Thiết kế hệ thống treo xe con 7 chỗ

TK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗTK hệ thống treo xe con 7 chỗ

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ MỤC LỤC Trang Lời nói đầu …………………………………………………………………………… Chương I : Tìm hiểu hệ thống treo………………………………………….3 1.1 Cộng dụng yêu cầu ……………………………………………… 1.2 Các phận hệ thống treo ……………………………… 1.3 Phân loại hệ thống treo ……………………………………………….9 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế…………………………………………15 Chương II: Tính tốn thiết kế hệ thống treo trước MC.Pherson…………….16 2.1 Các thông số ban đầu………………………………………………….16 2.2.Động học hệ treo MC.Pherson ……………………………………… 21 2.3 Động lực học hệ treo MC.Pherson……………………………………26 2.4 Chọn kiểm bền phận ………… ………………….35 2.5 Tính tốn lị xo……………………………………………………… 43 2.6 Tính tốn giảm chấn………………………………………………… 48 Chương III: Tính tốn thiết kế hệ thống treo sau ……………………………58 3.1.Các thông số ban đầu …………………………………………………58 3.2 Tính tốn nhíp………………………………………………………….60 3.3 Tính phần tử giảm chấn …………………………………………… 68 SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ LỜI NĨI ĐẦU Khi ơtơ chạy đường khơng phẳng phát sinh dao động Những dao động thường ảnh hưởng xấu,đặc biệt ảnh hưởng người lái hành khách ngồi xe,tới hàng hoá,tuổi thọ xe Ở nước phát triển, dao động ôtô quan tâm đặc biệt Dao động xe nghiên cứu đưa mức tối ưu làm giảm đến mức thấp tác hại đến người đồng thời làm tăng tuổi thọ xe phận treo.Ở nước ta, mục tiêu ngành Công nghiệp ôtô năm tới nội địa phần tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ơtơ Khơng dừng lại đó, bắt đầu quan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an tồn chuyển động hay nói cách khác tính động lực học ơtơ, từ có cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng nước ta Để hoàn thành mục tiêu này, phải thiết kế cụm, chi tiết cho phù hợp với điều kiện sử dụng mặt khác cịn phải đảm bảo tính cơng nghệ Việt Nam Trước yêu cầu thực tế đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô em giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe 7chỗ Với giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Nghĩa em hoàn thành đồ án tốt nghiệp lực thân hạn chế kinh nghiệm thiết kế chưa có nhiều nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy thơng cảm đóng góp ý kiến để em làm tốt tương lai.Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, ngày … tháng… năm 2015 Sinh viên thực hiện: Hoàng Văn Hiếu SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 CƠNG DỤNG VÀ YÊU CẦU 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo hiểu hệ thống liên kết mềm bánh xe khung xe vỏ xe Mối liên kết treo xe mối liên kết đàn hồi có chức sau đây: Tạo điều kiện cho bánh xe thực chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng khung xe vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức chấp nhận chuyển động khơng muốn có khác bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc) Truyền lực bánh xe khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo lực phanh, lực đẩy lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên) 1.1 Yêu cầu 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 : + Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính kỹ thuật xe (xe chạy đường tốt hay xe chạy loại đường khác nhau) + Bánh xe chuyển dịch