Chiều dài nhíp xác định theo chiều dài cơ sở của xe Đối với ô tô du lịch :
Đối với ô tô tải : Cho nhíp trước: ( thiết kế tính toán ô tô) Cho nhíp sau : L = (0,35 0,45)L0
Chiều dài lá nhíp cơ sở L = (0,35 0,45)L0 L0 là chiều dài cơ sở của xe L0 =8370mm
Vậy L = (0,350,45)L=(0,35 0,45)8370 = 2929.5 3766,5 mm
Do hệ treo 1 bên gồm có 3 nhíp giống nhau vây lên ta chon chiều dài lá nhíp cơ sở của 1 nhíp : L1 = 1200 mm
Sau khi xác định chiều dài nhíp cơ sở ta cần xác định số lượng và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:
Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động của nhíp. Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp. Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết.
Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp. Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn. Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất. Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung xe.
Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kết hợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để tính kích thước hình học của nhíp.
Với các lá nhíp chọn chiều dày h = 1,6 cm = 0,016 m Chọn chiều rộng tất cả các lá là b = 9 cm = 0,09 m
Vậy chọn số lá nhíp là 7; chiều rộng b = 0,09m; chiều dày h = 0,016m
Xác định chiều dài các lá nhíp
Hình 2.25 Xác định chiều dài các lá nhíp
Hệ phương trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng: Trong đó:
li: chiều dài lá nhíp thứ i
ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i
Trong đó j là momen quán tính của tiết diện của lá nhíp thứ i Ta có:
b chiều rộng lá nhíp
h chiều dày lá nhíp thứ i
do các lá nhíp có bề dày và rộng bằng nhau suy ra j = j hay
l là chiều dài tính toán của lá nhíp thứ i được tính từ quang nhíp đến đầu mút của lá nhíp.
Từ phương trình cuối ta có : 0.5 Suy ra l=0.6l
Ta tiến hành thế lần lượt vào từng phương trình trong hệ, ta giải được ; ; ;
; ; .
Ta có L = 1200 mm,chọn chiều dài quang nhíp a = 200m, Có =, Suy ra Bảng 2.2 Chiều dài lá nhíp I 1 2 3 4 5 6 7 l (mm) 500 435 370 307 242 176 106 L (mm) 1200 1070 940 814 684 552 412 Tính độ cứng thực thế của nhíp
Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp được tính theo công theo công thức sau:
Trong đó:
E=2,1.105(N/mm2)
: hệ số thực nghiệm lấy trong khoảng (0,83 - 0,87) chọn =0,85 ai=(l1-li)
li: chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i I1=j1;I2=j1+j2;Ik=j1+j2+...+ji
ji: tổng mô men quán tính của mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k là : ji= = 3,072(cm)=3,072.10 (m)
ta có
Bảng 2.3 Thông số tính toán của các lá nhíp
K Ii ai+1 (cm) Yi Yi – Yi+1 a3(Yi - Yi+1)
2 6.144 13.0 0.163 0.054 119 3 9.216 19.3 0.109 0.028 201 4 12.288 25.8 0.081 0.016 275 5 15.36 32.4 0.065 0.011 374 6 18.432 39.4 0.054 0.007 428 7 21.504 50 0.047 0.047 5875 = = 14637 (N/cm) =1463714 N/m Độ võng tĩnh thực tế của nhíp: Số lần dao động trong một phút: ( lần/phút) Kiểm bền nhíp
Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết
Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực
Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút.
l1 l2 lk ln-1 ln P X2 Xk Xn-1 Xn Hình 2.26 Sơ đồ tính bền nhíp
Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau. Tương tự tại điểm S biến dạng lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau.
Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :
Sử dụng công thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa 2 lá nhíp 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 X,…X.
Hệ phương trình đó như sau : ( tính toán thiết kế oto)
Trong đó : ; ;
Bảng 2.4 Các hệ số I 2 1.224 -2 0.778 3 1.264 -2 0.747 4 1.308 -2 0.687 5 1.403 -2 0.602 6 1.563 -2 0.435 7 1.991 -2 ---
Thay các giá trị trên vào phương trình ta có:
Giải phương trình trên bằng phương pháp thế ta có bảng giá trị
Bảng 2.5 Lực tác dụng lên các lá nhíp
P
18050 18165 18299 18262 18299 18254 18172
Tính ứng suất nhíp như sau:
lk lk+1 Xk+1 Xk Xk (lk-lk+1) Xk.lk-Xk+1.lk+1 Hình 2.27 Sơ đồ tính ứng suất lá nhíp
Mômen tại điểm A: MA = Xi(li – li+1) Mômen tại điểm B: MB = Xili –Xi+1li+1
Wu: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán Wu =
Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp
Bảng 2.6 Ứng suất lá nhíp (m) Wu (m3) Xi (N) MB (N.m) (N/m2) MA (N.m) (N/m2) 0,500 18050 1173,250 1123,225 293. 0,435 18165 1180,725 307. 1131,145 295. 0,370 18299 1152,837 300. 1164,196 303. 0,307 18262 1187,030 309. 1178,076 307. 0,242 18299 1207,734 300. 1215,654 317. 0,176 18254 1277,780 333.106 1286,472 335. 0,106 18172 1926.232 502.106 0 0
Chọn vật liệu làm nhíp là thép hợp kim có hàm lượng cacbon cao ( 55 - 65 ) ứng suất cho phép :
Ở chế độ tải tĩnh: Ở chế độ tải động:
Như vậy các lá nhíp đủ bền