1.Đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp:Nghiên cứu thiết kế tính toán hệ thống treo ô tô con2.Các số liệu ban đầu:Xe có khối lượng toàn bộ khi đầy tải: m = 1800 kg, phân bố ra cầu trướcsau: 920880 kg; chiều dài cơ sở L = 2700; chiều rộng cơ sở B = 1410; lốp 19565R15H. Các số liệu khác tham khảo xe tương tự.3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:Chương 1: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế.Chương 2: Thiết kế tính toán hệ thống treo cầu trước, cầu sau.Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống.Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây.4.Các bản vẽ và đồ thị:Bố trí chung ( 1 bản A0).Kết cấu hệ thống treo cầu trước ( 1 bản A0).Kết cấu hệ thống treo cầu sau ( 1 bản A0).Kết cấu giảm chấn ( 1 bản A0).Các chi tiết điển hình ( 1 bản A0).
Trang 1TRƯỜNG CƠ KHÍ
ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP CNKT Nghiên cứu thiết kế tính toán hệ thống treo ô tô con
Ngành: Cơ khí động lực Chuyên ngành: Kỹ thuật ô tô
Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải
Trang 2BỘ MÔN Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN NGHIÊN CỨU TỐT NGHIỆP CNKT
1 Đề tài thiết kế đồ án tốt nghiệp:
Nghiên cứu thiết kế tính toán hệ thống treo ô tô con
2 Các số liệu ban đầu:
Xe có khối lượng toàn bộ khi đầy tải: m = 1800 kg, phân bố ra cầu trước/sau:
920/880 kg; chiều dài cơ sở L = 2700; chiều rộng cơ sở B = 1410; lốp 195/65R15H
Các số liệu khác tham khảo xe tương tự
3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Chương 1: Phân tích lựa chọn phương án thiết kế
- Chương 2: Thiết kế tính toán hệ thống treo cầu trước, cầu sau
- Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống
- Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây
4 Các bản vẽ và đồ thị:
- Bố trí chung ( 1 bản A0)
- Kết cấu hệ thống treo cầu trước ( 1 bản A0)
- Kết cấu hệ thống treo cầu sau ( 1 bản A0)
- Kết cấu giảm chấn ( 1 bản A0)
- Các chi tiết điển hình ( 1 bản A0)
5 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Hồ Hữu Hải
6 Thời gian giao đề tài:
Ngày giao: 13/04/2022 Ngày hoàn thành: 24/07/2022
( ký, ghi rõ họ tên) ( ký, ghi rõ họ tên)
Trang 3Quãng thời gian 4 năm thật chẳng đáng là bao so với một đời người Nhưng đó là
cả thanh xuân, là những tháng tuổi trẻ đẹp đẽ và ý nghĩa nhất vì tôi được là một sinh viên Bách Khoa Em xin gửi làm cảm ơn đến toàn bộ thầy cô của Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt là là những thầy cô thuộc bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng Những người đã dạy dỗ em từ khi còn là cậu sinh viên năm nhất ngây dại đến nay đã sắp trở thành một tân cử nhân Những tình cảm và công ơn này em sẽ không thể nào quên Cảm ơn Bách Khoa đã cho tôi những người thầy, người bạn những người đã cùng tôi viết lên những năm tháng thanh xuân đẹp đến thế, dù còn nhiều tiếc nuối nhưng tôi sẽ luôn tự hào là một người con của Bách Khoa
Em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Hồ Hữu Hải và các thầy cô trong bộ môn ô tô
và xe chuyên dụng đã tận tình chỉ dạy và giúp đỡ em hoàn thành được đề tài đồ án tốt nghiệp này Dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn hẹp nên chắc chắn vẫn còn nhiều thiếu xót Rất mong nhận được những nhận xét, góp
ý từ các thầy cô và các bạn
Tóm tắt nội dung đồ án
Với đề tài “ Nghiên cứu thiết kế tính toán hệ thống treo ô tô con” được giao
cùng với sự hướng dẫn tận tình của PGS.TS Hồ Hữu Hải và những kiến thức có được trong những năm tháng học tập tại trường Em hoàn thành đề tài đồ án tốt nghiệp của mình với các nội dung cơ bản gồm:
Chương 1: Phân tích lữa chọn phương án thiết kế: Tìm hiểu về công dụng, yêu
cầu và cấu tạo của hệ thống treo Phân tích các ưu nhược điểm của các loại hệ thống treo thông dụng và lựa chọn phương án bố trí cho xe tham khảo của đề tài
Chương 2: Thiết kế tính toán hệ thống treo trước, cầu sau: Dựa vào các thông
số của xe tham khảo thực hiện tính toán các chi tiết của hệ thống treo cầu trước, treo cầu sau theo phương án lựa chọn ở chương 1 dựa theo tiêu trí về tần số dao động của xe
Chương 3: Kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống: Đưa ra những hiện
tượng và các hư hỏng thường gặp của hệ thống treo Lên phương án sửa chữa bảo dưỡng hệ thống treo để xe đảm bảo điệu kiện làm việc tốt nhất
Chương 4: Khảo cứu tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây: Tìm hiểu
các định hướng nghiên cứu về hệ thống treo để có một cái nhìn toàn cảnh về nó và định hướng sau này nghiên cứu sâu về ngành
Sinh viên thực hiện
Ký và ghi rõ họ tên
Trang 4Lời cảm ơn 3
Tóm tắt nội dung đồ án 3
CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 8
1.1 Công dụng và yêu cầu 8
1.1.1 Công dụng 8
1.1.2 Yêu cầu 8
