Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo của xe isuzu d max

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG TREO CỦA XE ISUZU D-MAX Sinh viên thực hiện: NGÔ MINH TÀI Đà Nẵng - Năm 2018 Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max MỞ ĐẦU Để đảm bảo cho xe chuyển động đường có độ êm dịu cần thiết, tránh va đập khung vỏ với cầu hay hệ thống chuyển động đường tốt đường xấu Khi quay vòng, tăng tốc phanh vỏ xe khơng bị nghiêng, ngữa hay chúc đầu Xe chuyển động phải có tính ổn định điều khiển cao Mà hệ thống treo đảm nhận u cầu đó, điều địi hỏi hệ thống treo xe phải tính tốn chế tạo xác Đối với loại xe tải nhẹ, chủ yếu dùng để chở hàng Với địa hình Việt Nam không cho phép xe chuyển động loại đường nên ngồi việc tính tốn chế tạo xác cần phải đảm bảo độ bền lớn sử dụng địa hình Do phải chọn hệ thống treo phù hợp Chất lượng hệ thống treo cịn phụ thuộc nhiều vào cơng tác bảo dưỡng sửa chữa Muốn làm tốt việc người cán kỹ thuật cần phải nắm vững kết cấu nguyên lý làm việc phận hệ thống treo Đề tài khảo sát tinh toán kiểm nghiệm hệ thống treo mong muốn đáp ứng phần mục đích Nội dung đề tài đề cập đến vấn đề sau : -Giới thiệu hệ thống treo -Tính tốn kiểm tra -Chẩn đoán sửa chữa Các nội dung đề tài cung cấp kiến thức cần thiết hệ thống treo, phương pháp tính tốn kiểm tra hệ thống treo, bên cạnh đề tài cịn mang nội dung tài liệu hướng dẫn sử dụng bảo dưỡng sửa chữa Đà nẵng, ngày tháng năm Sinh viên thực Ngô Minh Tài Svth: Ngô Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo tập hợp tất cấu để nối đàn hồi khung vỏ ôtô với cầu hay hệ thống chuyển động Hệ thống treo nói chung gồm ba phận : Bộ phận đàn hồi, phận hướng, phận giảm chấn Mỗi phận đảm nhận nhiệm vụ chức riêng biệt + Bộ phận đàn hồi : Dùng để tiếp nhận truyền tải trọng thẳng đứng giảm va đập tải trọng tác động lên khung vỏ hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ôtô chuyển động + Bộ phận dẫn hướng : Dùng để tiếp nhận truyền lên khung lực dọc, lực ngang mômen phản lực, mômen phanh tác dung lên xe Động học phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối bánh xe khung vỏ + Bộ phận giảm chấn : Cùng với ma sát hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt dao động phần treo không treo, biến thành nhiệt tiêu tán mơi trường xung quanh Ngồi ba phận hệ thống treo ơtơ du lịch cịn có thêm phận phụ phận ổn định ngang Bộ phận có tác dung làm giảm độ nghiêng dao động góc ngang thùng xe 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống treo phải đảm bảo yêu cầu sau : Đặc tính đàn hồi hệ thống treo (đặc trưng độ võng tĩnh ft, hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết chạy đường tốt không bị va đập liên tục lên ụ hạn chế chạy đường xấu không phẳng với tốc độ cho phép, xe quay vòng tăng tốc phanh vỏ xe khơng bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu Svth: Ngơ Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max Đặc tính động học, định phận dẫn hướng phải đảm bảo cho xe chuyển động ổn định có tính điều khiển cao cụ thể : -Đảm bảo cho chiều rộng sở góc đặt trục quay đứng bánh xe dẫn hướng không đổi thay đổi không đáng kể -Đảm bảo tương ứng động học bánh xe truyền động lái, để tránh gây tượng tự quay vòng dao động bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động hiệu êm dịu Có khối lượng nhỏ, đặc biệt phần khơng treo Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc bền vững tin cậy 1.1.3 Phân