Tính toán thiết kế hệ thống treo trên cơ sở xe FORD EVEREST

Nhiệm vụ - Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô; - Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh; - Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 4

1.1 Nhiệm vụ, công dụng, yêu cầu, phân loại, 4

1.1.1 Nhiệm vụ 4

1.1.2 Công dụng 4

1.1.3 Yêu cầu 5

1.1.4 Phân loại 6

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo 7

1.2.1 Bộ phận đàn hồi 7

1.2.2 Bộ phận dẫn hướng 10

1.2.3 Bộ phận giảm chấn 11

1.3 Lưa chọn phương án thiết kế 12

1.4 Nội dung, phương pháp nghiên cứu 12

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu 12

1.3.2 Nội dung 12

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 13

2.1 Tính toán các thông số cơ bản 13

2.1.1 Các thông số ban đầu 13

2.1.2 Tính các thông số cơ bản 14

2.2.Tính toán thiết kế hệ thống treo trước 21

2.2.1 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo trước 21

2.2.2 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính 22

2.2.3 Động học hệ treo hai đòn ngang 34

2.3 Tính toán hệ thống treo sau 51

2.3.1.Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo sau 51

2.3.2 Tính toán nhíp 51

2.3.3.Chọn và tính bền một số bộ phận chính 62

CHƯƠNG 3: CHẨN ĐOÀN VÀ BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA

HỆ THỐNG TREO 75

3.1 Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo trước 75

3.1.1.Chẩn đoán hệ thống treo trước 75

3.1.2 Trình tự tháo hệ thống treo trước 76

3.1.3.Bảo dưỡng và sửa chữa 77

3.1.4.Lắp hệ thống treo trước 77

3.2 Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chữa hệ thống treo sau 79

3.2.1 Chẩn đoán hệ thống treo sau 79

3.2.2 Trình tự tháo hệ thống treo sau 80

3.2.3 Bảo dưỡng sửa chữa 81

3.2.4 Trình tự lắp hệ thống treo sau 81

KẾT LUẬN 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự phát triển kinh tế hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai trò hết sức quantrọng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tôtrên thế giới phát triển ngày càng cao, đã cho ra đời nhiều loại xe ô tô hiện đại phục vụcho nhu cầu sử dụng của con người Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ôtôngày càng được quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng của ôtô

Đối với Việt Nam mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nước ngoài cùngvới đó là thuế nhập khẩu,thuế xuất khẩu, thuế tiêu thụ đặc biệt… Đã làm cho giá xe tăngcao, gây khó khăn cho người tiêu dùng Ngoài ra khi xe chuyển động trên đường có rấtnhiều yếu tố tác động như: Tải trọng, vận tốc chuyển động, lực cản không khí, điều kiệnmặt đường những yếu tố này luôn luôn thay đổi và gây ảnh hưởng không nhỏ tới quátrình chuyển động của xe Chúng làm quá trình chuyển động của xe mất ổn định, gây mệtmỏi cho người sử dụng, làm giảm tuổi thọ của xe và đặc biệt là gây mất an toàn tínhmạng cho người ngồi trên xe Hệ thống treo trên ôtô có vai trò hết sức quan trọng, nó gópphần nâng cao độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô Có rất nhiều hệ thống treo vớicấu tạo, chức năng và công dụng khác nhau, mỗi loại lại có các ưu, nhược điểm riêng.Việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao tínhtiện nghi và độ êm dịu cho xe.Với các lý do trên em chọn đề tài“Tính toán thiết kế hệthống treo trên cơ sở xe FORD EVEREST” với mục đích xây dựng quy trình tính toánthiết kế cho một xe cụ thể để phục vụ cho ngành công nghiệp ô tô trong nước ngày càngphát triển

Trong quá trình nghiên cứu đồ án, em nhận được sự giúp đỡ của các thầy trong bộmôn, cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Nguyễn Công Tuấn đã giúp em thực hiện đồ

án của mình nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót

Em mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 11 năm 2016

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Xuân Sinh

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO1.1 Nhiệm vụ, công dụng, yêu cầu, phân loại

1.1.1 Nhiệm vụ

- Tiếp nhận và dập tắt các dao động của mặt đường với ô tô;

- Truyền lực dẫn động và truyền lực phanh;

