Thiết kế ô tô 5 chỗ dựa trên cơ sở ô tô Ford Fiesta – Thiết kế hệ thống treo trước

2.1.1. Công dụng:Hệ thống treo là tập hợp tất cả các cơ cấu dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ ô tô máy kéo với các cầu hay hệ thống chuyển động (bánh xe, xích).Hệ thống treo nói chung, gồm có ba bộ phận chính là: Bộ phận đàn hồi, Bộphận dẫn hướng và Bộ phận giảm chấn. Mỗi bộ phận đảm nhận một chức năng vànhiệm vụ riêng biệt. Bộ phận đàn hồi: Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng, làm giảm va đập và tải trọng động tác dụng lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho ô tô máy kéo khi chuyển động. Bộ phận dẫn hướng: Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, ngang cũng như các mô men phản lực và mô men phanh tác dụng lên bánh xe. Động học của bộ phận dẫn hướng xác định đặc tính dịch chuyển tương đối của bánh xe đối với khung vỏ. Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụtạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được treo và không được treo, biến cơnăng của dao động thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh.Ngoài ba bộ phận chính trên, trong hệ thống treo của các ô tô du lịch, ô tôkhách và một số ô tô vận tải, còn có thêm một bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang. Bộ phận này có nhiệm vụ giảm độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI KHOA CƠ KHÍ BỘ MƠN CƠ KHÍ Ơ TƠ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: Thiết kế ô tô chỗ dựa sở ô tô Ford Fiesta – Thiết kế hệ thống treo trước Sinh viên: Vũ Đức Hiển Chuyên ngành: Cơ khí tơ Lớp: Cơ khí tơ Hệ: Chính quy Khóa: K57 Người hướng dẫn: PGS.TS : Trần Văn Như Hà Nội, 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ii DANH MỤC BẢNG ii LỜI NÓI ĐẦU : CHƯƠNG I : TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung hệ thống treo 1.1.1 Công dụng hệ thống treo 1.1.2 Những phận hệ thống treo 1.1.3 Phân loại hệ thống treo 1.1.4 Những yêu cầu thiết kế hệ thống treo 1.2 Mục tiêu nhiệm vụ đề tài 1.3 Thông số kỹ thuật ô tô tham khảo thiết kế 1.4 Lựa chọn kết cấu hệ thống treo 1.4.1 Lựa chọn kết cấu hệ thống treo 1.4.2 Lựa chọn kết cấu giảm chấn CHƯƠNG II : TÍNH TỐN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC HỆ THỐNG TREO.… 12 2.1 Các thông số hệ thống treo thiết kế 12 2.1.1 Các thông số kỹ thuật xe 12 2.1.2 Xác định thông số hệ treo 13 2.2 Tính tốn động học hệ thống treo 16 2.2.1 Xác định sơ kích thước vị trí địn 16 2.2.2 Xây dựng họa đồ kiểm tra động học hệ thống treo mc.pherson .20 2.2.3 Bố trí hệ treo đảm bảo góc nghiêng dọc ε 22 2.3 Tính tốn động lực học hệ thống treo mc.pherson 23 CHƯƠNG III :TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 34 3.1 Kiểm tra bền đòn ngang 34 3.2 Kiểm tra bền rôtuyn 36 3.3 Tính tốn phận đàn hồi 37 3.4 Chọn giảm chấn kiểm tra bền đẩy 40 KẾT LUẬN 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO i DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống treo phụ thuộc hệ treo độc lập Hình 1.2 Các chuyển vị bánh xe thân xe Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo hệ thống treo Mc.Pherson Hình 1.4 Giảm chấn lớp vỏ Hình 1.5 Giảm chấn lớp vỏ Hình 2.1 Tuyến hình tô tham khảo 12 Hình 2.2 Xây dựng quan hệ động học hệ thống treo Mc.Pherson 19 Hình 2.3 Xác định quan hệ sau thiết kế động học hệ thống treo Mc.Pherson.20 Hình 2.4 Các chuyển vị hệ thống treo Mc.Pherson thiết kế 22 Hình 2.5 Phương án bố trí góc nghiêng dọc  23 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống treo kết cấu đòn ngang 24 Hình 2.7 Phân tích lực có mặt lực Z 25 Hình 2.8 Phân tích lực có mặt lực X 28 Hình 2.9 Phân tích lực có mặt lực Y 32 Hình 3.1 Lực tác dụng lên địn ngang trường hợp có lực Z Y 34 Hình 3.2 Tiết diện địn ngang 34 Hình 3.3 Lực tác dụng lên địn ngang trường hợp có lực Z X .35 Hình 3.4 Cấu tạo rôtuyn 36 Hình 3.5 Sơ đồ bố trí lị xo 37 Hình 3.6 Cấu tạo lò xo 38 Hình 3.7 Sơ đồ bố trí giảm chấn .41 Hình 3.8 Đặc tính giảm chấn hệ thống treo trước 43 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật ô tô tham khảo Bảng 2.1 Bảng giá trị B ;  theo dịch chuyển bánh xe 21 Bảng 3.1 Bảng chọn thông số giảm chấn 43 ii LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, ô tô sử dụng rộng rãi phương tiện lại thông dụng Các trang thiết bị, phận tơ ngày hồn thiện đại, đóng vai trị quan trọng việc bảo đảm độ tin cậy an toàn cho người vận hành chuyển động ô tô Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, công nghiệp ô tô giới phát triển ngày cao, cho đời nhiều loại xe ô tô đại phục vụ cho nhu cầu mục đích sử dụng người Trong đó, độ êm dịu an tồn chuyển động tô đặt lên hàng đầu Do vậy, hệ thống treo có vai trị quan trọng Có nhiều hệ thống treo với cấu tạo, chức cơng dụng khác nhau, loại lại có ưu, nhược điểm riêng Vì việc thiết kế hệ thống treo phù hợp với thông số kết cấu xe nâng cao tính tiện nghi độ êm dịu cho xe Để nắm bắt vấn đề công nghệ vào ứng dụng công việc thiết kế khai thác hệ thống treo để từ khai thác vận hành tơ có hiệu quả, với vai trị kỹ sư tương lai Em nhận đề tài : “ Thiết kế hệ thống treo độc lập Mc.Pherson cho cầu trước ô tô ” Do thời gian làm đồ án có hạn với kiến thức thực tế hạn chế, nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo bạn Đồ án hoàn thành tiến độ nhờ có giúp đỡ bảo tận tình Thầy giáo PGS.TS Trần Văn Như thầy giáo Bộ mơn Cơ khí tơ Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thầy giáo bạn giúp em hoàn thành đồ án ! Hà Nội , ngày 30 tháng 04 năm 2020 Sinh viên Vũ Đức Hiển CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Những vấn đề chung hệ thống treo 1.1.1 Công dụng hệ thống treo - Liên kết mềm bánh xe thân xe, làm giảm tải trọng động thẳng đứng tác dụng lên thân xe đảm bảo bánh xe lăn êm đường - Truyền lực từ bánh xe lên thân xe ngược lại, để xe chuyển động, đồng thời đảm bảo chuyển dịch hợp lý vị trí của bánh xe so với thùng xe - Dập tắt nhanh dao động mặt đường tác động lên thân xe 1.1.2 Những phận hệ thống treo Hệ thống treo gồm phận : đàn hồi, dẫn hướng giảm chấn - Bộ phận đàn hồi : + Có nhiệm vụ đưa vùng tần số dao động xe phù hợp vùng tần số thích hợp với người sử dụng + Nối mềm bánh xe thùng xe giảm nhẹ tải trọng động tác dụng từ bánh xe lên khung, đảm bảo độ êm dịu chuyển động + Có đường đặc tính đàn hồi phù hợp với chế độ hoạt động xe - Bộ phận dẫn hướng : + Xác định tính chất chuyển động (động học) bánh xe với khung, vỏ xe + Tiếp nhận truyền lực, mômen bánh xe với khung vỏ xe - Bộ phận giảm chấn : + Dập tắt dao động từ mặt đường lên khung xe phát sinh trình xe chuyển động địa hình khác cách nhanh chóng + Đảm bảo dao động phần không treo nhỏ nhất, tiếp xúc bánh xe đường, nâng cao khả bám đường an toàn chuyển động Ngoài hệ thống treo cịn có kết cấu khác như: ổn định ngang, vấu giảm va đập hạn chế hành trình 1.1.3 Phân loại hệ thống treo Việc phân loại hệ thống treo dựa theo sau : - Theo phận đàn hồi chia ra: + Loại kim loại (nhíp lá, lị xo, xoắn ) + Loại khí ( loại bọc cao su-sợi, màng, loại ống) + Loại thuỷ lực ( loại ống ) + Loại cao su - Theo phận dẫn hướng chia ra: + Loại phụ thuộc với cầu liền ( loại riêng, loại thăng bằng) + Loại độc lập ( địn, hai địn ) Hình 1.1.Sơ đồ tổng thể hệ thống treo phụ thuộc (a) hệ treo độc lập (b) 1: Thân xe; 2: Bộ phận đàn hồi; 3: Bộ phận giảm chấn; 4: Dầm cầu; 5: Đòn ngang dưới, - Theo phương pháp dập tắt dao động chia ra: + Loại giảm chấn thuỷ lực ( tác dụng chiều, chiều) + Loại ma sát ( phận đàn hồi, dẫn hướng ) - Theo phương pháp điều khiển chia ra: + Hệ thống treo bị động (không điều khiển ) + Hệ thống treo chủ động ( có điều khiển ) 1.1.4 Những yêu cầu thiết kế hệ thống treo Trên hệ thống treo, liên kết bánh xe khung vỏ cần thiết phải mềm phải đủ khả để truyền lực Quan hệ thể yêu cầu sau đây: + Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính kỹ thuật xe chạy đường tốt xe có khả chạy nhiều loại địa hình khác + Bánh xe chuyển dịch giới hạn không gian hạn chế + Quan hệ động học bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích hệ thống treo làm mềm theo phương thẳng đứng không phá hỏng quan hệ động học động lực học chuyển động bánh xe + Không gây nên tải trọng lớn mối liên kết với khung vỏ + Có độ tin cậy lớn, độ bền cao không gặp hư hỏng bất thường Đối với tơ cịn ý đến yêu cầu sau: + Giá thành thấp mức độ phức tạp kết cấu không lớn + Có khả chống rung chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt + Đảm bảo tính điều khiển ổn định chuyển động tơ tốc độ cao Ngồi yêu cầu chung kết cấu khí đặt xe ôtô phải đặc biệt quan tâm tới yêu cầu riêng sau: Đảm bảo độ êm dịu cần thiết ôtô hoạt động Thông số đánh giá thông qua tần số riêng hệ thống treo Đối với ôtô con, tần số dao động riêng n = 60  90 (v/ph) tương ứng với tần số góc  = 6,2 9,4 (rad/s) Khi bánh xe chuyển vị thẳng đứng (chuyển vị cần thiết) mức độ đó, chẳng hạn với mức độ lớn Zmax = ft + fđ sinh chuyển vị liên quan (chuyển vị không mong muốn) bánh xe : + Thay đổi khoảng cách hai vết lốp bánh xe B (mm) + Thay đổi độ chụm trước bánh xe V (mm) + Thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe γ (độ) + Thay đổi góc nghiêng dọc trục đứng  (độ) + Thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng  (độ) + Thay đổi vị trí cầu sau (đánh giá góc xoay cầu xe)  S (độ) Các chuyển vị phải nằm giới hạn cho phép Các thông số chọn phù hợp với bố trí chung, hệ thống truyền lực xe, thông qua việc tham khảo xe tương tự tính tốn nhờ tốn ổn định động ôtô Đảm bảo khả truyền lực mômen bánh xe khung (thân) xe Đảm bảo khoảng sáng gầm xe tối thiểu xe đầy tải Đảm bảo góc lắc thùng xe phải nhỏ phù hợp treo trước sau, thơng số phụ thuộc vào địn dẫn hướng hệ treo sơ đồ bố trí chung Tiết kiệm khơng gian để bố trí cấu phanh, hệ thống lái, khoang động đảm bảo khả động xe Clx : Độ cứng lị xo δlx : Góc nghiêng ngang lò xo δlx = 12o lbx : Khoảng cách từ điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường đến khớp đòn ngang llx : Khoảng cách từ giao điểm đường tâm lò xo với phương đòn ngang đến khớp đòn ngang Từ hành trình làm việc hệ thống treo : ft = 0,16 (m) + Hành trình làm việc lị xo: f lx  f t =0,16 (m) (3.11) + Độ cứng lị xo xác định theo cơng thức: Clx  Flx max f lx Clx  6802 ,7 = 42516 (N/m) 0,16 (N/m) (3.12) Chọn vật liệu làm lị xo thép 50Cr4V4 có ứng suất tiếp cho phép :   = 1200MPa = 1200 N/mm2 + Đường kính dây lị xo xác định theo cơng thức: d k Flx max c 0,4.  (mm) (3.13) Trong đó: c = D/d : Là hệ số tỷ lệ đường kính, chọn c = Hình 3.6 Cấu tạo lò xo k : Hệ số xét đến độ cong dây lò xo, k Thay vào 3.13 : d c  0,25  0,25 = 1,1  c 1 1 k Flx max c = 0,4.  1,1.6802,7.8 = 11,2 (mm) 0,4.1200 Chọn d = 12 (mm) Suy ra: D = c.d = 12 = 96 (mm) + Số vòng làm việc lò xo tính theo cơng thức: 38 (3.14) n0  G.d 8.C lx c (vòng) (3.15) Với G : Là mơđun đàn hồi vật liệu chế tạo lị xo, G = 7,8.1010 (N/m2) Thay vào 3.15 : n0  7,8.1010.0,012 = 5,4 (vòng) 8.42516 83 Vậy số vòng làm việc lò xo : no = vòng Tổng số vòng lò xo : n = + = vịng (vì lị xo có vòng đầu cuối) + Chiều cao lò xo chịu nén : HS = n.d = 7.12 = 84 (mm) (3.16) + Bước vòng lò xo chịu tải lớn tính theo cơng thức : T=d+ max (m) n0 (3.17) Với max : Là chuyển vị ứng với Flxmax lò xo: max = Flx max 6802,7 = = 0,16 (m) Clx 42516 (3.18) Thay vào 3.17 : T = 0,012 + 0,16 = 0,044 (m) = 44 (mm) + Chiều cao lò xo chưa chịu tải: H = n.d + (𝑛0 − )𝑇 = 7.12 + 4.44 = 260 (mm) (3.19) * Tính bền lị xo ứng suất cắt lớn nhất:  max = 8.Flx max D.k 8.6802,7.96.1,1 = = 1058,6 (N/mm2) 3  d  12  = 8.Flx D.k 8.5201 96.1,1 = = 809 (N/mm2) 3 d  12 Vậy  max < [ ] = 1200 N/mm2  Lò xo đủ bền theo ứng suất cắt * Kiểm nghiệm lò xo theo hệ số an tồn : 39 (3.20) Cơng thức xác định hệ số an tồn lị xo : S   a  0     m (3.21) Trong :  : Giới hạn mỏi xoắn dây lò xo, với vật liệu thép 50Cr4V4 có  = 600 (N/mm2)  a : Biên độ ứng suất : a =  max   = 1058,6  809 = 124,8(N/mm2)  m : Ứng suất trung bình : m =  max   = 1058,6  809 = 933,8 (N/mm2)   : Hệ số kể đến ảnh hưởng tiết diện dây lò xo   =   : Hệ số kể đến ảnh hưởng ứng suất trung bình   = 0,1 Thay vào 3.21 : S = 600 124,8  0,1.933,8 = 3,85 >  Lò xo đảm bảo an tồn Vậy qua tính tốn kiểm nghiệm  Lò xo trụ đủ bền 3.4 Chọn giảm chấn kiểm tra bền đẩy Giảm chấn phần tử hệ thống treo dùng để dập tắt dao động thân xe xe chạy qua đoạn đường gồ ghề Quá trình dập tắt thực theo nguyên tắc tiêu hao động thân xe việc chuyển thành nhiệt ma sát bên giảm chấn Trong đồ án lựa chọn loại giảm chấn tác dụng chiều có cấu trúc lớp vỏ loại có đặc tính làm việc lý tưởng, dễ bố trí van, bao kín tốt giá thành thấp 40 a) Xác định thông số giảm chấn Trên hình 3.7 : δgc : Góc nghiêng ngang giảm chấn δgc = 12o lbx : Khoảng cách từ điểm tiếp xúc bánh ogclx xe với mặt đường đến khớp đòn ngang lgc : Khoảng cách từ giao điểm đường gc tâm giảm chấn với phương địn ngang đến Hình 3.7 Sơ đồbxbố trí giảm chấn khớp địn ngang + Hành trình làm việc giảm chấn : fgc= flx = 0,16 (m) + Hệ số cản theo tâm trục giảm chấn : Kgc = Thay vào 3.22 : Mặt khác: K tb cos2  gc (Ns/m) Kgc = Kgc = (3.22) 1371,6 = 1434 (Ns/m) cos2 12 K n  K tr (Ns/m) (3.23) Trong đó: Kn : Hệ số cản hành trình nén giảm chấn Ktr : Hệ số cản hành trình trả giảm chấn Trong hành trình làm việc giảm chấn, lực cản hành trình trả thường lớn hành trình nén với mục đích bánh xe qua chỗ gồ ghề giảm chấn bị nén nhanh không truyền lên khung xe xung lực lớn ảnh hưởng đến độ bền khung xe sức khoẻ người xe Do lượng hấp thụ vào chủ yếu hành trình trả Trong thực nghiệm thường thấy giảm chấn có quan hệ sau: Ktr = 2,5  Kn Chọn Ktr = 3.Kn thay vào công thức 3.22 : 41 K gc  K n  3K n  Kn = Kgc/2 = 1434/2 = 717 (Ns/m) Suy : Ktr = 3Kn = 717 = 2151 (Ns/m) + Lực sinh trình làm việc giảm chấn: P = K.vPm (N) (3.24) Trong đó: vP : Vận tốc dịch chuyển piston giảm chấn, vP = 0,3 (m/s) Khi ta không xét đến đặc tính làm việc lị xo đường đặc tính giảm chấn coi tuyến tính, hệ số m = Như lực cản sinh trình nén trả làm việc bình thường : Pn = Kn.vP = 717 0,3 = 215,1 (N) Ptr = Ktr.vP = 2151 0,3 = 645,3 (N) Hệ số cản hành trình nén K'n trả K'tr van giảm tải mở (tương ứng với lực Pg tác dụng lên Piston giảm chấn lớn nhất, vận tốc Piston Vgmax = 0,6 m/s) Khi tính tốn, ta lấy : 𝐾𝑛′ = 0,6𝐾𝑛 = 0,6.717 = 430,2 (Ns/m) ′ 𝐾𝑡𝑟 = 0,6𝐾𝑡𝑟 = 0,6.2151 = 1290,6 (Ns/m) Vậy ta có : 𝑃𝑛𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑛 + 𝐾𝑛′ (𝑉𝑔𝑚𝑎𝑥 - 𝑉𝑔 ) = 215,1 + 430,2 ( 0,6 – 0,3 ) = 344,2 (N) ′ 𝑃𝑡𝑟𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑡𝑟 + 𝐾𝑡𝑟 (𝑉𝑔𝑚𝑎𝑥 - 𝑉𝑔 ) = 645,3 + 1290,6 ( 0,6 – 0,3 ) = 1032,6 (N) Từ giá trị Pnmax ,Ptrmax ,Pn ,Ptr ,K'tr ,K'n ,Ktr ,Kn,Vgmax,Vg ta vẽ đường đặc tính đàn hồi hình : 42 1032,6 645,3 215,1 344,2 Hình 3.8 Đặc tính giảm chấn hệ thống treo trước b) Chọn giảm chấn kiểm tra bền đẩy * Chọn giảm chấn Bảng 3.1 Bảng chọn thông số giảm chấn * Xác định tiết diện lưu thông van giảm tải: a Xác định kích thước van trả + Xác định kích thước van trả nhẹ 43 Van trả nhẹ làm việc vận tốc piston v≤0,3 (m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc chế độ tải nhẹ, tức lúc áp suất dầu khơng cao Vận tốc v≤0,3 (m/s) chất lỏng qua lỗ van thông qua chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông với vận tốc lưu thông diện tích lưu thơng số - Diện tích van trả nhẹ: f vtn  Ft v1 p2g   Ft: diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình trả: Ft=  2 (dp  d t ) Trong đó: dp: đường kính piston 0,040 (m) dt: đường kính cần đẩy 0,018 (m)  Ft≈ 10.10-4 (m2) - Lực cản giảm chấn hành trình trả nhẹ: Ptr = 645,3 (N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng : ∆𝑝 = 𝑃𝑡𝑟 𝐹𝑡 = 645,3 10.10−4 = 552900 ( N/𝑚2) Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ :  f vtn  Ft v1 10.104.0,3   1,9.105 (m2) p2g 0,8.552900.2.9,8  0,5  9000 Chọn số lỗ van trả nhẹ lỗ Đường kính lỗ d  4 f vtn 5  4.19.106  2, 2.103 (m)  2, 2(mm) 5. Vậy van trả nhẹ có lỗ, đường kính lỗ d=2,2 (mm) + Xác định kích thước van trả mạnh Van trả mạnh làm việc vận tốc piston v>0,3(m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc lực kích động mặt đường lớn, giảm chấn làm việc chế độ tải nặng làm cho giảm chấn 44 kị kéo mạnh, lúc áp suất dầu tăng cách đột ngột Với vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng lúc có áp suất cao làm mở hết van trả, tức diện tích lưu thơng tối đa vận tốc tiết diện lưu thơng khơng đổi khơng thể mở rộng thêm nữa, diện tích lưu thơng số Giai đoạn van trả mạnh bắt đầu mở đến mở hoàn toàn giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn độ Giai đoạn xảy thời gian nhỏ, bỏ qua khơng xét đến - Diện tích van trả: Trong đó: f v  Ft v1 p2g   ∑fv : Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ trả mạnh - Lực cản hành trình trả mạnh : Pgtmax = 1032,6 (N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng là: ∆𝑝 = 𝑃𝑡𝑟 𝐹𝑡 = 1032,5 10.10−4 = 884640 ( N/𝑚2) Thay số ta có tổng diện tích van trả:  fv  Ft v1 10.104.0,   3, 05.105 (m2) p2g 0,8.884640.2.9,8  0,5  9000 Vậy tổng diện tích lỗ van trả mạnh là: f vtm   f v   f vtn = 3,05.10-5 – 1,9.10-5 = 1,15.10-5 (m2) Chọn số lỗ van trả mạnh lỗ Đường kính lỗ là: d  4 f vtm 5  4.1,15.105  1, 7.103 (m)  1, 7(mm) 5. Vậy van trả mạnh có lỗ, đường kính lỗ d=1,7(mm) b Xác định kích thước van nén + Xác định kích thước van nén nhẹ Van nén nhẹ làm việc vận tốc piston v≤0,3(m/s) Khi xe làm việc điều kiện đường xá tương đối tốt, mặt đường khơng gồ ghề lắm, lúc 45 lực kích động mặt đường nhỏ, giảm chấn làm việc chế độ tải nhẹ tức lúc áp suất dầu khơng cao Với vận tốc v≤0,3(m/s) chất lỏng qua lỗ van thông qua chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thơng với vận tốc lưu thơng diện tích lưu thơng số - Diện tích van nén nhẹ: f vnn  Fn v1 p2g   - Diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình nén: Fn =  d p , dp đường