Thiết kế tính toán hệ thống treo khí nén có diều khiển EMS

Tài liệu tham khảo Thiết kế tính toán hệ thống treo khí nén có diều khiển EMS

Lời nói đầu

Sau 5 năm học tập đó là một quá trình rèn luyệnnghiên cứu mang tính chất phục vụ cho chuyên môn Đề tàitốt nghiệp sẽ là cơ sở để đánh giá một cách tổng quan vềnhững kiến thức mà chúng ta đã thu nhận đợc trong suốt quátrình học tập , nó giúp sinh viên hiểu đợc cặn kẽ và sâurộng về chuyên nghành của mình Và qua đề tài sinh viên sẽ

có một cái nhìn tổng quát về công việc thực tế của ngời kĩ

s ôtô

Việc nắm bắt những tiến bộ về khoa học kĩ thuậtkhông chỉ bó gọn trong chuyên ngành đã học mà yêu cầuthực tế là chúng ta phải tìm hiểu cả những lĩnh vực có liênquan Hiện nay do đời sống con ngời ngày càng cao ,nhu cầu

đi lại của con ngời ngày càng lớn thì ôtô vẫn là phơng tiệncha thể thay thế , nhất là trong vận chuyển nội địa Chínhvì lí do đó mà chiếc ôtô ngày càng đợc hoàn thiện đểthoả mãn nhu cầu ngày càng cao của con ngời

Trên ôtô, hệ thống treo có vai trò hết sức quan trọng, nóquyết định đến độ ổn định của bánh xe trên đuuờng.Đốivới xe trở khách nó còn phải đảm bảo sự tiện nghi thoải máikhi đi trên xe

Đề tài này có nhiệm vụ là “thiết kế tính toán hệ thống treo khí nén có điều khiển EMS (xe tham khảo

là xe minibus 12 chỗ ngồi PREGIO của hãng KIA) cũng

nh thiết kế mô hình thử nghiệm hệ thống treo”.

Sau gần 3 tháng làm việc cố gắng, dới sự hớng dẫn và

thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành đợc đồ án củamình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót

do trình độ còn hạn chế , nhng em tin tởng đã làm việc hếtsức để hoàn thành các yêu cầu mà đồ án đã đặt ra Em xinchân thành cảm ơn thầy Ân cũng nh các thầy trong bộ môn

ô tô - ĐHBK Hà Nội

Sinh viên Nguyễn Hoài Nam

Phần ITổng quan về Độ êm dịu-dao động xe ô tô

và hệ thống treo

1.1 Độ êm dịu chuyển động

1.1.1 KháI niệm chung về độ êm dịu chuyển động

Heọ thoỏng treo cuỷa oõtoõ laứ treo ủaứn hoài, lieõnkeỏt giửừa phaàn treo (khung xe) vụựi phaàn khoõng treo(baựnh xe vaứ caàu xe) Do ủoự, khi chuyeồn ủoọng treõnnhửừng con ủửụứng khoõng baống phaỳng, oõtoõ seừ bũ daoủoọng dửụựi taực ủoọng kớch thớch cuỷa maởt ủửụứng Trongnhửừng ủieàu kieọn cuù theồ, dao ủoọng ủoự laứ coự haùi

ẹeồ ủaựnh giaự dao ủoọng cuỷa oõtoõ trong quaự trỡnhchuyeồn ủoọng, ngửụứi ta duứng khaựi nieọm ủoọ eõm dũukhi chuyeồn ủoọng

          Vaọy ủoọ eõm dũu khi chuyeồn ủoọng cuỷa oõtoõ laứkhaỷ naờng xe chuyeồn ủoọng treõn ủửụứng ụỷ nhửừng toỏcủoọ sửỷ duùng xaực ủũnh maứ khoõng xaỷy ra va ủaọp cửựng,

có thể ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của người,của lái xe, hàng hóa chuyên chở trên xe và đếnđộ chính xác của các chi tiết trên ôtô.

          Do ôtô là một hệ đàn hồi nên độ êm dịuchuyển động của nó gắn với hai hiện tượng khácnhau về bản chất nhưng có ảnh hưởng tương tác vớinhau

          Một mặt, do có hệ thống treo đàn hồi nênthùng xe sẽ dao động trong quá trình sử dụng

          Dao động luôn thay đổi sẽ ảnh hưởng tới cơquan tiền đình của con người và ở những điều kiệncụ thể nó có thể gây nên căn bệnh thần kinh

          Ngoài ra, bản thân các thông số đặc trưng choquá trình dao động (như biên độ, tần số và đặc biệtlà gia tốc dao động, chúng gây tác động trực tiếpđến khung xe và truyền đến hành khách, hàng hóacác cụm chi tiết của xe) cũng có thể vượt quá giớihạn cho phép

          Mặc khác, độ đàn hồi của hệ thống treo cóthể không đủ để tiếp nhận các xung va đập  (xungnăng lượng) tác động lên bánh xe khi ôtô chuyểnđộng trên đường không bằng phẳng hoặc tác độnglên thùng khi xe có chuyển động không đều (khităng tốc hoặc khi phanh)

          Khi đó sẽ xảy ra va đập cứng giữa các chi tiếtphần không được treo với chi tiết phần được treo(thùng xe) Lúc xảy ra va đập cứng, gia tốc củathùng xe tăng lên rất lớn (bị quá tải) Trị số củagia tốc thùng xe có thể gấp 3,4 lần gia tốc trọngtrường hoặc lớn hơn.

