THIÊT KÊ MÔN HỌC THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO

Thuyết minh: thiết kế môn học Kết cấu tính toán ôtô A/ Phần mở đầu Ngày nhu cầu giao thông đô thị nói chung nhu cầu vận tải hàng hoá hành khách nói riêng hệ thống đờng lớn Nớc ta nhiều năm trớc số lợng xe ôtô tải chủ yếu đợc nhập xe liên xô xe nớc khối xã hội chủ nghiã với số lợng chủng loại hạn chế Trong thời gian gần phù hợp với nhịp điệu phát triển chung ngành vận tải ôtô nớc có nhiều chuyển biến tích cực , nhiều hãng xe liên doanh nớc cho đời nhiều kiểu mẫu xe vận tải nhỏ phù hợp với môi trờng nh mạng lới giao thông nớc ta Lây ví dụ nh hãng xe Mỹ , Hàn quốc , Trung quốc Việc có nhiều hãng xe thị trờng gây không khó khăn cho việc khai thác sử dụng bảo dỡng kĩ thuật Việc sâu nghiên cứu tìm hiểu sử dụng khai thác tiến tới thiết kế chế tạo ôtô việc làm cần thiết với đề tài thiết kế hệ thống treo xe tải nhỏ loại phụ thuộc lò xo cầu sau chủ động , em phần khái quát lên đợc bớc tính cụ thể thực đợc vẽ tổng thể hệ thống treo Đó hai yếu tố đề tài II Nhiệm vụ Thiết kế hệ thống treo ôtô với số liệu ban đầu : III Yêu cầu -Thuyêt minh từ 15 20 trang soạn thảo máy vi tính - Một vẽ Ao láp ráp hệ thống treo - Thuyết minh làm khổ A4 , đánh máy , chữ 14 B Trình tự thiết kế I, Công dụng phân loại hệ thống treo - Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ xe với cầu( bánh xe) ôtô Nhiệm vụ hệ thống treo làm giảm tải trọng động dập tắt dao động phận đợc treo Hệ thống treo ôto bao gồm: Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 - Bộ phận dẫn hớng: Xác định động học chuyển động bánh xe, truyền lực kéo, lực phanh, lực bên mô men phản lực chúng lên khung vỏ xe - Các phần tử đàn hồi nhận truyền lên khung (vỏ ) lực thẳng đứng đờng Làm giảm tải trọng động xe chạy đờng không phẳng đảm bảo tính êm dịu ôtô - Bộ phận giảm chấn dùng để dập tắt dao động thẳng đứng khung vỏ sinh mặt đơng không phẳng 2,Phân loại: a, Theo sơ đồ bố trí phận dẫn hớng: - Loại treo phụ thuộc với cầu liền( loại đơn giản, loại thăng bằng) - Loại treo độc lập với cầu cắt( loại bánh xe dịch chuyển mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang, hai mặt phẳng loại nến) b,Theo phần tử đàn hồi - Bằng kim loại (lá nhíp, lò so xoắn, xoắn) - Loại khí (bầu cao su sợi, bầu màng, loại ống) - Loại thuỷ lực, thuỷ khí - Loại cao su (nén, xoắn) c,Theo phơng pháp dập tắt dao động - Loại giảm chấn thuỷ lực (tác dụng chiều hai chiều) - Loại giảm chấn ma sát 3,Yêu cầu : - Đảm bảo cho ôtô có tính êm dịu