thiết kế hệ thống treo xe tải 2,5 tấn

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống treo : 4 Bộ Phận Đàn Hồi 5Bộ Phận Hướng 6 Khung Xe *Bộ phận đàn hồi : làm giảm tải động tác dụng lên khung vỏ ôtô,tạo lên độ êmdịu khi ôtô chuyển đ

Mục Lục

Chương I: Giới thiệu về hệ thống treo

và lựa chọn phương án thiết kế trang (4…15)

I :1 : Giới thiệu:

1:a: công dụng trang 4

1:b:phân loại trang 4

1:c:các yêu cầu hệ thống treo trang 4

1.giới thiệu xe tham khảo trang (14-15) 2.lựa chọn phương án thiết kế trang (15-16)

Chương II: Tính Toán Bộ Phận Đàn Hồi :

I : Tính Toán Bộ Phận Đàn Hồi Cầu Trước:

A:Tính Toán Sơ Bộ trang (16-26) B: Kiểm Tra Nhíp trang (26-40) C: Tính Bền nhíp trang ( 40-44)

Chương III : Thiết Kế Giảm Chấn:

1.Tính toán hệ số cản của giảm chấn; trang(44-47) 2.Xác định lực cản của giảm chấn trang 47

3 Đường đặc tính của giảm chấn trang 48

II Kiểm Tra Và Sửa Chữa ;

1 Nhíp trang(50-51)

giảm chấn trang 51

Chương V Kết Luận: trang (51-52)

LờiNói Đầu

Ô tô đã được xuất hiện trên thế giới cách đây khá lâu Từ đó đến nay nó không ngừng được cải biến và hoàn thiện Đặc biệt ,trong thập kỷ vừa qua ngành công nghệ chế tạo ôtô đã có phát triển vượt bậc về mọi mặt trong kỹ thuật cũng như trong mẫu mã và hình

dáng.

Trong ngành sản xuất chế tạo ôtô ,xe tải chiếm một tỷ lệ tương đối lớn và chủ yếu phục vụ cho việc vận chuyển hàng hóa.Vì vậy xe tải phải thường xuyên di chuyển trên các đoạn đường khác nhau và khi

xe chạy trên các đoạn đường không bằng phẳng sẽ phát sinh ra các dao động.Những dao động trên xe sẽ ảnh hưởng tới hàng hóa,tuổi thọ của xe và người lái Nếu dao động của xe nằm ngoài phạm vi dao động cho phép ( 80 ÷ 120 dao động/ phút)sẽ làm tăng lỗi điều khiển của người lái,gây ra hàng loạt lỗi nguy hiểm cho con người và hàng hóa và ảnh hưởng đến tuổi thọ của xe ,hàng hóa và người lái Do đó,ỏ nhiều nước trên thế giới và ỏ trong nước ta hiện nay giao thông còn nhiều hạn chế,dao động của xe cần phải được chú ý đặc biệt là

xe tải

Hơn nữa, ngành công nghiệp ôtô của nước ta trong năm tới,khi đất nước ta đã là thành viên của WTO chúng ta cần phải nội địa hàng hóa từng phần,tiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ôtô.Không dừng lại ở đó ,chúng ta đã bắt đầu quan tâm đến tính êm dịu,tính

an toàn chuyển động …hay nói cách khác là tính năng động học của ôtô,từ đó có cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng ở nước ta Để hoàn thiện mục tiêu này ,chúng ta phải thiết kế các cụm,các chi tiết sao cho phù hợp với điều kiện sử dụng ở việt nam và phải đảm bảo tính công nghệ.

