hệ thống treo trên ôtô

1 MỞ ĐẦU Trong vài năm gần đây, 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 như các nước phát triển, với Việt Nam thì 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 trang bị 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 nâng cao 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. 2 Với các lý do trên đây mà em chọn đề tài về hệ thống treo vì em thấy đề tài này phù hợp với chuyên nghành em học trong trường, nghành công nghệ ôtô. Nội dung đồ án gồm 2 chương: Chương I: Tổng quan hệ thống treo Chương II: Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục. Do thời gian làm đồ án có hạn cũng với kiên thức còn hạn chế, trong đồ án không 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: Phạm Minh Hiếu, và các thấy trong tổ môn công nghệ đã giúp đỡ em rất nhiều trong thời gian làm đồ án này. Hà Nội, ngày 10 tháng 5 năm 2010 Sinh viên Đoàn Văn Nghiệp 3 Chương I: TỔNG QUAN NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ I- CÔNG DỤNG Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung hoặc vỏ xe với các cầu, các bánh xe của ôtô và thực hiện các chức năng sau: + Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên xe do mặt đường không bằng phẳng, để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định. + Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo, và lực phanh 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 thống kê 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%, do vậy 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 trong môi 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 giá chất lượng xe. 4 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. II- PHÂN LOẠI - Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi: + Bằng kim loại (nhíp lá, lò xo, thanh xoắn). + Loại khí + Loại thủy lực + Loại cao su - Theo sơ đồ bộ phận dẫn hướng: + Hệ thống treo phụ thuộc + Hệ thống treo độc lập - Theo phương pháp dập tắt dao động: + 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). - Theo phương pháp điều khiển: + Hệ thống treo bị động( không được điều khiển), + Hệ thống treo chủ động. 1) Theo vật liệu chế tạo phần tử đàn hồi. a) Phần tử đàn hồi kim loại * Nhíp Nhíp 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 tâm hay đinh tán. Để giữ các lá nhíp không bị trượt ra khỏi vị trí người ta dung kẹp ở một 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 tíh 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 5 cấu dẫn hướng và một phần làm nhiệm vụ giảm chấn, tức là làm toàn bộ nhiệm vụ của hệ thống treo. Hình 1- Nhíp - Ưu điểm của nhíp : Kết cấu đơn giản, chắc chắn và giá thành thấp. Do bản than 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 tính tuyến tính. Ngoài ra, việc bố trí nhíp ở bánh trước khó vì muốn đảm bảo độ võng tĩnh và độ võng động lớn thì phải làm nhíp dài mà càng dài thì càng khó bố trí. 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 độ bền cao. 6 *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. Hình 2- Lò xo trụ Lò xo trụ được sử dụng chủ yếu trong ôtô du lịch làm bộ phận đàn hồi. Lò xo trụ có thể có tiết diện tròn hay vuông. - Ưu điểm của lò xo trụ: Nếu cùng một độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhỏ hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sát như nhíp. Đồng thời không phải bảo dưỡng chăm sóc như đối với nhíp. - Nhược điểm của lò xo: nó chỉ làm được nhiệm vụ đà 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 *Thanh xoắn 7 Thanh 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 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 có thể 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. b) Phần tử đàn hồi phi kim loại *Phần tử đàn hồi loại khí Phần tử đàn hồi loại khí có tác dụng nhiều trong các ôtô có khối lượng phần đượ 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 buồn lái trong vùng tần số thấp, hai là đẩy được 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. 8 Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả hành 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. *Phần tử đàn hồi loại thủy khí Là 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 thủy khí loại ống còn có nhược điểm là khó làm kín và ma sát lớn. *Phần tử đàn hồi cao su Vấu 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 t mong muốn. - Nhược điểm: + Suất 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. 9 Ưu nhược điểm của cao su phụ thuộc vào công nghệ chế tạo và chất lượng cao su. 2) Theo sơ đồ dẫn hướng. a) Loại phụ thuộc với cầu liền Hình 4- Mô hình hệ thống treo phụ thuộc *Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp: Hình 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. 10 Hệ thống treo hụ 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. *Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo: a) Hình 6- Hệ thống treo phụ thuộc lò xo trụ a : Kết cấu, b,c: Sơ đồ bố trí. [...]... nhiều hệ thống treo khác nhau để lắp trên xe Trong thực tế, xe UAZ là loại xe chạy trên mọi địa hình, có tính năng cơ động cao, yêu cầu về độ êm dịu không cao, về mặt chế tạo đơn giản và giá thành rẻ Do vậy, hệ thống treo sử dụng trên xe UAZ la loại treo phụ thuộc với phần tử đanh hồi là nhíp lá Kết cấu của hệ thống treo lắp trêm xe UAZ: Kết cấu của hệ thống treo trước bên trái Kết cấu hệ thống treo. .. giữa hệ thống treo và hệ thống lái b) Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ cũng xó thể được bố trí ở cầu bị động hoặc ở cầ 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 9- Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Đối với hệ thống treo. .. Nếu 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 12- 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 với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn... thẳng đứng Do kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian nên thường được sử dụng trên hệ thống treo sau của ô tô du lịch 17 Hình 13- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo 1- Bán trục 2- Thanh ổn định 4- Đòn chéo 5- Giá treo 3- Giảm chấn 6- Cầu chủ động h) 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... 10- Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi lò xo trụ sử dụng đòn cịu lực dọc và lực bên c) Hệ thống treo độclập, phần tử đàn hồi lò xo trụ, đòn treo dọc Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh lien 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 thể bố trí cả ở hệ thống treo. .. Nó có thể có những chi tiết khác nhau tùy thuộc hệ thống treo độc lập hay phụ thuộc, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn a) 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 hoặc ở cầu chủ động Hình 8- Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là nhíp Trong cả hai trường hợp trên, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là phần tử... 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 dọc theo 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... 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 them 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 có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ d) Hệ thống treo độc lập, phần tử... đầu trên liên kết với gối tựa trên khun 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 ổn định Hình 11- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang e) Hệ thống treo. .. trước bên trái Kết cấu hệ thống treo sau bên phải Hệ thống treo phụ thuộc lắp trên xe UAZ là những bộ nhíp lá dạng nửa elip Tính chất dịch chuyển của cầu xe đối với vỏ phụ thuộc vào thông số 23 của nhíp Trong hệ thống treo này, nhíp không chỉ là phần tử đàn hồi mà nó còn đảm nhận nhiệm vụ của phần tử dẫn hướng và một phần của phần tử giảm chấn Kiểu hệ thống treo này được sử dụng rộng rãi bởi ưu điểm của . trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng động học giữa hệ thống treo và hệ thống lái. b) Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ Hệ thống treo phụ thuộc, phần tử đàn hồi lò xo trụ cũng xó. những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ. d) Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang Hệ thống treo độc lập với. có kết cấu mới được gọi là hệ thống treo Macpherson. Hình 12- 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