Đồ án thiết kế hệ thống treo xe du lịch 12 chỗ

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ, hoạt động của chiếc xe ngày càng êm dịu hơn mang đến sự thoải mái cho người sử dụng ô tô. Những hệ thống treo hiện đại mà ta thường nghe những anh nhân viên bán hàng quảng cáo như hệ thống treo khí nén điện tử, hệ thống treo Macpherson thì đôi khi bạn cũng chỉ nghe và hỏi xem công dụng như thế nào mà không biết được nó hoạt động như thế nào và dựa trên yếu tố gì? Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu thêm về công dụng của hệ thống treo, những bộ phận cơ bản cấu thành nên hệ thống treoCông dụng: Hệ thống treo tạo điều kiện cho bánh xe dao động theo phương thẳng đứng với thân xe một cách êm dịu. Giảm cái cảm giác cưỡi ngựa khi đi trên ô tô. Do đó cần có độ cứng thích hợp để xe chuyển động êm dịu và có khả năng có thể dập tắt nhanh dao động đặc biệt là những dao động có biên độ dao động lớn. Tính năng hệ thống treo của mỗi loại xe bao giờ cũng là kết quả dung hoà giữa hai lựa chọn: độ an toàn và độ êm dịu.Hệ thống treo được phân loại theo: Bộ phận đàn hồi, bộ phận dẫn hướng và bộ phận giảm chấn1. Bộ phận đàn hồi: Tạo điều kiện cho bánh xe dao động, có tác dụng đưa tần số dao động của xe phù hợp với vùng tần số thích hợp với người sử dụng, đảm bảo độ êm dịu khi xe chuyển động. Nhíp (Chủ yếu trên các xe tải) Lò xo (Chủ yếu trên xe con) Thanh xoắn (Xe con) Khí nén (Xe con hạng sang như Merc S class, BMW 7... xe bus) Cao su (Ít gặp)Bó nhíp (càng nhiều lá nhíp thì khả năng chịu tải càng cao nhưng độ êm dịu sẽ giảm xuống)2. Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt dao động của bánh xe và thân xe để đảm bảo cho bánh xe bám đường tốt hơn,tăng tính êm dịu và ổn định Giảm chấn thủy lực (Đa số các xe hiện nay đều sử dụng loại này) Ma sát cơ (các lá nhíp trên hệ thống treo cũng đóng 1 phần vai trò giảm chấn nhờ ma sát giữa các lá nhíp )Ống giảm chấn thủy lực3. Bộ phận dẫn hướng: Có tác dụng xác định tính chất chuyển động của bánh xe đối với khung vỏ xe, Tiếp nhận và truyền lực, momen giữa bánh xe với khung vỏ xe.Đây là những cụm từ hệ thống treo ta thường nghe đến nhất Treo độc lập: 2 bánh xe dao động độc lập với nhau,ko có dầm cầu nối giữa 2 bánh Treo phụ thuộc: dầm cầu liên kết 2 bánh xe với nhauHệ thống treo phụ thuộc: Các bánh xe được nối trên 1 dầm cầu liền ,các chi tiết hệ thống treo sẽ nối dầm cầu với thân xeSo với hệ thống treo độc lập thì các chi tiết ít và đơn giản hơn, độ bền cao và phù hợp với các loại ô tô tải. Do khối lượng phần không được treo lớn nên kém êm dịu và ổn định, xe dễ bị rung động,…Hệ thống treo kết nối với cầu xeHệ thống treo độc lập: các bánh xe được gắn với thân xe một cách độc lập nên chúng có thể dịch chuyển độc lập với nhauSo với hệ thống treo phụ thuộc phần không được treo nhỏ nên khả năng bám đường của bánh xe cao, tính êm dịu chuyển động cao. Do không có dầm cầu liền nối thân xe nên có thể bố trị trọng tâm xe thấp đi, nhưng ngược lại hệ thống treo độc lập có cấu trúc phức tạp hơn,…Ngoài ra còn có các hệ thống treo độc lập 2 đòn ngang, hệ thống treo khí nén, hệ thống treo MacPherson... hoạt động dựa trên nguyên tắc và những bộ phận cơ bản ở trên với công nghệ và độ phức tạp cao hơn mang lại sự thoải mái, tính êm dịu cho người dùng...

Muc luc

lời nói Đầu 1

Chơng 1 3

1.1 Tổng quan về sự phát triển công nghiệp ô tô Việt Na 3

1.1.1 Tình hình phát triển 10 năm qua, quan điểm phát triển trong tơng lai 3

1.1.2 Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nớc 4

1.2 Tổng quan về hệ thống treo 7

1.2.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo 7

1.2.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo 8

1.2.3 Phân loại hệ thống treo 15

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động 22

1.3.1 Các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu và an toàn chuyển động 24

1.3.2 Mô hình dao động 26

1.3.3 Hàm kích động 30

Chơng 2 tính toán hệ thống treo trớc 31

2.1.Tính toán nhíp 31

2.1.1.Chọn thông số chính của lá nhíp 31

2.1.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp 32

2.2.Tính toán giảm chấn 35

2.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg 36

2.2.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 37

2.3.Tính toán giảm chấn 38

2.3.1 Xác định kích thớc các van 38

2.3.2 Xác định kích thớc van trả 41

2.3.3 Xác định kích thớc van nén 44

2.3.4 Kiểm tra điều kiện bền 46

2.3.5 Xác định kích thớc một số chi tiết khác của giảm chấn 48

Chơng 3 52

3.1.Tính toán nhíp 52

3.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp: 52

3.1.2.Tính độ cứng thực tế của nhíp 54

3.1.3 Xác định các phản lực tác dụng tại các đầu mút của lá nhíp 58

3.1.4 Tính bền tai nhíp 59

3.1.5 Tính kiểm tra chốt nhíp 61

3.2.Tính toán giảm chấn 62

3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn K 62

3.2.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 63

3.3.Tính toán giảm chấn 64

3.3.1 Xác định kích thớc các van 65

3.3.3 Kiểm tra điều kiện bền 73

3.3.4 Xác định kích thớc một số chi tiết khác của giảm chấn lò xo 74

Chơng4 Tính toán dao động của xe 79

4.2 Thiết lập hệ phơng trình vi phân mô tả dao động 81

5.1 Nhiệm vụ, yêu cầu của piston 86

5.2 Vật liệu làm piston 87

5.3 Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston 87

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

5.5 Quy trình công nghệ khi gia công piston 88

5.5.1 Chọn phơng án gia công 88

5.5.2 Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 88

5.6 Xác định lợng d và chế độ cắt cho các nguyên công: 89

5.6.1 Nguyên công 1 Tiện khoả mặt đầu piston, rãnh trên mặt đầu 89

5.6.2 Nguyên công 2 Khoan, doa lỗ 8,5 92

5.6.3 Nguyên công 3 Tiện mặt đáy, mặt ngoài 32, rãnh xéc măng 94

5.6.4 Nguyên công 4 Khoan doa các lỗ trả mạnh và lỗ nén nhẹ 5.6.5 Nguyên công 5 Vát mép các lỗ van 102

5.6.6 Nguyên công 6 Kiểm tra 103

lời nói Đầu

Ô tô là phơng tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì nó có những u điểm đặc biệt hơn hẳn các loại phơng tiện vận tải khác: thông dụng, đơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ động cao đợc ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng nh quốc phòng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, đã cho ra đời nhiều loại xe ô tô hiện đại phục vụ cho nhu cầu và mục đích sử dụng của con ngời Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi

tiết trên ôtô, cũng nh đánh giá chất lợng làm việc của chúng ngày càng đợc quantâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lợng của ôtô.

