CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ DU LỊCH 1.1.Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống treo1.1.1 Công dụng của hệ thống treo: Hệ thống treo là một tổ hợp các cơ cấu thực hiệ
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN Ô TÔ DU LỊCH
Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống treo
1.1.1 Công dụng của hệ thống treo:
Hệ thống treo là một bộ phận quan trọng giúp liên kết các bánh xe với khung xe, đảm bảo xe vận hành êm ái và an toàn trên các loại địa hình khác nhau Nó giúp giảm tác động của các chấn động và tải trọng va đập khi xe di chuyển trên địa hình không bằng phẳng, nâng cao trải nghiệm lái xe thoải mái Ngoài ra, hệ thống treo còn truyền các lực và mô men tác động giữa bánh xe và khung xe, góp phần duy trì độ ổn định và kiểm soát phương tiện hiệu quả.
1.1.2 Yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau:
Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo, được đo bằng độ võng tỉnh (f_t) và hành trình động (f_đ), đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo xe vận hành êm ái trên các loại địa hình Hệ thống treo cần duy trì độ đàn hồi phù hợp để xe không bị va đập liên tục khi chạy qua các chướng ngại vật hoặc đường xấu, đồng thời đảm bảo an toàn và ổn định khi vào cua, tăng tốc hoặc phanh, giúp vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hoặc chúc đầu trong quá trình vận hành.
Đặc tính động học của bộ phận dẫn hướng đóng vai trò quyết định đến khả năng ổn định và điều khiển của xe, đảm bảo chiều rộng cơ sở và góc đặt các trục quay đứng của bánh xe dẫn hướng không đổi hoặc biến đổi không đáng kể Hệ thống này cần có sự tương ứng động học chính xác giữa các bánh xe và truyền động lái, nhằm tránh hiện tượng tự quay vòng hoặc dao động của bánh xe dẫn hướng quanh trục quay Ngoài ra, hệ thống giảm chấn phải có hệ số dập tắt dao động phù hợp để đảm bảo hoạt động êm ái, hiệu quả Thiết kế nhẹ nhàng, gồm các phần không treo, cùng cấu trúc đơn giản giúp bố trí dễ dàng, làm việc bền vững và tin cậy.
1.1.3 Phân loại hệ thống treo
1.1.3.1 Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng
Phân loại theo cấu tạo của phần tử hướng gồm có:
Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống mà bánh xe bên trái và bên phải được liên kết cứng với nhau bằng dầm cầu liền hoặc vỏ cầu cứng, giúp truyền tác động qua lại giữa hai bánh xe Ứng dụng của hệ thống này mang lại ưu điểm về cấu tạo đơn giản, chi phí thấp và khả năng đảm bảo sự êm dịu cho chuyến đi của xe ở tốc độ không cao Khi sử dụng phần tử đàn hồi loại nhíp, hệ thống treo phụ thuộc còn đảm nhận nhiệm vụ dẫn hướng, giúp xe vận hành ổn định hơn trên đường.
Hệ thống treo độc lập là hệ thống giúp bánh xe bên trái và bên phải không có liên kết cứng, chỉ kết nối gián tiếp qua khung hoặc vỏ xe, giúp các bánh xe di chuyển độc lập mà không gây ảnh hưởng lẫn nhau Nhờ đó, hệ thống treo này mang lại khả năng giảm xóc tốt và độ êm dịu cao cho ô tô Tuy nhiên, kết cấu phức tạp và giá thành đắt khiến hệ thống treo độc lập chủ yếu được sử dụng ở cầu trước của các xe ô tô con và xe du lịch.
Hệ thống treo cân bằng là thiết kế dành cho các xe có tới 3 hoặc 4 cầu chủ động, trong đó hai bánh xe cùng phía của hai cầu liền nhau chia sẻ chung phần tử đàn hồi được bố trí quanh trục cân bằng Thiết kế này giúp tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ở các cầu liền nhau, nâng cao khả năng vượt địa hình và ổn định của xe Hệ thống treo cân bằng thường được ứng dụng trên các ôtô có tính năng vượt địa hình cao, đảm bảo sự đồng bộ và bền bỉ trong vận hành.
Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi là nhíp, có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc cầu chủ động để đảm bảo khả năng giảm xóc hiệu quả.
Nhíp đóng vai trò là phần tử đàn hồi và dẫn hướng trong hệ thống treo xe, truyền lực dọc như lực kéo hoặc lực phanh từ bánh xe qua cầu đến khung xe Ngoài ra, nhíp còn truyền mô men kéo và mô men phanh, giúp đảm bảo khả năng chịu lực và ổn định của xe Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi, với tai nhíp bắt lên khung hoặc dầm xe, một đầu cố định còn đầu kia di động Thường thì nhíp sau có đầu cố định ở phía trước và đầu di động phía sau để phù hợp với lực đẩy và kéo từ bánh xe Vị trí của đầu cố định ở nhíp trước còn tùy thuộc vào cấu trúc cơ cấu lái, nhằm đảm bảo sự phối hợp chính xác giữa hệ thống treo và hệ thống lái của xe.
Hệ thống treo phụ thuộc sử dụng phần tử đàn hồi lò xo trụ có thể được bố trí ở cầu bị động hoặc cầu chủ động, tùy theo thiết kế của phương tiện Vì lò xo trụ chỉ chịu lực kéo theo phương thẳng đứng, cần kết hợp với các phần tử của bộ phận dẫn hướng để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống treo.
- Đối với hệ thống treo này, người ta thường bố trí các thanh giằng và thanh ổn định vào bộ phận dẫn hướng.
Hệ thống treo đòn dọc sử dụng các thanh liên kết song song sát hai bên bánh xe để dẫn hướng, gồm hai hoặc bốn đòn dọc, phù hợp với cả hệ thống treo phụ thuộc và độc lập Các đòn dọc nhẹ, chỉ chịu kéo hoặc nén, cần được kết hợp với đòn ngang để đảm bảo dẫn hướng chính xác Lò xo trụ hình trụ rỗng tận dụng không gian bên trong để bố trí các bộ phận giảm chấn, giúp hệ thống treo đòn dọc có cấu trúc nhỏ gọn và trọng lượng phần không treo nhỏ.
Hệ thống treo độc lập với hai đòn ngang gồm đòn trên và đòn dưới, có cấu tạo dạng khung hình tam giác hoặc hình thang, giúp chức năng dẫn hướng của các đòn Các đòn ngang này được liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô ở đầu trong, và với đòn đứng qua các khớp cầu ở đầu còn lại, trong khi bánh xe được cố định với đòn đứng Phần tử đàn hồi lò xo kết hợp giảm chấn thủy lực liên kết với khung, giúp hấp thụ và giảm xóc các dao động, tăng độ ổn định cho xe Thanh ổn định liên kết với hai giá bánh xe nhằm hạn chế biến dạng quá mức của bánh xe bên, giữ cho thân xe ổn định khi vận hành.
Hệ thống treo Macpherson là loại hệ thống treo độc lập, trong đó phần tử đàn hồi chính là lò xo Nếu giảm thiểu kích thước dòn treo của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang về bằng 0, ta sẽ có cấu trúc hệ thống treo Macpherson Cấu tạo của hệ thống này gồm một đòn treo dưới, với đầu trong liên kết bản lề với khung hoặc dầm ô tô, còn đầu ngoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thủy lực Đầu trên của giảm chấn thủy lực liên kết với gối tựa trên khung hoặc vỏ xe, trong khi phần tử đàn hồi là lò xo đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏ giảm chấn và đầu kia tỳ vào gối tựa trên khung xe, giúp giảm xóc hiệu quả Trụ bánh xe được lắp cố định với trụ xoay đứng, đảm bảo sự ổn định và linh hoạt khi xe di chuyển.
1.1.3.2 Phân loại theo cấu tạo của phần tử đàn hồi có các loại như sau:
- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn.
Phần tử đàn hồi khí nén gồm có bình chứa làm từ cao su kết hợp sợi vải bọc cao su, nhằm tăng độ bền và đàn hồi Nó có các dạng khác nhau như dạng màng phân chia và dạng liên hợp, giúp duy trì sự ổn định và giảm sốc trong hệ thống Các loại phần tử này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu khả năng chịu lực và đàn hồi cao nhờ vào cấu trúc kết hợp giữa cao su và sợi vải.
- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp.
- Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở chế độ xoắn.
1.1.3.3 Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động gồm có:
- Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn (mà chủ yếu là các giảm chấn thuỷ lực dạng đòn và dạng ống)
Hệ thống treo không trang bị giảm chấn sẽ hạn chế khả năng dập tắt dao động hiệu quả Dập tắt dao động nhờ vào ma sát giữa các chi tiết của phần tử đàn hồi và phần tử hướng, tuy nhiên, hiệu quả này không cao như khi hệ thống có giảm chấn Do đó, sử dụng giảm chấn trong hệ thống treo giúp giảm dao động tốt hơn, tăng độ êm ái cho xe và cải thiện khả năng vận hành.