- Đỡ thân xe và duy trì mối quan hệ hình học giữa thân xe và bánh xe trong mọiđiều kiện chuyển động

1.1.2 Công dụng

Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với cáccầu hay hệ thống chuyển động Hệ thống treo được hiểu ở đây là hệ thống liên kết mềmgiữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi cóchức năng chính sau đây:

+ Tạo điều kiện thực hiện cho bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳngđứng với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động êm dịu, hạn chế tới mức có thểchấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như lắc ngang, lắcdọc;

+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc và lực bên; + Xác định động học chuyển động của bánh xe, truyền lực kéo và lực phát sinh ra do

ma sát giữa mặt đường và các bánh xe, lực bên và các mômen phản lực đén gầm và thânxe;

+ Dập tắt các dao động thẳng đứng của khung vỏ sinh ra do mặt đường không bằngphẳng;

+ Khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng xẽ chịu ảnh hưởng của nhữngdao động do mặt đường mấp mô gây ra Những dao động này ảnh hưởng xấu đến tuổi thọcủa xe, hàng hoá, và đặc biệt là người ngồi trên xe Vì vậy, tính êm dịu của xe là mộttrong những tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng của xe;

+ Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các daođộng và các va đập trên xe để bảo vệ hành khách, hành lý và cải thiện tính ổn định

1.1.3 Yêu cầu

a Phần tử đàn hồi

Phần tử đàn hồi dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đậpđột ngột từ đường lên, đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi ô tô chuyển động Để thực hiệncác nhiệm vụ trên, phần tử đàn hồi phải có độ cứng phù hợp với tải trọng của xe, nhằmtạo ra dao động với tần số thấp của thân xe theo yêu cầu đề ra (do tải trọng của xe thực tế

là luôn biến động, có lúc ô tô đủ tải, có lúc ô tô non tải, do vậy cần thiết phải có phần tửđàn hồi thay đổi độ cứng theo tải trọng) Chuyển dịch của phần tử được treo không quálớn Kết cấu nhỏ gọn, đảm bảo trọng tâm xe thấp Làm việc tin cậy an toàn, tuổi thọ cao,chăm sóc bảo dưỡng đơn giản, thuận tiện, quá trình làm việc êm dịu không có sự va đậpcứng

b Phần tử dẫn hướng

Phần tử dẫn hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mô men từ mặt đườnglên khung xe (hay vỏ xe) Động học của phần tử dẫn hướng xác định đặc tính dịchchuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quay vòngcủa ô tô Để thực hiện chức năng, nhiệm vụ trên, phần tử dẫn hướng cần đảm bảo các yêucầu cơ bản sau:

+ Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động;

+ Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng  vì khi  thay đổilàm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi Khi bánh xe dịch chuyểnthẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thay đổi góc  ), làm thay đổi quĩ đạochuyển động của ô tô làm cho ô tô không bám đúng đường;

+ Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe mà khônggây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh treo;

+ Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyển thẳng đứng và

sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vào nhau;

+ Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé Bộ phận hướng có ảnhhưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi (khoảng cách nhíp), tuỳ theo bộ phậnhướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, bộ phận nhíp còn ảnh hưởng đến vị trí tâmcủa độ nghiêng bên;

+ Bộ phận hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tô thuận tiện;

+ Kết cấu bộ phận hướng đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảo dưỡng;

+ Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo

c.Phần tử giảm chấn

Giảm chấn để dập tắt các dao động của thân xe và lốp xe bằng cách chuyển cơ năngcủa các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển động.Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng giảm chấn thuỷ lực

Để đảm bảo thực hiện được nhiệm vụ trên, giảm chấn cần phải:

+ Dập tắt nhanh các dao động của thân xe có tần số và biên độ lớn;

+ Dập tắt chậm các dao động của thân xe có tần số và biên độ nhỏ;

+ Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe;

+ Làm việc ổn định khi ô tô chuyển động trong các điều kiện đường xá khác nhau vànhiệt độ không khí khác nhau;

-Loại dầm xoắn;

-Loại 4 thanh nối;

-Loại lò xo (lá nhíp).