giới hạn định + 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 bền cao + Có độ tin cậy lớn, không gặp hư hỏng bất thường • Đối với xe cần phải quan tâm đến yêu cầu sau : - Giá thành thấp độ phức tạp hệ thống treo không lớn - Có khả chống rung chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng, vỏ tốt SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ - Đảm bảo tính ổn định tính điều khiển chuyển động tơ tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng 1.2 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TREO Các phận hệ thống treo Hệ thống treo gồm có phận chính: phận đàn hồi, phận dẫn hướng phận giảm chấn Ngoải ra, số hệ thống treo có sử dụng phận ổn định ngang 1.2.1 Bộ phận đàn hồi + Chức năng: phận nối mềm bánh xe thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao động cho phù hợp với thể người (60-80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi bố trí khác xe cho phép bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng Các phận đàn hồi thường sử dụng: hình • Nhíp Nhíp làm từ thép mỏng, có độ đàn hồi cao, thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lớn gọi nhíp Hai đầu nhíp uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe Giữa nhíp có lỗ dùng để bắt bulơng siết nhíp lại với Quang nhíp dùng để giữ cho nhíp khơng bị sơ lệch hai bên, nhíp dịch chuyển tương theo chiều dọc Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, nhíp có lực ma sát, lực ma sát dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng ôtô Khi làm việc, mặt nhíp chịu kéo, mặt chịu nén Lò xo có chức cấu đàn hồi phận chịu lực theo phương thẳng đứng Còn chức khác hệ thống treo phận khác đảm nhận Lò xo chủ yếu sử dụng hệ thống treo độc lập, đặt đòn hay đòn phận dẫn hướng • Thanh xoắn Thanh xoắn giống lị xo xoắn loại có chức đàn hồi chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng lại chức khác phận khác hệ thống treo đảm nhận SVTH: Hoàng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Bộ phận đàn hồi nhíp Bộ phận đàn hồi lò xo trụ Bộ phận đàn hồi xoắn Hình 1: Các loại phận đàn hồi 1.2.2 Bộ phận dẫn hướng Cho phép bánh xe dịch chuyển thẳng đứng vị trí so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả truyền lực đầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải thực tốt chức Trên hệ thống treo phận dẫn hướng có cấu tạo khác Quan hệ bánh xe với khung xe thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng gọi quan hệ động học Khả truyền lực vị trí gọi quan hệ động lực học hệ treo Trong mối quan hệ động học thơng số xem xét : dịch chuyển (chuyển vị) bánh xe khơng gian ba chiều vị trí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng (Dz).Mối quan hệ động lực học biểu thị qua khả truyền lực mô men bánh xe vị trí khác 1.2.3 Bộ phận giảm chấn Trên xe ôtô giảm chấn sử dụng với mục đích sau: SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Giảm dập tắt va đập truyền lên khung bánh xe lăn trênnền đường không phẳngnhằm bảo vệ phận đàn hồi tăng tính tiện nghi cho người sử dụng Đảm bảo dao động phần không treo mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt tiếp xúc bánh xe với mặt đường Nâng cao tính chất chuyển động xe khả tăng tốc,khả an toàn chuyển động Hiện để dập tắt dao động xe chuyển động người ta dùng giảm chấn thủy lực Giảm chấn thuỷ lực biến dao động thành nhiệt làm việc nhờ ma sát chất lỏng lỗ tiết lưu ma sát chủ yếu để dập tắt dao động Giảm chấn phải đảm bảo dập tắt nhanh dao động tần số dao động lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc đường mấp mô phải dập tắt chậm dao động ôtô chạy đường mấp mơ ơtơ chuyển động êm dịu Trên ôtô chủ yếu sử dụng giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều cấu trúc hai lớp • Giảm chấn hai lớp vỏ Đây loại giảm chấn quen thuộc dùng phổ biến cho ôtô từ trước đến Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ: (Hình 2) Trong giảm chấn, piston di chuyển xy lanh,chia không gian thành buồng A B Ở đuôi xy lanh thuỷ lực có cụm van bù.Bao ngồi vỏ lớp vỏ ngồi, khơng gian hai lớp vỏ buồng bù thể tích chất lỏng liên hệ với B qua cụm van chiều (III,IV) Buồng C gọi buồng bù chất lỏng, C điền đầy nửa, khơng gian cịn lại chứa khơng khí có áp suất khí •Ngun lý làm việc: Ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), lúc ta tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) (IV) lên khoang A sang khoang C ép khơng khí buồng bù lại Vỏ ngồi giảm chấn có tác dụng chứa dầu nhiệt mơi trường khơng khí xung quanh.Trên nắp giảm chấn có phớt che bụi, phớt chắn dầu lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn q trình làm SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Khoang vỏ trong; Phớt làm kín; Bạc dẫn hướng; 4.Vỏ chắn bụi; 5.Đũa đẩy; 6 Piston; 7.Van cố định; 8.Vỏ ngồi Hình 2: Sơ đồ cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều việc Ở hành trình trả (bánh xe xa khung xe) Thể tích buồng B tăng áp suất giảm, chất lỏng qua van (II,III) vào B, khơng khí buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B Trong trình làm việc giảm chấn để tránh bó cứng có lỗ van lưu thơng thường xun Cấu trúc tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể.Van trả, van nén hai cụm van nằm piston xylanh cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm chấntương ứng nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh truyền qua vỏ (8) truyền vào khơng khí để cân lượng Ưu điểm Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc hai hành trình, trọng lượng nhẹ Nhược điểm Khi làm việc tần số cao xảy tượng khơng khí lẫn vào chất lỏng để giảm hiệu giảm chấn Sự khác giảm chấn kết cấu van trả van nén, cụm bao kín đường kính, hành trình làm việc Việc bố trí xe cho phép nghiêng tối đa 450 so với phương thẳng đứng SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Giảm chấn lớp vỏ 1.Van chiều 2.Đũa đẩy 3.Cụm làm kín 4.Xy lanh 5.Buồng chứa dầu 6.Piston 7.Van chiều 8.Khoang chứa khí Hình : Sơ đồ cấu tạo giảm chấn ống thuỷ lực lớp vỏ có tác dụng hai chiều Nguyên lý làm việc Trong giảm chấn lớp vỏ khơng cịn bù dầu mà thay chức buồng II chứa khí nén có P = 2,5.106 N/mm2 khác giảm chấn lớp vỏ hai lớp vỏ Khi piston dịch chuyển xuống tạo nên chênh áp dẫn đến mở van (1) chất lỏng chảy nên phía piston.Khi piston lên làm mở van (7) chất lỏng chảy xuống piston.