đồ án hệ thống treo trên ô tô

LỜI MỞ ĐẦU 2 CHƯƠNG I: Tổng quan hệ thống treo 3 1.1 Công dụng phân loại yêu cầu 3 1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con. 4 1.3 Phân loại hệ thống treo 5 1.4 Bộ phận giảm chấn. 20 1.5 Xu hướng phát triển của các hệ thống treo. 23 CHƯƠNG II : Lựa chọn phương án thiết kế 25 2.1 Hệ thống treo trước 25 2.2 Hệ thống treo sau 26 CHƯƠNG III: Tính toán thiết kế hệ thống treo 27 3.1 Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau 27 3.2 Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi 30 3.3 Tính toán thiết kế giảm chấn 36 3.4 Sơ đồ bố trí và kiểm nghiệm hệ thống treo trước Mc.Pherson: 47 CHƯƠNG IV: Ứng dụng phần mề 3D solidwwork tính bền một số chi tiết 64 4.1 Giới thiệu phần mềm 3D solid work 64 4.2 Ứng dụng kiểm nghiệm bền càng chữ A 65 CHƯƠNG V : Quy trình công nghệ gia công piston 70 5.1 Mục đích,yêu cầu của piston. 70 5.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 71 5.3 Xác định đường lối công nghệ 71 5.4 Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 71 5.5 Xác định chế độ cắt cho các nguyên công 72 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LỜI MỞ ĐẦU Tata Nano ra mắt lần đầu hồi năm 2009 tại Ấn Độ với mức giá 2500 USD. Xe có 4 chỗ, 4 cửa và được trang bị động cơ 2 xi lanh công suất 37 mã lực. Xe có trong lượng không tải nhỏ, bán kính quay vòng nhỏ nên có tính linh hoạt cao. Sau khi ra mắt thị trường Tata Nano đang dần khẳng định được chỗ đứng của mình tại thị trường các nước đang phát triển dựa trên ưu thế giá rẻ. Quá trình chạy thử xe cho thấy xe có khả năng chạy ổn định trên các địa hình gồ ghề của đường sá Ấn Độ. Phanh trợ lực tang trống nhưng hiệu quả không thua kém nhiều so với phanh đĩa, bộ ly hợp kết hợp hộp số 4 cấp nhẹ nhàng khiến cho việc điều khiển xe khá nhẹ nhàng và thỏa mái. Ngoài ra xe có một ưu điểm vô cùng đáng chú ý là mức tiêu hao nhiên liệu khá thấp chỉ khoảng 4,5l 100km. Xét tới điều kiện Việt Nam, nước ta là một nước đang phát triển nhu cầu vận tải người và hang hóa ngày càng cao, phương tiện hàng ngày chủ yếu là xe máy. Xe máy ngày càng tỏ ra là phương tiện giao thông ít thân thiện môi trường gây ra nhiều ảnh hưởng xấu như: tắc đường, lấn tuyến…và đặc biệt là kém an toàn. Như vậy việc phát triển một mẫu xe giá rẻ thay thế xe máy là rất cần thiết. Với thiết kế nhỏ gọn, tính cơ động cao cho thấy Tata Nano khá phù hợp với Việt Nam. Trong giới hạn của đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của thày Hoàng Thăng Bình, em đã tìm hiểu và thiết kế hệ thống treo cho xe chở khách cỡ nhỏ với các thông số tham khảo xe Tata Nano. Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thày trong bộ môn để đề tài của em được hoàn thiện và hơn nữa là có tính ứng dụng cao trong thực tế. Em chân thành cảm ơn.

MỤC LỤC

1.1 Công dụng phân loại yêu cầu

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con.

