Nghiên cứu, tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống treo xe city car

Trong trường hợp xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng t

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của

TS Hoàng Thăng Bình Đề tài được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

và Trường Cao Đẳng Nghề GTVT TW3 Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là độc lập, hoàn toàn trung thực và chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 9 năm 2013

Tác giả

Nguyễn Minh Đức

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

DANH MỤC BẢNG BIỂU 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 9

Chương 1 TỔNG QUAN 11

1.1 TÌNH HÌNH PHÁT TRIỂN XE CITY CAR TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 11

1.1.1 SMART FOR TWO 12

1.1.2 FIAT 500 13

1.1.3 TOYOTA SCION IQ 14

1.1.4 ASTON MARTIN CYGNET 15

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 16

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 17

1.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU 17

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 17

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO 18

2.1 Cấu tạo chung của hệ thống treo 18

2.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống treo 20

2.2.1 Công dụng 20

2.2.2 Yêu cầu 21

2.2.3 Phân loại 21

2.2.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc 21

2.2.3.2 Hệ thống treo độc lập 23

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế 35

2.3.1 Hệ thống treo trước 35

2.3.2 Hệ thống treo sau 37

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 3D VÀ KIỂM NGHIỆM 38

3.1 TÍNH TOÁN 38

3.1.1 Các thông số tính toán: 38

3.1.2 Tính toán phần tử đàn hồi 41

3.1.3 Tính toán phần tử giảm chấn 46

3.1.4 Kiểm tra bền chi tiết 58

3 1 4 1 i m tr đồ động h : 58

3 1 4 2 Cá h độ t i tr ng: 62

3 1 4 3 i m tr n á ụm hi ti t: 68

3.2 THIẾT KẾ 3D 74

3.2.1 Phần mềm thiết kế 74

3.2.2 Thiết kế 3D lò xo giảm chấn 77

3.2.3 Thiết kế 3D ống giảm chấn 81

3.2.5 Ghép các chi tiết thành bộ giảm chấn 84

3.2.6 Thiết kế 3D thanh đòn ngang chữ A 86

3.3 Kiểm nghiệm bền trên máy tính 89

3.3.1 Trình tự kiểm nghiệm bền trên phần mềm 3D 89

3.3.2 Kiểm nghiệm bền và kết quả của thanh đòn ngang chữ A 89

Chương 4 ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT NÂNG CAO TÍNH NĂNG 93

DỄ CHẾ TẠO HẠ GIÁ THÀNH SẢN XUẤT 93

4.1 Trình độ công nghệ gia công ở Việt Nam 93

4.1.1 Công nghệ gia công tại Việt Nam 93

4.1.2 Các công nghệ chế tạo trong gia công áp lực 94

4.1.2.1 Chế tạo các chi tiết dạng tấm vỏ 94

4.1.2.2 Chế tạo chi tiết dạng khối 96

4.1.2.3 Chế tạo chi tiết dạng ống 97

4.1.2.4 Công nghệ uốn tấm 99

4.2 Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao tính dễ chế tạo 100

4.2.1 Chính sách Nhà nước 100

4.2.2.Thị hiếu, tập quán 101

4.2.3 Giải pháp chế tạo 101

4.2.3.1 Giải pháp chế tạo càng chữ A 101

4.2.3.2 Chế tạo ty đẩy 103

4.2.3.3 Giải pháp chế tạo lò xo đàn hồi 104

4.2.3.4 Giải pháp chế tạo ống giảm chấn 106

KẾT LUẬN 107

DANH MỤC BẢNG BIỂU

B ng 3- 1 Th ng ố tính toán 38

B ng 3- 2 Các thông số n đầu của hệ thống treo trước: 42

B ng 3- 3 Các thông số n đầu của hệ thống treo sau: 44

B ng 3- 4 Th ng ố h nh h 59

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1 1: H nh dáng ên ngoài ủ xe SMART FOR TWO 12

