Xây dựng mô hình thực nghiệm và tính toán, mô phỏng các dạng hệ thống treo ô tô phục vụ công tác giảng dạy lý thuyết và thực tập

Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa 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

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

THUYẾT VÀ THỰC TẬP

Mã số đề tài: T-KTGT-2012-27 Thời gian thực hiện: 12 tháng Chủ nhiệm đề tài: TS Trần Hữu Nhân Cán bộ tham gia đề tài:

Th.S Vương Như Long Th.S Vũ Việt Thắng Th.S Đinh Quốc Trí

Thành phố Hồ Chí Minh – Tháng 2/2013

Danh sách các cán bộ tham gia thực hiện đề tài

(Ghi rõ học hàm, học vị, đơn vị công tác gồm bộ môn, Khoa/Trung tâm)

1 Vương Như Long, Giảng viên, Th.S, Bộ môn Ôtô-Máy động lực, Khoa KTGT

2 Vũ Việt Thắng, Giảng viên, Th.S, Bộ môn Ôtô-Máy động lực, Khoa KTGT

3 Đinh Quốc Trí, Giảng viên, Th.S, Bộ môn Ôtô-Máy động lực, Khoa KTGT

MỤC LỤC

I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI……… 1

II PHÂN TÍCH CÁC DẠNG KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO……… 2

2.1 Công dụng hệ thống treo……… 2

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo……… 2

2.3 Phân loại các dạng hệ thống treo……… 2

2.4 Kết cấu hệ thống treo……… 4

III THIẾT KẾ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM……… 12

3.1 Thiết bị xác định độ cứng lò xo……… 12

3.2 Thiết bị xác định thông số giảm chấn ……… 14

3.3 Thiết bị xác định thông số động học……… 16

IV CƠ SỞ LÝ THUYẾT……… 18

4.1 Động học (dạng MacPherson)……… 18

4.2 Động lực học 19

V THÔNG SỐ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN 22

VI KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 24

6.1 Động học 24

6.2 Động lực học 24

6.3 Tính toán tối ưu 26

6.4 Kết luận 27

VII KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 28

Tài liệu tham khảo 29 Phụ lục

I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Nghiên cứu thiết kế hệ thống treo có vai trò rất quan trọng trong quá trình thiết kế ôtô Nhiều tài liệu và công trình nghiên cứu về hệ thống treo đã được công bố đặc biệt là trong thời gian gần đây với sự phát triển mạnh mẽ của việc ứng dụng công nghệ thông tin hỗ trợ tích cực trong tính toán,

mô phỏng Tuy nhiên, việc nghiên cứu thiết kế, mô phỏng và phân tích hê thống treo vẫn còn tồn đọng rất nhiều vấn đề cần phải giải quyết, điều này đòi hỏi sự tổng hợp nhiều lĩnh vực chuyên môn lại với nhau như: động học, động lực học, cơ học kết cấu, dao động, nhân trắc học, thống kê…

Nội dung các công trình, tài liệu nghiên cứu, giáo trình, bài giảng,… về lĩnh vực kết cấu cũng như tính toán mô phỏng đối với hệ thống treo trên ôtô ở nước ta còn rất nhiều hạn chế Trong

đó, đặc biệt là các mô hình toán được xây dựng phức tạp, nên rất cần thiết đến sự hỗ trợ tính toán của máy tính Việc nghiên cứu ứng dụng tính toán mô phỏng là thực sự cần thiết góp phần nâng cao trình độ thiết kế

Để có thể góp phần nâng cao chất lượng đào tạo về lý thuyết và thực tập cho sinh viên tại Bộ môn Ôtô-Máy động lực, tăng khả năng cạnh tranh trong việc thu hút đầu vào sinh viên Đồng thời, triển khai ứng dụng công nghệ thông tin trong thiết kế, mô phỏng làm giảm giá thành chi phí chế tạo và thử nghiệm mẫu, rút ngắn thời gian thiết kế Đặc biệt là khả năng triển khai ứng dụng kỹ thuật mô phỏng trong công tác đào tạo đối với chuyên ngành kỹ thuật ôtô ở nước ta còn nhiều hạn chế

