ngày càng trở nên xịn hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn… để theo kịp với xu Xây dựng mô hình động lực học và tính toán dựa trên các thông số chính xác của hệ thống treo bị động
TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO
Lý do chọn đề tài
Sự phát triển của nền kinh tế đã dẫn đến nhu cầu đi lại của người dân tăng cao Khi lựa chọn phương tiện giao thông, ngoài tính thuận lợi, người dùng còn chú trọng đến yếu tố an toàn, tính thẩm mỹ và độ êm ái để bảo vệ sức khỏe trong quá trình di chuyển.
Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang bắt đầu phát triển trong thiết kế và chế tạo ô tô Tuy nhiên, chất lượng đường xá kém đã ảnh hưởng đến khả năng đáp ứng các yêu cầu về độ êm dịu, tính tiện nghi và an toàn của các phương tiện này Một trong những nguyên nhân chính là hạ tầng giao thông còn hạn chế Do đó, việc chú trọng đến độ êm dịu của xe khi tham gia giao thông là rất quan trọng trong quá trình sản xuất ô tô.
Trong đồ án tốt nghiệp, tôi sẽ trình bày phương pháp nghiên cứu động lực học hệ thống treo trên xe ô tô 5 chỗ Đề tài tôi đề xuất là “Tính toán mô phỏng hệ thống treo trên xe 5 chỗ và nghiên cứu hệ thống treo tích cực” nhằm phục vụ cho việc bảo vệ tốt nghiệp của mình.
Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, ngành công nghệ ô tô đang phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam, với mục tiêu nâng cao năng suất và giảm bớt sức lao động của con người Việc hoàn thiện các kết cấu ô tô nhằm cải thiện độ êm dịu, an toàn và thân thiện với môi trường là rất cần thiết Đặc biệt, đánh giá chất lượng động học của hệ thống treo là vấn đề quan trọng, nhất là trong điều kiện đường xá tại Việt Nam Hệ thống treo không chỉ đảm bảo sự êm ái khi lái xe mà còn mang lại sự ổn định và tiện nghi cho người ngồi Với sự phát triển của khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô đã có những bước tiến vượt bậc, cho ra đời những chiếc ô tô ngày càng hiện đại, nhanh chóng, an toàn và tiện nghi, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.
Tính khoa học và thực tiễn của đề tài
Bài nghiên cứu mô tả sơ bộ về hệ thống treo bị động và treo tích cực đã và đang phát triển trong hiện tại và tương lai gần
Xây dựng mô hình động lực học và thực hiện tính toán dựa trên các thông số chính xác của hệ thống treo bị động và treo tích cực là rất quan trọng trong việc áp dụng cho các dòng xe hiện đại.
Hệ thống treo tích cực đã trở thành một phần quan trọng trong ngành công nghiệp ô tô, được áp dụng rộng rãi trên các dòng xe cao cấp Sự nâng cấp này không chỉ thể hiện sự phát triển không ngừng của công nghệ ô tô hiện đại mà còn mở ra hướng đi mới cho các hãng xe trong tương lai Kết quả nghiên cứu về hệ thống treo tích cực có thể được ứng dụng trong giảng dạy, nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ.
Mở ra một hướng nghiên cứu mới, bài viết đề xuất việc chuyển đổi từ hệ thống treo ô tô thông thường sang hệ thống treo tích cực, nhằm phục vụ cho công nghệ xe điện trong tương lai.
Phương pháp thực hiện
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích các bài báo khoa học liên quan đến những cập nhật mới nhất trong công nghệ hệ thống treo tích cực (Active Suspension).
- Chọn lọc và phân tích nội dung nghiên cứu phù hợp
- Tổng hợp tài liệu và tính toán sơ bộ về hệ thống.
Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo
Hệ thống treo là phần kết nối giữa bánh xe và khung xe, đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra sự đàn hồi Chức năng chính của hệ thống treo là đảm bảo sự ổn định và thoải mái khi di chuyển.
Truyền lực và mô men giữa bánh xe và khung xe bao gồm các lực thẳng đứng như tải trọng và phản lực, lực dọc như lực kéo, lực phanh, lực đẩy và lực kéo với khung vỏ, cùng với các lực bên như lực li tâm, lực gió bên và phản lực bên Ngoài ra, còn có mô men chủ động và mô men phanh của xe.
Để đảm bảo xe di chuyển êm ái, cần tạo điều kiện cho xe chuyển động theo phương thẳng đứng so với khung và vỏ xe, đồng thời hạn chế tối đa các chuyển động không mong muốn của bánh xe như lắc ngang và lắc dọc.
Trong hệ thống treo, mối liên kết giữa bánh xe và khung xe cần phải mềm mại nhưng vẫn đảm bảo khả năng truyền lực hiệu quả Các yêu cầu chính của mối quan hệ này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ ổn định của xe.
Quan hệ động học của bánh xe cần phải hợp lý, nhằm đáp ứng mục đích chính của hệ thống treo là làm mềm chuyển động theo phương thẳng đứng Đồng thời, cần đảm bảo các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe được duy trì.
- Bánh xe chỉ dịch chuyển trong một giới hạn nhất định
- Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung và vỏ
Hệ thống treo cần được điều chỉnh phù hợp với điều kiện sử dụng của xe, bao gồm cả xe chạy trên đường tốt và xe hoạt động trên các loại địa hình khác nhau.
- Có độ tin cậy lớn nhất là không gặp hư hỏng bất thường
- Đối với xe ô tô con chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầu như sau:
- Giá thành phải thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn
- Có khả năng chống rung, chống ồn truyền từ bánh xe lên thùng và vỏ tốt
- Đảm bảo tính ổn định, tính điều khiển chuyển động của ô tô ở những khoảng tốc độ cao, ô tô phải điều khiển nhẹ nhàng.
Các bộ phận chính của hệ thống treo
Bộ phận đàn hồi trên ô tô kết nối bánh xe với thùng xe, giúp điều chỉnh tần số dao động phù hợp với cơ thể con người, thường dao động trong khoảng 60 đến 90 lần mỗi phút.
