Đồ án tính toán thiết kế HT treo vios

Việt Nam là một nước đang phát triển, đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nên việc xây dựng các khu công nghiệp, các nhà máy và các công trình xây dựng...diễn ra ở khắp nơi và hầu hết các nguyên vật liệu, hang hóa phục vụ cho sự phát triển đó đều được vận chuyển trên các xe tải là chủ yếu. Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam là cơ sở hạ tầng, mạng lưới đường bộ còn nhiều yếu kém, đường xá với biên độ mấp mô mặt đường lớn do đó ảnh hưởng lớn đến kết cấu.

LỜI CẢM ƠN

Việt Nam là một nước đang phát triển, đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước nên việc xây dựng các khu công nghiệp, các nhà máy và các công trình xây dựng diễn ra ở khắp nơi và hầu hết các nguyên vật liệu, hang hóa phục vụ cho sự phát triển đó đều được vận chuyển trên các xe tải là chủ yếu Nước ta với địa hình trải dài từ Bắc vào Nam là cơ sở hạ tầng, mạng lưới đường bộ còn nhiều yếu kém, đường

xá với biên độ mấp mô mặt đường lớn do đó ảnh hưởng lớn đến kết cấu Vì vậy việc nghiên cứu, khảo sát và tính toán thiết kế hệ thống treo trên xe ô tô là một công việc hết sức cần thiết hiện nay

Sau một thời gian làm đồ án môn học này, với cố gắng của bản thân em và sự giúp đỡ hết sức nhiệt tình của thầy Hoàng Văn Đạt, cũng như sự giúp đỡ của các bạn, em đã hoàn thành đồ án này Trong quá trình làm đồ án, do trình độ và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn

TPHCM, Ngày 20 Tháng 11 Năm

2022

Sinh viên thực hiện ………

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG vii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: 1

1.3.Đối tượng nghiên cứu 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ 3

2.1 Dao động ô tô và các chỉ tiêu liên quan đến dao động ô tô 3

2.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động 3

2.1.1.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động: 4

a.Chỉ tiêu về tần số: 4

b Chỉ tiêu về gia tốc dao động 4

c Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường: 5

2.2 Công dụng , phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo 6

2.2.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo 6

2.2.2 Phân loại hệ thống treo 7

a Hệ thống treo phụ thuộc 7

b Hệ thống treo độc lập 10

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 11

3.1 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang 11

3.1.1.Ưu điểm của hệ thống treo hai đòn ngang 12

3.1.2.Nhược điểm của hệ thống treo hai đòn ngang 12

3.2 Hệ thống treo Mc.Pherson: 12

3.2.1.Ưu điểm của hệ thống treo Mc.Pherson 13

3.2.2.Nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson 13

3.3 Hệ thống treo đòn dọc: 14

3.4 Hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết: 15

3.5 Bộ phận giảm chấn: 16

3.5.1 Giảm chấn hai lớp vỏ: 16

3.5.2 Giảm chấn một lớp vỏ: 18

3.5.3 So sánh giữa hai loại giảm chấn 19

3.6 Lựa chọn phương án thiết kế 19

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO ĐỘC LẬP CHO XE TOYOTA VIOS 2015 21