áp suất giảm chấn thay đổi không lớn dao động xung quanh vị trí cân với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ mà tránh tượng tạo bọt khí, trạng thái khơng an toàn cho làm việc giảm chấn Trong trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên cân chất lỏng chất khí áp suất khơng bị hạ xuống giá trị nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạy cao kể piston dịch chuyển nhỏ, tránh tượng cưỡng chảy dầu nhiệt độ thay đổi làm cho áp suất thay đổi So sánh hai loại giảm chấn So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn lớp vỏ có ưu, nhược điểm sau : • Khi có đường kính ngồi, đường kính cần piston làm lớn mà biến động tương đối áp suất chất lỏng nhỏ SVTH: Hoàng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ • Điều kiện toả nhiệt tốt • Ở nhiệt độ thấp (vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt hành trình • Giảm chấn có piston ngăn cách làm việc góc nghiêng bố trí Nhờ ưu điểm mà giảm chấn lớp lớp vỏ sử dụng rộng rãi hệ treo Mc.pherson hệ treo địn dọc có ngang liên kết • Nhược điểm dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín • Ở loại giảm chấn lớp vỏ: phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng cần piston 1.2.4 Thanh ổn định Thanh ổn định có tác dụng xuất 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 Cấu tạo chung có dạng chữ U Các đầu chữ U nối với bánh xe thân nối với vỏ nhờ ổ đỡ cao su 1.2.5 Các vấu cao su tăng cứng hạn chế hành trình Trên xe vấu cao su thường đặt kết hợp vỏ giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc bánh xe 1.3 PHÂN LOẠI HỆ THỐNG TREO Hiện xe ôtô hệ thống treo bao gồm nhóm chính: Hình 1.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc Đặc trưng hệ thống treo phụ thuộc bánh xe lắp dầm cầu cứng Trong trường hợp cầu xe bị động dầm thép định hình, cịn trường hợp cầu chủ động dầm phần vỏ cầu có phần hệ thống truyền lực SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ 1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập Hình 4: Hệ thống treo Đối với hệ treo phận đàn hồi nhíp lị xo xoắn ốc, phận dập tắt dao động giảm chấn Hình 5: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp Nếu phận đàn hồi nhíp nhíp đóng vai trị phận dẫn hướng, dùng thêm giảm chấn khơng Cấu tạo hệ thống treo phụ thuộc có ưu nhược điểm • Nhược điểm - Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không treo) lớn, đặc biệt cầu chủ động Khi xe chạy đường không phẳng, tải trọng động sinh gây nên đập mạnh phần không treo phần treo làm giảm độ êm dịu SVTH: Hoàng Văn Hiếu 10 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Hệ số dập tắt giảm chấn : ψ= K CM C= Trong đó: C độ cứng HT treo Gt ft (N/m) M khối lượng tĩnh bánh xe ψ hệ số dập tắt chấn động lấy ψ = 0,2 Gt trọng lượng treo tính bánh xe trạng thái tĩnh ft độ võng tĩnh HT treo ft = 180(mm) KTr = Hệ số cản HT treo xác định theo công thức: 2ψ Gt 3,13 f t 2.0, 2.7696 3,13 0,18 =2318 (Ns/m)  KTr = Hệ số cản trung bình giảm chấn: Kgc = KTr =3166 (Ns/m) Tính tốn hệ số cản giảm chấn, ta có phương trình: Kn + Ktr = 2Kgc Trong đó: Kn,, Ktr hệ số cản giảm chấn với hành trình nén trả Chọn Ktr = 3Kn ta có hệ phương trình sau:   K tr + K n = 4636  K tr + K n = K gc ==>     K tr = 3K n  K tr − 3K n = Giải hệ ta : Kn = 1159 (Ns/m) & Ktr = 3477 (Ns/m) 3.3.2 Xác định kích thước ngồi giảm chấn Chế độ làm việc căng thẳng xác định là: v = 0,3 (m/s) Công suất tiên thụ giảm chấn xác định: Ptr + Pn ( K + K n ) 1159 + 3477 Vg = tr Vg = 0,32 = 208, 62(W ) 2 Ng = Công suất tỏa nhiệt vật thể kim loại có diện tích tỏa nhiệt F tính sau: Nt = 427.α.F.