Bộ phận đàn hồi có thể bố trí khác trên xe nhiều loại xe nhưng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng
Bộ phận đàn hồi có các phần tử đàn hồi thường gặp là:
1: Bộ phận đàn hồi nhíp lá 2: Bộ phận đàn hồi lò xo trụ 3: Bộ phận đàn hồi thanh xoắn
Hình 1.1: Bộ phận đàn hồi a Nhíp lá:
Nhíp lá là bộ phận quan trọng trên các xe tải trọng lớn, hoạt động hiệu quả trong môi trường đường mấp mô Chúng được cấu tạo từ các lá thép cong, sắp xếp từ ngắn đến dài Đặc điểm nổi bật của nhíp là khi tải trọng tăng, độ biến dạng của nhíp cũng tăng theo quy luật tuyến tính.
Hệ thống treo không chỉ giúp giảm chấn cho chuyển động mà còn có vai trò quan trọng trong việc dẫn hướng Trong đó, có hai loại nhíp lá chính là nhíp lá đơn và nhíp lá kép.
1.Đinh tán; 2 Chốt nhíp; 3 Bu lông tai nhíp; 4 Lá nhíp số 1; 5 Lá nhíp số 2; 6 Sát xi;
7 Lá nhíp số 3; 8 Quang treo; 9 Bu lông quang nhíp; 10 Đệm cầu; 11 Vấu hạn chế;
12 Bu lông treo giảm chấn; 13 Giảm chấn; 14 Quang treo; 15 Bích che tai nhíp; 16 Đinh tán
Nhíp kép được tạo ra bằng cách kết hợp hai tấm nhíp có chiều dài khác nhau Trong quá trình hoạt động, lò xo nhíp nén lại và hấp thụ dao động từ mặt đường, đồng thời có khả năng uốn cong và trượt.
Sát xi là một phần quan trọng trong cấu trúc, bao gồm các thành phần như giá đỡ nhíp bên trái, bu lông, và nhíp chính lắp ghép Ngoài ra, giá đỡ nhíp phụ và quang nhíp chính cũng đóng vai trò không kém phần quan trọng Các lá nhíp chính và phụ, bao gồm lá nhíp chính của nhíp phụ, lá nhíp thứ hai của nhíp chính, lá nhíp phụ số 5 và lá nhíp phụ số 6, tạo nên sự ổn định cho hệ thống Cuối cùng, bu lông quang nhíp và vỏ cầu là những chi tiết cần thiết để hoàn thiện cấu trúc này.
13 Bán trục; 14 Đệm vênh; 15 Tấm đệm nhíp; 16 Bu lông quang nhíp; 17 Quang nhíp phụ; 18 Đinh tán; 19 Giá đỡ nhíp chính bên phải; 20 Đinh tán; 21 Tai nhíp; 22 Bạc chốt nhíp; 23 Chốt nhíp; 24 Vú mỡ; 25 Bu lông giữ các nhíp phụ; 26 Bu lông giữ các nhíp chính; 27 Bạc của bu lông quang nhíp; 28 Vít
- Đơn giản, không cần thanh ổn định
- Dễ chăm sóc bảo dưỡng
- Thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động b Lò xo:
Lò xo được chia thành ba loại chính: lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ Lò xo trụ có đường kính vòng ngoài không đổi, do đó biến dạng của nó thay đổi tỷ lệ thuận với lực tác dụng Trong khi đó, lò xo côn và lò xo xoắn ốc khi chịu tải nhẹ sẽ bị nén lại, giúp hấp thụ năng lượng va đập, trong khi phần giữa của lò xo có độ cứng lớn hơn đủ khả năng chịu tải lớn.
Hình 1.5: Bộ phận đàn hồi bằng lò xo
Lò xo trụ có khối lượng nhẹ hơn và tuổi thọ cao hơn so với nhíp khi có cùng độ cứng và độ bền Kết cấu gọn gàng của lò xo trụ giúp tiết kiệm không gian và hạ thấp trọng tâm xe, từ đó nâng cao tốc độ.
Lò xo chỉ đảm nhiệm chức năng đàn hồi, trong khi các bộ phận khác thực hiện nhiệm vụ dẫn hướng và giảm chấn Do đó, hệ thống treo sử dụng lò xo trụ có cấu trúc phức tạp hơn, vì cần phải bổ sung hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực kéo hoặc lực phanh.
Khi làm việc trong môi trường có các vòng lò xo không có nội ma sát như nhíp, việc bố trí thêm giảm chấn là cần thiết để nhanh chóng dập tắt dao động.
Lò xo trụ là thành phần quan trọng trong hệ thống treo kiểu MacPherson của ô tô hiện đại, có thể được lắp đặt ở cầu trước hoặc cầu sau tùy thuộc vào thiết kế của từng loại xe.
- Khi làm việc ở giữa các vòng lò xo không có ma sát như nhíp
- Kết cấu rất gọn gàng nhất là khi được bố trí lồng vào giảm chấn
- Nếu cùng độ cứng và độ bền với nhíp thì lò xo trụ có khối lượng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp
- Dùng ở xe con có hệ thống treo độc lập, lò xo trụ có nhiệm vụ là bộ phận đàn hồi
Lò xo trụ được chế tạo từ thép có tiết diện vuông hoặc tròn
Hệ thống treo với lò xo trụ có cấu trúc phức tạp hơn do lò xo chỉ đảm nhận chức năng đàn hồi, trong khi bộ phận dẫn hướng và giảm chấn được thực hiện bởi các bộ phận khác Điều này yêu cầu thêm hệ thống đòn dẫn hướng để dẫn hướng cho bánh xe và truyền lực đẩy.
- Chiếm ít không gian của xe
- Không chịu ảnh hưởng do ma sát nên không phải chăm sóc
- Lò xo xoắc ốc không có khả năng dẫn hướng
- Ít có khả năng dập tắt dao động c Thanh xoắn:
Thanh xoắn là một cấu kiện bằng thép lò xo, sử dụng tính đàn hồi xoắn để giảm thiểu dao động Một đầu của thanh xoắn được gắn vào khung hoặc dầm của xe, trong khi đầu còn lại kết nối với cấu trúc chịu tải xoắn của hệ thống treo.
Hệ thống treo loại thanh xoắn có kết cấu nhỏ gọn do mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng lớn hơn so với nhíp và lò xo.
- Chiếm ít không gian nên có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe
Không có nội ma sát nên thường phải lắp kèm giảm chấn để dập tắt dao động d Phần tử đàn hồi loại khí:
Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí hoạt động dựa trên nguyên tắc tính đàn hồi của không khí khi bị nén Hệ thống treo khí thường được áp dụng cho các loại ô tô có trọng lượng thay đổi lớn, như ô tô chở khách và ô tô vận tải.
