Thiết kế hệ thống treo xe tải 6,5 tấn

Lời nói đầu4Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO51.1. Lịch sử hình thành51.2. Công dụng và phân loại hệ thống treo51.2.1. Công dụng51.2.2. Phân loại61.2.2.1. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng61.2.2.2. Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi71.2.2.3. Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động8Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO92.1. Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo92.1.1. Các phương án bố trí92.1.2. Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí92.1.2.1. Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc92.1.2.2. Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc102.2. Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi102.3. Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn122.4. Các thông số cơ bản13Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC143.1. Tính phần tử đàn hồi nhíp143.1.1. Xác định tần số dao động143.1.2. Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp153.1.3. Tính độ cứng của nhíp203.1.4. Tính bền các nhíp223.1.5. Tính bền tai nhíp263.1.6. Tính kiểm tra chốt nhíp273.2.Tính toán giảm chấn293.2.1. Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg293.2.1.1. Hệ số cản của hệ thống treo:293.2.1.2. Tính toán hệ số cản của giảm chấn303.2.2. Xác định kích thước các van.323.2.2.1. Xác định kích thước van trả.343.2.2.2. Xác định kích thước van nén.383.2.3 Kiểm tra điều kiện bền403.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn403.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:413.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn423.2.4.1. Lò xo42Chương IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO SAU474.1. Tính toán nhíp474.1.1. Tính toán và chọn thông số chính474.1.2. Tính toán nhíp chính484.1.2.1. Chọn sơ bộ các thông số cơ bản484.1.2.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp:524.1.2.3. Kiểm tra bền các lá nhíp544.1.2.4. Tính bền tai nhíp584.1.2.5. Tính kiểm tra chốt nhíp594.1.3. Tính toán nhíp phụ614.1.3.1. Chọn thông các số chính:614.1.3.2. Tính độ cứng thực tế của nhíp :634.1.3.3. Kiểm tra bền các lá nhíp644.2.Tính toán giảm chấn cầu sau.684.2.1. Tính toán hệ số cản của giảm chấn684.2.2. Xác định kích thước các van.714.2.2.1. Xác định kích thước van trả.744.2.2.2. Xác định kích thước van nén.774.2.3. Kiểm tra điều kiện bền804.2.3.1. Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn:804.2.3.2. Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:814.2.4. Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn814.2.4.1. Lò xo81Chương V: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ BẢN865.1. Mục đích, yêu cầu của piston865.2. Vật liệu làm piston865.3. Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston865.4. Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết875.5. Quy trình công nghệ khi gia công piston875.5.1. Xác định đường lối công nghệ875.5.2. Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết875.6. Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công885.6.1. Nguyên công 1885.6.2. Nguyên công 2915.6.3. Nguyên công3955.6.4. Nguyên công 4975.6.5. Nguyên công 51015.6.6. Nguyên công 6. Kiểm tra104Chương VI: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC1056.1. Hư hỏng thường gặp1056.1.1. Bộ phận đàn hồi1056.1.2. Bộ phận giảm chấn1066.2. Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo107Kết luận109Tài liệu tham khảo110

Lời nói đầu 4

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 5

1.1 Lịch sử hình thành 5

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo 5

1.2.1 Công dụng 5

1.2.2 Phân loại 6

1.2.2.1 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng 6

1.2.2.2 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi 7

1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động 8

Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 9

2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo 9

2.1.1 Các phương án bố trí 9

2.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí 9

2.1.2.1 Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc 9

2.1.2.2 Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc 10

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 10

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 12

2.4 Các thông số cơ bản 13

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 14

3.1 Tính phần tử đàn hồi nhíp 14

3.1.1 Xác định tần số dao động 14

3.1.2 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp 15

3.1.3 Tính độ cứng của nhíp 20

3.1.4 Tính bền các nhíp 22

3.1.5 Tính bền tai nhíp 26

3.1.6 Tính kiểm tra chốt nhíp 27

3.2.Tính toán giảm chấn 29

3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg 29

3.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo: 29

3.2.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 30

3.2.2 Xác định kích thước các van 32

3.2.2.1 Xác định kích thước van trả 34

3.2.2.2 Xác định kích thước van nén 38

3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền 40

3.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn 40

3.2.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy: 41

3.2.4 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 42

3.2.4.1 Lò xo 42

Chương IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO SAU 47

4.1 Tính toán nhíp 47

4.1.1 Tính toán và chọn thông số chính 47

4.1.2 Tính toán nhíp chính 48

4.1.2.1 Chọn sơ bộ các thông số cơ bản 48

4.1.2.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp: 52

4.1.2.3 Kiểm tra bền các lá nhíp 54

4.1.2.4 Tính bền tai nhíp 58

4.1.2.5 Tính kiểm tra chốt nhíp 59

4.1.3 Tính toán nhíp phụ 61

4.1.3.1 Chọn thông các số chính: 61

4.1.3.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp : 63

4.1.3.3 Kiểm tra bền các lá nhíp 64

4.2.Tính toán giảm chấn cầu sau 68

4.2.1 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 68

4.2.2 Xác định kích thước các van 71

4.2.2.1 Xác định kích thước van trả 74

4.2.2.2 Xác định kích thước van nén 77

4.2.3 Kiểm tra điều kiện bền 80

4.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn: 80

4.2.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy: 81

4.2.4 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 81

4.2.4.1 Lò xo 81

Chương V: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHI TIẾT CƠ BẢN 86

5.1 Mục đích, yêu cầu của piston 86

5.2 Vật liệu làm piston 86

5.3 Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston 86

5.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 87

5.5 Quy trình công nghệ khi gia công piston 87

5.5.1 Xác định đường lối công nghệ 87

5.5.2 Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 87

5.6 Xác định lượng dư và chế độ cắt cho các nguyên công 88

5.6.1 Nguyên công 1 88

5.6.2 Nguyên công 2 91

5.6.3 Nguyên công3 95

5.6.4 Nguyên công 4 97

5.6.5 Nguyên công 5 101

5.6.6 Nguyên công 6 Kiểm tra 104

Chương VI: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 105

6.1 Hư hỏng thường gặp 105

6.1.1 Bộ phận đàn hồi 105

6.1.2 Bộ phận giảm chấn 106

6.2 Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo 107

Kết luận 109

Tài liệu tham khảo 110

Lời nói đầu

Ô tô là phương tiện quan trọng trong mạng lưới giao thông của các quốc gia, đặc biệt trong các quốc gia phát triển Vận tải bằng ô tô chiểm khoảng 80% tỉ trọng của ngành vận tải, nhu cầu vận tải lại không ngừng gia tăng cùng khả năng vận chuyển hàng hóa, con người một cách linh hoạt đa dạng, kể cả ở thành phố và nông thôn Điều đó chứng tỏ sự cấp thiết của phương tiện này, đòi hỏi sự quan tâm mạnh mẽ của mọi quốc gia.

Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

và đã vươn lên trở thành quốc gia có thu nhập trung bình Với việc mở cửa kêu gọi đầu tư, các khu công nghiệp, chế xuất ngày càng nhiều và mở rộng khắp cả nước cùng với hệ thống giao thông đường bộ đang dần hoàn thiện đòi hỏi sự luân chuyển vận tải hàng hóa phải nhanh chóng, kịp thời, giá thành rẻ Chính vì vậy, em nhận thấy dòng xe tải có tải trọng trung bình là phù hợp với bối cảnh nước ta hiện nay.

Mặc khác, ô tô cũng đòi hỏi sự an toàn, bền bỉ và tính tiện nghi ngày càng cao, vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những nhỉ tiêu quan trọng của xe Với những kiến thức được học trong nhà trường, cùng với sự

tìm hiểu thực tiễn cùng chủ trương nội địa hóa, em đã chọn đề tài: Thiết kế

hệ thống treo xe tải 6,5 tấn.