tốt chạy đờng cứng phẳng - Đảm bảo cho xe chạy với tốc độ giới hạn chạy đờng sấu mà va đập lên ụ đỡ - Đảm bảo động học bánh xe dẫn hớng chúng dao động mặt phẳng thẳng đứng - Dập tắt nhanh dao động thùng vỏ xe - Giảm độ nghiêng bên thùng xe xe quay vòng 1) Tính toán độ cứng HTT Độ cứng HTT đợc hiểu tải trọng cần đặt lên hệ thống để biến dạng đơn vị - Gọi fT độ võng tĩnh hệ thống treo Z C = T fT Trong đó: ZT: tải trọng tĩnh đè lên cầu ZT :tải trọng tĩnh đè lên cầu trớc ZT = Ga1 1985 = = 992,5( KG ) 2 Tạ Thanh Tuấn ZT2: tải trọng tĩnh đè lên cầu sau ZT = lớp CKÔTÔ A- K -38 Ga 3515 = = 1757,5( KG ) 2 fT : độ võng tĩnh ứng với tải trọng tĩnh Với Ôtô tải fT = 120 (mm) f Ts =1 1,2 f Tt T Để Ôtô chuyển động êm dịu dao động lắc dọc tỷ số độ võng tĩnh HTT trớc sau phải thoả mãn: Xetải Vây: fTt = 120 mm fTs =144 mm A= * G CT = Zt 1757,5 = = 122,04( N / mm) Zt 144 Trong hành trình động fđ ( dịch chuyển bánh xe từ vị trí tĩnh đến vị trí giới hạn ụ hạn chế hành trình biéen dạng hết) fđ phụ thuộc vào độ võng tĩnh f t Ôtô tải : fđ = 1.0 ft - Câu trỡc fđt = 1,0 120 = 120 mm Câu sau fđs = 1.0 144 = 144 mm Hệ số tải trọng K đ hệ thống treo Đối với xe tải : K đ = Xây dựng đờng đặc tính động học HTT - Là đồ thị biểu quan hệ hàm số hành trình thẳng đứng bánh xe h biến dạng lò xo flx - Ta xây dựng đồ thị hàm số (h-f) phơng pháp hoạ đồ Các thông số chọn : - - Chiều dài đòn dọc : 600 mm - Chiêu dài đòn dọc dới : 900 mm - Đờng kính đòn dọc : 15 mm - Đờng kính đòn dọc dới : 30 mm Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 Đờng kính bánh xe : 784,4 mm Nhận xét xe vợt chớng ngại vật ( bánh xe sau) nâng lên khỏi mặt đất đoạn h1 Tâm trục cầu sau nằm đờng thẳng nối hai khớp quay có chuyển động song phẳng Với đãn động AB CD Khi chuyển vị thẳng đứng hđ tâm cầu ( bánh xe) có chuyển vị theo phơng dọc hd trục f lấy 10 đoạn đợc đánh số lần lợt f1 , f2 ,, , f10 = 10 mm - Tơng ứng trục hlấy 10 đoạn , đợc đaqnhs số h1 , h2 , , h10 = 10 mm Dựng đợc đồ thị f - h - Trong đó: Z: phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe P: lực tác dụng lên lò xo h hành trình thẳng đứng bánh xe f: biến dạng lò xo Với độ cứng C = 122,04 N/mm tơng ứng với biến dạng f1; f2; f3 ta tính đợc lực tác dụng lên lò xo: P1 = P2= f2.C = 1,22 KN P3= (f2 + f3).C = 2,44 KN P4= (f2 +f3 +f4).C = 3,66 KN P5=(f2 +f3 +f4 +f5).C = 4,88 KN P6=(f2 +f3 +f4 +f5 +f6).C = 6,1KN Lập bảng số liệu fI (mm) hI (mm) f1= h1 =0 f2 = 10 h2 = 10 Pi (N) P1 = P2 = 1220 P3 = ZI (N) Z1= Z2 = 1220 Z3 = Tạ Thanh Tuấn f3 = 10 h3 = 10 f4 = 10 h4 = 10 f5 = 10 h5 = 10 f6 = 10 h6 = 10 lớp CKÔTÔ A- K -38 2440 2440 P4 = Z4 = 3660 3660 P5 = Z5 = 4880 4880 P6 = Z6 = 6100 6100 Tính lò xo Lò xo phận đàn hồi để nối mềm bánh xe thùng xe , nhằm đảm bảo êm dịu cho thùng xe loại địa hình mấp mô Nếu độ cứng độ bền lò xo trụ có trọng lợng nhẹ nhíp Năng lợng biến dạng đàn hồi riêng lò xo trụ: A= * G Lò xo tỵu có tuổi bền lớn nhíp làm việc vành lò xo ma sát nh nhíp Nhợc điểm lò xo làm việc đợc nhiệm vụ đàn hồi nhiệm vụ đẫm hớng giảm chấn phải phận khác đảm nhận ( ổn định dọc ngang ) Vì kể chung hai phận lò xo trụ lại phức tạp kết cấu sử dụng so với HTT loại nhíp Tính kích thớc lò xo Chọn vật liệu làm thép hợp kim 60C2XA Có ứng suất xoắn cho phép [] = 750 (N/mm2 ) Độ cứng lò xo C vào tải trọng phân bố lên cầu sau Ga2 = 17575 N ứng với hai lò xo Vậy lực tác dung lên lò : 8787,5 N - Vậy C = 8787,5 = 73,22 120 Độ võng tĩnh lò xo :ft = 120( mm) Chọn sơ hệ số đờng kính lò xo: Y = D/d =6 ( Y = ữ10 tra bảng 19.1 (SGKCTM Tập II )ta xác định đợc hệ số hình dạng tiết diện độ cong lò xo K = 1,24 Trong đó: D : đờng kính trung bình lò xo d- đờng kính dây lò xo - Tính đờng kính dây lò xo n= G.d fT 8.Y Tạ Thanh Tuấn Pmax d 1.6 ì d 1.6 ì 8.10 4.15.120 = =9 8.63.8787 , lớp CKÔTÔ A- K -38 K Fmax Y ( mm) [] 1,24.8787,5.6 =14,95( mm) 750 Chọn d = 15 (mm) Đờng kính trung bình lò xo: D = Y d = 6.15 = 90 (mm) - Môdun cản trợt lò xo: G = 8.104 (N/mm2) - Số vòng làm việc lò xo: - Khoảng làm việc lò xo dới tác dụng lực tĩnh X = fT =120 (mm) - =K ứng suất tiếp ứng với tải trọng lớn 8.Pmax D 8.8787,5.90 =1,24 =740 N / mm 3 d 3,14.15 < [] đủ điều kiện bền Đờng kính đờng kính lò xo Da = D + d = 90+15 =105 (mm) DI = D - d = 98 -15 =75 (mm) - Số vòng lò xo kể vòng không biến dạng hai đầu: n0 = n + 0,75 = 9,75 vòng - - Khe hở hai vòng lò xo ứng với Pmax = (0,1 ữ 0,3).d = (1,5 ữ 4,5) (mm) Chọn = (mm) - Vì đầu mút lò xo chịu nén đợc mài 3/4 vòng nên chiều cao lò xo lúc vòng xít vào nhau: Hmin = (n0 - 0,5).d = (9,75 - 0,5).15 Hay hmin = 138,75 (mm) - Chiều dài lò xo ứng với Pmax Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 Hp = Hmin + min.n = 138,75 + 2.9 = 156,75 (mm) Chiều dài tự lò xo: H0 = Hp + fT 1= 156,75 + 120 = 276,75 (mm) - - Để lò xo làm việc ổn định cần đảm bảo điều kiện H0 276,75 = D 90 Ta có H0/D = 297/98 = Lò xo làm việc ổn định - Bớc lò xo trạng thái tự t = d + (1,1 ữ 1,2) max 120 = 15 + 1,1 = 29,67(mm) n Tính giảm chấn Giảm chấn có công dụng dập tắt cách nhanh chóng