3.1 Thông số kỹ thuật của Toyota vios 2015 21

3.2 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo 23

3.2.1 Độ cứng của hệ thống treo: 23

3.2.2 Xác định độ võng của hệ thống treo 25

a) Độ võng tĩnh của hệ thống treo (ở chế độ đầy tải): 25

b) Độ võng động của bánh xe 25

3.2.3 Xác định hệ số cản trung bình của giảm chấn 25

3.3 Tính toán thiết kế các bộ phận của hệ thống treo 26

3.3.1 Tính toán thiết kế lò xo 26

3.3.2.Tính toán thiết kế giảm chấn 29

3.3.2.1 Chọn loại giảm chấn 29

3.3.2.2 Tính Chọn các kích thước cơ bản của giảm chấn 29

3.3.2.3 Tính hệ số cản của giảm chấn 31

3.3.2.4 Tính kích thước các van giảm chấn 32

a) Phương trình Bécnuli trong cơ học chất lỏng 32

b) Tính tổng diện tích các lỗ van nén 34

c) Tính tổng diện tích các lỗ van trả 35

3.3.2.5 Xác định công suất tỏa nhiệt của giảm chấn 37

3.3.2.6 Tính bền thanh đẩy giảm chấn 39

a) Kiểm tra bền khi kéo: 39

b) Kiểm tra bền khi nén 39

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH HỆ THỐNG TREO MC.PHERSON THIẾT KẾ TRONG PHẦN MỀM SOLIDWORKS 41

4.1.Tổng thế thiết kế kệ thống treo độc lập Mc Pherson cho Toyota Vios 2015 41

4.2 Một số chi tiết chính của hệ thống treo Mc Pherson trên Toyota Vios 2015 43

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Hệ thống treo Mc Pherson 2

Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống treo 7

Hình 2 2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc 8

Hình 2 3 Hệ thống treo phụ thuộc 9

Hình 2 4 Hệ thống treo độc lập 10

Hình 3 1 Cấu tạo hệ thống treo 2 đòn ngang 11

Hình 3 2 Cấu tạo hệ thống treo Mc Pherson 13

Hình 3 3 Cấu tạo hệ thống treo đòn dọc 14

Hình 3 4 Cấu tạo hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết 15

Hình 3 5 Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ 17

Hình 3 6 Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ 18

Hình 3 7 Toyota vios 2015 21

Hình 3 8 Kết cấu lò xo 27

Hình 3 9 Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi đứng yên 28

Hình 3 10 Cấu tạo và góc đặt giảm chấn 30

Hình 4 1 Tổng thể hệ thống treo độc lập Mc Pherson 41

Hình 4 2 Hình chiếu đứng hệ thống treo 42

Hình 4 3 Hình chiếu cạnh hệ thống treo 42

Hình 4 4 Hình chiếu bằng hệ thống treo 43

Hình 4 5 Càng A 43

Hình 4 6 Lò xo 43

Hình 4 7 Giam chấn 44

Hình 4 8 Piston giảm chấn 44

Hình 4 9 Gối đỡ lò xo 44

Hình 4 11 Cụm dẫn hướng 45 Hình 4 12 Trục bánh xe 46 Hình 4 13 Bánh xe 46

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3 1 Thông số kỹ thuật của Toyota vios 2015 23

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong đời sống kinh tế xã hội hiện nay, nhu cầu về chuyên chở hàng hoá và hành khách là rất lớn Có rất nhiều phương tiện giao thông cùng tham gia giải quyết vấn đề này, một trong những phương tiện không thể thiếu được đó là ô tô ở Việt Nam những năm gần đây số lượng ôtô lưu thông càng lớn, chủng loại càng phong phú và đa dạng :

xe tải, xe khách, xe con Chính vì vậy mà đòi hỏi chúng ta - những kĩ sư ôtô trong tương lai phải nhanh chóng nắm bắt được những công nghệ về sản xuất ôtô để từ đó cải tiến chất lượng của từng bộ phận của xe, nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người, và tiến tới nội địa hoá và đẩy mạnh nền công nghiệp ôtô của đất nước cũng

như giải quyết vấn đề việc làm cho người lao động

Trên ôtô, hệ thống treo có vai trò hết sức quan trọng, nó quyết định đến ổn định chuyển động của bánh xe trên đường Đối với xe con thì vấn đề này càng quan trọng hơn, vì xe con chạy ở vận tốc cao hơn nên đòi hỏi về ổn định chuyển động cao và đặc biệt là đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người đó là sự tiện nghi và thoải mái

khi vận hành xe Đề tài thiết kế mà em được giao là: “ Thiết kế hệ thống treo cho xe

Toyota Vios 2015” Trên cơ sở phân tích những ưu nhược điểm của từng loại hệ treo

và yêu cầu bố trí cụ thể trên xe ,ta sẽ tính toán thiết kế hệ treo trước là hệ thống treo phụ thuộc Yêu cầu của hệ treo đặt ra là phải xác định được tất cả kích thước của hệ thống treo, vị trí đặt các khâu khớp và các đòn sao cho đảm bảo về mặt động lực học

và bố trí cụ thể trên xe được thuận tiện nhất cũng như đạt được độ êm dịu khi chuyển động là tốt nhất

1.2.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:

- Nhằm củng cố kiến thức về dao động trên ô tô

- Tìm hiểu về khả năng tối ưu độ êm dịu và an toàn của các hệ thống treo hiện đại được áp dụng trên ô tô du lịch hiện nay