*Hệ thống treo độc lập

Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo co chuyển vị của các bánh xe trên cùng 1 cầu

là độc lập đối với thùng xe (Khi một bánh xe chuển vị không xảy ra chuyển vị liên kếtcủa bánh xe còn lại) Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau:

1 Thùng xe; 2 Bộ phận đàn hồi; 3.Bộ phận giảm chấn; 4 Dầm cầu

5 Các đòn liên kết của hệ treo

1.2 Cấu tạo chung của hệ thống treo

Trên ô tô hiện nay thường sử dụng 2 nhóm hệ thống treo là hệ thống treo phụ thuộc

và hệ thống treo độc lập Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhiều ở ô tô tải còn hệ thốngtreo độc lập được sử dụng ở nhiều ô tô du lịch.Hệ thống treo gồm 3 bộ phận cơ bản là:

Bộ phận dẫn hướng, bộ phận đàn hồi và bộ phận giảm chấn

1.2.1 Bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn hồi là bộ phận mềm nối giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần

số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60  80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể

bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phươngthẳng đứng Nó bao gồm 1 hay 1 số phần tử đàn hồi và được chia ra loại phần tử đàn hồi

bằng kim loại ( nhíp, lò xo trụ, thanh xoắn) và phần tử đàn hồi phi kim loại ( vấu cao su,khí nén, thuỷ khí…).

Lò xo trụ chủ yếu sử dụng trong ô tô du lịch làm bộ phận đàn hồi Lò xo trụ có thể

có tiết diện tròn hay vuông

Hình 1.3 Lò xo trụ.

1 Dầm cầu; 2 Đòn dưới; 3.Lò xo trụ.

Lò xo trụ được làm từ dây thép lò xo đặc biệt, quấn thành hình ống Khi đặt tải lên

lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do nó bị nén Lúc này, năng lượng ngoại lực được dự trữ và vađập bị giảm bớt Lò xo được dùng nhiều ở xe du lịch với hệ thống treo độc lập

*Thanh xoắn

Thanh xoắn được dùng ở một số ô tô du lịch, có kết cấu đơn giản nhưng bố trí khókhăn vì thanh xoắn có chiều dài khá lớn Nó là một thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn

hồi xoắn của nó cản lại “sự lắc” của xe Một đầu thanh xoắn được cố định vào khung, đầukia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn.Thanh xoắn cũng có thể được dùng làm thanh ổn định.

1 Bình chứa khí; 2 Bộ giảm chấn; 3 Bộ dẫn hướng.

Bộ phận đàn hồi loại khí có cấu tạo theo kiểu bình cao xu, trong đó có chứa khí nén

Có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo ( bằng cách thay đổi áp suất bên trongphần tử đàn hồi ) để cho ứng với tải trọng tĩnh khác nhau thì độ võng tĩnh và tần số daođộng riêng không đổi

*Đàn hồi thuỷ khí

1

3 5

4

2

Hình 1.5 Bộ phận đàn hồi thủy khí.

1 Chất khí; 2 Pít tông ngăn cách; 3 Van tiết lưu

4 Pít tông và đòn đấy giảm chấn; 5 Chất lỏng

Bộ phận đàn hồi thủy khí là sự kết hợp của cơ cấu điều khiển thủy lực và cơ cấu chấp hành là khí nén.Hệ treo thuỷ khí có bộ phận đàn hồi và giảm chấn kết hợp Bộ phận thuỷkhí có 2 buồng: Buồng trên là khí nén, buồng dưới là chất lỏng Ngăn cách 2 buồng

là màng cao xu hoặc piston Phần thân là ống giảm chấn Bên trong ống giảm chấn là chất lỏng điền đầy giữa ống xi lanh và piston, có các van tiết lưu cho phép dầu chảy qua

Do làm kín chất lỏng dễ dàng hơn chất khí nên bộ phận đàn hồi thủy khí gọn hơn bộ phậnđàn hồi khí.

*Đàn hồi loại cao su

Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe Vấu cao su hấp thụ dao động nhờ sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạngdưới tác dụng của ngoại lực

1.2.2 Bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng dùng để xác định động học và tính chất dịch chuyển của các bánh xetương đối với khung hay vỏ xe Nó còn được dùng để truyền lực dọc (lực kéo hoặc lựcphanh), lực ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh

Bộ phận dẫn hướng phải có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng Điều này phụ thuộcvào số khớp, số điểm phải bôi trơn của hệ thống treo và số các đăng ( đối với bánh xe chủđộng ).Trọng lượng bộ phận dẫn hướng và đặc biệt là phần không được treo phải nhỏ.Khi giảm được trọng lượng phần không được treo sẽ làm tăng độ êm dịu của xe