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn Nguyễn Tiến Dũng và các thầy cô khác trong bộ môn trong bộ môn nhưng do trình độ của em còn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm nên

đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót Em mong các thầy thông cảm và đóng góp thêm để em có thể làm tốt hơn trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO

1.1 Lịch sử hình thành

Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với sự phát triển của cácloại phương tiện giao thông vận tải Con người đã sử dụng sức kéo của độngvật trong các loại xe kéo, và đến khi ô tô được phat minh ra thì bánh xe cũngchỉ được liên kết cứng với thân xe và bánh xe không thể đàn hồi được Điềunày đã gây khó khăn lớn cho phương tiện khi hoạt động, đó là sự hạn chế vềtốc độ di chuyển; cũng như gây nguy hiểm do xuất hiện dao động mạnh củahàng hóa và người trên xe Do đó vấn đề dao động rất được quan tâm và làvấn đề quan trọng trên các phương tiện vận tải nói chung và đặc biệt trên ô tô

Năm 1888, J.B Dunlop phát minh ra lốp cao su có chứa khí nén bêntrong giúp tốc độ ô tô vượt qua 40 km/h Hơn thế, ô tô còn được bố trí hệ

thống liên kết giữa bánh xe và thân xe, hệ thống này được gọi là hệ thống

treo Trong hệ thống treo bánh xe được liên kết mềm với thân xe và lốp cao

su có chứa khí nén, giúp cho thân xe không bị va đập mạnh bởi các mấp môcủa mặt đường, đảm bảo thân xe chuyển động êm dịu bảo vệ tốt hàng hóa vàngười, hạn chế tải trọng phá hỏng nền

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo

Bộ phận đàn hồi: nối đàn hồi khung vỏ với bánh xe, tiếp nhận lực

thẳng đứng tác dụng từ khung vỏ tới bánh xe và ngược lại Bộ phận đàn hồi

có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kim loại(nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treobằng khí hoặc thuỷ khí)

Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động

bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài Việc biếnnăng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ô tô làgiảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được pittônggiảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu Ma sát giữachất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thànhnhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài

Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm

bảo cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làmnhiệm vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe

1.2.2 Phân loại

Hệ thống treo ôtô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phậnđàn hồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động

1.2.2.1 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng

Hệ thống treo phụ thuộc: là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bên

phải được liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nênkhi một bánh xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thìbánh xe bên kia cũng bị dịch chuyển Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc làcấu tạo đơn giản rẻ tiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các

xe có tốc độ chuyển động không cao lắm Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc cóphần tử đàn hồi là nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng

Hệ thống treo cân bằng: dùng ở những xe có tính năng thông qua cao

với 3 hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh

xe ở hai cầu liền nhau

Hệ thống treo độc lập: là hệ thống treo mà bánh xe bên phải và bánh

xe bên trái không có liên kết cứng Do đó sự dịch chuyển của một bánh xekhông gây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia Tùy theo mặt phẳng dịchchuyển của bánh xe mà người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịchchuyển bánh xe trong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thờitrong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệ thống treo độc lập chỉ sử dụng ởnhững xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xe cao, tuy nhiên kết cấu của bộphận hướng phức tạp, giá thành đắt

a) Treo phụ thuộc b) 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

Sơ đồ hệ thống treo.

1.2.2.2 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi

Phần tử đàn hồi là kim loại: nhíp lá, lò xo

Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi khí nén có bình chứa

là cao su kết hợp sợi vải bọc làm cốt; dạng màng phân chia và dạng liên hợp

Phần tử đàn hồi là thủy khí có loại kháng áp và không kháng áp.