          Va đập cứng xảy ra trước hết do tăng tốc độchuyển động cho ôtô Để tránh xảy ra va đập cứngbuộc lòng phải giảm tốc độ chuyển động của xe.Nếu như lựa chọn các thông số của hệ thống treokhông đúng, sẽ phát sinh cộng hưởng ở một sốvùng tốc độ, do đó sẽ làm tăng biên độ dao độngcủa thùng xe, cuối cùng lại cũng xảy ra va đậpcứng

          Để tránh xảy ra va đập cứng, buộc lái xe phảigiảm tốc độ khi đi trên đường không tốt và gồghề Điều đó làm giảm tốc độ trung bình của xe,giảm tốc độ và giảm cả khả năng chất tải sẽlàm tăng năng lượng tiêu hao nhiên liệu Ngoài ra,nhiên liệu còn bị tiêu tốn cho việc hấp thụ các tảitrọng động và dập tắt dao động

          Vì vậy, độ êm dịu chuyển động của ôtôkhông tốt sẽ làm giảm cả tính kinh tế

          Tải trọng tác dụng lên bánh xe dẫn hướngluôn bị thay đổi, khi có dao động sẽ ảnh hưởng xấuđến điều kiện chuyển động ổn định và đặc tính lái

của xe Điều này càng đặc biệt nguy hiểm khi cóbánh xe bị nhấc lên khỏi mặt đường, nhất là với xenhiều cầu có chiều dài cơ sở lớn Vì vậy, độ êmdịu chuyển động của ôtô là một chỉ tiêu rất quantrọng Đặc biệt với xe quân sự, độ êm dịu chuyểnđộng trở thành một nhân tố xác định vùng tốc độcó thể hoạt động của xe cũng như để xác định độtin cậy và tuổi thọ của một loạt các chi tiết quantrọng của ôtô.

          Như vậy, khảo sát độ êm dịu chuyển độngcủa ôtô chính là việc khảo sát ảnh hưởng của daođộng ôtô trong điều kiện đường sá khác nhau đếnngười, hàng hóa chuyên chở trên xe và đến chínhôtô đó

          Có thể mô hình hóa bài toán trên bằng sơ đồ sau:

          Trong đó:

          Ôtô được coi như một hệ dao động, chịu tác

động của hành khách, hàng hóa (tải trọng tácdụng) và của mặt đường (là tác nhân kích thích)

          Hành khách, lái xe, hàng hóa vừa là đối

tượng chịu tác động do dao động của ôtô sinh ra,

vừa là tác nhân gây dao động (khối lượng của ôtôđược tính vào khối lượng phần được treo khi khảo sátdao động của ôtô).

          Lái xe còn là tác nhân điều khiển Nó sẽ

làm tăng hoặc hạn chế ảnh hưởng của dao độngđến đối tượng chịu tác động của dao động

          Mặt đường được coi là tác nhân kích thích gây

ra dao động Điều kiện đường sá thay đổi thì trạngthái dao động cũng thay đổi theo

          Hệ “Lái xe – ôtô – đường” có tác động tươnghỗ với nhau Tùy điều kiện cụ thể của từng đốitượng, tác động tương hỗ giữa chúng cũng khácnhau

          Khảo sát độ êm dịu chuyển động của ôtôtrên quan điểm nhằm cải thiện điều kiện đi lại(bằng phương tiện ôtô) của con người; điều kiệnchuyên chở hàng hóa Các phần tử của mô hìnhnêu trên sẽ được khảo sát theo các mặt:

·       Khả năng chịu đựng của con người; củahàng hóa chuyên chở trên xe khi ôtôchuyển động trên đường

·       Những thông số kết cấu của ôtô ảnhhưởng đến trạng thái của con người (hànghóa )

·       Tác động của mặt đường đến ôtô, quađó ảnh hưởng đến hành khách, hàng hóachuyên chở trên xe

1.1.2 CÁC THÔNG SỐ TƯƠNG ĐƯƠNG

          Kết cấu hệ dao động ôtô gồm 3 phần chính :           Phần được treo:

   Là bộ phận chủ yếu của ôtô, bao gồmkhung, thùng, hệ thống động lực và các cơ phậnkhác liên kết với nhau Toàn bộ khối lượng của cácbộ phận này được đặt lên hệ thống đàn hồi vàdẫn hướng gọi là hệ thống treo

          Phần không được treo:

          Gồm có cầu - dầm cầu, hệ thống chuyểnđộng (bánh xe), cơ cấu dẫn động lái … Trọng lượngnày không tác dụng lên hệ thống treo Có một số

cơ phận của ôtô vừa được lắp lên phần được treovừa được lắp lên phần không được treo như nhíp,giảm chấn, trục cardan … do đó, một phần khối lượngcủa chúng được xem  như thuộc phần được treo vànửa kia thuộc phần không được treo

          Hệ thống treo:

          Là bộ phận bao gồm các phần tử đàn hồi,giảm chấn, liên kết và dẫn hướng Các bộ phậnnày nối bánh xe với các cầu và bánh xe ôtô,từng bộ phận thực hiện nhiệm vụ sau đây :

*      Bộ phận đàn hồi giảm nhẹ tải trọng độngtác dụng từ mặt đường, đảm bảo tính êm dịucần thiết.