L

a

ahz

hZ

aL

hL

L

1

2 3

aa

1 2 3

Hình 1.6 Bộ phận dẫn hướng

1 Bộ phận dẫn hướng 1 đòn ngang; 2 Bộ phận dẫn hướng 2 đòn ngang bằng nhau;

3 Bộ phận dẫn hướng hai đòn ngang không bằng nhau.

1.2.3 Bộ phận giảm chấn

Hiện nay thường dung hai loại giảm chấn:

- Giảm chấn đòn;

- Giảm chấn ống: Giảm chấn 1 lớp vỏ và giảm chấn 2 lớp vỏ.

*Bộ giảm chấn đòn

Giảm chấn đòn có cấu tạo như hình vẽ Thân giảm chấn được bắt với khung xe, cần lắc nối với dầm cầu Bên trong giảm chấn có xi lanh, 2 piston tì vào cam quay có gắn van 1 chiều, các van tiết lưu và đường dẫn dầu nối các không gian A và B Bên trong xi lanh chứa dầu

12

54

32

8

Hình 1.7 Bộ phận giảm chấn đòn 1.Cam quay; 2 Mức dầu; 3 Cần lắc; 4 Đòn dọc; 5 Gắn với dầm cầu;

6 Van tiết lưu 2; 7 Đường dầu 2;8 Van 1 chiều;9 Đường dầu 1;

10 Van tiết lưu 1; 11 Lò xo yếu; 12 Lò xo van mạnh

5.Buồng chứa dầu; 6 Pít tông; 7 Van một chiều;8 Khoang chứa khí

-Giảm chấn ống hai lớp vỏ

Hình 1.9 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai

lớp vỏ có tác dụng hai chiều Trong đó: 1 Khoang vỏ trong; 2 Phớt làm kín; 3 Bạc dẫn hướng;

4 Vỏ chắn bụi; 5 Đũa đẩy; 6 Piston; 7 Van cố định; 8 Vỏ ngoài

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế

Căn cứ vào nhiệm vụ đồ án được giao và phân tích kết cấucủa các hệ thống treo ởtrên, từ nhiệm vụ đề tài được giao là: “Tính toán thiết kế hệ thống treo trên cơ sở xeFORD EVEREST” Sinh viên chọn phương án thiết kế treo cầu trước là hệ thống treođộc lập dùng đòn kép thanh xoắn, hệ treo cầu sau loại nhíp với ống giảm chấn

1.4 Nội dung, phương pháp nghiên cứu

1.4.1 Phương pháp nghiên cứu

Đồ án được thực hiện bằng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thông qua việc tínhtoán thiết kế theo các tài liệu tiêu chuẩn đã được công bố, cùng với đó là kết hợp nghiêncứu tham quan thực tế đối với loại xe cơ sở thiết kế

1.4.2 Nội dung

Đồ án gồm ba chương:

-Chương 1: Tổng quan về hệ thống treo;

-Chương 2: Tính toán thiết kế hệ thống treo;

-Chương 3:Chẩn đoán và bảo dưỡng sửa chửa hệ thống treo

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO2.1 Tính toán các thông số cơ bản

2.1.1. Các thông số ban đầu

5 Trọng lượng không tải

Phân bố lên cầu trước

Phân bố lên cầu sau

6 Trọng lượng toàn bộ

Phân bố lên cầu trước

Phân bố lên cầu sau

7 Khối lượng không treo cầu trước

Khối lượng không treo cầu sau

Mkt

Mks

116,6

81,9

81 , 9 6 , 116 11924 2

81 , 9

N G

* Xác định độ cứng của hệ thống treo trước (độ cứng của lò xo )

Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợpvới tần số dao động trong khoảng n = 60  90 l/ph chọn sơ bộ n=80

Độ cứng của hệ thống treo được tính toán theo công thức :

)2 = 23561,38 ( N/m)

Độ cứng của một bên hệ treo ở trạng thái đầy tải:

)2 = 31238,72 (N/m)

Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình:

CT =

22

0 1

g

= 891,1.9,812.27400,05 = 160 (mm)

Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh với CT = 27400,05 (N/m)