Phần tử đàn hồi là cao su có loại làm việc ở chế độ nén và làm việc ở

chế độ xoắn

1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động

Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng đòn

và dạng ống

Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trongphần tử hướng

Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG

ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO

2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

2.1.1 Các phương án bố trí

2.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí

2.1.2.1 Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc

Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng, khoảng cách haibánh xe (được nối cứng) không thay đổi Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đốivới trường hợp treo độc lập Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bêntác dụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyềnlực bên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên

Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản.Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảodưỡng

2.1.2.2 Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc

Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khốilượng không được treo rất lớn Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khốilượng rầm thép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảmchấn Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bêntrong cầu cộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu Trongtruờng hợp là cầu dẫn hướng thì khối lượng của nó còn thêm phần các đònkéo ngang, đòn kéo dọc của hệ thống lái Khối lượng không được treo lớn sẽlàm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên cácđoạn đường gồ ghề sẽ sinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xekém đi

Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dướigầm xe Co hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả

hệ dầm cầu cũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải có khoảng khônggian đủ lớn Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nânglên, điều này không có lợi cho sự ổn định chuyển động của ôtô

Về mặt động học, hệ treo phụ thuộc còn gây ra một bất lợi khác là khimột bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịchcủa bánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược lại Điều đó gây mất ổnđịnh khi xe quay vòng

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi

Bộ phận đần hồi kim loại: Bộ phận đần hồi kim loại thường có 3 dạng

chính để lựa chọn: nhíp lá, lò xo xoắn và thanh xoắn

 Nhíp lá thường được dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treothăng bằng Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắpghép hợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của

bộ phận hướng Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn

giản, lắp ghép dễ dàng Vì thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiềuloại xe kể cả xe du lịch Nhíp lá ngoài nhược điểm chung của bộ phậnđần hồi kim loại còn có nhược điểm là khối lượng lớn.

 Lò xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập Lò

xo xoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phậnđàn hồi là lò xo xoắn phải có bộ phận hướng riêng biệt So với nhíp lá,

lò xo xoắn có trọng lượng nhỏ hơn

 Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sủ dụng trên một số hệ thốngtreo độc lập của ôtô So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớnhơn, trọng lượng nhỏ và lắp đặt dễ dàng

Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const) Độ êm dịu của xechỉ được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những

xe có tải trọng thường xuyên thay đổi Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loạiđược sử dụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay

Bộ phận đàn hồi bằng khí: Loại này có ưu điểm là độ cứng của phần

tử đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồiphi tuyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô Mặt khác tuy theo tải trọng có thểđiều chỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xokhí) cho phù hợp Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao Tuy nhiên

bộ phận đần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì cóthêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hướng riêng) Trên xe

du lịch thường chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng Còn đối với

xe tải, cũng được sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn Các loại xe đua bộphận đàn hồi dạng này được sử dụng nhiều dưới dạng hệ thống treo thủy khíđiều khiển được

Lựa chọn: Trong xu thế phát triển kinh tế chung hiện nay, nhu cầu nội

địa hóa ngành ôtô ngày càng được chú trọng Yêu cầu đặt ra cho người thiết

kế trước hết phải nhắm vào mục tiêu này Một vấn đề không kém phần quantrọng đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưngphải đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản choviệc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô

Qua những phân tich ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi,thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 6,5 tấn dựa trên xe cơ

sở là xe hino 6,5 tấn Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phứctạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp Trước hết với tình hình kinh

tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận đựơc sản xuấtnhíp Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do

đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô Nhíp còn

có thêm ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hư hỏng và phải sửachữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giao thôngphức tạp của nước ta hiện nay

Các bộ nhíp trước được lắp với khung xe qua các giá đỡ và được nốivới dầm cầu qua các quang treo nhíp Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chínhdài bằng nhau mục đích để cường hóa Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lánhíp chính không bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su Và ta chọnphương án thiết kế (I) và phương án thiết kế (II) cho cầu trước và cầu sau

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn

Giảm chấn sử dụng trên ôtô dựa theo nguyên tắc bằng cách tạo ra sứccản nhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ

để hấp thụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra Về mặt tác dụng

có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều Loại tác dụng 2 chiều có loạitác dụng đối xứng hoặc không đối xứng Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì

có nghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn

có tác dụng (thường là ở hành trình trả) Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do

cấu tạo của pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạngvan một chiều) với kích thước lỗ khác nhau Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trìnhtrả còn lỗ lớn có tác dụng ở hành trình nén Như vậy lực cản của giảm chấn ởhành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của

hệ thống treo Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2chiều

2.4 Các thông số cơ bản

Các thông số kỹ thuật của xe Hino seri 500 FC

Phân bố trọng lượng xe toàn phần (đủ tải)

lên cầu trước

lên cầu sau

36000N67750NTrọng lượng bản thân

phân ra cầu trước

phân ra cầu sau

14400N15000N

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO

TRƯỚC

Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năngcủa bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng Ngoài ra nhíp bán elíp còn thựchiện một chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lênkhung xe

3.1 Tính phần tử đàn hồi nhíp

3.1.1 Xác định tần số dao động

Hệ thống treo là đối xứng hai bên, vì vậy khi tính toán hệ thống treo ta chỉcần tính toán cho một bên Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treotrước:

Trọng lượng không được treo (Got):

Trọng lượng được treo (Gdt):

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉtiêu đã đề ra Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển độngnhư tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động

Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu,

đó là chỉ tiêu tần số dao động Chỉ tiêu này được lựa chọn như sau:

Tần số dao động của xe: n=60120(lần/phút) Với số lần như vậy thì ngườikhoẻ mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững

Ta có:

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (m)

Nếu n<60 (lần/phút) thì càng tốt đối với sức khoẻ con người nhưng độvõng tĩnh của hệ thống treo rất lớn nên khi kiểm nghiệm thì lại không đủ cứngvững

Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con ngườidẫn đến mệt mỏi, ảnh hưởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe

Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trước: ntr=80 (lần/phút)

3.1.2 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

Hình 2.4Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểmtiếp xúc của nhíp với dầm cầu Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α,

vì vậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực X góc α phải làmcàng nhỏ nếu có thể Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảmbảo cho quang nhíp không vượt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng).Khi ôtô chuyển động không tải thì góc α thường chọn không bé hơn 5o Khitải trọng đầy góc ỏ có thể đạt trị số 4050o Để đơn giản tính toán chúng ta sẽkhông tính đến ảnh hưởng của lực X

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:

Z bx=Gđt+Got=17375+1250=18625(N)

Chọn chiều dài lá nhíp chính:

Đối với nhíp trước của xe tải:

L=(0,220,35)Lx

Lx: chiều dài cơ sở của xe: 435 (cm)

L=(0,220,35).435=95,7 162(cm)

Chọn chiều dài lá nhíp chính L = 145 (cm)

Xác định số lá nhíp và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:

Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng độngcủa nhíp Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kểđến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyểnsang xác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳbảo dưỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp,

bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết

Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vìvậy khi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp.Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọngngang, dọc và mômen xoắn Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lánhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứngsuất Nếu nhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặngnhọc hơn, gây nên các va đập giữa ụ nhíp và khung xe

Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà cònkết hợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học củanhíp

Chọn chiều dày các lá nhíp chính: h=10 mm

Tỷ số giữa chiều rộng và chiều dày của là nhíp chọn trong giới hạn:

Chọn tất cả các lá nhíp có bề rộng bằng nhau b=8(cm)

Nếu chiều rộng của lá nhíp quá nhỏ thì nhíp sẽ không đủ bền, còn nếuchiều rộng của lá nhíp quá lớn thì khi thân ôtô bị nghiêng ứng suất xoắn ở lánhíp chính và các lá tiếp theo sẽ tăng lên

Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà cònchịu lực ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tainhíp, chỉ có một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc Do vậy

để tăng độ bền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhípchính và chiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính Để có thể nhận được độvõng tĩnh cực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải được kếtcấu bởi các lá nhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.Chọn số lá nhíp là 9, ta chia số nhíp làm 2 nhóm:

li: chiều dài lá nhíp thứ i

ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i

j = 2bh /12 = 2.8.1 /12 = 1,33 (cm )

