3.10. Phân tích lựa chọn hệ thống treo [7,12]
3.10.1. Nhiệm vụ hệ thống treo
Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi giữa khung, vỏ ô tô với các cầu, bánh xe của và thực hiện chức năng: Khi ô tô chuyển động, nó cùng với lốp hấp thụ và cản lại các rung động, các dao động và các va đập tác dụng lên ô tô do mặt đường không bằng phẳng.
Khi ô tô chuyển động trên đường không bằng phẳng sẽ chịu những dao động do bề mặt đường mấp mô sinh ra. Những dao động này ảnh hưởng xấu tới tuổi thọ của ô tô, hàng hoá và đặc biệt là ảnh hưởng tới hành khách.
Theo số liệu thống kê cho thấy, khi ô tô chạy trên đường xấu ghồ ghề, so với ô tô cùng loại chạy trên đường tốt bằng phẳng thì vận tốc trung bình giảm (40 ÷ 50)%, quãng đường chạy giữa hai kỳ đại tu giảm (35 ÷ 40)%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng (50 ÷ 70)%, do vậy năng suất vận chuyển giảm, (30 ÷ 40)%, giá thành vận chuyển tăng (50 ÷ 70)%. Ngoài ra, nếu con người phải chịu đựng lâu trong tình trạng ô tô chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh ra mệt mỏi cho con người. Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động ô tô tới cơ thể người đều đi tới kết luận là nếu con người phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc phải những bệnh về thần kinh và não. Vì vậy, tính êm dịu chuyển động là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của ô tô.
3.10.2. Yêu cầu hệ thống treo
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau:
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tĩnh ft, và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho ô tô êm dịu khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên
tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép, khi ô tô quay vòng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ ô tô không bị nghiêng, lật,…
Đặc tính động học, quyết định bởi bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo cho ô tô chuyển động ổn định và có tính điều khiển cao cụ thể là:
- Đảm bảo cho chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục quay đứng của bánh ô tô dẫn hướng không đổi.
- Đảm bảo sự tương ứng động học giữa các bánh ô tô và truyền động lái, để tránh gây ra hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động các bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ quay của nó.
- Giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động thích hợp để dập tắt dao động hiệu quả và êm dịu.
- Có khối lượng nhỏ.
- Kết cấu đơn giản để bố trí, làm việc bền vững tin cậy.
3.10.3. Chọn hệ thống treo 3.10.3.1. Hệ thống treo trước 3.10.3.1. Hệ thống treo trước
Chọn hệ thống treo trước là hệ thống treo độc lập, các bánh ô tô được gắn với thân ô tô một cách độc lập nên chúng có thể dịch chuyển độc lập với nhau. Bộ phận dẫn hướng trong trường hợp này có thể là loại đòn ống hay còn gọi là macperson. Loại đòn này bao gồm loại 1 đòn, 2 đòn, loại đòn lắc trong mặt phẳng ngang,
lắc trong mặt phẳng dọc và lắc trong mặt phẳng chéo.
So với hệ thống treo phụ thuộc, phần không được treo nhỏ nên khả năng bám đường của bánh ô tô cao, tính êm dịu cao khi chuyển động. Do không có dầm cầu liền nối thân ô tô nên có thể bố trí trọng tâm ô tô thấp đi. Nhược điểm của hệ thống treo độc lập là cấu trúc phức tạp. 2 3 4 1 Hình 3.72: Hệ thống treo độc lập 1 - Thùng ô tô, 2- Bộ phận giảm chấn, 3 – Bộ phận đàn hồi, 4 – Đòn liên kết.
Hình 3.73: Phương án chọn hệ thống treo trước
3.10.3.2. Hệ thống treo sau
Hệ thống treo sau dùng dầm cầu liền. Bởi vậy, dịch chuyển của các bánh xe phụ thuộc lẫn nhau. Việc truyền lực và mô men từ bánh xe lên khung có thể thực hiện trực tiếp qua các phần tử đàn hồi dạng nhíp. 1 2 3 4 Hình 3.74: Hệ thống treo phụ thuộc
1. Thùng ô tô, 2. Bộ phận giảm chấn, 3. Bộ phận đàn hồi, 4. Dầm cầu.
- Ưu điểm:
+ Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp trong khi đảm bảo hầu hết các yêu cầu của hệ thống treo khi tốc độ không lớn.