Từ công thức: f0

T =

T C

g M

.2

 Ở chế độ không tải: f0

T =

T

T C

g M

.2

.0

= 30.7,8

 = 74,52 (l/ph) Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đềunằm trongkhoảng 6090 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra Do đố với bộ phận đàn hồi

cố độ cứng CT = 27400,05(N/m) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết kế

 Xác định hành trình động của bánh xe (độ võng động của hệ treo):

Theo điều kiện: fđ H0 - Hmin

Trong đó: - H0: Khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh

- Hmin: Khoảng sáng gầm xe tối thiểuHmin = 210 (mm)

 H0  fđ + Hmin = 128+ 210 = 338(mm)

 H0 338 (mm)

Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xẩy ra va đập cứng vào ụ đỡtrước khi phanh:

Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và đầu

xe sẽ bị dìm xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi

- Chiều dài cơ sở xe L = 2680( mm)

- Chiều cao cơ sở xe hg = 550 (mm)

Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn: KTB

Hệ số dập tắt dao động của hệ treo:

D = 2..(rad/s)

hgPp

Trong đó: - : Hệ số cản tương đối  = 0,2.

tt t ts

1, 75 160

Z

*Trường hợp tải trọng động theo phương thẳng đứng

Tải trọng động tác dụng lên một bánh xe cầu trước khi đầy tải

1,8 160



Thay vào (1.1) ta được:

Trong đó: - G=GT1.g Trọng lượng đặt lên cầu

- Ga1: Khối lượng đặt lên cầu trước khi xe đầy tải Ga1 =994,5 kg

- Z2: Phản lực thẳng đứng tác dụng lên một bánh xe phía sau khi đầy tải

Z2=0,5 Z1P=0,5.m1P.G=0,5.m1P.Ga1.g

Z2=0,5 L b(1 J m b·..g hg).994,5.9,81

- hg : Chiều cao trọng tâm xe hg =550mm

- : Hệ số bám dọc x=0,8

- G: Trọng lượng đặt lên cầu trước G=Ga1.g.

- Ga1: Khối lượng đặt lên cầu trước khi đầy tải =994,5

- Gy=G.y(đối với một bánh xe)

X 0 2787,2 0

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống treo trước

2.2.1 Xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo trước

Đặc tính đàn hồi là quan hệ giữa phản lực pháp tuyến (Z) tác dụng lên bánh xe và

độ biến dạng của hệ thống treo (f) đo ngay tại trục bánh xe, tức là quan hệ hàm Z = g(f).Đường đặc tính đàn hồi là cơ sở đánh giá và thiết kế về mặt êm dịu,do đó tính toán, thiết kế cần xây dựng đường đặc tính đàn hồi của hệ thống treo

Đặc tính đàn hồi thường được xây dựng với các giả thiết:

- Bỏ qua ma sát và khối lượng phần không được treo Nếu có số liệu về khối lượng phần không được treo thì có thể trừ đi phần khối lượng này khi tính phản lực Z;

- Xem như đặc tính có dạng tuyến tính;

- Tải trọng lớn nhất có thể truyền qua hệ thống treo trước:

Zmax =kđ.Ztt

Trong đó Ztt= 891,1.9,81

2 =4371 (N)

→Zmaxt = 1,8.4371 = 7868 (N)

- Hành trình làm việc của hệ thống treo trước khi phần tử đàn hồi phụ làm việc:

Khi lò xo biến dạng đến chạm ụ cao su thì lúc này độ cứng của hệ thống tăng lên

(C = Cc +Cp) Nhờ đó đảm bảo được Zmax trong giới hạn fđ cho phép Do phần tử đàn hồiphụ là cao su nên có độ Cp cứng thay đổi theo tải trọng có nghĩa là đường đặc tính phituyến Độ biến dạng được thừa nhận khi tính toán là 1/3 chiều cao làm việc của ụ cao su.Đối với xe du lịch fcst = (0,2 ÷ 0,3).fđ = (0,2 ÷ 0,3).128 = (25,6 ÷ 38,4) (mm)

Từ các thông số chính và tính toán ta xây dựng được đặc tính đàn hồi của hệ thống treotrước:

Hình2.3 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo trước

2.2.2 Động học hệ treo hai đòn ngang

a Xác định độ dài đòn ngang và vị trí các khớp bằng phương pháp đồ thị

Các bước cụ thể như sau: (Vẽ với tỉ lệ 1: 2 )

- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường dd;

- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vuông góc với dd;