Hình 1.8: Hệ thống treo có phần tử đàn hồi loại khí
Phân loại hệ thống treo
Hiện nay ở trên xe con hệ thống treo bao gồm 2 hệ thống chính chính:
- Hệ thống treo phụ thuộc
- Hệ thống treo độc lập
1.7.1 Hệ thống treo phụ thuộc
Hệ thống treo phụ thuộc có cấu trúc với các bánh xe gắn trên dầm cầu liền, trong đó bộ phận giảm chấn và đàn hồi được đặt giữa thùng xe và dầm cầu Khi một bánh xe di chuyển theo phương thẳng đứng, nó sẽ gây ra sự chuyển vị tương ứng của bánh xe bên kia.
Hình 1.15: Sơ đồ hệ treo phụ thuộc
1: Thùng xe; 2: Bộ phận đàn hồi; 3: Bộ phận giảm chấn; 4: Dầm cầu Đặc điểm của hệ thống treo này là các bánh xe được lắp trên một dầm cầu nối cứng Trong trường hợp cầu xe là phần bị động thì dầm đó là một thanh thép định hình, còn trường hợp nó là cầu chủ động thì phần dầm là phần vỏ cầu trong đó có một phần là của hệ thống truyền lực Đối với hệ thống treo này thì bộ phận đàn hồi có thể là nhíp và lò xo xoắn ốc, còn bộ phận dập tắt dao động là giảm chấn Nếu bộ phận đàn hồi là nhíp thì người ta sử dụng cả bộ nhíp gồm nhiều lá nhíp ghép lại với nhau bằng những quang nhỏ, được bắt chặt với dầm cầu ở giữa của nhíp Hai đầu của nhíp được uốn tròn lại để một đầu nối với thùng hoặc khung xe bằng khớp trụ còn đầu kia nối với thùng hoặc khung bằng quang treo để nhíp dễ dàng dao động và đảm bảo rằng nó có khả năng truyền lực dọc và ngang
Nếu bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn ốc, cần sử dụng hai đòn dọc phía dưới và một hoặc hai đòn dọc phía trên Đòn dọc phía dưới kết nối với cầu, trong khi đòn dọc phía trên kết nối với khớp trụ Việc này đảm bảo truyền lực ngang và ổn định vị trí thùng xe so với cầu, có thể sử dụng thêm đòn Panhada để tăng cường hiệu quả.
Hình 1.16: Treo phụ thuộc loại lò xo xoắn ốc
- Lò xo xoắn ốc trong trường hợp này có thể được đặt trên đòn dọc hoặc đặt ngay trên cầu xe
- Giảm chấn thường sẽ được đặt bên trong của lò xo xoắn ốc để chiếm ít không gian hơn
Hình 1.17: Sự thay đổi vị trí của bánh xe và của xe khi xe trèo lên mô đất
- Dễ chế tạo cũng như tháo lắp và sửa chữa
Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe được cố định, do đó hiện tượng mòn lốp không xảy ra nhanh chóng như ở hệ thống treo độc lập.
Khi xe phải chịu lực bên như lực ly tâm, lực gió và độ nghiêng của đường, hai bánh xe được liên kết cứng, giúp hạn chế hiện tượng trượt bên của bánh xe.
- Sự nối cứng của bánh xe 2 bên dầm liên kết tạo ra hiện tượng xuất hiện chuyển vị phụ khi xe đang chuyển động
Khoảng sáng gầm xe cần phải lớn để cho phép dầm cầu thay đổi vị trí Do đó, có hai lựa chọn: tăng chiều cao trọng tâm hoặc giảm thể tích chứa hàng phía sau xe.
Khối lượng phần không treo lớn, đặc biệt ở cầu chủ động, gây ra va đập mạnh khi xe di chuyển trên đường gồ ghề Tải trọng động sinh ra làm giảm độ êm dịu của xe, trong khi lực tác động của bánh xe lên nền đường làm giảm sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.
Hệ thống treo phụ thuộc của xe con có thể gặp các dạng sau:
- Dạng treo phụ thuộc có bộ phận đàn hồi là nhíp lá
- Dạng treo phụ thuộc có lò xo xoắn ốc hoặc nhiều đòn liên kết
- Dạng treo phụ thuộc có cấu trúc đòn dọc
Vấn đề sử dụng hệ thống :
Với sự phát triển của công nghệ, tốc độ ô tô ngày càng được nâng cao, dẫn đến yêu cầu kỹ thuật ngày càng quan trọng Để đảm bảo an toàn khi di chuyển ở tốc độ cao, trọng tâm của ô tô cần được hạ thấp, đồng thời ổn định tay lái phải tốt và khối lượng phần không được treo phải nhỏ để tăng cường sự êm dịu Do đó, hệ thống treo phụ thuộc chỉ phù hợp cho những xe có tốc độ trung bình trở xuống và những xe có khả năng thích nghi với địa hình đồi núi.
1.7.2 Hệ thống treo độc lập
Trong hệ thống treo độc lập, các bánh xe trên dầm cầu có khả năng dao động độc lập với nhau, cho phép chúng di chuyển tương đối với khung xe Điều này có nghĩa là chuyển động của xe chỉ chính xác khi thùng hoặc vỏ xe được coi là đứng yên.
Hình 1.18: Sơ đồ hệ 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 Đối với hệ treo độc lập, dựa vào đặc tính động học và kết cấu người ta chia làm những loại sau:
- Treo đòn dọc liên kết với thanh ngang
Hai bánh xe được lắp trên cầu rời thay vì trên một dầm cứng, do đó sự chuyển dịch của hai bánh xe không phụ thuộc vào nhau khi thùng xe đứng yên.
Mỗi bánh xe được kết nối với các đòn ngang, giúp giảm khối lượng phần không treo và làm giảm mô men quán tính, từ đó mang lại chuyển động êm dịu cho xe.
Hệ treo MacPherson không cần dầm ngang, giúp tiết kiệm không gian cho chuyển động, chủ yếu là khoảng cách giữa hai bên sườn xe Điều này hạ thấp trọng tâm của xe và nâng cao vận tốc.
Hệ treo MacPherson là một biến thể của hệ treo 2 đòn ngang, trong đó đòn ngang phía trên có chiều dài bằng 0, còn đòn ngang phía dưới có chiều dài khác 0 Cấu trúc này cho phép tối ưu hóa không gian bên trong, thuận lợi cho việc bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý.