Mà = 650 mm l3=550 ; l4=480 ; l5=410 ; l6=340 ; l7=270 ; l8=195;l9=115

Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp đượctính theo công thức sau:

Do trong bộ nhíp có 2 lá nhíp cái có chiều dài và chiều dày giống nhau nên ta

coi 2 lá nhíp cái là lá thứ nhất với: Ta có bảng giá trị sau: (mm)

Khi tính toán chỉ tính cho 1/2 lá nhíp nên có các giả thiết:

Coi nhíp là loại 1/4 elíp với 1 đầu được gắn chặt, một đầu chịu lực

- Bán kính cong của các lá nhíp bằng nhau, các lá nhíp chỉ tiếp xúc

với nhau ở các đầu mút và lực chỉ truyền qua các đầu mút

- Biến dạng ở vị trí tiếp xúc giữa 2 lá nhíp cạnh nhau thì bằng nhau

Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá như phần tính toán trước.

Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau Tương tự tại điểm S biếndạng lá thứ k-1 và lá thứ k bằng nhau

Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :

Sử dụng công thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúc giữa

2 lá nhíp và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 phươngtrình với n-1 ẩn là các giá trị X ,…X

Hệ phương trình đó như sau :

Trong đó:

lk: chiều dài tính toán;

Jk: mô men quán tính của các tiết diện lá nhíp với b là chiềurộng lá nhíp, hk là chiều dày lá nhíp thứ k

Giải phương trình trên bằng phương pháp thế lần lượt từ dưới lên trên

Tính ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm:

Mô men tại điểm A:

MA = Xk(lk – lk+1)

Mô men tại điểm B:

MB = Xklk - Xk+1lk+1

Mô men chống uốn:

Mô men chống uốn tại tiết diện tính toán:

Đối với 2 lá nhíp cái:

Đối với các lá nhíp còn lại

Khi đó, ứng suất sinh ra trong mỗi lá nhíp đều nhỏ hơn ứng suất cho phép củavật liệu = 600 (N/mm2), do đó các lá nhíp đủ bền.

: hệ số bám của bánh xe với đất Lấy  = 0,7

Zbx: phản lực của đất lên bánh xe

Theo phần trên ta có Zbx= 18625(N)

Pkmax=0,7 18625=13037(N)

Tai nhíp làm việc theo uốn, nén (hoặc kéo)

ứng suất uốn ở tai nhíp là:

uốn

ứng suất nén (hoặc kéo) ở tai nhíp là:

Chốt nhíp được kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:

chèn dập

3.2.Tính toán giảm chấn

Sự cản chấn động ở hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn

mà còn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thốngtreo Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằngcách thiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số màchúng ta kiểm soát được, tức là lực cản chấn động của giảm chấn ảnh hưởngdập tắt chấn động của các yếu tố không kiểm soát được là không lớn lắm, vìvậy khi thiết kế giảm chấn, ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo

là sự cản dao động của giảm chấn Khi làm việc, giảm chấn phải thực hiệnđược nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đối của phần được treo vàphần không được treo

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông

số ban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bốtrí của giảm chấn Sau đó, ta xác định kích thước các lỗ, van của giảm chấn

Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động người ta sử dụng

hệ số dập tắt chấn động tương đối như sau:

Trong đó: C: độ cứng của hệ thống treo

M: khối lượng được treo tính trên một bánh xe

: hệ số dập tắt chấn động (ở các ôtô hiện nay  = 0, 150, 3)

Chọn Ktr=3Kn (2)

Như ta đã tính ở phần trên, tổng hành trình của bánh xe tính từ vị trí ôtô

bắt đầu chịu tải đến vị trí hành trình lớn nhất là 20 (cm) Từ đó ta có thể chọn trước hành trình làm việc của giảm chấn là 20 (cm) với góc đặt giảm chấn ở

phía trước là 90 độ so với phương thẳng đứng.