(Tmax – Tmin) Trong đó: α hệ số truyền nhiệt α = 0,12 Nhiệt độ cho phép: Tmax = 120°; Tmin = 20° SVTH: Hoàng Văn Hiếu 75 0,168 chọn α = 0,13 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ => => 208,62 = 427.0,13.F.(120 – 20) F = 0,0376 (m2) F = πDL; chọn D = 45 (mm) = 0,045 (m) L = 0,27 (m) Chọn sơ giảm chấn L = 300 (mm) Chiều dài giảm chấn gồm: Ld chiều dài phần đầu giảm chấn Lm chiều dài phận làm kín Lp chiều dài piston giảm chấn Lg hành trình làm việc cực đại giảm chấn Nếu lấy đường kính piston d làm thơng số thông số khác xác định : D= 45 (mm) ; d = 35 (mm) ; dc=10(mm) ; dn=38 (mm); Dn = 50 (mm) Lp = 35 (mm); Ld = 50(mm); Lm = 50(mm); Lv=30(mm); Lg = 200 (mm) 3.3.3 Xác định kích thước van Khi giảm chấn làm việc có trường hợp sau: Trường hợp van trả nhẹ Trường hợp van trả mạnh SVTH: Hồng Văn Hiếu 76 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Trường hợp van nén nhẹ Trường hợp van nén mạnh Ta có phương trình Becnuli cho tồn dịng chất lỏng (tại mặt cắt 1-1 2-2) không nén được, lực khối trọng lực (trục oz hướng lên trên): p1 α1v12 p2 α 2v22 z1 + + = z2 + + + hw1− γ 2g γ 2g Trong đó: z: độ cao hình học chất lỏng (m) p: áp suất (N) γ: trọng lượng riêng chất lỏng (N/m3) Dầu γ = 9000 (N/m3) v: vận tốc trung bình dịng chất lỏng mặt cắt (m/s) g : gia tốc trọng trường (g = 9,8 m/s2) α: hệ số hiệu chỉnh động năng, phụ thuộc chế độ chảy α = 1: chảy rối α = 2: chảy tầng hw1-2: tổn thất lượng trung bình (thế năng) dọc theo dịng chảy Mặt cắt 1-1 mặt cắt dòng chất lỏng piston.Như vận tốc dịng chảy mặt cắt 1-1 vận tốc tương đối piston xylanh.Mặt cắt 2-2 mặt cắt dòng chất lỏng đầu lỗ van.Hiệu độ cao hình học ∆z hai mặt cắt nhỏ (bằng chiều cao lỗ) nên ta bỏ qua đại lượng tính tốn Chất lỏng chuyển động lỗ van chế độ chảy rối hệ số α=1 Tổn thất lượng trung bình dọc theo dịng chảy h w1-2 đại lượng biến lượng chuyển động dòng chất lỏng thành nhiệt ma sát chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, chất lỏng cới thành xylanh … Vì tính tốn giảm chấn, tổn thất lượng đạc trưng hệ số dập tắt dao động giảm chấn, nghĩa vế phải phương trình becnuli khơng có đại lượng hw1-2 mà thay vào hệ số giảm chấn ψ (ψ = 0,2) Phương trình becnuli trở thành: p1 v12 p2 v22 ( z1 + + ).(1 − 0, 2) = z2 + + γ 2g γ 2g p1 v12 p2 v22 ( z1 + + ).0,8 = z2 + + γ 2g γ 2g Như vận tốc dòng chất lỏng qua van xác định theo cơng thức: SVTH: Hồng Văn Hiếu 77 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ (0,8 p1 − p2 ).2 g + 0,8.v12 γ v2 = Trong công thứ trên, v1 p2 nhỏ nên bỏ qua Vận tốc dòng chất lỏng qua van tính xấp xỉ theo niểu thức sau: v2 = 0,8.∆p.2 g γ Lưu lượng chất lỏng qua van đơn vị thời gian xác định theo công thức: 0,8.∆p.2 g γ Q = Fv = ∑fv.μ.v2 = ∑fv.μ (1) Q: lưu lượng chất lỏng qua van F: diện tích tiết diện cắt ngang dịng chất lỏng v: vận tốc trung bình dịng chất lỏng mặt cắt ∑fv: tổng diện tích lỗ van μ: hệ số tổn thất lưu lượng lỗ dòng chảy bị đột thu, đột mở Hệ số tổn thất lưu lượng trung bình μ = 0,5 Chất lỏng tiêu tốn đơn vị thời gian xác định theo cơng thức: Q = F.v1 (2) Trong đó: Q: lưu lượng mà piston đẩy đơn vị thời gian F: diện tích làm việc hiệu dụng piston v1: vận tốc dịch chuyển tương đối piston xylanh Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy lưu lượng chất lỏng qua van nên Q=Q’ Từ (1) (2) ta có phương trình: 0,75.∆p.2 g γ Fv1 = ∑fv.