1.3 Phân loại hệ thống treo

1.4 Bộ phận giảm chấn.

1.5 Xu hướng phát triển của các hệ thống treo.

2.1 Hệ thống treo trước 2.2 Hệ thống treo sau 3.1 Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau

3.2 Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi

3.3 Tính toán thiết kế giảm chấn

3.4 Sơ đồ bố trí và kiểm nghiệm hệ thống treo trước Mc.Pherson:

4.1 Giới thiệu phần mềm 3D solid work

4.2 Ứng dụng kiểm nghiệm bền càng chữ A

5.1 Mục đích,yêu cầu của piston 5.2 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết

5.3 Xác định đường lối công nghệ

5.4 Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết

5.5 Xác định chế độ cắt cho các nguyên công

CHƯƠNG II : Lựa chọn phương án thiết kế

CHƯƠNG III: Tính toán thiết kế hệ thống

LỜI MỞ ĐẦU

Tata Nano ra mắt lần đầu hồi năm 2009 tại Ấn Độ với mức giá 2500 USD Xe có

4 chỗ, 4 cửa và được trang bị động cơ 2 xi lanh công suất 37 mã lực Xe có trong lượngkhông tải nhỏ, bán kính quay vòng nhỏ nên có tính linh hoạt cao Sau khi ra mắt thịtrường Tata Nano đang dần khẳng định được chỗ đứng của mình tại thị trường các nướcđang phát triển dựa trên ưu thế giá rẻ Quá trình chạy thử xe cho thấy xe có khả năngchạy ổn định trên các địa hình gồ ghề của đường sá Ấn Độ Phanh trợ lực tang trốngnhưng hiệu quả không thua kém nhiều so với phanh đĩa, bộ ly hợp kết hợp hộp số 4 cấpnhẹ nhàng khiến cho việc điều khiển xe khá nhẹ nhàng và thỏa mái Ngoài ra xe có một

ưu điểm vô cùng đáng chú ý là mức tiêu hao nhiên liệu khá thấp chỉ khoảng 4,5l/ 100km Xét tới điều kiện Việt Nam, nước ta là một nước đang phát triển nhu cầu vận tảingười và hang hóa ngày càng cao, phương tiện hàng ngày chủ yếu là xe máy Xe máyngày càng tỏ ra là phương tiện giao thông ít thân thiện môi trường gây ra nhiều ảnhhưởng xấu như: tắc đường, lấn tuyến…và đặc biệt là kém an toàn

Như vậy việc phát triển một mẫu xe giá rẻ thay thế xe máy là rất cần thiết Vớithiết kế nhỏ gọn, tính cơ động cao cho thấy Tata Nano khá phù hợp với Việt Nam Tronggiới hạn của đồ án tốt nghiệp dưới sự hướng dẫn của thày Hoàng Thăng Bình, em đã tìmhiểu và thiết kế hệ thống treo cho xe chở khách cỡ nhỏ với các thông số tham khảo xeTata Nano Em rất mong nhận được sự đóng góp của các thày trong bộ môn để đề tài của

em được hoàn thiện và hơn nữa là có tính ứng dụng cao trong thực tế Em chân thànhcảm ơn

Hà Nội, ngày…tháng … năm 2013

Sinh viên thực hiện

Bùi Đắc Bình

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1 Công dụng phân loại yêu cầu

Khái niệm hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết giữa bánh xe vàkhung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi nó có chức năngchính sau đây:

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳngđứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức cóthể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe (như lắcngang, lắc dọc)

- Truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tảitrọng, 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

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phải mềmnhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này được thể hiện ở các yêu cầuchính sau đây :

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 hệthống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ độnghọc và động lực học của chuyển động bánh xe

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

e) Có độ bền cao

f) Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường

Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau :

- Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

- Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt

- Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển, chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tôđiều khiển nhẹ nhàng

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo xe con.

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 phươngthẳng đứng

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

-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 dẫnhướng 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 phươngthẳng đứng được gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi làquan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính đượcxem 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 biểuthị 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 xehiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén Tronghành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực vađập 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 tâmphản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm cho tăng độ nghiêngthùng 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 tạochung 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 chếhành 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 hệthống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các cơ cấunày rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau

1.3 Phân loại hệ thống treo

Hiện nay ở trên xe con hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:

Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập

Trong hệ thống treo phụ thuộc (hình 1.1.a) các bánh xe được đặt trên dầm cầuliền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền Qua cấu tạo hệthống treo phụ thuộc, sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gâynên chuyển vị nào đó của bánh xe bên kia