Để giải quyết các yếu tố trên, đồng thời theo hiện trạng thực tế về cơ sở vật chất tại Bộ môn, mục tiêu của đề tài có thể được cụ thể hóa bao gồm: Cải tạo các mô hình hệ thống treo có sẵn tại xưởng Ôtô; Xác định các thông số kỹ thuật và kết cấu của các mô hình hệ thống treo trên; Xây dựng được các mô hình tính toán mô phỏng dựa trên các mô hình thực nghiệm và các thông số xác định trên

II PHÂN TÍCH CÁC DẠNG KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO

2.1 Công dụng hệ thống treo

Hệ thống treo của ô tô du lịch cũng như ô tô tải nói chung, là hệ thống liên kết đàn hồi các cầu xe (cầu chủ động và bị động) với khung và thân xe Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thỏa 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, không gây lên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ, có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường

Hệ thống treo đảm bảo độ êm dịu cần thiết khi xe chạy với tốc độ cao, đảm bảo các bánh luôn tiếp xúc với mặt đường, nhất là khi hai bánh dẫn hướng của cầu trước Chính trên cơ sở này hệ thống treo được phân ra làm hai loại: hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc

Hệ thống treo thường bao gồm ba phần cơ bản:

- Bộ phận đàn hồi: làm giảm nhẹ các tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung và bảo đảm độ êm dịu cần thiết khi di chuyển

- Bộ phận dẫn hướng: truyền lực dọc, ngang và mômen từ đường lên các bánh xe Động học của bộ phận dẫn hướng xác định tính chất dịch chuyển tương đốicủa bánh xe đối với khung

- Bộ phận giảm chấn: dập tắt dao động của bánh xe khi di chuyển, nhất là khi di chuyển ở mặt đường gồ ghề

2.2 Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống treo

Hệ thống tro khi thiết kế cần đảm bảo các yêu cầu chính như sau:

- Quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

- Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một giới hạn không gian hạn chế

- Phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe

- Các tiêu chuẩn về kích thước, giá thành, độ bền, độ tin cậy…

2.3 Phân loại các dạng hệ thống treo

Hệ thống treo có thể được chia thành các loại tùy thuộc vào các tiêu chí dưới đây:

- Dựa vào bộ phận dẫn hướng: phụ thuộc với cầu liền (loại riêng và loại thăng bằng); độc

lập (một đòn, hai đòn, )

- Dựa theo loại của bộ phận đàn hồi: bằng kim loại (nhíp lá, lò xo, thanh xoắn); bằng khí:

(loại bọc bằng cao su – sợi, màng hoặc loại ống); bằng thủy lực (loại ống); bằng cao su (gồm loại chịu nén và loại chịu xoắn)

- Dựa vào phương pháp dập tắt dao động (giảm chấn): thủy lực (có loại tác động một

chiều và hai chiều); ma sát cơ (gồm ma sát trong bộ phận đàn hồi và trong bộ phận dẫn hướng)

- Dựa vào phương pháp điều khiển: bị động (không có điều khiển - passive suspension);

chủ động (có điều khiển được - active suspension); bán chủ động (sự kết hợp của hai loại trên - semi active suspension)

Có rất nhiều cách phân loại hệ thống treo trên ô tô, nhưng theo thông dụng có thể phân làm hai loại chính sau: hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập

2.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc

Đặc trưng cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc là dầm cầu cứng liên kết với hai bánh xe Trên xe có cầu chủ động toàn bộ cụm truyền lực cầu xe đặt trong dầm cầu Trên xe có cầu bị động dầm cầu cứng làm bằng thép định hình liên kết bằng dịch chuyển của hai bánh xe

Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc:

- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy ra mòn lốp nhanh như ở hệ thống treo độc lập (do thay đổi góc camber)

- Khi chịu lực bên hai bánh xe liên kết cứng, bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe

- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành thấp

Nhược điểm:

- Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây lên va đập mạnh giữa phần treo

và phần không treo làm giảm độ êm dịu của chuyển động

- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm cần phải lớn

- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiên tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động

Một vài sơ đồ cấu tạo một số dạng hệ thống treo phụ thuộc được thể hiện qua các Hình 2.1

và 2.2

Hình 2.1 Dạng lò xo lá (leaf spring)