μ 3.3.4 Xác định kích thước van trả Xác định kích thước van trả nhẹ: ∑f SVTH: Hoàng Văn Hiếu 78 vtn = ∑f vtn = Ft v1 0,8.∆p.2.g µ γ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ ∑f vtn = Ft v1 0,8.∆p.2.g µ γ Ft: diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình trả: Π (d p − d 2t ) Ft = Trong đó: dp: đường kính piston dp = 0,035 (m) dt :đường kính đẩy 0,01 (m) Ft = 8,83.10-4 (m2) Lực cản giảm chấn hành trình trả nhẹ: Ptn = Kt.v Trong đó: Kt: hệ số cản hành trình trả nhẹ Kt = 3477 (Ns/m) v: vận tốc tương đối piston xylanh v = 0,3 (m/s) Ptn = 3477.0,3 = 1043,1 (N) Độ chênh áp dòng chất lỏng là: Ptn 1043,1 = = 1181313 Ft 8,83.10 −4 (N/m2) ∆p = Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ: ∑ f vtn = Ft v1 8,83.10 −4.0,3 = = 9,55.10 −6 (m ) 0,8.∆p.2.g 0,8.1181313.2.9,8 µ 0, γ 8600 Chọn số lỗ van trả nhẹ lỗ Đường kính lỗ là: d= 4.∑ f vtn 4.Π = 4.8,14.10−6 = 0, 0016.10 −3 (m) = 1, 6(mm) 4.Π Vậy van trả nhẹ có lỗ đường kính lỗ d = 1,6 (mm) Xác định đường kính van trả mạnh Van trả mạnh làm việc vận tốc piston v> (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 giảm chấn bị kéo mạnh, lúc áp suất dàu 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 SVTH: Hồng Văn Hiếu 79 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ diện tích lưu thơng khơng đổi mở rộng 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 giai đoạn ∑f Tổng diện tích van trả: Trong đó: ∑f v v = Ft v1 0,8.∆p.2.g µ γ : tổng diện tích lỗ van trả nhẹ trả mạnh Lực cản hành trình trả mạnh lực cản hàn trình trả nhẹ cộng thêm lượng gia tăng diện tích bằng: Ptn=Ptn+k.Kt.(v2-v1) Trong đó: Ptn: lực cản trình trả nhẹ Ptn = 1043,1 (N) k: hệ số kể đến gia tăng vận tốc k = 0,6 Kt: hệ số cản hành trình trả Kt =3477 (Ns/m) v1: vận tốc tương đối piston xylanh trả nhẹ v1 = 0,3 (m/s) v2: vận tốc tương đối piston xtlanh trả mạnh v2 = 0,6(m/s)  Ptm=1043,1 +0,6.3477.(0,6-0,3)=1668,96(N) ∆p = Độ chênh áp dòng chất lỏng: Ptm 1668.96 = = 1890102 Ft 8,83.10 −4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van trả mạnh: ∑ fv = Ft v1 8,83.10−4.0,5 = = 1, 26.10−5 0,8.∆p.2.g 0,8.1890102.2.9,8 µ 0, γ 8600 Vậy tổng diện tích lỗ trả mạnh là: ∑f vtm = ∑ f v − ∑ f vtn Chọn số lỗ van trả mạnh lỗ SVTH: Hồng Văn Hiếu 80 =12,6.10-6-9,55.10-6=3,05.10-6(m2) (m2) TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Đường kính lỗ là: 4.∑ f vtm d= 4.Π = 4.3, 05.10−6 = 0,98.10 −3 4.Π (m) Vậy van trả mạnh có lỗ đường kính lỗ d = (mm) i Xác định kích thước van nén a) Xác định kích thước van nén nhẹ Van nén làm việc vận tốc v ∑f vnn = Tổng diện tích van nén nhẹ: 0,3 (m/s) Fn v1 0,8.∆p.2.g µ γ Diện tích làm việc hiệu dụng piston hành trình nén: Fn = d2p đó: dp đường kính piston dp = 0,035 (m) => Fn = 9,62.10-4 (m2) Lực cản giảm chấn hành trình nén nhẹ: Pnn=Kn.v Trong đó: Kn: hệ số cản hành trình nén nhẹ Kn = 1159 (Ns/m) v: vận tốc tương đối piston xylanh v = 0,3 (m/s)  Pnn=1159.0,3=347,7(N) Độ chênh áp chất lỏng: ∆p = Pnn 347,7 = = 361435 Fn 9,62.10−4 (N/m2) Thay số ta có tổng diện tích van nén nhẹ: ∑f vnn = Fn v1 9, 62.10 −4.0,3 = = 18, 73.10−6 0,8.∆p.2.g 0,8.361435.2.9,8 µ 0, γ 8600 SVTH: Hồng Văn Hiếu 81 (m2) TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Chọn số lỗ van nén nhẹ lỗ Đường kính lỗ là: d= 4.∑ f vnn 4.Π 4.18, 73.10−6 = 0, 0024(m) = 2, 4(mm) 4.Π = Vậy van nén nhẹ có lỗ đường kính lỗ d = 2,4 (mm) b) Xác định kích thước van nén mạnh Van nén mạnh làm việc vạn tốc piston v > 0,3 (m/s) ∑f v = Tổng diện tích van nén: Trong đó: ∑f v Fn v1 0,8.∆p.2.g µ γ : tổng diện tích lỗ van nén nhẹ nén mạnh Lực cản hành trình nén mạnh lực cản hành trình nén nhẹ cộng thêm lượng gia tăng diện tích bằng: Pnm=Pnn+k.Kn.(v2-v1) Trong đó: Pnn: lực cản hành trình nén nhẹ Pnn = 347,7 (N) k: hệ số kể đến gia tăng vận tốc k =0,6 Kn: hệ số cản hành trình nén Kn = 1159 (Ns/m) v1: vận tốc tương đối piston xylanh nén nhẹ v1 = 0,3 (m/s) v2: vận tốc tương đối piston xylanh nén mạnh xét v2=0,6 (m/s)  Pnm = 347,7 + 0,6.1159.0,3 = 556,32 (N) Độ chênh áp dịng chất lỏng là: ∆p = SVTH: Hồng Văn Hiếu 82 Pnm 556,32 = = 578295 Fn 9, 62.10−4 (N/m2) TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Thay số ta có tổng diện tích van nén: Fn v 9,62.10 −4.0, = 25.10 −6 ∑ f v = 0,8.∆p.2.g = 0,8.578295.2.9,8 µ 0, γ 8600 (m2) Vậy tổng diện tích lỗ van nén mạnh là: ∑f vnm = ∑ f v − ∑ f vnn = 25.10-6 – 18,73.10-6 = 6,27.10-6 (m2) Chọn số lỗ van nén mạnh lỗ với đường kính lỗ là: d= 4∑ f vnm 4.Π 4.6,97.10−6 = = 1,5.10−3 4.Π (m) = 1,5 (mm) Vậy van nén mạnh có lỗ đường kính lỗ d = 1,5 (mm) ii Kiểm tra điều kiện bền a) Kiểm tra điều kiện bền đường kính đẩy: Kiểm tra điều kiện bền đường kính đẩy tải trọng lớn tác dụng lên bánh xe Khi làm việc bánh xe chịu tác động tải trọng động, giá trị lớn tải trọng động khoảng hai lần tải trọng tĩnh, tải trọng động bằng: Zđmax = 2.Zbx = 2.7821 = 15642 (N) Ứng suất kéo (nén) lớn sinh đẩy: σ max = Z d max 4.Z d max 4.15642 = = = 88,52 F Π.d Π.152 (MPa) Chọn vật liệu làm đẩy thép 40 có [σ] = 400 (MPa)ứng suất lớn sinh đẩy nhỏ ứng suất cho phép vật liệu [σ] = 400 (MPa) Như đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền iii Xác định số chi tiết khác giảm chấn lị xo: a) Lị xo van nén mạnh: SVTH: Hồng Văn Hiếu 83 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ Hình 32: Kết cấu van nén mạnh π ( D32 − D42 ) P Lực tác dụng lên lò xo van bắt đầu mở P1 = Trong đó: P: áp suất chất lỏng cuối thời kỳ nén nhẹ P =0,5 (MPa) D3, D4: kích thước hình vẽ, D3 = 18mm, D4 = 14mm π (182 − 142 ).10−6.493659 = 50 N  P1 = π ( D32 − D42 ) Pn  Lực tác dụng lên lò xo van van mở hồn tồn: P2 = Trong đó: Pn: áp suất chất lỏng cuối thời kỳ nén mạnh với v nm = 0,5 m/s Knm = 0,6Kn, Pn = 0,7 MPa π (182 − 142 ).10−6.691123 = 69 N  P2 = Ứng suất lò xo tính theo cơng thức: τ= 8DP2 πd Trong đó: D: đường kính vịng trung bình vịng lị xo, D = 19 mm SVTH: Hồng Văn Hiếu 84 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ d: đường kính dây lị xo P2: lực tác dụng lên lị xo van mở hồn tồn d Ứng suất cho phép vật liệu làm lò xo, [τ] = 500 700 MPa Chọn [τ]=500MPa d≥  8.19.69 = 1,88 π 500 (mm) chọn d = (mm) Số vòng làm việc chọn n = vòng Chiều dài lò xo van mở hoàn toàn xác định sau: Hm = n.d + δ.n0 = 4.2 + 1.5 = 13 (mm) Trong đó: δ khoảng cách vịng dây, δ = (mm) n0 số vịng tồn lò xo, n0 = n + Chiều dài lị xo van trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 13 + 1,5 = 14,5 (mm) Chiều dài lò xo trạng thái tự do: Htd = Hd + λ = 14,5 + 0,09 = 14,59 (mm) Trong đó: λ biến dạng lị xo trạng thái van mở P1 50.103 = = 0, 09 C 583175 λ= (mm) C độ cứng lị xo tính sau: G.d 8.1012.24.109 C= = = 583175 8.D n 1012.8.193.4 SVTH: Hoàng Văn Hiếu 85 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ H td − d (n − n0 ) 14,59 − 2.(5 − 4) = = 2,5 n Bước lò xo: t = (mm) b) Lị xo van trả mạnh : Hình 33: Kết cấu van trả mạnh π ( D32 − D42 ) P Lực tác dụng lên lò xo van bắt đầu mở: P1 = đó: P áp suất chất lỏng cuối thời kỳ trả nhẹ P = 1613477 (N/m2) D3, D4 kích thước hình vẽ D3 = 20 mm, D4 = 17 (mm) π (202 − 17 ).10 −6.1613477 = 141  P1 = (N) π ( D3 − D42 ) Pt Lực tác dụng lên lò xo van mở hồn tồn: P2 = Trong đó: Pt áp suất chất lỏng cuối thòi kỳ trả mạnh với v nm = 0,5 m/s Knm=0,6Kn, Pt = 2258868 N/m2 π (20 − 17 ).10−6.2258868 = 197 N  P2 = τ= Ứng suất lò xo xác định theo công thức: DP2 πd Trong đó: D đường kính vịng trung bình lị xo D = 19,2 mm SVTH: Hoàng Văn Hiếu 86 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ d đường kính dây lị xo P2 lực tác dụng lên dây lị xo van mở hồn toàn d ≥3  DP2 π [τ ] Ứng suất cho phép vật liệu làm lò xo [τ] = 500 ÷ 700 MPa Chọn [τ]=600MPa 8.19, 2.10−3.197 d≥ = 2,52 π 600  (mm) chọn d = 2,5 mm 8.1012.2,5410−12 = 1379737 −9 8.19, 10 Chọn n = vòng  C = Chiều dài lị xo van mở hồn tồn: Hm = n.d + δ.n0 = 4.2,5 + 1.5 = 15 mm Trong đó: δ khoảng cách vịng dây, δ = mm n0 số vịng tồn lò xom n0 = n + Chiều dài lị xo van trạng thái đóng: Hd = Hm + h = 15 + 1,5 = 16,5 mm Chiều dài lò xo trạng thái tự do: Htd = Hd + λ = 16,5 + 0,14 = 16,64 mm P2 197 = = 0,14 λ biến dạng lò xo trạng thái van mở λ = C 1379737 (mm) H td − d ( n − n0 ) 16, 64 − 2,5.(5 − 4) = = 2,8 n Bước lò xo: t = (mm) Kiểm tra lại ứng suất cắt lò xo chịu lực nén P2 k= 4c –1 0,165 D 19, + = 1,1(c = = = 6, 4) 4c – c d SVTH: Hồng Văn Hiếu 87 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ p2 Dk 109 8.197.19, 2.1,1.109 τ= = = 392( MPa) τ = 700( MPa ) [ ] π 33 π 33.103 < Vậy ứng suất cắt lò xo đủ bền TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng tính tốn thiết kế tơ - Nguyễn Trọng Hoan - Hà Nội – 2007 [2] Giáo trình thiết kế tính tốn tơ máy kéo – trường ĐHBK Hà Nội – Nguyễn Hữu Cẩn, Trương Minh Chấp, Dương Đình Khuyển, Trần Khang SVTH: Hồng Văn Hiếu 88 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ [3] Lý thuyết ô tô máy kéo - Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê thị Vàng - NXB Khoa Học Kỹ Thuật – 2007 [4] Thiết kế tính tốn tơ – Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên – NXB Đại học trung học chuyên nghiệp – 1985 [5] Sức bền vật liệu - Nguyễn Quang Anh, Nguyễn Văn Nhậm, Chu Đình Tụ NXB Đại học trung học chun nghiệp_1993 [6] Tính tốn thiết kế hệ dẫn động khí tập I, II - Trịnh Chất, Lê Văn Uyển NXB Giáo dục – 2005 [7] Bài giảng lý thuyết Ơ tơ – Lưu Văn Tuấn – Hà Nội - 2012 SVTH: Hoàng Văn Hiếu 89 ... THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG TREO 1.1 CƠNG DỤNG VÀ YÊU CẦU 1.1.1 Công dụng Hệ thống treo hiểu hệ thống liên kết mềm bánh xe khung xe vỏ xe Mối liên kết treo xe. .. cầu có phần hệ thống truyền lực SVTH: Hồng Văn Hiếu TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ 1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập Hình 4: Hệ thống treo Đối với hệ treo phận đàn... bánh xe vị trí đặt bánh xe thay đổi với dịch chuyển lên xuống bánh xe - Trong hệ thống treo độc lập phân loại sau : SVTH: Hoàng Văn Hiếu 12 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE CON CHỖ + Dạng treo