*       Bộ phận giảm chấn để dập tắt các daođộng của phần được treo của ôtô

*       Bộ phận dẫn hướng để truyền lực dọc vàmômen từ mặt đường tác dụng lên các bánh

xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác địnhtính chất dịch chuyển tương đối giữa bánh xe vàkhung xe

*       Lốp là thành phần đàn hồi thực hiện việcnâng đỡ và truyền lực cho ôtô, đảm bảo chobánh xe tiếp xúc tốt với mặt đường và làmgiảm nhẹ tải trọng động tác dụng lên phầnkhông được treo

*       Khái niệm về các thông số tương đương: Ôtôlà một hệ dao động bao gồm nhiều bộ phậnnối với nhau Mỗi bộ phận có khối lượng vàcác thông số đặc trưng riêng của nó Bộ phậncó tác dụng làm giảm chấn động từ mặtđường lên là hệ thống treo Hệ thống treo làđối tượng chính khi nghiên cứu dao động Bảnthân hệ thống treo cũng có các thông số đặctrưng Các thông số của hệ thống treo luônluôn đi kèm với một bộ các thông số kháccủa ôtôâ như khối lượng được treo, khối lượng

các phần tử không được treo, tỷ lệ phân phốikhối lượng trên các cầu … hình thành một thểthống nhất quyết định đến các chỉ tiêu về độêm dịu, ổn định chuyển động của ôtô.

Để khảo sát dao động ôtô và tính toán nó,thông thường ta phải mô tả ôtôâ bằng một sơ đồdao động tương đương, trong sơ đồ tương đương phải cóđầy đủ các đại lượng chủ yếu liên quan đến daođộng ôtôâ như: Khối lượng được treo M, khối lượngkhông được treo m, hệ thống treo

.   Khối lượng được treo M.

Khối lượng được treo M gồm những cụm chi tiếtmà trọng lượng của chúng tác dụng lên hệ thốngtreo Đó là khung vỏ xe, hành khách, hàng hóa vàmột số chi tiết khác Giữa chúng được nối với nhaumột cách đàn hồi nhờ các đệm đàn hồi Khốilượng treo thực ra là một nhóm khối lượng được liênkết đàn hồi thành một hệ thống Tùy sơ đồ bố trícụ thể của ôtô mà có thể chia khối lượng được treothành hai hoặc nhiều khối lượng, giữa các khối lượngliên kết với nhau bằng các phần tử đàn hồi Giữacác thành phần của khối lượng được treo có biếndạng rất nhỏ so với biến dạng của hệ thống treo vàlốp, cho nên trong trường hợp đơn giản có thể coikhối lượng được treo M là một khối đồng nhất

.   Khối lượng không được treo m.

          Khối lượng không được treo m gồm những cụmmà trọng lượng của chúng không tác động lên hệthống treo mà chỉ tác động lên lốp và truyềnxuống mặt đường Đó là bán trục, dầm, cầu, bánh

xe, một phần chi tiết của hệ thống treo, truyền độnglái, nhíp, giảm chấn, một phần của trục các đăng           Coi khối lượng không được treo là một vật thểđồng nhất cứng tuyệt đối có khối lượng m tập trungvào tâm các bánh xe

          Ngoài tác dụng là hệ thống di chuyển và đỡtoàn bộ trọng lượng của ôtô, bánh xe còn là hìnhảnh thu nhỏ của hệ thống treo, nghĩa là nó cũngbao gồm một thành phần đàn hồi và một thànhphần giảm chấn

.   Hệ thống treo.

          Hệ thống treo trên ôtôâ có nhiệm vụ nốiphần được treo M và phần không được treo m mộtcách đàn hồi

Hệ thống treo cùng với lốp làm giảm nhữngchấn động gây nên do những mấp mô của mặtđường khi xe chuyển động

Hệ thống treo gồm những thành phần sau:

Thành phần đàn hồi: Lò xo, nhíp, thanh xoắn,bình khí Nó được biểu hiện bằng một lò xo có độcứng C.

Độ võng tĩnh ft: Là thông số mang tính quyếtđịnh đến độ êm dịu chuyển động, nói chung ftkhông nên ít hơn 150-300mm ®ối với xe du lịch vàkhông bé hơn 100-200mm đối với ôtôâ buýt

Theo tài liệu thiết kế ôtôâ, để đảm bảo độêm dịu chuyển động thì tỉ số độ võng tĩnh của hệthống treo sau và độ võng tĩnh của hệ thống treotrước phải nằm trong các giới hạn sau :

3.     Mô hình dao động ôtô.

Mô hình dao động dọc ôtô.

Đang ở trạng thái thăng bằng.

Khi ôtô ở trạng thái bị nghiêng ngang.

Mô hình khi ôtô dao động ngang.