Hình 2.2 Dạng lò xo trụ kết hợp với các thanh dẫn hướng

2.3.2 Hệ thống treo độc lập

Đặc trưng kết cấu như sau:

- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà lắp trên hai loại cầu rời, sự dịch chuyển của hai bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu coi như thùng xe đứng yên)

- Mỗi bánh xe được liên kết bởi cách như vậy sẽ làm cho phần khối lượng không được treo nhỏ, như vậy mô men quán tính nhỏ do đó chuyển động của xe êm dịu

- Hệ thống treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sườn của xe như vậy có thể hạ thấp được trọng tâm của

xe và sẽ nâng cao được vận tốc của xe

Hệ thống treo độc lập được sử dụng để một bánh xe di chuyển lên và xuống mà không ảnh hưởng đến các bánh đối diện Có nhiều hình thức và thiết kế của hệ thống treo độc lập Tuy nhiên,

hệ thống treo hai đòn ngang (double A_arm) và một đòn ngang (McPherson) là hai trong các loại

hệ thống treo độc lập phổ biến nhất hiện nay

Nối mềm giữa bánh xe và thân xe, giảm nhẹ tải trọng động tác động từ nền đường qua bánh

xe lên thân xe và người vận hành

Tạo ra các đường đặc tính đàn hồi phù hợp với các chế độ hoạt động của xe

2.4.1.2 Cấu tạo

Phần tử đàn hồi trong hệ thống treo được chế tạo có thể từ kim loại như lò xo lá (nhíp lá), lò

xo trụ, thanh xoắn Hoặc có thể từ cao su, sử dụng khí nén, thủy lực,

a) Lò xo lá (nhíp lá):

Được sử dụng khá rộng rãi trên những xe yêu cầu tải trọng lớn, làm việc trong môi trường mấp mô mặt đường lớn Nhíp được làm từ các lá thép cong, gọi là nhíp, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài Đặc tính làm việc của nhíp là khi tải trọng tác dụng lên nhíp tăng thì biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính Lò xo lá không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng Thông thường có hai loại nhíp đơn và nhíp kép, trong đó có thể bao gồm một đến nhiều lá nhíp ghép lại với nhau

Nhíp lá có những ưu điểm đó là độ cứng lớn, có thể làm thay nhiệm vụ cho cả giảm chấn và thanh dẫn hướng, đặc tính đàn hồi của nhíp lá là tuyến tính, đường đặc tính ít thay đổi dưới tác dụng của trọng lực

Tuy nhiên nhíp lá cũng có một số nhược điểm đó là kích thước cồng kềnh, tốn kim loại, độ cứng lớn nên không tạo được độ êm dịu cao

Hình 2.5 Lò xo lá (hai hay nhiều lá nhíp)

b) Lò xo trụ

Hình 2.6 Lò xo trụ

Lò xo trụ được sử dụng rộng rãi trên ô tô con và xe tải hạng nhẹ Độ cứng của lò xo trụ được quyết định bởi chất liệu, đường kính và chiều dài của dây kim loại chế tạo lò xo

Kết cấu đơn giản, có tuổi thọ cao hơn nhíp lá do không có ma sát khi làm việc, ít phải bảo dưỡng sửa chữa Đường đặc tính đàn hồi là phi tuyến

Tuy nhiên, khi làm việc ở các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp nên thường phải bố trí thêm giảm chấn kèm theo để dập tắt dao động Do lò xo chỉ làm nhiệm vụ đàn hồi, còn nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn do các bộ phận khác đảm nhiệm nên hệ thống treo dung lò xo trụ thì kết cấu phức tạp hơn do nó phải bố trí thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hay lực phanh

2.4.2 Bộ phận giảm chấn

2.4.2.1 Chức năng

Nếu như một hệ thống treo chỉ có lò xo thì khi chịu tác động của mặt đường xe sẽ dao động lên xuống một thời gian trước khi bị dập tắt Khi bị tác động hệ thống treo cần một bộ phận làm triệt tiêu năng lượng được tích trữ trong lò xo Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi cơ năng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lưu Bộ giảm chấn không những cải thiện độ chạy êm của xe mà còn giúp cho lốp xe bám đường tốt hơn và điều khiển xe ổn định hơn Hình 2.7 minh họa chức năng của bộ phận giảm chấn

