Đồ án tôt nghiệp tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe hyundai creta 2016

Đồ án tôt nghiệp tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe hyundai creta 2016 Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn. Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khác nhau. Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên đặc biệt là loại xe HYUNDAI CRETA với ưu điểm về khả năng cơ động tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.Với ôtô nói chung và xe HYUNDAI CRETA nói riêng an toàn, êm dịu chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng khai thác và sử dụng của phương tiện. Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn, êm dịu và ổn định chuyển động là sự kết hợp hoàn hảo của hệ thống lái và hệ thống treo đặc biệt là ở tốc độ cao. Chính vì vậy em rất muốn tìm hiểu sâu hơn nữa về hai hệ thống này và cũng rất mày cho em vì các thầy giáo trong bộ môn cơ khí ôtô đã đồng ý cho em được nhận đồ án tốt nghiệp của mình là: Tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe Hyundai Creta. Sau hơn ba tháng làm việc nghiêm túc cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo: TS……………….. cùng các thầy giáo trong bộ môn cơ khí và của các bạn sinh viên cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nền kinh tế đang tăng trưởng mạnh mẽ của nước ta, nhu cầu về giao thông vận tải ngày càng lớn Vai trò quan trọng của ôtô ngày càng được khẳng định vì ôtô có khả năng cơ động cao, vận chuyển được người và hàng hoá trên nhiều loại địa hình khác nhau Những năm gần đây, lượng xe du lịch có xu hướng tăng lên đặc biệt là loại xe HYUNDAI CRETA với ưu điểm về khả năng cơ động tính kinh tế và thích hợp với nhiều mục đích sử dụng khác nhau.Với ôtô nói chung

và xe HYUNDAI CRETA nói riêng an toàn, êm dịu chuyển động là chỉ tiêu hàng đầu trong việc đánh giá chất lượng khai thác và sử dụng của phương tiện Một trong các hệ thống quyết định đến tính an toàn, êm dịu và ổn định chuyển động là

sự kết hợp hoàn hảo của hệ thống lái và hệ thống treo đặc biệt là ở tốc độ cao Chính vì vậy em rất muốn tìm hiểu sâu hơn nữa về hai hệ thống này và cũng rất mày cho em vì các thầy giáo trong bộ môn cơ khí ôtô đã đồng ý cho em được

nhận đồ án tốt nghiệp của mình là: Tính toán thiết kế hệ thống treo trên

xe Hyundai Creta Sau hơn ba tháng làm việc nghiêm túc cùng với sự hướng dẫn

tận tình của thầy giáo: TS……… cùng các thầy giáo trong bộ môn cơ khí

và của các bạn sinh viên cùng lớp, em đã cơ bản hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình Trong quá trình thực hiện, chắc chắn em không tránh khỏi những thiếu sót

Do đó em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn !

TP.HCM ngày … tháng … năm 20…

Sinh viên thực hiện ………

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 5

1.1 Công dụng, yêu cầu của hệ thống treo 5

1.1.1 Công dụng 5

1.1.2 Yêu cầu 6

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo 7

1.2.1 Bộ phận đàn hồi 7

1.2.2 Bộ phận dẫn hướng 8

1.2.3 Bộ phận giảm chấn 9

1.2.5 Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình 9

1.2.4 Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe 9

1.3 Các thông số tương đương và mô phỏng hoạt động 10

1.3.1 Các thông số tương đương 10

1.3.2 Mô phỏng hoạt động 10

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 11

2.1 Hệ thống treo phụ thuộc 11

2.2 Hệ thống treo độc lập 13

2.2.1 Dạng treo 2 đòn ngang 14

2.2.2 Dạng treo Mc.Pherson 14

2.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống treo xe HYUNDAI CRETA 2016 14

2.3.1 Kết cấu của hệ thống treo trước 14

2.3.2 Kết cấu của hệ thống treo sau 15

2.3.3 Kết cấu, nguyên lý làm việc của một số phần tử trên hệ thống treo xe HYUNDAI CRETA 2016 16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO XE HYUNDAI CRETA 18