1.2 C«ng dơng, yªu cÇu, ph©n lo¹i hƯ thèng treo.

I.2.1 Công dụng yêu cầu của hệ thống treo

- Khái niệm hệ thống treo ở đăy đợc hiểu là hệ thốngliên kết bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết của xe

là mối liên kết đàn hồi nó có chức năng chính sau đây:

Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động

t-ơng đối theo pht-ơng thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ

xe theo yêu cầu của dao động “êm dịu” hạn chế tới mức cóthể chấp nhận đợc những chuyển động không mong muốnkhác của bánh xe

Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe baogồm lực kéo đối với khung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gióbên, phản lực bên…) mômen chủ động và mômen phanh

Trong hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung

vỏ cần thiết phải mềm nhng cũng phải đủ khả năng đểtruyền lực Quan hệ này đợc thể hiện các yêu cầu chính sau

đây:

a Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theotính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đờng xấu hay đờngtốt)

b Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất

định

c Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãnmục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phơngthẳng đứng nhng không phá hỏng quan hệ động học và

động lực học của chuyển động bánh xe

d Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết vớikhung hoặc vỏ

Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển

động của ô tô, ở tốc độ cao ô tô điều khiển nhẹ nhàng

1.2.2 PHAÂN TÍCH CAÙC HEÄ THOÁNG TREO THOÂNG DUẽNG

Moõ hỡnh caực heọ thoỏng treo treõn oõtoõ.

1.    Heọ thoỏng treo phuù thuoọc 2.    Heọ thoỏng treo ủoọc laọp.

Hệ thống treo loại Nhíp sử dụng dầm cầu liền

bằng thép chữ I.

1 Bánh xe   2 Dầm cầu liền đựơc chế tạo bằng thép

chữ I 

3 Khung xe   4 Nhíp bộ.

          Đặc trưng kết cấu của hệ thống treo phụ thuộclà dầm cầu cứng liên kết giữa hai bánh xe Khi ôtôchuyển động toàn bộ cụm truyền lực cầu ôtô đặttrong dầm cầu

          Trên ôtô các cầu bị động thường dầm cầuđược chế tạo bằng thép định hình dùng để liên kếtdịch chuyển của hai bánh xe Trong hệ thống treo phụthuộc các bánh xe trái và phải nối với nhau bằngmột dầm cầu cứng nên khi dịch chuyển bánh xenày trong mặt phẳng ngang thì bánh xe còn lại cũngdịch chuyển theo

Nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc:

*       Khối lượng phần không được treo (phần liênkết bánh xe) là rất lớn, đặc biệt ở trên cầuchủ động Khi ôtô di chuyển trên những conđường không bằng phẳng, tải trọng sinh ra sẽgây nên va đập mạnh giữa phần không đượctreo với phần được treo, sẽ làm giảm độ êm dịutrong khi chuyển động Mặt khác, bánh xe va đậpmạnh trên nền đường làm xấu đi sự tiếp xúccác bánh xe với mặt đường

*       Khoảng không gian phía dưới sàn ôtô phảilớn để đủ bảo đảm cho dầm cầu thay đổi vị trí,cho nên chiều cao trọng tâm của ôtô sẽ lớnvà sẽ làm giảm đi thể tích chứa hàng hóa sauôtô

*       Sự nối cứng giữa hai bánh xe nhờ vào dầmcầu liền gây nên các trạng thái điển hình vềđộng học, nếu bố trí hệ thống treo này cho cầutrước dẫn hướng, sẽ làm xấu đi tính ổn địnhtrong khi chuyển động trên đường không bằngphẳng

Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc :

*       Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe đượccố định do vậy độ mòn lốp xe ít

*       Khi chịu lực bên (ly tâm, đường ngang, gióbên) hai bánh xe liên kết cứng làm hạn chếhiện tượng trượt bên của bánh xe.

*       Công nghệ chế tạo đơn giản; số lượng các chitiết ít; dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng;giá thành thấp

          Với những ưu điểm trên, hệ thống treo phụthuộc thường được dùng chủ yếu trên ôtô tải,buýt, dùng cho cầu sau của ôtô con

          Đối với hững ôtô có tính việt dã cao, với tốcđộ không lớn lắm thường dùng hệ thống treo phụthuộc cho cả hai cầu trước và cầu sau

1.2.2.2     Hệ thống treo độc lập.

a Khi ôtô chuyển động trên đường không bằng

phẳng.

b Khi một bánh xe trong hệ thống treo độc lập được

nâng lên và hạ xuống.

Hệ thống treo độc lập hoạt động trên con

đường không bằng phẳng.

          Trên hệ thống treo độc lập, dầm cầu đượcchế tạo rời, giữa chúng liên hệ với nhau bằng cáckhớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảmchấn là giảm chấn ống

          Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái vàphải không có quan hệ trực tiếp với nhau

Vì vậy, khi chúng ta dịch chuyển bánh xe nàytrong mặt phẳng ngang, bánh xe còn lại vẫn giữnguyên

Do đó, động học của bánh xe dẫn hướng sẽgiữ đúng hơn, nhưng không phải tất cả các hệthống treo độc lập đều có động học của các bánh

xe dẫn hướng là đúng

Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:

*       Khối lượng phần không được treo là nhỏ, đặctính bám đường của bánh xe là tốt, vì vậy sẽêm dịu trong khi di chuyển và có tính ổn địnhtốt