dao động khối lợng đợc treo cách biến lợng dao động thành nhiệt toả môi trờng xung quanh II,Sơ đồ nguyên lý làm việc giảm chấn ống: -Nguyên lý làm việc giảm chấn thuỷ lực: chất lỏng bị dồn từ buồng chứa sang buồng chứa khác qua van tiết lu bé nên chất lỏng chịu sức cản chuyển động lớn Sức cản làm dập tắt nhanh chấn động lợng dao động dao động bị biến thành nhiệt nung nóng chất lỏng chứa giảm chấn Tuỳ theo mức độ dao động mạnh yếu xe mà có trạng thái làm việc giảm chấn Nén nhẹ Vận tốc piston nhỏ Trả nhẹ Nén mạnh Vận tốc piston lớn Trả mạnh A_ Nén nhẹ: Khi nén nhẹ ( VPiston nhỏ) chất lỏng từ khoang B lên khoang A qua lỗ phần chất lỏng khoang C qua lỗ 12 Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 B Nén mạnh Do áp lực dầu tăng lên đảy van chiều xuống Ngoài lỗ 6,12 đợc mở nh nén nhẹ , dầu qua lỗ C Trả nhẹ Khi trả nhẹ, chất lỏng từ khoang Aqua lỗ 15 xuống Bvà chất lỏng lại từ khoăng C qua lỗ vào khoang B D, Trả mạnh Ngoài đờng dầu nh trả nhẹ áp lực dầu đẩy mở van chiều dầu từ khoang A sang khoang B qua lỗ 13 Trình tự tính toán a) Đờng đặc tính giảm chấn Đờng đặc tính giảm chán loại thuỷ lực đồ thị biểu diễn mối quan hệ lực tác dụng lên piston giảm chấn Pa tốc độ chuyển dịch tơng đối piston so với xilanh nó: ( Va ) Pa = K a Van ( N ) Ka hệ số lực cản giảm chấn (NS/m) n Số mũ trạng thái , n = ữ Trên trình bầy dạng đờng đặc tính giảm chấn thuỷ lực tuyến tính không đối xứng ,nghĩa hệ số lực cản khác hành trình nén trả Pan = Kan Van Pat = Kat Vat Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 hành trình trả Van giảm áp mở Van giảm áp cha mở Va trình hành nén Van giảm áp Van giảm áp mở cha mở Van Vat Tốc độ Van Vat van giảm áp bắt đầu mở, thờng lấy giới hạn 0,3 ữ0,52 m/s Chọn Van = Vat = 0,45 m/s Còn Kn , Kt tính chọn theo điều kiện êm dịu b, Tính chọn hệ số lực cản giảm chấn Hệ số dập tắt dao động tơng đối : K = C M Trog đó: (1) K hệ số lực cản quy dẫn giảm chấn đặt hệ thống treo ( N s ) : hệ số dập tắt dao động C : Độ cứng hệ thống treo , C = 122,04 (N/m) Gtr: trọng lợng đợc treo bánh xe Gtr = Ga G1 Ga2 Trọng lợng phân lên cầu sau toàn tải g Gia tốc trọng trờng g = 9,8 m/s2 G1 Trọng lợng phần không đợc treo bánh xe G cd G1 = Gcs + 2Gbx + 2 Gcs Trọng lợng cầu sau : 268 KG Gbx : Trọng lợng bánh xe: 35 KG Gcd : Trọng lợng đăng : 18 KG m Tạ Thanh Tuấn 268 + 2.35 + G1 = Vậy Gtr = lớp CKÔTÔ A- K -38 18 = 173,5( KG ) 3515 173,5 = 1670,75( KG ) Từ biểu thức (1) ta có : K= .Gtr 0,2.1670,75.10 = = 2813,3 Ns/m 3,13 f 3,13 0,144 Hệ số