GIỚI THIỆU MỘT SỐ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ DU LỊCH
TT Tên xe Hệ Thống Treo Trước Hệ Thống Treo Sau
1 SUZUKI minivan APV Độc lập kiểu MacPherson Hệ thống treo phụ thuộc kiểu nhíp
INOVA V Độc lập tay đòn kép, lò xo cuộn Phụ thuộc liên kết 4 điểm, lò xo cuộn tay đòn bên
3 FORD Transit Độc lập dùng lò xo xoắn, ống giảm chấn thủy lực Phụ thuộc nhíp lá với ống giảm chấn thủy lực
Fortuner V Độc lập tay đòn kép lò xo cuộn và thanh cân bằng Phụ thuộc liên kết 4 điểm tay đòn bên lò xo cuộn
Hiace Tay đòn kép Nhíp lá
Phụ thuộc nhíp lá dạng nửa có giảm chấn thủy lực với thanh cân bằng
Phụ thuộc nhíp lá dạng nửa elip giảm chấn thủy lực với thanh cân bằng
Benz Sprinter Độc lập cơ cấu thanh chống MacPherson và thanh cân bằng, giảm trấn thủy lực, lò xo loại trụ xoắn
Phụ thuộc, cơ cấu trục ổn định, giảm chấn thủy lực, nhíp lá
Cấu tạo chung của hệ thống treo
Mặc dù có rất nhiều chi tiết nhưng cấu tạo chung của hệ thống treo được quy thành
4 phần tử chính với các chức năng riêng biệt là: Phần tử đàn hồi, phần tử giảm chấn, phần tử hướng và phần tử ổn định
Lò xo giảm chấn là thành phần chịu trách nhiệm biến đổi dao động tần số cao của mặt đường thành những dao động tần số thấp của thân xe Chức năng chính của lò xo giảm chấn là truyền các lực dọc theo phương thẳng đứng từ mặt đường lên khung xe, giúp giảm tác động của tải trọng động Nhờ đó, nó đảm bảo khả năng vận hành êm ái và ổn định của ôtô khi di chuyển trên các loại địa hình khác nhau.
Giảm chấn là phần tử có tác dụng dập tắt nhanh các dao động tần số thấp bằng cách biến cơ năng thành nhiệt năng, nhằm giảm rung chấn và bảo vệ các bộ phận của xe Chức năng chính của giảm chấn là tiêu hao động năng trong quá trình làm việc, giúp giảm rung động của hệ thống treo, đặc biệt khi bánh xe lăn qua các địa hình không bằng phẳng Nhờ đó, giảm chấn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ bộ phận đàn hồi, nâng cao tính tiện nghi và khả năng kiểm soát xe, đồng thời đảm bảo tiếp xúc tốt giữa bánh xe và mặt đường Quá trình tiêu hao năng lượng này diễn ra ngay cả với các bộ phận như nhíp lá, khớp trượt hay khớp quay của các ổ kim loại hoặc cao su, nhưng giảm chấn được thiết kế để thực hiện quá trình này nhanh chóng và có kiểm soát, tập trung chủ yếu trên bánh xe.
Phần tử hướng là bộ phận truyền lực ngang, lực dọc và mômen từ mặt đường lên khung xe và ngược lại, đóng vai trò quan trọng trong động học của xe Đặc tính dịch chuyển của bánh xe dựa vào phần tử hướng, ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định và khả năng quay vòng của ôtô Các thành phần của phần tử hướng có thể khác nhau tùy thuộc vào hệ thống treo độc lập hoặc phụ thuộc, thường gồm các chi tiết đàn hồi như nhíp, lò xo hoặc thanh xoắn, giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành và độ bền của xe.
Là phần tử chống xoắn khung ôtô.
1.3 Phân tích kết cấu hệ thống treo trên ô tô du lịch
Hiện nay ở trên xe du lịch hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính:
Hệ thống treo phụ thuộc và hệ thống treo độc lập.
Hệ thống treo phụ thuộc có đặc điểm là các bánh xe được gắn trên dầm cầu liền, với bộ phận giảm chấn và đàn hồi nằm giữa thùng xe và dầm cầu Cấu tạo này giúp truyền chuyển động giữa các bánh xe với nhau, vì vậy bất kỳ sự dịch chuyển theo phương thẳng đứng của một bánh xe sẽ gây ảnh hưởng đến bánh xe phía đối diện, đảm bảo sự ổn định và giảm rung lắc trong quá trình vận hành xe.
Trong hệ thống treo độc lập, các bánh xe di chuyển độc lập với nhau, giúp cải thiện khả năng cách ly rung động và sự thoải mái cho hành khách Các bánh xe có khả năng dịch chuyển tương đối với khung vỏ xe, góp phần nâng cao hiệu suất vận hành Trong thực tế, chuyển động của xe chỉ đúng khi thùng hoặc vỏ xe đứng yên, nhờ vào tính năng linh hoạt của hệ thống treo độc lập Theo đặc tính động học và kết cấu, hệ thống treo độc lập được chia thành nhiều loại khác nhau, phù hợp với các nhu cầu và điều kiện sử dụng khác nhau.
- Treo đòn dọc có thanh ngang liên kết
1.3.2 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 Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp lá thì người ta sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều là nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ và được bắt chặt với dầm cầu ở giữa nhíp Hai đầu nhíp được uốn tròn lại để một đầu bắt với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia bắt với thùng hoặc khung xe bằng quang treo để cho cho nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo có khả năng truyền lực dọc và ngang.
Trong hệ thống truyền lực, bộ phận đàn hồi dạng lò xo xoắn cần sử dụng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên để đảm bảo hoạt động hiệu quả Đòn dọc dưới được kết nối với cầu, trong khi đòn dọc trên liên kết với khớp trụ, giúp duy trì sự ổn định của thùng xe so với cầu Ngoài ra, để truyền lực ngang và giữ vị trí thùng xe chính xác, người ta còn sử dụng thêm bộ phận gọi là “đòn Panhada”.
Lò xo xoắn ốc có thể được lắp đặt trên đòn dọc hoặc trực tiếp trên cầu, tùy theo yêu cầu của hệ thống Thường xuyên, giảm chấn được tích hợp bên trong lò xo xoắn ốc để tiết kiệm không gian và nâng cao hiệu quả giảm chấn Việc lựa chọn vị trí lắp đặt và cấu hình phù hợp giúp tối ưu hóa khả năng hoạt động của hệ thống và giảm thiểu các rung động không mong muốn.
1.3.2.1 Ưu nhược điểm của hệ thống treo phụ thuộc a) Nhược điểm
Khối lượng của phần liên kết bánh xe (phần không được treo) lớn, ảnh hưởng đặc biệt đến cầu chủ động Khi xe chạy trên địa hình không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra gây ra va đập mạnh giữa phần không treo và phần treo, làm giảm độ êm dịu của chuyển động Ngoài ra, bánh xe va đập mạnh trên nền đường cũng gây ảnh hưởng tiêu cực đến sự tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, làm giảm hiệu quả điều khiển và an toàn khi vận hành.
Khoảng không gian phía dưới sàn xe cần phải đủ lớn để cho phép dầm cầu có thể di chuyển và thay đổi vị trí một cách dễ dàng Do đó, lựa chọn tối ưu là tăng chiều cao trọng tâm của xe hoặc giảm thể tích chứa hàng hóa phía sau xe để đảm bảo tính linh hoạt trong quá trình vận hành.
- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe chuyển động. b) Ưu điểm:
- 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.
1.3.1.2 Một số dạng hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp và vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc ngày nay a) Một số dạng hệ thống treo phụ thuộc trên xe con có thể gặp:
- Treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi nhíp lá.
- Treo phụ thuộc có lò xo xoắn ốc và nhiều đòn liên kết (treo nhiều khâu).
- Treo phụ thuộc có cấu trúc dạng đòn dọc. b) Vấn đề sử dụng hệ thống treo phụ thuộc:
Với xu hướng gia tăng tốc độ ô tô do yêu cầu thực tế và tiến bộ kỹ thuật, các tiêu chuẩn về kỹ thuật xe cũng ngày càng nghiêm ngặt Trọng tâm của xe cần phải được hạ thấp để cải thiện độ ổn định khi vận hành ở tốc độ cao Đảm bảo hệ số ổn định lái tốt và giảm trọng lượng phần treo giúp xe vận hành êm ái hơn Vì lý do này, hệ thống treo phụ thuộc không phù hợp cho các xe có tốc độ cao, chỉ thích hợp với những xe có tốc độ trung bình trở xuống hoặc xe địa hình có tính năng việt dã cao.
1.3.3 Hệ thống treo độc lập
Hai bánh xe không được lắp trên một dầm cố định mà thay vào đó là lắp trên loại cầu rời, giúp giảm thiểu sự ảnh hưởng lẫn nhau trong quá trình chuyển dịch, đặc biệt khi thùng xe đứng yên Việc này đảm bảo tính linh hoạt và ổn định của hệ thống bánh xe, phù hợp cho các phương tiện tải trọng lớn Lắp đặt bánh xe trên cầu rời giúp phân tán lực đồng đều, giảm chấn động và nâng cao hiệu quả vận hành của xe tải.
Các bánh xe liên kết với nhau bằng các đòn ngang giúp giảm khối lượng phần không được treo, từ đó giảm mô men quán tính và mang lại hoạt động trơn tru, êm dịu cho xe.
