Đồ án tính toán thiết kế hệ thống treo xe tải 1 5 tấn

Để đảm bảo chức năng đó hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu:  Bộ phận dẫn hướng : Có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe , tức là đảm bảo cho xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳ

M ỤC L ỤC

Lời nói đầu 3

Chương 1 Tổng quan hệ thống treo 4

1.1 Nhiệm vụ , yêu cầu , phân loại 4

1.2 Các loại hệ thống treo trên ô tô 5

1.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc 5

1.2.2 Hệ thống treo độc lập 7

Chương 2 Tính toán hệ thống treo trên xe tải 1,5 tấn 12

2.1 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế 12

2.1.1 Giới thiệu xe tham khảo 12

2.1.2 Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế 15

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe tải 1,5 tấn 17

2.2.1 Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 17

2.2.2 Thiết kế bộ phận đàn hồi 17

2.2.3 Chọn thông số nhíp 18

2.2.4 Tính độ cứng của nhíp 23

2.2.5 Tính bền nhíp 25

2.2.6 Tính ứng suất nhíp 27

2.2.7 tính bền tai nhíp 30

2.2.8 Tính bền chốt nhíp 32

2.3 Thiết kế giảm chấn 34

2.3.1 Xác định hệ số của giảm chấn 34

2.3.2 Xác định kích thước ngoài của giảm chấn 37

2.3.3 Tính kích thước các van giảm chấn 36

2.3.4 Tính lò xo các van 37

Tài liệu tham khảo 41

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật, các ngành kinh tế làmtăng mức sống của con người được nâng lên Vì vậy nhu cầu đi lại và vận chuyển càngđược quan tâm hơn và hoàn thiện không ngừng Trong các loại phương tiện giao thôngđang được sử dụng trên thế giới cũng như ở Việt Nam thì phương tiện giao thông đường

bộ mà đặc biệt là ô tô là loại phương tiện được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất Do nó

có ưu điểm hơn so với các loại khác: cơ động, giá thành rẻ, nhanh gọn (ở cự ly gần vàtrung bình) Để đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người

Việt Nam là đất nước đang phát triển, cơ sở hạ tầng và mạng lưới giao thông cònkém Do đó nhu cầu vận chuyển hàng hoá trong thành phố cũgn như các tỉnh lẻ Vì vậyviệc thiết kế một phương tiện giao thông giải quyết nó là rất quan trọng Qua thực tế emnhận thấy thiết kế xe ô tô tải cỡ nhỏ 1,5 tấn là rất phù hợp với đường xá của thành phố,thị xã nước ta hiện nay

Vì vậy việc thiết kế hệ thống treo của ô tô là biện pháp tối ưu hoá về kỹ thuật, nógóp phần tạo nên độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp người lái cảm thấy dễchịu, và dập tắt những dao động ảnh hưởng tới hàng hoá và tuổi thọ của xe

Nhiệm vụ thiét kế được giao của em là “ Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 1,5 tấn” Sau những tuần cố gắng em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao Tuy nhiên trong

quá trình thực hiện đồ án này không thể tránh khỏi những sai sót do em còn hạn chế vềkiến thức và những kinh nghiệm thực tế Em mong thầy cô có thể cho em xin những ýkiến về bài làm để em có thể hoàn thiện tốt hơn và trau dồi thêm nhiều kiến thức

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

KIỀU THẾ HƯNG

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ

1.1 NHIỆM VỤ , YÊU CẦU , PHÂN LOẠI

1.1.1.Nhiệm vụ

Hệ thống treo : Dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ôtô với các cầu Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giúp ôtô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường không bằng phẳng Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen từ bánh xe lênkhung hoặc vỏ xe, đảm bảo đúng động học bánh xe

Để đảm bảo chức năng đó hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu:

 Bộ phận dẫn hướng : Có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe , tức là đảm bảo cho xe chỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe

 Bộphận giảm chấn : Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra ngoài Việc biến năng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ôtô là giảm chấn thủy lực,khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn tỏa ra ngoài