- Nhược điểm:
+ Khi tốc độ lớn không đảm bảo tính ổn định và điều khiển so với hệ thống treo độc lập.
Hình 3.75: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá
Hình 3.76: Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng lò xo trụ
Nhíp lá có ưu điểm là có độ cứng lớn, có thể làm thay nhiệm vụ cho cả thanh dẫn hướng và giảm chấn, ít thay đổi dưới tạc dụng của trọng lực. Tuy nhiên lá nhíp cũng có nhược điểm là kích thước cồng kềnh, khối lượng lớn, độ cứng lớn nên không tạo được độ êm dịu cao.
Sử dụng lò xo trụ có ưu điểm kết cấu đơn giản, có tuổi thọ cao hơn nhíp do không có ma sát khi làm việc và ít phải bảo dưỡng sửa chữa. Nhược điểm là giá thành cao, sử dụng nhíp lá giá thành rẻ, dễ dàng chế tạo lắp ghép hệ thống treo vào khung sờn. Từ các phân tích trên ta chọn hệ thống treo sau là hệ thống treo phụ thuộc sử dụng nhíp lá.
3.10.4. Chọn các bộ phận hệ thống treo
Hệ thống treo được phân loại theo bộ phận hướng gồm có hai loại là hệ thống treo độc lập và hệ thống treo phụ thuộc, theo đặc điểm ô tô mô hình ta tính chọn hệ thống treo độc lập đối với hệ thống treo trước và hệ thống treo phụ thuộc đối với hệ thống treo sau, các bộ phận của hệ thống treo như sau-
Bộ phận đàn hồi và giảm chấn: Gồm lò xo giảm chấn, giảm chấn thủy lực... Hệ thống treo trước: Chọn bộ phận đàn hồi loại giảm chấn của ô tô Dream II do Honda sản xuất có các ưu điểm là cấu đơn giản, kích thước nhỏ gọn, dễ kiếm, giá thành giảm.
CHƯƠNG 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Sau thời gian thực hiện đề tài đã tập trung giải quyết một số vấn đề cơ bản và đạt kết quả sau:
- Tổng hợp, phân tích và lựa chọn được các phương án tính toán, thiết kế cho ô tô mô hình.
- Sử dụng các cơ sở tính toán, thiết kế khung (bằng phần mềm, Auto Cad RDM), vỏ và các hệ thống, tổng thành của ô tô mô hình đảm bảo các yêu cầu về tính năng sử dụng của ô tô.
- Trên cơ sở những tính toán thiết kế kỹ thuật của đề tài này, phối hợp với học viên Lê Văn Thoại (phần chế tạo mô hình) đã chế tạo mô hình ô tô sử dụng năng lượng điện kết hợp năng lượng mặt trời, vỏ bằng Composite và thử nghiệm thành công, đạt yêu cầu khi mang tải trọng (chở được 4, kể cả người lái) với vận tốc 30km/h, chạy trung bình 1,38 giờ/ngày khi nạp đầy ắc quy và trời nắng có cường độ chiếu sáng tốt.
Hạn chế
- Trong điều kiện giới hạn về kinh phí, thời gian nên phải lựa chọn các bộ phận, hệ thống để lắp ráp nên các điều kiện về đồng bộ, tối ưu chưa được thỏa mãn. Hiệu suất pin mặt trời chưa cao (170W).
- Hình dáng vỏ chưa được tính toán tối ưu mà chỉ chọn theo mẫu.
4.2. Kiến nghị
- Để phát triển mô hình có tính ứng dụng nhiều hơn trong thực tế thì cần cải tiến và bổ sung thêm các yếu tố như sau:
- Nâng cao tính ứng dụng bằng cách thêm một số hệ thống: Chiếu sáng, tín hiệu….
- Tự động hóa tính toán và thiết kế khung, vỏ bằng các phần mềm chuyên ngành, sử dụng các phần mềm chuyên ngành để tính toán chính xác về khí động học ô tô.
- Đầu tư kinh phí để tăng công suất pin mặt trời tiến đến ô tô có thể hoạt động hoàn toàn bằng NLMT.
- Sử dụng kết quả của việc nghiên cứu đề tài trên dùng làm cơ sở cho việc chế tạo mô hình ô tô thân vỏ bằng vật liệu Composite, sử dụng năng lượng mặt trời kết hợp năng lượng điện.