Hình 2.7 Chức năng dập tắt dao động của giảm chấn 2.4.2.2 Cấu tạo

Có thể phân loại giảm chấn gồm một số loại chính sau:

- Theo cấu tạo: giảm chấn hai lớp vỏ; giảm chấn một lớp vỏ

- Theo nguyên lý hoạt động: tác dụng đơn; đa tác dụng

- Theo môi chất làm việc: giảm chấn thủy lực; giảm chấn khí nạp

a) Giảm chấn kiểu ống đơn

Bộ giảm chấn đơn thường được nạp khí nitơ áp suất cao (20 – 30 kgf/cm2)

Bên trong xy lanh, buồng nạp khí và buồng chất lỏng được ngăn cách bằng một “pittông tự do” (nó có thể chuyển động lên xuống tự do)

Hình 2.8 Cấu tạo giảm chấn kiểu ống đơn

Đặc điểm của bộ giảm chấn kiểu đơn là có khả năng toả nhiệt tốt vì ống đơn tiếp xúc trực tiếp với không khí Một đầu ống được nạp khí áp suất cao, và hoàn toàn cách ly với chất lỏng nhờ

có pittông tự do Kết cấu này đảm bảo trong quá trình vận hành sẽ không xuất hiện lỗ xâm thực và bọt khí, nhờ vậy mà có thể làm việc ổn định Giảm tiếng ồn rất nhiều

Quá trình hoạt động như sau:

+ Hành trình ép (nén): trong hành trình nén, cần pittông chuyển động xuống làm cho áp suất trong buồng dưới cao hơn áp suất trong buồng trên Vì vậy chất lỏng trong buồng dưới bị ép lên buồng trên qua van pittông Lúc này lực giảm chấn được sinh ra do sức cản dòng chảy của van Khí cao áp tạo ra một sức ép rất lớn lên chất lỏng trong buồng dưới và buộc nó phải chảy nhanh và êm lên buồng trên trong hành trình nén Điều này đảm bảo duy trì ổn định lực giảm chấn

Hình 2.9 Hành trình nén và giãn của giảm chấn kiểu ống đơn

+ Hành trình trả (giãn): trong hành trình giãn, cần pittông chuyển động lên làm cho áp suất trong buồng trên cao hơn áp suất trong buồng dưới Vì vậy chất lỏng trong buồng trên bị ép xuống buồng dưới qua van pittông, và sức cản dòng chảy của van có tác dụng như lực giảm chấn

Vì cần pittông chuyển động lên, một phần cần dịch chuyển ra khỏi xy-lanh nên thể tích choán chỗ trong chất lỏng của nó giảm xuống Để bù cho khoảng hụt này, pittông tự do được đẩy lên (nhờ có khí cao áp ở dưới nó) một khoảng tương đương với phàn hụt thể tích

b) Giảm chấn kiểu ống kép

Hình 2.10 Cấu tạo giảm chấn kiểu ống kép

Bên trong vỏ (ống ngoài) có một xy-lanh (ống nén), và trong xy-lanh có một pittông chuyển động lên xuống Đầu dưới của cần pittông có một van để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn giãn ra Đáy xy-lanh có van đáy để tạo ra lực cản khi bộ giảm chấn bị nén lại Bên trong xy-lanh được nạp chất lỏng hấp thu chấn động, nhưng buồng chứa chỉ được nạp đầy đến 2/3 thể tích, phần còn lại thì nạp không khí với áp suất khí quyển hoặc nạp khí áp suất thấp Buồng chứa là nơi chứa chất lỏng đi vào và đi ra khỏi xy lanh Trong kiểu buồng khí áp suất thấp, khí được nạp với áp suất thấp (3 – 6 kgf/cm2) Làm như thế để chống phát sinh tiếng ồn do hiện tượng tạo bọt và xâm thực, thường xảy

