thiết kế HỆ THỐNG TREO - ĐỘC LẬP - MỘT ĐÒN - LÒ XO(kèm bản vẽ)

Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ Trờng Đại Học giao thông vận tải Khoa khí Bộ môn khí ôtô Thiết kế Hệ thống treo - độc lập - đòn - Lò xo Phơng án thiết kế (1) - với số liệu Loại xe Con Ga1 (kg) 1155 Ga2 (kg) 1345 L (mm) 2725 Lốp xe 31 - R15 Giáo viên hớng dẫn: TS Nguyền Văn Bang Sinh viên thực : Phạm Anh Tuấn Lớp : Cơ khí ôtô K - 39 Xác định thông số hệ thống treo Hệ thống phân bố khối lợng phần treo Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ y = Trong đó: + M: Khối lợng phần treo ôtô (Ns2/m) + a, b: Khoảng cách từ trọng tâm khối lợng đợc treo đến cầu trớc, cầu sau (L = a + b) + Jy: Mômen quán tính khối lợng phần đợc treo trục qua trọng tâm vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe xe con, thông thờng y = 0,85 ữ 1,05 Vì coi dao động khối lợng đợc treo đặt lên cầu trớc cầu sau độc lập Tính độ cứng hệ thống treo Độ cứng hệ thống treo tải trọng cần đặt lên hệ thống để biến dạng đơn vị G= Trong đó: + Zt: Tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trạng thái tĩnh (tải trọng tĩnh) + ft: Độ vòng tĩnh hệ thống treo (hành trình tĩnh bánh xe) - Tải trọng tĩnh tác dụng lên hệ thống treo cầu trớc: Zt1 = = = 577.5 (KG) = 566.3(N) - Tải trọng tĩnh tác dụng lên hệ thống treo cầu sau: Zt2 = = = 672.5(KG) = 6597.5 (N) - Độ vòng tĩnh hệ thống treo cầu trớc (chọn theo kinh nghiệm tài liệu hớng dẫn) ft1 = 150 (mm) - Độ vòng tĩnh hệ thống treo cầu sau: để đảm bảo ôtô chuyển động êm dịu dao động lắc dọc ta chọn: ft2 = 1,1ftđ = 1,1 ì 150 = 165 (mm) Từ ta có: Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ - Độ cứng hệ thống treo cầu trớc: Ct1 = = 5665.3 = 37.8 (N/mm) 150 - Độ cứng hệ thống treo cầu sau: Ct2 = = 6597.2 = 39.98 (N/mm) 165 Tính hành trình động bánh xe Là dịch chuyển bánh xe từ vị trí tĩnh đến vị trí giới hạn ụ hạn chế hành trình biến dạng hết: fđ = (0,7 ữ 1,5)ft = 0,85 ft - cầu trớc: fđ1 = 0,85 ft1 = 0,85 ì 150= 127.5 (mm) - cầu sau: fđ2 = 0,85 ft2 = 0,85 ì 165 = 140.25 (mm) Xác định tần số dao động riêng khối lợng phần treo ft = = g = ft Phạm Anh Tuấn môn học 9,81 = 8.09 (rad/s) 0.15 Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ II Xây dựng đờng đặc tính hệ thống treo Là đồ thị biểu diễn quan hệ hàm số hành trình thẳng đứng cuae bánh xe (h) biến dạng lò xo Đặc tính động học hệ thống treo Sử dụng thông số đồ hoạ Các thông số chọn trớc: - Chiều dài đòn dọc dới 650 (mm) - Đờng kính thiết kế lốp xe: d0 = 762 (mm) Khi xe vợt chớng ngại vật (xét bánh xe sau - bánh xe chủ), bánh xe bị nâng lên khoảng h Chọn dẫn đòn dọc O1A O2B Khi Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ chuyển vị thẳng đứng hd Tâm trục bánh xe nằm đờng thẳng nối tâm khớp quay A B chuyển động song phẳng Điểm C điểm gắn lòỗ đòn dọc dới Điểm D tâm trục bánh xe Thanh O 1A chuyển động vị trí, ta có A1, A2, A3 C1, C2, C3, Do tơng quan động học ta có vị trí B1, B2, B3, D1, D2, D3, Từ sơ đồ động học ta xác định giá trị hành trình h2, h3, h4, f2, f3, Sau lập đồ thị h -f Xây dựng đờng đặc tính hệ thống treo Z - h - Phơng trình quan hệ Z, P, h, f: Zi = (Pi - Pi-1) Trong đó: f i + Zi-1 hi (1) + Phản lực thẳng đứng tác dụng lên lên bánh xe + Lực tác dụng lên lò xo + h: Hành trình thẳng đứng bánh xe + f: Biến dạng lò xo + C: độ cứng cuả lò xo (C = 25,64 N/mm) Khi ta có: P1 = n Pi = C f i i=2 Thay giá trị Pi vào (1) Z1 = Zi = Zi = (Pi - Pi-1) f i + Zi-1 hi Từ ta lập bảng giá trị tơng quan xây dựng đờng cong Z - h fi (mm) Phạm Anh Tuấn môn học hi (mm) Pi (N) Zi (N) Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô h1 = h2 = 20 h3 = 20 h4 = 20 h5 = 20 h6 = 20 P1 = P2 = 256,4 P3 = 512,8 P4 = 769,2 P5 = 1025,6 P6 = 1282 HK f1 = f2 = 10 f3 = 10 f4 = 10 f5 = 10 f6 = 10 Bộ Z1 = Z2 = 128,2 Z3 = 256,4 Z4 = 384,6 Z5 = 512,8 Z6 = 641 /2 / Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ III Tính lò xo Lò xo đóng vai trò phần tử đàn hồi hệ thống treo - Chọn lò xo hình trụ có đờng kính trung bình D(mm), tiết diện dây lò xo hình tròn có đờng kính d (mm) - Chọn vật liệu chế tạo lò xo thép hợp kim 60C2XA, có ứng suất xoắn giới hạn [] = 750 (N/mm2) - Chọn hệ số tải trọng động Kđ = 1,5; tính lò xo hệ thống treo cầu sau) - Chọn sơ hệ số đờng kính lò xo = 8= Tra bảng ta có: Hệ số hình dạng tiết diện độ cong lò xo K = 1,24 - Tính đờng kính dây lò xo: d 1,6 K ì Pmax ì [ ] (mm) Pmax: lực tác dụng lớn lên lò xo Pmax = Zt2 ì Kđ = 6597.2 ì1,5 = 9895.8 (N) d 1,6 Phạm Anh Tuấn môn học 1,24 ì 9895.8 ì = 18.3(mm) 750 Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ Chọn d = 19(mm) - Đờng kính trung bình lò xo: D = d = 8ì 19= 152 (mm) - Tính số vòng làm việc lò xo: n= Trong đó: + Môđun cản trợt (Môđun đàn hồi xoắn) + P = Zt2 = 6597.2 (N) + ft = ft2 = 165 (mm) Ta có: G = ì 104 MN/m2 = ì 104 N/m2 ì 104 ì 19 ì 165 n= = 9.28 (vòng) ì 83 ì 6597.2 n 10 (vòng) - Kiểm tra sức bền lò xo ứng suất soắn lò xo chịu tải trọng lớn =K ì Pmax ì D ì 9895.8 ì152 = 1,24 = 692.8 (N/mm2) 3 d ì 19 < [] = 750 N/mm2 (Đảm bảo điều kiện bền) - Đờng kính lò xo: Dn = D + = 152 + 19 = 161.5(mm) - Đờng kính lò xo: Dt = D - = 152 - 19 = 142.5 (mm) - Số vòng lò xo kể vòng không biến dạng: n0 = n + 0,75 = 10 +0,75 = 10.75 (vòng) - Khe hở hai vòng lò xo ứng với Pmax: Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ = (0,1 ữ 0,3)d = 1.6 ữ 4.8 (mm) Chọn = (mm) - Chiều cao nhỏ lò xo (lúc vòng xít nhau) Hmin = (n0 - 0,5)d = (10,75 - 0,5)19= 10,25 ì 19 = 194.75 (mm) (Vì đầu lò xo chịu nén đợc mài 3/4vòng) - Chiều dài lò xo ứng với Pmax Hp = Hmin + ì n = 194.75 + ì10 = 224.75 (mm) - Chiều dài tự lò xo : H0 = HP + ft = 224.75 + 165 = 389.75 (mm) - Bớc lò xo trạng thái tự do: t = d + 1,1 ft 165 = 19 + 1,1 = 37.15 (mm) n 10 - Để lò xo làm việc ổn định điều kiện Ta có: = H D phải đợc thoả mãn 389.75 = 2.56 < 152 Vậy lò xo đủ khả làm việc ổn định Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ IV Tính giảm chấn Chọn giảm chấn thuỷ lực dạng ống Chọn đờng kích thớc giảm chấn - Đờng kính xilanh công tác dlv = dP = 30 (mm) dP: Đờng kính pítông - Đờng kính xilanh công tác dx = dlv + 2a a: Chiều dài thành xilanh dx = 30 + 2ì2 = 34 (mm) - Đờng kính đẩy píttông: dt = 0,5 dP = 0,5 ì 30 = 15 (mm) - Đờng kính ống xilanh: dn = ( ữ 4) dt2 + dx2 = dn = 3dt2 + dx2 3,152 + 34 = 42,8 (mm) - Chiều dài phần chứa dầu: lg = (3 ữ 5)dx lg = 4dx = ì 34 = 132 (mm) - Chọn hành trình dịch chuyển pítyông: HP > f = ft2 + fđ2 = 132 + 112,2 = 244,2 (mm) Chọn HP = 250 (mm) Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 10 Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ Tính hệ số lực cản giảm chấn K Cì M = Trong đó: + K: Hệ số lực cản quy dẫn bánh xe giảm chấn đặt hệ thống treo (Ns/m) + : Hệ số dập tắt dao động tơng đối + C: Độ cứng hệ thống treo (Nm-1) + M: Khối lợng phần đợc treo Từ ta có: K=2 C ì Zt 39.98 ì103 ì 6597.2 = ì 0,2 = 2074.08 (Ns/m) g 9,81 Chọn giảm tốc không đối xứng - Hệ số lực cản tính cho hành trình nén: Kn = 2K ; 1+ Kn = ì 2074.08 = 1185.19 (Ns/m) + 2,5 ( hệ số tỷ lệ; chọn = 2,5) - Hệ số lực cản tính cho hành trình trả: Ktr = Kn = 2,5 ì 1185.19 = 2962.98 (Ns/m) Đặc tính giảm chấn Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ tác dụng lên píttông giảm chấn Pa tốc độ chuyển dịch tơng đối píttông với xilanh Va Pa = Ka V na Trong đó: + Ka: Hệ số lực cản thực tế giảm chấn (Ns/m) + n: Số mũ trạng thái; n = ữ 2; xét chọn n = Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 11 Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ Đặc tính giảm chấn thuỷ lực tuyến tính không đối xứng Nghĩa hệ số lực cản khác hành trình trả nén Pan = Kan ì Van Patr = Katr ì Vatr Tốc đọ Van, Vatr lấy giới hạn 0,3 ữ 0,52 m/s Chọn Van = Vatr = 0,45 m/s Xác định tiết diện lỗ tiết lu dầu - Lợng chất lỏng píttông đẩy giây Q = FP ì Zt Trong đó: + FP: Diện tích píttông làm việc + Zt: Vận tốc píttông - Lợng chất lỏng qua van tiết lu giây Qv = à0 ì fv ì Trong đó: ì P + à0: Hệ số lu lợng (à0 = 0,65) + fv: Diện tích lỗ van + P: áp suet chất lỏng ( = ì 10-7 kg/m3) Cân lợng chất lỏng píttông đẩy giây chất lỏng qua van tiết lu ta có: FP ì Zt = à0 ì fv ì ì P ì Fp2 ì Zt2 P= 2g ì ì fv2 - Lực cản giảm chấn: Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 12 Trờng Đại học Giao thông vận tải môn khí ôtô Bộ ì Fp3 ì Zt2 Zg = FP ì P = = A ì Zt g ì ì fv Để đảm bảo đờng đặc tính tuyến tính: Zg = K ì Zt = A ì Z t K = A ì Zt ì Fp3 ì Zt2 K= 2g ì ì fv2 Suy ra: fv = ì Fp3 ì Zt 2g ì ì K Thay số ta có: K = 1189,68 (Ns/m) à0 = 0,65 g = 9,81 ì dP2 ì 0,032 Fp = = 4 Zt = 0,45 m/s = ì 10-7 kg/m3 Thay vào công thức tính fv ta có: fv = ì Fp3 ì Zt ì 10 ì ( ì 0,032 ) ì 0,45 -10 = (M2) = 2,4 ì 10 2g ì ì K ì 9,81ì 0,65 ì 1189,68 ì Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 13 [...]... tải môn cơ khí ôtô Bộ 2 Tính hệ số lực cản của bộ giảm chấn K Cì M = Trong đó: + K: Hệ số lực cản quy dẫn về bánh xe của giảm chấn đặt trong hệ thống treo (Ns/m) + : Hệ số dập tắt dao động tơng đối + C: Độ cứng của hệ thống treo (Nm-1) + M: Khối lợng phần đợc treo Từ đó ta có: K=2 C ì Zt 39.98 ì103 ì 6597.2 = 2 ì 0,2 = 2074.08 (Ns/m) g 9,81 Chọn bộ giảm tốc không đối xứng - Hệ số lực cản tính cho hành... ; 1+ Kn = 2 ì 2074.08 = 1185.19 (Ns/m) 1 + 2,5 ( là hệ số tỷ lệ; chọn = 2,5) - Hệ số lực cản tính cho hành trình trả: Ktr = Kn = 2,5 ì 1185.19 = 2962.98 (Ns/m) 3 Đặc tính của giảm chấn Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tác dụng lên píttông của bộ giảm chấn Pa và tốc độ chuyển dịch tơng đối của píttông với xilanh Va Pa = Ka V na Trong đó: + Ka: Hệ số lực cản thực tế của giảm chấn (Ns/m) + n: Số... V na Trong đó: + Ka: Hệ số lực cản thực tế của giảm chấn (Ns/m) + n: Số mũ trạng thái; n = 1 ữ 2; xét chọn n = 1 Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 11 Trờng Đại học Giao thông vận tải môn cơ khí ôtô Bộ Đặc tính của giảm chấn thuỷ lực tuyến tính không đối xứng Nghĩa là hệ số lực cản khác nhau ở hành trình trả và nén Pan = Kan ì Van Patr = Katr ì Vatr Tốc đọ Van, Vatr lấy trong giới hạn 0,3 ữ 0,52 m/s Chọn... trong một giây Qv = à0 ì fv ì Trong đó: 2 ì gì P + à0: Hệ số lu lợng (à0 = 0,65) + fv: Diện tích lỗ van + P: áp suet của chất lỏng ( = 9 ì 10-7 kg/m3) Cân bằng lợng chất lỏng píttông đẩy trong 1 giây và chất lỏng qua van tiết lu ta có: FP ì Zt = à0 ì fv ì 2 ì gì P ì Fp2 ì Zt2 P= 2g ì à 0 ì fv2 - Lực cản của giảm chấn: Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 12 Trờng Đại học Giao thông vận tải môn cơ khí ôtô... 0,45 m/s = 9 ì 10-7 kg/m3 Thay vào công thức tính fv ta có: fv = ì Fp3 ì Zt 9 ì 10 7 ì ( ì 0,032 ) 3 ì 0,45 -10 = (M2) 2 3 = 2,4 ì 10 2g ì à 0 ì K 2 ì 9,81ì 0,65 ì 1189,68 ì 4 Phạm Anh Tuấn môn học Thiết kế 13