Hình 1 2: H nh dáng ên ngoài ủ xe FIAT 500 13

Hình 1 3: H nh dáng ên ngoài ủ xe TOYOTA SCION IQ 15

Hình 1 4: H nh dáng ên ngoài ủ xe ASTON MARTIN CYGNET 16

Hình 2 1: Cấu tạo hệ thống treo xe du lịch 18

Hình 2 2: Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 22

Hình 2 3: Các ki u hệ thống treo phụ thuộc 23

Hình 2 4: S đồ nguyên lý của hệ treo 2 đòn ng ng 24

Hình 2 5: Các ki u hệ thống treo độc lập 24

Hình 2 6: Một số dạng lò xo đặc biệt 26

Hình 2 7: S đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson 28

Hình 2 8: Mối quan hệ động h c của hệ treo Mc.Pherson 29

Hình 2 9: S đồ nguyên lý hệ treo h i đòn d c 30

Hình 2 10: Sự th y đổi góc nghiêng trục cầu sau khi thân xe nghiêng 30

Hình 2 11: S đồ nguyên lý hệ treo đòn d c có thanh ngang liên k t 32

Hình 2 12: S đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng 34

Hình 2 13: S đồ hệ treo đòn héo 34

Hình 2 14: S đồ hệ thống treo khí 35

Hình 3 1: Đặ tính đàn hồi của hệ thống treo 39

H nh 3 2: Đặc tính gi m chấn của hệ thống treo 48

Hình 3 3: Các thông số của gi m chấn 50

Hình 3 4: Đặc tính gi m chấn của hệ thống treo trước 52

H nh 3 5: H đồ động h hệ thống treo Mc.Pherson 59

H nh 3 6: H đồ i m tr động h hệ thống treo M Pher on 62

H nh 3 7: S đồ lự trong trư ng h p hị t i tr ng động 63

H nh 3 8: S đồ lự trong trư ng h p hị lự ph nh ự đại 64

H nh 3 9: S đồ lự trong trư ng h p hị lự ên ự đại 67

H nh 3 10: S đồ lự tá dụng lên đòn ng ng hi hị t i tr ng động 69

H nh 3 11: S đồ lự tá dụng lên đòn ng ng hi hị lự éo, ph nh ự đại 70

H nh 3 12: S đồ hị lự đòn ng ng hi hị lự ên ự đại 73

Hình 3 13: Logo phần m m Solidworks 75

Hình 3 14: Hộp thoại SolidWorks 77

Hình 3 15: Cửa sổ mới 78

H nh 3 16: Đư ng xoắn tâm lò xo 79

Hình 3 17: Lò xo 79

H nh 3 18: ò xo hoàn h nh 80

Hình 3 19: Cửa sổ ống gi m hấn 81

H nh 3 20: Đư ng nét 2D ống gi m chấn 81

H nh 3 21: H nh 3D ống gi m chấn 82

H nh 3 22: ống gi m chấn hoàn h nh 83

H nh 3 23: Ty đẩy n 83

H nh 3 24: Ty đẩy hoàn h nh 84

Hình 3 25: Giao diện Assembly 85

Hình 3 26: Bộ gi m chấn 86

Hình 3 27: Khối n 87

Hình 3 28: Biên dạng của càng 87

H nh 3 29: Càng n 88

Hình 3 30: Càng chữ A hoàn ch nh 88

Hình 3 31: Mô hình 3D càng chữ A 89

H nh 3 32: S đồ đặt lự trong trư ng h p chịu lực phanh cự đại 90

Hình 3 33: Hình nh hi lưới 90

Hình 3 34: K t qu ki m nghiệm càng chữ A trư ng h p chịu lực phanh cự đại 91

Hình 3 35: K t qu ki m nghiệm trong trư ng h p chịu lực chịu lực ngang lớn nhất 92 Hình 4 1: Các cụm chi ti t chính trong ô tô con 93

Hình 4 2: Chi ti t dạng tấm và công nghệ dập vuốt 95

Hình 4 3: Dập vuốt thủy ứng dụng chất l ng 96

Hình 4 4: Chi ti t dạng khối và công nghệ 96

Hình 4 5: Quy trình công nghệ và khuôn dập khối 97

Hình 4 6: Nguyên lí dập chi ti t ống chữ T 98

Hình 4 7: Các dạng s n phẩm ứng dụng IHU 99

Hình 4 8: Công nghệ uốn tấm đi n hình 99

Hình 4 9: Công nghệ uốn tấm đi n hình 100

Hình 4 10: Biên dạng đ càng chữ A 101

H nh 4 11: Đ càng chữ A hoàn ch nh 102

Hình 4 12: Vi n bao bên ngoài càng chữ A 102

Hình 4 13: Càng chữ A n 103

Hình 4 14: Càng chữ A hoàn ch nh 103

Hình 4 15: Phôi thép trụ 104

H nh 4 16: Ty đẩy hoàn ch nh 104

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Zt: tải trọng tĩnh tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng ft

ft: biến dạng tĩnh của hệ thống treo đo tại trục bánh xe

Zđ: tải trọng động tác dụng lên bánh xe gây ra biến dạng fđ

fđ: biến dạng thêm của hệ thống treo dưới tác dụng của tải trọng động

Gat: trọng lượng toàn bộ phân bố lên cầu trước, Gat = 415 [kg]

Gkt: trọng lượng phần không được treo ở cầu trước [kg]

Gct: trọng lượng của cầu trước [kg]

Gbx: trọng lượng của bánh xe [kg]

fcs - biến dạng của cao su [mm]

fts: độ võng tĩnh của hệ thống treo sau [mm]

ftt: độ võng tĩnh của hệ thống treo trước [mm]

Zlx: Lực tác dụng lên lò xo

K: Hệ số tính đến sự tăng ứng suất ở bề mặt trong của lò xo

G: Mô đun đàn hồi xoắn

t : Bước xoắn của lò xo

Kgn, Kgt: hệ số cản giảm chấn ở hành trình nén và trả

Vg: vận tốc của piston giảm chấn

z : Độ dịch chuyển của piston giảm chấn

C: độ cứng của hệ thống treo

M: Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo

Pt : áp suất khoang giảm chấn ở hành trình trả

pn : áp suất trong khoang giảm chấn ở hành trình nén

Nt : Công suất tiêu thụ của giảm chấn

Kgn, Kgt: hệ số cản giảm chấn ở hành trình nén và trả

z : Độ dịch chuyển của piston giảm chấn

m: số mũ có giá trị phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu

t: Hệ số truyền nhiệt của giảm chấn ra không khí

Sg: Diện tích ngoài cuả giảm chấn Sg được tính như sau:

tm : Nhiệt độ môi trường

 - Hệ số quy dẫn hệ số cản của giảm chấn về trục bánh xe

ZC: Lực cản dao động của hệ thống treo

VC:Tốc độ dao động tương đối giữa khung và vỏ

Pg: Lực cản tác dụng lên Piston giảm chấn

Vg: Tốc độ dịch chuyển tương đối của piston đối với xilanh

t: Chiều dày thành giảm chấn

và nhỏ gọn Những chiếc xe này có tên gọi là city car hay smart car Tại sao hiện nay nhiều nước trên thế giới lại phải nghiên cứu và phát triển những dòng xe nhỏ như vậy?

Hệ thống treo của dòng xe này có cấu tạo như thế nào, nguyên lý hoạt động của chúng

có khác gì so với hệ thống treo của những dòng xe bình thường hay không? Liệu chúng

ta có thể nghiên cứu, thiết kế tạo ra những sản phẩm tương tự có giá thành hạ, phù hợp với điều kiện giao thông ở Việt Nam được không? Đây là một bài toán tương đối khó đặt ra cho những kỹ sư thiết kế ô tô ở nước ta hiện nay

Trong sự phát triển đó việc tìm hiểu rõ các vấn đề về hệ thống treo của loại xe này là rất cần thiết nhằm tạo điều kiện thuận lợi cho việc thiết kế, chế tạo, sử dụng, sửa chữa bảo dưỡng và cải tiến hệ thống treo Với mục đích đó trong giới hạn thời gian, đề

tài này chỉ giới hạn trong việc “Nghiên cứu, tính toán thiết kế và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống treo xe city car” thông qua việc tìm hiểu, học hỏi về dòng xe mới

và vận dụng các kiến thức đã học Việc kiểm nghiệm trên máy tính sẽ giúp cho việc thiết kế hệ thống treo trên ôtô trực quan, ít tốn chi phí và hiệu quả kinh tế cao hơn

Những chiếc xe đầu tiên của dòng xe city car ra đời tại Nhật Bản dưới bàn tay

của các kỹ sư và các nhà thiết kế người Nhật Phần lớn các mẫu xe city car tại các quốc

gia Châu Á trong đó có Việt Nam được trang bị động cơ có dung tích xilanh từ 0.6 đến 1.5 lít Nhỏ gọn để dễ dàng xoay chuyển trong những không gian chật hẹp của đô thị,

động cơ nhỏ gọn tiết kiệm nhiên liệu, đồng thời vẫn đảm bảo sự tiện nghi và an toàn của một chiếc xe hơi so với xe máy… đó là những lý do để những chiếc city cars ngày càng trở nên phổ biến trên đường phố Với việc xuất hiện ngày càng nhiều những đô thị lớn với mật độ dân cư đông đúc, thì thị trường của city cars cũng ngày càng có nhiều những thương hiệu xe hơi tham gia, từ những hiệu xe phổ thông cho đến những thương hiệu chuyên sản xuất xe sang trọng cũng muốn giành thị phần trong phân khúc của những chiếc xe hơi siêu nhỏ này

1.1.1 SMART FOR TWO

Ra đời cách đây hơn 10 năm, mẫu xe thoạt trông như đồ chơi này là một đại diện tiêu biểu nhất cho dòng xe đô thị, cực kỳ thích hợp khi cần di chuyển những khoảng cách ngắn trong thành phố, dễ dàng luồn lách trên đường và ở các bãi đậu xe chật chội với chiều dài trục cơ sở chỉ vào khoảng 1.8m Tuy ngắn hơn gần 1m so với chiếc Mini Cooper và chỉ có thể chở 2 người, không gian của cabin không gây cảm giác tù túng, đặc biệt là khoảng không trên đầu khá thoải mái được đánh giá cao hơn một đối thủ khác là chiếc Fiat 500 Với kích thước hạn chế, Smart For Two hầu như không có không gian cho hành lý, nhưng vẫn có thể mang được những vật dụng, túi xách nhỏ cho sinh hoạt hàng ngày

Hình 1 1: H nh dáng ên ngoài ủ xe SMART FOR TWO

Mức tiêu thụ nhiên liệu cũng là một ưu điểm khác của Smart For Two, động cơ

3 xy lanh 70 mã lực chỉ tiêu thụ khoảng 7 lít nhiên liệu cho 100km Khung xe bằng thép dập liền khối đảm bảo sự cứng chắc cho chiếc xe trông có vẻ mong manh này khi xảy ra va chạm Ngoài ra, Smart For Two còn có rất nhiều phiên bản khác như mui trần, động cơ điện và cả phiên bản độ Brabus công suất cao Tuy nhiên, vì kích thước khá nhỏ, nên ở bản mui trần khi xếp mui sẽ hạn chế tầm quan sát phía sau Với mục đích thiết kế là một phương tiện di chuyển những quãng ngắn trong thành phố nên một

số tiện nghi là trang bị tiêu chuẩn thông thường trên các dòng xe khác thì với Smart For Two đều được tối giản đáng kể, chẳng hạn như điều hòa nhiệt độ và radio đều là tùy chọn

1.1.2 FIAT 500

Fiat 500 là sản phẩm đánh dấu sự trở lại của nhà sản xuất xe hơi Ý sau 2 thập niên vắng bóng trên thị trường Bắc Mỹ, và ngay lập tức được yêu thích, với vẻ ngoài gồm các đường nét bo tròn mềm mại theo phong cách retro hoài cổ và đậm chất Ý, lấy cảm hứng từ phiên bản Fiat 500 vào năm 1957, khiến chiếc hatchback 3 cửa, 4 chỗ này được xem là chiếc xe đẹp nhất trong dòng xe city car

Hình 1 2: H nh dáng ên ngoài ủ xe FIAT 500

Nội thất theo phong cách tối giản và cũng mang phong cách retro ăn ý với vẻ ngoài, cùng vóc dáng nhỏ gọn có nhiều điểm tương đồng với chiếc Mini Cooper khiến Fiat 500 trở thành đối thủ cạnh tranh trực tiếp với Mini

Hàng ghế trước thật sự thoải mái kể cả cho người có chiều cao trên 1,8m Và nếu không trang bị tùy chọn nóc xe bằng kính thì khoảng thông phía trên đầu sẽ được nâng cao hơn Tuy vậy, không gian của hàng ghế sau thích hợp cho các túi mua sắm hơn là để chở người Tay lái của 500 nhẹ nhàng và linh hoạt Là một chiếc city car nhưng 500 còn có cả chức năng lái “Sport” Không thể so sánh tính năng lái thể thao của 500 với một chiếc Porsche hay Lotus, nhưng cũng rất thú vị và thoải mái với một chiếc xe nhỏ Vẻ ngoài của Fiat 500 còn trở nên sành điệu hơn nữa với phiên bản mui xếp mềm Fiat 500C, hay càng tăng thêm tính thời trang khi kết hợp với thương hiệu Gucci để cho ra phiên bản Fiat 500C by Gucci Bên cạnh đó là các phiên bản Sport và Abarth tăng thêm sức mạnh cho động cơ và phiên bản động cơ điện Fiat 500BEV

1.1.3 TOYOTA SCION IQ

Với chiều dài trục cơ sở chưa đến 2m, Scion iQ là một chiếc xe đô thị được xếp vào hàng nhỏ nhất Trên thực tế, iQ là chiếc xe 4 chỗ ngắn nhất thế giới, và được xem

là đối thủ trực tiếp của chiếc Smart For Two, nhưng ưu điểm của iQ so với Smart là nó

có hàng ghế thứ hai, với cấu trúc 3+1 có thể chở được 4 hành khách, gồm 2 người lớn phía trước và 2 trẻ em phía sau iQ còn có giải pháp không gian thông minh khá ấn tượng, khi dashboard và ghế phụ phía trước có thể thụt sát hơn về phía kính chắn gió, giúp tăng không gian cho ghế sau để một người lớn có thể ngồi vừa

Hình 1 3: H nh dáng ên ngoài ủ xe TOYOTA SCION IQ

Trên thực tế, kích thước của iQ là xấp xỉ Smart For Two, nên hàng ghế sau chỉ

có thể vừa một người lớn phía ghế phụ, trong khi không gian phía sau ghế lái thậm chí còn khó khăn cho cả trẻ em Động cơ 1.0L, 67 mã lực và 1.3L, 90 mã lực cùng vóc dáng vô cùng nhỏ gọn khiến iQ rất linh hoạt trong nội đô, tuy nhiên việc tăng tốc là một vấn đề đối với công suất động cơ nhỏ như vậy Cầm lái iQ rất nhẹ nhàng, và với chiều dài cơ sở ngắn nên vòng cua của iQ cực kỳ nhỏ, nhưng lại có nhược điểm là thân

xe bị bồng bềnh Trọng lượng nhẹ cũng khiến chiếc xe thiếu ổn định ở vận tốc cao Tuy là chiếc xe rất nhỏ nhưng iQ có đến 10 túi khí là trang bị tiêu chuẩn, và chất lượng nội thất được xem là phiên bản thu nhỏ của một chiếc Lexus