Hệ treo không cần dầm ngang giúp tối ưu hóa không gian bên sườn xe, tạo điều kiện cho nó chuyển động linh hoạt hơn Nhờ đó, trọng tâm của xe được hạ thấp, góp phần nâng cao tốc độ và khả năng vận hành của xe hiệu quả hơn.
Trong hệ thống treo độc lập còn được phân ra các loại sau:
- Dạng treo kiểu đòn dọc
- Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh ngang liên kết.
1.4 Đặc diểm kết cấu của các hệ thống theo
1.4.1 Hệ thông treo hai dòn ngang
Bộ giảm chấn
1.5.1 Kết cấu phần tử giảm chấn tác đông hai chiều hai lớp vỏ
Khi ôtô chạy trên địa hình gồ ghề, các lò xo của hệ thống treo hấp thụ chấn động nhưng vẫn tiếp tục dao động lâu, gây cảm giác không êm ái Bộ giảm chấn có nhiệm vụ hấp thụ và giảm thiểu các dao động này, giúp xe vận hành mượt mà hơn Ngoài ra, bộ giảm chấn còn cải thiện khả năng bám đường của lốp xe, nâng cao khả năng điều khiển và đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành Việc giảm thiểu dao động tại các phần không treo của hệ thống giúp bánh xe tiếp xúc tốt hơn với mặt đường, tăng độ bám và ổn định khi xe chuyển động Sơ đồ lắp đặt giảm chấn trên hệ treo trước được trình bày rõ ràng để dễ dàng nhận biết và thi công.
- Kết cấu của giảm chấn
Vỏ giảm chấn và trục của nó thường quay tương đối với nhau khi ôtô quay vòng
Lò xo đặt lồng vào giảm chấn giúp giảm ma sát nhờ đầu trên của lò xo tựa vào ổ bi Bộ phận giảm chấn của xe Minivan APV là loại giảm chấn ống thủy lực, tác động hai chiều và được trang bị van giảm tải để tăng hiệu quả vận hành Vì giảm chấn còn đóng vai trò trụ xoay dẫn hướng, nên nó có đường kính khá lớn, vượt quá 20 mm, nhằm đảm bảo độ bền và ổn định cao.
Lúc này, khung xe và cầu xe tiến lại gần nhau khi piston đi xuống với tốc độ cao, làm áp suất trong buồng A (dưới piston) tăng lên Dầu đẩy mở van một chiều của van piston, chảy vào buồng B (trên piston) mà không gặp phải sức cản đáng kể, không gây lực giảm chấn Đồng thời, một lượng dầu tương đương thể tích của piston bị ép qua van lá của van đáy vào buồng chứa, tạo ra lực giảm chấn nhờ sức cản dòng chảy.
Khi nén nhẹ, khung xe và cầu xe tiến lại gần nhau, piston đi xuống với tốc độ cao Nếu tốc độ của cần piston thấp, van một chiều của van piston và van lá của van đáy không mở do áp suất trong buồng A còn nhỏ Tuy nhiên, nhờ các lỗ nhỏ trong van piston và van đáy, dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, tạo ra lực cản nhỏ.
Trong quá trình trả mạnh, khung xe và cầu xe rời xa nhau, khiến piston di chuyển lên trên với tốc độ cao, làm áp suất trong buồng B tăng cao Dầu đẩy mở van lá của van piston, chảy vào buồng A, trong khi sức cản dòng chảy đóng vai trò như lực giảm chấn Khi piston chuyển lên, phần cần thoát ra khỏi xy lanh khiến thể tích buồng giảm xuống, và dầu từ buồng chứa chảy qua van một chiều vào buồng A mà không gặp trở ngại đáng kể, giúp duy trì quá trình hoạt động ổn định.
Trong quá trình trả nhẹ, khung xe và cầu xe rời xa nhau, piston di chuyển lên trên với tốc độ thấp, khiến cả van lá và van một chiều vẫn đóng do áp suất trong buồng B thấp; điều này giúp dầu trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van piston vào buồng A, cùng với dầu trong buồng chứa qua lỗ nhỏ trong van đáy, tạo ra lực cản nhỏ Ưu điểm của quá trình này là giảm thiểu lực cản, giúp hệ thống hoạt động nhẹ nhàng và tiết kiệm năng lượng.
- Giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc ở cả hai hành trình, trọng lượng nhẹ.
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.
Các giảm chấn hiện nay chủ yếu khác nhau ở cấu tạo van trả, van nén, cụm bao kín và đường kính, hành trình hoạt động Việc lắp đặt trên xe cho phép giảm chấn nghiêng tối đa 45 độ so với phương thẳng đứng, đảm bảo hiệu quả vận hành và an toàn.
1.5.2 Giảm chấn một lớp vỏ tác dụng hai chiều:
Trong giảm chấn một lớp vỏ, không còn chức năng bù dầu nữa mà thay thế bằng buồng I chứa khí nén có áp suất P = 2,5 x 10^6 N/mm² Đây là điểm khác biệt chính giữa giảm chấn một lớp vỏ và giảm chấn hai lớp vỏ, giúp nâng cao hiệu quả giảm xóc và chịu lực.
Khi piston di chuyển xuống dưới, tạo ra sự chênh áp làm mở van (1), cho phép chất lỏng chảy lên phía trên piston; ngược lại, khi piston đi lên, van (7) mở để chất lỏng chảy xuống dưới Áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi rất nhỏ và dao động xung quanh giá trị áp suất tĩnh ban đầu, giúp tránh hiện tượng tạo bọt khí gây mất an toàn cho thiết bị Trong quá trình hoạt động, piston ngăn cách (4) di chuyển để duy trì sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí, nhờ đó áp suất không bị giảm xuống mức nguy hiểm Giảm chấn có độ nhạy cao ngay cả khi piston di chuyển rất nhỏ, giúp tránh hiện tượng cưỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi, đảm bảo sự ổn định và an toàn trong quá trình vận hành.
So sánh giữa hai loại giảm chấn:
So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểm sau:
Khi cùng đường kính ngoài, việc thiết kế đường kính của cần piston lớn hơn giúp giảm sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng, từ đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống thủy lực.
- 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 hoạt động hiệu quả ở mọi góc nghiêng, giúp nâng cao khả năng giảm xóc và đảm bảo ride quality Nhờ những ưu điểm vượt trội này, giảm chấn một lớp với vỏ phủ được sử dụng rộng rãi trong hệ treo McPherson và hệ treo đòn lệch có thanh liên kết ngang, góp phần cải thiện độ ổn định và an toàn của xe.
Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ chủ yếu nằm ở vấn đề công nghệ và khả năng bao kín, ảnh hưởng đến tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston cùng ống dẫn hướng.
- Ở loại hai lớp vỏ: ống 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.
Kết cấu hệ thống treo trước ô tô du lịch kiểu MacPherson
1.6.1 Cấu tạo hệ thống treo trước xe ôtô du lịch ( MacPherson )
Hệ thống treo gồm đòn ngang dưới có đặt cơ cấu điều chỉnh, đầu trong liên kết với khung bằng khớp trụ, còn đầu ngoài nối với trục ngõng qua khớp cầu Giảm chấn liên kết với khung vỏ và đóng vai trò như một trụ xoay dẫn hướng của bánh xe Bánh xe được cố định chặt chẽ với vỏ giảm chấn, trong khi lò xo trụ được lồng vào giảm chấn giúp hệ treo gọn nhẹ và linh hoạt hơn.
1.6.2 Kết cấu các phần tử của hệ thống treo trước
1.6.2.1 Kết cấu phần tử đàn hồi
Trong hệ treo trước của ôtô du lịch, phần tử đàn hồi chính là lò xo trụ, giúp giảm chấn hoạt động hiệu quả hơn nhờ lồng vào hệ thống giảm chấn Lò xo được đặt lệch khỏi đường tâm của bộ giảm chấn, nhằm tối ưu hóa khả năng giảm xóc và đảm bảo sự ổn định của xe Các phản lực a và b xuất hiện theo chiều ngược lại với các lực A, góp phần nâng cao hiệu quả vận hành của hệ treo trước.
B Điều này giải quyết được vấn đề khi đó bộ giảm chấn có tác dụng như một bộ phận của hệ liên kết treo, chịu tải trọng thẳng đứng đảm bảo kết cấu vững chắc Tuy vậy, vì các bộ giảm chấn phải chịu tải trọng từ các bánh xe nên chúng hơi bị uốn Điều này làm phát sinh ứng lực ngang (A và B trên hình minh hoạ), tạo ra ma sát giữa cần đẩy piston và dẫn hướng cũng như giữa piston và ống lót xylanh, làm phát sinh tiếng ồn và ảnh hưởng đến độ êm chạy xe.
Giảm chấn ống thủy lực tác dụng 2 chiều hai lớp vỏ trình bày như ở trên
Trong hệ treo này, để giảm biến dạng và nâng cao khả năng chống lật của xe, người ta sử dụng thêm thanh ổn định hình chữ U, thường được lắp lỏng vào khung xe và kết nối mềm mại với hệ thống treo hai bên bánh xe Thanh xoắn này biến dạng khi một phía treo bị nén, giúp tăng độ cứng của hệ treo và giảm tải trọng tác động sang phía đối diện Ngoài ra, thanh ổn định còn có tác dụng làm tăng khả năng chống nghiêng của xe khi thùng xe bị nghiêng, nhờ nâng cao độ cứng của hệ thống treo.