+ Động học của các bánh xe dẫn hướng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫn hướng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng (nghĩa là chiều rộng cơ sở và các góc đặt trụ đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi)

+ Có hệ số cản thích hợp để dập tắt nhanh dao động của vỏ và bánh xe

+ Đảm bảo sự tương ứng giữa động học của bánh xe với động học của dẫn động lái, dẫn động phanh

+ Giảm tải trọng động khi ô tô qua đường không bằng phẳng

+ Phải đảm bảo an toàn, dễ sửa chữa, thay thế và giá thành hợp lý Ngoài ra có thể chế tạo được với trình độ công nghệ sản xuất trong nước

- Hệ thống treo loại lò xo xoắn ốc

- Hệ thống treo loại thanh xoắn

+ Loại khí

+ Loại thủy lực :

+ Hệ thống treo loại thủy khí kết hợp

1.2.CÁC LOẠI HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ

Hiện nay trên ôtô sử dụng hệ thống treo với nhiều dạng khác nhau Có kết cấu thay đổi tùy theo từng xe cụ thể, tùy theo nhà sản xuất Nhưng nhìn chung chúng đều nằm ở hai dạng là : Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập

1.2.1.Hệ thống treo phụ thuộc

 Nguyên lý hoạt động

Hai bánh xe trái và phải được nối nhau bằng một dầm cứng nên khi dịch chuyển một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh xe còn lại cũng dịch chuyển Do đó hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫn hướng

Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau của ôtô

du lịch và ở tất cả các cầu của ô tô tải, ôtô khách loại lớn

 Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô

 Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống treo dạng dùng nhíp lá

Nhíp là một dầm ghép gồm các lá thép mỏng có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính hay gọi là lá nhíp gốc, hai đầu của lá nhíp chính được uốn thành hai tai dùng để nối với khung xe, giữa bộ nhíp có lỗ dùng để bắt bu lông siết các lá nhíp lại với nhau, có quang nhíp để giữ các lá nhíp không bị sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo dọc nhíp, do đó khi nhíp biến dạng sẽ sinh ra sự ma sát sẽ làm giảm dao động khi ôtô chuyển động

Hình 1.2 Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ

Lò xo xoắn chỉ có chức năng là một cơ cấu đàn hồi khi bộ phận chịu lực theo phương thẳng đứng Còn lại các chức năng khác của hệ thống treo sẽ do các bộ phận khác chịu trách nhiệm.

Lò xo xoắn chủ yếu được sử dụng trong hệ thống treo độc lập, nó có thể đặt ở đòn trên hay đòn dưới của loại treo có hai đòn hay bọc chung quanh ống giảm chấn của treo MacPherson trên ôtô du lịch hay trên một số hệ thống treo phụ thuộc của ôtô tải nhẹ dùnglàm bộ phận đàn hồi cho hệ thống

Loại này chủ yếu sử dụng ở các cầu sau chủ động của ôtô con So với hệ thống treo loại nhíp thì lò xo có trọng lượng nhỏ hơn, tuổi thọ cao hơn Do có thể sử dụng lò xo có độ cứng nhỏ hơn nhíp nên tính êm dịu chuyển động tốt hơn, song nó phải có them bộ phận dẫn hướng

- Số lượng đòn dọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc hoặc hệ thống treo độc lập.

- Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nén thì trong bộ phận dẫn hướng phải có them một đòn ngang

- Do lò xo có hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bên trong lò xo để bố trí giảm chấn Do những đặc điểm trên đây mà hệ thống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treo nhỏ

Hình 1.4 Hệ thống treo độc lập dạng đòn chéo

Đây là loại hệ thống treo độc lập được thiết kế với tăng độ cứng vững để tăng khả năng chịu lực ngang đồng thời giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng Do kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian nên thường được sử dụng trên hệ thống treo sau của ô tô du lịch

 Hệ thống treo hai đòn ngang

Hình 1.5 Hệ thống treo dạng hai đòn ngang

Hệ thống treo độc lập với hai đòn ngang có cấu tạo như sau:

Một đòn ngang phía trên và một đòn ngang phía dưới Mỗi một đò ngang không phải chỉ

là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm được chức năng của bộ phận dẫn hướng Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô Đầu còn lại được liên kết với đòn ngang đứng bởi các khớp cầu Phần tử đàn hồi lò xo trụ bố trí kết hợp với giảm chấn ống thủy lực có đầu trên liên kết với gối tựa trên khun hoặc vỏ ô tô, đầu dưới liên kết bản lề hoặc cầu với đòn treo dưới Một thanh ổn định hai đầu liên kết với hai giá bánh xe và được giữ trên khung hoặc dầm bằng hai khớp bản lề

Hình 1.6 Hệ thống treo dạng thanh xoắn

Hệ thống treo với phần tử đàn hồi thanh xoắn có ưu điểm là kết cấu , kích thước và trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ, không gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện Vì vậy loại hệ thống treo này thường trên cả ô tô du lịch và ô tô tải.

Đối với hệ thống treo độc lập hai đòn ngang thì thanh xoắn được bố trí dọc theo thân xe Một đầu thanh xoắn được ngàm cố định trên khung hoặc dầm, đầu còn lại liên kết cố địnhbằng then hoa với đầu trong của đòn treo trên hoặc đòn treo dưới Như vậy khi chịu tải trọng, thông qua các đòn chéo thanh xoắn sẽ chịu một mô men xoắn và biến dạng góc

 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson

Hình 1.7 Hệ thống treo loại Macpherson

Nếu kích thước dòn treo của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang giảm về bằng 0 thì ta cókết cấu mới được gọi là hệ thống treo Macpherson

Cấu tạo hệ thống treo Macpherson bao gồm một đòn treo dưới Đầu trong của đòn treo được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô, đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn ống thủy lực liên kếtvới gối tựa trên khung hoặc vỏ xe Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn còn một đầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ô tô Trụ bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng

Khi hoạt động máy nén cung cấp khí tới mỗi xi lanh khí theo các đường dẫn riêng, do đó

độ cao của xe sẽ tăng lên tương ứng tại mỗi xi lanh tuỳ theo lượng khí được cấp vào Ngược lại độ cao của xe giảm xuống khi không khí trong các xi lanh được giải phóng ra ngoài thông qua các van Ở mỗi xi lanh khí nén có một van điều khiển hoạt động ở theo hai chế độ bật - tắt (on - off) để nạp hoặc xả khí theo lệnh của ECU Với sự điều khiển của ECU, độ cứng, độ đàn hồi của từng giảm chấn trên các bánh xe tự động thay đổi theo

độ nhấp nhô của mặt đường và do đó hoàn toàn có thể khống chế chiều cao ổn định của xe

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TẢI 1.5 TẤN

2.1 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1.1 GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO

Bảng thông số kỹ thuật Xe tải CỬU LONG 1.5 TẤN

bánh xe trước phía ngoài (m)

Loại nhiên liệu, số kỳ, số xi lanh,

cách bốtrí xi lanh, cách làm mát

Diesel, 4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng, tăng

hai dòng, trợ lực chân không

Phanh đỗ xe Phanh tang trống dẫn động cơ khí tác

2.1.2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Để lựa chọn hệ thống treo cho phù hợp với loại xe đang thiết kế , ta so sánh ưu nhược điểm giữa các hệ thống để đưa ra phương án lựa chọn phù hợp nhất

2.1.2.1 Ưu nhược điểm hệ thống treo phụ thuộc

+ Số khớp quay ít và không càn phải bôi trơn khớp quay

+ Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ

+ Nếu hệ thống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe dẫn hướng, độ nghiêng của hai bánh xe

sẽ thay đổi khi một bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, làm phát sinh mômen do hiệu ứng con quay, ảnh hưởng đến các dịch chuyển góc của các cầu và các bánh xe dẫn hướng quanh trục quay