ra trong các bộ giảm chấn chỉ sử dụng chất lỏng Giảm thiểu hiện tượng xâm thực và tạo bọt còn giúp tạo ra lực cản ổn định, nhờ thế mà tăng độ êm và vận hành ổn định của xe Vì trong trường hợp chất lỏng chảy với tốc độ cao trong bộ giảm chấn, áp suất ở một số vùng sẽ giảm xuống, tạo nên các túi khí hoặc bọt rỗng trong chất lỏng Hiện tượng này được gọi là xâm thực Các bọt khí này sẽ bị

vỡ khi di chuyển đến vùng áp suất cao, tạo ra áp suất va đập Hiện tượng này phát sinh tiếng ồn, làm

áp suất dao động, và có thể dẫn đến phá huỷ bộ giảm chấn

Quá trình hoạt động như sau:

+ Hành trình nén (ép)

Hình 2.11 Hành trình nén của giảm chấn kiểu ống kép

ƒ Tốc độ chuyển động của cần pittông cao: khi pittông chuyển động xuống, áp suất

trong buồng A (dưới pittông) sẽ tăng cao Dầu sẽ đẩy mở van một chiều (của van pittông) và chảy vào buồng B mà không bị sức cản nào đáng kể (không phát sinh lực giảm chấn) Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích choán chỗ của cần pittông (khi nó đi vào trong xy lanh) sẽ bị ép qua van lá của van đáy và chảy vào buồng chứa Đây là lúc mà lực giảm chấn được sức cản dòng chảy tạo ra

Hình 2.12 Hoạt động các van trong hành trình nén của giảm chấn kiểu ống kép

ƒ Tốc độ chuyển động của cần pittông thấp: nếu tốc độ của cần pittông rất thấp thì van

một chiều của van pittông và van lá của van đáy sẽ không mở vì áp suất trong buồng

A nhỏ Tuy nhiên, vì có các lỗ nhỏ trong van pittông và van đáy nên dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, vì vậy chỉ tạo ra một lực cản nhỏ

+ Hành trình trả (giãn):

Hình 2.13 Hành trình giãn của giảm chấn kiểu ống kép

ƒ Tốc độ chuyển động của cần pittông cao: khi pittông chuyển động lên, áp suất trong

buồng B (trên pittông) sẽ tăng cao Dầu sẽ đẩy mở van lá (của van pittông) và chảy vào buồng A Vào lúc này, sức cản dòng chảy đóng vai trò lực giảm chấn Vì cần pittông chuyển động lên, một phần cần thoát ra khỏi xy-lanh nên thể tích choán chỗ của nó giảm xuống Để bù vào khoảng hụt này dầu từ buồng chứa sẽ chảy qua van một chiều và vào buồng A mà không bị sức cản đáng kể

Hình 2.14 Hoạt động các van trong hành trình giãn của giảm chấn kiểu ống kép -Tốc độ chuyển động của cần pittông thấp: khi cán pittông chuyển động với tốc độ thấp,

cả van lá và van một chiều đều vẫn đóng vì áp suất trong buồng B ở trên pittông thấp Vì vậy, dầu trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van pittông vào buồng A Dầu trong buồng chứa cũng chảy qua lỗ nhỏ trong van đáy vào buồng A, vì vậy chỉ tạo ra một lực cản nhỏ

c) Giảm chấn Vario:

Hình 2.15 Cấu tạo giảm chấn kiểu Vario

Kết cấu tương tự như loại giảm chấn kiểu ống kép Loại giảm chấn Vario có một đặc điểm nổi bật đó là có khả năng thích nghi được với điều kiện đường có rung xóc thay đổi

Khi xe có tải trọng nhẹ, vị trí của piston nằm ở vùng trên của ống dầu, ở đó được thiết kế những khe nhỏ để tạo điều kiện cho dầu di chuyển xuống vùng dưới một cách dễ dàng hơn vì vậy