Trong hệ thống treo độc lập (hình 1.1b) các bánh xe trên một dầm cầu dao độngđộc lập với nhau Các bánh xe “độc lập” dịch chuyển tương đối với khung vỏ Trongthực tế chuyển động của xe điều này chỉ đúng khi chúng ta coi thùng hoặc vỏ xe đứngyên.

a) b)

Hình 1.1 : Sơ đồ hệ thống treo 1.Thùng xe 2 Bộ phận đàn hồi 3 Bộ phận giảm chấn 4 Dầm cầu 5 Các đòn liên kết của hệ treo

Đối với hệ treo độc lập, căn cứ vào đặc tính động học và đặc điểm kết cấu người

ta thường chia làm các loại sau đây:

- Treo hai đòn ngang

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

Nếu như bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và mộthoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớptrụ (hình 1.2) Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầungười ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”.

Hình 1.2 Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 1.Dầm cầu 2.Lò xo xoắn ốc 3 Giảm chấn 4.Đòn dọc dưới

5.Đòn dọc trên 6 Thanh giằng “Panhada”

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

*Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm.

Hình 1.3 Sự thay đổi vị trí bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất

-Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển

*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

c.Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc.

Do yêu cầu của thực tế và do trình độ phát triển của kỹ thuật thì tốc độ của ô tôngày càng được nâng cao Khi tốc độ ô tô ngày càng cao thì yêu cầu về kỹ thuật của ô tôngày càng khắt khe: trọng tâm của ô tô cần phải được hạ thấp Vấn đề ổn định lái phảitốt, trọng lượng phần không được treo nhỏ để tăng sự êm dịu khi chuyển động Vì lí donhư vậy mà hệ thống treo phụ thuộc không được sử dụng trên xe có vận tốc cao, có

chăng chỉ được sử dụng ở những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có tính

năng việt dã cao

1.3.2 Hệ thống treo độc lập.

*Đặc điểm :

-Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sự chuyển

dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu như coi thùng xe đứng yên)

-Mỗi bên bánh xe được liên kết bởi các đòn ngang như vậy sẽ làm cho khối lượng

phần không được treo nhỏ như vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu

-Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển

chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn xe như vậy sẽ hạ thấp được trọng tâm của xe

và sẽ nâng cao được vận tốc của xe

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

a) Dạng treo 2 đòn ngang.

*Đặc điểm :

Hệ treo trên 2 đòn ngang (hình 1.4) được sử dụng nhiều trong các giai đoạn trướcđây nhưng hiện nay hệ treo này đang có xu hướng ít dần do kết cấu phức tạp, chiếmkhoảng 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 kếtbằng 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 vớiđòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này và được đặt đối xứng quamặt 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 nhưngđược bắt chặt vào khung vỏ tại 2 điểm ở khoảng giữa nhíp như vậy nhíp sẽ có độ cứngnhỏ 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 cónhược điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc

+ Chiếm ít không gian của xe

+ Không chịu ảnh hưởng do ma sát

nên không phải chăm sóc Hình 1.5 Một số dạng lò xo đặc biệt

- Nhược điểm:

+Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hướng

+It có khả năng dập tắt dao động

Lò xo trụ:

- Ưu điểm:

+ Dùng ở xe du lịch có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đànhồi Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vuông hoặc tròn

+ 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 cònphải 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 dùngthanh xoắn thường được gây tải trước (ứng suất dư) do đó nó chỉ thích hợp cho một chiềulàm 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

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 đặtbánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phải đảm bảo cho việc điều khiểnnhẹ 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 thẳngđứng, 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 nghiêngdọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng Các quan hệ giữa các thông số đó phụthuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ động họccủa hệ treo

c) Hệ treo đòn dọc :

*Đặc điểm

Hệ treo hai đòn dọc (Hình 1.8) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Mỗiđầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏbởi khớp trụ Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa là nơi tiếp

Hình I.6 Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson

1 Giảm chấn đồng thời là trụ đứng - 2 Đòn ngang dưới – 3 Bánh xe

4 Lò xo – 5 Trục giảm trấn P.tâm quay bánh xe – S Tâm quay tức thời theo mặt phẳng

ngang của thùng xe.

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 phíatrước, cầu trước là cầu chủ động

Hệ treo đòn dọc chiếm các khoảng không gian hai bên sườn xe nên có thẻ tạođiều kiện cho việc hạ thấp trọng tâm xe và có thể nâng cao tốc độ, dành một phần khônggian 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 vàgiảm chấm được đặt giữa khung vỏ và đòn dọc Đại đa số các ô tô trong trường hợp nàythường sử dụng bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn, lò xo có thể đặt ngoài hoặc lồng vào giảmchấn cho gọn

Trên hình 1.7 biểu diễn mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson:

Hình 1.7 : Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson a) Sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh xe và trụ xoay dẫn hướng

b) Sự thay đổi góc nghiêng dọc của trụ, xoay dẫn hướng

c) Sự thay đổi độ chụm trước của bánh xe

Hình 1.8 : Sơ đồ nguyên lý hệ treo hai đòn dọc

1 Khung vỏ 2 Lò xo 3 Giảm chấn 4 Bánh xe

5 Đòn dọc 6 Khớp quay

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 ta tăng tải ở một bên bánh xe và giảmtải 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 hệtreo hai biến dạng không đều nhau thì sinh ra hiện tượng tự xoay cầu xe như hệ treo phụthuộc dầm cầu liền gây nên lệch trục cầu xe Ta có thể biểu diễn quan hệ này trên đồ thịquan hệ  ( góc nghiêng ngang thân xe) và góc dịch chuyển của đường tâm cầu 

(Hình 1.9)

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 kếtcấu cho các xe có động cơ và cầu trước chủ động Theo cấu trúc của nó có thể phân chiathành 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 1.10) có đặc điểm là hai đòn dọcđược nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như mộtthanh ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Thanh ngang liên kết có độ cứngchống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lựcngang tốt Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nócần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa đủ đểtăng 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 khảnăng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đốivới 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 liênkết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bênkhớp 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 xe

- Tuỳ theo vị trí đặt đòn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh ổnđịnh của hệ treo độc lập (đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định)

Bên cạnh những ưu điểm đó hệ treo này còn tồn tại một số nhược điểm như là đòihỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu xekhi xe đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa

45

6

7

Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

1.Bánh xe; 2 Khớp quay trụ cầu đòn dọc; 3 Đòn dọc; 4 Thùng xe 5 Lò xo;

6 Giản chấn: 7 Thanh ngang liên kết

Cũng giống như các hệ treo độc lập khác, hệ treo đòn dọc có thanh liên kết bộphận đàn hồi của nó có thể là lò xo trụ xoắn Lò xo được đặt giữa khung và đòn dọc Đểtiết kiệm không gian, lò xo thường được lồng vào giảm chấn Trong trường hợp dùngthanh xoắn thì chúng cũng được bố trí giống như đối với các hệ thống treo độc lập khácnhưng mỗi đòn dọc có một thanh xoắn riêng, chúng cho phép điều chỉnh được độ cao củathùng xe

Về động học của hệ treo này nằm giữa hệ treo đòn dọc và hệ treo phụ thuộc Tâmnghiêng của xe có dần 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 1.11) nằm giữa hai loại trên (nằm giữa trục bánh xe vớimặt đường) tại điểm S Khi cả hai bánh xe cùng dịch lên, góc nghiêng ngang của bánh xethay đổi rất ít Khi hai bánh xe lệch nhau, góc nghiêng ngang thay đổi đáng kể đồng thờikéo theo sự thay đổi độ chụm bánh xe