Các thông số chọn trước của giảm chấn

3.2.2 Xác định kích thước các van.

Hình 2.13

- Ta có phương trình Bécnuli cho toàn dòng chất lỏng thực (tại mặt cắt 1-1

và 2-2) không nén được, lực khối là trọng lực (trục oz hướng lên trên):

độ cao hình học z giữa hai mặt cắt là rất nhỏ (bằng chiều cao lỗ) nên ta bỏ

qua đại lượng này khi tính toán Chất lỏng chuyển động trong lỗ van ở chế độchảy rối do đó hệ số =1

Tổn thất năng lượng trung bình dọc theo dòng chảy hw1-2 chính là đạilượng biến năng lượng chuyển động của dòng chất lỏng thành nhiệt năng do

ma sát của chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, chất lỏng với thànhxylanh Vì vậy khi tính toán giảm chấn, tổn thất năng lượng sẽ được đặctrưng bởi hệ số dập tắt dao động của giảm chấn, nghĩa là vế phải của phươngtrình Bécnuli sẽ không có đại lượng hw1-2 mà thay vào đó là hệ số tắt chấn (theo phần trên =0,2)

F: diện tích tiết diện cắt ngang của dòng chất lỏng

v: vận tốc trung bình của dòng chất lỏng tại mặt cắt

fv: tổng diện tích các lỗ van

: hệ số tổn thất lưu lượng của lỗ do dòng chảy bị đột thu, đột mở

Hệ số tổn thất lưu lượng trung bình =0,5

Chất lỏng tiêu tốn trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức:

Q=Fv1 (2)

Trong đó:

Q: lưu lượng mà piston đẩy đi trong một đơn vị thời gian

F: diện tich làm việc hiệu dụng của piston

v1: vận tốc dịch chuyển tương đối của piston và xilanh

Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nênQ=Q’ Từ (1) và (2) ta có phương trình:

lực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúcnày áp suất dầu không cao lắm Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ điqua các lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông

và với vận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số

- Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van trả nhẹ:

- Ft diện tích làm việc hiệu dụng của piston ở hành trình trả:

- Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van trả:

Trong đó:

: Tổng diện tích lỗ van trả nhẹ và trả mạnh

- Lực cản trong hành trình trả mạnh:

Lực cản trong trường hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹcộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

v1: vận tốc tương đối piston và xilanh khi trả nhẹ v1=0,3(m/s)

v2: vận tốc tương đối piston và xilanh khi trả mạnh Xét tại vận tốcv2=0,5(m/s)

Đường kính một lỗ là:

Vậy van trả mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1(mm)

3.2.2.2 Xác định kích thước van nén.

Xác định kích thước van nén nhẹ

Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s) Khi xe làmviệc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc nàylực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúcnày áp suất dầu không cao lắm Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ điqua các lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông

và với vận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số

- Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van nén nhẹ:

- Diện tích làm việc hiệu dụng của piston ở hành trình nén:

Fn= Trong đó: dp: đường kính piston dp=0,04(m)

là lúc này áp suất dầu rất cao Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏng lúc này có

áp suất rất cao làm mở hết các van nén, tức là diện tích lưu thông là tối đa và

ở vận tốc trên thì thiết diện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộnghơn được nữa, như thế diện tích lưu thông là hằng số

Giai đoạn van nén mạnh bắt đầu mở đến khi mở hoàn toàn là giai đoạnchuyển tiếp hay giai đoạn quá độ Giai đoạn này xảy ra ở thời gian rất nhỏ, vìvậy ta bỏ qua không xét đến giai đoạn này

- Từ công thức (3.b.3) suy ra tổng diện tích van nén:

Trong đó: : Tổng diện tích lỗ van nén nhẹ và nén mạnh

- Lực cản trong hành trình nén mạnh:

Lực cản trong trường hợp nén mạnh bằng lực cản trong hành trình nénnhẹ cộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

Đường kính một lỗ là:

Vậy van nén mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,7(mm)

3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền

3.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn

- Nhiệt lượng lớn nhất toả ra khi giảm chấn làm việc trong một giờ đượcxác định theo công thức: