thiết kế hệ thống treo

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO A.Lựa chọn phương án thiết kế I Công dụng, phân loại, yêu cầu hệ thống treo Công dụng - Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung vỏ xe với cầu( bánh xe) ôtô Nhiệm vụ hệ thống treo giảm tải trọng động dập tắt dao động phận treo - Đỡ thân xe lên cầu,cho phép bánh xe chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng khung xe vỏ xe( đảm bảo quan hệ hình học bánh xe thân xe), hạn chế đến mức cho phép chuyển khơng muốn có khác bánh xe( lắc ngang, lắc dọc…) - Hệ thống treo thực hấp thụ dập tắt rung động, dao động, xóc nảy va đập từ mặt đường truyền lên bánh xe để bảo vệ người hàng hố xe - Truyền lực mơ men bánh xe khung xe: Gồm có lực thẳng đứng( tải trọng, phản lực), lực dọc( lực kéo, lực phanh, lực đẩy), lực bên( lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên…) mơ men chủ động, mơ men phanh Hệ thống treo ôto bao gồm: - Bộ phận dẫn hướng: Xác định động học chuyển động bánh xe, truyền lực kéo, lực phanh, lực bên mô men phản lực chúng lên khung vỏ xe - Các phần tử đàn hồi: nhận truyền lên khung( vỏ) lực thẳng đứng đường Làm giảm tải trọng động xe chạy đường khơng phẳng đảm bảo tính êm dịu ôtô - Bộ phận giảm chấn: dùng để dập tắt dao động thẳng đứng khung vỏ sinh mặt đường không phẳng; làm giảm biên độ phần khối lượng Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong treo xảy tượng cộng hưởng; đẩy vùng cộng hưởng khỏi tốc độ khai thác - Bộ phận ổn định ngang: Bình ổn vị trí khối lượng treo khơng gian làm giảm góc nghiêng xe vòng - Các phần tử phụ khác: vấu cao su, chịu lực phụ… có tác dụng tăng cứng hạn chế hành trìnhvà chịu thêm tải trọng Phân loại a) Theo sơ đồ bố trí phận dẫn hướng - Loại treo phụ thuộc với cầu liền( loại đơn giản, loại thăng bằng) - Loại treo độc lập với cầu cắt( loại bánh xe dịch chuyển mặt phẳng dọc, mặt phẳng ngang, hai mặt phẳng loại nến) b) Theo phần tử đàn hồi - Bằng kim loại (lá nhíp, lò so xoắn, xoắn) - Loại khí( bầu cao su sợi, bầu màng, loại ống) - Loại thuỷ lực, thuỷ khí - Loại cao su (nén, xoắn) c) Theo phương pháp dập tắt dao động - Loại giảm chấn thuỷ lực( tác dụng chiều hai chiều) - Loại giảm chấn ma sát( ma sát phận đàn hồi phận dẫn hướng) Yêu cầu - Đảm bảo cho ơtơ có tính êm dịu tốt chạy đường cứng phẳng - Đảm bảo cho xe chạy với tốc độ giới hạn chạy đường sấu mà khơng có va đập lên ụ đỡ Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong - Đảm bảo động học bánh xe dẫn hướng chúng dao động mặt phẳng thẳng đứng - Dập tắt nhanh dao động thùng vỏ xe - Giảm độ nghiêng bên thùng xe xe quay vòng II Lựa chọn phương án thiết kế - Loại hệ thống treo: trước phụ thuộc nhíp, sau phụ thuộc nhíp kép - Loại ơtơ: tơ tải tự đổ - Tải trọng phân lên cầu trước Ga1=2750(KG) - Tải trọng