Hệ thống treo trên ôtô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần nâng cao

độ êm dịu và an toàn chuyển động của ôtô Có rất nhiều hệ thống treo với cấutạo, chức năng và công dụng khác nhau, mỗi loại lại có các u, nhợc điểm riêng.Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽnâng cao tính tiện nghi và độ êm dịu cho xe Bên cạnh quá trình thiết kế, để đánhgiá hệ thống treo thì việc đánh giá chất lợng dao động của hệ thống treo cũnggóp phần không nhỏ trong quá trình kiểm định thiết kế cũng nh đánh giá sự phùhợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và điều kiện chuyển động thực tế của

ôtô trên đờng

Hiện nay phơng pháp mô phỏng số đang đợc sử dụng rộng rãi để nghiêncứu các cơ hệ đặc biệt là hệ dao động của ô tô Cùng với sự phát triển của máytính, quá trình mô phỏng đã thể hiện đợc tính u việt của nó, đặc biệt là có thể môtả đợc cả các hệ phi tuyến cũng nh các quá trình vật lý phức tạp

Trong thời gian vừa qua có nhiều tác giả trong và ngoài nớc đã đề cập đếnvấn đề nghiên cứu dao động của ô tô, tuy nhiên do tính phức tạp của vấn đề này,phần lớn tác giả đã phải sử dụng giả thiết đơn giản hoá để chuyển hệ dao độngthực tế về hệ dao động tuyến tính hoặc phi tuyến yếu

Trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã có rất nhiều phầnmềm tính toán với khả năng ứng dụng cao Thực tế đã cho thấy Matlab -Simulink là một trong những phần mềm có khả năng ứng dụng rất cao trong việcgiải các bài toán kỹ thuật bằng các tính năng chuyên biệt nh: lập trình, xử lý số

và đồ hoạ để mô phỏng, phân tích một hệ thống động

Xuất phát từ những yêu cầu trên chúng em đã lựa chọn đề tài: Thiết kế hệ

thống treo và mô phỏng dao động xe 12 chỗ ngồi

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Võ Văn Hờng cùngcác thầy trong bộ môn ô tô đã tận tình hớng dẫn và chỉ bảo trong quá trình thựchiện đồ án

Em xin cám ơn ! Sinh viên:

Đoàn Khắc Quang

Chơng 1 Tổng Quan

1.1 Tổng quan về sự phát triển công nghiệp ô tô Việt Nam

1.1.1 Tình hình phát triển 10 năm qua, quan điểm phát triển trong tơng lai

Từ khi thực hiện chính sách đổi mới, mở cửa nền kinh tế Việt Nam đã có

sự tăng trởng mạnh mẽ của các ngành kinh tế, đời sống của nhân dân đợc nângcao Trong xu thế phát triển chung đó ngành công nghiệp ôtô Việt Nam cũngkhông ngừng phát triển trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn.Trong thực tế ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đã có từ khá lâu nhng thực sựmới phát triển trong vòng 15 năm trở lại đây và phát triển trên cơ sở nội lực liêndoanh liên kết

Hiện nay, nền công nghiệp ôtô Việt Nam cơ bản gồm có 3 thành phần:+ Các công ty liên doanh ôtô: Bao gồm các liên doanh của các công ty ôtônổi tiếng thế giới nh: Liên doanh Toyota Việt Nam, Huyndai Việt Nam, FordViệt Nam, Vidamco, Nissan

+ Các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ôtô phát triển trên cơ sở các công tycơ khí quốc doanh: Công ty ôtô Hoà Bình, công ty ôtô 1-5, công ty ôtô 3-2

+ Các doanh nghiệp t nhân: Doanh nghiệp t nhân Xuân Kiên, Công ty ôtôTrờng Hải, công ty TNHH ôtô Chiến Thắng Trong đó có gần 20 cơ sở lắp ráp

ôtô, gần 20 cơ sở sản xuất thân xe, rơmooc và hơn 60 cơ sở sản xuất phụ tùng xe

Trong những năm gần đây nền công nghiệp ôtô Việt Nam có nhữngchuyển biến tích cực đó là việc tham gia ngày càng nhiều của các công ty tdoanh, họ cũng rất mạnh dạn trong việc đầu t không chỉ trong lĩnh vực lắp ráp

mà còn đầu t trong việc mua dây chuyền công nghệ của các nớc khác nh NhậtBản, Trung Quốc, Hàn Quốc, nh công ty Xuân Kiên, công ty ôtô Chiến Thắng

Đồng thời có sự tăng trởng mạnh mẽ các nhà máy sản xuất phụ tùng ôtô cungcấp cho các nhà máy lắp ráp ôtô trong nớc và tiến tới xuất khẩu ra thị trờng trongkhu vực.

Mặc dù đã có sự phát triển nhng cho đến nay thực tế sự phát triển của nềncông nghiệp ôtô Việt Nam vẫn là trong lĩnh vực lắp ráp thuần tuý Trong khi đóthì chất lợng ôtô lại chỉ ở mức trung bình, tỷ lệ nội địa hoá cha đạt, công nghệvẫn còn rất hạn chế Ngoài ra, do nền kinh tế của đất nớc đang trên đà phát triển,cơ sở hạ tầng giao thông ngày càng đợc cải thiện đáng kể, đời sống của nhân dâncũng ngày càng đợc nâng cao thì nhu cầu sử dụng ôtô của thị trờng trong nớcngày càng tăng Số lợng xe ôtô đa vào sử dụng trong những năm qua ngày càngtăng mạnh tuy nhiên vẫn cha đáp ứng đủ nhu cầu của thị trờng trong nớc

Sau nhiều năm Chính Phủ đã định hình đợc ở Việt Nam có 4 tổng công ty

đầu mối về sản xuất ôtô đó là: VINAMOTOR, VEAM, VINACOAL vàSAIGONMOTOR bao quát tất cả những loại xe cần thiết Để định hớng cho nềncông nghiệp ôtô Việt Nam phát triển trong những năm tới Chính Phủ và đặc biệt

là Bộ Công Nghiệp và một số ngành có liên quan đã đa ra những chính sách, giảipháp để phấn đấu đến năm 2020 công nghiệp ô tô Việt Nam sẽ trở thành mộtngành công nghiệp quan trọng của đất nớc có khả năng đáp ứng ở mức cao nhấtnhu cầu của thị trờng trong nớc, tham gia vào thị trờng khu vực và thế giới

1.1.2 Chính sánh nội địa hoá và phát triển công nghiệp ô tô trong nớc

a Quan điểm cơ bản về phát triển ngành công nghiệp ôtô

- Công nghiệp ôtô là ngành công nghiệp quan trọng, cần đợc u tiên pháttriển để phục vụ có hiệu quả trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa vàcủng cố an ninh quốc phòng của đất nớc

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam nhằm đáp ứng nhu cầu trongnớc đồng thời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác phát triển,từng bớc nâng cao khả năng xuất khẩu phụ tùng ôtô sang các nớc trong khu vực

và thế giới

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô trên cơ sở đẩy mạnh quá trình liêndoanh, liên kết trong nớc và phân công hợp tác quốc tế Tổ chức sản xuất theo h-ớng chuyên môn hóa cao trên cơ sở hình thành các khu công nghiệp phụ trợ làm

vệ tinh cho các doanh nghiệp lớn sản xuất và lắp ráp ôtô

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô với phơng châm đi tắt đón đầu trên cơ

sở tiếp thu công nghệ tiên tiến của thế giới kết hợp với việc đẩy mạnh hoạt độngnghiên cứu phát triển trong nớc và tận dụng có hiệu quả cơ sở vật chất, trangthiết bị sẵn có nhằm nhanh chóng đáp ứng nhu cầu trong nớc

- Phát triển ngành công nghiệp ôtô phải phù hợp với chính sách tiêu dùngcủa đất nớc và phải đồng bộ với việc phát triển hệ thống hạ tầng giao thông, cácyêu cầu về bảo vệ và cải thiện môi trờng.