Trước điều kiện thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành

ôtô em được giao nhiệm vụ : ( Thiết Kế Hệ Thống Treo Xe Tải 2,5

Tấn)trên cơ sở tham khảo xe HI NO

1.b) Phân Loại :

Hệ thống treo có thể phân loại như sau:

+Theo bộ phận hướng ;treo độc lập và treo phụ thuộc

+Theo phần tử đàn hồi ; Nhíp ,Lò Xo Trụ ,Khí Nén ,Thủy Khí ,Cao Su và Loại Liên hợp

1.c)Các Yêu Cầu Đối Với Hệ Thống Treo :

+ Đảm bảo yêu cầu tần số dao động riêng thích hợp cho phần được treo (phụ

thuộc chủ yếu vào độ võng tĩnh ft )

+ Có độ võng hợp lý không sinh ra va đập lên các ụ hạn chế bằng cao su + Có độ dập tắt dao động hợp lý

+ Đảm bảo vỏ ôtô không bị nghiêng khi quay vòng và khi phanh

+ Đảm bảo chiều rộng cơ sỏ và các góc đặt của trụ đứng của bánh xe dẫn

hướng không thay đổi

+ Đảm bảo sự tương thích giữa động học bánh xe dẫn hướng và động học

Ngoài ra,trong một số hệ thống treo có sử dụng bộ phận ổn định ngang.

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống treo :

4) Bộ Phận Đàn Hồi 5)Bộ Phận Hướng 6) Khung Xe

*Bộ phận đàn hồi : làm giảm tải động tác dụng lên khung vỏ ôtô,tạo lên độ êmdịu khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng.Bộ phận đàn hồi chỉ truyền các lực theo phương thẳng đứng.Trên hình 1 bộ phận đàn hhồi được thể hiện bằng lò xo trụ số 4

Bộ phận giảm chấn có nhiệm vụ dập tắt dao động tương tác giữa khung vỏ và bánh xe sinh ra trong quá trình chuyển động.Hiện nay, trên các ôtô đều sử dụng giảm chấn thủy lực Trong giảm chấn thủy lực,năng lượng dao động được

chuyển hóa thành nhiệt năng làm nóng chất lỏng công tác,rồi sau đó tỏa ra ngoài qua vỏ giảm chấn Trên hình 1 giảm chấn 3 được thể hiện dưới xy lanh thủy lực với các lỗ tiết lưu trên piston

2.2) Bộ Phận Đàn Hồi :

** Bộ phận đàn hồi có thể gồm một hoặc nhiều phần tử kim loại.Các phần

tử đàn hồi bằng kim loại hoặc phi kim Các phần tử đàn hồi bằng kim loại

thường là nhíp ,lò xo trụ và thanh xoắn.các phần tử đàn hồi bằng phi kim có thể

là cao su ,khí nén hoặc thủy lực Trên thực tế các phần tử đàn hồi bằng kim loại được sử dụng thực tế hơn

Hình 2: Phần Tử Đàn Hồi Nhíp :

* Nhíp được chế tạo từ các lá thép uốn cong theo biên dạng xác định và được

bó với nhau thành bộ Hiện nay,nhíp được sử dụng rất rộng rãi trong các hệ thống treo phụ thuộc trên hầu hết các loại ôtô.Ưu điểm nổi trội của nhíp là có thểthực hiện nhiều chức năng :trong hệ thống treo nhíp ,nhíp còn tham gia bộ phận hướng và tham gia một phần vào việc dập tắt dao động do có ma sát giữa các lá nhíp

lò xo trụ nhất thiết phải có bộ phận hướng và bộ phận giảm chấn

Thanh Xoắn : Được chế tạo từ thép có độ đàn hồi cao,thường có tiết diện tròn

ở hai đầu thanh xoắn có các then ,nhờ có các then này mà thanh xoắn được nắp một đầu lên khung xe một đầu với hệ thống treo Khi khoảng cách giữa cầu xe và khung xe thay đổi (có dao động) thanh xoắn bị xoắn lại tạo lên lực đàn hồi trong hệthống.cũng tương tự như với lò xo trụ.hệ thống treo sử dụng thanh xoắn phải có bộ phận hướng và giảm chấn

Hinh 4: Thanh Xoắn

 Các phần tử đàn hồi bằng phi kim loại được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là ụ cao su và các phần tử đàn hồi khí nén Các ụ cao su thường được

sử dụng kết hợp với các phần tử kim loại khác dưới dạng là các ụ hạn chế hành trình

Phần tử đàn hồi khí nén : là một bầu chứa khí nén được chế tạo từ vật liệu cao su và các sợi chịu lực có khả năng biến dạng và có hình dạng thích

hợp Một trong ưu điểm của phần tử khí nén là có thể thay đổi được độ cứng của

hệ thống treo bằng cách thay đổi tỷ số nén.Hơn nữa người ta có thể tạo được các đường đặc tính đàn hồi khác nhau tùy theo hình dạng của bầu chứa khí