3.1 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo 18

3.1.1 Các thông số ban đầu 18

3.1.2 Thông số cơ bản của hệ thống treo 18

3.2 Động học hệ treo mc.pherson 20

3.2.1 Xác định độ dài càng chữ A và vị trí các khớp (phương pháp đồ thị) 20

3.2.2 Đồ thị động học để kiểm tra động học hệ treo 21

3.2.3 Mối quan hệ hình học của hệ treo Mc.Pherson 21

3.3 Động lực học hệ treo Mc.Pherson 22

3.3.1 Các chế độ tải trọng tính toán 22

3.3.2 Xác định độ cứng và chuyển vị của phần tử đàn hồi 23

3.4 Chọn và kiểm bền các bộ phận chính 25

3.4.1 Đòn ngang chữ A 25

3.4.2 Tính bền Rôtuyn 27

3.5 Tính toán lò xo 27

3.5.1 Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo 27

3.5.2 Trình tự thiết kế lò xo 28

3.5.3 Kết luận 28

3.6 Tính thanh ổn định 29

3.7 Tính tóan giảm chấn 29

3.7.1 Chọn giảm chấn 29

3.7.2 Tính toán thiết kế giảm chấn 30

3.7.3 Tính bền ty đẩy piston của giảm chấn 32

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO RÔ TUYN 34

4 1 Phân tích chi tiết gia công 34

4.1.1 Kết cấu rôtuyn 34

4.1.2 Phân tích điều kiện làm việc và yêu cầu kỹ thuật của Rô-tuyn 35

4.1.3 Lập quy trình công nghệ gia công khớp cầu 35

4.1.4 Chọn phôi 36

4.2 Lập sơ đồ nguyên công 36

4.2.1 Nguyên công 1: Tiện mặt đầu, khoan lỗ tâm và tiện đứt phôi 36

4.2.2 Nguyên công 2 : Khoan lỗ tâm, tiện mặt đầu mặt còn lại, tiện thô 36 4.2.3 Nguyên công 3: Tiện các bề mặt phi 14, 21, tiện côn và tiện ren M16 37

4.2.4 Nguyên công 4 : tiện cầu R15 37

4.2.5 Nguyên công 5: Khoan lỗ phi 4 37

4.2.6 Nguyên công 6 : Nhiệt luyện 37

4.2.7 Nguyên công 7 : Mài 37

4.2.8 Nguyên công 8: Kiểm tra 37

KẾT LUẬN 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

+ Bộ phận đàn hồi : Dùng để tiếp nhận và truyền các tải trọng thẳng đứng giảm

va đập và tải trọng tác động lên khung vỏ và hệ thống chuyển động, đảm bảo độ

êm dịu cần thiết cho ôtô khi chuyển động

+ Bộ phận dẫn hướng : Dùng để tiếp nhận và truyền lên khung các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen phản lực, mômen phanh tác dung lên xe

+ Bộ phận giảm chấn : cùng với ma sát trong hệ thống treo, có nhiệm vụ tạo lực cản, dập tắt các dao động của phần được teo và không được treo, biến cơ năng thành nhiệt năng tiêu tán ra môi trường xung quanh

Ngoài ba bộ phận chính trên trong hệ thống treo của các ô tô du lịch còn có thêm bộ phận phụ nữa là bộ phận ổn định ngang Bộ phận này có tác dụng làm giảng độ nghiêng và các dao động góc ngang của thùng xe

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống treo phải đảm bảo được các yêu cầu cơ bản sau :

Hệ thống treo ô tô là một phần quan trọng trong hệ thống lái và bảo đảm sự an toàn và thoải mái khi di chuyển trên đường Dưới đây là một số yêu cầu đối với

5 Sự thoải mái: Hệ thống treo ô tô phải đảm bảo sự thoải mái khi người lái

và hành khách di chuyển trên xe, tránh hiện tượng rung lắc và đau lưng

6 Khả năng thích nghi: Hệ thống treo ô tô phải có khả năng thích nghi với tải trọng khác nhau, từ xe chở hàng đến xe con, để đảm bảo hiệu suất và an toàn khi sử dụng

7 Dễ bảo trì: Hệ thống treo ô tô phải được thiết kế để dễ dàng bảo trì và thay thế các linh kiện khi cần thiết

8 Đặc tính đàn hồi của hệ thống treo (đặc trưng bởi độ võng tỉnh ft, và hành trình động fđ) phải đảm bảo cho xe có độ êm dịu cần thiết khi chạy trên đường tốt và không bị va đập liên tục lên các ụ hạn chế khi chạy trên đường xấu không bằng phẳng với tốc độ cho phép, khi xe quay vòng tăng tốc hoặc phanh thì vỏ xe không bị nghiêng, ngửa hay chúc đầu

Tóm lại, hệ thống treo ô tô phải đảm bảo sự an toàn, thoải mái và hiệu suất tối

đa khi sử dụng, và phải được thiết kế và sản xuất với các yêu cầu chất lượng cao

để đảm bảo độ bền và tính ổn định trên đường

1.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo

1.2.1 Bộ phận đàn hồi

+ Chức năng: là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần

số dao động cho phù hợp với cơ thể con người (60-80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi

có thể bố trí khác nhau trên xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng

* Nhíp

Nhíp được làm từ các lá thép mỏng, 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

* Thanh xoắn

Thanh xoắn giống như lũ xo xoắn loại này cũng chỉ có chức năng đàn hồi khi chịu lực tác dụng theo phương thẳng đứng còn lại chức năng khác do bộ phận khác của hệ thống treo đảm nhận

1.2.2 Bộ phận dẫn hướng

Cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng ở mỗi vị trí của nó so với khung

vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lực đầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải thực hiện tốt 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

1.2.3 Bộ phận giảm chấn

Đây là bộ phận hấp thụ năng lượng dao động cơ học giữa bánh xe và thân xe

Bộ phận giảm chấn có ảnh hưởng tới biên độ dao động Trên các xe hiện đại chỉ dùng loại giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụng hai chiều trả và nén Trong hành trình trả (bánh xe đi xa khung và vỏ) giảm chấn có nhiệm vụ giảm bớt xung lực

va đập truyền từ bánh xe lên khung

1.2.5 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

1.2.4 Các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe

Hệ thống treo đảm nhận mối liên kết giữa bánh xe và thựng vỏ, do vậy trên hệ thống treo có thêm các cơ cấu điều chỉnh hoặc xác định góc bố trí bánh xe Các

cơ cấu này rất đa dạng nên ở mỗi loại xe lại có cách bố trí khác nhau, các loại khác nhau

1.3 Các thông số tương đương và mô phỏng hoạt động

1.3.1 Các thông số tương đương

- Phần được treo: Là bộ phận chủ yếu của ôtô bao gồm: khung, thùng, hệ thống động cơ và các chi tiết bộ phận khác gắn trên thùng xe hoặc khung xe Toàn bộ khối lượng của các bộ phận này được đỡ trên hệ thống treo

- Phần khung được treo gồm có: Cầu , dầm cầu, hệ thống chuyển động (cụm bánh xe ), cơ cấu dẫn động Các bộ phận này đặt dưới hệ thống treo

1.3.2 Mô phỏng hoạt động

+ M : Khối lượng phần được treo

+ Kt , Ks : Hệ số độ cứng của bộ phận đàn hồi phía trước và sau

+ Ct , Cs : Hệ số độ cứng của bộ phận giảm chấn phía trước và phía sau

+ mt , ms : khối lượng của những phần khung được treo

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Hiện nay ở trên xe ô tô hệ thống treo bao gồm 2 nhóm chính

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

* Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những ưu nhược điểm:

- 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

- Độ bền cao: Hệ thống treo phụ thuộc được thiết kế đơn giản với ít bộ phận di chuyển, do đó ít hư hỏng và dễ bảo trì hơn so với các hệ thống treo khác

- Tính ổn định: Với hệ thống treo phụ thuộc, trục sau của xe được giữ ổn định hơn, do đó xe có khả năng duy trì hướng đi tốt hơn và giảm thiểu nguy cơ mất lái

- Tăng cường sự thoải mái: Hệ thống treo phụ thuộc giúp giảm thiểu sự rung lắc của xe khi di chuyển trên các đường xóc, giúp tăng cường sự thoải mái cho hành khách và giảm thiểu mệt mỏi cho tài xế

2.2 Hệ thống treo độc lập

* Đặc điểm :

- Trên hệ thống treo độc lập dầm cầu được chế tạo rời, giữa chúng liên kết với nhau bằng khớp nối, bộ phận đàn hồi là lò xo trụ, bộ giảm chấn là giảm chấn ống Trong hệ thống treo độc lập hai bánh xe trái và phải không quan hệ trực tiếp với nhau vì vậy khi chúng ta dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bỏnh

xe cũn lại vẫn giữ nguyên

* Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:

+ Khối lượng phần khụng 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

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

2.3 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống treo xe HYUNDAI CRETA 2016

2.3.1 Kết cấu của hệ thống treo trước

Kết cấu của hệ thống treo trước xe HYUNDAI CRETA 2016

1 Lò xo: Lò xo giảm chấn tác động của các va chạm và giúp duy trì sự ổn định của xe trên đường

2 Amortisseur: Amortisseur hoạt động để hấp thụ các chấn động và dao động

từ lốp và đường bộ, giúp giảm thiểu rung động và cải thiện sự ổn định của

xe

3 Trục xoay: Trục xoay giúp nối các thành phần khác nhau của hệ thống treo trước với nhau, bao gồm lò xo và amortisseur

4 Phụ tùng treo: Phụ tùng treo trước bao gồm các bộ phận như càng, bánh xe, trục, phanh đĩa, trục khuỷu, đòn đẩy và cơ cấu xoắn Chúng hoạt động để giảm thiểu chấn động

2.3.2 Kết cấu của hệ thống treo sau

Hệ thống treo sau có cấu trúc 4 điểm liên kết với lò xo cuộn và tay đòn biên cho hiệu quả giảm xóc tuyệt vời như dòng xe du lịch