- Trên Aod đặt AoBo = B/2 = 740 (mm);

- Bo là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường;

- Tại Bo dựng Boz vuông góc với dd;

Hình 2.4 Đồ thị xác định độ dài hai đòn ngang

D2 , D3 là vị trí khớp cầu ngoài của hai đòn ngang ứng với trạng thái hệ treo biến dạng

Như vậy C1 và D3 sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp trong của đòndưới.C2 và D2 sẽ cùng nằm trên một cung tròn có tâm là khớp trong của đòn trên

-Nối C1D3 và C2D2

- Kẻ đường trung trực kk và k’k’ của C1D3 , C2D2;

- Từ A4 kẻ đường tt // dd;

- Xác định giao điểm O2 của tt với k’k’ O2 chính là tâm khớp trụ trong của đòn dưới;

- Khoảng cách từ O2 tới đường đối xứng của xe phải sao cho có thể bố trí khoang chứahàng hoặc cụm máy Nếu nó không phù hợp thì có thể cho phép thay đổi khoảng sánggầm xe trong giới hạn cho phép.Nối BoA5 và kéo dài cắt đường kéo dài O2C2 tại P (tâmquay tức thời của bánh xe).Nối PC1 và kéo dài cắt kk tại O1(Khớp trụ trong của đònngang trên );

- Đo khoảng cách O1C1 và O2C2 rồi nhân tỉ lệ ta đựơc độ dài đòn trên và đòn dưới của hệtreo: Ld = 376(mm) Lt = 290(mm)

b.Xác định các phản lực và lực tác dụng lên cơ cấu

t t

t

 =878,06

140 90

Như vậy tại trường hợp này các lực tác dụng lên các khớp như sau:

Tại A: AMz=8780,44(N).Tại E: Ey=343,59(N)Tại H: HFy=344,95 (N)

Việc phân tích ảnh hưởng của lực Z cũng tương tự như phần trên

Lực X trong mặt phẳng (XOZ) gây ra mômen:

n r

Trong đó: - M1: Mômen cản quay vòng M1=2.Gbx.f.c.

r

X.0

=2787, 2.0, 0160,045 = 991 (N.m)

(Xe tham khảo ta chọn ls =45 mm)

Sy gây ra các phản lực tại Avà B:

M(B)=ASy.(m+n) – Sy.t =0 Chọn t = 110 mm)

ASy=

n m

t

S y



.. = 991.0,110,16 = 681,31 (N.m)

M(A)=BSy.(m+n) – Sy.s =0 Chọn s = Kr –t = 50 ( mm)

BSy=

n m

s

S y



..

M z

 =55, 740,16 =348,38 (N)

Trụ đứng:Tại đầu A

348,38( )681,31( )4729,53( )

MZ Sy Mx

MZ Sy Mx

MZ sy MX

cy cx x Cz

MZ Sy Mx

y x z

( ) : 3484( )

x z

Fy Fx x Fz

( ) : 441,81( )

cy cx x Cz

Fy Fx x Fz

Tại D:Dưới tác dụng của Cy ta có phản lực Dy và Ey:

My(E)=0Dy.(t1+t2)-Cy.t2=0

Dy=Cy. 1 2

2

t t

t

 =13579,14.0,14 0,09

14,0

t

 =13579,14.0,14 0,09

09,0

2

d d

d

 =8503,58

17 11

2

d d

1

d d

a.Đòn ngang dưới

Đòn ngang dưới có cấu trúc hình chữ A được bắt vào thân xe qua 2 khớp trụ Đầungoài bắt với cam quay Rô tuyn Việc sử dụng 2 đầu trong nối với thân xe bằng khớp bản

lề để tăng độ cứng vững cho hệ treo.Trạng thái chủ lực chủ yếu là kéo, nén, uốn, tiết diệncủa đòn ngang dưới, tham khảo và khi kiểm bền giả thiết rằng: một phần càng chữ A chịutoàn bộ tải trọng Do vậy có thể tính toán như sau:

 Trường hợp 1: Chỉ có lực Z

Fy = 878,06 N

Fz = 8780,44 N

Đòn ngang dưới sẽ chịu kéo và uốn dọc:

Fz đóng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy

Hình 2.8.Sơ đồ phân bố lực Z tác dụng lên đòn ngang dưới

- Ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức:

