Thiết kế hệ thống treo cho xe ô tô 7 chỗ đảm bảo truyền lực, mômen lực hiệu quả

MỤC LỤC

Phân tích kết cấu của hệ thống treo

Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống. Chẳng hạn, để ô tô có thể chuyển động được thì lực kéo Pk đặt tại bánh xe chủ động cần được truyền tới khung xe, nhưng do bộ phận đàn hồi và giảm chấn không có khả năng truyền lực dọc và mômen nên cần phải có bộ phận hướng (thanh đòn 5) để thực hiện nhiệm vụ này. Đối với hệ thống treo phụ thuộc 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.

- Đảm bảo truyền các lực X,Y và các mômen lực từ bánh xe lên khung mà không gây biến dạng rừ rệt, hay khụng làm dịch chuyển cỏc chi tiết của hệ thống treo. Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau: Dạng treo 2 đòn ngang, dạng treo Mc.Pherson, dạng treo kiểu đòn dọc, dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết, dạng treo đòn chéo. Ưu điểm là có thể thực hiện đồng thời nhiều chức năng: trong hệ thống treo nhíp còn đảm nhận thêm chức năng của bộ phận hướng và tham gia vào việc dập tắt dao động do có ma sát giữa các lá nhíp.

Lực cản chính là lực ma sát trong phần tử đàn hồi (như ma sát giữa các lá nhíp), giữa bạc và chốt nhíp, ma sát trong khớp các bộ phận hướng, ma sát trong vật liệu của lốp, và các chi tiết bằng cao su trong hệ treo, lực cản của các giảm chấn. Nhưng trong thực tế, dù bôi trơn tốt thì giới hạn này vẫn vượt quá 10%÷ 13% nên nhíp vẫn cứng.Các lực va đập bé hơn lực ma sát trong hệ thống treo, nhíp sẽ không giữ được nó, và các lực này sẽ truyền trục tiếp lên khung.

Hình 1.4: Nhíp đặt ngang.
Hình 1.4: Nhíp đặt ngang.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 2.1. Các thông số ban đầu

Tính toán phần tử đàn hồi

Trong hệ thống treo, lò xo là phần tử đàn hồi có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động. Lò xo trong quá trình làm việc chỉ chịu tác dụng của tải trọng thẳng đứng Z, mà không truyền lực dọc, lực ngang.

Hình 2.10: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên lò xo
Hình 2.10: Sơ đồ phân tích lực tác dụng lên lò xo

Tình toán phần tử giảm chấn

Qua việc phân tích kết cấu của giảm chấn ta chọn thiết kế tính toán loại giảm chấn một lớp vỏ có khoang chứa khí nén (Khí Nitơ N2), và áp suất khí trong khoang này bằng áp suất dầu. Mặt khác giảm chấn một lớp vỏ có kết cấu vừa đơn giản, vừa dễ chế tạo, sửa chữa bảo dưỡng, hơn nữa giảm chấn loại này rất nhạy trong trường hợp nén nhẹ và trả nhẹ, nếu hai giảm chấn có cùng đường kính xilanh thì giảm chấn một lớp vỏ có thể làm cần piston lớn hơn so với giảm chấn hai lớp vỏ. Việc xác định kích thước cơ bản của giảm chấn được bắt đầu từ việc chọn kích thước cơ bản của nó.

Trong trường hợp này vận tốc của piston đi với vận tốc tối đa và khoảng 0,6(m/s2) lúc đó lưu lượng chất lỏng qua các lỗ van nén và van trả là Q = vmax.(SP-St). Trong trường hợp này vận tốc của piston đi với vận tốc nhỏ hơn 0,3m/s2, lúc đó lưu lượng chất lỏng qua các lỗ van nén và trả là. Khi xác định kích thước của giảm chấn phải thỏa mãn điều kiện công suất cần thiết sinh ra phải nhỏ hơn điều kiện truyền nhiệt.

Vậy, 𝑁𝑚𝑎𝑥𝑄 > 𝑁𝑚𝑎𝑥𝑃 nên giảm chấn thỏa mã điều kiện bền nhiệt, tức là giảm chấn làm việc bình thường. Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu kéo ở hành trình trả và nén ở hành hình nén (hay uốn dọc) do đó sẽ kiểm tra theo uốn và nén dọc. Khi giảm chấn làm việc ty đẩy sẽ chịu lực kéo ở hành trình trả và nén ở hành trình nén hay uốn dọc, do đó ty đẩy được kiểm tra theo ứng suất kéo và uốn dọc.

Để xây dựng đường đặc tính của hệ thống treo, ta sẽ chọn trước loại ụ cao su hạn chế hành trình cho giảm chấn với đường đặc tính cho trước của nó. Ụ hạn chế này được lắp ở đầu trên của giảm chấn, có tác dụng làm hạn chế hành trình của giảm chấn và không cho giảm chấn đập trực tiếp vào vỏ xe và ụ hạn chế còn có tác dụng tăng độ cứng cho hệ thống treo.

Hình 2.11: Đường đặc tính của giảm chấn.
Hình 2.11: Đường đặc tính của giảm chấn.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO SAU 3.1. Chọn đường đặc tính đàn hồi

Tính toán nhíp

Việc xác định chiều dài các lá nhíp là một trong những điều kiện cơ bản để đảm bảo độ đồng đều giữa các lá nhíp, điều này cần thiết để năng cao tuổi thọ của nhíp. Chiều dài các lá nhíp được xác định từ điều kiện sao cho dạng của nhíp thực tế trong mặt phẳng gần trùng với dầm hình thang và điều kiện cân bằng phản lực trên đầu mút các lá nhíp từ tải trọng ngoài được xác định bằng phương pháp tải trọng tập trung. Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu được ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P.

Như vậy lực được truyền từ lá này sang lá kia chỉ qua hai điểm đầu mút của lá, phần còn lại không tiếp xúc và như vậy lá được biến dạng tự do. Với giả thiết tải trọng tập trung, giữa các lá ở hai đầu đưa vào các con lăn, phần giữa nhíp được kẹp cứng bằng các quang nhíp, truyền lực giũa các lá chỉ nằm giữa hai đầu. Nếu chỉ khảo sỏt ẵ lỏ nhớp, ta cú thể hỡnh dung bộ nhớp được cấu tạo từ một số dầm được ngàm chặt một đầu, ở đầu tự do chịu tác động của một tải trọng ngoài, ứng suất trong các lá có thể xác định nếu biết các lực tác động lên mỗi lá nhíp.

Tại điểm đầu của lá nhíp thứ hai thì biến dạng của lá nhíp thứ nhất và lá nhíp thứ hai bằng nhau, tương tự tại đầu của lá nhíp thứ k thì biến dạng của lá nhíp thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau. Bằng cách lập biểu thức biến dạng tại các điểm trên và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phương trình với n-1 ẩn là các giá trị X2, …Xn-1. Với vật liệu là thép đàn hồi C70, ứng suất sinh ra của mỗi nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu.

Tai nhíp chịu tác động của lực kéo Pk hay phanh Pp trị số của lực này được xác định theo công thức: Pkmax ~ Ppmax = 𝜑. Đường kính trong tối đa của tai nhíp được xác định : Thực nghiệm chứng tỏ ràng chỉ khi 𝜎. Đường kính chốt nhíp được chọn bằng đường kính danh nghĩa của tai nhíp : Dchốt nhíp = 30 (mm).

Như vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép vật liệu.Vậy chốt nhíp đủ bền. Lực cản giảm chấn Pg do giảm chấn sinh ra phụ thuộc vào lực cản tương đối của các dao động thùng xe với các bánh xe. Khi xe làm việc ở điều kiện đường xá gồ ghề, mặt đường xấu, lúc này lực kích động mặt đường lớn giảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị kéo rất mạnh, lúc này áp suất dầu tăng một cách đột ngột.

Lực cản trong hành trình trả mạnh bằng lực cản trong hàn trình trả nhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng: Ptm = Ptn+k.Kt.(v2-v1). Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy dưới tải trọng lớn nhất tác dụng lên bánh xe.

Bảng 3.2 : Mômen quán tính các lá nhíp.
Bảng 3.2 : Mômen quán tính các lá nhíp.