c. Trường hợp 3: Chỉ có lực Z và Y
3.7. Tính thanh ổn định
Thanh ổn định của hệ thống treo được thiết kế dựa trên cơ sở đảm bảo giảm khẳ năng lắc ngang thân xe. Thanh ổn định có tác dụng san đều tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe. Do đó nâng cao được ổn định chuyển động của xe. Xuất phát từ góc nghiêng cho phép của thân xe du lịch hiện nay ψ thường đặt: ψ = 4 - 5o.
•Xác định mômen lật của cầu ML (Nm):
ML = Y’’*Mdl*ho + Mdl*g*ho*sin ψ max ; (1).
Trong đó:
Md1: Khối lượng của phần treo đặt lên cầu trước Md1 = 980 (Kg).
Y’’: Gia tốc bên lớn nhất có thể Y’’ = (0.6 ÷ 0.8)*g (m/s2) ta chọn Y’’ = 0.8*g = 0.8*9.81 = 7.8 (m/s2).
Ψmax: Góc nghiêng lớn nhất của thùng xe Ψmax = 4÷ 50 tương đương Ψmax = (0.07÷ 0.087) rad, và: sinΨmax ≈ Ψmax , chọn Ψmax = 0.087 (rad).
h0: Chiều cao trọng tâm phần được treo đối với tâm nghiêng tức thời của cầu:
h0 = hg - hs .
hg = 566 (mm).
hs: Chiều cao tâm quay tức thời của thùng xe, hs = 50 (mm). ⇒ ho = 566 - 50 = 516 (mm).
Thay các thông số vào (1) ta có:
ML = 7.8*980*0.516 + 980*9.81*0.516*0.087 = 4.376 (N.m). = 4.376 (N.m).
• Xác định mô men chống lật của hệ theo do phần tử đàn hồi đảm nhận: MCL = CTX* ψ max (N.m) ;
Trong đó:
CTX: Độ cứng góc của hệ treo tính cho thùng xe (Nm/rad). Độ cứng CLX được xác định thông qua độ cứng của phần tử đàn hồi (theo bảng phụ lục ở tài liệu Đồ án môn học TK (Hệ Treo Độc Lập).
Trong đó:
C1: Độ cứng của hệ treo, C1 = 20.008 (N/m).
ld: Chiều dài đòn ngang, ld = 0.442 (m).
f: Chiều dài khoảng cách đặt lò xo đến khớp trụ dưới f = 0.2 (m). B: Chiều rộng cơ sở xe B = 1.578 (m).
Thay vào công thức trên ta có:
CTX = 0.5*20.008* = 5100 (N.m/rad). Ψmax = 0,087 (rad).
Từ các số liệu trên ta tính được MCL:
MCL = 5.100*0,087 = 444 (N.m).
•Mô men chống lật cần thiết do thanh ổn định đảm nhận quy về bánh xe: MS = Ml – MCL = 4.376 - 444 = 3.932 (N.m).
e f
•Độ cứng chống lật của thanh ổn định(còn gọi là phần tử đàn hồi có đặc điểm là chỉ tạo độ cứng phụ khi có sự sai lệch tải
trọng thẳng đứng).
•Độ cứng của thanh ổn định quy dẫn về bánh xe:
Suy ra:
Trong đó:
S: Là điểm đặt của thanh ổn định với đòn đưới và được xác định nhờ kích thước f và tự coi tại nó có phần tử đàn hồi phụ,
E: chiều dàI đòn dưới e = 370 (mm), f: Chọn f = 200 (mm).
Thay số vào ta có: (Nm)
•Xác định độ cứng cần thiết của thanh ổn định CSϕ:
Với cấu tạo như hình vẽ, độ cứng tạo nên cho thanh sẽ là:
Chọn trước: P = 0.06 (m): <P cánh tay đòn giữa đầu thanh xoắn và thân thanh xoắn>.
lS = 0.6 (m) = 60 (cm) <Chiều dài xoắn>. Thay số ta có:
= 638 (Nm/rad) = 63800 (Nm/rad)
;
Suy ra:
;
Trong đó:
G: Mô đun đàn hồi G = 8.105 (N/cm2). JP: Mô men quán tính của thanh ổn định
thay số ta có:
2,65 (cm)
•Kiểm bền cho thanh ổn định theo tải trọng lớn nhất tác dụng lên thanh: Tải trọng lớn nhất được tính bằng:
; Trong đó:
: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe bên trái.
: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe bên phải.
i : Chỉ số đối với cầu trước, ta có: Tại bánh xe:
Thay số vào ta có:
trong đó:
e, f _ là các kích thước đã có trên hình vẽ. e = ld = 0.442 (m) và f = 0.20 (m). Mô men lớn nhất tác dụng vào thanh ổn định là:
Lúc này sử dụng MSmax để tính bền thanh ổn định:
Thanh ổn định chịu xoắn nên ta kiểm tra theo ứng suất tiếp:
với:
WP = 0,2*D3 = 0,2* 2,323 = 2,49 (cm3). (N/cm2)
Góc xoắn lớn nhất trên chiều dài chịu lực: Chọn vật liệu làm thanh ổn định thép 60SiCr7 có:
Ta có hệ số an toàn n = 1,5 ÷ 2,5 chọn n = 1,8.
Vậy Vậy thanh ổn định thoả mãn điều kiện bền. Chọn ụ cao su hạn chế hành trình cho HTT
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 cùng với đường đặc tính cho trước của nó.
P (K N ) f (mm) 0 2 4 20 0 40 60 80 60 ∅45
Đặc điểm của ụ cao su hạn chế này là có kết cấu đơn giản, tháo lắp dễ dàng.Loại này hiện được sử dụng phổ biến trên các dòng xe du lịch hiện nay.