Hình 1.19: Sơ đồ cấu tạo hệ treo MacPherson
1: Giảm chấn đồng thời là trụ đứng; 2: Đòn ngang dưới; 3: Bánh xe; 4: Lò xo
Hệ treo bao gồm một đòn ngang phía dưới, với giảm chấn được lắp đặt theo phương thẳng đứng; một đầu kết nối với khớp cầu B, trong khi đầu còn lại gắn vào khung xe.
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC
Giới thiệu chung về xe Hyundai Creta 2016
Hyundai Creta, ra mắt tại Việt Nam vào tháng 10/2015, đã tạo ra một phân khúc SUV mới, lớn hơn Ford EcoSport nhưng nhỏ hơn Tucson Với kích thước rộng rãi, Creta mang lại sự thoải mái cho người sử dụng, cùng với thiết kế ngoại thất mạnh mẽ và nội thất tiện nghi đầy đủ Đặc biệt, phiên bản động cơ dầu mạnh mẽ của Creta đáp ứng nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng.
Xe Hyundai Creta 2016 với động cơ xăng 1.6L sở hữu ngoại hình cá tính, tương đồng với Santafe nhưng đơn giản và góc cạnh hơn Xe được trang bị đèn pha Projector kết hợp dải LED chạy ban ngày hiện đại, cùng với đèn sương mù lớn trên cản xe có thiết kế thể thao Gương chiếu hậu có chức năng điều chỉnh và gập điện, tích hợp đèn báo rẽ.
Hình 2.2: Khoang nội thất của xe Hyundai Creta 2016
Nội thất Hyundai Creta 2016 mang đến không gian thoáng đãng với chiều rộng và chiều cao lớn Ghế bọc da cao cấp, ghế lái điều chỉnh điện 8 hướng, cùng hàng ghế sau rộng rãi cho 3 người ngồi với tựa đầu và tựa tay trung tâm có chỗ để ly Hệ thống treo tiên tiến giúp người lái tận hưởng cảm giác êm dịu và an toàn khi ngồi trong xe.
Hyundai Creta 2016 trang bị hệ thống treo trước là hệ thống treo độc lập kiểu MacPherson Hệ thống treo sau là hệ thống treo độc lập hai đòn ngang.
Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo
2.2.1 Các thông số ban đầu
Nhóm các thông số tải trọng của xe Hyundai Creta 2016 động cơ xăng 1.6L:
- Tải trọng toàn xe khi không tải: G0 = 13100 N
- Tải trọng toàn xe khi đầy tải: GT = 17600 N
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải: G01 = 7000 N
- Tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải: GT1 = 8500 N
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi không tải: G02 = 5800 N
- Tải trọng đặt lên cầu sau khi đầy tải: GT2 = 8800 N
- Chiều dài cơ sở: L = 2590 (mm)
- Chiều rộng cơ sở cầu trước: BT = 1545 (mm)
- Kích thước bánh xe: Ký hiệu lốp 215/60 R17
- Khoảng sáng gầm xe (khi đầy tải): Hmin = 100 (mm)
- Khối lượng phần không treo: mkt = 11 × 2 = 22 (kg)
- Khối lượng phần bánh xe: mbx = 16 (kg)
- Khối lượng không được treo cầu trước: mkt1 = 22 + 16.2= 54 (kg)
- Công suất cực đại của: Nemax = 123 (Hp) / 6300 (v/ph)
- Mô men xoắn cực đại của động cơ: Memax = 15,4 (N.m) / 4850 (v/ph)
2.2.2 Các thông số cơ bản của hệ thống treo
Để đánh giá độ êm dịu của ô tô khi di chuyển, có nhiều thông số quan trọng như tần số dao động, gia tốc dao động và vận tốc dao động.
Trong đồ án này, chúng ta đánh giá độ êm dịu của ô tô thông qua tần số dao động của hệ thống treo Đối với ô tô con, tần số dao động cần đạt từ 60 đến 90 lần/phút để phù hợp với dao động của con người Để xác định độ cứng của phần tử lò xo, độ cứng Ct được tính toán theo điều kiện, và kết quả tính toán phải đảm bảo tần số dao động nằm trong khoảng từ 60 đến 90 lần/phút.
Ta chọn độ võng tĩnh với xe con ft = 0,18 (m) Độ cứng của hệ thống treo được tính toán thông qua công thức:
Ta tính theo công thức sau: ω = √ 𝑓 𝑔
- Khối lượng phần không treo: mkt = 22 (kg) và mbx = 16 2 = 32 (kg)
- Khối lượng phần treo ở trạng thái không tải: M01 = m01 - mkt - mbx
⇔ M01 = 700 - 22 - 16.2 = 646 (kg) Với m01 là tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải: m01 = 700 (kg)
- Khối lượng phần treo ở trạng thái đầy tải: MT1 = mT1 - mkt - mbx
MT1 = 850 - 22 – 16.2 = 796 (kg) Với mT1 là tải trọng đặt lên cầu trước khi đầy tải: mT1 = 850 (kg)
- Độ cứng của một bên hệ thống treo ở trạng thái không tải:
- Độ cứng của một bên hệ thống treo ở trạng thái đầy tải:
- Độ cứng của một bên hệ thống treo lấy từ giá trị trung bình:
2.(17926 + 22090) = 20008 N/m = 20,008 (N/mm) b Xác định độ võng tĩnh của hệ thống treo
- Độ võng tĩnh của hệ thống treo khi đầy tải:
- Kiểm nghiệm lại độ võng tĩnh:
Kết quả kiểm nghiệm cho thấy tần số dao động ở cả hai chế độ không tải và đầy tải đều nằm trong khoảng 60÷90 (lần/phút), đáp ứng yêu cầu đề ra Với bộ phận đàn hồi có độ cứng CT = 20,008 (N/mm), hệ thống đã thỏa mãn các yêu cầu tính toán thiết kế.