- Tính toán thiết kế hệ thống treo trên ô tô vios 2015

1.3.Đối tượng nghiên cứu

-Hệ thống treo trước kiểu Mc Pherson của xe Toyota vios 2015

Hình 1 1 Hệ thống treo Mc Pherson 1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Tìm kiếm tài liệu kỹ thuật, tài liệu tính toán thiết kế kệ thống treo và các tài liệu liên quan về hệ thống treo ô tô

-Tìm kiếm tài liệu về hệ thống treo Mc Pherson của xe Vios 2015

- Tham khảo ý kiến với giáo viên hướng dẫn

- Tiến hành phân tích tài liệu và lên bản thảo đề cương , các mục cần trình bày tính toán sao cho logic

- Tiến hành viết thuyết minh tính toán và vẽ các bản vẽ kỹ thuật 2D, 3D của hệ thống treo

CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG TREO TRÊN ÔTÔ 2.1 Dao động ô tô và các chỉ tiêu liên quan đến dao động ô tô

Khi ô tô chuyển động trên đường dao động xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của

xe dưới tác động kích thích của các mấp mô biên dạng đường Dao động của ô tô ảnh hưởng đến bản thân người lái và hành khách, hàng hoá chuyên chở trên xe, độ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô Nghĩa là trong quá trình chuyển động ô tô luôn bị dao động, với thời gian kéo dài sẽ gây ra mệt mỏi với người lái và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra nguy cơ mắc bệnh thần kinh và não dẫn đến mất

phản ứng linh hoạt và điều khiển chính xác gây ra tai nạn giao thông

Vì vậy khi nói đến dao động của ô tô theo quan điểm của chế độ sử dụng thì: độ

êm dịu chuyển động của ô tô có thể hiểu là tập hợp các tính chất đảm bảo hạn chế các tác động của dao động có ảnh hưởng xấu tới con người, hàng hoá và các kết cấu của ô

tô

Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì dao động của ô tô gây ra sự thay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa bề mặt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc, ngang ( Lực kéo, lực phanh, lực bám ngang), dẫn đến hiện tượng tách bánh khỏi đường gây mất an toàn khi xe chuyển động, phanh và quay vòng còn khi giá trị phản lực này tăng thì sẽ làm tăng tải trọng động tác dụng xuống

nền đường và ngược lại với các kết cấu của xe

Quá trình nghiên cứu dao động của ô tô là quá trình xác định các thông số của

hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế các phần tử của chúng: phần tử đàn hồi, phần

tử giảm chấn và bộ phận dẫn hướng Có như vậy mới tạo ra một hệ dao động có chất lượng tốt, các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao trình độ công nghệ thiết kế, cải tiến ô tô, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và năng suất vận chuyển của ô tô trong

nền kinh tế quốc dân

2.1.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động

Các tính chất dao động của ô tô thường được đánh giá theo 2 quan điểm:

- Đánh giá theo quan điểm về độ êm dịu chuyển động mà thông số gia tốc dao

động có tính chất quyết định vì nó tác dụng lên lái xe và hành khách

- Theo quan điểm về độ an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền thì giá trị tải trọng động giữa bánh xe và nền đường là thông số mang tính chất quyết

định

2.1.1.1 Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động:

Để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô, các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển hàng đầu trên thế giới đã đưa đưa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu khác nhau.Dựa vào các công trình nghiên cứu của nước ngoài và các tài liệu của viện khoa học kĩ thuật bảo hộ lao động Việt Nam, đưa ra một số chỉ tiêu đặc trưng cho độ êm dịu

chuyển động của ô tô như sau:

a.Chỉ tiêu về tần số:

Con người khi tham gia vào giao thông cũng là một hệ dao động, “đi lại” là hoạt động thường xuyên của con người đã trở thành một thói quen Khi con người đi lại tương đương với hệ thực hiện dao động, tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lượng riêng, thói quen từng người mà số lần bước trong một phút thường trong khoảng 60-90 bước, tương ứng với tần số dao động khoảng 1-1,5Hz Vậy nên từ thói quen đó con người chịu dao động hợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên Khi đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô với các điều kiện mặt đường cũng như kết cấu cụ thể thì tần số dao động của ô tô phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thường lấy chuẩn để đánh giá dao

động của ô tô như sau:

- Đối với xe con(du lịch): n = 60 - 90 (dđ/ph)

- Đối với xe vận tải: n = 100 - 120 (dđ/ph)

b Chỉ tiêu về gia tốc dao động

Chỉ tiêu này được xác định dựa trên cơ sở trị số bình phương trung bình của gia tốc theo các phương X, Y, Z là: X,Y,Z Chúng có các giá trị sau: X  1 , 0 ( 2