*       Các lò xo trong hệ thống treo độc lập chỉlàm nhiệm vụ đỡ thân ôtô mà không có tácdụng định vị các bánh xe (Đó là chức năngcủa các thanh liên kết), điều có có nghĩa làcó thể dùng các lò xo mềm hơn

*       Do không có sự nối cứng giữa các bánh xephía trái và phía phải nên có thể hạ thấp sànôtô và vị trí lắp động cơ, do đó có thể hạthấp được trọng tâm của ôtô

*      Kết cấu của hệ thống treo phức tạp hơn

*      Khoảng cách bánh xe và các vị trí đặt bánh

xe thay đổi cùng với sự dịch chuyển lên xuốngcủa các bánh xe

*       Nhiều kiểu ôtô được trang bị thanh ổn địnhđể giảm sự lắc ngang khi ôtô chuyển động quayvòng, cải thiện được tính ổn định và các tínhnăng khác

1.2.3 PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG

1.2.3.1     Bộ phận đàn hồi kim loại.

Sơ đồ các bộ phận đàn hồi bằng kim loại.

1 Bộ phận đàn hồi loại nhíp 2 Bộ phận đàn hồi lo¹i lò xo xoắn.

 3 Bộ phận đàn hồi loại thanh xoắn.

*     Nhíp.

Nhíp vừa có chức năng là một cơ cấu đàn hồitheo phương thẳng đúng, vừa có chức năng là cơcấu dẫn hướng: truyền lực dọc, lực ngang và cả lựcbên và một phần làm chức năng giảm chấn nhờsự ma sát giữa các lá nhíp, ma sát trong các khớpcao su với nhau nghĩa là thực hiện toàn bộ chứcnăng của một hệ thống treo.

Hình III 8 Nhíp bộ.

1.Tai nhíp chính  2 Khung xe   3 Lá nhíp chính  4 Giá đỡ

ụ  cao su  5 Ụ cao su   6 Cùm nhíp 7.Quang nhíp.

Nhíp là một dầm ghép gồm các lá thép mỏngcó độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước nhỏdần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính hay gọi là lánhíp gốc, hai đầøu của lá nhíp chính được uốn thànhhai tai dùng để nối với khung xe, giữa bộ nhíp có lỗdùng để bắt bu lông siết các lá nhíp lại với nhau,có quang nhíp để giữ các lá nhíp không bị sô lệchvề hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tươngđối với nhau theo dọc nhíp, do đó khi nhíp biến dạng

sẽ sinh ra sự ma sát sẽ làm giảm dao động khi ôtôchuyển động.

Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo,còn mặt dưới chịu nén Do tính chất của kim loạichịu kéo kém cho nên người thiết kế nhíp thườnglàm mặt cắt của nhíp có tiết diện như hình vẽ đểnâng cao đường trung hòa nhằm tăng tuổi thọ củacác lá nhíp Để bảo đảm trong quá trình làm việc,độ biến dạng đàn hồi của các lá nhíp không bịảnh hưởng, khi ghép các lá nhíp lại với nhau phảidùng mơ phấn chì để bôi hoặc qua các lần bảodưỡng phải dùng dầu đặêc để bôi trơn cho nhíp

Ưu điểm: Nhíp có kết cấu đơn giản, chắc chắn

và rẻ tiền, chế tạo và sửa chữa nhíp cũng đơngiản

Nhược điểm: Trọng lượng lớn, thời gian phục vụ

ngắn, đường đặc tuyến của nhíp là đường thẳng

*     Lò xo.

Chức năng: Lò xo xoắn chỉ có chức năng làmột cơ cấu đàn hồi khi bộ phận chịu lực theo phươngthẳng đứng Còn lại các chức năng khác của hệthống treo sẽ do các bộ phận khác chịu tráchnhiệm

Lò xo  xoắn chủ yếu được sử dụng trong hệthống treo độc lập, nó có thể đặt ở đòn trên hayđòn dưới của loại treo có hai đòn hay bọc chung quanhống giảm chấn của treo MacPherson trên ôtô du lịchhay trên một số hệ thống treo phụ thuộc của ôtôtải nhẹ dùng làm bộ phận đàn hồi cho hệ thống.

*     Thanh xoắn.

Chức năng:

Giống như lò xo xoắn loại này cũng chỉ cóchức năng làm đàn hồi khi có lực từ mặt đườngtác dụng thẳng đứng lên bánh xe làm cho thanh bịxoắn, còn lại các chức năng khác sẽ được thựchiện do các bộ phận khác của hệ thống treo

Bộ phận đàn hồi dùng hanh xoắn.

1 Ống giảm chấn  2 Đòn trên  3 Khớp cầu  4 Đòn

dưới  5 Khớp trụ

6 Khớp nối 7 Đà ngang của khung xe  8 Thanh xoắn 

9 Khớp nối với đòn dưới.

          Thanh xoắn được chế tạo từ thanh thép dài, cótiết diện tròn, đàn hồi theo chiều xoắn vặn, đượcthay thế cho lò xo xoắn trong hệ thống treo Thanhxoắn có hai đầu, nếu đầu này được gắng cứng trênkhung xe thì đầu còn lại sẽ gắn vào một tay đòn (cóthể là đòn trên hay đòn dưới) của hệ thống treođộc lập loại hai đòn

Khi hoạt động, tay đòn được nối với thanh xoắnsẽ xoay quanh bản lề lên xuống làm xoắn vặn vàđàn hồi Sự tác động đàn hồi của thanh xoắngiống như lò xo xoắn và nhíp lá

1.2.3.2     Bộ phận dẫn hướng.

*   Kết cấu bộ phận dẫn hướng trong hệ thống treo phụ thuộc.