Để đẩy nhanh quá trình phát triển nền công nghiệp ôtô Việt Nam, đồngthời tạo động lực cho các ngành công nghiệp hỗ trợ khác phát triển thì Bộ CôngNghiệp đã có những định hớng phát triển cụ thể trong giai đoạn từ nay đến năm

2020 nh:

- Tập trung sản xuất các loại ôtô thông dụng và ôtô chuyên dùng hiện đại

đang có nhu cầu lớn trong nớc

- Ưu tiên đầu t vào lĩnh vực sản xuất phụ tùng ôtô, khuyến khích phát triểnnhững ngành công nghiệp hỗ trợ nhằm phục vụ hiệu quả nhu cầu trong

nớc và xuất khẩu phụ tùng ôtô ra nớc ngoài

- Các dự án sản xuất động cơ ôtô thuộc chơng trình cơ khí trọng điểm sẽ

đợc giao cho các doanh nghiệp nhà nớc để đảm bảo tập trung nguồn lực, tránhphân tán, tạo thuận lợi cho khả năng cung cấp cho thị trờng

- Kết hợp phơng thức sản xuất lắp ráp ban đầu với việc từng bớc nâng caokhả năng chế tạo trong công nghiệp ôtô Việt Nam Khuyến khích tăng tỷ lệ nội

địa hóa trong công nghiệp phụ tùng ôtô

- Trớc mắt không phát triển thêm các doanh nghiệp sản xuất ôtô cao cấp.Các doanh nghiệp trong nớc sản xuất và lắp ráp ôtô khi xây dựng các dự án đầu

t mới đều phải thực hiện đầy đủ các nguyên tắc lựa chọn các dự án đầu t đã đợcxác lập trong Quy hoạch phát triển công nghiệp ôtô 2004 - 2010, tầm nhìn 2020

- Coi trọng đầu t vào khâu t vấn thiết kế và chuyển giao công nghệ trongcông nghiệp ôtô nhằm nâng cao năng lực cho ngành, đẩy mạnh công tác xúc tiếnthơng mại để hỗ trợ và khuyến khích các doanh nghiệp xuất khẩu phụ tùng ôtô

b Mục tiêu phát triển

Phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam trên cơ sở tiếp thu và ứngdụng công nghệ tiên tiến của thế giới kết hợp khai thác và từng bớc nâng caocông nghệ và thiết bị hiện có, đáp ứng phần lớn nhu cầu thị trờng về phụ tùng và

ôtô trong nớc, hớng tới xuất khẩu phụ tùng và ôtô

Về các loại xe thông dụng ( xe tải nhỏ, xe khách, xe con ): Đạt tỷ lệ nội

địa hoá 60% và đáp ứng trên 80% nhu cầu trong nớc về số lợng vào năm 2015( riêng phần động cơ phấn đấu đạt tỷ lệ nội địa hoá 50% và hộp số đạt 90% )

Về các loại xe chuyên dùng: Đạt tỷ lệ 60% tỷ lệ nội địa hoá và đáp ứngkhoảng 60% nhu cầu trong nớc về số lợng

Các loại xe du lịch do liên doanh hoặc doanh nghiệp trong nớc sản xuất

đạt tỷ lệ nội địa hoá là 40-45% vào năm 2010

Các loại xe xe tải, xe khách cao cấp đạt tỷ lệ nội địa hoá 35-40% và đápứng 80% nhu cầu thị trờng trong nớc vào năm 2010.

Đồng thời phấn đấu xuất khẩu phụ tùng ôtô đạt 5-10% giá trị tổng sản ợng của ngành vào năm 2010 và nâng dần giá trị kim ngạch xuất khẩu cho đếngiai đoạn tiếp theo

l-Ngoài những yêu cầu đạt ra cho ngành công nghiệp sản xuất ôtô Việt Namthì Chính Phủ có những giải pháp và chính sách hỗ trợ sau:

+ Các chính sách về thuế đối với ôtô, linh kiện phụ tùng ôtô

c Đặc điểm thị trờng ôtô Việt Nam

Thị trờng ôtô Việt Nam có thể chia làm 2 loại cơ bản nh sau:

- Với thị trờng xe du lịch: Đây là thị trờng có yêu cầu rất cao đòi hỏi xephải có chất lợng cao kiểu dáng đẹp, tiện nghi hiện đại vì xe phục vụ cho du lịch

và mục đích trang trí vui chơi Thị trờng này dành cho giới thợng lu và các cơquan doanh nghiệp chuyên chỉ phục vụ cho công việc đi lại của lãnh đạo nên nhucầu ngày càng phát triển mạnh khi nền kinh tế phát triển Nhng trong điều kiệnhiện nay thì khi công nghệ của các nhà máy ôtô Việt Nam cha thể đáp ứng đợcyêu cầu thì thị phần này chủ yếu dành cho các công ty liên doanh với n ớc ngoài

có công nghệ tiên tiến và xe nhập khẩu

- Với thị trờng xe thơng mại: Xe phục vụ cho mục đích kinh doanh vận tảinh: xe buýt, xe vận tải hàng hoá, xe chuyên dùng… Đây đ Đây đợc đánh giá là thị tr-ờng nhiều tiềm năng và rộng lớn, đồng thời có thể coi là vừa sức với các nhà máy

ôtô Việt Nam trong giai đoạn hiện nay Trong xu thế dịch vụ vận tải hành kháchcông cộng và dịch vụ vận tải hàng hoá ngày càng cao, đặc biệt là loại hình xebúyt và xe vận tải cỡ nhỏ phù hợp cho các vùng đô thị và nông thôn vận tải cung

đờng ngắn, số lợng ít Hàng năm có hàng nghìn xe hết niên hạn sử dụng và lộtrình xe quá đát Chính phủ đòi hỏi một lợng không nhỏ xe tải nhỏ, xe khách đểthay thế Đây là một thị trờng đầy sức hấp dẫn để công nghiệp ôtô Việt Nam đầu

t phát triển chiếm lĩnh thị trờng đặc biệt là doanh nghiệp nhà nớc và doanhnghiệp t nhân

Theo dự báo của Bộ công nghiệp năm 2010, nhu cầu ôtô của Việt Nam sẽvào khoảng 100.000 xe/năm Để thực hiện mục tiêu này, Bộ công nghiệp đangsoạn thảo kế hoạch phát triển ngành ôtô Việt Nam Theo đó, Bộ sẽ kiến nghị vớiChính phủ cho vay u đãi đối với các doanh nghiệp đầu t sản xuất ôtô giá rẻ, giảmthuế nhập khẩu đối với các linh kiện mà trong nớc cha sản xuất đợc.

Tóm lại thị trờng ôtô Việt Nam là thị trờng mở, đầy tiềm năng có tác độngtích cực thúc đẩy ngành sản xuất ôtô Việt Nam đầu t phát triển, đặc biệt là đầu tphát triển các nhà máy sản xuất, lắp ráp xe Minibus và xe tải nhỏ đáp ứng nhucầu thị trờng trong nớc và tiến tới xuất khẩu sang khu vực và thế giới

1.2 Tổng quan về hệ thống treo

1.2.1 Công dụng và yêu cầu của hệ thống treo

Hệ thống treo ở đây đợc hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh xe vàkhung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chứcnăng chính sau đây:

+ Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tơng đối theo phơngthẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động “êm dịu”, hạnchế tới mức có thể chấp nhận đợc những chuyển động không muốn có khác củabánh xe nh lắc ngang, lắc dọc

+ Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng, lực dọc

và lực bên

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiết phảimềm nhng cũng phải đủ khả năng để truyền lực, quan hệ này đợc thể hiện ở cácyêu cầu chính sau đây:

+ Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹthuật của xe (xe chạy trên đờng tốt hay xe chạy trên các loại đờng khác nhau)

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

+ Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chínhcủa hệ thống treo là làm mềm theo phơng thẳng đứng nhng không phá hỏng cácquan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

+ Không gây nên tải trọng lớn tại các mối liên kết với khung hoặc vỏ.+ Có độ tin cậy lớn, độ bền cao và không gặp h hỏng bất thờng

Đối với xe con và xe minibus chúng ta cần phải quan tâm đến các yêu cầusau:

+ Giá thành thấp và độ phức tạp của hệ thống treo không quá lớn

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

xe tốt

+ Đảm bảo tính ổn định và tính điều khiển chuyển động của ô tô ở tốc độcao, ô tô điều khiển nhẹ nhàng.