loại Hiện có nhiều loại hệ thống treo khác Nếu phân loại theo sơ đồ phận dẫn hướng hệ thống treo chia hai loại: hệ thống treo độc lập hệ thống treo phụ thuộc 1.1.3.1 Hệ thống treo độc lập Hệ thống treo độc lập hệ thống treo đặc trưng cho dầm cầu cắt (không liền) cho phép bánh xe dịch chuyển độc lập - Ưu điểm : + Nó cho phép tăng độ võng tĩnh, độ võng động, tăng độ êm dịu chuyển động xe + Nó cho phép giảm dao động bánh xe dẫn hướng hiệu ứng momen quay + Tăng khả bám đường, tăng tính ổn định điều khiển -Nhược điểm : Có kết cấu phức tạp, đắt tiền đặc biệt với cầu chủ động Svth: Ngô Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hoàng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max Hình 1.1- Cơ cấu treo độc lập loại hai đòn 1- Lò xo; 2- Tay đòn dưới; 3-Bản lề; 4- Trục; 5- Giảm xóc; 6- Cân ngang; 7,9- Đệm cao su; 8- Trụ cân bằng; 10- Ngõng quay; 11- Trục cấu treo phía trước 1.1.3.2 Hệ thống treo phụ thuộc Là hệ thống đặc trưng dùng với dầm cầu liền Bởi vậy, dịch chuyển bánh xe cầu phụ thuộc lẫn Việc truyền lực mô men từ bánh xe lên khung thực trực tiếp qua phần tử đàn hồi dạng nhíp hay nhờ đòn - Ưu điểm : + Cấu tạo đơn giản, giá thành hạ đảm bảo hầu hết yêu cầu hệ thống treo tốc độ không lớn -Nhược điểm : + tốc độ lớn không đảm bảo tính ổn định điều khiển so với hệ thống treo độc lập Svth: Ngô Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max Hình 1.2- Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp 1- Nhíp lá; 2- Vịng kẹp; 3- Chốt nhíp; 4- Quang treo; 5- Giá đỡ; 6- Giảm chấn; 7- Ụ tỳ; 8- Khung xe; 9- Quang nhíp; 10- Dầm cầu Ngồi hệ thống treo phân loại theo phần tử đàn hồi theo phương pháp dập tắt dao động Theo loại phần tử đàn hồi, chia ra: +Loại kim loại, gồm: nhíp lá, lị xo xoắn, xoắn +Loại cao su: chịu nén chịu xoắn +Loại khí nén thuỷ khí Theo phương pháp dập tắt dao động: +Loại giảm chấn thuỷ lực: Tác dụng chiều hai chiều +Loại giảm chấn ma sát cơ: Ma sát phận đàn hồi phận dẫn hướng 1.2 Cấu tạo chung hệ thống treo 1.2.1 Bộ phận đàn hồi Bộ phận đàn hồi nằm thân xe bánh xe (nằm phần treo khơng treo) Với phương pháp bố trí vậy, bánh xe chuyển động đường mấp mô, hạn chế lực động lớn tác dụng lên thân xe, giảm tải trọng động tác dụng từ thân xe xuống mặt đường Bộ phận đàn hồi loại nhíp lá, lị xo, xoắn, buồng khí nén, buồng thuỷ lực Đặc trưng cho phận đàn hồi độ cứng, độ cứng liên quan chặt chẽ với Svth: Ngô Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max tần số dao động riêng (một thơng số có tính định đến độ êm dịu) Muốn có tần số dao động riêng phù hợp với sức khỏe người an tồn hàng hố cần có độ cứng hệ thống treo biến đổi theo tải trọng Khi xe chạy tải độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, cịn tăng tải cần phải có độ cứng lớn Do có thêm phận đàn hồi phụ như: nhíp phụ, vấu tỳ cao su biến dạng, 1.2.1.1 Nhíp Nhíp loại phần tử đàn hồi dùng phổ biến nhất, có ưu điểm: - Kết cấu chế tạo đơn giản - Sửa 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 tất cấu đàn hồi khác, biến dạng đàn hồi riêng (của đơn vị thể tích) nhỏ (nhỏ xoắn lần có giá trị ứng suất: σ = τ) Theo thống kê, trọng lượng nhíp cộng giảm chấn thường chiếm từ (5,5 ÷ 8,0)% trọng lượng thân ôtô - Thời hạn phục vụ ngắn: ma sát nhíp lớn trạng thái ứng suất phức tạp (Nhíp vừa chịu tải trọng thẳng đứng vừa chịu mômen lực dọc ngang khác) Khi chạy đường tốt tuổi thọ nhíp đạt khoảng (10 ÷ 15) vạn Km Trên đường xấu nhiều ổ gà, tuổi thọ nhíp