Hoạt động của hệ thống treo: Khi xe đi trên những đoạn đường xấu, chạy với vận tốc cao và khi xe quay vòng trong quá trình hoạt động phản lực từ mặt đường

sẽ tác dụng trực tiếp lên bánh xe truyền đến hệ thống treo, lên vỏ xe và đến hành khách ngồi trên xe Hệ thống treo có nhiệm vụ tạo cảm giác an toàn và thoải mái cho người lái và hành khách trên xe thông qua kết cấu của nó

2.3.3 Kết cấu, nguyên lý làm việc của một số phần tử trên hệ thống treo xe HYUNDAI CRETA 2016

2.3.3.1 Lò xo trụ

* Kết cấu

Kết cấu của lò xo trụ như hình 2.13

* Hoạt động : Khi chịu tác dụng của tải trong thẳng đứng, do tính chất đàn hồi của thép lò xo mà lò xo bị nén lại, khi tải trọng thôi không tác dụng thì lò xo lại giãn ra quá trình đó cứ lặp đi lặp lại trọng quá trình ôtô chuyển động

2.3.3.3 Tay đòn trên

Tay đòn trên như hình 2.15

* Kết luận: Sử dụng hệ thống treo trước độc lập loại Macpherson với lò xo cuộn đòn kép và thanh cân bằng làm tăng khả năng an toàn cho xe và tạo cảm giác thoải mái tối đa cho hành khách trong những chuyến đi xa

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

XE HYUNDAI CRETA

3.1.1 Các thông số ban đầu

Nhóm các thông số tải trọng:

- Tải trọng toàn xe khi không tải G0 = 12800 N

- Tải trọng toàn xe khi đầy tải GT = 17300 N

- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải G10 = 7000 N

- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải G1T = 8500 N

- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải G20 = 5800 N

- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải G2T = 8800 N

- Chiều dài cơ sở : L = 2630 (mm)

- Chiều rộng cơ sở : B = 1480 (mm)

3.1.2 Thông số cơ bản của hệ thống treo

Có rất nhiều các thông số đánh giá độ êm dịu của ôtô 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 ôtô thông qua tần số dao động của HTT

Đối với ôtô con tần số dao động n = 60 ¸ 90 lần/ph để đảm bảo phù hợp với dao động của con người

a Xác định độ cứng của lò xo

Độ cứng của lò xo Ct được tính toán theo điều kiện kết quả tính được phải phù hợp với tần số dao động trong khoảng n = 60 - 90 l/ph

- Khối lượng phần không treo : mkt = 22 kg

- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải :

MT0 = m10 - mkt - mbx

=> MT0 = 700 -22 - 16x2 = 646 Kg

m10 : tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải m10 = 700 Kg

- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải :

MT1 = m1T - mkt - mbx

=> MT1 = 850 - 22 - 16x2 = 796 Kg

- Độ cứng của một bên hệ treo lấy từ giá trị trung bình : C = 20008.5 N/m = 20.008 (N/mm)

b Xác định hành trình tĩnh của bánh xe (Độ vừng tĩnh của hệ treo)

- Độ vừng tĩnh của hệ treo (khi đầy tải) : ft = 195 (mm)

- Kiểm nghiệm lại độ vừng tĩnh C= 20008 N/m

* Xác định hành trình tĩnh của bánh xe: hay chính là độ vừng tĩnh của hệ treo: t = 0.18 (m)

c Xác định hành trình động của bánh xe (độ vững động của hệ treo)

Sử dụng kết quả này để đặt ụ cao su hạn chế hành trình trên và dưới của bánh

xe Với ụ hạn chế bằng cao su lấy đoạn biến dạng bằng 0,1 ¸ 0,2 của toàn bộ chiều dài ụ

d Kiểm tra hành trình động của bánh xe

Theo điều kiện :

fđ < H0 - Hmin

Trong đó :

- H0 : khoảng sáng gầm xe ở trạng thái chịu tải tĩnh

- Hmin : khoảng sáng gầm xe tối thiểu = 100 mm

=> H0 > = fđ + Hmin = 144 + 100 = 244 mm

=> H0 > = 244 mm

e Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn : KTB

Hệ số dập tắt dao động của hệ treo :

Số liệu cơ sở để tính toán :

- Chiều rộng cơ sở của xe ở cầu trước BT = 1480 mm

- Bán kính bánh xe : Kí hiệu lốp 185/65 R14 H Rbx=298 mm

- Góc nghiêng ngang trụ xoay đứng(góc Kingpin): d0= 10o

- Sự thay đổi góc nghiêng ngang trụ đứng Dd = 2o

- Góc nghiêng ngang bánh xe(góc Camber): go=0o

Các bước cụ thể như sau : (Vẽ với tỉ lệ 1: 2)

- Kẻ đường nằm ngang biểu diễn mặt phẳng đường : dd

- Vẽ đường trục đối xứng ngang của xe Aom: Aom vuụng gúc với dd