Đòn ngang liên kết phần lớn có tiét diện hình chứ U nằm ngang (tiết diện hở) Khihai bánh xe dịch chuyển nhưng đầu đòn ngang không biến dạng và đóng vai trò nhưthanh 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 đònngang và hệ treo đòn dọc.Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng được ưu điển củahai hệ treo trên và khắc phục được một số nhược điểm của chúng Đặc điểm của hệ treonày là đòn đỡ bánh xe quay trên đường trục chéo và tạo nên đòn chéo trên bánh xe.Trong hệ treo đòn chéo (hình 1.12) chi tiết đàn hồi phần lớn là lò xo xoắn ốc Các loại lò

xo này có thể là dạng trụ hoặc dạng xếp Loại lò xo xếp có ưu điểm là gọn, hành trìnhlàm việc lớn Loại lò xo hình trụ thường được lồng vào giảm chấn như đối với hệ treođòn dọc để chúng chiếm ít không gian Ngoài ra đối với hệ treo này, người ta còn haydùng thêm thanh ổn định để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động

Hình 1.11: Sơ đồ vị trí tâm quay bánh xe O, tâm nghiêng

So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo cho ta ưu việt hơn ở chỗ : khibánh xe dao động theo phương thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổi khoảng cáchgiữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhưng sự thay đổi đó nhỏ hơn các loại đã xét ởtrên Riêng độ chụm trước cửa bánh xe thì thay đổi không đáng kể

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 1.13) Trong bình chứa (1) không khí nén dưới áp suất từ (0,5 – 0,8 MN/m2 Khibình chứa (2) co lại thì có thể tích ở bên trong của bình giảm, áp suất không khí và độcứng của hệ thống treo tăng Khi chỉ có một bình chứa hệ thống treo sẽ rất cứng khi có

Hình 1.12: Sơ đồ hệ treo đòn chéo 1.Dầm cầu – 2 Đòn chéo – 3 Các đăng

thêm bình chứa phụ (2) thì khi bình chưá 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) vàbình chưa phụ (2) hoặc là đưa khí nén ra khỏi bình chứa (2) và (1) bớt đi

Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống treo khí 1.Bình chứa khí nén 2 Bình chứa phụ 3 Bộ điều chỉnh

độ cao của vỏ 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 ôi tô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe Loại này có thể tự động thayđổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất không khí bên trong phần tửđàn hồi Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động tốt hơn Hệthống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng nhỏ và giảm đượcchấn 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 vàtrang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp suất v.v

- Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt sựtiếp xúc của bánh xe với mặt đường

- Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,khả năng antoàn khi chuyển động

Hiện nay để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động người ta dùng giảmchấn thủy lực Giảm chấn thuỷ lực sẽ biến cơ năng các dao động thành nhiệt năng và sựlàm việc của nó là nhờ ma sát giữa các chất lỏng và lỗ tiết lưu là ma sát chủ yếu để dậptắt các dao động Giảm chấn phải đảm bảo dập tắt nhanh các dao động nếu tần số daođộng lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc khi đường mấp mô và phải dập tắt chậmcác dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô để cho ôtô chuyển động êm dịu

Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng haichiều ở cấu trúc hai lớp

 Giảm chấn hai lớp vỏ:

Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấn quen thuộc

và được dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến nay

Cấu tạo giảm chấn vỏ hai lớp (Hình 1.14):

Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh,chia không gian trong thànhbuồng A và B Ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù Bao ngoài vỏ trong làmột lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên hệvới B qua các cụm van một chiều (III,IV).

Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, khônggian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển

ép không khí ở buồng bù lại Vỏ ngoài của giảm chấn có tác dụng chứa dầu và thoát nhiệt

ra môi trường không khí xung quanh Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắndầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc Ở hành trìnhtrả (bánh xe đi xa khung xe) Thể tích buồng B tăng do đó áp suất giảm, chất lỏng quavan (II,III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vàokhoang B Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng có các

lỗ van lưu thông thường xuyên Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể Van trả ,van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù có kết cấu mở theo

hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm chấn tương ứng khi nén

mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạonên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) vàtruyền vào không khí để cân bằng năng lượng

Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (1) chấtlỏng chảy nên phía trên của piston Khi piston đi lên làm mở van (7) chất lỏng chảyxuống dưới piston áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xungquanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiệntượng tạo bọt khí, một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn Trongquá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và

chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạycao kể cả piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khinhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi.