Tổng hành trình của bánh xe (tính từ vị trí bánh xe bắt đầu chịu tải đến lúc chạm vào vấu tỳ hạn chế): ftổng = fđ + ft 4 + 180 = 324 (mm)
Sử dụng kết quả để lắp đặt vấu cao su nhằm hạn chế hành trình trên và dưới của bánh xe, với đoạn biến dạng từ 0,1 đến 0,2 của toàn bộ chiều dài Cần kiểm tra hành trình động của bánh xe để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Theo điều kiện: fđ ≤ H0 - Hmin
H0: khoảng sáng gầm xe lúc chịu tải tĩnh
Hmin: khoảng sáng gầm xe lúc chịu đầy tải = 100 (mm)
⇔ H0 ≥ 244 (mm) Đối với cầu trước cần kiểm tra hành trình động để không xảy ra va đập cứng vào ụ đỡ trước khi phanh:
Khi phanh dưới tác dụng của lực quán tính, trọng tâm của xe sẽ dịch chuyển và đầu xe sẽ bị chúi xuống, lúc này fđ sẽ thay đổi
Từ công thức: fđ ≥ ft.φmax ℎ 𝑔
Trong đó: Hệ số bám: φmax = 0,75
Chiều dài cơ sở xe: L = 2590 (mm)
Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b = L.55% = 2590.55% = 1,425 (m) Chiều cao trọng tâm thân xe: hg = 500 (mm)
Hình 2.3: Hành trình động của xe
Xác định độ võng tĩnh của hệ thống treo ở trạng thái không tải: f0T = 𝑀 01 𝑓 𝑡
Động lực học hệ treo MacPherson
Các phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe gồm:
Dưới đây khảo sát từng trường hợp chịu tải khác nhau của xe
2.3.1 Trường hợp xe chỉ chịu tải trọng theo phương thẳng đứng: Ở trường hợp này thì chỉ có lực Z còn các lực X = 0 và Y = 0
Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đường của tâm bánh xe là:
2 − 16) 10 = 4090 (𝑁) Nhưng khi xe chịu tải theo chế độ tải trọng động cho nên là:
Với Kđ _ Hệ số tải trọng động, Kđ = 1,5÷2,5 chọn Kđ = 1,9
Vậy thay vào công thức suy ra:
Hệ thống treo MacPherson có cấu trúc đặc trưng với trụ xoay đứng của bánh xe đóng vai trò là thân của giảm chấn Đầu trên B của trụ được kết nối với gối tựa và thân khung xe, trong khi đầu dưới A nối với cầu và đầu ngoài C của đòn ngang Đầu trong D của đòn ngang được liên kết với bản lề và thân xe.
Chính vì vậy nên là các phản lực tác dụng lên giảm chấn và đòn ngang được xác định tại những chỗ mối nối đó
Hình 2.5: Sơ đồ lực ở trường hợp chịu tải động
- Xác định các lực YA và YB:
Phương trình cân bằng lực mô men cho điểm B:
Với chiều dài các đoạn l1, l2 được đo từ họa đồ động học: l1 = 75 mm, l2 = 500 (mm) Thay vào ta được:
Phương trình cân bằng lực mô men tại điểm A:
- Xác định được các phản lực tác dụng lên giảm chấn và đòn ngang là:
Phản lực tác dụng vào phần dưới của giảm chấn ZA:
ZA = Z1/cos(𝛿0) = 7771/cos(10 o ) = 7891 (N) Như vậy lực tác dụng lên bộ phận giảm chấn là: ZB = ZA = 7891 (N)
Và các lực tác dụng lên đòn ngang: YC = YA = 1535 (N)
2.3.2 Trường hợp chỉ có lực kéo hay lực phanh cực đại:
Trên sơ đồ chỉ có lực Z và X, lực Y = 0
Hình 2.6: Sơ đồ lực trong trường hợp có lực phanh cực đại
Trong trường hợp này khi ô tô phanh với lực phanh lớn nhất thì tải trọng sẽ được dồn lên cầu trước, phản lực từ đường là:
2 Trong đó: m1p: Hệ số phân bố lại tải trọng tác dụng lên cầu trước khi phanh,
Jmax:Gia tốc phanh cực đại, lấy Jmax = 8 (m/s 2 )
10 1425 = 1,28 Thay vào công thức ta được:
- Lực phanh lớn nhất khi phanh:
𝑋 = 𝜑 𝑚𝑎𝑥 𝑍 𝑝 Với: 𝜑 𝑚𝑎𝑥 : Hệ số bám lớn nhất, 𝜑 𝑚𝑎𝑥 = 0,8
Vậy thay vào suy ra: X = 0,8 5440 = 4352 (N)
Lực phanh X khi rời về điểm O gây lên 1 mô men xoắn MX tại điểm O trong mặt phẳng OXZ, được xác định bằng công thức:
Trong mặt phẳng OYZ, chỉ có lực Z1p tác động, trong khi lực X và mô men MX đều bằng không Do đó, các phản lực trong mặt phẳng này tác động lên trụ đứng và đòn ngang được xác định tương tự như trường hợp chỉ có lực Z1, nhưng với lực tác dụng là Z1p.
- Xác định các phản lực trong mặt phẳng OXZ:
Phương trình cân bằng mô men tại điểm B:
Thay số vào suy ra:
(75+500).𝑐𝑜𝑠(10 𝑜 ) = 6243,6 (𝑁) Phương trình cân bằng lực: ∑ 𝑋= 0 ⇔XA - XB - X = 0
Suy ra lực tác dụng tại đầu ngoài của đòn ngang: XC = XA = 6243,6 (N)
2.3.3 Trường hợp phải chịu lực ngang cực đại:
Trên sơ đồ chỉ có lực Z và Y, lực X = 0
Hình 2.7: Sơ đồ lực trong trường hợp chịu lực ngang cực đại
Trong trường hợp xe bị trượt ngang với hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường là 𝜑 𝑌 = 1, phản lực thẳng đứng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường được xác định theo công thức.