/ s

m ), 7

Các số liệu trên có thể xem là gần đúng để đánh giá độ êm dịu chuyển động của

ô tô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê Ngoài ra theo một số tài liệu tham khảo

các tác giả còn đưa ra một số chỉ tiêu khác đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô

c Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đường:

Theo quan điểm về an toàn chuyển động(xét theo khía cạnh về tính điều khiển)

và tải trọng tác dụng xuống nền đường thì trị số lực tác dụng thẳng đứng giữa bánh xe với đường cũng là thông số quan trọng để đánh giá Lực động F d (t) xác định phức tạp hơn vì nó phụ thuộc vào tính chất dao động của ô tô, vận tốc chuyển động và độ mấp

mô biên dạng đường

Theo quan điểm về tải trọng tác dụng xuống nền đường thì sẽ dựa vào trị số lớn nhất của tải trọng bánh xe, nghĩa là tương ứng với giá trị dương của F d (t)để đánh giá, nếu F d (t) càng lớn thì sự ảnh hưởng do lực tác động tới lốp xe và các bộ phận chi tiết của xe và nền đường càng bị tác động xấu nhiều hơn Mặt khác để giảm sự ảnh hưởng của F d (t)thì trong trường hợp giảm tải trọng bánh xe so với giá trị tải trọng tĩnh, nghĩa

là làm giảm khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến(nhất là khi phanh) và lực ngang(quan trọng khi quay vòng) Trong trường hợp đặc biệt bánh xe bị nảy khỏi mặt đường khi

đó lực tác dụng từ đường lên bánh xe sẽ bằng 0 và ô tô sẽ mất tính điều khiển Để đánh giá tính chất dao động của ô tô theo quan điểm về an toàn chuyển động cần xác định tỉ

số giữa lực động F d (t) và tải trọng tĩnh của bánh xe là R t K:

K t d

định khi điều khiển xe, làm tăng tiêu hao nhiên liệu

Giá trị gần đúng của lực tác dụng xuống nền đường có thể xác định như sau:

F d C L( −q)

 : chuyển dịch của bánh xe theo phương thẳng đứng

q : chiều cao mấp mô biên dạng đường

2.2 Công dụng , phân loại và yêu cầu đối với hệ thống treo

2.2.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo

Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe và khung

xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau

đây:

+ Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theo phương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển động không muốn có khác của bánh xe như

+ Hệ thống treo phải phù hợp với 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)

+ Bánh xe có thể chuyển dịch trong một giới hạn nhất định

+ 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

+ Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp hư hỏng bất thường

Đối với xe con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu sau:

+ Hạ thấp chiều cao trọng tâm của xe

+ Kết cấu gọn, có kích thước và khối lượng nhỏ

+ Có khả năng chống rung và chống ồn truyền từ bánh xe lên khung, vỏ xe tốt

+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độ cao,

ô tô điều khiển nhẹ nhàng

2.2.2 Phân loại hệ thống treo

Theo khả năng chuyển dịch tương đối của hai bánh xe trên cùng một cầu khi bộ phận đàn hồi có thể phân hệ thống treo làm 2 nhóm chính là hệ thống treo độc lập và

hệ thống treo phụ thuộc:

Hình 2 1 Sơ đồ hệ thống treo

a) Hệ thống treo phụ thuộc; b) Hệ thống treo độc lập

1- Thùng xe; 2- Bộ phận đàn hồi; 3- Bộ phận giảm chấn;

4- Dầm cầu; 5 - Các đòn liên kết của hệ treo

a Hệ thống treo phụ thuộc

Trong hệ thống treo phụ thuộc các bánh xe được đặt trên một dầm cầu liền, bộ phận giảm chấn và đàn hồi đặt giữa thùng xe và dầm cầu liền đó Do đó sự dịch chuyển của một bánh xe theo phương thẳng đứng sẽ gây nên chuyển vị nào đó của bánh xe phía bên kia

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

+ Trong hệ treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó vừa là phần tử đàn

hồi đồng thời làm luôn bộ phận dẫn hướng

Vì nhíp làm bộ phận hướng nên trong hệ treo này sẽ không cần đến các thanh giằng để truyền lực dọc hay lực ngang nữa