áp lực lên piston nhỏ từ đó hiệu ứng giảm chấn cũng giảm nhỏ

Khi xe có tải trọng lớn, vị trí cân bằng của piston sẽ bị đẩy xuống thấp hơn, do dưới này không có những khe nhỏ lên dầu từ ngăn trên chảy xuống dưới sẽ khó khăn hơn vì vậy dầu sẽ chảy qua van tiết lưu trên piston từ đó áp lực tác dụng lên thân piston sẽ lớn làm tăng khả năng dập tắt dao động của giảm chấn, phần dầu dư do áp lực cao cũng được dẫn qua van dưới đáy để vào khoang

bù dầu như đối với trường hợp giảm chấn ống kép

bị ép chạy theo ống đó (màu xanh) chạy sang buồng khí nén, khi xe bị nén mạnh, tăng áp suất, làm tăng thêm sức đàn hồi của lò xo khí, lò xo này cùng với lò xo kim loại tác động trực tiếp lên khung

xe, tạo sức đàn hồi tổng hợp thay đổi được theo tải trọng Không những thế, trên đường ống dẫn dầu

và khí về để ép túi khí, người ta còn bố trí thêm van điều khiển nhằm chủ động thay đổi mức tác động của dầu và khí nén lên túi khí, đưa đến việc thay đổi độ cứng đàn hồi tổng hợp của cả hệ thống giảm chấn Cũng nhờ cơ chế hồi tiếp như vậy mà khoảng cách giữa trục bánh xe và khung xe gần như được giữ nguyên khi thay đổi tải trọng Khi xe nặng, dầu ép mạnh làm túi khí đội lên mạnh hơn Khi xe nhẹ, áp lực dầu giảm, túi khí mềm đi, giảm bớt tác động lên khung xe

2.4.3 Bộ phận dẫn hướng

2.4.3.1 Chức năng

Mỗi hệ thống treo có cấu tạo bộ phận dẫn hướng khác nhau, nhưng có nhiệm vụ chung là đảm bảo các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, ở mọi vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận chức năng truyền lực đầy đủ gồm lực dọc, lực ngang cũng như moment phản lực và moment phanh

Đồng thời, phải đảm bảo các yêu cầu cơ bản:

- Động học và động lực học của các bánh xe khi ô tô chuyển động

- Giữ được đúng động học của truyền động lái

- Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé

- Đảm bảo việc bố trí hệ thống treo thuận tiện

- Kết cấu đơn giản, dễ sử dụng

- Trọng lượng bé

III THIẾT KẾ THIẾT BỊ THỰC NGHIỆM

3.1 Thiết bị xác định độ cứng lò xo

3.1.1 Cấu tạo

Thiết bị được thiết kế thông qua việc sửa chữa và cải tạo máy ép thủy lực đang bị hư hỏng tại xưởng Ôtô Thông qua quá trình thiết kế, hiện nay thiết bị này có khả năng sử dụng để xác định thông số đường đặc tính đàn hồi tĩnh của phần tử lò xo trên hệ thống treo

Hình 3.1 Thiết bị xác định độ cứng lò xo

Hình 3.2 Bố trí chung thiết bị xác định độ cứng lò xo

1 đồng hố áp suất, 2 giá đỡ cố định, 3 cần gật bơm thủy lực, 4 khung, 5 khóa van thủy lực, 6 thước ,

7 giá đỡ di động, 8 van 1 chiều, 9 xylanh, 10 lò xo, 11 dẫn hướng, 12 giá đỡ lò xo, 13 lỗ di chuyển

khoảng cách

8 10 1 4 6 3 5

9 Kg/Cm 2

0 1

Thiết bị xác định độ cứng lò xo gồm một số bộ phận sau:

- Khung: Được chế tạo bằng thép hình, kết cấu đủ cứng đảm bảo quá trình hoạt động

- Lò xo trụ: mẫu thí nghiệm

- Bơm thủy lực: tạo áp lực nén lò xo

- Xylanh thủy lực: bộ phận chấp hành tạo lực ép lò xo

- Đồng hồ áp suất: hiển thị áp suất làm việc của xylanh thủy lực khi nén lò xo

- Giá đỡ và dẫn hường lò xo: đảm bảo lò xo chuyển động lên xuống tại vị trí trong suốt

quá trình làm việc

- Thước lá: xác định độ biến dạng dài lò xo trong quá trình làm việc

3.1.2 Quá trình hoạt động

- Lắp lò xo lên giá đỡ lò xo

- Đặt giá đỡ lò xo cùng lò xo lên khung

- Vặn van khóa đường dầu hồi của xylanh thủy lực

- Gật cần gật bơm dầu qua xylanh

- Khi xylanh thủy lực đi xuống tỳ lên bát định vị lò xo nén lò xo lại

- Khi đó đồng hồ áp suất sẽ chỉ lực tác dụng lên lò xo, lực tác dụng lên lò xo lúc này là áp suất P0

- Ghi lại lực này và kích thước trên thước đo hành trình

- Tiếp tục bơm nén lò xo đến hành trình tiếp theo đọc áp suất trên đồng hồ

Thiết bị có cấu tạo và hoạt động đơn giản dễ thiết kế Tuy nhiên, có giới hạn là chỉ có thể tạo tải trọng tĩnh

3.1.2 Thông số kỹ thuật

STT THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ĐƠN VỊ GIÁ TRỊ

1 Đồng hồ áp suất kg/cm2 10

2 Bơm thủy lực KW

3 Đường kính xy lanh mm 100

4 Hành trình xy lanh mm 90

5 Thước đo chiều dài mm 250

6 Đường kính nhỏ lò xo mm 90

7 Đường kính lớn lò xo mm 120

8 Chiều dài lò xo mm 255

9 Đường kính sợi lò xo mm 14

10 Số vòng lò xo vòng 7

3.2 Thiết bị xác định thông số giảm chấn

3.2.1 Cấu tạo

Xác định hệ số giảm chấn thông qua thông số vận tốc nhờ vào thông số về quãng đường đã cho và giá trị các khoảng thời gian đo được cho các tải trọng khác nhau Từ đó, xác định đường đặc tính của giảm chấn và giá trị của hệ số giảm chấn

Hình 3.3 Thiết bị xác định hệ số giảm chấn

3 8

5 4

6

2 1

7

Hình 3.4 Bố trí chung thiết bị xác định hệ số giảm chấn

1 Khung, 2 tay gạt, 3 tấm khối lượng, 4 cữ hành trình dưới, 5 giảm chấn, 6 bát đỡ giảm chấn, 7 tấm

đỡ, 8 cữ hành trình trên

Thiết bị cấu tạo gồm các bộ phận sau:

- Khung: có kết cấu đảm bảo độ vững chắc trong quá trình làm việc

- Giảm chấn thủy lực: mẫu thí nghiệm

- Các tấm khối lượng: để thay đổi tải trọng tác dụng lên giảm chấn

- Cữ hành trình: khống chế hành trình hoạt động cố định

- Đồng hồ đo thời gian

3.2.2 Quá trình hoạt động

- Lắp tấm đỡ lên cốt giảm chấn

- Kéo giảm chấn lên hết hành trình dùng tay gạt, gạt giữ cốt giảm chấn lại

- Thả tấm kim loại có tải trọng xác định lên giá đỡ

- Xoay tay gạt cho ra khỏi tấm đỡ, khi đó khối lượng tấm kim loại làm giảm chấn đi xuống Lần lượt thay thay các tấm kim loại khác nhau ta có tốc độ giảm chấn khác nhau

3.3 Thiết bị xác định thông số động học

3.3.1 Cấu tạo

Tạo chuyển động trên mô hình gần giống chuyển động của xe trong thực tế, xác định các thông số động học làm việc của các khâu liên kết trong hệ thống treo bao gồm kích thước các khâu

và giới hạn làm việc của hệ thống treo

Hình 3.5 Mô hình xác định thông số động học (hệ thống treo một đòn ngang MacPherson)

7

4

2 3 1

1 giảm chấn, 2 bạc xoay, 3 cốt xoay, 4 đĩa lệch tâm, 5 vỏ truc quay, 6 tay quay,

7 trục quay, 8 bulong liên kết khung, 9 chân đỡ phụ, 10 khung mô hình,

11 khung chính

Thiết bị cấu tạo gồm các bộ phận sau:

- Giảm chấn thủy lực được tháo hết dầu thủy lực làm mất lực cản khi hệ thống treo chuyển động lên xuống

- Trục quay tay tạo chuyển động