:
+ Theo tỷ số của hệ số cản nén và hệ số cản trả ( K n , K t )
- Loại tác dụng 2 chiều đối xứng ( K n = K t )
- Loại tác dụng 2 chiều không đối xứng ( K n 0,5v.
-Khi xảy ra hiện tượng cộng hưởng tần số cao V=v biên độ dao động của khối lượng phần không treo có giá trị lớn nhất và bằng: ρ v q 0 = 4,01 2
TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CỦA HỆ THỐNG TREO
Tính toán thiết kế nhíp
Xác định các kích thước cơ bản của nhíp
-Các kích thước cơ bản của nhíp được xác định trên cơ sở bố trí chung của ô tô, sự biến dạng của nhíp, tải tác dụng lên nhíp và ứng suất sinh ra trong bộ nhíp
*Xác định chiều dài của bộ nhíp. l=(0,30÷0,35).L
Trong đó : l- chiều dài của bộ nhíp
L- Chiều dài cơ sở của ô tô L=6,47(m) l=(0,30÷0,35) 6,47=1,941÷2,2645(m)
*Xác định chiều dài của nhíp được tiến hành đồng thời với việc chọn loại nhíp Tuỳ thuộc vào kết cấu cách bố trí nhíp có thể có các loại nhíp bán êlíp ,công xôn ,mọt phần tư êlíp
- Chiều dài quy dẫn của từng loại nhíp được xác định theo công thức sau: +Đối với nhíp bán êlíp không đối xứng l ' =√ l 1 l 2
+Đối với nhíp bán êlíp đối xứng l ' =1
+Đối với nhíp công xôn không đối xứng l ' =√ l 1 l
+Đối với nhíp công xôn đối xứng l ' =1
4 êlíp l ' =l Trong đó : l ' − Chiều dài quy dẫn của nhíp (m) l 1 ,l 2− Chiều dài bán êlíp (m)
-Theo phương án thiết kế ta chọn nhíp bán êlíp đối xứng l ' =1
*Xác định chiều dày lá nhíp h=2
+ δ -Hệ số biến dạng kể đến sự sai khác của hình dạng bộ nhíp so với dầm chống uốn đều δ=1,25÷1,45 chọn δ=1,30
+[σ]- ứng suất uốn cho phép của bộ nhíp Các lá nhíp thường được chế tạo từ các loại thép 50cvà 60c
+ E− Biến dạng đàn hồi E= 2 10 5 MPa (2 10 6 KG/cm 2 )
+f ' -Tổng biến dạng của nhíp tương ứng với tổng hành trình dịch chuyển của nhíp f ' =f d ' +f t '
-Trong đó : f ' t , f d ' -Độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp
+Độ võng của nhíp được xác định từ sơ đồ treo và từ mối quan hệ từ hành trình dịch chuyển của bánh xe và độ võng của nhíp Trong trường hợp đơn giản nhất f t ' =f t ; f ' d =f d ; f ' =f
Chiều dầy lá nhíp trước là: h 1 =2
-Chiều dày lá nhíp chính là: h 2=2
-Với nhíp phụ: f 2 ' ' =f t 2 +f d2 104 + = 200 (mm ) (cm)
Chiều dầy lá nhíp phụ là: h 2 = 2
*Xác định chiều rộng của lá nhíp b=6 p max
+z-số lượng lá nhíp trong bộ Đối với ô tô vận tải z=9÷16
+pmax-Tải trọng lớn nhất tác dụng lên lá nhíp Khi coi đường đặc tính của nhíp là tuyến tính
+Đối với nhíp trước: p max = p t1 f t1 ' + f d1 ' f t1 '
+p t -Tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp.Trường hợp đơn giản nhất p t1 =G k = M 1
-Trọng lượng phân bố lên bánh xe khi ô tô chứa đầy tải.
250 12 3,34 2 =1,64(cm) +Đối với nhíp sau : p max = p t 2 f t ' 2 +f d2 ' f t2 ' p t2 =G k = M 2
76 320(KG) -Với nhíp chính z lá.Ta có: b=6 10320
-Với nhíp phụ z=9 lá.Ta có: b=6 10320
Tính toán kiểm nghiệm bền bộ nhíp
-Trong tính toán kiểm bền cho nhíp ta phải có tất cả các kích thước của nhíp như :Chiều dài của nhíp , chiều rộng của nhíp ,số lượng lá nhíp trước và nhíp sau,chiều dầy của nhíp Trước hết ta phải tìm ứng suất của nhíp được xác định theo công thức sau: σ= 3 P maxã l 2b Z h 2
Z:Số lượng lá nhíp trong bộ l-chiều dài của nhíp (cm) b-chiều rộng của lá nhíp (cm) h-chiều dầy của lá nhíp (cm)
Pt-tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp pt=GK-trọng lượng phân bố lên bánh xe. f t , f d -độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp
-Tải trọng tĩnh tác dụng lên nhíp trước là
-So sánh ta thấy nhíp trước và nhíp sau đủ bền σ