lực cản tính cho hành trình nén Kn = 2.K 2.2813,3 = = 1607,6 NS/m 1+ + 2,5 Hệ số lực cản tính cho hành trình trả K t = K n = 2,5.1607,6 4019 NS/m : hệ số tỷ lệ , chọn = 2,5 lực cản giảm chấn : = 0,15 ữ 0,25 chọn = 0,2 -Lực cản giảm chấn hành trình trả: Z1 = Kt1 Vat = 4019 0,45 = 1808,55 N Lực cản giảm chấn hành trình nén: Z2 = Kn Vn = 1607,6.0,45 =723,42 (N) Tính toán kích thớc giảm chấn *Tính kích thớc: Dựa vào cân lợng công lực cản giảm chấn biến thành nhiệt: Z V Z V ( K + K ).V Nt = + = 2 Nt : Công chu kỳ làm việc Hay: Nt = 4019 + 1607,6 (0,3) = 569,7(Ư W ) Công L giảm chấn tiêu thụ giờ: L = Nt t = 569,7 3600 = 2050895,7 (N.m) Toàn công biến thành nhiệt làm nóng giảm chấn toả môi trờng L = .F(Tgmax - Tb).t : Hệ số truyền nhiệt Chọn = 60.1,16 (W/m2độ) F: Diện tích vỏ giảm chấn (m2) 10 Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 Tgmax: Nhiệt độ cho phép vỏ giảm chấn làm việc liên tục chọn Tgmax = 125 0C Tb : Nhiệt độ môi trờng, chọn Tb = 30 0C t : thời gian làm việc : 3600 (s) Cân nhệt sinh nhệt toả môi trờng có phơng trình: Đối vơi giảm chấm ống: ( K + K ).V t =.F (Tg max Tb ).t F = .D(D/2 +lg) , D: đờng kính xi lanh (m) lg: chiều dài phần chứa dầu (m), chọn lg = 0,321 (m), đợc xác định theo điều kiện kết cấu 3,14 D + .l g D F = D + 3,14.0,23.D 0,001888 = 2 ( K1 + K )V ( 249 + 621).0,252 F = = = 0,001888m 2(Tg max Tb ) 2.50.1,6(120 30) 1,57D2 + +0,7222.D - 0,001888 = Nghiệm: D = 0,05 (m) Đờng kính xilanh làm việc : dt Chọn theo quy định xe Liên Xô dt = 30 (mm) Đờng kính xi lanh làm việc: dn = 30 + = 34 (mm) Đờng kính ống xi lanh điền đầy: D = 1,1.D1 Đ1 : đờng kính ống xi lanh điền đầy D1 =( 1,25 ữ 1,5) d t Chọn D1 = 1,4 d t =1,4 30 = 45 mm Vởy D = 1,1.45 = 50 mm Căn vào độ võng tĩnh động cầu sau : ft = 140 mm , ta chọn hành trình làm việc giảm chấn Hp cho Hp > ft Chọn Hp = 225 (mm) Từ kích thớc ta chọn kích thớc cụ thể giảm chấn: - chiều dài toàn giảm chấn hành trình nén - L n = L k + Hp Trong Lk chiều dài kết cấu giảm chấn 11 Tạ Thanh Tuấn Lk = Li - lớp CKÔTÔ A- K -38 Chiều dài cụm giảm chấn chọn nh sau: Ly = (0,75 1,5) dt , chọn Ly = 0,75 dt = 22,5 mm Lc = ( 0,4 0,9) dt , , chọn Lc = 0,5 dt = 15 mm Lo = ( 0,75 1,1) dt , chọn Lo = 0,75 dt = 22,5 mm Lm = (1,1 1,5 ) dt = ,chọn Lm 1,2 dt = 36 mm Đờng kính đẩy (trục piston) dt = 0,5 dp = 15 (mm) * Tính toán kích thớc lỗ van Lợng chất lỏng piston đẩy giây: Q =FP Z t, Zt : vận tốc piston FP : diện tích piston Lợng chất lỏng qua lỗ van giây 12 Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 