ü    Loại sử dụng lò xo xoắn hay khí nén.

a Bộ phận dẫn hướng sử dụng lò xo trụ của hệ

thống treo phụ thuộc.

1 Đòn dẫn hướng chịu lực dọc phía trên 2 Đòn dẫn hướng chịu lực dọc phía dưới 3 Khớp nối đòn trên với khung xe  4 Khớp nối đòn dưới với khung xe  5.

Lò xo xoắn.

b Bộ phận dẫn hướng sử dụng bầu khí nén của hệ

thống treo phụ thuộc.

6 Ống giảm chấn  7 Dầm cầu chủ động  8 Đòn dẫn hướng chịu tác dụng của lực ngang  9 Khớp nối của đòn 8 với khung xe  10 Bầu chứa khí nén.

Bộ phận dẫn hướng sử dụng  loại lò xo trụ và bầu khí nén trong hệ thống treo phụ thuộc.

Loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủđộng của ôtô con và trên một số ôtô kháchhiện nay Gồm giảm chấn, lò xo hoặc các túi khínén, các thanh phản lực dọc và ngang (để truyềncác lực bên, lực phanh, lực kéo từ bánh xe qua cầulên khung vỏ xe)

Do lò xo và túi khí nén không có khả năngtruyền lực dọc và lực ngang, cho nên các thanh chịucác phản lực dọc và ngang làm nhiệm vụ là của bộphận dẫn hướng

Ưu điểm: Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo và

khí nén này chiếm ít không gian hơn loại nhíp, so vớihệ thống treo loại nhíp thì loại lò xo có trọng lượngnhỏ có tuổi thọ cao

Nhược điểm: Phải thêm các bộ phận giảm

chấn, dẫn hướng và hệ thống tạo khí nén

ü    Loại sử dụng nhíp.

Bộ phận dẫn hướng trong hệ thống treo phụ

thuộc.

1 Bánh xe  2 Dầm cầu  3 Khung xe  4 Khớp nối chịu lực dọc và lực ngang  5 Nhíp bộ  6 Bu lông bắt chặt

nhíp với dầm cầu.

Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp lá sử dụngquang treo nhíp thường xãy ra hiện tượng “tự xoay cầucủa ôtô” Hiện tượng này nếu xãy ra đối với cầudẫn hướng thì không có lợi, còn đối với cầu sauhiện tượng này thường dẫn đến dịch chuyển tâmquay vòng theo hướng thu nhỏ bán kính quay vòng

v   Kết cấu bộ phận dẫn hướng trong hệ thống treo độc lập.

ü    Cơ cấu hướng hai đòn.

Kết cấu bộ phận dẫn hướng, loại cơ cấu hainđòn trong hệ thống treo độc lập.

1 Bánh xe  2 Đòn trên  3 Khung xe  4.Trụ đứng   5.Khớp cầu trên   6.Khớp cầu dưới  7 Đòn  dưới  8.lò xo  9 Ống  giảm chấn  10 Khớp trụ dùng để

nối với khung xe.

Kết cấu hệ thống treo hai đòn ngang bao gồmmột đòn ngang trên và một đòn ngang dưới, cácđầu trong liên kết bằng khớp trụ với khung vỏ xe,các đầu ngoài liên kết bằng khớp cầu với trụđứng, đòn đứng nối cứng với trục bánh xe, ở đâyđòn đứng có chức năng như trụ đứng của hệ thốngtreo phụ thuộc, bánh xe có thể quay quanh đường củahai khớp cầu ngoài

Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung vớiđòn trên hoặc đòn dưới, giảm chấn cũng có thểnối với đòn trên hay đòn dưới Hai bên bánh xe này

đều dùng hệ thống treo loại này và được đặt đốixứng qua mặt phẳng dọc giữa ôtô.

Kết cấu hệ thống treo hai đòn ngang.

Trên hệ thống treo hai đòn ngang, các góc

nghiêng γ, góc nghiêng σ có quan hệ tổng(γ + σ )

không đổi, bởi vậy khi γ thay đổi tạo nên góc σ thayđổi làm ảnh hưởng tới sự chuyển động của ôtô

Sự dịch chuyển bên ∆B của bánh xe gây nênmài mòn lốp xe và giảm khả năng truyền lực bêncủa bánh xe

Mặt khác, sự thay đổi vết bánh xe liên quan đếnkhả năng ổn định của ôtô, vì vậy giá trị lệch bên

∆B được khống chế sao cho nhỏ nhất, hệ thống treohai đòn ngang có giá trị ∆B khá bé để bảo đảmtruyền tốt lực dọc các đòn có kết cấu đòn tamgiác Mômen phanh truyền qua các đòn trên và đòndưới:

·       Bằng nhau (Loại hình bình hành).

Khi sử dụng loại cơ cấu dẫn hướng hình bìnhhành, lúc ta nâng hay hạ một đoạn thì mặt phẳngquay của bánh xe sẽ chuyển dịch nhưng luôn songsong với nhau Do đó khắc phục hoàn toàn sự phátsinh mômen hiệu ứng con quay và triệt tiêu sự rungđộng của bánh xe đối với trục đứng của hệ thốnglái Trêng hợp này có thể hoàn toàn khắc phục đượcsự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh

xe, nhưng sự thay đổi ∆B lại tương đối lớn Do đó, lốp

xe nhanh mòn và ổn định ngang của bánh xe sẽ kémđi

Sử dụng cơ cấu dẫn hướng  hình bình hành, động

cơ được đưa ra xa hơn  về phía trước, nhưng khi đưa xađộng cơ ra phía trước thì kích thước của thùng xe vàkích thước khác hạn chế độ dài kích thước đònngang

Nhược điểm: Động học của các bánh xe phụ

thuộc vào độ dài của đòn dưới như trong hệ thốngtreo độc lập loại một đòn

Không bằng nhau (Loại hình thang).

Bộ phận dẫn hướng hệ thống treo độc lập

của ôtô.

     a) Bộ phận hướng phía trước của ôtô b) Bộ phận hướng phía sau của ôtô

1 Đòn dưới  2 Ống giảm chấn  3 Khớp nối của đòn dưới với khung xe  4 Mặt bích lắp với khung xe  5 Lò xo xoắn  6 Bánh xe  7 Khớp cầu 8 Đòn trên.

Khi ta nâng hay hạ bánh xe một đoạn h, góc quay

a của bánh xe sẽ giới hạn trong khoảng 50 ÷   60 Vớitrị số a như vậy mômen hiệu ứng con quay sẽ tựtriệt tiêu nhờ vào lực ma sát trong hệ thống, cùngvới sự thay đổi chiều rộng của vết bánh xe nó sẽđược bù lại do sự đàn hồi của lốp xe như vậy là lốp

xe không bị tựa trên mặt tựa

Đối với loại này, do sự khác nhau của đòn trênvà đòn dưới có thể bảo đảm hoàn toàn tính chấtđộng học của hệ thống treo, mặt dù về mặt lýthuyết thì khi dịch chuyển thẳng đứng chiều rộng cơsở cũng như độ nghiêng bên có thay đổi

Như vậy chỉ có cơ cấu dẫn hướng hình thang là

ưu điểm hơn cả

Ưu điểm: Trọng tâm của ôtô thấp, độ nghiêng

của thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ, ổn định khichuyển động ở tốc độ cao, độ mài mòn của lốp xenhỏ

Ngoài ra, nếu phối hợp tốt giữa hệ thống treotrước với hệ thống treo sau sẽ giảm được góc lắcdọc của ôtô Khối lượng phần không được treo nhỏ

sẽ bảo đảm độ êm dịu chuyển động trên đườngkhông bằng phẳng.

ü    Cơ cấu hướng loại nến.

Hình III.16 Cơ cấu hướng loại nến.

1 Bánh xe  2 Khung xe  3 Ống giảm chấn  4 Lò xo  5.

Vỏ nến  6 Nến.

Cơ cấu dẫn hướng loại nến bảo đảm khi dịchchuyển bánh xe không làm thay đổi các góc đặtcủa bánh xe, chiều rộng cơ sở của ôtô có thể sẽthay đổi một ít nhưng nhờ vào độ nghiêng ngang củabánh xe dẫn hướng bù lại nên coi như không đổi.Trọng lượng phần không được treo loại này bé nhất

Bộ phận hướng loại nến cũng làm triệt tiêuhoàn toàn sự lắc của bánh xe đối với trụ đứng Vìvậy sẽ làm mất khả năng phát sinh mômen hiệu

ứng con quay khi các bánh xe dịch chuyển thẳngđứng.

Nhược điểm của bộ phận hướng loại nến:

*       Vì thu gọn kết cấu của bộ phận híng nên lựcngang và mômen do lực ngang ở bánh xe tácdụng lên cơ cấu đòn có giá trị lớn, nên tuổithọ của cơ cấu giảm

*       Độ dịch chuyển tịnh tiến hai chiều của bộphận lớn nên khó giảm ma sát trong bộ phậnhướng cũng như khó bảo đảm độ kín

*       Khó bố trí được hệ thống treo lên ôtô đặcbiệt là khi bánh xe có độ dịch chuyển lớn, nhấtlà đối với phần tử đàn hồi là loại lò xo xoắnốc Lò xo xoắn ốc sẽ làm tăng độ dài củanến

Loại Mac Pherson.

Sơ đồ hệ thống treo phía trước loại Mac Pherson.

Hệ thống treo phía trước loại Mac Pherson của

ôtô BUICK – LACROSSE.

1 Đòn nối   2 Khớp trụ nối đòn dưới với khung xe  3 Đòn cân bằng   4 Ống giảm chấn   5.Khung liên kết với các đòn của hệ thống treo   6 Đòn dưới   7 Lò

xo  8 Mặt bích đêû lắp với khung xe  9 Khớp nối cố định giữa đòn dưới của hệ thống treo  10 Khớp B.

Bao gồm một đòn ngang dưới, giảm chấn đặttheo phương đứng - một đầu gối lên khối cầu B, mộtđầu bắt với khung ôtô, trục bánh xe được nối cứngvới vỏ giảm chấn và trục giảm chấn

Khả năng truyền lực của hệ thống: Lực dọcđược truyền qua đòn ngang, lực bên truyền qua đòndưới và khớp A Mômen phanh hoặc mômen kéođược truyền qua khớp A và B vào đòn ngang và tácdụng vào khung xe

Do giảm chấn vừa làm chức năng giảm chấnvừa làm trục đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn

Vì vậy, cần có độ cứng vững tốt và độ bềncao hơn, điều này dẫn đến kết cấu của giảm chấncó thể thay đổi cần thiết

Qua đây, chúng ta thấy khớp B chịu toàn bộ tảitác động lên trụ đứng, nên rất mau mòn, điều nàylàm hạn chế khả năng sử dụng cho các ôtô cótính việt dã cao

Hệ thống treo độc lập kiểu Mac – Pherson đượcsử dụng rộng rãi nhất ở hệ thống treo phía trướccủa các ôtô du lịch nhỏ và trung bình.

Đặc điểm:

          Có kết cấu tương đối đơn giản

          Do ít chi tiết nên nhẹ vì vậy có thể giảm khốilượng phần không được treo

          Do hệ thống treo chiếm ít không gian nên cóthể tăng không gian sử dụng của khoang động cơ

Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thốngtreo là lớn nên có thể thay đổi nhỏ của góc đặtbánh trước do lỗi lắp đặt hay do lỗi chế tạo chi tiết

Vì vậy, bình thường không cần thiết điều chỉnh cácgóc đặt bánh xe, trừ độ chụm

1.2.3.3     Bộ phận giảm chấn.

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại giảm chấn thủy lực:

Chất lỏng bị dồn từ buồng chứa này sangbuồng chứa khác kha các van tiết lưu rất bé nênchất lỏng chịu sức cản chuyển động rất lớn Sứccản này làm dập tắt nhanh các chấn động vànăng lượng của dao động bị mất biến thành nhiệtnăng nung nóng chất lỏng chứa trong giảm chấn

Giảm chấn ống.

Buồng điền đầy  2 Thanh dẫn hướng  3 Buồng dưới của xylanh làm việc  4 Đệm làm kín các tiết lưu 8 ở hành trình trả 5 Píttông có các lỗ tiết lưu  6 Các tiết lưu cung cấp chất lỏng từ buồng trên xuống buồng dưới khi trả  7 Đệm làm kín các tiết lưu 6 ở hành trình nén 8 Các lỗ tiết lưu cấp chất lỏng cho buồng trên khi ở hành trình nén  9 Đệm làm kín các

tiết lưu  10 ở hành trình trả.

Giảm chấn ống gồm ba phần chính:

Phần dẫn hướng 2 gồm pit tông 5 với các lỗtiết lưu 6 - 8 của xylanh làm việc 13 và các van 10 –

12 ở đáy của xylanh làm việc 13

Thanh 2 có píttông 5 ở đầu được nối với phầnkhông được treo Trong ống 14 là xylanh làm việc 13

Khoảng cách giữa ống 14 và xylanh làm việc 13phần không khí áp suất hơn cao so với khí trời, gọi làbuồng điền đầy- Đây là phần đặc biệt của giảmchấn ống- Trong buồng điền đầy- một phần là dầu,một phần là không khí có áp suất cao hơn áp suấtkhí trời

Xylanh làm việc thì chứa đầy dầu

Hoạt  động của giảm chấn:

Trong hành trình nén, khi thanh 2 đi vào xylanh làmviệc 13 (Đang đi xuống) thì một phần chất lỏng phíadưới trong xy lanh làm việc 13- có thể tích bằng thể

tích phần choán chỗ của thanh 2 trong hành trình sẽ chảy vào buồng điền đầy 1 qua ngỏ van mộtchiều có viên bi 12 Một phần buồng điền đầy 1 dochứa không khí có áp suất cao hơn áp suất khí trờimột ít Khi giảm chấn làm việc, chất lỏng bên tronggiảm chấn sẽ nóng lên nên tăng thể tích lên rõrệt; Để bù lại cần tăng áp suất không khí trongbuồng điền đầy.

nén-Trong quá trình nén thanh 2 và píttông 5 đi vàotrong xy lanh làm việc 13 Van nén 8 được mở ra, chấtlỏng từ buồng dưới píttông chảy lên buồng trênmột cách tự do Nhưng tất cả chất lỏng không thểlên được buồng trên của píttông vì thể tích của thanh

2 đi vào xy lanh làm việc 13 choán chỗ nên mộtphần chất lỏng( bằng thể tích chóan chỗ của thanh

2 trong hành trình nén ) sẽ chảy qua các lỗ 10 vàobuồng điền đầy làm tăng áp suất không khí bêntrong buồng này lên một ít

Trong hành trình trả thanh 2 và píttông 5 dịchchuyển lên trên, van 8 tự đóng lại và áp suất chấtlỏng trên píttông sẽ tăng lên

Nếu trả thì chất lỏng từ buồng trên sẽ chảyxuống buồng dưới của píttông 5 qua các lỗ tiết lưu

6  bên trong pittông 5

Thể tích trên píttông sẽ lớn hơn thể tích chấtlỏng chảy từ buồng trên píttông xuống buồng dưới