So sánh giữa hai loại giảm chấn :

So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau :

- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn

mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn

- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá ) giảm chấn không

bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí

nào Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụngrộng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết Nhược điểm của dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín

- Ở loại giảm chấn một lớp vỏ : phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của cần

Hiện nay trên thị trường trong loại giảm chấn một lớp vỏ là vấn đề côngnghệ và bao kín (tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng )

Các HTT của ôtô con hiện nay thường dùng loại có cấu tạo đơn giản, giảm số chitiết, giảm trọng lượng HTT, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng.

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Nhược điểm của nó là :

+ Phức tạp và đắt tiền khi sử dụng ở các cầu chủ động Vì thế các ôtô du lịch hiệnđại thường dùng hệ thống treo phụ thuộc ở cầu sau Hệ thống treo độc lập ở các cầu chủđộng 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 tatính chọn hệ thống treo độc lập trước và sau

* Các bộ phận của hệ thống treo:

- Bộ phận đàn hồi:

Loại lò xo trụ, có các ưu điểm: kết cấu, chế tạo đơn giản, kích thước nhỏgọn dễ bố trí Tuy nhiên, nó cũng có nhược điểm: chỉ tiếp nhận lực thẳng đứng, cần có bộphận hướng riêng

Bộ phận đàn hồi loại nhíp lá: kết cấu đơn giản, bảo dưỡng, sửa chữa dễdàng, có thể đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận hướng Tuy vậy, nó có nhược điểm:trọng lượng lớn, tốn nhiều kim loại hơn so với phần tử đàn hồi kim loại khác, thời hạnphục vụ thấp do ma sát

+ 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 phùhợp, có nhược điểm là xuất hiện biến dạng thừa dưới tác dụng của tải trọng kéo dài và tảitrọng thay đổi, cao su bị hoá cứng khi nhiệt độ thấp

- Bộ phận giảm 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 hệthống treo trước và sau

- Bộ phận hướng:

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

Đặc điểm đó cho phép bố trí luôn giảm chấn hay phần tử đàn hồi thuỷ khí vào kếtcấu trụ quay đứng hay thanh nối Nhờ đó đơn giản được kết cấu, giảm được số lượngkhâu 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, cácthông 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

2.2 Hệ thống treo sau

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

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

3.1 Xác định độ biến dạng và tải trọng tác dụng lên hệ thống treo trước và sau

ft fđd fhct fcstfhcd

Các thông số ban đầu:

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 khốilượng 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

Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo

a) Độ biến dạng và tải trọng 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 haiđiểm 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, Ga = 378 [kg],

Gkt: trọng lượng phần không được treo ở cầu trước [kg].Với: Gkt= Gct+ 2.Gbx [kg]

Trong đó:

Gct: trọng lượng của cầu trước [kg],

Gbx: trọng lượng của bánh xe [kg]

Do đó ta được: G = Gat- (Gct+ 2.Gbx) = 378 - 25 = 353 (Kg)

Trong đó: kđ là hệ số tải trọng động, kđ=1,75¸2,5, đối với xe chở khách thì kđ nằm

ở giới hạn nhỏ, còn đối với xe tải thì kđ nằm ở giới hạn lớn, ta chọn kđ=1,75

Vậy: Zđt = kđ.Ztt =1,75.176,5 = 309 (kg)

- Xác định fđt: Biến dạng thêm của hệ thống treo dưới tác dụng của tải trọng động

fđ phải đủ lớn để thùng xe không va đập liên tục vào ụ hạn chế, nhưng fđ không quá lớn

vì ôtô sẽ giảm tính ổn định, phức tạp truyền động lái, tăng yêu cầu với bộ phận hướng,thay đổi khoảng sáng gầm xe đối với hệ thống treo độc lập

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

- Xác định fts: Để tránh các dao động lắc dọc kiểu ngựa phi của ôtô thì tỷ số giữa