𝐵 𝑇 ) Với B01 là chiều rộng cơ sở của cầu trước, BT = 1545 (mm)
1545 ) = 7001 (𝑁) Khi đó phản lực tác dụng tại đầu O của trục quay bánh xe:
Z1Y = Z - mbxg = 7001 – 16 10 = 6841 (N) Lực ngang Y được xác định theo công thức:
Ta dời lực Y về điểm O trong mặt phẳng OYZ được 1 mô men MY có độ lớn:
- Xác định các lực YAY và YBY:
Viết phương trình cân bằng mô men tại điểm B:
∑ 𝑚 𝐵 = 0 ⇔-YAY(l1 + l2)cos(𝛿0)+MY + Y.l2cos(𝛿0) - Z1Y(r0 + l2sin(𝛿0)) = 0
Thay số vào công thức suy ra:
(75+500).𝑐𝑜𝑠(10 𝑜 ) = 8609 (𝑁) Phương trình cân bằng mô men tại điểm A:
∑ 𝑚 𝐴 = 0 ⇔-YBY(l1+ l2)cos(𝛿0) + MY – Y.l1cos(𝛿0) - Z1Y(r0- l1sin(𝛿0)) = 0
Thay số vào công thức suy ra:
(75+500).𝑐𝑜𝑠(10 𝑜 ) = 2814 (𝑁) Phản lực tác dụng ở đầu dưới của giảm chấn ZAY:
Như vậy lực tác dụng lên giảm chấn là: ZBY = ZAY = 6947 (N)
Và lực tác dụng lên đòn ngang: YCY = YAY = 8609 (N)
Tổng hợp các trường hợp trên có bảng sau:
Chỉ có lực Z Có lực Z và X Có lực Z và Y
Bảng 1: Kết quả tính toán phần động lực học
Đòn ngang
Đòn ngang dưới có thiết kế hình chữ A, được gắn vào thân xe qua hai khớp trụ Đầu ngoài kết nối với cam quay Rôtuyn Việc sử dụng hai phần đầu nối với thân xe thông qua khớp bản lề giúp tăng cường độ cứng cho hệ thống treo.
Trạng thái chủ yếu của phần đòn ngang phía dưới là kéo, nén và uốn tiết diện Khi kiểm tra bền, giả thiết rằng phần càng chữ A chịu toàn bộ tải trọng Đòn ngang được chế tạo từ thép dập St 37-2 với giới hạn bền σb ≥ 510 MPa, có sức bền kéo tương đương với sức bền nén và ứng suất cho phép.
Với n là hệ số an toàn, chọn n = 1,5
Từ bảng kết quả tính toán động lực học nhận thấy đòn ngang chịu lực lớn nhất trong 2 trường hợp: có lực Z và Y và trường hợp có lực Z và X
Trường hợp chỉ có lực Z và Y
Từ bảng kết quả ta có YC = 8609 (N)
Hình 2.8: Phân tích lực đòn ngang khi chỉ có lực Z và Y
Chiếu YC theo phương EF được lực NE:
Thay số vào công thức suy ra độ lớn của lực NE
- Kiểm bền đòn ngang: Ứng suất kéo trong đòn ngang là: σd = 𝑌 𝐶
Hình 2.9: Tiết diện đòn ngang
Với Fd là diện tích tiết diện của đòn ngang, từ hình vẽ suy ra :
Thay vào công thức suy ra: σd = 8609
Thanh giằng có tiết diện tròn và có đường kính d = 20 mm, ta suy ra diện tích tiết diện của nó:
Suy ra ứng suất trong thanh giằng: σtc = 𝑁 𝐸
Trường hợp chỉ có lực Z và X
Khi đó từ bảng kết quả ta có YC = 1043 (N) và XC = 6243,6 (N)
Viết phương trình cân bằng lực cho đòn ngang theo phương X:
Từ các phản lực XC và XE vẽ được biểu đồ mô men uốn MU của đòn ngang trong mặt phẳng X0Z
- Kiểm bền đòn ngang: Đòn ngang vừa chịu kéo do các lực kéo YC và YD, lại vừa chịu uốn do các lực dọc
XC và XE Mô men uốn lớn nhất tại E là:
Hình 2.10: Phân tích lực đòn ngang khi chỉ có lực Z và X
Suy ra ứng suất uốn lớn nhất trên đòn ngang: σumax = 𝑀 𝑢𝑚𝑎𝑥
Trong đó: xmax: Độ cao lớn nhất tính từ trọng tâm tiết diện, xmax = 20 (mm)
Jy: Mô men quán tính độc cực của đòn ngang
Với tiết diện đòn ngang như trong hình (2.10) thì mô men quán tính dọc cực Jy của nó được tính theo công thức:
Jy1: Mô men quán tính của cả phần tiết diện 40x60
Jy2:Mô men quán tính của phần tiết diện rỗng bên trong 36x58
12 = 94496(𝑚𝑚 4 ) Thay vào công thức suy ra: σumax = 499488 20
94496 = 105,7 (𝑁/𝑚𝑚 2 ) Thay YC vào công thức suy ra ứng suất kéo trong đòn ngang trong trường hợp này: σd = 𝑌 𝐶
312 = 3,34 (𝑁/𝑚𝑚 2 ) Suy ra ứng suất tổng hợp trong đòn ngang là: σth = σumax + σd = 105,7 + 3,34 = 109,94 (N/mm 2 )
Vậy σth < [σ] = 340 N/mm 2 ⇒ đòn ngang đủ bền
Lực tác dụng lên thanh giằng tại E:
NE = YC.cos(⍺) - XEsin(⍺) Với ⍺ là góc giữa thanh giằng với đòn ngang
Thay số vào được độ lớn của NE:
NE mang dấu âm chứng tỏ nó có chiều ngược chiều so với chiều đã chọn ban đầu và ứng suất trong thanh là ứng suất nén
Tóm lại đòn ngang đủ bền trong mọi trường hợp chịu lực khác nhau.
Rôtuyn
Rôtuyn là khớp cầu kết nối giữa đòn ngang và trụ đứng, chịu trách nhiệm chính trong việc chịu lực cắt, uốn và chèn dập Phần này chỉ cần kiểm tra độ bền của rôtuyn theo các yếu tố cắt và chèn dập.
Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có giới hạn bền σb = 1000 MPa, suy ra ứng suất tiếp cho phép:
Qc là lực cắt lớn nhất tại đầu ngoài của đòn ngang Theo bảng kết quả tính toán động lực, lực cắt lớn nhất xảy ra khi xe chịu lực ngang.
Mặt cắt A_A là mặt cắt nguy hiểm nhất:
SA : Diện tích tiết diện A-A,
4 = 314,2 (𝑚𝑚 2 ) d: đường kính chỗ thắt rôtuyn, d = 20(mm)
Vậy rôtuyn đảm bảo bền cắt
2.5.2 Tính theo ứng suất uốn:
Mu : mô men chống uốn; h: tung độ lớn nhất, h mm
785 = 142,6 (𝑁/𝑚𝑚 2 ) Kiểm tra theo ứng suất uốn: Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V có: σb 00 (Mpa) = 1000 (N/mm 2 )
Rôtuyn thỏa mãn điều kiện bền uốn
Vật liệu chế tạo rôtuyn là thép 42CrMo4V, với ứng suất chèn dập cho phép [σcd] nằm trong khoảng 25 đến 35 MPa (N/mm²) Ứng suất chèn dập tại mặt cắt nguy hiểm A_A được tính theo công thức cụ thể.