1.2.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo

1.2.2.1 Bộ phận đàn hồi

Là bộ phận nối mềm giữa bánh xe và thùng xe, nhằm biến đổi tần số dao

động cho phù hợp với cơ thể con ngời (60  80 lần/ph) Bộ phận đàn hồi có thể

bố trí khác nhau trên xe nhng nó cho phép bánh xe có thể dịch chuyển theo

Trong hệ thống treo nó không chỉ có nhiệm vụ làm êm dịu chuyển động

mà còn đồng thời làm nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng

Trên xe Autobiantri nhíp có thể thay thế cho đòn ngang trên của hệ thốngtreo Ưu điểm của kiểu treo này là không cần thanh ổn định, đơn giản rẻ tiền nh-

ng lại có nhợc điểm là thùng xe ở trên cao nên chiều cao trọng tâm xe sẽ lớn ảnhhởng đến tốc độ và sự ổn định khi xe chuyển động

b Thanh xoắn

Thanh xoắn là 1 thanh bằng thép lò xo, dùng tính đàn hồi xoắn của nó đểcản lại sự xoắn Một đầu thanh xoắn đợc ngàm vào khung hay 1 dầm nào đó của

xe, đầu kia gắn vào kết cấu chịu tải xoắn của hệ thống treo

Trên một số ô tô để dành chỗ cho việc lắp bán trục cầu chủ động ngời tadùng thanh xoắn thờng đợc gây tải trớc ( có ứng suất d) do đó nó chỉ thích hợpcho một chiều làm việc Trên các thanh xoắn ở 2 phía đều phải đánh dấu đểtránh nhầm lẫn khi lắp ráp

Sử dụng thanh xoắn có các đặc điểm sau:

+ Trọng lợng nhỏ

+ Chiếm ít không gian, có thể bố trí để điều chỉnh chiều cao thân xe

+ Đơn giản, gọn, giá thành rẻ và dễ chế tạo

+ Thanh xoắn không có nội ma sát nên thờng phải lắp kèm giảm chấn đểdập tắt nhanh dao động

Trên xe con và xe minibus bộ phận đàn hồi là thanh xoắn đợc sử dụng phổbiến chỉ sau lò xo

c Lò xo

Bao gồm các dạng là lò xo xoắn ốc, lò xo côn và lò xo trụ Do lò xo trụ có

đờng kính vòng ngoài không đổi nên biến dạng của nó sẽ thay đổi tỷ lệ thuận vớilực tác dụng, còn đối với lò côn hay lò xo xoắn ốc thì khi tải nhẹ đầu lò xo sẽ bịnén lại và hấp thụ năng lợng va đập, còn phần giữa lò xo có độ cứng lớn hơn sẽ

đủ cứng để chịu tải lớn

Lò xo có các đặc điểm chính sau:

+ Ưu điểm:

- Kết cấu rất gọn gàng nhất là

khi đợc bố trí lồng vào giảm chấn

- Nếu cùng độ cứng và

độ bền với nhíp thì lò xo trụ có Hình 1.1 - Cấu tạo lò so

khối lợng nhỏ hơn nhíp và tuổi thọ cao hơn nhíp

d Phần tử đàn hồi loại khí

Phần tử đàn hồi sử dụng đệm khí dựa trên nguyên tắc không khí có tính

đàn hồi khi bị nén Hệ thống treo loại khí đợc sử dụng tốt ở các ôtô có trọng lợngphần lớn đợc thay đổi khá lớn nh ở ôtô trở khách, ô tô vận tải và đoàn xe Loạinày có thể tự động thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suấtkhông khí bên trong phần tử đàn hồi Giảm độ cứng của hệ thống treo sẽ làm cho

độ êm dịu chuyển động tốt hơn

Hệ thống treo khí không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lợng nhỏ

và giảm đợc chấn động cũng nh giảm đợc tiếng ồn từ bánh xe truyền lên buồnglái và hành khách Nhng hệ thống này có kết cấu phức tạp hơn vì phải có bộphận dẫn hớng riêng và trang thiết bị cung cấp khí, bộ điều chỉnh áp suất v v

Hiện nay bộ phận đàn hồi đợc làm có xu hớng “mềm mại” hơn nhằm tạo

điều kiện cho bánh xe lăn “êm” trên mặt đờng Đồng thời ngời ta dùng các bộphận đàn hồi có khả năng thay đổi độ cứng trong một giới hạn rộng Khi xe chạy

ít tải, độ cứng cần thiết có giá trị nhỏ, khi tăng tải thì độ cứng cần phải có giá trịlớn Chính vì vậy mà cần phải có thêm các bộ phận đàn hồi phụ nh: nhíp phụ,vấu tỳ bằng cao su biến dạng, đặc biệt là các bộ phận đàn hồi có khả năng thay

đổi tự động độ cứng theo tải trọng kết hợp với các bộ phận thay đổi chiều caotrọng tâm của xe

1.2.2.2 Bộ phận dẫn hớng

Bộ phận dẫn hớng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và cácmômen từ bánh xe lên khung hoặc thân xe Nó có thể có những chi tiết khácnhau tùy thuộc hệ thống treo phụ thuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò

xo hay thanh xoắn

Quan hệ của bánh xe với khung xe khi thay đổi vị trí theo phơng thẳng

đứng đợc gọi là quan hệ động học Khả năng truyền lực ở mỗi vị trí đợc gọi làquan hệ động lực học của hệ treo

1.2.2.3 Bộ phận giảm chấn

Trên xe ôtô giảm chấn đợc sử dụng với các mục đích sau:

+ Giảm và dập tắt các va đập truyền lên khung khi bánh xe lăn trên nền ờng không bằng phẳng nhằm bảo vệ đợc bộ phận đàn hồi và tăng tính tiện nghicho ngời sử dụng

đ-+ Đảm bảo dao động của phần không treo ở mức độ nhỏ nhất, nhằm làmtốt sự tiếp xúc của bánh xe với mặt đờng

+ Nâng cao các tính chất chuyển động của xe nh khả năng tăng tốc, khảnăng an toàn khi chuyển động

Để dập tắt các dao động của xe khi chuyển động giảm chấn sẽ biến đổi cơnăng thành nhiệt năng nhờ ma sát giữa chất lỏng và các van tiết lu

Trên ôtô hiện nay chủ yếu sử dụng là giảm chấn ống thuỷ lực có tác dụnghai chiều ở cấu trúc hai lớp

a Giảm chấn hai lớp vỏ

Giảm chấn hai lớp vỏ ra đời vào năm 1938, đây là một loại giảm chấnquen thuộc và đợc dùng phổ biến cho đến nay

Trong giảm chấn, piston di chuyển trong xy lanh, chia không gian trongthành hai buồng A và B ở đuôi của xy lanh thuỷ lực có một cụm van bù Baongoài vỏ trong là một lớp vỏ ngoài, không gian giữa hai lớp vỏ là buồng bù thểtích chất lỏng và liên hệ với B qua các cụm van một chiều (III, IV)

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

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

Giảm chấn hai lớp vỏ có cấu tạo nh sau:

ở hành trình nén bánh xe tiến lại gần khung xe, lúc đó ta có thể tích buồng

B giảm nên áp suất tăng, chất lỏng qua van (I) và (IV) đi lên khoang A và sangkhoang C ép không khí ở buồng bù lại Trên nắp của giảm chấn có phớt che bụi,phớt chắn dầu và các lỗ ngang để bôi trơn cho trục giảm chấn trong quá trìnhlàm việc

ở hành trình trả bánh xe đi xa khung xe, thể tích buồng B tăng do đó ápsuất giảm, chất lỏng qua van (II, III) vào B, không khí ở buồng bù giãn ra, đẩychất lỏng nhanh chóng điền đầy vào khoang B

Trong quá trình làm việc của giảm chấn để tránh bó cứng bao giờ cũng cócác lỗ van lu thông thờng xuyên Cấu trúc của nó tuỳ thuộc vào kết cấu cụ thể.Van trả, van nén của hai cụm van nằm ở piston và xylanh trong cụm van bù cókết cấu mở theo hai chế độ, hoặc các lỗ van riêng biệt để tạo nên lực cản giảm

chấn tơng ứng khi nén mạnh, nén nhẹ, trả mạnh, trả nhẹ.