phân lên cầu sau Ga2= 6550(KG) - Chiều dài sở L=3300mm) - Lốp xe 260-20 -Bán kính bánh xe: rbx=0,95.r0 Trong r0 la bán kính thiết kế bánh xe r0 = 20/2.25,4+260=514(mm) => rbx=0,95.514=488,3(mm) *Hệ thống treo trước hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp loại elip đối xứng -Hệ thống treo sau hệ thống treo phụ thuộc nhíp kép B Phân tích kết cấu hệ thống treo 1) Hệ thống treo trước: Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 1: Hệ thống treo trước 2) Hệ thống treo sau: Hình 2: Hệ thống treo sau Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong 1, 3, 6, 14, 15, 16 Giá đỡ ; Xà dọc ; Gói cao su ; Giảm chấn ống ; 12 Tấm kẹp nhíp ; 8, 13 gối đệm cao su ; ụ cao su ; 10 Quang treo nhíp ; 11 Các nhíp ; 17 Các nhíp phụ 3) Kết cấu chi tiết phận 3.1 Kết cấu phận đàn hồi: Nhíp Tiết diện nhíp hình chử nhật a) b) c) Hình 3: Kết cấu nhíp a Tiết diện nhíp; b Kết cấu đầu nhíp; c Kết cấu tai nhíp Đầu nhíp có tiết diện hình chữ nhật Để lắp đặt nhíp lên khung xe, đầu nhíp uốn cong lại thành tai nhíp Tai nhíp xe tai nhíp khơng cường hố xe có tải trọng nhỏ Để giảm tải cho nhíp phân bố tải cho phải chế tạo nhíp có độ cong ban đầu khác nhau, ghép chúng lại chúng có độ cong * Kết cấu nhíp Các nhíp sau chế tạo lắp ghép với thành nhíp nhờ bu lơng trung tâm vòng kẹp Cơng dụng bulơng trung tâm giữ ép chặt nhíp với đồng thời làm nhiệm vụ định vị lắp nhíp lên dầm cầu Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Các vòng kẹp có tác dụng giúp nhíp khơng bị xoay lệch để truyền lực từ nhíp phía xuống hành trình trả * Ưu nhược điểm Ưu điểm: Kết cấu chế tạo đơn giản Sữa chữa bảo dưỡng dễ dàng Có thể đồng thời làm nhiệm vụ phận dẫn hướng phần nhiệm vụ phận giảm chấn Nhược điểm: Trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại Thời gian phục vụ ngắn 3.2 Bộ phận hướng Cầu sau xe sử dụng dầm cầu liền nên dịch chuyển bánh xe cầu phụ thuộc lẫn Việc truyền lực từ bánh xe lên khung thực trực tiếp qua nhíp *Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản Giá thành hạ đảm bảo hầu hết yêu cầu hệ thống treo tốc độ không lớn Cầu trước xe sử dụng dầm cầu rời nên dịch chuyển bánh xe cầu không phụ thuộc lẫn Việc truyền lực từ bánh xe lên khung xe thực qua hai đòn có chiều dài khác *Nhược điểm: Tuy góc nghiêng mặt phẳng quay thay đổi với giá trị nhỏ khoảng 50 60, nên mô men quay sinh không thắng mô men ma sát hệ thống để làm giao động bánh xe dẫn hướng Lượng thay đổi chiều rộng sở Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong ∆B nhỏ hơn, bù lại đàn hồi lốp nên không gây tượng trượt lốp mặt đường 2.3.3 Bộ phận giảm chấn Giảm chấn sử dụng xe loại giảm chấn ống Cấu tạo: Trên piston có hai dãy lỗ khoan theo vòng tròn đồng tâm Dãy lõ ngồi đậy phía đĩa van thông Dãy lỗ - đậy phía van trả 10 Trên piston có lỗ tiết lưu 17 thường xuyên mở Trên đáy xi lanh làm dãy lỗ: dãy lỗ che phía đĩa van hút 12, dãy lỗ che phía van nén 13 Giữa hai ống giảm chấn có khe hở tạo nên buồng chứa phụ gọi buồng bù, để chứa dầu giảm chấn làm việc I I 16 17 10 11 12 14 15 Lớp khí ơtơ B-K50 13 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 4: Kết cấu giảm chấn Tai giảm chấn ; Vòng làm kín ; Vòng cao su làm kín ; Ống dẫn hướng ; Cầu piston ; Vỏ chắn bụi ; Ống bên ; Ống bên ; Đĩa van thông ; 10 Van trả ; 11 Piston ; 12 Van hút ; 13 Van nén ; 14 Đế giảm chấn ; 15 Khe tiết lưu ; 16 Lỗ tiết lưu Nguyên lý làm việc: + Hành trình nén: Nén nhẹ: Piston dịch chuyển xuống với tốc độ nhỏ Dầu ép từ khoang dưới, qua lỗ tiết lưu 16 van thơng lên khoang Do thể tích piston giải phóng khoang nhỏ thể tích chiếm chỗ di chuyển xuống (do khoang có thêm cần piston) Nên phần dầu phải chảy qua khe tiết lưu 15 van nén 13, sang buồng bù giảm chấn Nén mạnh: Piston dịch chuyển xuống với tốc độ lớn áp suất khoang piston tăng cao, ép lò xo mở to van nén 13 cho dầu qua sang buồng bù Nhờ sức cản giảm chấn giảm đột ngột, hạn chế bớt lực tác dụng lên cần giảm chấn + Hành trình trả: Trả nhẹ: Piston dich chuyển lên với tốc độ nhỏ Dầu ép từ khoang trên, qua lỗ tiết lưu 17 xuống khoang Do thể tích piston giải phóng khoang dưói lớn thể tích chiếm chỗ di chuyển lên (do khoang có thêm cần piston) Nên dầu từ khoang chảy xuống khơng đủ bù cho thể tích giải piston phóng khoang Lúc khoang dưói buồng bù có độ chênh áp Vì dầu từ buồng bù chảy qua van hút 12 vào khoang piston để bù cho lượng dầu thiếu Trả mạnh: Piston dịch chuyển lên với tốc độ lớn áp suất khoang piston tăng cao ép lò xo mở van trả 10 cho dầu qua dãy lỗ xuống Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong khoang Nhờ sức cản giảm chấn giảm đột ngột, hạn chế bớt lực tác dụng lên cần giảm chấn Các van dạng đĩa-lò xo có qn tính nhỏ, nên đảm bảo cho dầu lưu thông kịp thời từ khoang sang khoang Sự làm việc ổn định giảm chấn phụ thuộc nhiều vào độ kín khít mối ghép cần nắp giảm chấn Kết cấu phận làm kín đa dạng Tuy vậy, phổ biến dùng vòng làm kín mà bề mặt làm việc chúng có gân vòng Các vòng làm kín lắp lên cần với độ căng 0,4 0,9 mm ép chặt lò xo Vòng đệm thứ hai dùng để chắn bụi nước Các vòng đệm làm việc vùng nhiệt độ từ -50 o đến +160o, chúng cần chế tạo vật liệu chịu dầu, chịu nhiệt Ví dụ: cao su hay cao su chứa flo Cần chế tạo từ thép 45 Bề mặt cần tiếp xúc với vòng làm kín ống lót dẫn hướng cao tần mạ crôm Trước sau mạ cần mài bóng Piston chế tạo từ gang xám hay hợp kim kễm đặc biệt Các ống lót dẫn hướng chế tạo từ đồng đỏ Trong số kết cấu, piston có lắp vòng gang hay chất dẻo thấm flo, ống dẫn hướng chất dẻo thẫm flo hay cao su để giảm dò rỉ dầu bị đốt nóng Vật liệu có nhiều triển vọng để chế tạo piston ống lót kim loại gốm tẩm chất dẻo chứa flo để giảm ma sát mài mòn Giảm chấn đổ đầy dầu có tính chống ơxy hóa tạo bọt cao, có khả bơi trơn tốt đặc tính nhớt thích hợp Độ nhớt động nhiệt độ thay đổi từ +100 o đến -40o C C Thiết kế hệ thống treo 1)Thiết kế hệ thống treo trước 1.1) Xây dựng đường đặc tính đàn hồi Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 5: Đường đặc tính đàn hồi Xác định tọa độ điểm A Trong độ võng tĩnh ft = 0,06 ÷ 0,12(m) chọn ft = 0,08(m) với ô tô tải tự đổ Xác định tọa độ điểm B Điểm B nằm đường thẳng OA cắt với đường Zmax Z max = Z t K d = 1375 × = 2750( KG ) Trong : K d = ÷ với ơtơ ta chọn K d = Z t = 2750 / = 1375( KG ) Xác định độ võng động f d = f t = 0,08(m) Độ cứng nhíp: Ct = Zt 10 1375.10 = = 137500( N / m) ft 0,1 1.2.Xác định chiều rộng (b) chiều dày nhíp (h) Giả sử nhíp có chiều dày Ta có:Hệ thống treo sử dụng nhíp loại đối xứng Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 2.6 Chiều dài nhíp 4.δ Z d L' Biến dạng nhíp: f t + f d = E.LN b.h3 i (1) Trong đó: δ - Hệ số biến dạng nhíp với δ = 1,25 ÷ 1,45 chọn δ = 1,4 L' - Chiều dài quy dẫn nhíp với L' = L1.L2 = L1 = L2 b- Chiều rộng nhíp (m) h- Chiều dày nhíp (m) i- Số nhíp ,chọn i=6 E - Mơ đun đàn hồi với E = 2.106 ( KG / cm2 ) LN - Chiều dài nhíp LN = (0, 26 ÷ 0,35) La Chọn LN = 0,33La = 1,089(m) = 108,9(cm) Với La Chiều dài sở ôtô Chọn vật liệu chế tạo nhíp 60Si2Mn ứng suất cho phép [ σ ] =9500 (KG/cm2) Ứng suất nhíp: σ u = 6.Z max L'2 ≤ [ σ ] = 9500( KG / cm ) LN b.h i 6.Z max L'2 ≤ [ σ ] = 9500( KG / cm2 ) Chọn σ u = LN b.h i (2) Từ (1) (2) ta chiều dày nhíp: L2 N 9500.1,4 h= = 0,82(cm) 6.16.2.106 Xác định chiều rộng nhíp: b= 6.Z max L' 6.Z max LN 6.2750.108,9 = = = 8,8(cm) LN h2 i.9500 4.h i.9500 4.0,822.8.9500 Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Tính J∑ Ji: J1 = J = J = b.h3 88.10−3 × (8,2.10−3 )3 = = 4,04.10 −9 (m ) 12 12 J ∑ = 3.J i = 3.5,27.10−9 = 1,21.10 −8 (m ) b × h2 W1= W2= W3= =0,98 10-6(m3) Chiều dài nhíp: li +1 = li − 0,5d Trong đó:d-khoảng cách hai bulơng quang nhíp với d = 100 ÷ 200(mm) chọn d=100(mm) Như ta có:Chiều dài nhíp thứ 2: l2 = 1039(mm) Chiều dài nhíp thứ 3: l3 = 989(mm) Chiều dài nhíp thứ 4: l4 = 939(mm) Chiều dài nhíp thứ 5: l5 = 889(mm) Chiều dài nhíp thứ 6: l6 = 839(mm) Chiều dài nhíp thứ 7: l7 = 789( mm) Chiều dài nhíp thứ 8: l8 = 739(mm) 1.3.Tính chi tiết nhíp a Tai nhíp Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 2.7 Tai nhíp Tai nhíp thường tính theo ứng suất tổng hợp gồm ứng suất uốn,nén(hay kéo) Ứng suất uốn tai nhíp là: σ u = Mu Wu D + hc bhc =3.X D + hc ⇒σ =X kmax : u k max b.h 2 c Trong đó:Xkmax- lực kéo tiếp tuyến cực đại hay lực phanh cực đại tác dụng lên tai nhíp( MN) Xkmax =Xpmax= ϕ× Zbx ,Chọn ϕ=0,7 Xkmax = 0,7× 13750=9625(N) hc- chiều dầy nhíp (m) , hc=8,2× 10-3m D - đường kính tai nhíp(mm) Với đường kính chọn, D = 50(mm) = 50.10 −3 ( m) b- bề rộng nhíp (mm), b=88× 10-3m *Ứng suất nén tai nhíp : Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong σn = X kmax 9625 = = 13,3( MN / m ) −3 −3 b.hc 88 × 10 8,2 × 10 *Ứng suất tổng hợp tai nhíp tính theo:  D + hc  σ th = X k max  + ÷ bh bh  c c    −3 −3 50.10 + 8,2.10 ÷ σ th = 9625. + −3 −3 − −  88.10 ( 8, × 10 ) 88.10 8,2.10 ÷   σ th = 297( MN / m ) Thoả mãn điều kiện bền σ th ≤ σ gh  = 350( MN / m ) b Chốt nhíp Chốt nhíp kiểm tra theo ứng suất chèn dập Vì nhíp chế tạo có dạng hình elíp đối xứng nên: σd1=σd2=σd σd = P1 6875 = = 1,5625( MN / m ) −3 −3 D.b 50.10 × 88.10 Với P1 - lực tác dụng lên nhíp Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp thép cácbon xianuya hóa loại 40 Vậy chốt nhíp thỏa mãn điều kiện bền : σ d ≤ σ gh  = 3( MN / m ) 1.4 Kiểm tra nhíp theo phương pháp đường cong chung a Các giả thiết Khi nhíp biến dạng tác dụng tải trọng đó, tất nhíp ơm sát với suốt tất chiều dai, tạo thành đường cong chung nhíp khơng có khe hở Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Ở tiết diện ngang nhíp tổng mơ men nội lực tổng mô men k ngoại lực : ∑ M i = M i =1 Trong : Mi - mô men nội lực thứ i tiết diên nghiên cứu k - Số nhíp tiết diện M - Mô men ngoại lực b Kiểm tra độ bền Xét tiết diện B-B hình vẽ Hình 2.8 Sơ đồ kiểm tra bền nhíp Theo giả thiết thứ tất nhíp có biến dạng cong:1/ρ( ρ bán kính cong) k M B3 M B2 M B1 = = = = ⇒ ρ E J E J E J ∑M i =1 k Bi E.∑ J i = P.x E J Σ i =1 - Theo giả thiết thứ hai mặt cắt B-B ta có: M Bt = P.x.J i ( n-n: mặt cắt qua bulông quay) J∑ Từ ta xác đinh mơ men nội lực nhíp Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Áp dụng với tiết diện nguy hiểm nhất:J∑ =3 J1 M B max = M 1max = σ i max = J1.P.L1 = 2387,5.0,65 = 517,3( N m) J∑ M B max 517,3 = = 488,01( MN / m ) −6 Wi 1,06.10 Thoả mãn điều kiện bền σimaxR1) mục đích để giảm tải cho nhíp chính, lắp nhíp, hai nhíp có bán kính cong R, ( R 2>R>R1) tác dụng tải trọng nhíp chịu ứng suất nén ban đầu, có tải trọng tác dụng nhíp duỗi giảm ứng suất uốn Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong ... nhíp kép B Phân tích kết cấu hệ thống treo 1) Hệ thống treo trước: Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn Duy Phong Hình 1: Hệ thống treo trước 2) Hệ thống treo sau: Hình 2: Hệ thống treo sau Lớp khí ơtơ... kính thiết kế bánh xe r0 = 20/2.25,4+260=514(mm) => rbx=0,95.514=488,3(mm) *Hệ thống treo trước hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi nhíp loại elip đối xứng -Hệ thống treo sau hệ thống treo. .. tính nhớt thích hợp Độ nhớt động nhiệt độ thay đổi từ +100 o đến -40o C C Thiết kế hệ thống treo 1 )Thiết kế hệ thống treo trước 1.1) Xây dựng đường đặc tính đàn hồi Lớp khí ơtơ B-K50 SVTH:Nguyễn