Vấu cao su hấp thụ năng lượng dao động hiệu quả nhờ khả năng sinh ra nội ma sát khi nó bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại lực Nhờ đặc tính này, cao su đóng vai trò như một bạc đệm giúp giảm thiểu rung động và hạn chế ảnh hưởng của lực tác động Do đó, vấu cao su là thành phần quan trọng trong các hệ thống giảm chấn, nâng cao độ bền và ổn định cho cấu trúc.
- Kết cấu vấu cao su trên hệ treo
Vấu cao su là linh kiện được sử dụng rộng rãi trong hệ thống treo của xe nhờ vào những ưu điểm vượt trội Một trong những lợi ích chính là khả năng chế tạo với nhiều hình dạng khác nhau, giúp phù hợp với nhiều dòng xe và nhu cầu sử dụng Nhờ đặc tính mềm dẻo và chịu lực tốt, vấu cao su góp phần nâng cao độ bền và ổn định của hệ thống treo, mang lại trải nghiệm lái xe thoải mái và an toàn hơn Việc chọn lựa vấu cao su phù hợp giúp giảm rung lắc và tiếng ồn, đồng thời giúp bảo vệ các bộ phận khác của hệ thống treo khỏi hao mòn và hỏng hóc.
+ Không có tiếng ồn khi làm việc.
+ Không cần phải bôi trơn.
Vấu cao su phù hợp hơn để sử dụng trên các xe du lịch và xe tải nhỏ do khả năng chịu tải trọng vừa phải Đặc biệt, đối với xe Minivan APV, vấu cao su là lựa chọn hợp lý để giảm chấn, làm bộ phận đàn hồi phụ hoặc bạc đệm trong hệ thống treo Vì vậy, vấu cao su đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng vận hành và độ bền của hệ thống treo xe Minivan APV.
Đòn ngang một đầu trong liên kết với khung bằng khớp trụ, đầu ngoài nối với trục ngõng bằng khớp cầu, là loại đòn ngang dạng 1 thanh đảm bảo đủ độ cứng vững, giúp giảm chi phí và trọng lượng Tuy nhiên, đòn ngang này không thể treo, và độ cứng vững không bằng các loại đòn ngang cấu tạo dạng chữ A của một số xe, vốn có khả năng tiếp nhận lực khi phanh và tăng tốc nhờ vào cấu trúc chắc chắn hơn.
Xu hướng phát triển của hệ thống treo
Hiện nay, trên thị trường trong nước và quốc tế, hệ thống treo ô tô đa dạng với nhiều kiểu mẫu và chủng loại khác nhau Đối với ô tô con hiện đại, các loại hệ thống treo độc lập, đặc biệt là hệ thống treo hai đòn ngang, được ưa chuộng bởi khả năng cải thiện khả năng vận hành và thoải mái cho người lái.
- Hệ thống treo Mc.Pherson
- Hệ thống treo đòn dọc
- Hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết
- Một số ít các ôtô khác có sử dụng hệ thống treo đòn chéo hoặc hệ thống treo nhiều khâu
Việc sử dụng hệ thống treo độc lập kết hợp với lốp có bề rộng lớn và áp suất thấp giúp tối ưu hóa khả năng biến dạng của lốp, nâng cao độ êm dịu trong quá trình vận hành Điều này không chỉ tăng khả năng bám đường của lốp mà còn cải thiện tốc độ chuyển động và đảm bảo sự ổn định khi ôtô quay vòng, mang lại trải nghiệm lái xe an toàn và thoải mái hơn.
Các hệ thống treo của ôtô con, ôtô du lịch hiện nay thường có cấu tạo đơn giản, giúp giảm số chi tiết và trọng lượng, đồng thời giảm giá thành, dễ tháo lắp, sửa chữa và bảo dưỡng Trong đồ án này, do thời gian hạn chế và trình độ còn giới hạn, em tập trung nghiên cứu hệ thống treo của ôtô MINIVAN APV, với hệ thống treo trước dạng MacPherson và hệ thống treo sau phụ thuộc kiểu nhíp.
Kết luận
Chương 1 đã tổng quan về công dụng và phân loại hệ thống treo trên ô tô du lịch, đặc biệt là hệ thống treo trước, cùng với nghiên cứu đặc điểm kết cấu của hệ thống này Chương tiếp theo sẽ tập trung vào việc tính toán, kiểm nghiệm hệ thống treo trước của xe ô tô Minivan APV để đảm bảo hiệu suất và độ bền cao.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC XE DU LỊCH
Trong chương 2 của đồ án, em sẽ tiến hành tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo của một xe Minivan APV cụ thể Đồ án sử dụng các thông số kỹ thuật của xe APV để thiết kế và đánh giá hệ thống treo, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả của hệ thống Quá trình kiểm nghiệm nhằm xác định khả năng chịu tải, độ ổn định và hoạt động của hệ thống treo trong các điều kiện vận hành thực tế Điều này giúp đảm bảo xe Minivan APV vận hành an toàn, ổn định và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật đề ra.
2.1 Giới thiệu ô tô tham khảo
Suzuki là hãng xe Nhật Bản có mặt tại Việt Nam từ lâu với dòng xe máy, nhưng ô tô Suzuki chỉ mới xuất hiện trên thị trường Việt Nam vài năm gần đây Các dòng xe của Suzuki bao gồm Minivan APV, Super Carry, Window Van, Blind Van và Swift Trong đó, dòng xe Minivan APV nổi bật với kiểu dáng vuông vắn độc đáo và nội thất rộng rãi, có thể chỗ ngồi tới 8 người Trong phạm vi của đề án này, chúng tôi tập trung nghiên cứu dòng xe Minivan APV của Suzuki để mang đến cái nhìn toàn diện về mẫu xe này.
Dòng xe Minivan APV là xe đa dụng được thiết kế riêng cho thị trường Châu Á, phù hợp với nhu cầu di chuyển linh hoạt của người dùng.Xe có hai phiên bản chính: APV GLX-S và APV GL-B, mang lại sự lựa chọn đa dạng cho khách hàng.Lần đầu tiên xuất hiện tại Việt Nam, xe APV đã nhanh chóng thu hút sự quan tâm nhờ khả năng vận hành tối ưu và thiết kế tiện nghi.
Từ năm 2006 đến 2009, xe được thiết kế lại kiểu dáng ngoại thất và nội thất để phù hợp phong cách sống và đa dạng hoạt động hàng ngày Nội thất của xe gồm các dãy ghế ngồi vô cùng thoải mái và tiện ích, có thể điều chỉnh linh hoạt để đáp ứng mọi nhu cầu của hành khách và hành lý, nâng cao trải nghiệm tiện nghi trong cabin Hệ thống điều hòa không khí giúp hành khách luôn mát mẻ, bất kể địa điểm, với máy điều hòa phía sau có các nút điều chỉnh cá nhân tinh tế, mang đến không khí dễ chịu ngay cả cho hành khách ở ghế thứ 3 Xe APV còn cạnh tranh trực tiếp với các dòng xe đa dụng của các hãng khác như Ford, Toyota, Isuzu… Ngoài ra, xe được trang bị tính năng an toàn vượt trội như túi khí đôi SRS ở hàng ghế trước và dây đai an toàn 3 điểm ELR, giúp bảo vệ tối đa hành khách trong các tình huống va chạm.
Hình 2.2: Túi khí an toàn
Công nghệ TECT độc quyền của Suzuki giúp phân tán lực va chạm khỏi hành khách trong xe, với đầu xe hoạt động như một vật cản nhằm bảo vệ tối đa hành khách APV chứng minh rằng năng lượng không phải là yếu tố duy nhất để vận hành cân bằng, mà sự phối hợp nhịp nhàng của tất cả các yếu tố mới mang lại sự thoải mái cho người lái và hành khách Hệ thống giảm xóc trước McPherson nhẹ nhưng chắc chắn, đặc biệt an toàn khi phanh gấp, cùng với hệ thống giảm sóc sau phụ thuộc với hai bộ nhíp song song kiên cố và hệ thống giảm xóc cấu trúc 3 điểm liên kết với lò xo cuộn, đảm bảo khả năng giảm xóc vượt trội.
Suzuki APV mới vẫn duy trì hai phiên bản GL và GLX, với động cơ I4 dung tích 1,6 lít, công suất 91 mã lực tại vòng tua 5.750 vòng/phút và mô-men xoắn cực đại 127Nm Để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 2 và giảm lượng khí thải, Suzuki đã ứng dụng hệ thống tuần hoàn khí thải EGR Phiên bản GLX của Suzuki APV thế hệ mới được nâng cấp với các tính năng an toàn như túi khí đôi cho cả ghế lái và ghế phụ, cùng hệ thống phanh ABS chống bó cứng kèm hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD, giúp duy trì sự ổn định ngay cả khi phanh gấp trên điều kiện đường trơn trượt.