kính piston, dp=0,04 (m) Fn ≈ 12,6.10-4 (m2) - Lực cản giảm chấn hành trình nén nhẹ : Pn = 215,1 (N) - Độ chênh áp suât dòng chất lỏng : ∆𝑝 = 𝑃𝑛 𝐹𝑡 = 215,1 12,6.10−4 = 175476,1 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén nhẹ :  f vnn  Fn v1 12, 6.104.0,3   43.106 (m2) p.2.g 0,8.175476,1.2.9,8  0,5  9000 Chọn số lỗ van nén nhẹ lỗ Đường kính lỗ : d  4 f vnn 5  4.43.106  3,3.103 (m)  3,3(mm) 5. Vậy van nén nhẹ có lỗ, đường kính lỗ d = 3,3 (mm) + Xác định kích thước van nén mạnh Van nén mạnh làm việc vận tốc piston v>0,3(m/s) Khi xe chạy đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc lực kích động mặt đường lớn, giảm chấn làm việc chế độ tải nặng, làm giảm chấn bị nén mạnh, tức lúc áp suất dầu cao Với vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng có áp suất cao làm mở 46 hết van nén, tức diện tích lưu thông tối đa vận tốc tiết diện lưu thơng khơng đổi khơng thể mở rộng nữa, diện tích lưu thông số Giai đoạn van nén mạnh bắt đầu mở đến mở hoàn toàn giai đoạn chuyển tiếp hay giai đoạn độ Giai đoạn xảy thời gian nhỏ, ta bỏ qua, khơng xét đến Diện tích van nén : Trong : f v f v  Fn v1 p2g   : tổng diện tích lỗ van nén nhẹ nén mạnh Lực cản hành trình nén mạnh : Pnmax = 344,2(N) - Độ chênh áp suất dòng chất lỏng : ∆𝑝 = 𝑃𝑛𝑚𝑎𝑥 𝐹𝑡 = 344,2 12,6.10−4 = 280761,9 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén:  fv  Fn v2 12, 6.104.0,   68.106 (m2) p2g 0,8.280761,9.2.9,8  0,5  9000 Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là: f vnm   f v   f vnn = 68.10-6 – 43.10-6 = 25.10-6 (m2) Chọn số lỗ van nén mạnh lỗ Đường kính lỗ là: d  4 f vnm 5  4.25.106  2,5.103 (m)  2,5(mm) 5. Vậy van nén mạnh có lỗ, đường kính lỗ d = 2,5 (mm) * Kiểm tra điều kiện bền nhiệt giảm chấn - Ta tính toán kiểm tra chế độ nhiệt giảm chấn sau làm việc theo công thức sau: Tg max  L  Tm  Tg max  427 Ft Với Tg max  = 393÷403 °𝐾 47 Trong : - L: công tiêu thụ giờ, xác định sau Công suất tiêu thụ giảm chấn là: 𝑁𝑡𝑡 = 𝑃𝑛 + 𝑃𝑡𝑟 𝑉𝑔 = 215,1+645,3 0,3= 129,1 (Ns/m)  Công tiêu thụ : L = Ntt.t = 129,1.3600 = 417960 (N/m) -  : hệ số truyền nhiệt,  = 0,120÷0,168 J/m2h°K Chọn  = 0,15 J/m2h°K - Tm: nhiệt độ môi trường xung quanh, lấy Tm= 27℃ = 300°K - F: diện tích mặt ngồi giảm chấn: D  F   D   l  , với D đường kính piston giảm chấn: D = 0,04 m, 2  l chiều dài buồng chứa dầu l = 0,24m  F ≈ 0,03 (m2) Thay số vào ta có: Tg max  L 417960  Tm   300  362 °K => Tgmax ≤ [ Tgmax] 427 Ft 427.0,15.0,03.3600 Như kích thước giảm chấn thỏa mãn điều kiện truyền nhiệt * Kiểm tra bền đẩy Khi giảm chấn làm việc, đẩy giảm chấn chịu nén hành trình nén chịu kéo hành trình trả Do ta kiểm tra bền đẩy theo kéo nén theo ổn định + Kiểm tra bền kéo : Chọn vật liệu làm đẩy thép hợp kim 42CrMoS4 có ứng suất kéo cho phép  k  = 800 (N/mm2) Do lực kéo hành trình trả lớn nên kiểm bền cho đẩy trường hợp này: k  Ptr max Ptr max   dT2 FT (N/mm2) (3.24) dT : Đường kính đẩy dT = 18 (m m) Ptrmax = 1032,6 N 48 k = Thay vào 3.24 : Vậy 4.1032 ,6 = 4,06  18 (N/mm2)  k <  k  = 800 (N/mm2)  Thanh đẩy đủ bền chịu kéo + Kiểm tra bền nén: Khi đẩy chịu nén hành trình nén bị ổn định dọc cần đảm bảo hệ số an tồn : no = Pgh Pn max  nođ (3.25) Trong đó: Pnmax = 344,2 (N) Pgh - Lực giới hạn uốn dọc Pgh =  E.J  LT 2 (N) (3.26) E : Môđun đàn hồi vật liệu, E = 8.103 (N/mm2) Jmin : Mômen quán tính nhỏ đẩy (mm4)  dT4  18 Do đẩy có tiết diện trịn nên : Jmin = Jo = = = 10305 (mm4) 32 32 nođ : Hệ số an toàn ổn định Chọn nođ = μ : Hệ số phụ thuộc liên kết Do liên kết gối tựa với thân xe nên μ = 0,5 LT : Chiều dài đẩy LT = 360 (mm) Thay vào 3.26 : Pgh =  8.10 3.10305 0,5.360 2 = 7994 (N) Thay vào 3.25 : no = Vậy 7994 = 23,2 344,6 no > nođ =  Thanh đẩy không ổn định nén 49 Sau thiết kế tính tốn kiểm bền cho số chi tiết hệ thống treo Mc.Pherson xe chỗ ngồi cho ta đặc tính động lực học hệ thống treo nói chung phận, chi tiết hệ thống treo nói riêng, chúng đảm bảo động học đảm bảo đủ bền 50 KẾT LUẬN Hiện ôtô sử dụng nước ta với số lượng chủng loại ngày tăng Kết cấu hệ thống treo độc lập đa dạng ngày hoàn thiện theo hướng tự động điều chỉnh Đồ án “Thiết kế hệ thống treo độc lập Mc.Pherson cho cầu trước ô tơ con” vào tính tốn thiết kế hệ thống treo ô tô, cụ thể hệ treo độc lập Mc.Pherson Đồ án trình bày cách logic khoa học từ đặc điểm cấu tạo, công dụng hệ thống treo bố trí tơ phân loại đưa yêu cầu thiết kế hệ thống treo Từ phương pháp họa đồ xác định chiều dài đòn ngang lđ = 369 mm vị trí khâu khớp hệ thống treo thiết kế Bên cạnh việc tính tốn kiểm tra bền địn ngang, rơtuyn, phần tử đàn hồi đẩy giảm chấn thỏa mãn đảm bảo điều kiện làm việc Trong trình làm thuyết minh em hình thành 06 vẽ, có 01 vẽ kết cấu cụm tổng thành, 01 vẽ chi tiết giảm chấn chọn vẽ lựa chọn phương án với họa đồ động học chuyển vị hệ thống treo Bên cạnh việc làm đồ án cịn có hạn chế chưa tính tốn thiết kế ổn định ngang Mặc dù cố gắng đồ án khơng thể tránh thiếu sót Kính mong Thầy giáo bạn góp ý để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Nguyễn Khắc Trai (2002), Cấu tạo gầm xe con, Nhà xuất GTVT [2] PGS.TS Nguyễn Khắc Trai (2002), Cấu tạo hệ thống truyền lực xe con, Nhà xuất GTVT [3] PGS.TS Nguyễn Khắc Trai & Nguyễn Văn Chưởng (2002), Giáo trình hướng dẫn thiết kế hệ thống treo độc lập [4]TS Nguyễn Hùng Mạnh (2016) ,Bài giảng Cấu tạo ô tô 2016, Nhà xuất GTVT ... chọn kết cấu hệ thống treo 1.4.1 Lựa chọn kết cấu hệ thống treo Trên sở xe thiết kế loại xe có chỗ ngồi, hệ thống treo thường sử dụng hệ thống treo độc lập, có hệ thống treo đòn ngang, hệ thống treo. .. (Mc.Pherson), hệ thống treo đòn dọc, hệ thống treo địn chéo Đối với cầu trước sử dụng hệ thống treo đòn ngang hệ thống treo đòn ngang (Mc.Pherson) Ở chọn kết cấu hệ thống treo kiểu Mc.Pherson hệ treo. .. vấn đề chung hệ thống treo 1.1.1 Công dụng hệ thống treo 1.1.2 Những phận hệ thống treo 1.1.3 Phân loại hệ thống treo 1.1.4 Những yêu cầu thiết kế hệ thống treo 1.2