Khi chất lỏng chảy qua lỗ van có tiết diện rất nhỏ tạo nên lực ma sát làmcho nóng giảm chấn lên Nhiệt sinh ra truyền qua vỏ ngoài (8) và truyền vàokhông khí để cân bằng năng lợng

+ Ưu điểm của giảm chấn hai lớp có độ bền cao, giá thành hạ làm việc tincậy ở cả hai hành trình, trọng lợng nhẹ

+ Nhợc điểm là khi làm việc ở tần số cao có thể xảy ra hiện tợng khôngkhí lẫn vào chất lỏng làm giảm hiệu quả của giảm chấn

Khi piston dịch chuyển xuống dới tạo nên sự chênh áp, dẫn đến mở van 1,chất lỏng chảy nên phía trên của piston Khi piston đi lên làm mở van 7, chấtlỏng chảy xuống dới piston áp suất trong giảm chấn sẽ thay đổi không lớn vàdao động xung quanh vị trí cân bằng với giá trị áp suất tĩnh nạp ban đầu, nhờ vậy

mà tránh đợc hiện tợng tạo bọt khí, là một trạng thái không an toàn cho sự làmviệc của giảm chấn Trong quá trình làm việc piston ngăn cách 4 di chuyển đểtạo nên sự cân bằng giữa chất lỏng và chất khí do đó áp suất không bị hạ xuốngdới giá trị nguy hiểm

Giảm chấn này có độ nhạy cao kể cả khi piston dịch chuyển rất nhỏ, tránh

đợc hiện tợng cỡng bức chảy dầu khi nhiệt độ thay đổi sẽ làm cho áp suất thay

đổi

c So sánh giữa hai loại giảm chấn

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

điểm sau:

+ Khi có cùng đờng kính ngoài, đờng kính của cần piston có thể làm lớnhơn mà sự biến động tơng đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn

+ Điều kiện toả nhiệt tốt hơn

+ Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ góc nghiêng bốtrí nào

Nhợc điểm của loại giảm chấn một lớp vỏ là:

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

+ Có tính công nghệ thấp, bao kín không tốt

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

1.2.2.4 Thanh ổn định

Trên các loại xe con ngày nay thanh ổn định hầu nh đều có Trong trờnghợp xe chạy trên nền đờng không bằng phẳng hoặc quay vòng, dới tác dụng củalực li tâm phản lực thẳng đứng của 2 bánh xe trên một cầu thay đổi sẽ làm chotăng độ nghiêng thùng xe và làm giảm khả năng truyền lực dọc, lực bên củabánh xe với mặt đờng Thanh ổn định có tác dụng khi xuất hiện sự chênh lệchphản lực thẳng đứng đặt lên bánh xe nhằm san bớt tải trọng từ bên cầu chịu tảinhiều sang bên cầu chịu tải ít hơn Cấu tạo chung của nó có dạng chữ U, một

đầu chữ U đợc nối với phần không đợc treo, còn đâu kia đợc nối với thân (vỏ) xe,các đầu nối này dùng ổ đỡ bằng cao su

1.2.2.5 Các vấu cao su tăng cứng và hạn chế hành trình

Trên xe con các vấu cao su thờng đợc đặt kết hợp trong vỏ của giảm chấn.Vấu cao su vừa tăng cứng vừa hạn chế hành trình của piston nhằm hạn chế hànhtrình làm việc của bánh xe

Vấu cao su có những u điểm sau:

+ Có thể đợc làm dới mọi hình dạng khác nhau

+ Không có tiếng ồn khi làm việc, không phải bôi trơn

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

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

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

+ Đối với hệ treo này thì do bộ phận đàn hồi là lò xo xoắn nên phải dùngthêm hai đòn dọc dới và một hoặc hai đòn dọc trên Đòn dọc dới đợc nối với cầu,

đòn dọc trên đợc nối với khớp trụ (hình 1.5) Để đảm bảo truyền đợc lực ngang

và ổn định vị trí thùng xe so với cầu ngời ta cũng phải dùng thêm “đònPanhada”, một đầu nối với cầu còn đầu kia nối với thùng xe

Cấu tạo của hệ thống treo phụ thuộc có những u nhợc điểm nh sau:

+ Nhợc điểm:

- Khối lợng phần không đợc treo lớn, đặc biệt là ở cầu chủ động nên khi

xe chạy trên đờng không bằng phẳng, tải trọng động sinh ra sẽ gây nên và đậpmạnh giữa phần không treo và phần treo làm giảm độ êm dịu chuyển động

- Khoảng không gian phía dới sàn xe phải lớn để đảm bảo cho dầm cầu cóthể thay đổi vị trí, do vậy chiều cao trọng tâm lớn.

- Sự nối cứng bánh xe 2 bên bờ dầm liên kết gây nên hiện tợng xuất hiệnchuyển vị phụ khi xe chuyển động

+ Ưu điểm:

- Trong quá trình chuyển động vết bánh xe đợc cố định do vậy không xảy

ra hiện tợng mòn lốp nhanh nh hệ thống treo độc lập

- Khi chịu lực bên (lực li tâm, lực gió bên, đờng nghiêng) 2 bánh xe liênkết cứng bởi vậy hạn chế hiện tợng trợt bên bánh xe

- Công nghệ chế tạo đơn giản, dễ tháo lắp và sửa chữa

- Giá thành thấp

1.2.3.2 Hệ thống treo độc lập

Đặc điểm của hệ thống treo này là:

- Hai bánh xe không lắp trên một dầm cứng mà là lắp trên loại cầu rời, sựchuyển dịch của 2 bánh xe không phụ thuộc vào nhau (nếu nh coi thùng xe đứngyên)

- Mỗi bên bánh xe đợc liên kết bởi các nh vậy sẽ làm cho khối lợng phầnkhông đợc treo nhỏ nh vậy mô men quán tính nhỏ do đó xe chuyển động êm dịu

- Hệ treo này không cần dầm ngang nên khoảng không gian cho nó dịchchuyển chủ yếu là khoảng không gian 2 bên sờn xe nh vậy sẽ hạ thấp đợc trọngtâm của xe và sẽ nâng cao đợc vận tốc của xe

Trong hệ thống treo độc lập còn đợc phân ra các loại sau :

a Dạng treo 2 đòn ngang:

Cấu tạo của hệ treo 2 đòn ngang bao gồm 1 đòn ngang trên, một đònngang dới Mỗi đòn không phải chỉ là 1 thanh mà thờng có cấu tạo hình tam giáchoặc hình thang Cấu tạo nh vậy cho phép các đòn ngang làm đợc chức năng của

Các đầu trong đợc liên kết với khung, vỏ bằng khớp trụ Các đầu ngoài

đ-ợc liên kết bằng khớp cầu với đòn đứng Đòn đứng đđ-ợc nối cứng với trục bánh

xe Bộ phận đàn hồi có thể nối giữa khung với đòn trên hoặc đòn dới Giảm chấncũng đặt giữa khung với đòn trên hoặc đòn dới Hai bên bánh xe đếu dùng hệtreo này và đợc đặt đối xứng qua mặt phẳng dọc giữa xe

b Dạng treo Mc.Pherson

Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang nếu coi đòn ngangtrên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dới có chiều dài khác 0 Chính nhờ cấutrúc này mà ta có thể có đợc khoảng không gian phía trong xe để bố trí hệ thốngtruyền lực hoặc khoang hành lý Sơ đồ cấu tạo của hệ treo trên hình 1.7 baogồm: đòn ngang dới, giảm chấn đặt theo phơng thẳng đứng làm nhiệm vụ của trụxoay đứng có một đầu đợc bắt khớp cầu với đầu ngoài của đòn ngang tại B, đầucòn lại đợc bắt vào khung xe Bánh xe đợc nối cứng với vỏ giảm chấn Lò xo đợc

đặt lồng vào giữa vỏ giảm chấn và trục giảm trấn

1- Giảm chấn đồng thời

là trụ đứng;

2- Đòn ngang dới;

3- Bánh xe;

4- Lò xo;

5- Trục giảm trấn

Hình 1.7 - Sơ đồ cấu tạo hệ Mc.Pherson.

Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc.Pherson kết cấu ítchi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹ đợc trọng l-ợng kết cấu Nhng nhợc điểm chủ yếu của hệ treo Mc.Pherson là do giảm chấnvừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụ đứng nêntrục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần phải có độ cứng vững và độ bềncao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thay đổi cần thiết

A

Hình 1.8 - Mối quan hệ động học của hệ treo Mc.Pherson.

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hớng nói riêng cácgóc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phải đảm bảo choviệc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớn cũng nh làm mònlốp quá nhanh

Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theo phơngthẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêng ngang của bánh

xe, trụ xoay dẫn hớng và khoảng cách giữa hai vết bánh xe (hình 1.8-a), độ chụmtrớc của bánh xe (hình 1.8-c) và góc nghiêng dọc của trụ xoay đứng (hình 1.8-b).Các quan hệ giữa các thông số đó phụ thuộc vào sự chuyển vị của bánh xe theophơng thẳng đứng đó là mối quan hệ động học của hệ treo

c Hệ treo 2 đòn dọc

Hệ treo hai đòn dọc (hình vẽ 1.9) là hệ treo độc lập mà mỗi bên có một

đòn dọc Các đòn dọc thờng đợc bố trí song song sát hai bên bánh xe Một đầucủa đòn dọc đợc gắn cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại liên kết bản lề vớikhung hoặc dầm ôtô Lò xo và giảm chấn đặt giữa đòn dọc và khung Đòn dọcvừa là nơi tiếp nhận lực ngang, lực dọc, và là bộ phận dẫn hớng Do phải chịu tảitrọng lớn nên nó thờng đợc làm có độ cứng vững tốt

Đồng thời đòn dọc đòi hỏi cần phải có độ cứng vững lớn, nhằm mục đíchchịu đợc các lực dọc, lực bên và chịu mômen phanh lớn.

Do có kết cấu nh vậy, nên hệ treo này chiếm ít không gian và đơn giản vềkết cấu, giá thành hạ Hệ treo này thờng đợc bố trí cho cầu sau bị động, khi máy

đặt ở phía trớc, cầu trớc là cầu chủ động

d Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

Hệ treo đòn dọc có thanh liên kết xuất hiện trên xe con vào những năm 70cùng với sự hoàn thiện kết cấu cho các xe có động cơ và cầu trớc chủ động Theocấu trúc của nó có thể phân chia thành loại treo nửa độc lập và treo nửa phụthuộc Theo khả năng làm việc của hệ treo, tuỳ thuộc vào độ cứng vững của đònliên kết mà có thể xếp là loại phụ thuộc hay độc lập ở đây hệ treo đ ợc phân loại

là treo độc lập tức là đòn liên kết có độ cứng nhỏ hơn nhiều so với độ cứng củadầm cầu phụ thuộc

Hình 1.10 - Sơ đồ nguyên lý hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết.

Hệ treo đòn dọc có thanh ngang liên kết (hình vẽ 1.10) có đặc điểm là hai

đòn dọc đợc nối cứng với nhau bởi một thanh ngang Thanh ngang liên kết đóngvai trò nh một thanh ổn định nh đối với các hệ treo độc lập khác Cũng giống nhcác hệ treo độc lập khác, hệ treo đòn dọc có thanh liên kết bộ phận đàn hồi của

nó có thể là lò xo trụ xoắn Lò xo đợc đặt giữa khung và đòn dọc Để tiết kiệmkhông gian, lò xo thờng đợc lồng vào giảm chấn

e Hệ treo đòn chéo

1

4 5

6

Hệ thống treo trên đòn chéo là cấu trúc mang tính trung gian giữa hệ treo

đòn ngang và hệ treo đòn dọc Bởi vậy sử dụng hệ treo này cho ta tận dụng đợc

-u điển của hai hệ treo trên và khắc phục đợc một số nhợc điểm của chúng Đặc

điểm của hệ treo này là đòn đỡ bánh xe quay trên đờng trục chéo và tạo nên đònchéo trên bánh xe

để làm tăng sự êm dịu trong quá trình chuyển động

So với các hệ treo đã xét ở trên thì hệ treo đòn chéo có đặc điểm nổi bật ởchỗ: khi bánh xe dao động theo phơng thẳng đứng thì cũng kéo theo sự thay đổikhoảng cách giữa hai vết bánh xe, góc nghiêng ngang, nhng sự thay đổi đó nhỏhơn các loại đã xét ở trên Riêng độ chụm trớc cửa bánh xe thì thay đổi không

hệ thống treo đòn dọc, đòn chéo là những loại có cấu tạo đơn giản, ít số chitiết, khối lợng phần không đợc treo nhỏ, giá thành hạ, dễ tháo lắp sửa chữa vàbảo dỡng Còn treo sau thì đa số là dùng hệ treo phụ thuộc nhng cũng có không

ít xe dùng hệ thống treo độc lập

=> lựa chọn phơng án thiết kế

+ Cầu trớc: Hệ thống treo với nhíp nằm ngang và giảm chấn

+ Cầu sau: Hệ treo nhíp đặt dọc và giảm chấn

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá độ dao động

Khi ô tô chuyển động trên đờng dao động xuất hiện trong toàn bộ hệthống của xe dới tác động kích thích của các mấp mô biên dạng đờng.Dao độngcủa ô tô ảnh hởng đến bản thân ngời lái và hành khách, hàng hoá chuyên chởtrên xe, độ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô Nghĩa là trong quá trình chuyển

động ô tô luôn bị dao động, với thời gian kéo dài sẽ gây ra mệt mỏi với ng ời lái

và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra nguy cơ mắc bệnhthần kinh và não dẫn đến mất phản ứng linh hoạt và điều khiển chính xác gây ratai nạn giao thông

Vì vậy khi nói đến dao động của ô tô theo quan điểm của chế độ sử dụngthì: độ êm dịu chuyển động của ô tô có thể hiểu là tập hợp các tính chất đảm bảohạn chế các tác động của dao động có ảnh hởng xấu tới con ngời, hàng hoá vàcác kết cấu của ô tô

Theo quan điểm về an toàn chuyển động thì dao động của ô tô gây ra sựthay đổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa bề mặt tiếp xúc của bánh xe với mặt đ-ờng Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trờng hợp tải trọng tĩnh thì sẽlàm giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc, ngang( Lực kéo, lực phanh, lực bámngang), dẫn đến hiện tợng tách bánh khỏi đờng gây mất an toàn khi xe chuyển

động, phanh và quay vòng còn khi giá trị phản lực này tăng thì sẽ làm tăng tảitrọng động tác dụng xuống nền đờng và ngợc lại với các kết cấu của xe

Từ các khái niệm trên để có thể đánh giá chất lợng xe một cách kháchquan, chính xác cần phải nghiên cứu và phát triển lý thuyết dao động trong tất cảlĩnh vực liên quan Nghiên cứu tổng quát về dao động xe đó là giải quyết mốiquan hệ “Đờng-Xe-Ngời”

động có chất lợng tốt, các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao trình độcông nghệ thiết kế, cải tiến ô tô, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và năngsuất vận chuyển của ô tô trong nền kinh tế quốc dân.

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

Các tính chất dao động của ô tô thờng đợc đánh giá theo 2 quan điểm:

- Đánh giá theo quan điểm về độ êm dịu chuyển động mà thông số gia tốcdao động có tính chất quyết định vì nó tác dụng lên lái xe và hành khách

- Theo quan điểm về độ an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuốngnền thì giá trị tải trọng động giữa bánh xe và nền đờng là thông số mang tínhchất quyết định

a- Chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động

Để đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô, các nớc có nền công nghiệp

ô tô phát triển hàng đầu trên thế giới đã đa đa ra các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịukhác nhau.Dựa vào các công trình nghiên cứu của nớc ngoài và các tài liệu củaviện khoa học kĩ thuật bảo hộ lao động Việt Nam, đa ra một số chỉ tiêu đặc trngcho độ êm dịu chuyển động của ô tô nh sau:

+ Chỉ tiêu về tần số:

Con ngời khi tham gia vào giao thông cũng là một hệ dao động, “đi lại” làhoạt động thờng xuyên của con ngời đã trở thành một thói quen Khi con ngời đilại tơng đơng với hệ thực hiện dao động, tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lợngriêng, thói quen từng ngời mà số lần bớc trong một phút thờng trong khoảng 60-

90 bớc, tơng ứng với tần số dao động khoảng 1-1,5Hz Vậy nên từ thói quen đócon ngời chịu dao động hợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên Khi đánh giá độ

êm dịu chuyển động của ô tô với các điều kiện mặt đờng cũng nh kết cấu cụ thểthì tần số dao động của ô tô phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thờng lấy chuẩn

để đánh giá dao động của ô tô nh sau:

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

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

+ Chỉ tiêu về gia tốc dao động.

Chỉ tiêu này đợc xác định dựa trên cơ sở trị số bình phơng trung bình củagia tốc theo các phơng X, Y, Z là: X ,Y ,Z Chúng có các giá trị sau:

X  1 , 0 (m / s2)

Y  0 , 7 (m / s2)

Z  2 , 5 (m / s2)

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

động của ô tô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê Mặt khác, điều quantrọng hơn là dao động ô tô truyền cho con ngời thực chất là tác động ngẫu nhiênvới dải tần số rộng và phức tạp cả theo hớng tác dụng Ngoài ra theo một số tàiliệu tham khảo các tác giả còn đa ra một số chỉ tiêu khác đánh giá độ êm dịuchuyển động của ô tô

b Chỉ tiêu về an toàn chuyển động và tải trọng tác dụng xuống nền đờng

Theo quan điểm về an toàn chuyển động(xét theo khía cạnh về tính điềukhiển) và tải trọng tác dụng xuống nền đờng thì trị số lực tác dụng thẳng đứnggiữa bánh xe với đờng cũng là thông số quan trọng để đánh giá Lực động F d (t)

xác định phức tạp hơn vì nó phụ thuộc vào tính chất dao động của ô tô, vận tốcchuyển động và độ mấp mô biên dạng đờng

Theo quan điểm về tải trọng tác dụng xuống nền đờng thì sẽ dựa vào trị sốlớn nhất của tải trọng bánh xe, nghĩa là tơng ứng với giá trị dơng của F d (t)để

đánh giá, nếu F d (t) càng lớn thì sự ảnh hởng do lực tác động tới lốp xe và các

bộ phận chi tiết của xe và nền đờng càng bị tác động xấu nhiều hơn Mặt khác đểgiảm sự ảnh hởng của F d (t)thì trong trờng hợp giảm tải trọng bánh xe so với giátrị tải trọng tĩnh, nghĩa là làm giảm khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến(nhất là khiphanh) và lực ngang(quan trọng khi quay vòng) Trong trờng hợp đặc biệt bánh

xe bị nảy khỏi mặt đờng khi đó lực tác dụng từ đờng lên bánh xe sẽ bằng 0 và ôtô sẽ mất tính điều khiển Để đánh giá tính chất dao động của ô tô theo quan

điểm về an toàn chuyển động cần xác định tỉ số giữa lực động F d (t) và tải trọngtĩnh của bánh xe là R t K:

K t

d R

F

K 

Khảo sát dao động của ô tô ngời ta quan tâm đến sự bám của lốp với mặt

đờng, nhằm đảm bảo dao động của ô tô thoả mãn các chỉ tiêu về độ êm dịu nh ngbánh xe vẫn phải bám đờng, nếu không đạt 2 chỉ tiêu đó sẽ dẫn đến làm mất tính

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

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

F d C L(   q)

Trong đó: C L: độ cứng của lốp

 : chuyển dịch của bánh xe theo phơng thẳng đứng

q : chiều cao mấp mô biên dạng đờng

Có thể xác định giá trị tdmax-là giá trị cực đại của chuyển dịch tơng đốicủa bánh xe với đờng theo biểu thức:

- Mục tiêu nghiên cứu

- Cấu trúc riêng của đối tợng nghiên cứu

- Khả năng tính toán và phơng tiện tính toán

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật khả năng tính toán hầu

nh không bị hạn chế(có nhiều phần mềm rất mạnh hỗ trợ tính toán), nên chủ yếukhi chọn và lập mô hình thờng căn cứ vào mục tiêu và đặc điểm kết cấu của đốitợng

Về mục tiêu nghiên cứu có thể bao hàm các vấn đề sau:

1 Nghiên cứu tối u hệ treo, kể cả hệ treo tích cực Đối với mụctiêu này thì mô hình 1/4 là đủ

2 Nghiên cứu về dao động liên kết, thờng dùng mô hình phẳng;mô hình phẳng cũng còn dùng để nghiên cứu ảnh hởng của đờng

3 Nghiên cứu sự trợt và lật dới tác động của ngoại lực nh đờngmấp mô, gió bên nên thòng sử dụng mô hình 1/2

Sau đây là một số mô hình cơ bản đợc trình bày trong nhiều tài liệu củacác tác giả nổi tiếng

a Mô hình 1/4

Mô hình 1/4 bao gồm hai khối lợng đợc treo M1T ( thay thế cho khối lợngthân xe) và không đợc treo m1T (thay thế cho khối lợng bánh xe, cầu xe và cácthành phần liên kết) Phần treo và không đợc treo liên kết với nhau thông qua cácphần tử đàn hồi của treo và giảm chấn, có độ cứng là C, hệ số cản giảm chấn K,xem hình 1.2.

Hình 1.13 - Mô hình 1/4

Để có thể chuyển mô hình vật lý thành mô hình động lực học hệ dao động

ô tô, cần phải có một số giả thiết nhằm đơn giản cho việc tính toán nhng vẫn

đảm bảo tính đúng đắn của kết quả Quá trình nghiên cứu trong mô hình 1/4 chỉxét dao động của một trong bốn bánh xe, dao động của hệ là nhỏ, tuyến tính,xung quanh vị trí cân bằng tĩnh, bánh xe lăn không trợt và luôn tiếp xúc với đ-ờng

Mô hình 1/4 có thể dùng để chọn tối u các thông số nh độ cứng lốp, khối ợng không đợc treo m, độ cứng C và hệ số cản giảm chấn K theo các hàm mụctiêu vừa nêu trên

l-Trong quá trình nghiên cứu các hệ số C và K có thể đợc mô tả phi tuyến:

C  f zn;  n

K  f  zViệc này có ý nghĩa trong bài toán điều khiển hệ treo

b Mô hình 1/2

Mô hình 1/2 đợc một số tác giả phơng tây nh Dorling đề cập với mục tiêunghiên cứu thanh ổn định.Mô hình 1/2 có hai khối lợng đợc treo và không đợctreo với các thông số vật lý là (m, J) và (mA, JA), liên kết qua hệ treo với thông số



M 1T

vật lý là (C, K) Lốp là phần tử đàn hồi theo cả 2 phơng Z và Y Ngoại lực là F1

theo phơng ngang và F2 theophơng Z

d Mô hình không gian xe con

Mô hình không gian xe con đợc Kortum/ Lugner đa ra nh trong hình 1.4

Xe con có khối lợng bé, nhng lại có yếu tố phi tuyến hình học và vật lý lớn nên không thể bỏ qua khi lập mô hình Đặc điểm kết cấu là vỏ chịu lực, treo độc lập

có yếu tố phi tuyến hình học cao

Hình 1.16 - Mô hình không gian xe con

1.3.3 Hàm kích động

Chuyển động của ô tô trên mặt đờng không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao

động của khối lợng phần không đợc treo và khối lợng phần đợc treo của ô tô Độmấp mô của mặt đờng là nguồn kích thích chính cho ô tô dao động Khi nghiêncứu mô hình dao động của ô tô cần thiết phải mô tả toán học biên dạng của mặt

đờng, vì chiều cao mấp mô của biên dạng đờng tại vị trí tiếp xúc của bánh xe với

đờng sẽ tham gia vào phơng trình vi phân mô tả chuyển động của hệ Hàm kích

động là một yếu tố thuộc mô hình dao động, mô tả những yếu tố gây dao động,

và thờng đợc mô tả dới dạng các hàm biên dạng sau:

i t t f h

- Hàm dao động ngẫu nhiên: hf t mf,Rf τ 

Với mf: giá trị trung bình

Rf: Hàm quan hệ

: Thời gian tơng quan

Việc chọn loại kích động nào thì phụ thuộc cụ thể vào từng mục tiêunghiên cứu Nếu nghiên cứu về ảnh hởng của đờng thì buộc phải dùng hàm kích

động ngẫu nhiên Còn nếu tối u hệ treo thì dùng hàm sin và xung là đủ

Theo quan niệm bây giờ, ngoài mấp mô của đờng là yếu tố gây dao động,còn có các yếu tố gây dao động khác mà ta có thể kể ra nh sau:

1 Gió, nhất là gió ngang;

2 Gió dọc;

3 Góc quay vô lăng, đặc trng qua gia tốc ngang với ngoại lực là lực

quán tính li tâm mv2

Nh vậy có tất cả 4 yếu tố gây ảnh hởng đến dao động ôtô mà trong khi nghiên cứu cũng phải đề cập, hoặc là riêng về từng yếu tố một, hoặc đồng thời một số yếu tố kết hợp

Các thông số kỹ thuật của xe Mercedes Sprinter

phân ra cầu trớc

phân ra cầu sau

12230,4 N20893,6 NLốp

Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động củanhíp Khi xác định các đại lợng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đến tần

số dao động cần thiết của nhíp ngời ta chuyển sang xác định kích thớc chung củalá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựachọn 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 phơng chiều dài nhíp, vì vậykhi tăng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp Điềunày rất quan trọng với lá nhíp vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc vàmômen xoắn Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp mặc dù đãthoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất Nếu nhíp dài quá làmcho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc hơn, gây nên các va đậpgiữa ụ nhíp

Tóm lại, ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kếthợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thớc hình học của nhíp

Kích thớc của nhíp đợc chọn theo xe tham khảo nh sau:

+ Số lá nhíp: n = 1 (lá)+ Chiều rộng của nhíp: 7 (cm)+ Chiều dài của nhíp: L = 124 (cm)+ Chiều dày của nhíp: h = 4 (cm)

2.1.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp

p p

Hình 2.1

Xét một thanh nh hình 2.1 khi chịu lực P thanh biến dạng một đoạn là f

Do thanh có tiết diện không đổi nên ta tính đợc độ cứng của thanh nhíp theocông thức

Trong đó:

Cn: Độ cứng của thanh nhíp

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu, E = 2,1.1011 (N/m2)

Ix: Mômen quán tính thanh nhíp

 Xác định bán kính cong ở trạng thái tự do của lá nhíp:

Bán kính cong của lá nhíp đợc xác định theo công thức sau:

0 0

1

i

ic

R R

- Z ic: Khoảng cách từ đờng trung hoà của mặt cắt lá nhíp tới thớ phía

ngoài (nhánh chịu kéo), ở đây do biên dạng nhíp đối xứng nên Z ic h 2

0

R : Đợc xác định theo công thức sau:

2 0

8( pc p p )

L R



Trong đó:

- L: Chiều dài cơ sở của nhíp

- Y 1: Biến dạng của nhíp dới tác dụng của tải trọng tĩnh Y  p1 0

- Y 2: Biến dạng d của nhíp sau khi lắp.

- Y  p2 (5,5 7,5)%  : Độ võng toàn bộ của nhíp

2.2.Tính toán giảm chấn

Sự cản chấn động ở hệ thống treo không chỉ phụ thuộc vào giảm chấn màcòn do ma sát giữa các lá nhíp, ma sát giữa các khớp nối của hệ thống treo Việctác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cách thiết kếgiảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà chúng ta kiểmsoát đợc, tức là lực cản chấn động của giảm chấn ảnh hởng dập tắt chấn độngcủa các yếu tố không kiểm soát đợc là không lớn lắm, vì vậy khi thiết kế giảmchấn, ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản dao động củagiảm chấn Khi làm việc, giảm chấn phải thực hiện đợc nhiệm vụ của nó là dậptắt dao động tơng đối của phần đợc treo và phần không đợc treo

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trớc một số thông sốban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tơng đơng và không gian bố trí củagiảm chấn Sau đó, ta xác định kích thớc các lỗ, van của giảm chấn.

2.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn K g

Hệ số cản của hệ thống treo K góp phần quan trọng, nó tạo ra độ êm dịucủa xe Tơng tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe Hệ sốcản của giảm chấn Kg có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo 2.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo:

Trong lý thuyết ôtô để đánh giá sự dập tắt chấn động ngời ta sử dụng hệ sốdập tắt chấn động tơng đối nh sau:

K CM

g: gia tốc trong trờng g = 9,8 (m/s2)

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo ft = 20,63 (cm)

2.2.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn

Từ (2-6) và (2-7) ta có hệ phơng trình:

2 3

2.3.Tính toán giảm chấn

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực

hiện việc chọn trớc một số thông số ban đầu

của giảm chấn dựa trên những xe tơng đơng và

không gian bố trí của giảm chấn Sau đó, ta xác

định kích thớc các lỗ, van của giảm chấn

: trọng lợng riêng của chất lỏng(N/m3) Dầu  = 9000 (N/m3)

v: vận tốc trung bình dòng chất lỏng tại mặt cắt(m/s)

 =1

Tổn thất năng lợng trung bình dọc theo dòng chảy hw1-2 chính là đại lợngbiến năng lợng 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 thành xylanh Vì vậykhi tính toán giảm chấn, tổn thất năng lợng sẽ đợc đặc trng bởi hệ số dập tắt dao

động của giảm chấn, nghĩa là vế phải của phơng trình Bécnuli sẽ không có đại ợng hw1-2 mà thay vào đó là hệ số tắt chấn  (theo phần trên  = 0,2)

Q: lu lợng chất lỏng qua van

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

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

Q: lu lợng mà piston đẩy đi trong một đơn vị thời gian

F: diện tich làm việc hiệu dụng của piston

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

Vì lợng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lu lợng chất lỏng qua van nên Q

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

t 1 vtn

F v f

Van trả mạnh làm việc khi vận tốc piston v > 0,3 (m/s) Khi xe làm việc ở

điều kiện đờng xá gồ ghề, mặt đờng xấu, lúc này lực kích động mặt đờng lớngiảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị kéo ra rất mạnh, lúc này

áp suất dầu tăng một cách đột ngột Với vận tốc v > 0,3 (m/s) thì chất lỏng lúcnày có áp suất rất cao làm mở hết các van trả, tức là diện tích lu thông là tối đa và

ở vận tốc trên thì tiết diện lu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn đợcnữa, nh thế diện tích lu thông là hằng số

Giai đoạn van trả 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, vì vậy

ta bỏ qua không xét đến giai đoạn này

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

t 1 v

F v f

- Lực cản trong hành trình trả mạnh:

Lực cản trong trờng hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹ cộngthêm một lợng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

Ztm= Ztn + kKt(v2 - v1) (2-19)Trong đó:

Ztn: lực cản trong hành trình trả nhẹ, Ztn = 682,35 (N)

k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc: k = 0,5

Kt: hệ số cản trong hành trình trả, Kt = 2274,5 (Ns/m)

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

v2: vận tốc tơng đối piston và xilanh khi trả mạnh

suất dầu không cao lắm Với vận tốc v ≤ 0,3 (m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các lỗvan thông qua chứ cha đủ áp suất làm thay đổi diện tích lu thông và với vận tốc luthông nh thế thì diện tích lu thông là hằng số.

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

n 1 vnn

F v f

Van nén mạnh làm việc khi vận tốc piston v > 0,3 (m/s) Khi xe làm việc

ở điều kiện đờng xá gồ ghề, mặt đờng xấu, lúc này lực kích động mặt đờng lớngiảm chấn làm việc ở chế độ tải nặng làm giảm chấn bị nén rất mạnh, tức là lúcnày áp suất dầu rất cao Với vận tốc v > 0,3 (m/s) thì chất lỏng lúc này có áp suấtrất cao làm mở hết các van nén, tức là diện tích lu thông là tối đa và ở vận tốctrên thì thiết diện lu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn đợc nữa,

nh thế diện tích lu 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:

n 1 v

F v f

k: hệ số kể đến sự gia tăng về vận tốc, k = 0,5

Kn: hệ số cản trong hành trình nén, Kn = 568,6 (Ns/m)

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

v2: vận tốc tơng đối piston và xilanh khi nén mạnh Xét tại vận tốc