độ võng tĩnh của hệ thống treo sau và trước phải phù hợp, với xe du lịch ta có tỷ số nhưsau:

f ts

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

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

3.2 Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi

a) Tính toán thiết kế phần tử đàn hồi hệ thống treo trước

- Tính lực tác dụng lên lò xo :

Để tính toán đường kính và các kích thước của phần tử đàn hồi là lò xo ta phải xácđịnh được lực tác dụng lên lò xo (Zlx), độ võng tĩnh (ft) và độ võng động (fd) của lò xo khichịu tải trọng tĩnh Từ đó tính các kích thước còn lại theo các ứng suất tác dụng lên lò xo.Tải trọng tĩnh tác dụng lên mỗi bánh xe:

Trong đó :D – Đường kính trung bình của lò xo

dây lò xo

Tỷ số a được lấy trong khoảng :[4÷10] Ta chọn: a = 10

- Tính đường kính dây lò xo (d):

Từ phương trình ứng suất tiếp lớn nhất trong lò xo, ta có :

Bảng 5-2 Các thông số ban đầu của hệ thống treo trước:

- Zlx – Lực tác dụng lên lò xo.

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

tăng khi giảm tỷ số D/d và được xác định như sau: K=

4 a+2

4 a−3

Vật liệu chế tạo lò xo của hệ thống treo tương tự như vật liệu làm nhíp, thường là:

55 ΓCC (55MnSi), 50 C2 (50Si2), 60 C2(60Si2), … các vật liệu này có ứng suất cho

phép trong khoảng: [ τ ] =800÷1000 MPa khi chịu biến dạng cực đại Ta chọn ứng suất

cho phép của vật liệu là 800 Mpa = 8.108 Pa

- Tính đường kính trungbình của lò xo (D):

D d

==> D= a.d = 10.10 = 100(mm)

- Tính độ cứng của lò xo(Clx):

- Chiều dài nhỏ nhất của lò

xo khi ụ cao su chịu tải trọng động:

Ta có: Lmin ³ nlx.d + (n – 1).

Với:  : là khe hở nhỏ nhất của dây lò xo khi chịu tải

Thường  = 1 - 2 [mm],

ta chọn:  = 1,5 mm

- Bước xoắn của lò xo (t):

b) Tính toán thiết kế hệ thống treo sau

Tính toán tương tự như hệ thống treo trước, ta chỉ xét và tính toán cho trường hợp

xe đầy tải

Các thông số ban đầu của hệ thống treo sau:

Trong đó: D – Đường kính trung bình của lò xo.

d – Đường kính dây lò xo

Tỷ số a được lấy trong khoảng (4 ¸ 9) Ta chọn: a = 7,5.

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

giảm tỷ số D/d và được xác định theo công thức:

⇒Lmin≥8 0,007+(6−1).1,5 10−3=0, 0635 [m ]

Ta chọn: L min = 0,065 [m]

- Chiều dài của lò xo khi chịu tải trọng tĩnh (L t ):

- Bước xoắn của lò xo (t):

3.3 Tính toán thiết kế giảm chấn

Để đảm bảo độ êm dịu khi xe hoạt động trên đường, trên ô tô hiện nay người tathường lắp thêm các bộ phận giảm chấn Giảm chấn có tác dụng: dập tắt nhanh các daođộng có tần số cao để tránh cho thùng xe không bị lắc khi qua đường mấp mô lớn và hạnchế các lực truyền qua giảm chấn tác dụng lên thùng xe

Hiện nay có rất nhiều loại giảm chấn như giảm chấn cơ khí,giảm chấn loại đòn,các loại giảm chấn thuỷ lực dạng ống (loại 1 ống, loại 2 ống lồng vào nhau, loại có vangiảm tải, loại không có van giảm tải) Loại đòn hiện nay ít được dùng vì có khối lượnglớn, cồng kềnh, làm việc với áp suất cao nên tuổi thọ giảm, đòi hỏi vỏ giảm chấn phảidày Đối với xe thiết kế là xe con ta chọn loại giảm chấn thuỷ lực có dạng ống

Tính toán bộ phận giảm chấn gồm các bước như sau:

+ Xây dựng đặc tính yêu cầu của giảm chấn

+ Xác định các kích thước cơ bản của giảm chấn

+ Xác định tiết diện thông qua các van

+ Tính toán nhiệt của giảm chấn

a) Tính toán giảm chấn của hệ thống treo trước

* Xây dựng đặc tính yêu cầu của giảm chấn

Đặc tính của giảm chấn là đường biểu diễn mối quan hệ giữa lực cản và tốc độpiston của giảm chấn

Quan hệ giữa lực cản giảm chấn (Pg) và tốc độ dịch chuyển của piston giảm chấn(Vg) được xác định như sau:

Pgn= Kgn.Vgm

Pgt= Kgt.Vgm

Trong đó:

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

m: số mũ có giá trị phụ thuộc kích thước lỗ tiết lưu, độ nhớt của chất lỏng vàkết cấu các van, thường m = 1,0 ¸ 2,0, khi tính toán ta thừa nhận gần đúng m = 1 Trongtrường hợp tổng quát thì đặc tính giảm chấn là một đường phi tuyến, khi chọn m = 1 thìđặc tính là tuyến tính

c

f

Hình 3.1 Đặc tính giảm chấn của hệ thống treo

Để xây dựng đường đặc tính của giảm chấn ta cần xác định các điểm a, b,

c, d, e, f và các hệ số cản Kgn ,K’gn , Kgt ,K’gt Các điểm a, d tương ứng với lúc giảm chấn

mở van giảm tải, thường chọn tương ứng với piston đạt khoảng 30 cm/s Lúc này các hệ

số cản giảm chấn K’gn ,K’gt giảm xuống, hạn chế áp suất cực đại của chất lỏng và cường

độ tăng lực cản K’gn ,K’gt được chọn xuất phát từ giá trị tải trọng lớn nhất tác dụng lênpiston giảm chấn và tốc độ dịch chuyển lớn nhất Vgmax nằm trong giới hạn từ 50¸60 cm/

s Từ đó ta biết được tung độ các điểm a,b,c,d,e,f và tung độ điểm b,e Để xác định tung

độ các điểm a và d ta cần xác định các hệ số cản Kgn và Kgt của giảm chấn

Kgn và Kgt được xây dựng theo điều kiện êm dịu thông qua hệ số cản K của hệthống treo ( thực chất là hệ số cản của giảm chấn quy về trục bánh xe) được xác địnhtheo hệ số tắt dần Kngh Kngh được xác định như sau:

Nếu K nhỏ thì dao động kéo dài lâu tắt, trường hợp này cũng không tốt

Để đánh giá khả năng dập tắt dao động, người ta dùng hệ số dập tắt dao độngtương đối , với:

 =

K

K ngh = 0,15¸0,30, chọn  = 0,15

Ta có:

K = .Kngh= 0,15.1148,6 = 172,3 Biết được K tuỳ thuộc vào dạng bộ phận hướng và cách lắp đặt giảm chấn

ta sẽ tính được Kg cần thiết của giảm chấn Một cách tổng quát:

Trong đó:

 : là hệ số phụ thuộc loại và cách lắp đặt giảm chấn quy dẫn về trục bánh xe, phụthuộc vào cách lắp đặt giảm chấn Với kiểu bố trí giảm chấn theo phương thẳng đứnglệch góc 15o theo kinh nghiệm ta chọn  = 2,69

K gn=2.ξ K 1+α =

Hình 3.2 Các thông số của giảm chấn

* Xác định các thông số của giảm chấn:

- Đường kính Piston giảm chấn:

t: Chiều dày thành giảm chấn, chọn  t = 5 mm

Để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn của giảm chấn khi chịu lực Pgmax thì ápsuất chất lỏng trong giảm chấn không vượt quá giới hạn cho phép 2,5¸5MPa,với xe thiết

kế là xe con ta chọn pmax = 2,5MPa cho cả hành trình nén và trả

=> K'gn= 1,2 Kgn = 1,2.231,7 = 278 (Ns/m)

=> Pgnmax =K'gn.Vgmax = 278 0,5 = 139(N)