Thay vào ta có: max = 3/2 8780,44/2400 = 5,49(N/mm2)

Với vật liệu thép 50Xb=700 Mpa

[] = b / 2n = 2.1,5700 233,3( /N mm2)

max< [].với n = 1,5: hệ số an toàn

Vậy đòn ngang dưới thoả mãn điều kiện bền về mặt cắt

+ Thành phần Fz gây ra mômen uốn dọc có giá trị lớn nhất tại điểm bắt của đòn ngang vào khung xe Do khớp nối là khớp trụ do đó tại tâm khớp mômen uốn sẽ bằng 0 Ta kiểm nghiệm tại mặt cắt sát gần đó (mặt cắt 1-1)

Ứng suất uốn lớn nhất được xác định theo công thức:

3 3

Hình 2.9.Sơ đồ phân bố lực Z và X tác dụng lên đòn ngang dưới

Fz: Đóng vai trò là lực cắt và gây ra mô men uốn dọc trong mặt phẳng (zoy) + ứng suất tiếp max:max =

S

Q y

.2

mm h

- Thành phần Fx gây ra lực cắt và mômen uốn ngang trong mặt phẳng (xoy).

+ứng suất tiếp max xác định theo công thức:

max =

S

Q y

.2

mm h

Hình 2.10 Sơ đồ phân bố lực Z và Y tác dụng lên đòn ngang dưới

Đòn ngang dưới sẽ chịu nén và uốn dọc:

- Fz đóng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy.

+ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức:

max = 3/2 Qy/S  []

Qy: Lực cắt ngang Qy = Fz = 8503,58 (N)

S: Diện tích tiết diện S = 40.60 = 2400 (mm2)

Thay vào ta có: max = 3.8503,58

2.2400 = 5,3(N/mm2)Với vật liệu thép 50Xb=700(Mpa)

[] = b / 2n = 700 233( / 2)

2.1,5 N mm

max< []

với n = 1,5: Hệ số an toàn

Với đòn ngang dưới thoả mãn điều kiện bền về mặt cắt

+ Thành phần Fz gây ra mô menuốn dọc có giá trị lớn nhất tại điểm bắt của đòn ngangvào khung xe Do khớp nối là khớp trụ do đó tại tâm khớp mômen uốn sẽ bằng 0 Takiểm nghiệm tại mặt cắt sát gần đó (mặt cắt 1-1)

ứng suất uốn lớn nhất được xác định theo công thức:

’u = M J y

x

u

 [u]

Mu : Mô men uốn trên mặt cắt ngang

Jx: Mô men quán tính của mặt cắt ngang

y: Tung độ của điểm đang xét đến trục trung hoà oz

3 3



bh

= 320000 (mm4)y: lấy tại điểm có tung độ max y = 30 (mm)

Thay các giá trị trên vào công thức ta có:

Trường hợp 1: Qc= Fy=878,06 (N).

Trường hợp 2: Qc= F x2 F y2  4729,53 2  658, 07 2  4775,1( ).N

Trường hợp 3: Qc=Fy=22082,71(N)

Ở đây ta tính cho trường hợp 3 có lực cắt lớn nhất Qc=22082,71 (N)

-S:Diện tích tiết diên nguy hiểm mặt cắt E-E

4

15 14 , 3

Vậy rôtuyn đảm bảo bền cắt

 Tính theo ứng suất uốn

2 22082,71.9

15 4 3

Trong hệ thống treo, lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động

Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z, mà khôngtruyền lực dọc lực ngang

Dựa vào chế độ tải trọng đã phân tích ở phần động lực học, ta thấy rằng trường hợptải trọng động trị số Z có giá trị lớn nhất nên ta cần thiết kế theo chế độ tải trọng này

- Lt: Chiều dài đòn ngang trên lt=290(mm).

Bước 1:Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép 50CrV4 có ứng suất tiếp tuyến =1600(MN/

m2)(theo tài liệu CTM tập II)

- Đường kính dây lò xo:d=1020(mm)

- Tỷ số đường kính :c= 8 mm ( )

d

D

D:đường kính trung bình của lò xo

Bước 2:Tính đường kính dây lò xo d và số vòng làm việc n:

Đường kính dây lò xo được tính theo công thức:

d1,6

c F

k max.

k: Hệ số xét đến độ cong của dây lò xo:

3 8 4

2 8 4 3

4

2