+ Đối với hệ treo này thì do bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn nên phải dùng thêm hai đòn dọc dưới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dưới được nối với cầu, đòn dọc trên được nối với khớp trụ Để đảm bảo truyền được lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu người ta cũng phải dùng thêm “đòn Panhada”, một đầu nối với cầu

còn đầu kia nối với thùng xe

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

+ Nhược điểm:

- Khối lượng phần không được treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên 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

Hình 2 2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc

1- Dầm cầu; 2 - Lò xo xoắn ốc; 3- Giảm chấn; 4- Đòn dọc dưới

5- Đòn dọc trên; 6- Thanh giằng Panhada

1 4

5

3

6

2

- Khoảng không gian phía dưới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu có thể

thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm lớn

- 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:

- 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

Hình 2 3 Hệ thống treo phụ thuộc

b Hệ thống treo độc lập

Đặc điểm của hệ thống treo độc lập là sự dịch chuyển của hai bánh xe so với thân xe hầu như không ảnh hưởng lẫn nhau Trong kết cấu hai bánh xe hai bên không liên kết với dầm cứng trên dầm liền, bởi vậy cho phép các bánh xe có thể dịch chuyển

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

THIẾT KẾ

Trên ô tô con hệ trống treo phổ biến là hệ thống treo độc lập Với đối tượng thiết kế lựa chọn là ô tô con loại nhỏ, sử dụng chủ yếu trong điều kiện đường xá đô thị,

hệ thống treo có thể bố trí với một trong số các loại liệt kê dưới đây

3.1 Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang được bố trí đối xứng, mỗi bên bánh xe có hai đòn ngang, một đòn phía trên (2) và một đòn phía dưới (8) Đầu trong của đòn liên kết với thân xe bằng khớp trụ, đầu ngoài được liên kết với đòn quay bởi khớp cầu Bánh xe được nối cứng với cứng với đòn quay Bộ phận đàn hồi và giảm chấn được đặt giữa thân xe và đòn ngang dưới ( hoặc đòn trên) Các đòn ngang trên, dưới thường không song song và có chiều dài khác nhau Các đòn ngang có dạng hình chữ A để tiếp nhận tốt lực dọc, lực ngang

Hình 3 1 Cấu tạo hệ thống treo 2 đòn ngang

Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có bộ phận dẫn hướng gồm các đòn ngang, trục quay bánh xe, còn bộ phận đàn hồi rất đa dạng: lò xo xoắn, thanh xoắn, ballon khí nén hoặc thủy khí kết hợp

3.1.1.Ưu điểm của hệ thống treo hai đòn ngang

- Trọng tâm xe thấp cho phép tăng độ võng tĩnh, độ võng động, do đó làm tăng độ êm dịu chuyển động của xe

- Nó cho phép giảm dao động, tăng khả năng bám đường vì vậy tăng tính ổn định và điều khiển

3.1.2.Nhược điểm của hệ thống treo hai đòn ngang

- Có kết cấu phức tạp, gồm nhiều đòn liên kết với nhau

- Không gian bố trí hệ thống treo hai đòn ngang lớn

- Khi bánh xe dao động xuất hiện góc lắc ngang bánh xe, sự dịch ngang vết bánh xe

Kết luận: Hệ thống treo này có thể bố trí cả hệ thống treo trước và hệ thống treo

sau của ô tô con

3.2 Hệ thống treo Mc.Pherson:

Hệ thống treo Mc.Pherson là biến dạng của hệ thống treo hai đòn ngang với độ dài đòn ngang trên bằng 0 Cấu tạo của HTT Mc.Pherson trình bày trên hình,gồm: một đòn ngang, một lò xo trụ, giảm chấn Đòn ngang có đầu liên kết với thân xe bởi khớp trụ, đầu ngoài nối với đầu dưới của giảm chấn bởi khớp cầu Đòn ngang có dạng hình chữ A để đảm bảo khả năng tiếp nhận lực ngang và dọc tác động lên HTT khi xe chuyển động Trục của bánh xe nối cứng với vỏ của giảm chấn Đầu trên của giảm chấn liên kết với thân xe bằng khớp tự lựa, đầu dưới liên kết với đòn ngang bằng khớp cầu, như vậy giảm chấn đóng vai trò vừa là trụ xoay của bánh xe ( dẫn hướng) và giảm chấn