Ngoài ra,trên một số loại ôtô có sử dụng phần tử thủy khí vừa thực hiện chức năng của bộ phận đàn hồi đồng thời thực hiện chức năng của bộ phận giảm chấn

2.3) Bộ Phận Hướng:

Đối với hệ thống treo phụ thuộc ,nhíp vừa là bộ phận đàn hồi vừa là bộ phận

hướng ,còn trong hệ thống treo độc lập bộ phận hướng thường là các thanh đòn

Hệ thống treo độc lập cho phép cải thiện tính điều khiển ,tính ổn định và độ êm dịu chuyển động của ôtô.Trên các loại ôtô hiện nay thường gặp một số dạng treo độc lập sau :Treo loại nến (còn gọi treo McPheson),treo một đòn ,treo hai đòn hìnhthang lái ,treo hai đòn hình bình hành

2.3.1) Hệ thống treo McPheson (Hình 5 )đảm bảo động học bánh xe tốt nhất trong số các dạng treo độc lập với hệ thống treo này khi dao động bánh xe dịch chuyển theo trục 1 ,vì vậy bánh xe luôn nằm trong mặt phẳng thẳng đứng ,đồng thời bề rộng cơ sở hầu như không thay đổi do góc nghiêng của trục 1 rất nhỏ

Treo McPherson thường được sử dụng ở các bánh xe dẫn hướng.Tuy nhiên, trong

hệ thống treo loại này ma sát trong bộ phận ghướng tương đối lớn ,hơn nữa việc bố trí trên xe gặp khó khăn nên phạm vi sử dụng bị hạn chế

2.3.2) Hệ thống treo với bộ phận hướng một đòn được thể hiện trên hình 6 Kết cấu hệ thống treo loại này đơn giản,nhưng động học bánh xe không tốt do khi dao động bánh xe quay quanh một điểm tạo lên góc lệch α lớn đồng thời thay đổi bề rộng wB cũng lớn vì vậy,bánh xe loại này không lên sử dụng cho bánh xe dẫn hướng xung quanh trụ đứng.Hơn nữa, bề rộng cơ sở thay đổi nhiều nên trong quá trình dao động ,các bánh xe trượt trên mặt đường gây ra hiện tượng mòn bánh xe và giảm tính ổn định,điều khiển của ôtô.Với những lý do trên ,hiện tượng hướng này chỉ sử dụng cho các bánh xe cầu sau

B

Hình 6: Bộ Phận Hướng 1 đòn :

2.3.3)Hệ thống treo với bộ phận hướng có hai đòn được thực hiện theo hai phưong

án :

+ Hai đòn có kích thước bằng nhau

+ Hai đòn có kích thước khác nhau

Ở hệ thống treo có bộ phận hướng hình bình hành ,khi bánh xe dao động nó vẫn luônnằm trong mặt phẳng thẳng đứng,nghĩa là không tạo lên góc lệch α như ở hệ thống treo một đòn.Tuy nhiên,tuy nhiên với hệ thống treo này chiều rộng cơ sở wB thay đổi nhiều khi dao động

B

h

Hình 7:Bộ phận hướng hình bình hành có hai đòn bằng nhau

Để giảm mức độ thay đổi bề rộng cơ sở wB trong quá trình dao động của cácbánh xe người ta sử dụng bộ phận hướng hai đòn hình thang theo hình 8 Bộ phận hướng với hai đòn không bằng nhau cho phép giảm mức thay đổi bề rộng cơ sở wB

và góc α xuất hiện ở đây cũng rất nhỏ nên có ưu điểm rõ rệt so với bộ phận hướng một đòn hoặc bộ phận hướng hai đòn hình bình hành

h

Hình 8 :Bộ phận hướng hình thang có 2 đòn không bằng nhau:

2.4) Bộ Phận Giảm Chấn :

Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của giảm chấn :

