Thiết kế hệ thống treo oto máy kéo (kèm bản vẽ)

Mở đầu Thiết kế môn học kết cấu tính toán ô tô phần môn học "Kết cấu tính toán ô tô", nội dung thiết kế môn học để tiến hành tính toán thiết kế hệ thống ô tô dựa thông số biết Qua nhằm tìm hiểu thêm nắm vững kiến thức học để từ Nội dung thiết kế gồm phần : Phần I : Thiết kế tuyến hình Phần II : Tính toán động lực học kéo Phần III : Tính toán ổn định chuyển động Ô tô mẫu đợc giới thiệu xe MAZ 500A Nội dung thiết kế đợc hoàn thành dới hớng dẫn PGS.TS Cao Trọng Hiền Bộ môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận Tải Sinh viên thực Nguyễn Thanh Thu NộI DUNG Và PHƯƠNG PHáP TíNH TOáN\ Phần I: phân tích đặc điển kết cấu chọn sơ đồ thiết kế Khi tiến hành phân tích đặc điểm kế cấu hệ thống treo có phải lấy yêu cầu chúng làm sở Các yêu cầu là: Đảm bảo êm dịu cần thiết xe xhuyển động Độ êm dịu ô tô quân đợc đánh giá qua giá trị cho phép thông số nh: tần số giao động riêng, biên độ giao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất, v.v Sự thay đổi quỹ đạo lăn bánh xe không đáng kể để đảm bảo độ ổn định chuyển động tính thông qua ô tô Trọng lợng phần không đợc treo phải nhỏ Bao gồm: trọng lợng bánh xe, cghi tiết phận dẫn hớng, cầu xe (đối với treo phụ thuộc treo cân bằng) đồng thời phần trọng lợng phận đàn hồi giảm trấn Giảm trọng lợng phần không trêo làm giảm nhiều tải trọng động tác động lên phận đàn hồi thân xe, yêu cầu đợc nthực tốt treo độc lập Hệ thống treo phải đảm bảo có tuổi thọ cao, có độ tin cậy lớn sử dụng Tuổi thọ hệ thống treo ô tô nhiều cầu phụ thuộc chủ yếu vào loại sơ đồ treo, ô tô nhiều cầu có treo độc lập cụm treobị hỏng hoàn toàn xe hoạt động đợc Bảo vệ hệ thống treo khỏi bị ngoại lực phá huỷ vấn đề quan trọng, mà trớc hết phải bảo vệ phận đàn hồi Tuổi thọ hệ thống treo đợc xác định độ tin cậy nó, yếu tố chung cấu , hệ thống, độ tin cậy hệ thống treo phụ thuộc vào khả không bị tải khả truyền đợc lực cha kể đến trình tính toán Việc trống tải cho phận đàn hồi đợc thực cách bố trí phận hạn chế hành trình bánh xe hệ thống treo, phận hạn chế hành trình nhíp phụ, gối cao su Tải trọng không xét đến trình tính toán phận đàn hồi thờng lực dọc mômen truyền từ phần tử vận hành lên khung xe Để khắc phục tuợng phận đàn hồi thờng đợc gia cố thêm Đảm bảo thuận tiện, đơn giản trình sửa chữa yêu cầu phụ thuộc chủ yếu vào số lợng điểm phải bảo dỡng vị trí điểm xe( khớp nối, ổ trợt) để thoả mãn yêu cầu này, thông thờng ngời ta sử dụng khớp nối không bôi trơn nh: khớp nối cao su, khớp nối có ống bạc chất dẻo Phần II: tính toán thiết kế hệ thống treo Tính toán thiết kế hệ thống treo bao gồm: + Tính toán sơ đồ treo + Tính toán thông số dao động ô tô + Dựa vào thông số đảm bảo độ êm dịu chuyển động ô tô tiến hành tính toán thiết kế phận hệ thống treo I Tính toán sơ đồ treo Tính toán sơ đồ treo nhằm xác định thông số hệ thống treo nh: tần số dao động riêng thân xe, hệ số dập tắt dao động thân xe hành trình tĩnh, hành trình công tác bánh xe Xác định hệ số phân bố khối lợng đợc treo y =Jy/M.a.b đó: y- Hệ số phân bố khối lợng đợc treo M-Khối lợng phần tử đợc treo (N.s2/m) a, b - Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trớc tâm b/x cầu sau Jy - mômen quán tính khối lợng phần treo đối Trục qua trọng tâm phần treo vuông góc Với mặt phẳng đứng dọc xe Mômen quán tính khối lợng phần treo đợc tính nhu sau: (Jy = A.M.L2 =6725.2,725.0,2=3665,125(N.m.s2 Trong đó: A=0,13- 0,22 hệ số kinh nghiệm M= Ga g=6725 (N.s2/m) khối lợng đợc treo L=2,725 (m) chiều dài sở y =Jy/M.a.b = Xác định khối lợng phần treo phân bố lên cầu M1=M M2=M b g= L a g= L 11550(N.s2/m) 13450 (N.s2/m) .(M1,M2- Khối lợng phần treophân bố lên cầu trớc, sau (N.s2/m (a=1467 (mm), b=1258 (mm Xác định độ cứng lò so (Hình vẽ) Ct= M 2 = Trong : Ct- độ cứng treo (N/m) =(10-15)rad/s - tần số dao động riêng khối lợng phần treo Chọn = 10 rad/s Xác định hành trình tĩnh bánh xe ft = g/= : ft`- hành trình tĩnh bánh xe.(m) g =10 (m/s2) gia tốc trọng trờng Xác định hành trình động bánh xe fđ=ft.(1-1.5)= đó: fđ`- hành trìmh động bánh xe 6 Kiểm tra hành trình động bánh xe theo điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ fđ< -min > fđ +min= : - khoảng sáng gầm xe trạng thái tĩnh ô tô (m) min>0.1-0.15 (m)- khoảng sáng gầm xe sau bx dịch chuyển hết hành trình động.(m) kiểm tra hành trình động bảnh xe theo điều kiện không sảy va đập phần treo trớc phần không treo trớc phanh cấp tốc fđ > ft ma x hg b = đó: ma x = 0.75 - hệ số bám lớn bx với đờng hg= - chiều cao trọng tâm ô tô Xác định hệ số đập tắt dao động khối lợng phân treo h0= = Trong đó; h0 - hệ số đập tắt dao động khối lợng phân treo =(0.2-0.3) hệ số cản tơng đối II.tính toán thiết kế phân hệ thống treo 1.Tính toán thiêt kế hệ thống lò so Số lần dao động xelà: n=80 ữ 120 l/p ta chọn n=100 l/p 300 =1.732 n G g C= fa 2.2 = (N.m/s2) t Từ độ võng tĩnh lo so ta có: ft= độ cứng lo so cầu sau: Với g=10 m/s2 Chọn vật liệu thép, có độ cứng C= soắn cho phép []=(600 ữ 700) Mpa []= ứng suất 2.Tính toán thiết kế giảm chấn 2.1- tính toán kích thớc giảm chấn Hình vẽ Trọng lợng toàn xe: G=Ga1+Ga2=25000 (kg) G=250000 N từ ta chọn: đờng kính xi lanh công tác: dx=30 (mm), hành trình piton: Hp=90( mm), chiều dài kết cấu giảm chấn: Ln=Lo+Ly+Lm+Lc=234 (mm) đó: lo=(0.75 ữ 1.1)dx lo =1 dx =30 (mm) lm=(1.1 ữ 1.5)dx lm =1,5 dx =45 (mm) ly=(0.75 ữ 1.5)dx ly =1,5 dx =45 (mm) lc=(0.4 ữ 0.9)dx lc =0.8 dx =24 (mm) đờng kính đòn bẩy piton đờng kính xi lanh chọn nh sau dd=(0.4 ữ 0.6)dx dd =0.5 dx =15 (mm) D1=( 1.25 ữ 1.5)dx dd =1.5 dx =45 (mm) d1=1.1 dx=33 mm D=1.1 D1=49.5 mm 2.2- Hệ số cản giảm chấn hành trinh nén trả Để tính đợc tiết diện lỗ tiết lu cần phải xác định hệ số cản giảm chấn hành trình nén trả a- tỉ số truyền giảm chấn i= cos cos =1/0.866*0.342=3.33 đó: ,- góc đặt giảm chấn hai mặt phẳng dọc ngang =300,=700 b-Hệ số cản giảm chấn hành trình nén, trả nhẹ M . n = i2 M . Ktr= tr = i Kn= (KG.s/m) (KG.s/m) Trong đó: i tỉ số truyền giảm chấn M= Ga = trọng lợng phần đợc treo.((KG.s2/m) n = 30 = tần số dao động góc n- số dao động phần đợc treo n,tr - hệ số không chu kỳ hành trình nén trả n =3tr n +tr =0.04 n =0.01, tr =0.03 (n +tr =t, t =0.25 ữ 0.45) c- Hệ số cản giảm chấn hành trình nén, trả mạnh Knm=0.6 Kn = Ktr m=0.6 Ktrm= 2.3- Xác định lực sinh giam chấn a-hành trình nén, trả nhẹ Lực cản nén nhẹ: Pn=Kn.v1= Lực cản trả nhẹ: Ptr=Ktr v1= Trong đó: V1= 0.3 m/s tốc độ dịch chuyển giảm chấn van giảm áp bắt đầu mở b-hành trình nén, trả mạnh Lực cản nén mạnh: Pnm= Pn +Knm.(v2-v1)= Lực cản nén mạnh: Ptrm= Ptr +Ktrm.(v2-v1)= Trong đó: V2 =0.6 m/s- tốc độ dịch chuyển giảm chần van giảm tải mở hoàn toàn 2.4- xác định tiết diện lỗ tiết lu Chọn vận tốc tính toán giảm chấn Vp=(0.2-0.3) m/s Q Tiết diện lỗ tiết lu:S= 2.10 3.q.g = Trong đó: S- tiết diện lỗ tiết lu dầu giảm chần à0=0.6-0.75- hệ số lu lợng q-áp suất dầu (KG/cm3) g=10 m/s gia tốc trọng trờng Q- lu lợng dầu qua lỗ tiết lu giảm chấn + hành trình nén Q=Qn=Fđ.Vp= q=qn= p an Fd = k an v p Fd = + Trong hành trình trả Q=Qtr=(Fp- Fđ)Vp= k atr v p p q=qtr= Fp anF = Fp F = d d Trong đó: Qn,Qtr- lu lợng dầu ổ hành trình nén trả Fđ ,Fp -diện tìch đòn đẩy piston diện tích piston 2.5-Xác định thông số van thông van giảm chấn Thiếu 2.6- Xây dựng đờng đặc tính giảm chần Là đồ thị biểu diễn mối qua hệ lực cản giảm chấn vận tốc chuyển dịch piston Pa=f(vp) Đờng dặc tính giản chấn đợc xây dựng từ công thức F Pa= 2.10 3.g.à s vp2= Trong đó: F- diên tích công tác - F=Fđ-ở hành trình nén - F=Fp- Fđ-ở hành trình trả piston Vp=(0.3-0.5) m/s vận tốc dịch chuyển a hành trình nén Ta có : F=Fđ= Fd Pan= 2.10 g s vp2= b hành trình trả Ta có : F=Fp- Fđ= Patr= (F Fd ) p 2.10 g s 2 vp2= 2.7-Tính toán nhiệt cho giảm chấn Bao gồm: xác định công suất khuếch tán cho giảm chấn nhiệt nung nóng thành ống giảm chấn - Xác định công suất khuếch tán cho giảm chấn ( Ct f f t Nt= 2.Z T )= Trong đó: Nt- công suất khuếch tán cho giảm chấn Ct-độ cứng treo =(0.5-0.7)-hệ số sử dụng lợng cụm treo f-Tổng hành trình dịch chuyển bánh xe ft- hành trình tĩnh bánh xe Z-số lợng giảm chấn bố trí bánh xe =2-3- số chu kỳ khuếch tán T-chu kỳ dao động -Xác định nhiệt nung nóng thành ống giảm chấn t= Nt 427.K S +t0= đó: t, t0 nhiệt độ thành ống giảm chấn nhiệt độ môi trờng xung quanh S0- diện tích thành ống giảm chấn.(m2) K -hệ số truyền nhiệt vào không khí thành ống Giảm chấn 0.7 4.V K = b0.3 D = D- đờng kính giảm chấn [t] (110-120)0C 2.8-Kiểm tra điều kiện truyền nhiệt a- Công suất toả nhiệt giảm chấn NQ max=v .S.(Tmax-Tmt)/t= (kG.m/s) Trong : v=0.3(m/s) - vận tốc dịch chuyển piston =(50-70).427 kGm/m2 độ.giờ-hệ số truyền nhiệt Tmt=350C- nhiệt độ môi trờng Tmax=(120-130)0C nhiệt độ lớn giảm chấn S- diện tích vỏ giảm chấn D S=.D( +lgc)= (m2) D- đờng kính giảm chần lgc- chiều dài phầnchứa dầu giảm chấn lgc=2.hgc+(2-3)d= b.Công suất sinh giảm chấn làm việc với lực cản lớn Np max =1..hgc.P. ( kGm/s) Trong đó: =1.5- hệ số tăng lợng sức cản =(0.05-0.15)-hệ số thu lợng hgc- hành trình làm việc giảm chấn.(m) P- lực cản cực đại sinh làm việc giảm chấn - tần số dao động góc hệ thống treo c Kiểm tra điều kiện truỳen nhiệt NQ max> Np max 2.9-Kiểm tra điều kiện bền giảm chấn a.- kiểm tra bền xi lanh giảm chấn td= ( k ) + n k n [] - k-ứng suất kéo xilanh lực Pma x gây k= Pma x /.d.(D-d)=Kd.Z//.d.(D-d)= - n- ứng suất áp lực dầu gây n= Ptr max d Dd = [...]... kGm/s) Trong đó: 1 =1.5- hệ số tăng năng lợng sức cản =(0.05-0.15) -hệ số thu năng lợng hgc- hành trình làm việc của giảm chấn.(m) P- lực cản cực đại sinh ra khi làm việc của giảm chấn - tần số dao động góc của hệ thống treo c Kiểm tra điều kiện truỳen nhiệt NQ max> Np max 2.9-Kiểm tra điều kiện bền giảm chấn a.- kiểm tra bền xi lanh giảm chấn td= ( 2 k ) 2 + n k n [] - k-ứng suất kéo xilanh do lực Pma... quanh S0- diện tích thành ống giảm chấn.(m2) K -hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống Giảm chấn 0.7 4.V K = b0.3 D = D- đờng kính ngoài của giảm chấn [t] (110-120)0C 2.8-Kiểm tra điều kiện truyền nhiệt a- Công suất toả nhiệt của giảm chấn NQ max=v .S.(Tmax-Tmt)/t= (kG.m/s) Trong đó : v=0.3(m/s) - vận tốc dịch chuyển piston =(50-70).427 kGm/m2 độ.giờ -hệ số truyền nhiệt Tmt=350C- nhiệt độ môi trờng