Scd: diện tích mặt chèn dập, lấy bằng 2/3 diện tích mặt cầu
3 = 628 (𝑚𝑚 2 ) R: bán kính của cầu = 15 (mm)
Mà ta có: [σcd] = 150 (MPa) = 150 (N/mm 2 )
Do vậy rôtuyn thoả mãn điều kiện bền theo chèn dập.
Phần tử lò xo
Trong hệ thống treo, lò xo đóng vai trò là phần tử đàn hồi giúp làm êm dịu chuyển động Trong quá trình hoạt động, lò xo chỉ chịu tác động của tải trọng thẳng đứng Z mà không truyền lực theo phương ngang.
Dựa trên phân tích chế độ tải trọng trong phần động lực học, trường hợp tải trọng động trị số Z đạt giá trị lớn nhất cần được tính toán cho lò xo.
Lò xo được tính toán cho trường hợp chịu tải trọng động lớn nhất: Z = 8500 (N)
Lực lớn nhất tác dụng lên lò xo:
0,29 = 10845 (𝑁) Lực nhỏ nhất tác dụng lên lò xo:
G01: Tải trọng đặt lên cầu trước khi không tải, G01 = 700 (Kg)
Z : Tải trọng động llx : Chiều dài cánh tay đòn đặt lò xo ld : Chiều dài đòn ngang
Hình 2.12: Khoảng đặt lò xo
Fmin = 4466 (N) Hành trình làm việc của lò xo:
0,462 = 200 (𝑚𝑚) = 0,2 (𝑚) Độ cứng của lò xo:
0,2 = 31895 (𝑁/𝑚) Các bước tính t lò xo:
Bước 1 : Chọn vật liệu chế tạo lò xo là thép 50CrV4 có ứng suất tiếp tuyến 1600 (MN/m 2 ) Đường kính dây lò xo: d = 1020 (mm)
𝑑 = 10 (𝑙ầ𝑛) D: đường kính trung bình của những vòng lò xo
Bước 2 : Tính đường kính dây lò xo d và số vòng làm việc n Đường kính dây lò xo ta tính theo công thức sau:
[𝜏] k: hệ số xét đến độ cong của dây lò xo
Fmax :Lực cực đại tác dụng lên giảm chấn = 10845 (N)
Nên ta sẽ chọn đường kính dây lò xo là: d = 15 (mm) Đường kính trung bình của lò xo : D = c.d = 10 15= 150 (mm)
Số vòng làm việc của lò xo ta tính theo công thức sau:
8 𝑐 3 (𝐹 𝑚𝑎𝑥 − 𝐹 𝑚𝑖𝑛 ) Trong đó : G: mô men đàn hồi trượt, G = 8.10 4 (MN/m 2 ) d: đường kính dây lò xo, d = 15 (mm) c: tỷ số của đường kính, c = 10
Fmax 845 (N) ; Fmin = 4466 (N) flx: chuyển vị của lò xo, flx = 200 (mm)
Thay số vào ta có : 𝑛 = 0,2 8 10 4 10 6 0,015
Bước 3: Xác định kích thước của lò xo
- Đối với lò xo chịu nén, số vòng toàn bộ no được tính theo công thức: n = n + 1 = 5 + 1 = 6 (vòng)
- Chiều cao của lò xo Hs:
Mỗi đầu lò xo chịu nén được nén gần lại nên chiều cao lò xo lúc các vòng lại gần nhau là:
Bước của vòng lò xo khi chịu tải : 𝑡 = 𝑑 + 𝜆 𝑚𝑎𝑥
𝑛 Trong đó : λmax : chuyển vị của lò xo ứng với lực Fmax λ 𝑚𝑎𝑥 =𝐹 𝑚𝑎𝑥
- Chiều cao lò xo H o khi chưa chịu tải:
- Ứng suất xoắn lớn nhất trong phần tiết diện dây lò xo:
- Ứng suất xoắn nhỏ nhất trong phần tiết diện dây lò xo:
2 = 983 (𝑀𝑁/𝑚 2 ) Kiểm nghiệm lò xo theo điều kiện:
0: Giới hạn mỏi xoắn của dây lò xo trong chu trình đối xứng
: Hệ số kể đến ảnh hưởng kích thước tiết diện dây lò xo ( =2)
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của ứng suất trung bình (=0,1)
- Đường kính của dây lò xo: d = 15 (mm)
- Đường kính trung bình của lò xo: D = 150 (mm)
- Tỷ số của đường kính: c = 10
- Chiều cao của lò xo khi chịu tải: Hs = 82,5 (mm)
- Chiều cao của lò xo khi chưa chịu tải: H 0 = 422,5 (mm)
- Số vòng làm việc lò xo: n = 5 (vòng)
- Số vòng toàn bộ: n0 = 6 (vòng)
- Độ cứng lò xo: Clx = 31895 (N.m)
Phần tử giảm chấn
Giảm chấn là một thành phần quan trọng trong hệ thống treo, có nhiệm vụ dập tắt các va đập cứng từ bánh xe vào khung xe khi di chuyển trên đường gồ ghề, từ đó tăng cường tính tiện nghi Nó giúp giữ cho cầu xe và bánh xe dao động ở mức nhỏ, đảm bảo an toàn trong chuyển động Khi giảm chấn hấp thụ va đập, nó làm êm dịu chuyển động bằng cách chuyển hóa năng lượng cơ học thành nhiệt năng.
Xác định thông số tính toán:
Tỷ số truyền của giảm chấn:
Hệ số cản theo phương thẳng đứng của mỗi giảm chấn:
2 850 = 1266 (𝑁 𝑠/𝑚) Trong đó: Md1: khối lượng đặt lên cầu trước
D: Hệ số dập tắt dao động, D = 2.. = 2 0,2 7,45 = 2,98 (rad/s)
Hệ số cản giảm chấn Kgc :
Kn : Hệ số cản trong hành trình nén của giảm chấn
Ktr : Hệ số cản trong hành trình trả của giảm chấn
Trong quá trình hoạt động của giảm chấn, lực cản trong hành trình trả thường lớn hơn trong hành trình nén Khi bánh xe di chuyển qua những đoạn đường gồ ghề, giảm chấn sẽ nén nhanh chóng, giúp giảm thiểu lực tác động lên khung xe, từ đó bảo vệ độ bền của khung và sức khỏe của người ngồi trong xe Năng lượng chủ yếu được hấp thụ trong hành trình trả Thực nghiệm cho thấy mối quan hệ giữa các thông số giảm chấn hiện nay là Ktr = 2,53Kn.