+ Khó bố trí các cụm của ôtô nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước

2.1.2.2 Ưu nhược điểm hệ thống treo độc lập

 Ưu điểm

+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng nguyên,

do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng

+ Khả năng quay vòng của xe tốt hơn, vì khi quay vòng đảm bảo được vận tốc quay củahai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều như ở hệ thống treo phụ thuộc

+ Khối lượng không được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ thuộc

Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ôtô

+ Đảm bảo khi dịch chuyển, các bánh xe không làm thay đổi các góc đặt bánh xe và chiều rộng cơ sở, do đó làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe đối với trụ đứng, dẫn đến không phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng

 Nhược điểm

+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết

+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe không cố định do vậy xảy ra tình trạng mòn lốp nhanh

+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe không liên kết cứng,

vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe

2.1.2.3 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Qua những phân tích ưu nhược điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọnthiết kế hệ thống treo cho xe tải dựa trên xe cơ sở là xe Cửu Long, Trường Hải Đây làsản phẩm kết hợp độc đáo giữa khả năng vượt đường trường Xe có khả năng di chuyển

trên các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp Trước hết

với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận được sảnxuất nhíp Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽđảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hoá ngành ô tô Xe Trường Hải, Cửu Longhiện nay đang được nhà máy ô tô Trường Hải, Cửu Long lắp ráp và bán ra, việc chọnthiết kế bộ phận đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnhtranh Nhíp còn có thêm các ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hư hỏng và phảisửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp với việc sử dụng ô tô trên địa hình giao thôngphức tạp của nước ta hiện nay

2.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRÊN XE TẢI 1.5 TẤN

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

2.2.1 Chọn chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

- Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã

đề ra Trong khuôn khổ của 1 đồ án tốt nghiệp em xin lựa chọn chỉ tiêu đó là chỉ tiêu vềtần số dao động Chỉ tiêu này đươc lựa chọn như sau:

- Đối với xe tải tần số dao động 1,5÷2 HZ( tương ứng với số lần dao động:90÷120 lần / phút)

Cơ sở của việc lựa chọn này là số bước của người đi bộ trong một phút Nếu đi bộchậm(đi dạo) thị 60 bước/ phút, đi nhanh khoảng 90÷100 bước/ phút Đây là tần sốcon người đã quen và do đó không cảm thấy khó chịu Chọn sơ bộ tần số dao động của hệthống treo trước là 96 lần / phút

α thường chọn không bé hơn 30 Khi tải trọng đầy góc α có thể đạt giá trị số40÷50 Để đơn giản chúng ta không tính đến ảnh hưởng của lưc X

- Hệ thống treo là đối xứng 2 bên Vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉ cần tínhtoán cho một bên

+ Khối lượng không được treo

+Trọng lượng cầu trước: Gt= 1400 N

+ Trọng lượng một bánh xe có lắp lốp: Gbx = 350 N

- Nhíp là một loại lò xo gồm nhiều lá thép mỏng( lá nhíp) ghép lại với nhau Các

lá nhíp có bán kính cong và chiều dài nhất định để ở trạng thái tự do, bán kính cong vàchiều dài các lá nhíp dưới giảm dần ( hình vẽ)

Khi ghép lại với nhau các lá sẽ ôm khít vào nhau Kích thước hình học nhíp là:

Chiều dài các lá: L1, L2, Lk tiết diện lá nhíp b x hk

Tham khảo số xe có tải trọng tương đương ta chọn sơ bộ như sau:

+ Chiều rộng b và chiều dày ht phải thoả mãn các điều kiện:

+ Chọn khoảng cách giữa 2 quang nhíp Iq = 120 mm

Ta có chiều dài 1/2 nhíp tính từ quang nhíp:

- Chiều dài các lá nhíp( cụ thể là lk) được tính bằng hệ số phương trình sau đây: