đánh giá chất lượng hệ thống treo xe uaz-31512

Với phạm vi đề tài: “ Đánh giá chất lợng hệ thống treo xe 31512’’ do điều kiện thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài chỉ tập trungchủ yếu nêu công dụng, yêu cầu của hệ thống treo,

lời nói đầu

Cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật công nghệchế tạo ôtô trên thế giới ngày càng đợc hoàn thiện, cải tiến và nâng cao Đápứng những mục tiêu chủ yếu về tiện nghi trên xe, tốc độ xe, tính năng thôngqua của xe, đảm bảo sử dụng thuận tiện, nhẹ nhàng và chính xác với tính kinh

tế cao nhất

Hệ thống treo trên xe là một bộ phận quan trọng, nó ảnh hởng trực tiếp

đến khả năng điều khiển của ngời lái tính ổn định của xe, đảm bảo độ êm dịucho các thiết bị trên xe và hành khách có thể hoạt động bình thờng

ổn định chuyển động của xe ở tốc độ cao, khi quay vòng, thông quacác địa hình phức tạp là một chức năng quan trọng của hệ thống Vì vậy hệthống treo ngày càng không ngừng đợc cải tiến và hoàn thiện.

Hiện nay ở nớc ta phơng tiện giao thông bằng ôtô đã đợc sử dụng tơng

đối phổ biến, chủng loại thì tơng đối đa dạng của rất nhiều các hãng xe lớntrên thế giới

Để có thể ngày càng tiếp cận với ôtô hiện đại, phát huy tốt tính năng kỹthuật của xe nắm chắc các kết cấu hệ thống để có thể điều chỉnh, sửa chữatrong quá trình sử dụng, nâng cao tính hiệu quả Cần đi vào nghiên cứu sâucác hệ thống - trong đó có hệ thống treo

Với phạm vi đề tài: “ Đánh giá chất lợng hệ thống treo xe 31512’’ do điều kiện thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài chỉ tập trungchủ yếu nêu công dụng, yêu cầu của hệ thống treo, đánh giá chỉ tiêu chất lợngcủa hệ thống treo và phân tích đặc điểm kết cấu của hệ thống treo, tính toándao động, tính toán nghiệm bền cho một số chi tiết, bộ phận của hệ thống treo.Trong phần xây dựng đặc tính tần số biên độ dao động treo trớc, treo sau vàkhảo sát dao động xe UAZ-31512 tôi đã dùng phần mềm toán học Math cadProfessional để giải Do vậy làm cho quá trình mô phỏng dao động của xethêm sinh động, ngắn gọn nhng dõ dàng

UAZ-Nội dung của đồ án gồm 4 phần chính sau:

Phần I: Đặt vấn đề

Phần II: Phân tích đặc điểm hệ thống treo

Phần III: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo

Phần IV:Kết luận

Phần I: Đặt vấn đề.

1.1 Giới thiệu xe:

ôtô UAZ-31512 là xe con hai cầu chủ động có tính năng thông quacao đợc sử dụng chủ yếu trong quân đội với chức năng chủ yếu là xe chỉ huy

đã đợc nhập vào Việt Nam từ nhiều năm nay Vỏ xe có 4 cửa, xe có phủ bạt,thành xe sau có thể mở đợc Động cơ bố trí trong khoang phía trớc, do đógiảm chiều dài có ích của xe, nhng có nhợc điểm là tăng trọng lợng bám chocầu trớc Lốp dự phòng để ở giá phía sau Biến thể của nó là xe UAZ- 3151

Sau đây là hình dáng kích thớc UAZ- 31512:

- Ph©n ra cÇu tríc

- Ph©n ra cÇu sau

KgKgKg

20709201150

5 Khèi lîng phÇn kh«ng treo

- Ph©n ra cÇu tríc

- Ph©n ra cÇu sau

KgKgKg

410210200

- ChiÒu réng

- ChiÒu cao

mmmmmm

402517851990

16 Thø tù lµm viÖc cña xi lanh 1-2-4-3

Tû sè truyÒn cao

Tû sè truyÒn thÊp

1,001,94

Tû sè truyÒn c¬ cÊu l¸i

Tr vÝt- cl¨n20,3

350000350000

ý muốn và giảm các tải trọng va đập cho xe khi chuyển động trên địa hìnhkhông bằng phẳng Ngoài ra hệ thống treo còn dùng để truyền các lực và mômen tác động giữa bánh xe và khung xe (vỏ xe).

Hệ thống treo hoàn chỉnh gồm 3 bộ phận chính với chức năng riêngbiệt:

- Bộ phận đàn hồi: dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe các lựcthẳng đứng từ đờng, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịu chuyển độngcho ôtô khi chuyển động trên các loại đờng khác nhau

- Bộ phận giảm chấn: Năng lợng dao động của thân xe và của bánh xe

đợc hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng

- Bộ phận dẫn hớng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen

từ mặt đờng lên khung xe (vỏ xe) Động học của bộ phận dẫn hớng xác định

đặc tính dịch chuyển của bánh xe đối với khung xe và ảnh hởng tới tính ổn

định và tính quay vòng của ôtô

2.1.2 Phân loại hệ thống treo:

1 Theo cấu tạo bộ phận dẫn hớng: Có các loại nh sau:

- Hệ thống treo phụ thuộc là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bênphải đợc liên kết với nhau bằng dầm cầu cứng

- Hệ thống treo độc lập là hệ thống treo mà bánh xe bên trái và bánh xebên phải không có liên kết cứng

- Hệ thống treo cân bằng dùng ở xe có tính năng thông qua cao với 3hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ởhai cầu liền nhau

2.Theo cấu tạo của phần tử đàn hồi: Có các loại nh sau:

- Phần tử đàn hồi là kim loại gồm: nhíp lá, lò xo, thanh xoắn

- Phần tử đàn hồi là khí nén gồm: phần tử đàn hồi là khí nén có bìnhchứa là cao su kết hợp sợi vải bọc cao su làm cốt, dạng màng phân chia vàdạng liên hơp

- Phần tử đàn hồi là thuỷ khí có loại kháng áp và loại không kháng áp

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

2.1.3 Yêu cầu hệ thống treo:

- Độ võng tĩnh phải nằm trong giới hạn đủ đảm bảo đợc các tần số dao

động riêng của vỏ xe và độ võng động phải đủ để đảm bảo vận tốc chuyển

động của ôtô trên đờng xấu nằm trong giới hạn cho phép ở giới hạn nàykhông có sự va đập lên bộ phận hạn chế

- Động học của các bánh xe dẫn hớng vẫn giữ đúng khi các bánh xe dẫnhớng dịch chuyển trong mặt phẳng thẳng đứng

- Dập tắt nhanh các dao động của vỏ và các bánh xe

- Giảm tải trọng động khi ôtô qua những đờng gồ ghề.

2.2 Phân tích kết cấu hệ thống treo xe UAZ-31512:

Hình2: Hệ thống treo trớc xe UAZ-315121-Giá đỡ trớc;2- Khung xe; 3- Tang đệm; 4- Đệm; 5- Giá treo giảm chấn 6- Giảm chấn ; 7- Giá sau ; 8- Bạc cao su lắp giảm chấn giá 9- Đệm trớc ; 10- Đệm sau ; 11- Quang nhíp

12- Đệm quang nhíp ; 13- Nhíp ; 14- Đệm ; 15-Trục đỡ

Hệ thống treo xe UAZ-31512 là loại hệ thống treo phụ thuộc, phần tử

đàn hồi nhíp lá, dập tắt dao động nhờ giảm chấn ống thuỷ lực Cụ thể nh sau:2.2.1.Bộ phận dẫn hớng:

1.Công dụng:

Bộ phận dẫn hớng của hệ thống treo có mục đích: Xác định tính chấtchuyển động (động học) của bánh xe đối với mặt tựa và vỏ xe , đồng thời gópphần vào việc truyền lực và mô men giữa bánh xe và vỏ

2.Phân loại:

Khi bánh xe chuyển động trên mặt đờng có thể phân ra các phản lựcchính sau: Lực thẳng đứng Z, lực dọc X, lực ngang Y Các mô men do các lực

X, Y, Z gây nên: Mx, My, Mzcó thể có các giá trị khác nhau giữa các bánhxe.

Các chi tiết của hệ thống treo sẽ truyền những phản lực, mô men trênlên khung

Đờng mấp mô sinh ra lực Z và mô men Mxtruyền lên thùng xe nhờ bộphận đàn hồi của nhíp

Lực dọc X, lực ngang Y và các mô men Mx, Mz truyền qua bộ phậndẫn hớngcủa hệ thống treo

Hình3: Lực tác dụng lên các bánh xe trong mặt phẳng tiếp xúc với mặt tựaa- Các phản lực thành phần tác dụng từ đờng lên bánh xe

b- Lực và mô men truyền từ bánh xe lên khung

Theo sơ đồ bộ phận dẫn hớng ta chia ra loại hệ thống treo độc lập vàloại hệ thống treo phụ thuộc

Trong hệ thống treo phụ thuộc hai bánh xe trái và phải đợc nối với nhaubằng một dầm cứng nên khi dịch một bánh xe trong mặt phẳng ngang thì bánh

kia cũng dịch chuyển Hệ thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàntoàn động học của bánh xe dẫn hớng.

ở hệ hệ thống treo phụ thuộc, nhíp luôn phải làm việc với trạng thái ứngsuất phức tạp do tải trọng động lặp lại nhiều lần ứng suất gây nguy hiểm chonhíp là ứng suất uốn do lực thẳng đứng từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe Do

đó nhíp gồm nhiều tấm lò xo lá ( gọi là nhíp ) xếp chồng lên nhau tạo thànhmột dầm có tính chống uốn đều

Hệ thống treo phụ thuộc với phần tử đàn hồi là nhíp có cấu tạo đơn giản vìcác lá nhíp vừa làm nhiệm vụ của phần tử đàn hồi vừa làm nhiệm vụ của phần

tử dẫn hớng, đơn giản trong bảo dỡng kỹ thuật và lốp xe ít bị mòn khi quayvòng vì chỉ có khung xe nghiêng còn cầu xe không bị nghiêng

Hình5: Các dạng chủ yếu của hệ thống treo

a, Hệ thống treo phụ thuộc

b, Hệ thống treo độc lập

c, Hệ thống treo cân bằng

1- Phần tử đàn hồi ; 2- Phần tử giảm chấn ; 3- Phần tử dẫn hớng

ở tải trọng nhỏ thì nhíp chính làm việc, khi tải trọng tăng cho đến khihai đầu của nhíp phụ tỳ vào các vấu trên khung xe thì nhíp phụ bắt đầu làmviệc cùng với nhíp chính Do đó độ cứng của nhíp đợc tăng lên.