Trụ quay của bánh xe dẫn hướng là đường EG ( là đường thẳng nối điểm liên kết trên của giảm chấn E và thân xe, điểm G là tâm của khớp cầu dưới) Lò xo có thể được lồng ra ngoài giảm chấn nhằm thu gọn kích thước của hệ thống treo Phần tử đàn hồi của hệ thống treo thường là lò xo xoắn Khi bánh xe chuyển dịch theo phương thẳng đứng, các góc kết cấu của trụ quay thay đổi Chiều dài của đòn ngàn dưới và thông số kết cấu của HTT được thiết kế hợp lý để hạn chế sự thay đổi này Khi bánh

xe dao động, các chuyển vị HTT Mc.Pherson xảy ra tương tự với HTT hai đòn ngang

3.2.1.Ưu điểm của hệ thống treo Mc.Pherson

- Nếu so sánh với hệ thống troeo hai đòn ngang thì hệ thống treo mc.pherson có kết cấu đơn giản, ít chi tiết hơn Không chếm nhiều diện tích vậy giảm nhẹ khối lượng không được treo bởi vậy ta có thể bố trí thêm những kết cấu khác

- Dễ dàng bố trí trong khoang động cơ

3.2.2.Nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson

- 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 chấn 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

- Khó giảm được chiều cao mũi xe vì giảm chấn và lò xo được thiết kế cùng nhau

- Có khả năng gây ra sự thay đổi góc lắc ngang và dịch chuyển vết bánh xe

- Chiều cao trọng tâm dao động lớn

Kết luận: Hệ thống treo này thường được bố trí ở hệ thống treo trước ô tô con

Hình 3 2 Cấu tạo hệ thống treo Mc Pherson

3.3 Hệ thống treo đòn dọc:

Hệ thống treo đòn dọc là hệ thống treo bố trí đối xứng qua trục dọc với mỗi bên

có một đòn (5) bố trí dọc theo xe Một đầu dòn dọc được nối cứng với trục bánh xe (6), một đầu được lên kết với khung vỏ bởi khớp trụ quay (3) (4) Quỹ đạo chuyển động của tâm trục bánh xe BC là quỹ đạo tròn, tâm là khớp quay, bán kính bằng chiều dài đòn dọc Khi xe quay vòng dưới tác dụng của lực ly tâm, tải trọng hai bên chênh lệch, gây nên hiện tượng lệch cầu xe, ảnh hưởng xấu tới chất lượng quay vòng

Đòn dọc là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc và quyết định chuyển vị của bánh

xe, đảm nhận chức năng của bộ phận dẫn hướng Do chịu tải trọng lớn, đòn dọc thường có độ cứng vững cao, khớp quay thường là khớp trụ với ổ bi kim hay ổ cao su

Để tăng khả năng chịu lực cho khớp quay HTT sử dụng các ổ lăn kim đặt cách xa nhau Phần lớn HTT đòn dọc có bố trí thanh ổn định ngang giúp cho việc san đều tải trọng thẳng đứng

Hình 3 3 Cấu tạo hệ thống treo đòn dọc

Bộ phận đàn hồi của HTT thương là lò xo trụ hoặc thanh xoắn Lò xo thường được lồng vào giảm chấn để giảm không gian chiếm chỗ 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

Kết luận: Hệ thống treo này thường được bố trí ở hệ thống treo trước ô tô con

3.4 Hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết:

Hình 3 4 Cấu tạo hệ thống treo đòn dọc có thanh liên kết

Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết là hệ thống treo là hệ thống treo đòn dọc có bố trí thêm thanh liên kết ngang 1 trên hai đòn dọc 5 Tác dụng của thanh liên kết ngang là nhằm liên kết các chuyển vị của hai bánh xe, đồng thời đảm nhận chức năng của của thanh ổn định ngang

Khi ô tô chuyển động dưới tác dụng của lực bên ( lực ly tâm trên đường vòng, lực gió bên, mặt đường nghiêng), phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe khác nhau Bên bánh xe bị tang tải dịch chuyển dần thân xe, bên bánh xe giảm tải dịch chuyển xa thân xe Sự thay đổi đó gây nên góc nghiêng ngang thân xe ψ Với kết cấu

hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết, cầu xe bị xoay đi một góc δs Góc quay

δs được gọi là góc “ tự điều khiển cầu xe” và có ảnh hưởng xấu đến tính chất ổn định của ô tô Trên ô tô con góc δs bị giới hạn trong khoảng nhỏ