g P Qv =à fv Trong à0 : hệ số tiêu tốn: chọn = 0,7 fv : diện tích lỗ van : trọng lơọng riêng chất lỏng , lấy = 9.10-7 kg/cm2 P : áp suất chất lỏng g : gia tốc trọng trờng - trình: Cân lợng chất lỏng lợng piston đẩy lu lợng qua van ta có phơng Fp Z =à0 f v , t g P Lực cản giảm chấn Z g =F p P =A.Z .FP2 Z t, P = g à0 f v F p2 Z t, = 2 g fv ,2 t Để đảm bảo đờng đặc tính tuyến tính : Zg = K.Zt = A.Zt2 K = A.Zt, Suy : K .F Z = g f P , t v FP3 Z t, fv = g.à 02 K Thay số : = 9.10-7 kg/m3 g = 9,8 m/s2 Zt = 0,3 m/s = 0,6 K = 2813 ,3 Nm/s 9.10 (0,0188 213 3,14) 0,3 FP3 Z t, fv = = = 0,005m = 5mm 2 2 g K 2.9,8.0,6 2813,3 Tạ Thanh Tuấn lớp CKÔTÔ A- K -38 l 14 [...]... trờng, chọn Tb = 30 0C t : thời gian làm việc một giờ : 3600 (s) Cân bằng nhệt sinh ra và nhệt toả ra môi trờng có phơng trình: Đối vơi giảm chấm ống: ( K 1 + K 2 ).V 2 t =.F (Tg max Tb ).t 2 F = .D(D/2 +lg) , D: đờng kính ngoài của xi lanh (m) lg: chiều dài phần chứa dầu (m), chọn lg = 0,321 (m), đợc xác định theo điều kiện kết cấu 2 3,14 2 D + .l g D F = 0 D + 3,14.0,23.D 0,001888 = 0 2 2 ( K1... chiều dài kết cấu của giảm chấn 11 Tạ Thanh Tuấn Lk = Li - lớp CKÔTÔ A- K -38 Chiều dài các cụm của giảm chấn có thể chọn nh sau: Ly = (0,75 1,5) dt , chọn Ly = 0,75 dt = 22,5 mm Lc = ( 0,4 0,9) dt , , chọn Lc = 0,5 dt = 15 mm Lo = ( 0,75 1,1) dt , chọn Lo = 0,75 dt = 22,5 mm Lm = (1,1 1,5 ) dt = ,chọn Lm 1,2 dt = 36 mm Đờng kính thanh đẩy (trục piston) dt = 0,5 dp = 15 (mm) * Tính toán kích... : hệ số tiêu tốn: chọn à = 0,7 fv : diện tích lỗ van : trọng lơọng riêng của chất lỏng , lấy = 9.10-7 kg/cm2 P : áp suất của chất lỏng g : gia tốc trọng trờng - trình: Cân bằng lợng chất lỏng lợng piston đẩy và lu lợng qua van ta có phơng Fp Z =à0 f v , t 2 g P Lực cản của giảm chấn Z g =F p P =A.Z .FP2 Z t, 2 P = 2 g à0 f v F p2 Z t, 2 = 2 2 2 g à 0 fv ,2 t Để đảm bảo đờng đặc tính là tuyến tính ... sinh mặt đơng không phẳng 2,Phân loại: a, Theo sơ đồ bố trí phận dẫn hớng: - Loại treo phụ thuộc với cầu liền( loại đơn giản, loại thăng bằng) - Loại treo độc lập với cầu cắt( loại bánh xe dịch... hệ thống treo , C = 122,04 (N/m) Gtr: trọng lợng đợc treo bánh xe Gtr = Ga G1 Ga2 Trọng lợng phân lên cầu sau toàn tải g Gia tốc trọng trờng g = 9,8 m/s2 G1 Trọng lợng phần không đợc treo bánh... , Kt tính chọn theo điều kiện êm dịu b, Tính chọn hệ số lực cản giảm chấn Hệ số dập tắt dao động tơng đối : K = C M Trog đó: (1) K hệ số lực cản quy dẫn giảm chấn đặt hệ thống treo ( N s ) :