Trong hệ thống treo độc lập, 2 bánh xe trái và phải không có quan hệtrực tiếp với nhau Vì vậy khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳngngang, bánh xe kia vẫn đứng nguyên Do đó động học của bánh xe dẫn hớnggiữ đúng hơn Nhng không phải ở tất cả các loại hệ thống treo độc lập độnglực học của bánh xe dẫn hớng đều đúng hệ thống treo độc lập thờng sử dụng

ở xe có kết cấu cầu rời Ưu điểm là bảo đảm đợc độ êm dịu cao cho xe, nhngkết cấu phức tạp, giá thành đắt nên chỉ sử dụng ở cầu trớc ôtô con

Hệ thống treo cân bằng dùng ở các xe có tính năng thông qua cao với 3hoặc 4 cầu chủ động để tạo mối quan hệ phụ thuộc giữa hai hàng bánh xe ởhai cầu liền nhau

3.Yêu cầu:

-Giữ nguyên động học của các bánh xe khi ôtô chuyển động Nghĩa làkhi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng: Các góc đặt bánh xe, các chiều rộng,chiều dài cơ sở phải giữ nguyên

-Đối với bánh xe dẫn hớng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng γ vì thay

đổi γ là làm trụ đứng nghiêng về phía sau nên độ ổn định của ôtô sẽ kém đi.Khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm A-B (thay

đổi góc nghiêng δ) Góc δ thay đổi sẽ làm thay đổi quỹ đạo chuyển động của

ôtô làm cho ôtô không bám đúng đờng

-Đảm bảo truyền các lực X,Y và các mô men Mx, Mytừ bánh xe lênkhung mà không gây nên biến dạng rõ rệt hay không làm dịch chuyển các chitiếtcủa hệ thống treo

-Giữ đợc đúng động học của truyền động lái Động học của truyền độnglái đợc giữ đúng nếu sự dịch chuyển thẳng đứng và sự quay quanh trụ đứngcửa bánh xe không phụ thuộc vào nhau

-Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé Bộ phận ớng có ảnh hởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi( gọi tắt là khoảng

cách nhíp) Do bộ phận hớng ta có khoảng cách này lớn hay bé Bộ phận ớng còn ảnh hởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên.

h Bộ phận hớng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ôtô thuận tiện vàkhông ngăn cản việc dịch chuyển động cơ về phía trớc

-Bộ phận dẫn hớng có kết cấu đơn giản và dễ sử dụng

-Trọng lợng bộ phận dẫn hớng và đặc biệt là phần không đợc treo phải

bé

4.Kết cấu bộ dẫn hớng xe UAZ- 31512

Trên xe UAZ- 31512 sử dụng hệ thống treo phụ thuộc ở cả hai cầu, hainhíp có dạng nửa êlíp Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vàothông số của nhíp, nghĩa là nhíp không phải chỉ là bộ phận đàn hồi mà còn làmột thành phần của bộ phận dẫn hớng Tổng số khớp cả nhíp là sáu khớp( mỗi một nhíp có ba khớp) Lực dọc X và mô men phản lực Mytrong hệthống treo loại nhíp có thể truyền lên khung qua nhíp hoặc truyền qua các đònhay ống các đăng ( đối với bánh xe chủ động) Truyền lực qua ống các đăngngày ngay không dùng vì nó làm tăng trọng lợng của phần treo

Trong hệ thống treo này có u điểm là kết cấu đơn giản và rẻ tiền: nhípvừa làm cả nhiệm vụ đàn hồi, dẫn hớng và giảm chấn Hệ thống treo này rất

dễ chăm sóc , do có số khớp quay ít và sử dụng loại cao su nên không cần phảibôi trơn Sử dụng hệ thống treo phụ thuộc phụ thuộc lốp cũng ít mòn vì khi

ôtô quay vòng chỉ có thùng xe nghiêng còn cầu vẫn thăng bằng

Hệ thống treo phụ thuộc cũng bộc lộ một số nhợc điểm: Khi nâng mộtbên bánh xe lên, vết bánh xe sẽ thay đổi phát sinh lực ngang Y làm tính chấtbám đờng của ôtô kém đi và ôtô rất rễ bị trợt ngang Hệ thống treo ở các bánh

xe, đặc biệt là bánh xe chủ động có trọng lợng phần không treo rất lớn Hệthống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe còn có thêm một số nhợc điểm: Nếu nhíptrớc mềm thì độ dịch chuyển thẳng đứng của các bánh xe lớn hơn Nhợc điểmchính là độ nghiêng của cả hai bánh xe thay đổi khi một bánh xe dịch chuyểnthẳng đứng

Độ nghiêng bánh xe thay đổi làm phát sinh mô men do hiệu ứng conquay và mô men này có quan hệ đến độ dịch chuyển góc của cầu và các bánhdẫn hớng quanh trụ đứng Khi nhíp mềm còn phát sinh những dao động nguy

hiểm của bánh xe trong giới hạn vận tốc chuyển động Một nhợc điểm của hệthống treo phụ thuộc là khó bố trí các cụm của ôtô vì đa động cơ lên phía trớcthờng vớng cầu.

Hình6: ảnh hởng của hệ thống treolên độ dịch chuyển góc của các bánh xe

2.2.2.Bộ phận đàn hồi:

1.Công dụng – phân loại:

Dùng để nối đàn hồi giữa bánh xe và thân xe, làm giảm các va đập độtngột từ mặt đờng truyền lên, đảm bảo độ êm dịu cần thiết cho xe khi chuyển

động Bộ phận đàn hồi có thể chia làm hai loại sau:

Phần tử đàn hồi là kim loại thờng là nhíp ( hệ thống treo phụ thuộc, độclập) lò xo xoắn ốc và thanh xoắn ( hệ thống treo độc lập)

Phần tử đàn hồi phi kim loại: Gối cao su, khí nén hay thuỷ khí

2.Đờng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo:

Nhờ đặc tính đàn hồi ta đánh giá đợc cơ cấu đàn hồi của hệ thống treo

Đờng đặc tính đàn hồi biểu thị quan hệ giữa lực Z thẳng đứng tác dụng lênbánh xe và độ biến dạng của hệ thống treo f đo ngay trên trục bánh xe.Có hailoại đờng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo: đờng thẳng 1 ứng với hệ thốngtreo có độ cứng không đổi, còn đờng cong 2 ứng với hệ thống treo có độ cứngthay đổi

Trục hoành biểu diễn độ võng f, trục tung biểu diễn lực Z thẳng đứngtác dụng lên bánh xe Muốn có độ võng ftcủa một điểm bất kỳ trên đờng cong(ví dụ điểm D) Ta vẽ đờng tiếp tuyến tại D và hạ đờng thẳng góc với trụchoành.

Hình7:Các dạng đờng đặc tính của hệ thống treoHoành độ AB là độ võng tĩnh ft của hệ thống treo có độ cứng thay đổi(đờng cong 2) và hoành độ OD là độ võng tĩnh của hệ thống treo có độ cứngkhông đổi( đờng thẳng 1) Tần số dao động riêng ở các biên độ bé đợc xác

định bằng độ võng hiệu dụng ( hay độ võng tĩnh) ứng với tải trọng tĩnh Zt= G.Tuy cùng một độ võng tổng quát OC, nhng hệ thống treo có độ cứng thay đổi

có độ võng hiệu dụng AB lớn hơn độ võng hiệu dụng của hệ thống treo có độvõng tĩnh không đổi ( đoạn OB)

Thể tích động năng gọi tắt là thể động nghĩa là thế năng lớn nhất của hệthống treo, khi ôtô qua chỗ lồi lõm đợc biểu thị bằng diện tích có gạch EKDứng với hệ thống treo có độ cứng thay đổi và biểu thị bằng diện tích HKDứng với hệ thống treo có độ cứng không đổi Với những độ võng hạn chế thể

động cần thiết của hệ thống treo có đờng đặc tính phi tuyến có thể thể hiện

bằng hệ số động Kd=

G

Zmax mà ta có thể khảo sát kỹ hơn sau đây

Trên hình 8 là dạng đờng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo khi chất tải

và khi giảm tải Trên trục hoành ta có điểm O là điểm tựa của bộ phận hạn chếdới, điểm C là điểm tựa của bộ phận hạn chế trên, nên ta gọi BO là giá trị của

độ võng động dới fdd, BC là giá trị của độ võng động trên fdt Ngoài ra còn có

điểm L là điểm tựa của vú cao su phía dới, điểm M là điểm tựa của vú cao suphía trên và tơng ứng với hai điểm L, M ta có độ võng f1, f2

Khi chất tải và khi giảm tải các thông số của bộ phận đàn hồi là độvõng tĩnh ft, độ võng động trên fdtvà độ võng động dới fddứng với hành trình

động đến giới hạn của bộ phận hạn chế phía trên và bộ phận hạn chế phía dới,

độ cứng Ct của hệ thống treo, hệ số động Kd và lực ma sát 2F Đờng congchất tải và giảm tải không trùng nhau do ma sát trong hệ thống treo Ngời taquy ớc lấy đờng đặc tính đàn hồi của nhíp là đờng trung bình ( đờng nét đứt)( nghĩa là có tính đến lực ma sát 2F)

Hình8: đờng đặc tính đàn hồi của hệ thống treo

Khi tính độ êm dịu chuyển động( các dao động) tần số dao động riêngcần thiết n phải do độ võng tĩnh hiệu dụng ft quyết định Quan hệ giữa ft và n

theo công thức tính tần số dao động riêng của hệ thống treo n

Nh vậy có thể xác định độ võng tĩnh theo tần số dao động riêng n của

hệ thống treo Độ võng tĩnh ft về giá trị khác với độ võng động dới fdd Nóichung ftkhông nên ít hơn150ữ300m ( ứng với n=60ữ85 lần/ph) đối với ôtôcon, đối ôtô tải ft không nên bé hơn 60ữ120mm ứng với tần số dao độngriêng n=80ữ100 lần/ph

Để đảm bảo độ êm dịu chuyển động thì tỷ số độ võng tĩnh fts của hệthống treo sau và độ võng tĩnh ftt của hệ thống treo trớc phải nằm trong cácgiới hạn sau:

f =1,0ữ1,2 Độ cứng Ct của hệ thống treo bằng tang

góc nghiêng của tiếp tuyến của đờng trung bình (đờng nét đứt) Ct= tgα

Trờng hợp tổng quát đờng đờng đạc tính của hệ thống treo không phải

là đờng thẳng và độ cứng Ct thay đổi

độ cứng vì nó nói lên tải trọng tĩnh Zt=G tác dụng lên hệ thống treo

Hệ số động lực học gọi tắt là hệ số động: là tỷ số giữa tải trọng lớn nhất

Zmax có thể truyền qua hệ thống treo chia cho tải trọng tĩnh

Kd=

G

Zmax Khi Kdbé thì sẽ có sự va đập liên tục lên bộ phận hạn chế của

nhíp, làm cho nhíp bị uốn ngợc lại và bị gõ Kd=

G

Zmax Khi Kdquá lớn, trong

tr-ờng hợp dao động với biên độ lớn và giới hạn giá trị fdhệ thống treo sẽ rấtcứng Thực tế chứng tỏ khi chọn Kdthích hợp thì khi ôtô chuyển động trên đ-

ờng không bằng phẳng, tải trọng động truyền qua hệ thống treo sẽ gây va đậprất ít lên bộ phận hạn chế Khi tính hệ thống treo có thể chọn Kd=1,7ữ1,8.

ở Liên Xô với các ôtô có tính năng thông qua cao chọn Kd=3ữ4

Với các ôtô có tính năng thông qua thấp chọn Kd=2ữ3

Độ võng động fd có quan hệ chặt chẽ với hệ số động Kd Độ võng

động fdcàng lớn thì độ êm dịu chuyển động tăng và dễ phối hợp với hệ số

động Kdlớn , đảm bảo tiếp xúc của lốp với mặt đờng tốt Nhng giảm tính ổn

định của xe vì khi có độ dịch chuyển tơng đối giữa thùng và lốp lại càng lớn.Thờng:

fdt= 70ữ140mm với xe có tính năng thông qua thấp

fdt= 120ữ160mm với xe có tính năng thông qua cao

Độ võng động fdcủa hệ thống treo ( gồm cả độ biến dạng của các vúcao su) phụ thuộc vào đờng đặc tính hệ thống treo và độ võng tĩnh ft

Ví dụ:

Xe ôtô du lịch: fd=(0,5ữ0,6) ft

Xe ôtô buýt: fd=(0,7ữ0,8) ft

Xe tải: fd=1,0ft

3.Kết cấu phần tử đàn hồi xe UAZ-31512

Phần tử đàn hồi trên xe UAZ-31512 là nhíp Nhíp hiện nay đợc dùngphổ biến nhất vì nhíp vừa là bộ phận đàn hồi, vừa là cơ cấu dẫn hớng và mộtphần làm nhiệm vụ giảm chấn, nghĩa là thực hiện toàn bộ chức năng của hệthống treo

Ưu điểm của nhíp là kết cấu đơn giản, chắc chắn và rẻ tiền Chế tạo vàsửa chữa nhíp cũng đơn giản có thể làm trong các xí nghiệp nhỏ Sau đây làmột số nhợc điểm của nhíp và cách khắc phục:

Trọng lợng lớn chiếm 5,5ữ8% trọng lợng ôtô, nặng nhất trong các loạicơ cấu đàn hồi.

Thời gian làm việc ngắn: Do các ứng suất ban đầu, do trạng thái ứng suấtphức tạp, do lực động lặp lại nhiều lần Độ bền mỏi của nhíp thấp hơn củathanh xoắn đến 4 lần Đờng tốt: Tuổi thọ của nhíp 100000ữ150000 Km đờngchạy, đờng xấu có thể giảm 10 ữ50 lần Lá nhíp chính làm việc nặng nhất Dovậy trên xe UAZ-31512 ngời ta đặt hai lá chính để cờng hoá làm tăng khảnăng chịu tải cho nhíp Để tăng tuổi thọ cho nhíp ngời ta còn làm các biệnpháp sau:

+ Giảm bớt lực tác dụng lên nhíp bằng cách đặt các đầu nhíp vào trongcác gối cao su hoặc nối với khung qua chốt và ống bọc cao su, và đa thêm ụ

đỡ phụ để giới hạn mô men uốn cho nhíp khi phanh

+ Giảm ứng suất trong nhíp:

Đa thêm các phần tử đàn hồi phụ (cao su…), làm tăng sức cản của cácgiảm chấn, thay đổi tiết diện ngang của lá nhíp để làm phân bố lại các ứngsuất pháp tuyến trong lá nhíp ở lá nhíp chịu tải cần các lớp mặt trên chịu kéocác lớp mặt dới chịu nén

Trên xe UAZ-31512 các lá nhíp có độ đàn hồi cao xếp chồng lên nhau,các lá nhíp phía dới có kích thớc nhỏ hơn các lá nhíp phía trên, tiết diện nhíp

có dạng hình thang đáy lớn phía trên, đáy nhỏ phía dới Hình dạng tiết diện đólàm cho độ bền của nhíp tăng 26% trong khi giảm trọng lợng 13% so vớidạng chữ nhật Khi cha lắp ghép với nhau thì các lá nhíp trên có bán kínhcong lớn hơn bán kính cong của các lá nhíp dới Để tăng độ bền lâu, tất cảcác lá nhíp đều đợc nhiệt luyện ở mặt trên Để tránh xê dịch giữa các lá nhípngời ta sử dụng bu lông giữa và 4 đai nhíp Các đai nhíp đợc tán chặt với mộttrong các lá nhíp và đợc bắt chặt bằng các bulông Giữa các lá nhíp ngời ta bôi

của gối trớc rồi đợc cố định trong các gối đỡ nhờ nắp 6, nắp 16 và cácbulông ở gối trớc ngời ta đặt thêm đệm tựa cao su phụ 17 dùng để truyền lực

đẩy từ cầu xe lên khung xe và không cho phép các lá nhíp dịch chuyển ở gốisau thì không bố trí gối tựa cao su phụ mà để cho nhíp đợc tự do dịch chuyểnkhi xe dao động

Việc bố trí các đầu lá nhíp trong các ụ cao su cho phép không cần bôitrơn trong quá trình sử dụng và các lá nhíp không phải chịu ứng suất xoắn vàtăng tuổi thọ của các lá nhíp Ngoài ra các gối cao su này còn dập tắt đợc cácrung động Nhợc điểm chính của cách kẹp nhíp trong các gối cao su này là tâ-

ng dịch chuyển của cầu xe đối với khung xe khi phanh Các vấu cao su 3 và 7

có tác dụng hạn chế hành trình dịch chuyển của bánh xe và hạn chế độ uốncủa nhíp, hơn nữa nó còn làm tăng độ cứng của nhíp vì khi nó tỳ vào nhíp( vấu cao su 7 ) thì chiều dài làm việc của nhíp sẽ giảm đi Phơng pháp định vịnhíp kiểu này đợc áp dụng rộng rãi trên các ôtô vận tải

Trên xe UAZ-31512 bộ nhíp có kết cấu cụ thể nh sau:

1.Cơ sở lý thuyết về giảm chấn:

a.Công dụng giảm chấn:

Giảm chấn để dập tắt các dao động của thân xe và của lốp xe bằng cáchchuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng, đảm bảo độ êm dịu cầnthiết cho xe khi chuyển động Trên các ôtô hiện nay giảm chấn chủ yếu là

giảm chấn thuỷ lực nên ma sát giữa chất lỏng và các lỗ tiết lu là ma sát chủyếu để dập tắt chấn động.

b.Yêu cầu giảm chấn :

-Dập tắt nhanh các dao động của thân xe có tần số và biên độ lớn

-Dập tắt chậm các dao động của thân xe có tần số và biên độ nhỏ

-Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn lên thân xe

-Làm việc ổn định trong mọi điều kiện làm việc

-Tuổi thọ cao, kích thớc, trọng lợng nhỏ giá thành thấp

c.Phân loại giảm chấn:

-Theo tỷ số của hệ số cản nén và hệ số cản trả ( Kn, Kt) có:

+ Loại tác dụng hai chiều có đờng đặc tính đối xứng: Kn=Kt

+ Loại tác dụng hai chiều không đối xứng: Kn<Kt

+ Loại tác dụng một chiều: Kn ≈0

-Có hay không có van giảm tải

-Theo hình dạng giảm chấn có:

+ Giảm chấn đòn

+ Giảm chấn ống

Ngày nay trên các loại xe đợc dùng phổ biến là loại giảm chấn haichiều không đối xứng, có van giảm tải và loại giảm chấn ống đợc dùng rộngrãi hơn

Hiện nay các giảm chấn thờng có: : Kt=(2ữ5)Kn

2.Đờng đặc tính của giảm chấn thuỷ lực:

Là đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa lực cản của giảm chấn Zgvới vậntốc tơng đối Ztcủa các dao động giữa khung và cầu xe

Zg=K.Zt

ở đây K là hệ số cản của giảm chấn.

Đờng đặc tính là đờng thẳng khi n=1, là đờng cong lõm khi n>1 và là ờng cong lồi khi n<1 Nó phụ thuộc vào kích thớc lỗ tiết lu, kết cấu các van và

đ-độ nhớt của chất lỏng

Đờng biểu diễn hoặc đờng đi thẳng( nét đứt) với loại giảm chấn không

có van giảm tải là đờng gấp khúc ( theo nét liền) với loại giảm chấn có vangiảm tải

Điểm 1,2 khi đó là điểm mở van giảm tải

Hình 10: Đờng đặc tính không đối xứng của giảm chấn

tác dụng 2 chiều với van giảm tải3.Kết cấu giảm chấn thuỷ lực:

Theo kết cấu, giảm chấn thuỷ lực chia ra loại đòn và loại ống Nguyên

lý làm việc của tất cả các loại giảm chấn thuỷ lực là: Chất lỏng bị dồn từbuồng chứa này sang buồng chứa khác qua các van tiết lu rất bé, nên chất lỏngchịu lực cản chuyển động rất lớn Sức cản làm dập tắt nhanh các chấn động vànăng lợng của dao động đợc biến thành nhiệt năng đốt nóng dầu và toả rangoài

So với giảm chấn loại đòn, giảm chấn loại ống có cấu tạo đơn giản, nhẹ

và bền hơn, áp suất làm việc là 6ữ8 MN/m2, nhỏ hơn nhiều so với loại đòn:

Cấu tạo của giảm chấn xe UAZ-31512 ( Hình 11)

Gồm có xy lanh công tác (15) bắt với dầm cầu, pít tông (13) lắp với cần(11) rồi bắt với khung xe trên pít tông có vòng găng để bao kín Van thôngphía trên(12) và van thông qua phía dới (17), van trả (14) van nén (ép) (18),ống dẫn hớng cần pít tông (9), vòng bít (7) vành khít dới (8) và vành khíttrên(6), vỏ chống bụi (10) Khoang (16) giới hạn bởi xy lanh ngoài và xy lanhcông tác gọi là khoang bù

Nguyên lý làm việc của giảm chấn( Hình 12):

Khi nén nhẹ (nghĩa là khi bánh xe và thân xe tiến lại gần nhau) ứng vớipít tông đi xuống, xy lanh đi lên: Khoang dới pít tông, dầu bị nén lại từ từ, vanthông qua phía trên (12) sẽ mở để dầu khoang dới pít tông sang khoang trênpít tông, nhng tất cả dầu không thể chảy vào khoang trên vì còn có cần đẩy píttông Vì vây phần dầu bằng thể tích chiếm chỗ của cần đẩy pít tông sẽ chảysang khoang bù qua lỗ tiết lu ở van nén (18) làm tăng áp suất khí ở khoang bùnên một chút Các lỗ tiết lu tạo ra sức cản thuỷ lực tỷ lệ với bình phơng vậntốc lu thông của dầu

Khi nén mạnh thì dầu không kịp chảy qua lỗ tiết lu, áp suất trong xilanh công tác tăng lên và van nén (18) mở để dầu chảy qua

Sau đó lực cản giảm chấn tăng lên một số lần nhng tốc độ tăng chậmhơn so với khi nén êm

Khi trả êm ( nghĩa là khi bánh xe và thân xe cách xa nhau) Khi đó cần

đẩy và pít tông chuyển động đi lên khoang dới pít tông xy lanh công tác giảm

áp suất, còn khoang trên pít tông áp suất tăng lên Do vậy dầu từ khoang trên

sẽ qua lỗ tiết lu ở van thông qua (12) đi xuống khoang dới pít tông, đồng thời

một phần dầu từ khoang bù qua van nén (18) bổ xung vào khoang dới pít tôngkhi trả mạnh thì lò xo van trả (14) bị nén và van sẽ mở ra để cho dầu lu thông.

Độ mở của van trả phụ thuộc vào mức độ đột ngột của hành trình trả,càng trả mạnh thì van mở càng lớn

Giảm chấn xe UAZ-31512 là loại giảm chấn ống thuỷ lực tác dụnghai chiêù Cấu tạo và nguyên lý làm việc đợc mô tả bằng hình 11 và hình 12

Khi nén êm, cần đẩy piston trong xy lanh công tác làm piston dịchchuyển xuống dới Van thông qua (12) mở, dầu chảy từ phần khoang dớipiston sang khoang trên piston Nhng tất cả dầu không thể chảy vào khoangtrên vì còn có cần đẩy xy lanh công tác Vì vậy phần dầu bằng thể tích chiếmchỗ của cần đẩy piston sẽ chảy sang khoang bù qua lỗ tiết lu ở van nén 16,làm tăng áp suất ở khoang bù lên một chút Các lỗ tiết lu tạo ra sức cản thuỷlực tỷ lệ với bình phơng vận tốc lu thông của dầu Khi nén mạnh thì dầukhông kịp chảy qua các lỗ tiết lu, áp suất trong xy lanh công tác tăng lên vàvan nén 16 mở Sau đó lực cản giảm chấn tăng lên một số lần nhng tốc độ tăngchậm hơn so với khi nén êm

Khi trả êm, cần đẩy cùng piston chuyển động lên trên Khoang dớipiston xy lanh công tác giảm áp suất, còn ở khoang trên piston áp suất dầutăng lên Do vậy dầu từ khoang trên sẽ qua khe hở ở van thông qua 12 (van trả

đóng) vào khoang dới piston, đồng thời dầu từ khoang bù qua van nạp 19 bổsung vào khoang dới piston Khi trả mạnh thì lò xo vản trả 14 bị nén và van sẽ

mở ra để cho dầu lu thông qua cả lỗ tiết lu của van 14 Độ mở của van trả phụthuộc vào mức độ đột ngột của hành trình trả, càng trả mạnh thì van mở cànglớn

Phần iiI tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo–

Mục đích:

Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo bao gồm tính toán sơ đồ treo, tínhtoán các thông số dao động của ôtô sau đó dạ vào các thông số cơ bản đánhgiá độ êm dịu chuyển động của ôtô, đánh giá cụ thể từng bộ phận của hệthống treo

Tính toán kiểm nghiệm hệ thống treo đợc tiến hành theo các bớc sau:

- Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo sau đó xây dựng đờng

đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô

đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô

3.1.1 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống treo

1 Xác định hệ số phân bố khối lợng phần treo:

εy =

b a M

J y

. (2.1)Trong đó:

M: Khối lợng phần treo của ôtô

M = 2070 kg ( Theo taì liệu [I] )

a,b: Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm bánh xe cầu trớc, cầu sau

a = 1,25m

b = 1,13 m ( tính theo khối lợng treo phân bố lên 2 cầu )

Jy: Mô men quán tính khối lợng của phần đợc treo đối với trục đi qua trọngtâm phần treo và vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc xe, có thể xác địnhtheo công thức sau:

Jy = A.M.L2 (Nms2)

Trong đó:

A: Hệ số kinh nghiệm, lấy A = 0,21

M: Khối lợng phần treo của ôtô

L: Chiều dài cơ sở của ôtô

= 0,84

Do 0,8 < εy < 1,2 nên có thể coi phần trớc và phần sau xe dao động

độc lập với nhau

2 Khối lợng phần treo phân bố lên cầu:

- Khối lợng phần treo phân bố lên cầu trớc: M1=920 kg

- Khối lợng phần treo phân bố lên cầu sau: M2= 1150 kg

3 Độ cứng của treo:

- Đối với treo trớc: Ct1 = 50000 N/m

- Đối với treo sau: Ct2 = 38000 N/m ( Theo tài liệu [I] )

M

C t =

920

50000

2 = 10,42 (rad/s)

ω 1 =

2 2 2

M

C t

= 1150

38000

2 = 8,12 (rad/s)

Thay các giá trị vào công thức (2.20) ta đợc:

ft1 =

6 , 108

10 = 0,09 m

ft2 =

08 , 66

10 = 0,15 m

3.1.2 Xây dựng đờng đặc tính tần số biên độ dao động:

ở trên, ta mới chỉ xác định tần số dao động riêng của phần treo, hệ sốdập tắt dao động của phần treo, hành trình tĩnh, hành trình động của bánh xe

Những thông số trên cha đủ để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtônói chung, đồng thời ở trên ta mới chỉ xét dao động của khối lợng phần treo

mà cha kể đến sự ảnh hởng của phần không treo đến dao động đó

Để có thể đánh giá đầy đủ độ êm dịu chuyển động của ôtô, phải xét cảmột hệ dao động trong đó có cả khối lợng phần treo và phần không treo.

Khi tiến hành xét hệ dao động hai khối lợng cần xác định các thông sốcủa nó nh: Tần số dao động riêng cao tần và thấp tần, hệ số dập tắt dao độngứng với tần số cao và tần số thấp Từ những thông số nhân đợc, xây dựng đờng

đặc tính tần số biên độ dao động của ôtô Qua đờng đặc tính này có thể xác

định đợc biên độ dao động của khối lợng phần treo, khối lợng phần khôngtreo, xác định đợc gia tốc dao động của khối lợng phần treo, đồng thời qua đ-ờng đặc tính cho phép đánh giá-ứng với vận tốc chuyển động nào của ôtôtrong vùng vận tốc sử dụng và ứng với sóng mặt đờng có chiều dài bớc sóng làbao nhiêu sẽ xẩy ra hiện tợng cộng hởng (Hệ số dập tắt dao động đã phù hợpcha)

Quá trình tính toán dao động của ôtô đợc tiến hành với các giả thiết sau:-Dao động của ôtô chỉ xảy ra trong mặt phẳng dọc xe

-Dao động của ôtô là dao động ổn định

-Nguồn kích thích dao động là sang mặt đờng, có dạng nh sau;

q = q0sinνtTrong đó;

q0 : Biên độ lớn nhất sóng mặt đờng

Thời gian này chính bằng chu kỳ T

1.Xác định tần số dao động riêng và hệ số dập tắt dao động của hệ :

Sơ đồ khảo sát đợc mô tả ở hình dới :

Sơ đồ khảo sát dao động của ôtô

Các ký hiệu sử dụng và số liệu cụ thể trong quá trình tính toán gồm :

M-Khối lợng của phần treo

M1 = 920 (kg)-Khối lợng của treo trớc

M2 = 1150 (kg)-Khối lợng của treo sau

m-Khối lợng phần không treo

m1 = 210(kg)-Khối lợng của phần không treo trớc

m2 = 200 (kg)-Khối lợng của phần không treo sau

K- Hệ số quy dẫn của giảm chấn về tâm bánh xe : K =

2

2 cos

i

K a

α

Trong đó

α-Góc nghiêng của giảm chấn so với phơng thẳng đứng.

5100 30

5100 45

= 10,42 (rad/s)

ω2 =

2 2 2

38000 2

(

Cña treo sau

m

C t =

200

38000

m

C l =

210

350000

1 01

Ω - Tần số dao động cao tần của hệ

h - Hệ số dập tắt đao động của hệ ứng với tần số thấp

k

h - Hệ số dập tắt dao động của hệ ứng với tần số cao

Để xác định tần số dao dộng, hệ số dập tắt dao động của hệ ta phải tiếnhành giải phơng trình đặc tính bậc bốn Phơng trình này đợc giải bằng phơngpháp gần đúng liên tiếp

2 2

01 1 1

1 2

50000 350000

350000

+

= +

t l

l

C C

C

1 1

1 1

l t

l

C C

C h

+

1

2 1

2 01 01 2 01

2 1

U

h h

ω ω

2

2 2

2 1

2 1 01

2 1 01 1

U

h h

72 , 61 21 , 18 82 , 21 15 , 4

2

2 2

−

•Gần đúng lần thứ hai

1 1

2 1

2 1

2 01

2

2 k U 4 h.h k

V = ω + ω − − =10,422+61,722-95- 4.3,6.19,2= 3546,73

2 2

2 1

2 01 2

73 , 57 42 ,

10 2 2

=102,15

2 2

2 2

2 2 01

2 2

2 1 01 2

) (

U V

U h U h

15 , 102 21 , 18 ) 15 , 102 73 , 57 (

15 ,

2 2

` 2 2 01

2 1 2 2 01 2

) (

U V

V h V

73 , 3546 21 , 18 ) 73 , 57 73 , 3546 (

15 ,

2 2

2 1

2 01

2 1

2 01 2

73 , 57 42 ,

10 2 2

= 101,72

2 3

2 3

2 3 01

2 3

2 1 01 3

) (

U V

U h U h

72 , 101 21 , 18 ) 72 , 101 73

, 57 ( 15 ,

−

−

2 3

2 3

2 3 01

2 1

2 3 01 3

) (

U V

V h V

46 , 3561 21 , 18 ) 73 , 57 46 , 3561 ( 15 ,

02 2 2

2 2

38000 350000

350000

+

= +

t l

l

C C

C

2 2

2 1

l t

l

C C

C h

+

1

2 2

2 02 02

2 02

2 2

U

h h

ω ω

21 , 2

2

2 2

2 2

2 2 02

2 2 02 1

.

U

h h

h

k

k k

28 , 62 75 , 12 49 , 19 21 , 2

2

2 2

−

•Gần đúng lần thứ hai

1 1

2 1

2 2

2 02

2 2

2 02 2

16 , 59 12 ,

8 2 2

= 61,02

2 2

2 2

2 2 02

2 2

2 2 02 2

) (

U V

U h U h

02 , 61 75 , 12 ) 02 , 61 16 , 59 (

21 ,

−

−