1.1.4 ASTON MARTIN CYGNET

Mercedes có A-Class, Audi có A1, BMW sau 1-series đã cho ra mắt cocept city car chạy điện i3 Thế nhưng đến nay, thương hiệu xe hơi hạng sang cao nhất tham gia vào dòng xe này chính là Aston Martin, với chiếc Cygnet Có thể dễ dàng nhận thấy ngoại hình của Cygnet khá giống với iQ Đó là vì chiếc Aston Martin này được phát triển dựa trên khung sườn của chiếc Toyota, nhưng tất cả những phần còn lại đều đạt tiêu chuẩn đẳng cấp và mang dấu ấn của Aston Martin, như khe tản nhiệt và hốc hút gió bên hông phía trước cửa đặc trưng của thương hiệu xe sang Anh

Hình 1 4: H nh dáng ên ngoài ủ xe ASTON MARTIN CYGNET

Khá nhiều các chi tiết được làm bằng tay, nên cần đến 150 giờ công để hoàn thiện một chiếc xe nhỏ như Cygnet, không kém là bao so với 200 giờ để hoàn thành một chiếc DB9, đủ để thấy đẳng cấp của Cygnet như thế nào trong thế giới city car Nội thất chính là phần thể hiện rõ nhất sự sang trọng, với bảng điều khiển và ghế ngồi đều bọc da khâu tay, trong khi trần xe bọc da lộn Alcantara Về vận hành, có một chút thất vọng khi Cygnet chạy trên đường không khác gì chiếc iQ, khi động cơ vẫn giữ nguyên và thay đổi duy nhất là bộ mâm bánh xe Dĩ nhiên, một chiếc city car thì không cần phô diễn quá nhiều sức mạnh động cơ, và Cygnet thì đủ khiến người lái tự hào khi ngồi trên một chiếc xe đẹp như một biểu tượng thời trang cao cấp

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

Từ những vấn đề đặt ra như trên mục tiêu của đề tài là nghiên cứu, thiết kế tính toán và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống treo trên xe city car Từ đó đưa ra phương

án thiết kế, tính toán và kiểm nghiệm trên máy tính hệ thống treo xe city car để mang lại hiệu quả kinh tế cho việc sản xuất ôtô sau này, giảm được chi phí sản xuất, thời gian thử nghiệm, giảm giá thành cho ngành chế tạo ôtô

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là hệ thống treo lắp lên xe city car bốn chổ ngồi, động cơ đặt sau, hộp số năm cấp và hệ thống treo độc lập kiểu MacPherSon

1.4 PHƯƠNG PHÁP TIẾP CẬN VÀ NGHIÊN CỨU

Với đối tượng nghiên cứu là hệ thống treo lắp trên xe city car, tác giả lựa chọn phương pháp nghiên cứu là tiếp cận, tìm hiểu, nghiên cứu các mẫu xe city car của các nước trên thế giới như Ấn Độ, Hàn Quốc, Mỹ, Đức, Nhật Bản, Malaysia…từ đó lựa chọn cho mình phương án thiết kế Áp dụng các công cụ tính toán mô phỏng hiện đại trong 3D để kiểm nghiệm

1.5 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu một số mẫu xe city car điển hình của các nước trên thế giới;

- Phân tích, lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo;

- Tính toán, thiết kế 3D và kiểm nghiệm hệ thống treo;

- Đề xuất giải pháp kỹ thuật nâng cao tính dễ chế tạo, hạ giá thành sản xuất

Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO

2.1 Cấu tạo chung của hệ thống treo

Hình 2 1: Cấu tạo hệ thống treo xe du lịch

Hệ thống treo xe con gồm các bộ phận chính sau đây :

- Bộ phận đàn hồi: là bộ phận nối mềm 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 phương thẳng đứng

Trên xe con bộ phận đàn hồi thường gặp là loại:

- Nhíp lá

- Lò xo trụ

- Lò xo côn hoặc lò xo xếp

- Bộ phận dẫn hướng: cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị

trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt chức năng này Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là : sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (z) Mối quan

hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe

ở các vị trí khác nhau

- Bộ phận giảm chấn: đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa

bánh xe và thân xe Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động Trên các

xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực va đập truyền từ bánh xe lên khung

- Thanh ổn định: trên xe con thanh ổn định hầu như đều có Trong trường hợp

xe chạy trên nền đường không bằng phẳng hoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên của bánh xe với mặt đường Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệch phản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tải nhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe còn thân nối với vỏ nhờ các ổ đỡ cao su

- Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình: 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

- Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe :

Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thùng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau

2.2 Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống treo

2.2.1 Công dụng

Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh

xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo 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 tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)

- Truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với

khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên ), mô men chủ động, mô men phanh

2.2.2 Yêu cầu

a) Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của

xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau)

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 mãn mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

d) Không gây nên tải trọng tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ

Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn

ốc, bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì người ta

sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và được bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp Hai đầu nhíp được uốn tròn lại để một đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc khung xe bằng quang treo để cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả năng truyền lực dọc và ngang

Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn thì phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được

nối với khớp trụ (hình 2.1) Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng

xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”

Hình 2 2: Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3 Gi m chấn 4 Đòn d dưới

5 Đòn d c trên 6 Thanh giằng “P nh d ”

Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu Giảm chấn thường được đặt trong lòng lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian

* Hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp các dạng sau đây :

- Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá

- Treo phụ thuộc có lò xo xoắn ốc và nhiều đòn liên kết (treo nhiều khâu)

- Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng đòn dọc

1 45

3

6

2

và sẽ nâng cao đƣợc vận tốc của xe

Trong hệ thống treo độc lập còn đƣợc phân ra các loại sau :

a Dạng treo 2 đòn ngang

b Dạng treo M.Pherson

c Dạng treo kiểu đòn dọc

d Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết

a) Dạng treo 2 đòn ngang

*Đặc điểm :

Hệ treo trên 2 đòn ngang (Hình 2.5) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trước đây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức

tạp, chiếm khoảng không gian quá lớn

Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe

* Phần tử đàn hồi trên hệ treo 2 đòn ngang

+ Nhíp

Trên xe Fiat nhíp được đặt nằm ngang, 2 đầu nhíp đóng vai trò như đòn nhưng được bắt chặt vào khung vỏ tại 2 điểm ở khoảng giữa nhíp như vậy nhíp sẽ có độ cứng nhỏ do đó xe sẽ chuyển động êm dịu

Trên xe Autobiantri nhíp có thể thay thế cho đòn ngang trên của hệ thống treo

Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền nhưng lại có nhược điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc

+ Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp

+ Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp

+ Kết cấu rất gọn gàng, nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn

- Nhược điểm :

+ Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi còn bộ phận dẫn hướng và giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhận nên hệ thống treo với lò xo trụ có kết cấu phức tạp hơn vì còn phải làm thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực đẩy

Thanh xoắn

Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động người

ta dùng thanh xoắn thường được gây tải trước (ứng suất dư) do đó nó chỉ thích hợp cho

một chiều làm việc Trên các thanh xoắn ở 2 phía đều phải đáng dấu để tránh nhầm lẫn khi lắp ráp

Sử dụng thanh xoắn có ưu điểm:

- Trọng lượng nhỏ

- Chiếm ít không gian, ít phải chăm sóc

- Đơn giản, gọn, dễ chế tạo

- Có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe

Trên xe con bộ phận đàn hồi thanh xoắn được sử dụng phổ biến chỉ sau lò xo xoắn ốc

b) Dạng treo Mc.Pherson:

* Đặc điểm:

Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu như ta coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới có chiều dài khác 0 Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảng không gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý Sơ đồ cấu tạo của hệ treo (Hình 2.4) bao gồm: một đòn ngang dưới, giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu

B, đầu còn lại được bắt vào khung xe Bánh xe được nối cứng với vỏ giảm chấn Lò xo

có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không gian và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải có

độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết

*Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nói riêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng như làm mòn lốp quá nhanh

Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang, độ chum trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe, đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng Các quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo

c) Hệ treo đòn dọc:

*Đặc điểm

Hệ treo hai đòn dọc (Hình 2.7) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Mỗi đầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ bởi khớp trụ Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc và là bộ phận hướng dẫn Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt

Hình 2 7: S đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson

1 Gi m chấn đồng th i là trụ đứng - 2 Đòn ng ng dưới – 3 Bánh xe

4 Lò xo – 5 Trục gi m trấn P.tâm quay bánh xe – S Tâm quay tức th i theo mặt phẳng ngang của thùng xe

Khớp quay của đòn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả năng chịu lực theo các phương cho hệ treo Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có

độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn

Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động

Hệ treo đòn dọc chiếm các khoảng không gian hai bên sườn xe nên có thể tạo điều kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần không gian lớn cho khoang hành lý

* Các phần đàn hồi của hệ treo hai đòn dọc:

Khi sử dụng đòn dọc làm thanh dẫn hướng và tiếp nhận lực thì bộ phận đàn hồi

và giảm chấm được đặt giữa khung vỏ và đòn dọc Đại đa số các ô tô trong trường hợp này thường sử dụng bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn, lò xo có thể đặt ngoài hoặc lồng vào giảm chấn cho gọn

Trên hình 2.8 biểu diễn mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

Hình 2 8: Mối quan hệ động h c của hệ treo Mc.Pherson a) Sự th y đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng

b) Sự th y đổi góc nghiêng d c của trụ xoay dẫn hướng

c) Sự th y đổi độ chụm trước của bánh xe

hoặc cam lệch tâm để có thể điều chỉnh độ cao thùng xe, ụ cao su hạn chế hành trình của hệ treo cũng được đặt trên đòn dọc Trong hệ treo này cũng sử dụng thanh ổn định như hệ treo hai đòn ngang Về phương diện động học do đặc điểm kết cấu của hệ treo

đòn dọc nên khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì không làm thay đổi

khoảng cách giữa hai vết bánh xe và các góc đặt bánh xe Khi tăng tải ở một bên bánh

xe và giảm tải ở bên bánh xe kia thì dẫn tới chiều dài cở hai bên vết bánh xe khác nhau Hơn nữa, trong trường hợp ô tô quay vòng hoặc khi đi trên đường mấp mô, nếu

hệ treo hai biến dạng không đều nhau thì sinh ra hiện tượng tự xoay cầu xe như hệ treo phụ thuộc dầm cầu liền gây nên lệch trục cầu xe Ta có thể biểu diễn quan hệ này trên

đồ thị quan hệ  (góc nghiêng ngang thân xe) và góc dịch chuyển của đường tâm cầu

 (Hình 2.10)

d) Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết:

Hệ treo này xuất hiện trên xe con vào những năm 70 cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập Ở đây hệ treo được phân loại là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc

Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (Hình 2.11) có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Thanh ngang liên kết có độ cứng chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang tốt Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa

đủ để tăng khả năng ổn định ngang của hệ treo

Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số

ô tô có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:

- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt

và khả năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn

- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên

khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn

- Không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh

Hình 2 11: S đồ nguyên lý hệ treo đòn d c có thanh ngang liên k t

1.Bánh xe; 2 Khớp quay trụ cầ đòn d ; 3 Đòn d c; 4 Thùng xe 5 Lò xo;

6 Gi n chấn; 7 Thanh ngang liên k t

Cũng giống như các hệ treo độc lập khác, hệ treo đòn dọc có thanh liên kết bộ phận đàn hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn Lò xo được đặt giữa khung và đòn dọc Để tiết kiệm không gian, lò xo thường được lồng vào giảm chấn Trong trường hợp dùng

thanh xoắn thì chúng cũng được bố trí giống như đối với các hệ thống treo độc lập khác nhưng mỗi đòn dọc có một thanh xoắn riêng, chúng cho phép điều chỉnh được độ cao của thùng xe

Về động học của hệ treo này nằm giữa hệ treo đòn dọc và hệ treo phụ thuộc Tâm nghiêng của xe có dầm cầu liền ở hệ treo phụ thuộc nằm trên mặt phẳng bệ nhíp (lò xo) với dầm cầu còn hệ treo có đòn dọc thì nằm ở mặt đường Chính vì vậy tâm nghiêng của hệ treo có đòn liên kết (Hình 2.11) nằm giữa hai loại trên (nằm giữa trục bánh xe với mặt đường) tại điểm S (trong hình 2.7) Khi cả hai bánh xe cùng dịch lên, góc nghiêng ngang của bánh xe thay đổi rất ít Khi hai bánh xe lệch nhau, góc nghiêng ngang thay đổi đáng kể đồng thời kéo theo sự thay đổi độ chụm bánh xe

Đòn ngang liên kết phần lớn có tiết diện hình chữ U nằm ngang (tiết diện hở) Khi hai bánh xe dịch chuyển nhưng đầu đòn ngang không biến dạng và đóng vai trò như thanh ổn định Nếu đòn ngang dịch về tâm quay của đòn dọc chúng ta có hệ treo đòn dọc, nếu đòn ngang dịch về bánh xe chúng ta có hệ treo phụ thuộc

e) Hệ treo đòn chéo:

Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo đòn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy, sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển của hai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh

xe Trong hệ treo đòn chéo (Hình 2.10) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc Các loại lò xo này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp

So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo cho ta ưu việt hơn ở chỗ: khi bánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các loại

đã xét ở trên Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể

Hình 2 12: S đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng

f) Hệ thống treo loại khí :

Ngoài các hệ treo đã kể trên thì trong hệ thống treo còn hệ thống treo khí nén (Hình 2.10) Trong bình chứa (1) không khí nén dưới áp suất từ (0,5 – 0,8 MN/m2 Khi bình chứa (2) co lại thì có thể tích ở bên trong của bình giảm, áp suất không khí và độ cứng của hệ thống treo tăng Khi chỉ có một bình chứa hệ thống treo sẽ rất cứng, khi có thêm bình

Hình 2 13: S đồ hệ treo đòn héo 1.Dầm cầu – 2 Đòn héo – 3 Cá đăng

chứa phụ (2) thì khi bình chứa phụ (1) co lại áp suất không khí sẽ tăng từ từ và do đó

hệ thống treo sẽ mềm hơn Cần (3) là bộ điều chỉnh độ cao của vỏ xe, khi cần (3) thay đổi khoảng cách giữa vỏ và bánh xe thì khí ép từ bình chứa (4) đi vào buồng (1) và bình chứa phụ (2) hoặc là đưa khí nén ra khỏi bình chứa (2) và (1) bớt đi

Hình 2 14: S đồ hệ thống treo khí 1.Bình chứa khí nén 2 Bình chứa phụ 3 Bộ đi u ch nh

độ cao của v xe 4 Bình chứa khí nén

Hệ thống treo loại khí được sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lượng phần được thay

đổi khá lớn như ở ô tô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe Loại này có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tử đàn hồi Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn

Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng nhỏ và giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe truyền lên buồng lái và hành khách Nhưng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì phải có bộ phận dẫn hướng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp suất v.v