Hình 2.3: Nội thất xe APV
Những cải tiến trong ngành ô tô như thiết kế mâm xe mới sử dụng chất liệu nhẹ hơn và sáng bóng hơn giúp nâng cao hiệu quả, đồng thời lốp xe ECO được làm từ chất liệu đặc biệt không chỉ giảm tiêu thụ nhiên liệu mà còn bảo vệ môi trường, mang lại lợi ích rõ rệt cho người tiêu dùng và bền vững cho hành tinh.
Vì vậy nó đã nhanh chóng chiếm lĩnh được thị trường Việt Nam.
2.2 Hình dáng và thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
2.2.1 Hình dáng kích thước bao xe Minivan APV
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí chung xe Minivan APV
2.2.2 Thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
Bảng 2 1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
Tên Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài tổng thể La mm 4230
Chiều rộng tổng thể Ba mm 1655
Chiều cao tổng thể Ha mm 1865
Chiều dài cơ sở L mm 2,625
Khoảng cách từ trục bánh xe trước đến đầu xe L1 mm 715
Khoảng cách từ trục bánh xe sau đến đuôi xe L2 mm 890
Chiều rộng cơ sở Trước mm 1435
Khoảng sáng gầm xe H mm 180
Bán kính quay tròn nhỏ nhất R m 4,9
Khối lượng xe không tải M0 kg 1250 - 1300
Khối lượng xe toàn tải Ma kg 1950
Dung tích bình xăng lít 46 ĐỘNG CƠ
Thể tích làm việc cm³ 1590 Đường kính x Hành trình làm việc DxS mm 75,0 x 90,0
Công suất cực đại N_emax (KW/rpm) 91/5750 Mô-men xoắn cực đại M_emax (N.m/rpm) 127/4500
Hệ thống cung cấp nhiên liệu Phun xăng điện tử đa điểm (MPI)
Bố trí động cơ đặt giữa
Tỷ lệ phân bố trọng lượng trên trục bánh xe
Hệ thống lái Thanh răng và bánh răng
Tay lái trợ lực Có
Hệ thống phanh Trước Đĩa thông gió
Trước Độc lập kiểu Mac
Sau Hệ treo phụ thuộc kiểu nhíp
2.3 Kết cấu hệ thống treo trước xe MINIVAN APV
2.3.1 Ưu nhược điểm của hệ thống treo trước a Ưu điểm
Hệ thống treo trước của xe Minivan APV sử dụng hệ treo MacPherson, một thiết kế phổ biến trên các xe du lịch hiện đại nhờ khả năng vận hành ổn định và tiện lợi Liệu trình này ngày càng được ưa chuộng trong ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là trên các xe tải hạng nhỏ, nhằm tối ưu hóa trải nghiệm lái xe cũng như độ bền của phương tiện.
Nó là biến dạng của hệ thống treo hai đòn ngang, trong trường hợp này độ dài đòn trên được thu nhỏ lại bằng không.
Hệ thống treo hai đòn ngang có nhiều ưu điểm, nổi bật là cấu trúc đơn giản và nhẹ gọn, giúp tối ưu hóa không gian cho hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý của xe.
Cấu tạo của hệ thống treo này khá đơn giản, vì có ít chi tiết, nhẹ nên giảm được phần khối lượng không được treo
Nhờ khoảng cách lớn giữa các điểm đỡ của hệ thống treo, việc căn chỉnh góc đặt bánh trước ít gặp phiền phức do lắp ghép không đúng hoặc sai sót trong chế tạo chi tiết Vì vậy, trừ khi điều chỉnh độ chụm của hai bánh xe trước, việc điều chỉnh góc đặt bánh xe thường không cần thiết, giúp giảm thiểu thời gian và công sức bảo trì cho xe.
Hình 2.5: Bố trí hệ thống treo trước trên xe Minivan APV b Nhược điểm
Hạn chế động học của hệ treo: Chiều cao tâm quay dao động lớn; đặc tính điều chỉnh của góc nghiêng ngang của bánh xe ( ) thấp.
Khó giảm chiều cao mũi xe.
Có khả năng gây ra sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết bánh xe.
2.3.2 Cấu tạo hệ thống treo trước
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống treo trước xe Minivan APV (kiểu MC.Pherson)
1 Giảm chấn; 2 Đòn treo; 3.Bánh xe; 4 Lò xo trụ; 5 Cần đẩy piston
Hệ thống treo gồm đòn ngang dưới 5 liên kết với khung qua khớp trụ và trục ngõng qua khớp cầu, giúp đảm bảo khả năng vận hành linh hoạt Đầu trên của hệ thống treo kết hợp với khung vỏ qua giảm chấn, đóng vai trò như một trụ xoay hướng dẫn bánh xe Bánh xe được cố định cứng với vỏ giảm chấn, trong khi lò xo trụ lồng vào giảm chấn giúp hệ treo gọn nhẹ và tối ưu hóa khả năng giảm xóc.
Hình 2.7: Kết cấu hệ thống treo trước Minivan APV
1 Giảm chấn; 2 Thanh ổn định; 3 Trục ngõng; 4 Vành bánh xe;
5 Đòn ngang; 6 Nắp lazăng bánh xe; 7 Thanh giằng; 8 Rô tuyn a Phần tử đàn hồi lò xo trụ
Lò xo được chế tạo từ dây thép đặc biệt, quấn thành hình ống giúp tạo ra khả năng chịu lực và đàn hồi tối ưu Khi tác dụng tải trọng lên lò xo, dây thép bị xoắn lại do ống lò xo bị nén, qua đó năng lượng ngoại lực được tích trữ trong lò xo Nhờ vào khả năng này, lò xo giúp giảm chấn và hấp thụ va đập hiệu quả, mang lại độ bền và độ phản hồi cao trong các ứng dụng kỹ thuật.
- Kết cấu lò xo trên hệ thống treo trước Đảm bảo kết cấu vững chắc Lò xo trụ được lồng vào giảm chấn để hệ treo được gọn hơn.
Lò xo được đặt lệch khỏi đường tâm của bộ giảm chấn để các phản lực a và b xuất hiện theo chiều ngược lại các lực A và B, giúp bộ giảm chấn hoạt động hiệu quả khi làm việc trong hệ thống treo chịu tải trọng thẳng đứng Tuy nhiên, do bộ giảm chấn phải chịu tải trọng từ bánh xe, chúng dễ bị uốn, gây ra ứng lực ngang (A và B) và làm phát sinh ma sát giữa cần đẩy piston, dẫn hướng, piston và ống lót xi-lanh Những hiện tượng này dẫn đến tiếng ồn và ảnh hưởng đến độ êm ái của xe khi vận hành.
Hình 2.9: Sơ đồ bố trí lò xo
Lò xo được chặn bởi hai vòng đệm và hai giá đỡ trên và dưới như hình 2.6
Hình 2.10: Lắp đặt lò xo trên hệ thống treo trước
1 Ê cu bắt đầu giảm chấn; 2 Ổ bi; 3 Giá đỡ lò xo trên; 4 Ụ hạn chế; 5 Vòng chắn bụ;
6 Lò xo; 7 Khóa hãm; 8 Giá đỡ lò xo dưới; 9 Vỏ giảm chấn; 10 Đũa đẩy; 11 Vòng đệm lò xo; 12 Bu lông; 13 Giá đỡ giảm chấn trên; 14 Khung, vỏ xe; 15 Ê cu. b Thanh ổn định
Hình dáng và thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
2.2.1 Hình dáng kích thước bao xe Minivan APV
Hình 2.4: Sơ đồ bố trí chung xe Minivan APV
2.2.2 Thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
Bảng 2 1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Minivan APV
Tên Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Chiều dài tổng thể La mm 4230
Chiều rộng tổng thể Ba mm 1655
Chiều cao tổng thể Ha mm 1865
Chiều dài cơ sở L mm 2,625
Khoảng cách từ trục bánh xe trước đến đầu xe L1 mm 715
Khoảng cách từ trục bánh xe sau đến đuôi xe L2 mm 890
Chiều rộng cơ sở Trước mm 1435
Khoảng sáng gầm xe H mm 180
Bán kính quay tròn nhỏ nhất R m 4,9
Khối lượng xe không tải M0 kg 1250 - 1300
Khối lượng xe toàn tải Ma kg 1950
Dung tích bình xăng lít 46 ĐỘNG CƠ
Thể tích làm việc cm³ 1590 Đường kính x Hành trình làm việc DxS mm 75,0 x 90,0
Công suất cực đại N_emax (KW/rpm) 91/5750 Mô-men xoắn cực đại M_emax (N.m/rpm) 127/4500
Hệ thống cung cấp nhiên liệu Phun xăng điện tử đa điểm (MPI)
Bố trí động cơ đặt giữa
Tỷ lệ phân bố trọng lượng trên trục bánh xe
Hệ thống lái Thanh răng và bánh răng
Tay lái trợ lực Có
Hệ thống phanh Trước Đĩa thông gió
Trước Độc lập kiểu Mac
Sau Hệ treo phụ thuộc kiểu nhíp
Kết cấu hệ thống treo trước xe Minivan APV
2.3.1 Ưu nhược điểm của hệ thống treo trước a Ưu điểm
Hệ thống treo trước của xe Minivan APV sử dụng loại hệ treo MacPherson, đây là thiết kế phổ biến trên các xe du lịch hiện đại nhờ ưu điểm về khả năng vận hành và tiết kiệm không gian Ngoài ra, hệ treo MacPherson còn có xu hướng được áp dụng rộng rãi cho các xe tải hạng nhỏ, giúp nâng cao hiệu suất và độ bền của phương tiện.