Chọn Ktr = 3Kn thay vào công thức ta sẽ được:
- Trong quá trình nén/trả max thì :
- Xác định lực cản sinh ra khi giảm chấn hoạt động:
Trong đó: vp: vận tốc dịch chuyển của piston giảm chấn , vpmax = 0,6 (m/s 2 )
Khi tính toán không xét đến đặc tính của lò xo lá nên đường đặc tính của giảm chấn coi như tuyến tính ( m = 1)
Như vậy lực cản sinh ra trong quá trình nén và trả min là:
Và lực cản sinh ra trong quá trình nén/trả max là:
Pnmax = Pn + Knm.(vpmax-vpmin) = 77,1 + 102,8.(0,6 – 0,3) = 107,94 (N)
Ptrmax = Ptr + Ktrm.(vpmax-vpmin) = 231,3 + 308,4.(0,6 – 0,3) = 323,82 (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 hình dưới đây.
- Tính toán van trả: Áp suất chất lỏng tác dụng lên piston ở hành trình trả sẽ là:
𝑃 𝑡𝑟 = 0,32 (𝑀𝑁/𝑚 2 ) Lưu lượng chất lỏng chảy qua van khi giảm chấn hoạt động:
𝑄 𝑡𝑟 = 600,99 10 −6 (𝑚 3 /𝑠) Nên tiết diện van trả sẽ là:
: là hệ số tiêu tốn, = 0,6 – 0,75 Chọn = 0,75
: khối lượng riêng của dầu, = 900 (kg/m 3 )
Vậy đường kính van trả sẽ là:
Trong đó: ntr là số lỗ van trả, ntr = 6 (lỗ)
- Tính toán van nén: Áp suất tác dụng khi bị nén:
Lưu lượng chảy qua van nén khi giảm chấn hoạt động:
4 10 −6 = 754 10 −6 (𝑚 3 /𝑠) Nên tiết diện van nén là:
Vậy đường kính của van nén là:
Trong đó: nn: số lỗ van nén, nn = 6 (lỗ)
- Hệ số dập tắt dần dao động D = 2,98 (rad/s)
- Đường kính van nén dvn = 2,19 (mm)
- Số lỗ của van nén n = 6 (lỗ)
- Đường kính van trả dtr = 1,42 (mm)
- Số lỗ của van trả n = 6 (lỗ).
Thanh ổn định
Hệ thống treo được thiết kế để giảm thiểu lắc ngang của thân xe trên đường gồ ghề, giúp ổn định xe Nó điều hòa tải trọng thẳng đứng giữa hai bên bánh xe, nâng cao tính ổn định khi có sự chênh lệch tải trọng giữa bên trái và bên phải.
Xuất phát từ góc nghiêng cho phép của thân xe con cũng như xe 5 chỗ hiện nay
Khối lượng của phần treo cầu trước khi đầy tải là 796 kg Khoảng cách giữa trọng tâm của xe và tâm quay tức thời S của cầu được tính là h0 = hg - hS = 500 - 258 = 242 mm, trong đó hS là chiều cao của tâm quay tức thời S của cầu xe.
𝑌̈: Gia tốc bên lớn nhất,𝑌̈= (0,6÷0,8).g, chọn: 𝑌̈ = 0,8𝑔 = 0,8 10 = 8 (𝑚/𝑠 2 )
𝛹max: Góc nghiêng lớn nhất của thân xe, 𝜓 𝑚𝑎𝑥 = 5 o = 0,087 (rad)
Mô men chống lật của hệ treo do phần tử đàn hồi đảm nhận được tính theo công thức:
CTX: độ cứng góc của hệ treo tính cho thùng xe được xác định thông qua độ cứng của phần tử đàn hồi
Độ cứng của một bên hệ treo được xác định là C1 = 20008 (N/m) Chiều dài của đòn ngang được ký hiệu là ld, trong khi hlx là khoảng cách từ khớp trong của đòn ngang đến điểm nối của lò xo trụ với thân xe, được đo bằng 0 (mm).
370 ) 2 = 1600,64 (𝑁𝑚/𝑟𝑎𝑑) Thay số vào công thức ta được:
Vậy suy ra mô men chống lật cần thiết từ thanh ổn định đảm nhận quy về mỗi bánh xe:
MO = ML – MCL = 1708,6 – 139,26 = 1569,34 (Nm) Độ cứng chống lật của thanh ổn định:
𝑙 𝑑 ) 2 Suy ra độ cứng của thanh ổn định quy dẫn về bánh xe:
𝑓 𝐵 𝑇 ) Với f là khoảng cách đặt của thanh ổn định, f = 175 (mm)
Thay số vào công thức ta được:
175 1,545 ) 2 = 80159,18 (𝑁𝑚/𝑟𝑎𝑑) Với cấu tạo như hình trên thì độ cứng cần thiết của thanh ổn định CS 𝜑 sẽ là:
G: Môđun đàn hồi của vật liệu, G = 8.10 5 (N/cm 2 )
JP: Mô men quán tính của thanh ổn định, 𝐽 𝑝 = 𝜋.𝐷 4
32 l:Chiều dài thanh ổn định
Từ công thức suy ra đường kính của thanh ổn định D:
Hình 2.14: Thanh ổn định ngang
- Kiểm tra bền cho thanh ổn định:
Chọn vật liệu chế tạo thanh ổn định là thép 60SiCr7 có σb = 1600 (Mpa) và hệ số an toàn n = 1,5 suy ra ứng suất tiếp cho phép:
2 1,5 = 533,3 (𝑁/𝑚𝑚 2 ) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên thanh ổn định được xác định:
Với: Z t 1: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe bên trái
Z p 1: Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe bên phải
2 = 2342(𝑁) Suy ra tải trọng lớn nhất tác dụng lên đầu thanh ổn định:
Mô men xoắn lớn nhất đã tác dụng lên thanh ổn định:
Và ứng suất tiếp lớn nhất: 𝜏 𝑆𝑚𝑎𝑥 = 𝑀 𝑆𝑚𝑎𝑥
Thay vào công thức ta có :
Vậy suy ra: τSmax < [τ] = 533,3 (N/mm 2 )
⇒ Thanh ổn định đủ bền