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

2.3.1 Hệ thống treo trước

Hệ thống treo độc lập được sử dụng chủ yếu ở cầu trước các ôtô du lịch Nó có ưu điểm là:

+ Cho phép tăng độ võng tĩnh và động của hệ thống treo, nhờ đó tăng được độ

êm dịu chuyển động

+ Giảm được hiện tượng dao động các bánh xe dẫn hướng do hiệu ứng mô men con quay

+ Tăng được khả năng bám đường, do đó tăng được tính điều khiển và ổn định của xe

Nhược điểm của nó là :

+ Phức tạp và đắt tiền khi sử dụng ở các cầu chủ động Vì thế các ôtô du lịch hiện đại thường dùng hệ thống treo phụ thuộc ở cầu sau Hệ thống treo độc lập ở các cầu chủ động chỉ sử dụng trên các ôtô có tính cơ động cao

* Với cơ sở phân tích trên, cùng với đặc điểm, mục đích sử dụng của xe thiết kế

+ Hệ thống treo trước, sau: chọn bộ phận đàn hồi loại lò xo trụ

+ Chọn bộ phận đàn hồi phụ của cả hai hệ thống treo là ụ hạn chế bằng cao

su có độ bền cao, không cần bôi trơn, bảo dưỡng, trọng lượng bé và có đường đặc tính phù hợp, có nhược điểm là xuất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài

và tải trọng thay đổi, cao su bị hoá cứng khi nhiệt độ thấp

- Bộ phận gi m chấn: Theo cách lắp đặt và yêu cầu êm dịu của xe thiết kế, ta

chọn bộ phận giảm chấn thuỷ lực dạng ống, tác dụng hai chiều và có van giảm tải cho

cả hệ thống treo trước và sau

- Bộ phận hướng:

+ Hệ thống treo trước: là hệ thống treo độc lập nên bộ phận hướng gồm các loại là: loại một đòn, loại hai đòn chiều dài bằng nhau, loại hai đòn chiều dài khác nhau, loại đòn ống (Macpherson), loại nến Ở dây ta sử dụng loại đòn ống Đây thực chất là một kết cấu biến thể của loại hai đòn chiều dài khác nhau với chiều dài đòn trên bằng không, trụ quay đứng hay thanh nối hai đòn được làm dưới dạng ống lồng thay đổi được độ dài để đảm bảo động học của bánh xe

Đặc điểm đó cho phép bố trí luôn giảm chấn hay phần tử đàn hồi thuỷ khí vào kết cấu trụ quay đứng hay thanh nối Nhờ đó đơn giản được kết cấu, giảm được số lượng khâu khớp và giảm được khối lượng cũng như không gian bố trí hệ thống treo

Nhược điểm của kết cấu này là yêu cầu chất lượng chế tạo ống trượt cao, các thông số động học kém hơn so với loại hai đòn chiều dài khác nhau

Vậy lựa chọn hệ thống treo độc lập kiểu Mc.pherson cho cầu trước

2.3.2 Hệ thống treo sau

Từ việc phân tích các ưu và nhược điểm của các loại hệ thống treo,đối với xe mini 4 chỗ sử dụng hệ thống treo độc lập kiểu đòn chéo là hợp lý nhất Vì vậy ta chọn hệ thống treo sau kiểu độc lập đòn chéo

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ 3D VÀ KIỂM NGHIỆM

3.1 TÍNH TOÁN

3.1.1 Các thông số tính toán:

Các thông số ban đầu dùng để tính toán thiết kế được nhóm thiết kế xe City car lựa chọn từ các yêu cầu thực tế và từ xe tham khảo Các thông số dùng tính toán hệ thống treo như trong bảng 3-1:

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)

Đặc tính đàn hồi thường được xây dựng với 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

- Đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo phải đi qua hai điểm: A(ft , Zt), B(fđ, Zđ), trong đó:

Zt: tải trọng tĩnh tác dụng tại bánh xe gây ra biến dạng ft

ft: biến dạng tĩnh của hệ thống treo đo tại trục bánh xe

Zđ: tải trọng động tác dụng lên bánh xe gây ra biến dạng fđ

fđ: biến dạng thêm của hệ thống treo dưới tác dụng của tải trọng động

Hình 3 1: Đặ tính đàn hồi của hệ thống treo ) Độ bi n dạng và t i tr ng tác dụng lên hệ thống treo trước

Để xây dựng đặc tính đàn hồi yêu cầu của hệ thống treo, trước tiên ta xác định hai điểm A(ft , Zt), B(fđ , Zđ)

- Xác định Ztt, ta có:

Tải trọng tác dụng ôtô đầy tải : G = Gat- Gkt [kg]

Trong đó:

Gat: trọng lượng toàn bộ phân bố lên cầu trước, Gat = 415 [kg],

Gkt: trọng lượng phần không được treo ở cầu trước [kg]

Theo kinh nghiệm thì xe du lịch có: fđt = 0,8.ftt