Nó là biến dạng của hệ thống treo hai đòn ngang, trong trường hợp này độ dài đòn trên được thu nhỏ lại bằng không.
Hệ thống treo hai đòn ngang nổi bật với ưu điểm cấu trúc đơn giản và nhẹ, giúp tiết kiệm không gian vốn dành cho hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý của xe, từ đó nâng cao hiệu suất và tiện ích cho phương tiện.
Cấu tạo của hệ thống treo này khá đơn giản, vì có ít chi tiết, nhẹ nên giảm được phần khối lượng không được treo
Hệ thống treo có khoảng cách lớn giữa các điểm đỡ giúp giảm thiểu vấn đề căn chỉnh góc đặt bánh trước do lắp ghép không chính xác hoặc lỗi trong chế tạo chi tiết Vì vậy, ngoại trừ việc điều chỉnh độ chụm của hai bánh xe trước, việc điều chỉnh góc đặt bánh xe thường không cần thiết.
Hình 2.5: Bố trí hệ thống treo trước trên xe Minivan APV b Nhược điểm
Hạn chế động học của hệ treo: Chiều cao tâm quay dao động lớn; đặc tính điều chỉnh của góc nghiêng ngang của bánh xe ( ) thấp.
Khó giảm chiều cao mũi xe.
Có khả năng gây ra sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, vết bánh xe.
2.3.2 Cấu tạo hệ thống treo trước
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống treo trước xe Minivan APV (kiểu MC.Pherson)
1 Giảm chấn; 2 Đòn treo; 3.Bánh xe; 4 Lò xo trụ; 5 Cần đẩy piston
Hệ thống treo gồm đòn ngang dưới 5, liên kết với khung qua khớp trụ và nối với trục ngõng bằng khớp cầu Đầu trên của hệ thống treo kết nối với khung bằng giảm chấn, đóng vai trò là trụ xoay dẫn hướng của bánh xe Bánh xe được liên kết cố định với vỏ giảm chấn, trong khi lò xo trụ được lồng vào giảm chấn để hệ thống treo gọn nhẹ và hiệu quả hơn.
Hình 2.7: Kết cấu hệ thống treo trước Minivan APV
1 Giảm chấn; 2 Thanh ổn định; 3 Trục ngõng; 4 Vành bánh xe;
5 Đòn ngang; 6 Nắp lazăng bánh xe; 7 Thanh giằng; 8 Rô tuyn a Phần tử đàn hồi lò xo trụ
Lò xo được làm từ dây thép lò xo, một loại thép đặc biệt được quấn thành hình ống Khi đặt tải lên lò xo, dây lò xo sẽ bị xoắn do ống lò xo bị nén, giúp năng lượng ngoại lực được dự trữ trong lò xo Nhờ vào hiện tượng này, va đập được giảm thiểu tối đa, làm tăng khả năng chịu lực và độ bền của lò xo.
- Kết cấu lò xo trên hệ thống treo trước Đảm bảo kết cấu vững chắc Lò xo trụ được lồng vào giảm chấn để hệ treo được gọn hơn.
Lò xo được đặt lệch khỏi đường tâm của bộ giảm chấn để các phản lực a và b xuất hiện theo chiều ngược lại các lực A và B, giúp bộ giảm chấn hoạt động hiệu quả trong hệ liên kết treo chịu tải trọng thẳng đứng Tuy nhiên, do bộ giảm chấn phải chịu tải trọng từ các bánh xe, chúng dễ bị uốn, dẫn đến phát sinh ứng lực ngang và tạo ra ma sát giữa các bộ phận như cần đẩy piston, dẫn hướng, piston và ống lót xylanh Những hiện tượng này gây ra tiếng ồn và ảnh hưởng đến độ êm của xe khi vận hành.
Hình 2.9: Sơ đồ bố trí lò xo
Lò xo được chặn bởi hai vòng đệm và hai giá đỡ trên và dưới như hình 2.6
Hình 2.10: Lắp đặt lò xo trên hệ thống treo trước
1 Ê cu bắt đầu giảm chấn; 2 Ổ bi; 3 Giá đỡ lò xo trên; 4 Ụ hạn chế; 5 Vòng chắn bụ;
6 Lò xo; 7 Khóa hãm; 8 Giá đỡ lò xo dưới; 9 Vỏ giảm chấn; 10 Đũa đẩy; 11 Vòng đệm lò xo; 12 Bu lông; 13 Giá đỡ giảm chấn trên; 14 Khung, vỏ xe; 15 Ê cu. b Thanh ổn định
Hệ treo này sử dụng thanh ổn định để giảm thiểu biến dạng bên và nâng cao khả năng chống lật của xe, đặc biệt bằng cách sử dụng thanh xoắn hình chữ U Thanh xoắn này được bắt lỏng ở phần giữa vào khung xe và hai đầu nối mềm với hệ thống giằng của hệ treo hai bên bánh xe Khi một bên hệ treo chịu lực nén, thanh xoắn biến dạng và tăng độ cứng của hệ treo, giúp giảm tải trọng tác động sang bên kia Ngoài ra, thanh ổn định còn giúp hệ thống treo trở nên cứng cáp hơn khi thùng xe nghiêng nghiêng, từ đó nâng cao khả năng chống lật của xe trong các tình huống cua gắt hoặc tải trọng không đều.
Hình 2.11: Thanh ổn định c Giảm chấn
Khi xe gặp đường gồ ghề, các lò xo hệ thống treo hấp thụ chấn động nhưng vẫn tiếp tục dao động, gây cảm giác không êm ái khi vận hành Bộ giảm chấn có vai trò chính trong việc hấp thu và giảm thiểu dao động này, giúp xe vận hành êm ái hơn, cải thiện khả năng bám đường và giữ xe ổn định trong quá trình di chuyển Việc giảm dao động của phần không treo giúp bánh xe tiếp xúc tốt hơn với mặt đường, từ đó nâng cao an toàn và khả năng kiểm soát xe Sơ đồ lắp đặt giảm chấn trên hệ treo trước APV thể hiện rõ vị trí và cách thức bố trí bộ giảm chấn để tối ưu hiệu quả vận hành.
Hình 2.12: Lắp đặt giảm chấn trên hệ thống treo
1 Ê cu; 2 Vòng đệm; 3 Giá đỡ trên; 4 Vòng đệm; 5 Giá đỡ dưới; 6, Vòng hãm; 7 Đệm cao su; 8 Lò xo; 9 Giảm chấn; 10 Ê cu; 11 Ê cu; 12 Bu lông; 13 Kẹp dây phanh
- Kết cấu của giảm chấn
Vỏ giảm chấn và trục của nó thường quay tương đối khi xe quay vòng, giúp giảm thiểu ma sát và tối ưu hóa khả năng vận hành Lò xo được đặt vào trong giảm chấn, với đầu trên tựa vào ổ bi để giảm ma sát, nâng cao tuổi thọ và độ bền của hệ thống Ngoài ra, giảm chấn còn đóng vai trò là trụ xoay dẫn hướng, yêu cầu có đường kính khá lớn để đảm bảo khả năng chịu lực và giữ vững hướng đi của xe khi vận hành trên các cung đường cua.
20 mm ) Bộ phận giảm chấn của xe Minivan APV thuộc loại giảm chấn ống thủy lực, tác động 2 chiều và có van giảm tải
Giảm chấn ống thủy lực có ưu điểm nổi bật về kích thước nhỏ gọn hơn nhiều so với các loại giảm chấn khác như giảm chấn đòn, giúp tiết kiệm không gian Tuy nhiên, nó vẫn đảm bảo khả năng giảm chấn hiệu quả, mang lại chuyển động êm ái và ổn định cho xe Điều này làm giảm tải trọng và dễ dàng tích hợp vào các hệ thống xe hiện đại, phù hợp với yêu cầu về hiệu suất và thiết kế nhỏ gọn.
Có độ bền cao giá thành hạ và làm việc tin cậy ở cả hai hành trình Điều kiện bao kín và tuổi thọ cao.
So với loại một lớp vỏ: Điều kiện tỏa nhiệt kém hơn, nếu cùng kích thước thì piston sẽ nhỏ hơn hoặc thể tích dầu làm việc nhỏ hơn.
Trong quá trình nén mạnh, tốc độ chuyển động của cần piston cao làm áp suất trong buồng A (dưới piston) tăng lên đáng kể Khi piston chuyển xuống, dầu sẽ đẩy mở van một chiều của van piston và chảy vào buồng B (trên piston) mà không gặp trở ngại đáng kể, không gây ra lực giảm chấn Đồng thời, một lượng dầu tương đương với thể tích của cần piston bị ép qua van lá của van đáy vào buồng chứa, tạo ra lực giảm chấn dựa trên sự cản trở dòng chảy.
Nén nhẹ có nghĩa là tốc độ chuyển động của cần piston rất thấp, dẫn đến van một chiều của van piston và van lá của van đáy không mở do áp suất trong buồng A thấp Tuy nhiên, nhờ các lỗ nhỏ trong van piston và van đáy, dầu vẫn chảy vào buồng B và buồng chứa, tạo ra lực cản nhỏ trong quá trình hoạt động.
Trả mạnh xảy ra khi tốc độ chuyển động của cần piston cao, làm áp suất trong buồng B tăng cao và dầu đẩy mở van lá của van piston, chảy vào buồng A Trong quá trình này, sức cản dòng chảy đóng vai trò như lực giảm chấn giúp kiểm soát chuyển động của cần piston Khi piston chuyển lên, một phần cần thoát ra khỏi xy lanh khiến thể tích trong xy lanh giảm, và dầu từ buồng chứa sẽ chảy qua van một chiều vào buồng A để bù đắp lượng hụt này mà không gặp sức cản đáng kể.
Trong chế độ trả nhẹ, tốc độ chuyển động của cần piston thấp, khiến cả van lá và van một chiều vẫn giữ trạng thái đóng do áp suất trong buồng B thấp Điều này giúp dầu trong buồng B chảy qua các lỗ nhỏ trong van piston vào buồng A, đồng thời dầu trong buồng chứa cũng qua lỗ nhỏ trong van đáy chảy vào buồng A, tạo ra lực cản nhỏ và đảm bảo sự chuyển động nhẹ nhàng của piston.
Hình 2.13: Kết cấu giảm chấn
Tính toán các bộ phận của hệ thống treo trước
2.4.1 Các thông số kĩ thuật của xe Minivan APV
Các thông số kĩ thuật của hệ thống treo được lấy dựa trên cơ sở từ bảng thông số kỹ thuật của xe APV (bảng 2.1).
- Tải trọng của toàn xe khi không tải G0: G0 = 1300 (kg).
- Tải trọng của toàn xe khi đầy tải GT: GT 50 (kg).
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G01: G01 = 640 (kg).
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G02: G02 = 660 (kg).
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải GT1: GT1 = 959 (kg).
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải GT2: GT2 = 991 (kg).
- Chiều dài cơ sở của xe L: L = 2625 (mm)
- Kích thước bao dài x rộng x cao: 4230 x 1655 x 1865 (mm).
- Khoảng sáng gầm xe H: H= 180 (mm).
- Khối lượng không được treo của cầu trước mkt1: mkt1 = 50 (kg)
- Khối lượng không được treo của cầu sau mkt2: mkt2 = 70 (kg)
- Khối lượng của một bánh xe mbx: mbx = 15 (kg).
- Bán kính bánh xe rbx: rbx = 195 (mm)
- Chiều rộng cơ sở của cầu trước B01: B01 = 1435 (mm).
- Chiều rộng cơ sở của cầu sau B02: B02 = 1435(mm).
- Chiều cao trọng tâm xe khi đầy tải Hg: Hg = 600 (mm)
- Khoảng cách từ trọng tâm của xe tới cầu sau b: b = 1250 (mm).
2.4.2 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo trước
Trong đánh giá độ êm dịu của ôtô, có nhiều chỉ tiêu quan trọng như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động Trong bài viết này, chúng tôi tập trung phân tích và đánh giá độ êm dịu của xe thông qua tần số dao động n Đối với xe con và xe minibus, tần số dao động n nằm trong khoảng phù hợp để đảm bảo sự thoải mái cho hành khách, góp phần nâng cao trải nghiệm lái xe và giảm mệt mỏi trong quá trình vận hành.
90 (dđ/ph) nhằm đảm bảo không gây mệt mỏi cho người lái cũng như hành khách trên xe.
Do đó chọn n = 80 (dd/ph)
- Xác định độ cứng của hệ thống treo trước: Độ cứng của hệ thống treo được xác định theo công thức:
C _ Độ cứng của hệ thống treo.
_ Tần số dao động của hệ thống treo.
Mt _ Khối lượng được treo của cầu trước.
Khi xe ở trạng thái không tải thì khối lượng của phần được treo là:
Với Mkt1 _ Khối lượng không được treo của cầu trước,
Mkt1 = mkt1 + 2mbx = 50 + 2.15 = 80 (kg) (2.4) Vậy suy ra: Mt01 = 640 - 80 = 560 (kg).
Khi xe ở trạng thái đầy tải thì khối lượng của phần được treo là:
Thay số vào công thức 2.1 được độ cứng của 1 bên hệ treo trước khi không tải và khi đầy tải là:
Như vậy độ cứng của 1 bên hệ treo được lấy từ giá trị trung bình:
- Xác định độ võng của hệ thống treo trước: Độ võng tĩnh của hệ thống treo ở chế độ đầy tải: ft 2 2
g 0,140 m = 140 (mm) (2.6) Độ võng động của hệ thống treo được tính theo công thức: fđ = (0,7 1,0)ft (2.7)
Khi phanh thì cầu trước bị chúi xuống do đó độ võng động cần đảm bảo sao cho: fđ b f t max h g
Với max là hệ số bám cực đại, max = 0,75 0,80.
Chọnmax= 0,80 thay vào công thức 2.8 được: fđ 140.0,8 600
Vậy theo công thức 2.7 thì lấy fđ = 0,85ft = 0,85.140 = 119 (mm).
- Độ võng tĩnh của hệ thống treo ở trạng thái không tải: f0t 1
- Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn:
Hệ số dập tắt dao động của hệ thống treo được tính theo công thức: h =2 (rad/s) (2.10)
_ Hệ số tắt chấn tương đối, = 0,15 0,25 chọn = 0,2
Vậy thay vào 2.10 suy ra: h = 2.0,2.8,37 = 3,35 (rad/s).
Suy ra hệ số cản trung bình của giảm chấn quy về bánh xe:
2.4.3 Các thông số hình học của hệ thống treo trước
- Góc nghiêng dọc trụ đứng 0 : 0 = 3 o 30 ’
- Góc nghiêng ngang bánh trước 0 : 0 = 0 o 45’.
- Bán kính bánh xe quay quanh trụ đứng r0: r0 = 25 (mm).
- Độ võng tĩnh ft: ft = 140 (mm)
- Độ võng động fđ: fđ = 119 (mm).
- Độ võng tĩnh của hệ treo khi không tải f0t: f0t = 89,7 (mm).
- Khoảng cách từ tâm quay bánh xe tới đòn dưới kc: kc = 85 (mm).
- Khoảng cách từ mặt đường tới tâm quay trụ đứng hO2: hO20(mm).
2.4.4 Động lực học hệ thống treo trước
Các phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe bao gồm:
Hình 2.3 - Sơ đồ lựcHỡnh 2.19: Sơ đồ lực tỏc dụng lờn bỏnh xe
Z- Phản lực thẳng đứng X- Phản lực đầu xe Y- Phản lực ngang xe
Ta xét trường hợp xe chỉ chịu tải trọng động theo phương thẳng đứng.
Trong trường hợp này chỉ có lực Z, còn các lực X = 0 và Y = 0.
Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên tâm bánh xe là:
2 = 4556,7 (N) (2.11) Nhưng do xe chịu tải theo chế độ tải trọng động cho nên:
Với Kđ _ Hệ số tải trọng động, Kđ = 1,5 2,5 chọn Kđ = 1,9.
Vậy thay vào 2.12 suy ra:
Hệ thống treo trước kiểu McPherson có đặc điểm nổi bật là trụ xoay đứng của bánh xe tích hợp luôn với thân của giảm chấn, giúp giảm thiểu không gian và tối ưu hóa hiệu suất vận hành Đầu trên B của trụ treo liên kết với khung vỏ xe qua khớp gối tựa, đảm bảo tính linh hoạt và ổn định khi xe di chuyển Trong khi đó, đầu dưới A của hệ thống kết nối với đầu ngoài C của đòn ngang, tạo nên hệ liên kết chắc chắn và cân đối giữa các thành phần cấu thành của hệ thống treo.
D của đòn ngang được liên kết bản lề với thân xe
Chính vì vậy nên các phản lực tác dụng lên giảm chấn và đòn ngang được xác định tại những chỗ khớp nối đó.
Hình 2.20: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu tải động.
- Xác định các lực YA và YB:
Viết phương trình cân bằng mômen cho điểm B:
Với chiều dài các đoạn l1, l2: l1 = 85 mm, l2 = 520 (mm) Thay vào 2.13 được:
Phương trình cân bằng mômen tại điểm A:
- Xác định các phản lực tác dụng lên giảm chấn và đòn ngang:
Phản lực tác dụng vào đầu dưới của giảm chấn ZA:
ZA = Z1/cos( 0) = 8657,8/cos(3 o 30’) = 8674 (N) (2.15) Như vậy lực tác dụng lên giảm chấn là: ZB = ZA = 8674 (N).
Và lực tác dụng lên đòn ngang: YC = YA 3,33 (N).
2.4.5 Tính toán, kiểm nghiệm bền một số bộ phận của hệ thống treo trước xe Minivan APV
2.4.5.1 Tính toán, kiểm nghiệm bền cho lò xo trụ
Lò xo trụ trong hệ thống treo đóng vai trò là phần tử đàn hồi giúp làm êm dịu chuyển động của xe Trong quá trình hoạt động, lò xo chỉ chịu tải trọng thẳng đứng, không truyền lực dọc hoặc lực ngang, góp phần đảm bảo sự ổn định và thoải mái khi di chuyển.
Hệ thống treo trước kiểu Macpherson sử dụng lò xo trụ lồng bên ngoài giảm chấn, với đầu trên tỳ lên khung xe và đầu dưới cố định vào vỏ giảm chấn Do đó, lực dọc tác dụng lên giảm chấn cũng chính là lực tác dụng lên lò xo, giúp truyền tải tải trọng hiệu quả Dựa trên tính toán động lực học, lực lớn nhất tác dụng lên lò xo được xác định là 8.674 N.
Từ hành trình làm việc của hệ thống treo: f = fđ + ft = 0,119 + 0,140 = 0,259 (m).
Suy ra hành trình làm việc của lò xo: flx = f/cos( 0 ) = 0,259/ cos(3 o 30’) = 0,26 (m).
- Độ cứng của lò xo được xác định theo công thức:
Với CT1 là độ cứng của 1 bên hệ treo ở trạng thái đầy tải, CT1 0790(N/m).
Chọn vật liệu làm lò xo là thép 50CrV4 có ứng suất tiếp cho phép x 00 N/mm 2
- Tính bền lò xo khi ứng suất cắt lớn nhất:
D_Đường kính của một vòng xoắn lò xo : D0 (mm) d_Đường kính của dây lò xo: d (mm) k _ Hệ số xét đến độ cong của dây lò xo, k = 4 3
= 1,1 c = D/d _ Là hệ số tỷ lệ đường kính, suy ra c Thay các thông số vào 2.17 ta có:
Vậy max < [ x ] = 1600 N/mm 2 Lò xo đủ bền theo ứng suất cắt.
2.4.5.2 Tính toán, kiểm nghiệm bền cho giảm chấn
Giảm chấn là thành phần quan trọng trong hệ thống treo xe, có nhiệm vụ giảm thiểu dao động của thân xe khi chạy qua các đoạn đường gồ ghề Nguyên tắc hoạt động của giảm chấn dựa trên việc tiêu hao động năng của xe, chuyển đổi nó thành nhiệt năng thông qua quá trình ma sát bên trong bộ giảm chấn Điều này giúp xe vận hành êm ái hơn, hạn chế rung lắc và nâng cao trải nghiệm lái xe an toàn.
Giảm chấn của hệ thống treo trên xe APV là loại giảm chấn ống có tác dụng 2 chiều, 2 lớp vỏ.
- Các kích thước cơ bản của giảm chấn
+ Đường kính xylanh dx, dx = 50(mm).
+ Chiều dài từ ụ hạn chế tới đầu trên của ty đẩy LU, LU = 55 (mm)
+ Chiều dài nắp giảm chấn LY, LY = (0,4 0,6)dx
+ Chiều dày của piston LP, LP = (0,75 1,1)dx
Hình 2.14 - Cấu tạ o và góc đặt giảm chấn
Hình 2.22: Cấu tạo và góc đặt giảm chấn
Hành trình làm việc của piston giảm chấn HP liên quan đến mối quan hệ giữa HP và biến dạng của hệ thống treo, ký hiệu là fgc Do cấu tạo đặc thù của giảm chấn, gồm trụ xoay đứng, đường tâm trục của giảm chấn không trùng khớp với trục tâm lý thuyết, tạo ra góc nghiêng ₀ = 3°30’ Vì vậy, fgc được tính bằng công thức dựa trên cos của góc nghiêng, dẫn đến kết quả fgc = 260,4 mm.
+ Chiều dài của ty đẩy là:
LT = LU + LY + HP = 55 +25 + 260 = 340 (mm).
+ Khoảng cách từ đáy của piston tới mặt trên của vỏ ngoài khi piston nằm ở điểm chết dưới Lk, Lk = (0,4 0,9)dx ; Lk= 0,6dx= 0,6.50 0(mm).
+ Khoảng cách từ đáy của vỏ trong tới đáy của vỏ ngoài Lb,
Lb =(0,1 1,5)dx ; Lb = dx = 50 (mm).
Như vậy chiều dài của xylanh giảm chấn là:
Lx = LY + HP + 2LP + Lk + Lb%+260,4 +2.40 +30 +50 = 445 (mm).
Suy ra chiều dài của toàn giảm chấn là:
2.4.5.3 Tính hệ số cản của giảm chấn
Tỷ số truyền của giảm chấn được tính như sau: i = cos 0 gc bx l l bx
Với lbx là khoảng cách từ bánh xe tới khớp trụ của đòn ngang: lbx = 600(mm).
Suy ra hệ số cản thực tế của giảm chấn:
Kn _ Hệ số cản trong hành trình nén nhẹ của giảm chấn.
Ktr _ Hệ số cản trong hành trình trả nhẹ của giảm chấn.
Trong các hành trình làm việc của giảm chấn, lực cản ở hành trình trả thường lớn hơn ở hành trình nén nhằm giảm tác động của các xung lực lớn truyền lên khung xe khi bánh xe đi qua địa hình gồ ghề, giúp bảo vệ độ bền khung xe và sức khỏe người trong xe Năng lượng chủ yếu được hấp thụ trong hành trình trả để hạn chế tác động tiêu cực lên cấu trúc xe Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa lực cản ở các hành trình của giảm chấn hiện nay có đặc điểm rõ ràng, góp phần tối ưu hoá hiệu suất giảm chấn trong các hệ thống ô tô.
Chọn Ktr = 3Kn thay vào công thức 3.19 suy ra:
Vậy suy ra: Ktr = 3Kn = 3.432,5 = 1831,5 (Ns/m).
+ Trong quá trình nén mạnh và trả mạnh thì:
+ Lực sinh ra trong quá trình làm việc của giảm chấn:
Trong đó: vP là vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn: vPmax = 0,6 (m/s 2 ) vPmin=0,3 (m/s 2 ) Lấy Vp=0,4 (m/s 2 ) = 400 (mm/s 2 ).
Khi ta không xét đến đặc tính làm việc của lò xo thì đường đặc tính của giảm chấn coi như là tuyến tính, do đó hệ số m = 1.
Như vậy lực cản sinh ra trong quá trình nén nhẹ và trả nhẹ:
Và lực cản sinh ra trong quá trình nén mạnh và trả mạnh:
Pnmax = Pn+Knm.(vPmax - vPmim) 3,15 + 244,2.(0,6 - 0,3) %6,4 (N)
Ptrmax =Ptr+Ktrm.(vPmax - vPmim) = 549,45 +732,6.(0,6 - 0,3) v9,2 (N)
Từ mối quan hệ giữa lực cản và vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn, chúng ta có thể xây dựng đồ thị đặc tính của giảm chấn như trong hình 2.5 Đồ thị này thể hiện rõ cách mà lực cản thay đổi theo vận tốc của piston, giúp hiểu rõ hiệu quả giảm chấn khi vận tốc biến đổi Phân tích hình 2.5 giúp xác định các đặc điểm quan trọng của hệ thống giảm chấn, từ đó tối ưu hóa thiết kế và nâng cao hiệu suất hoạt động.
Hình 2.23: Đồ thị đặc tính của giảm chấn
2.4.5.4 Tính toán, kiểm tra nhiệt độ nung nóng của giảm chấn Áp dụng công thức: T= K F N t T 0 (2.21)
T_Nhiệt nung nóng của giảm chấn.
Tmax _ Nhiệt độ lớn nhất của thành giảm chấn trong quá trình làm việc (nhiệt độ nung nóng cho phép).
T0 _ Nhiệt độ của môi trường xung quanh.
Nt_Công suất khuếch tán của giảm chấn.
F_ Diện tích tiếp xúc giữa giảm chấn và môi trường (m 2 ).
K_Hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống giảm chấn.
Thay các thông số vào 2.21 ta được:
Vậy thỏa mãn điều kiện: Tw,9 0 C< Tmax = 120 o C.
2.4.5.5 Tính toán, kiểm nghiệm công suất tỏa nhiệt của giảm chấn
Theo phương trình truyền nhiệt trong nhiệt động học, lượng nhiệt tỏa ra khi giảm chấn làm việc trong 1 giờ được tính theo công thức:
_ Hệ số tỉ lệ, chọn = 1.
_ Hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống giảm chấn trong quá trình làm việc, = 50 70 Kcal/m 2 o C.h chọn = 60 (Kcal/m 2 o C.h). t _ Thời gian làm việc của giảm chấn trong 1h, t = 1 h = 3600 (s)
Thay số vào công thức 3.22 được:
Công suất toả nhiệt lớn nhất theo kích thước của vỏ giảm chấn:
Với A _ Hệ số quy đổi đơn vị, A = 4720 (Nm/Kcal).
Tính toán sao cho thỏa mãn điều kiện công suất của giảm chấn sinh ra phải nhỏ hơn công suất truyền nhiệt:
Công suất sinh ra của giảm chấn khi làm việc ở hành trình trả mạnh (có lực cản là lớn nhất):
_ Hệ số tăng năng lượng sức cản, = 1,5.
_ Hệ số thu năng lượng, = 0,05 0,13 chọn = 0,1.
_ Tần số dao động của hệ thống treo, = 8,37 (rad/s).
Thay vào công thức 2.24 suy ra:
Vậy N P max < N Q max suy ra đảm bảo điều kiện truyền nhiệt.