1 )cần đẩy piston 2) Xy lanh 3)van nén 4) Lò Xo

5)van nén 6) Van Trả 7)piston 8) van trả

9)vỏ ngoài xy lanh 10) Van chứa

1

2

3 4 5 10 6

7 8

9

A

B C

Hình 9 : Giảm Chấn

Các bộ phận cơ bản của giảm chấn thủy lực gồm có xy lanh 2 piston 7 trên piston

có bố trí các ban nén 3 và các van trả 8 Cần piston được nối với khung vỏ ôtô ,còn

vỏ giảm chấn được nối với dầm cầu Khi ôtô dao động ,khoảng cách giữa vỏ xe và dầm cầu thay đổi làm cho piston dịch chuyển lên xuống trong xylanh làm tạo lên cáchành trình nén và trả Nhờ có sự dịch chuyển của piston trong xy lanh ,chất lỏng bị dồn qua các van (nén và trả ) có tiết diện lưu thông rất nhỏ chính các tiết lưu này sinh đã có tác dụng dập tắt dao động Diện tích tiết diện lưu thông của các van đueược thiết kế sao cho tạo được lực cản thích hợp

Ở hành trình nén ,khung xe và dầm cầu đi lại gần nhau Lúc này chất lỏng trong khoang B bị nén tạo lên áp xuất cao nên van trả 8 đóng lại và van nén 3 mở ra,chất lỏng bị dồn từ khoang B sang khoang A qua van 3 Do tiết diện lưu thông rất nhỏ nên ma sát nhớt ở đây tạo lên lực cản lớn chống lại dòng chảy chất lỏng ,nghĩa là chống lại chuyển động của piston hay nói cách khác cản trỏ quá trình dao động

Ở hành trình trả ,khung xe và dầm cầu đi xa nhau và quá trình này sảy ra như sau:

Do trong khoang A của giảm chấn,cần piston chiếm một thể tích nhất định ,nên trong quá trình chuyển động của piston sự thay đổi thể tích của các khoang trên và

dưới không bằng nhau vì vậy,nên các giảm chấn cần có thêm khoang phụ C để bù sựchênh lệch trên Chẳng hạn,ở hành trình nén ,thể tích được giải phóng trong khoang

A nhỏ hơn thể tích bị chiếm chỗ trong khoang B ,vì vậy một phần chất lỏng trong khoang B phải dồn sang khoang C qua van nén 5.Ngược lại,ở hành trình trả thể tích được giải phóng trong khoang B lớn hơn thể tích bị chiếm chỗ trong khoang A ,nên lượng chất lỏng từ khoang A đi sang khoang B không đủ để điền đầy khoang này,vì vậy,một phần chất lỏng sẽ được dồn từ khoang B vào khoang C qua van trả 6

Như vậy,trong quá trình dao động ,chất lỏng chuyển động qua các tiết lưu và ma sát nhớt tại đây sẽ làm chất lỏng bị nóng lên.Nghĩa là một phần năng lượng dao động

bị hấp thụ tại giảm chấn và tạo thành nhiệt năng làm cho giảm chấn nóng lên Lượngnhiệt này sau đó tỏa ra ngoài không khí qua vỏ giảm chấn

II ) LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ :

1 )Giới thiệu xe tham khảo :

Xe hino 2,5 tấn :là loại xe có tính việt rã cao thường chuyển động trên các đoạn đường phức tạp

Do đó hệ thống treo cần phải đảm bảo an toàn và bền tốt

Các thông số cơ bản của xe hino

Khi không tải :

Tải trọng cầu trước : 7600 (N)

Tải trọng cầu sau : 8000 (N)

Khi đủ tải :

Tải trọng cầu trước : 10200 (N)

Tải trọng cầu sau : 14300 (N)

Xe thiết kế là xe tải 2,5 tấn ,thường xuyên phải chịu tải trọng lớn và hoạt động trên địa hình phức tạp ,đòi hỏi tính việt dã cao nhưng độ êm dịu của xe không

cao.Dựa vào loại xe tham khảo và loại xe thiết kế ta chọn hệ thốnh treo phụ thuộc

Loại hệ thống treo này độ êm dịu của xe không cao nhưng kết cấu đơn giản,có khoảng sang gầm xe lớn thích hợp cho việc đi trên địa hình phức tạp

2.2) Chọn loại bộ phận đàn hồi :

Đối với hệ thống treo phụ thuộc,ta dùng bộ phận đàn hồi là nhíp lá đồng thời nó cũng là bộ phận hướng Điều này làm cho hệ thống treo đơn giản và lắp ghép dễ dàng

2.3.) Chọn bộ phận giảm chấn :

Ta chọn loại giảm chấn hai chiều không đối xứng.về mặt kết cấu ta chọn loại giảm chấn kiểu thủy lực loại ống lồng.Giảm chấn ống lồng có áp xuất chất lỏng nhỏ ( từ 2,5  5 MN/ 2

m ),thoát nhiệt tốt phù hợp xe tải

Chương II : TÍNH TOÁN BỘ PHẬN ĐÀN HỒI

I) Tình toán bộ phận đàn hồi cầu trước:

A) Tính toán sơ bộ

1: Khối lượng được treo :

Là phần khối lượng từ khung vỏ xe tác dụng xuống cầu xe

Thiết kế hệ thống treo phải đảm bảo độ êm dịu theo các tiêu chuẩn đề

ra Hiện nay,có rất nhiều tiêu chuẩn để đánh giá độ êm dịu chuyển động.Như tần

số dao động ,gia tốc dao động ,vận tốc dao động…

Trong đồ án tốt nghiệp này em chỉ chọn tần số dao động là chỉ tiêu đánh giá

độ êm diụ của xe Chỉ tiêu này được nựa chọn như sau.Chọn tần số dao động của

xe : n = 60  120 (dao dộng /phút) Với tần số dao động như vậy thì sức khỏe của người lái và hàng hóa được đảm bảo an toàn

+ Ta có độ võng toàn bộ của hệ thống treo :

G

5: Chọn chiều dài của lá nhíp chính:

+Đối với nhíp cầu trước ta có thể dùng công thức thực nghiệm sau:

 :là hệ số biến dạng nhíp ta chọn nhíp có gia cường  = 1,4

L : chiều dài cơ sở của lá nhíp chính tính bằng (mm)

l1,l2 : Chiều dài từ hai đầu lá nhíp đến giữa cầu xe

m c h

E

  (3)

Trong đó :  : là hệ số biến dạng của nhíp

L :Chiều dài của lá nhíp chính

9: Tính số lượng các lá nhíp :

4,53

10 6.

10: Xác định chiều dài của lá nhíp :

i-1

p

i i i

Trong đó: Jn momen quán tính của lá nhíp cuối cùng

 hệ số ảnh hưởng đến sự gia tăng ứng suất chọn =1,2

Vậy ta có :momen quán tính của lá nhíp cuối cùng dùng công thức

Vậy ta có momen quán tính của lá nhíp thứ 9 là J5 =J0/5 (10)

Thay các giá trị vào (8) ta có : K=0,9375

Khi bắt nhíp nên xe ,Ta dùng đai hình chữ U khóa chặt nhíp vào cầu xe Coi như nhíp bị ngàm cứng ở đầu xe Do vậy khi tính toán để thuận tiện ta chỉ tính 1/2

số lá nhíp bị ngàm chặt một đầu phần còn lại tính tương tự

Chiều dài cơ sở của 1/2 lá nhíp thứ nhất : L1 =l1/2=1200/2 =600 (mm)

Chiều dài hiệu dụng của ½ lá nhíp thứ nhất :

L1= l1 -0,5dc =600 -50 =550 (mm)

Hệ số kế đến sự tăng ứng suất của lá nhíp: chọn 1 =0,7 , 2 =0,8 , 3 =0,9

 = 1 cho các lá nhíp tiếp theo các hệ số này được xác định theo kinh nghiệm Xét lá nhíp thứ nhất : ứng suất tiết diện bắt nhíp tại ngàm ở chế độ tải tĩnh theo phương x

9 1

7,215

3,0.10 10

1 1

2 6

9 2

2 2 2

k ci E

R R h



 (15) Trong đó :  k0: ứng suất lắp ghép khi xiết bulông trung tâm nằm trong

L R



  (16) Trong đó : y1 là độ võng tương đối được xác định từ tải trọng với hệ thống treo hiện nay thì y1 =0

y2 là biến dạng dư của nhíp khi xiết

k k