giảm từ (10 ÷ 50) lần Kết cấu nhíp xây dựng xuất phát từ điều kiện: kích thước nhỏ gọn có độ bền để dễ bố trí lên xe, tăng hệ số sử dụng vật liệu giảm khối lượng nên nhíp sử dụng nhíp nhiều nhíp (nhíp parabol) a Nhíp lá: Hình 1.3- Nhíp parabol(tiết diện thay đổi theo chiều dài) Đệm cách; Nhíp; Bu lông trung tâm Svth: Ngô Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max Hình 1.4- Kết cấu nhíp a Nhíp trước; b Nhíp sau : phụ Nhíp thường có chiều dài lớn nên khó bố trí lên xe Tuy chúng có ưu điểm : hệ số sử dung vật liệu cao, khối lượng nhỏ, tuổi thọ lớn Để giảm chiều dài nhíp tăng chiều rộng dùng số có chiều dài b Nhíp nhiều Nếu coi nhíp dầm đàn hồi chịu tải tựa lên hai đầu, tác dụng tải trọng thẳng đứng lên nhíp nhíp biến dạng Một số nhíp có xu hướng bị căng ra, số nhíp khác có xu hướng bị ép lại Nhờ biến dạng nhíp cho phép trượt tương tồn nhíp biến dạng đàn hồi Tháo rời nhíp này, nhận thấy bán kính cong chúng có quy luật phổ biến: dài có bán kính cong lớn ngắn Khi liên kết chúng lại với bulông xiết trung tâm, hay bó lại quang nhíp số nhíp bị ép lại cịn số khác bị căng để tạo thành nhíp có bán kính cong gần đồng Điều thực chất làm cho nhíp chịu tải ban đầu (được gọi tạo ứng suất dư ban đầu cho nhíp), cho phép giảm ứng suất lớn tác dụng lên nhíp riêng rẽ thu nhỏ kích thước nhíp ơtơ Như tính chất chịu tải độ bền nhíp tối ưu theo xu hướng chịu tải ơtơ Svth: Ngơ Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max Hình 1.5- Kết cấu nhíp nhiều 1- Vịng kẹp; 2- Bulơng trung tâm; 3- Lá nhíp; 4- Tai nhíp Một số nhíp ơtơ tải nhỏ có số phía có bán kính cong lớn Kết cấu thực chất tạo cho nhíp hai phân khúc làm việc Khi chịu tải nhỏ có số chịu tải (giống nhíp chính) Khi nhíp có bán kính cong với nhíp tồn thể hai phần chịu tải độ cứng tăng lên Như coi nhíp phía có bán kính cong lớn nhíp phụ cho nhíp có bán kính cong nhỏ Kết cấu đầu nhíp theo dạng chữ nhật, hình thang hay ô van vát mỏng Hình 1.6- Dạng đầu nhíp a Chữ nhật; b Hình thang; c Ơ van vát mỏng Svth: Ngơ Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max - Để lắp nhíp lên khung xe, đầu hay hai nhíp uốn cong lại thành tai nhíp Hình 1.7- Kết cấu tai nhíp Để ghép thành , nhíp đột lỗ dùng bu lơng trung tâm xỏ qua xiết chặt lại Ngoài định vị gờ lồi rãnh lỏm Hình 1.8- Định vị nhíp ghép gờ lồi rảnh lỏm Để nhíp khơng bị xoay lệch để truyền lực từ nhíp người ta dùng vịng kẹp để bó nhíp lại Hình 1.9- Sơ đồ bó nhíp Trên xe có tải trọng tác dụng lên cầu thay đổi giới hạn lớn đột ngột, xe chạy êm dịu khơng hay non tải nhíp đủ cứng đầy tải, người ta dùng nhíp kép gồm: nhíp nhíp phụ Khi xe khơng non tải có nhíp làm việc Khi tải tăng đến giá trị quy định nhíp phụ Svth: Ngơ Minh Tài Hướng dẫn: TS.Nguyễn Hồng Việt 10 Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống treo xe Isuzu D-max 4.2.2 Kiểm nghiệm phận giảm chấn sau 4.2.2.1 Xác định kích thước giảm chấn : Đường đặc tính giảm chấn đường biểu diễn quan hệ lực cản giảm chấn tốc độ piston Pg = K.Vgm (4.38) Trong : K : Hệ số cản hệ thống treo (giảm chấn) Vg : Tốc độ piston m : Chỉ số phụ thuộc vào kết cấu van, kết cấu lỗ tiết lưu m = Hệ số cản K hệ thống treo thật chất hệ số cản giảm chấn mà qui dẫn bánh xe xác định theo hệ số tắt dần nguy hiểm Ký hiệu Kngh: Kngh =  C.M (4.39) Trong : C - Độ cứng hệ thống treo M - Khối lượng phần treo tác dụng lên hệ thống treo Nếu K > Kngh Thì dao động bị dập tắt đột ngột gây tải trọng động gia tốc lớn Nếu K