1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo 9
1.2.1 Bộ phận đàn hồi 9
1.2.2 Bộ phận dẫn hướng 11
1.2.3 Bộ phận giảm chấn 11
1.2.4 Thanh cân bằng 14
1.2.5 Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình 15
1.3 Phân loại hệ thống treo 15
1.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc 16
1.3.2 Hệ thống treo độc lập 17
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo 19
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO CẦU TRƯỚC, CẦU SAU 22
2.1 Các thông số ban đầu 22
2.2 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo 22
2.2.1 Xác định độ cứng của lò xo 23
2.2.2 Độ võng tĩnh của hệ thống treo 24
2.2.3 Độ võng động của hệ thống treo 24
2.2.4 Số liệu cơ sở để tính toán 25
2.3 Động học hệ treo Mc.Pherson 26
2.3.1 Xác định độ dài càng A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị ) 26 2.3.2 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ treo 28
2.3.3 Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson 29
2.4 Động lực học hệ treo Mc.Pherson 32
2.4.1 Các chế độ tải trọng tính toán 32
2.4.2 Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi 33
2.4.3 Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng 35
2.5 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính 40
2.5.1 Đòn ngang chữ A 40
2.5.2 Tính toán bền rôtuyn 45
2.6 Tính toán lò xo 47
2.6.1 Lực tác dụng lên lò xo 47
2.6.2 Trình tự thiết kế lò xo 48
Trang 52.6.2 Tính toán thiết kế giảm chấn 52
2.7 Thiết kế tính toán hệ thống treo cầu sau 60
CHƯƠNG 3: KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA HỆ THỐNG 61
3.1 Một số hư hỏng thường gặp của hệ thống treo 61
3.1.1 Bộ phận giảm chấn 61
3.1.2 Thanh ổn định 61
3.1.3 Bộ phận đàn hồi 62
3.1.4 Bộ phận dẫn hướng 62
3.2 Cách phát hiện hư hỏng trên hệ thống treo 62
3.2.1 Lái thử xe 63
3.2.2 Nhún mạnh ô tô 63
3.2.3 Kiểm tra độ rung hệ thống treo 64
3.3 Duy trì hệ thống treo ổn định 64
CHƯƠNG 4: KHẢO CỨU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TREO GẦN ĐÂY 66
4.1 Mục đích khảo cứu 66
4.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống treo gần đây 66
4.3 Kết luận 84
KẾT LUẬN 86
TÀI LIỆU THAM KHẢO 87
Trang 6Hình 1.1 Các loại bộ phận đàn hồi 10
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều 12
Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn ống thuỷ lực một lớp vỏ 13
Hình 1.4 Thanh cân bằng 15
Hình 1.5 Hệ thống treo 15
Hình 1.6 Hệ thống treo phụ thuộc 16
Hình 1.7 Hệ thống treo độc lập 17
Hình 2.1 Hệ thống treo trước Mc.Pherson 25
Hình 2.2 Họa đồ động học hệ treo càng Mc.Pherson 28
Hình 2.3 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học MC.Pherson 29
Hình 2.4 Đồ thị quan hệ động học hệ treo Mc.Pherson 29
Hình 2.5 Mối quan hệ hình học giữa các góc đặt 30
Hình 2.6 Góc quay của đòn ngang 31
Hình 2.7 Độ cứng và chuyển vị của lò xo 34
Hình 2.8 Độ cứng và hành trình của giảm chấn 35
Hình 2.9 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo 35
Hình 2.10 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo khi chịu lực phanh cực đại 37
Hình 2.11 Phản lực tác động lên hệ thống treo khi chịu lực bên cực đại 39
Hình 2.12 Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang chữ A 40
Hình 2.13 Sơ đồ lực tác động lên đòn ngang chữ A 42
Hình 2.14 Sơ đồ lực tác động lên đòn ngang chữ A 44
Hình 2.15 Khoảng đặt lò xo 48
Hình 2.16 Đặc tính giảm chấn 55
Hình 3.1 Giảm chấn 61
Hình 3.2 Thanh ổn định 62
Hình 3.3 Kiểm tra hệ thống treo 63
Hình 3.4 Kiểm tra độ rung hệ thống treo 64
Hình 4.1 Hệ thống treo bán tích cực/mô hình một phần tư ……….67
Hình 4.2 Hệ thống treo toàn tải tích cực……… 69
Hình 4.3 Đường hình sin mô tả điều kiện mặt đường……… 70
Trang 7Hình 4.5 Sự thay đổi tần số dao động trong các hệ thống treo khác nhau……71
Hình 4.6 Mô hình hệ thống treo một phần tư………72
Hình 4.7 Mặt đường nghiêng ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO………73
Hình 4.8 Hệ thống hai bậc tự do với vật rắn phi tuyến tính……… 73
Hình 4.9 Mô hình Matlab của hệ thống ………74
Hình 4.10 Sơ đồ phương án thiết kế……… 75
Hình 4.11 Động lực học phản ứng lốp trước……….75
Hình 4.12 Hệ thống treo khí nén AIRMATIC của Mercedes-Benz………… 76
Hình 4.13 Cấu trúc của van khí nén mà không kết nối với van khí………… 78
Hình 4.14 Ba loại hệ thống treo trên ô tô……… 78
Hình 4.15 Kiến trúc điều khiển được đề xuất ………79
Hình 4.16 Sự suy giảm tốc độ góc theo chế độ giảm chấn………79
Hình 4.17 Hệ thống treo lai……… ………80
Hình 4.18 Mô hình CAD và thiết bị thuer nghiệm hệ thống treo Hybrid…… 80
Hình 4.19 Cấu trúc lò xo côn……….81
Hình 4.20 Ứng suất của lò xo làm bằng đồng hợp kim……….82
Hình 4.21 Mô hình biến dạng tĩnh ……… 83
Hình 4.22 Mô phỏng vật mẫu………83
Hình 4.23 Sự thất bại của tay đòn dưới ……….84
Trang 8CHƯƠNG 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
THIẾT KẾ 1.1 Công dụng và yêu cầu
- Đỡ thân xe trên các cầu xe và duy trì quan hệ hình học giữa thân xe và các bánh xe
- Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tải trọng, phản lực), lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo với khung, vỏ), lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên)
1.1.2 Yêu cầu
Đối với hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ yêu cầu phải đảm bảo
độ êm dịu cho hàng hóa và hành khách khi di chuyển nhưng cũng phải đảm bảo được độ bền, độ cứng vững khi chịu tải trọng lớn Các yêu cầu chính của hệ thống treo là :
- Hệ thống treo phải thỏa mãn yêu cầu êm dịu và đảm bảo độ bền với các điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay xe chạy trên các loại đường khác nhau)
- Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chính của
hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không phá hỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe
- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ
- Kết cấu đơn giản, có độ tin cậy cao, thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng sửa chữa
❖ Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau :
• Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn
• Có khả năng chuyển hóa và dập tắt dao động tốt đảm bảo sự êm dịu cho khoang hành khách và hành lí
• Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng
Trang 91.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo
Các bộ phận cơ bản của hệ thống treo:
Hệ thống treo gồm có 3 bộ phận chính là: bộ phận đàn hồi, bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn Ngoài ra, trong một số hệ thống treo có sử dụng bộ phận ổn định ngang
❖ Nhíp
Nhíp được làm từ các lá thép lò xo uốn cong, có độ đàn hồi cao, các lá thép có kích thước chiều dài nhỏ dần từ lá lớn nhất gọi là lá nhíp chính Hai đầu của nhíp chính được uốn lại thành hai tai nhíp dùng để nối với khung xe Giữa bộ nhíp có các lỗ dùng để bắt bulông siết các lá nhíp lại với nhau Quang nhíp dùng để giữ cho các
lá nhíp không bị sô lệch về hai bên, các lá nhíp có thể dịch chuyển tương đối với nhau theo chiều dọc Khi dịch chuyển tương đối theo chiều dọc, giữa các lá nhíp
có lực ma sát, lực ma sát này dùng để dập tắt dao động theo phương thẳng đứng của ô tô Khi làm việc, mặt trên của lá nhíp sẽ chịu kéo, còn mặt dưới sẽ chịu nén Nói chung, nhíp càng dài thì càng mềm Số lá nhíp càng nhiều thì khả năng chịu tải càng cao, tuy nhiên nhíp sẽ cứng hơn và ảnh hưởng đến độ êm dịu
❖ Lò xo trụ
Lò xo trụ được làm bằng thanh thép lò xo đặc biệt Khi đặt tải trọng lên một lò xo, toàn bộ thanh thép bị xoắn khi lò xo co lại Nhờ vậy năng lượng của ngoại lực được tích lại và chấn động được giảm bớt
Trang 10Thanh xoắn là một thanh thép lò xo có tính đàn hồi xoắn Một đầu của thanh xoắn
có được gắn cứng với khung xe hoặc các kết cấu khác của thân xe, còn đầu kia được gắn với bộ phận chịu tải trọng
Thanh xoắn cũng được sử dụng để làm thanh ổn định
Đặc tính của thanh xoắn:
- Nhờ tỉ lệ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với các loại lò xo khác nên hệ thống treo có thể nhẹ hơn
- Kết cấu của hệ thống treo đơn giản
- Cũng như lò xo trụ, thanh xoắn không tự hấp thụ được dao động nên phải dung thêm bộ phận giảm chấn
Hình 1.1 Các loại bộ phận đàn hồi
1 Bộ phận đàn hồi nhíp lá ; 2 Bộ phận đàn hồi lò xo trụ ; 3 Bộ phận đàn hồi
thanh xoắn
Trang 111.2.2 Bộ phận dẫn hướng
Chức năng: Đảm bảo điều kiện động học giữa khung xe và các bánh xe Hơn nữa
bộ phận hướng đảm nhận khả năng truyền đầy đủ các lực kéo, lực phanh từ bánh
xe lên khung vỏ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt các chức năng này Trên mỗi hệ thống treo thì bộ phận dẫn hướng có cấu tạo khác nhau Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng được gọi là quan
hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí được gọi là quan hệ động lực học của hệ treo Trong mối quan hệ động học các thông số chính được xem xét là sự dịch chuyển (chuyển vị) của các bánh xe trong không gian ba chiều khi vị trí bánh
xe thay đổi theo phương thẳng đứng (Dz).Mối quan hệ động lực học được biểu thị qua khả năng truyền các lực và các mô men khi bánh xe ở các vị trí khác nhau
1.2.3 Bộ phận giảm chấn
Trên xe ô tô giảm chấn được sử dụng với mục đích sau:
- Dập tắt các các dao động giữa khung xe và bánh xe khi xe di chuyển trên nền đường không bằng phẳng nhằm bảo vệ được bộ phận đàn hồi và tăng tính êm dịu, tiện nghi cho người sử dụng
- Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làm tốt
sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường
- Nâng cao các tính chất chuyển động của xe như khả năng tăng tốc,khả năng
an toàn khi chuyển động
Hiện nay để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động người ta dùng giảm chấn thủy lực Giảm chấn thuỷ lực sẽ biến cơ năng các dao động thành nhiệt năng và sự làm việc của nó là nhờ ma sát giữa các chất lỏng và lỗ tiết lưu Giảm chấn phải đảm bảo dập tắt nhanh các dao động nếu tần số dao động lớn nhằm mục đích tránh cho thùng xe lắc khi đường mấp mô và phải dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô để cho ôtô chuyển động êm dịu
Trên ô tô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều
Trang 12Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa, không gian còn lại chứa không khí có áp suất khí quyển
• Nguyên lý làm việc:
Hình 1.2 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ có tác dụng hai chiều
Ở hành trình nén (bánh xe tiến lại gần khung xe), lúc đó ta có thể tích buồng B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sang khoang C ép không khí ở buồng bù lại Vỏ ngoài của giảm chấn có tác dụng chứa dầu và thoát nhiệt ra môi trường không khí xung quanh.Trên nắp của giảm chấn
có phớt che bụi, phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trình làm việc Ở hành trình trả (bánh xe đi xa khung xe) Thể tích buồng
B tăng do đó áp suất giảm, chất lỏng qua van (II,III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩy chất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B
Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng có các lỗ van lưu thông thường xuyên Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể.Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù có kết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm chấntương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết
Trang 13diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làm cho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền vào không khí để cân bằng năng lượng
• Ưu điểm:
Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình,
trọng lượng nhẹ
• Nhược điểm:
Khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tượng không khí lẫn vào chất lỏng để
giảm hiệu quả của giảm chấn
Sự khác nhau giữa các giảm chấn hiện nay là ở các kết cấu van trả van nén, cụm bao kín và đường kính, hành trình làm việc Việc bố trí trên xe cho phép nghiêng tối đa là 45⁰ so với phương thẳng đứng
Trang 14Khi piston dịch chuyển xuống dưới tạo nên sự chênh áp dẫn đến mở van (1) chất lỏng chảy nên phía trên của piston Khi piston đi lên làm mở van (7) chất lỏng chảy xuống dưới piston.áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn và dao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy mà tránh được hiện tượng tạo bọt khí, một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn Trong quá trình làm việc piston ngăn cách (4) di chuyển tạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuống dưới giá trị nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạy cao kể cả piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh được hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay đổi
• So sánh giữa hai loại giảm chấn:
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ và giảm chấn một lớp vỏ có ưu, nhược điểm sau :
- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thể làm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn
- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn
- Ở nhiệt độ thấp (vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt ở những hành trình đầu tiên
- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí nào Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc.pherson và hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
- Nhược điểm của dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao kín
- Ở loại giảm chấn một lớp vỏ: phớt bao kín hỏng trước ống dẫn hướng của cần piston
1.2.4 Thanh cân bằng
Trang 151.2.5 Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình
Trên xe con các vấu cao su thường được đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của bánh xe nhằm hạn chế hành trình làm việc của bánh xe
1.3 Phân loại hệ thống treo
Hiện nay ở trên xe ô tô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:
Hình 1.5 Hệ thống treo 1- Hệ thống treo phụ thuộc 2- Hệ thống treo độc lập
Trang 161.3.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Đặc trưng của hệ thống treo phụ thuộc là các bánh xe lắp trên một dầm cầu cứng Trong trường hợp cầu xe là bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp là cầu chủ động thì dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần của hệ thống truyền lực
Đối với hệ treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp lá hoặc lò xo xoắn ốc, bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn
- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe được cố định do vậy không xảy
ra hiện tượng mòn lốp nhanh như hệ thống treo độc lập
- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đường nghiêng) 2 bánh xe liên kết cứng bởi vậy hạn chế hiện tượng trượt bên bánh xe
- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa Giá thành thấp
• Nhược điểm
- Khối lượng phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động Khi xe chạy trên đường không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên và đập mạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm
độ êm dịu chuyển động Mặt khác bánh xe va đập mạnh trên nền đường sẽ làm xấu sự tiếp xúc của bánh xe với đường
- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể thay đổi vị trí, do vậy chỉ có thể lựa chọn là chiều cao trọng tâm lớn
Trang 17- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động
• Ưu điểm của hệ thống treo độc lập
- Khối lượng phần không được treo nhỏ, đặc tính bám đường của bánh xe tốt
vì vậy sẽ êm dịu khi chuyển động và có tính ổn định tốt
- Các lò xo chỉ làm nhiệm vụ đỡ thân ôtô mà không phải làm nhiệm vụ dẫn hướng nên có thể làm lò xo mềm hơn nghĩa là tính êm dịu tốt hơn
- Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nên có thể
hạ thấp sàn ô tô và vị trí lắp động cơ Do đó mà có thể hạ thấp trọng tâm ô
Trang 18a Dạng treo 2 đòn ngang
Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đòn ngang dưới Các đầu trong được liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài được liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng được nối cứng với trục bánh xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Giảm chấn cũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dưới Hai bên bánh xe đếu dùng hệ treo này
và được đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe
Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ được trọng lượng kết cấu Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải có độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết
c Dạng treo đòn dọc
Hệ treo hai đòn dọc là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một đòn dọc Mỗi đầu của đòn dọc được gắn cứng với trục quay của bánh xe, một đầu liên kết với khung vỏ bởi khớp trụ Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận hướng dẫn Do phải chịu tải trọng lớn nên nó thường được làm có độ cứng vững tốt
Khớp quay của đòn dọc thường là khớp trụ, với hai ổ trượt đặt xa nhau để có khả năng chịu lực theo các phương cho hệ treo Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có
độ cứng vững lớn, nhằm mục đích chịu được các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn
Do có kết cấu như vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản về kết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thường được bố trí cho cầu sau bị động, khi máy đặt ở phía trước, cầu trước là cầu chủ động
d Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
Trang 19Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết có đặc điểm là hai đòn dọc được nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóng vai trò như một thanh
ổn định như đối với các hệ treo độc lập khác Thanh ngang liên kết có độ cứng chống xoắn vừa nhỏ để tăng khả năng chống lật của xe vừa có khả năng truyền lực ngang tốt Đòn dọc vừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc vừa là bộ phận hướng nên nó cần thiết có độ cứng vững tốt còn khớp trụ ở đầu đòn dọc thường có độ dài vừa đủ để tăng khả năng ổn định ngang của hệ treo
Theo cấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụ thuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đòn liên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập Ở đây hệ treo được phân loại
là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng của dầm cầu phụ thuộc
Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết hiện nay cũng dược dùng rộng rãi trên một số ôtô có vận tốc cao vì nó có những ưu điểm sau:
- Kết cấu của hệ treo khá gọn, khối lượng nhỏ, có thể sản xuất hàng loạt và khả năng lắp rắp nhanh, chính xác, điều này có lợi cho việc làm giảm giá thành, đặc biệt đối với hệ treo có bộ phận đàn hồi là thanh xoắn
- Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay do có thanh liên kết nên có thể san bớt lực tác dụng ngang cho cả hai khớp trụ ở hai bên, do đó mỗi bên khớp trụ sẽ chịu một lực nhỏ hơn, các khớp trụ sẽ có độ bền cao hơn
- Không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết của bánh xe
- Tuỳ theo vị trí đặt đòn ngang mà người ta có thể không cần dùng đến thanh
ổn định của hệ treo độc lập (đòn ngang đảm nhận chức năng của thanh ổn định)
1.4 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống treo
Hiện nay trên thị trường trong nước và thế giới đang sử dụng nhiều loại hệ thống treo rất đa dạng và phong phú, với đủ kiểu mẫu và chủng loại Nhưng đối với xe ô
tô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập cho cả cầu trước và cầu sau Với đồ án này với một khoảng thời gian ngắn và trình độ hạn chế em sẽ đi sâu vào nghiên cứu và thiết kế hệ thống treo xe ô tô con
• Lựa chọn cơ cấu treo cầu trước của xe
Thông thường hệ thống treo độc lập sẽ được lựa chọn để sử dụng cho các dòng
xe ô tô con vì những lí do sau:
- Tạo cảm giác êm dịu cho khoang hành khách
- Giảm khối lượng phần không được treo của xe
Trang 20- Kích thước nhỏ gọn tạo không gian để bố trí khoang động cơ và hệ thống lái phía trước
- Có thể bố trí động cơ và hộp số nằm thấp để hạ thấp trọng tâm xe
- Kết cấu đơn giản và dễ dàng sửa chữa bảo dưỡng
Các hệ thống treo độc lập phổ biến:
- Hệ thống treo kiểu MacPherson
- Hệ thống treo kiểu hình thang với chạc kép
So sánh ưu nhược điểm của 2 hệ thống treo trên:
- Hệ thống treo kiểu hình thang với chạc kép có những ưu điểm so với hệ thống treo kiểu MacPherson như sau:
o Kết cấu cứng vững có khả năng chịu được tải trọng cao
o Giảm chấn không phải làm thay nhiệm vụ truyền lực của trụ đứng nên yêu cầu của giảm chấn sẽ giảm và hạ được giá thành
- Hệ thống treo kiểu hình thang với chạc kép có những nhược điểm điểm
so với hệ thống treo kiểu MacPherson như sau:
o Kết cấu phức tạp hơn Tuy nhiên không được treo thay đổi không nhiều
o Chiếm nhiều không gian bố trí khoang động cơ hơn Tuy nhiên do các dòng xe bán tải có kích thước lớn nên có sẵn nhiều không gian để bố trí khoang động cơ
Vì vậy, em quyết định lựa chọn phương án treo cầu trước sử dụng hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson cho đề tài này
• Lựa chọn phương án treo cầu sau của xe
Thông thường hệ thống treo của ô tô con được lựa chọn thường là treo dạng thanh dầm xoắn hoặc đa liên kết
Trước tiên, chúng ta cần phải tìm hiểu về sự khác biệt giữa hệ thống treo sử dụng thanh dầm xoắn và hệ thống treo liên kết đa điểm Về mặt công nghệ, cả hai đều là hệ thống treo phụ thuộc với một tay đòn ở giữa kết nối hai bánh xe phía sau giúp thân xe cứng vững hơn khi di chuyển Tuy nhiên, hệ thống treo liên kết đa điểm sẽ mang lại cảm giác lái tốt hơn, kiểm soát thân xe tốt hơn nhưng thiết kế cũng rắc rối hơn, chi phí cao hơn và bảo dưỡng sửa chữa sẽ tốn kém hơn
Trong khi đó, hệ thống treo thanh dầm xoắn lại có thiết kế đơn giản, gọn nhẹ, giúp xe giảm trọng lượng, giảm chi phí sản xuất và sửa chữa, bảo dưỡng Thế nhưng, hệ thống treo thanh dầm xoắn lại khiến cảm giác lái của xe cũng không được linh hoạt như hệ thống treo liên kết đa điểm
Trang 21
Vì vậy, em quyết định lựa chọn hệ thống treo độc lập kiểu tay đòn ngang ở cầu
sau xe cho đề tài này
• Kết luận
Phương án thiết kế của đề tài thiết kế hệ thống treo xe ô tô con là:
- Hệ thống treo trước: độc lập kiểu MacPherson
- Hệ thống treo sau: độc lập kiểu tay đòn ngang
Trang 22CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO
CẦU TRƯỚC, CẦU SAU 2.1 Các thông số ban đầu
*) Nhóm các thông số tải trọng:
- Tải trọng toàn xe khi đầy tải: GT = 18 000 N
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải: GT1 = 9 200 N
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải: GT2 = 8 800 N
- Tải trọng toàn xe khi không tải: G0 = 13 000 N
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải: G10 = 6 700 N
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải: G20 = 6 300 N
*) Nhóm các thông số kích thước bánh xe:
- Chiều dài cơ sở : L = 2700 (mm)
- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng (góc Kingpin) : 𝛿0 = 11𝑜
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng : ∆𝐵𝑇𝛿 = 2𝑜
- Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber) : 𝛾𝑜 = 0𝑜
- Momen xoắn cực đại của động cơ : Memax = 160 (N.m)/(4000 vg/ph)
2.2 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo
Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ô tô khi chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động
Trong đồ án này ta đánh giá độ êm dịu của ô tô thông qua tần số dao động của hệ
thống treo
Trang 23Đối với ô tô con tần số dao động n = 60÷90 (l/ph) và với xe tải là n = 90÷120 (l/ph) để đảm bảo phù hợp với dao động của con người Như vậy với dòng xe ô tô con 5 chỗ vừa để vừa đảm bảo tính êm dịu cho hành khách và hành lý ta sẽ lựa chọn tần số dao động của xe là n = 70÷ 80 (l/ph)
Ta chọn tần số dao động n = 70 (l/ph) phù hợp với dòng xe con và thay vào công thức trên ta có:
Gkt = 700 N Trọng lượng phần được treo ở trạng thái không tải là :
Gt10 = G10 - Gkt1
Gt10 = 6 700 -700 = 6 000 N Trọng lượng phần được treo ở trạng thái đầy tải là :
Độ cứng của một bên hệ thống treo trước ở trạng thái đầy tải :
𝐶𝑡𝑇1 =𝐺𝑡𝑇1
2 𝑓𝑡 =
8 5002.0,184= 23 100(𝑁/𝑚)
Độ cứng của một bên hệ thống treo trước lấy từ giá trị trung bình :
Trang 24Mà : 𝑛10 =30
𝜋 √𝑓𝑔
𝑡10= 303,14 √ 9,8
Mà : 𝑛𝑇1 =30
𝜋 √𝑓𝑔
𝑡𝑇1=30
𝜋 √ 9,80,216 = 64,7(𝑙/𝑝ℎ)
Qua kiểm nghiệm ta thấy ở cả hai chế độ không tải và đầy tải tần số dao động đều nằm trong khoảng n = 60÷90 (l/ph) đảm bảo được yêu cầu đặt ra Do đó với bộ
phận đàn hồi có độ cứng Ct = 19 700 (N/m) thoả mãn được yêu cầu tính toán thiết
Trang 25Kiểm tra hành trình động của bánh xe :
Theo điều kiện : fđ H0 - Hmin
Trong đó :
H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái đầy tải tĩnh
Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu Hmin = 120 mm = 0,120 m
H0 fđ + Hmin = 0,147 + 0,120 = 0,267 m
H0 0,267 m
Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xẩy ra va đập cứng vào
ụ tì trước khi phanh Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe
sẽ dịch chuyển và đầu xe sẽ bị dìm xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi
Chiều cao trọng tâm xe hg = 500 mm (số liệu tham khảo với ô tô con)
fđ 184×0,75×500
1485 = 46,46 (mm) => thỏa mãn
2.2.4 Số liệu cơ sở để tính toán
Hình 2.1 Hệ thống treo trước Mc.Pherson
- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước: B = 1410 mm
- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp: 195/65R15H Rbx = 295 mm
Trang 26- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng (góc Kingpin): 0 = 11o
- Chiều cao tai xe lớn nhất: Htmax = 800 mm
- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng: = 2o
- Góc nghiêng ngang bánh xe (góc Camber): o= 0o
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng: ro = -15 mm
- Khoảng sáng gầm xe: Hmin = 120 mm
- Độ võng tĩnh trạng thái không tải: 𝑓𝑡10 = 152 mm
- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường : dd
- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe A0m: A0m vuông góc với dd
- Tại B0 dựng B0z vuông góc với dd
- Trên đoạn A0B0 đặt B0C0 = |r0|= 15 mm
- Tại C0 dựng C0n tạo với phương thẳng đứng một góc 0 =11o
- Trên C0n tìm điểm O2n là điểm liên kết của giảm chấn với tai xe, O2 cách mặt đường một đoạn 800 mm
Trang 27C2C1 = Kr/2 = 150/2= 75 mm
C1, C2 là khoảng cách từ tâm trục bánh xe tới khớp quay ngoài đòn ngang
C1 là vị trí khớp quay ngoài của đòn ngang ở vị trí không tải Tại vị trí này tâm quay của đòn ngang phải cao hơn hoặc ngang bằng vị trí A4 trên đường A0m
Bằng cách tương tự ta sẽ tìm được vị trí khớp ngoài của đòn ngang ở vị trí đầy tải nhờ sau: Khi hệ treo biến dạng lớn nhất, nếu coi thùng xe đứng yên thì bánh xe sẽ dịch chuyển tịnh tiến lên tới điểm B1
Nếu coi khoảng cách giữa hai vết bánh xe ở trạng thái này là không đổi so với trạng thái khi không tải
Kẻ đường trung trực kk của C1D2
o Từ A4 kẻ đường tt // dd
o Xác định giao điểm O1 của tt với kk O1chính là tâm khớp trụ trong của đòn ngang - Khoảng cách từ O1 tới đường đối xứng của xe phải sao cho có thể bố trí khoang chứa hàng hoặc cụm máy Nếu nó không phù hợp thì có thể cho phép thay đổi khoảng sáng gầm xe trong giới hạn cho phép
o Nếu kéo dài O1C1và kẻ đường vuông góc với O2Co thì chúng gặp nhau tại P (tâm quay tức thời của bánh xe)
Trang 28Hình 2.2 Họa đồ động học hệ treo càng Mc.Pherson
- Nối PBo và kéo dài cắt Aom tại S (S là tâm quay tức thời của cầu xe cũng như là thùng xe trong mặt phẳng ngang cầu xe)
o Đo khoảng cách O1C1 ta được độ dài đòn chữ ‘A’ của hệ treo:
Ld = 400 mm Lbx= 424 mm
2.3.2 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ treo
- Khi hệ treo biến dạng thì các góc nghiêng ngang trụ đứng, khoảng cách giữa hai vết lốp sẽ thay đổi Các điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường là: 0,1, 2, 3
- Các góc nghiêng ngang trụ đứng lần lượt là: δ0, δ1, δ2, δ3
Trang 29Hình 2.3 Phương pháp đồ thị xây dựng quan hệ động học hệ treo Mc.Pherson
Tại đồ thị này ta có được các chuyển vị ∆B, ∆δ theo dịch chuyển bánh xe
(phương thẳng đứng) ∆B = f(S), ∆δ = f(S) Từ đó ta có đồ thị của hệ treo:
Hình 2.4 Đồ thị quan hệ động học hệ treo Mc.Pherson
2.3.3 Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson
Ta có sơ đồ hình học của hệ thống treo:
Trang 30Hình 2.5 Mối quan hệ hình học giữa các góc đặt
Ta có sơ đồ hình học của hệ thống treo: Từ đồ thị động học đã xây dựng ở trên ta
có độ dài các đoạn:
ld = O1C = 400 (mm) O1O = 360 (mm) O2O = 265 (mm) + Ở trạng thái tĩnh, ta có: CC2 = ld.sinα
Khi bánh xe chuyển vị lên một đoạn là: ΔH, thì điểm C sẽ dịch chuyển trên cung tròn tâm O1 bán kính là ld một đoạn là: CC’ và đòn ngang sẽ quay đi một góc là
Δα
Lúc này góc giữa đòn ngang và phương ngang ban đầu sẽ là: α –Δα
+ Khi đó ta có thể coi điểm C’ gần như thẳng đứng nằm trên phương CC2
Do đó: C’C2 = ld.sin(α – Δα)
Trang 31Hình 2.6 Góc quay của đòn ngang
Và ta có C’C2 chính là đoạn chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng Tức là: C’C2 = ΔH
Ta xét mối quan hệ giữa α và δ:
Từ hình vẽ trên ta có độ dài của các đoạn:
OC2 = ld.cosα - OO1 = (OO2 + OC1).tanδ
=> ld.cosα - OO1 = (OO2 + ld.sinα)tanδ
Suy ra:
Trang 32tanδ = ld.cosα - OO1/(OO2 + ld.sinα) Vậy: δ = arctan(ld.cosα - OO1/(OO2 + ld.sinα) )
Như vậy ta cũng có thể xây dựng đồ thị động học B, d theo α ( góc quay đòn ngang)
2.4 Động lực học hệ treo Mc.Pherson
2.4.1 Các chế độ tải trọng tính toán
a, Trường hợp lực kéo và lực phanh cực đại
Trên sơ đồ phân tích lực tồn tại lực Z, X nhưng tính với giá trị cực đại (vắng mặt lực Y)
Tính trong trường hợp chỉ chịu lực phanh cực đại:
𝑍 = 𝑍𝑡𝑡 =𝑀𝑝𝐺1
1,2.9200
2 = 5520 𝑁Trong đó:
Ztt - tải trọng thẳng đứng tính toán cho một bên bánh xe
Mp - hệ số phân bố tải trọng khi phanh gấp,
Mp =1,2 G1 - trọng lượng tĩnh đặt trên cầu trước (khi đầy tải)
Trang 33B - chiều rộng vết bánh xe, B = 1,410 (m) Gbx - khối lượng cụm bánh xe (gồm bánh xe, larăng và cơ cấu phanh),
Gbx = 200(N)
hg - chiều cao trọng tâm xe, hg = 0,5 (m)
φ*y - hệ số gia tốc ngang, lấy bằng 0,6
φy - hệ số bám ngang, lấy bằng 1
=9200
2 (1 +
2.0.5.0.61,410 ) 1 = 6 557,45 (𝑁)
c, Trường hợp chịu tải trọng động
Trên sơ đồ chỉ có lực Z (vắng mặt X,Y)
Ta có:
𝑧 = 𝑧đ 𝑘𝑑 =9200
2 2 = 9200 (𝑁) Trong đó:
G1- tải trọng đặt trên cầu trước
kd- hệ số tải trọng động,
kd = 1,8 – 2,5 với xe con chạy trên đường tốt (chọn kd = 2)
2.4.2 Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi
Các phần tử đàn hồi có thể ở dạng lò xo trụ, lò xo côn,thanh xoắn.Trong mục này chỉ đề cập tới việc tính lực và chọn cách bố trí lò xo trụ
Các góc bố trí trong không gian có thể gặp là: góc nghiêng dọc ổ và góc nghiêng ngang ổ Các góc này được bố trí tùy thuộc vào không gian cho phép trên
xe
- Độ cứng và chuyển vị của lò xo
Hành trình làm việc:
Độ cứng theo trục tâm:
Trang 34Kết cấu bố trí giảm chấn thường gặp như hình vẽ dưới đây:
Trục của giảm chấn không trùng với đường tâm trụ đứng thường gặp trên
xe có: ro (bán kính quay bánh xe dẫn hướng) âm và góc nghiêng ngang trụ đứng δ khá lớn
Hành trình làm việc:
Hệ số cản theo tâm trục
Trang 35Hình 2.8 Độ cứng và hành trình của giảm chấn
2.4.3 Xác định các phản lực và lực tác dụng lên hệ treo cầu trước dẫn hướng
a) Trường hợp chỉ có lực Z (vắng lực X, Y):
Hình 2.9 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo (Khi chỉ có lực Z)
- Phản lực tại Z đặt tại bánh xe gây nên đối với trục đứng AB:
Trang 36- Lực Z gây ra lực ngang ZY và mômen MZ:
ZAB - lực dọc theo phương trụ đứng
ZY - lực ngang tác động lên bánh xe
- Khi góc δ bé có thể bỏ qua : cos δ = 1 và sin δ = 0
Như vậy tổng lực tác dụng lên đầu A và B là:
Trang 37d1, d2 - là khoảng cách từ hai đầu khớp bản lề trong của càng A
tới khớp cầu ngoài của càng
b) Trường hợp chịu lực phanh cực đại chỉ có thành phần Z và X:
Hình 2.10 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo khi chịu lực phanh cực đại
- Phân tích tác dụng của lực Z và các phản lực xác định như phần trên
- Phản lực X đặt tại bánh xe gây nên đối với trụ đứng AB như hình vẽ trên
- Lực dọc X chuyển về tâm trục bánh xe được 2 thành phần Xo và MX:
Trang 38s, t - kích thước để lắp đòn ngang lái
Như vậy các lực tác dụng lên trụ đứng
*) Ở đầu A:
- Theo phương X: AMX - AX = 2003,11 -509,26 = 1493,85 (N)
- Theo phương AB: ZA = 4515,48 (N)
- Theo phương Y: AMZ + AZY -AS = 101,85 +290,37 – 187,46 = 241,39 (N)
CX gây nên các thành phần lực tại gối D và E:
Trang 39Tại C có: CX, CY Tại D có: DX, DY, DYX Tại E có: EX, EY, EYX
c) Trường hợp chịu lực bên cực đại, chỉ có hai thành phần Z và Y:
- Tác dụng của thành phần lực Z và các phản lực tương tự như ở phần trên
- Tác dụng của thành phần lực ngang Y như hình vẽ dưới
Hình 2.11 Phản lực và lực tác dụng lên hệ treo khi chịu lực bên cực đại
- Lực ngang Y gây nên đối với trụ đứng AB các phản lực AY , BY:
Trang 402.5 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính
2.5.1 Đòn ngang chữ A
Đòn ngang dưới có cấu trúc hình chữ A được bắt vào thân xe qua 2 khớp trụ Đầu ngoài bắt với cam quay Rô-tuyn Việc sử dụng 2 đầu trong nối với thân xe bằng khớp bản lề để tăng độ cứng vững cho hệ treo
Trạng thái chủ lực chủ yếu là kéo, nén, uốn, tiết diện của đòn ngang dưới, tham khảo và khi kiểm bền giả thiết rằng: một phần càng chữ A chịu toàn bộ tải trọng Do vậy có thể tính toán như sau :
a) Trường hợp 1: Chỉ có lực Z
Fy = CY = 2110,41 (N)
Fz = ZAB = 4515,48 (N)
Đòn ngang dưới sẽ chịu kéo và uốn dọc:
Hình 2.12 Sơ đồ lực tác dụng lên đòn ngang chữ A
- Fz đóng vai trò là lực cắt và gây uốn dọc trong mặt phẳng zoy
- Ứng suất tiếp lớn nhất được xác định theo công thức :