1 Thanh ngnag liên kết

Trên HTT đòn dọc có thanh ngnag liên kết, nhờ than liên kết nên giá trị góc δs

nhỏ hơn trên HTT đòn dọc Mặt khác, thanh liên kết ngnag giúp các bánh xe có khả năng chịu lực bên tốt hơn, các khớp trụ 6 có độ bền cao hơn

Thanh liên kết thường có độ cứng xoắn nhỏ ( có tiết diện tròn hở, tam giác hoặc rảnh dọc) nhằm đảm nhận vai trò của thanh ổn định ngang trên HTT

Kết cấu của HTT này có ưu điêm là gọn, khối lượng nhỏ, dễ dàng chế tạo hàng loạt, lắp ráp thuận lợi do vậy hiện nay được dùng rộng rãi trên một số ô tô con cầu sau

bị động , giá thành tấp hoặc trung bình

HTT thuộc loại nửa phụ thuộc, nửa độc lập Tính chất phụ thuộc hay độc lập tùy thuộc vào độ cứng và vị trí của thanh ngang liên kết với đòn dọc Nếu thanh ngang liên kết đặt gần khớp 6, HTT có tính chất HTT độc lập, nếu thanh ngang liên kết đặt gần với trục bánh xe, HTT có tính chất của HTT phụ thuộc

Kết luận: Hệ thống treo này thường được bố trí ở hệ thống treo trước ô tô con

3.5 Bộ phận giảm chấn:

Giảm chấn với chức năng dập tắt dao động khi ô tô chuyển động đem lại độ êm dịu chuyển động cho ô tô Giảm chấn trên ô tô là loại giảm chấn thủy lực có tác dụng hai chiều Hiệu quả dập tắt dao động của giảm chấn được phát huy ở cả hai hành trình nén và trả phụ thuộc vào hệ số cản của giảm chấn và kết cấu của các van tiết lưu giảm chấn Giảm chấn trên ô tô con có hệ số cản nhỏ nhằm tăng độ em dịu và thường có hai loại như sau

là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thể tích chất lỏng và liên

hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV)

Buồng C được gọi là buồng bù chất lỏng, trong C chỉ điền đầy một nửa bên trong là chất lỏng, không gian còn lại chứa không khí có áp suất bằng áp suất khí quyển

Các van (I) và (IV) lần lượt là các van nén mạnh và nén nhẹ, còn các van (II) và (III) lần lượt là các van trả mạnh và trả nhẹ của giảm chấn

Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo như sau:

ép không khí ở buồng bù lại 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

15423

786

Hình 3 5 Cấu tạo giảm chấn hai lớp vỏ

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 chấn tương ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ

Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện 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 của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc tin cậy ở

Khi 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

1 2 8

6

7

3

2 5

Hình 3 6 Cấu tạo giảm chấn hai lớp

vỏ

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, là một trạng thái không an toàn cho sự làm việc của giảm chấn Trong quá trình làm việc piston ngăn cách 4 di chuyển để 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 này có độ nhạy cao kể cả khi 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

3.5.3 So sánh giữa hai loại giảm chấn

So sánh với loại giảm chấn hai lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có các ưu 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

+ Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bố trí

nào

Nhược điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là:

+ Làm việc kém tin cậy, có thể bị bó kẹt trong các hành trình nén hoặc trả mạnh

+ Có tính công nghệ thấp, bao kín không tốt

+ Tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng cao

3.6 Lựa chọn phương án thiết kế

Trên ôtô con hiện đại ngày nay người ta thường hay sử dụng các loại hệ thống treo độc lập như: hệ thống treo hai đòn ngang, hệ thống treo Mc.Pherson, hệ thống treo đòn dọc, đòn dọc có thanh liên kết là những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chi tiết, khối lượng phần không được treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa và bảo dưỡng

Trong đồ án này, với đối tượng tham khảo là ô tô con 5 chỗ có động cơ đặt trước và cầu trước chủ động, hệ thống treo thiết kế lựa chọn là hệ thống treo độc lập Trên cơ sở phân tích các ưu nhược điểm của các hệ thống treo độc lập đã nêu trên đồng thời theo nhiệm vụ được giao là thiết kế điển hình cho hệ thống treo trước , đề tài

đã lựa chọn hệ thống treo mc.pherson với phần tử đàn hồi là lò xo trụ được đặt lồng bên ngoài trụ đứng là vỏ của giảm chấn có thể quay quanh trục của nó khi bánh xe quay vòng, đòn treo dưới là càng chữ A