Đồ án thiết kế hệ thống treo xe HINO 6,5 tấn (Link Cad: http://bit.ly/doanxehino)

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...

Mục Lục

Lời nói đầu 3

chơng 1:Tổng quan hệ thống treo 4

1.1 Lịch sử hình thành: 4

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo: 4

1.2.1 Công dụng: 4

1.2.2 Phân loại: 5

Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo 8

2.1 Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo: 8

2.1.1 Các phơng án bố trí: 8

2.1.2 Phân tích u, nhợc điểm chung của các phơng án bố trí: 8

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi: 9

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn: 11

2.4 Các thông số cơ bản: 12

Chơng 3:tính toán hệ thống treo trớc 13

3.1 Tính phần tử đàn hồi nhíp 13

3.1.1 Xác định tần số dao động 13

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

3.1.3.Tính độ cứng thực tế của nhíp 21

3.1.4 Tính bền các nhíp: 23

3.1.6 Tính kiểm tra chốt nhíp 30

3.2.Tính toán giảm chấn 30

3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg 31

3.2.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 32

3.2.3 Xác định kích thớc các van 33

3.2.3.3 Kiểm tra điều kiện bền 43

3.2.4 Xác định kích thớc một số chi tiết khác của giảm chấn 44

Chơng 4: tính toán hệ thống treo sau 49

4.1.Xác định tải trọng tác dụng lên nhíp chính và nhíp phụ 49

4.2.Tính toán nhíp chính 50

4.3.Tính toán nhíp phụ 62

Chơng 5: Tính toán dao động của cầu trớc………63

5.1.Chỉ tiêu đánh giá dao động 69

4.2 Mô hình toán của hệ dao động 72

4.2 Mô tả dao động bằng Simulink 75

Chơng 6: thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cơ bản 80

6.1 Mục đích, yêu cầu của piston 80

6.2 Vật liệu làm piston 80

6.3 Những yêu cầu kĩ thuật cơ bản gia công piston 81

6.4 Phân tích tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết 81

6.5 Quy trình công nghệ khi gia công piston 82

6.5.1 Xác định đờng lối công nghệ 82

6.5.2 Tính toán và lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 82

6.6 Xác định lợng d và chế độ cắt cho các nguyên công: 83

6.6.1 Nguyên công 1 83

6.6.2 Nguyên công 2 87

6.6.3 Nguyên công3 93

6.6.4 Nguyên công 4 96

6.6.5 Nguyên công 5 101

6.6.6 Nguyên công 6 105

Kết luận ……… 1

06 Tàiliệu tham khảo ……… … .

… 107

Lời nói đầu

Ngành giao thông vận tải đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốcdân, là nhu cầu cấp thiết cho sự phát triển So với các phơng tiện vận tải khácthì ôtô có những u điểm nh tính năng cơ động cao, giá thành vận chuyển phùhợp Do đó, vận tải bằng ôtô chiếm 80% tỷ trọng của ngành vận tải

Khi ôtô chuyển động trên đờng không bằng phẳng thờng chịu những tảitrọng dao động do mặt đờng mấp mô sinh ra Những dao động này ảnh hởngxấu tới hàng hoá, tuổi thọ của xe và nhất là ảnh hởng tới hành khách Khi conngời phải chịu đựng lâu trong tình trạng xe chạy bị rung xóc nhiều dễ sinh mệtmỏi Các kết quả nghiên cứu về ảnh hởng của dao động ôtô tới cơ thể con ngời

đều đi tới kết luận là nếu con ngời phải chịu đựng lâu trong môi trờng dao

động của ôtô sẽ mắc chứng bệnh thần kinh và não Vì vậy tính êm dịu chuyển

động là một trong những chỉ tiêu quan trọng của xe Tính êm dịu chuyển độngphụ thuộc vào kết cấu của xe mà trớc hết là hệ thống treo Đối với các xe tảimong muốn ngày càng chở nặng hơn nhằm hạ giá thành vận chuyển Việc

đảm bảo các yêu cầu về độ bền, kết cấu đơn giản, giá thành thấp cho hệ thốngtreo trên xe tải là rất quan trọng

Từ đó em đợc giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe tải Hino 7 tấn.

Trong quá trình làm đồ án đợc sự tận tình giúp đỡ của thầy giáo hớng dẫn

Võ Văn Hờng và các thầy khác trong bộ môn ôtô nhng do trình độ còn hạn

chế, kinh nghiệm thiết kế cha có nên đồ án của em còn có khiếm khuyết Emmong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể làm tốt hơn trongtơng lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Nguyễn Văn Chính

chơng 1 Tổng quan hệ thống treo 1.1 Lịch sử hình thành:

Xã hội loài ngời khi bắt đầu xuất hiện những phơng tiện vận tải đầu tiên

đã quan tâm đến vấn đề dao động của chúng Ngay từ khi xuất hiện những

ph-ơng tiện giao thông là xe kéo, ban đầu ngời ta nối cứng bánh xe với khung xe

Việc di chuyển chỉ thích hợp cho việc thồ hàng mà không tiện cho ngời ngồitrên xe Về sau con ngời tìm ra xăm lốp có thể giảm bớt đợc các chấn độngtrên xe Và khi khoa học phát triển đã tìm đợc nguyên tắc dập tắt các dao độngqua đó hình thành nên các hệ thống treo của các xe nh hiện nay.

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo:

Xe chuyển động có êm dịu hay không phụ thuộc chủ yếu vào chất lợngcủa hệ thống treo

Để đảm bảo công dụng nh đã nêu ở trên hệ thống treo thờng có 3 bộphận chủ yếu:

- Bộ phận hớng

- Bộ phận đàn hồi

- Bộ phận giảm chấn

 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 ngợc lại Bộ phận đàn hồi cócấu tạo chủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kimloại (nhíp, lò xo xoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trờng hợp hệthống treo bằng khí hoặc thuỷ khí)

 Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao độngbằng cách biến năng lợng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài Việcbiến năng lợng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ôtô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn đ-

ợc pittông giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lu

Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lu và giữa các lớp chất lỏng vớinhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài

 Bộ phận hớng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảocho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hớng 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 thờng đợc phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đànhồi, bộ phận dẫn hớng và theo phơng pháp dập tắt dao động

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

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

phải đợc liên kết với nhau bằng dầm cứng (liên kết dầm cầu liền), cho nên khimột 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 đợc cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hớng

- 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 ngời 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 hớng 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, thanh xoắn

-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 ởchế độ xoắn

1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phơng 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 hớng

Chơng 2 Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thống treo 2.1 Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo:

2.1.2 Phân tích u, nhợc điểm chung của các phơng án bố trí:

2.1.2.1 Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc:

Khi bánh xe dịch chuyển theo phơng thẳng đứng, khoảng cách hai bánh

xe (đợc nối cứng) không thay đổi Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với ờng hợp treo độc lập Do hai bánh xe đợc nối cứng nên khi có lực bên tác dụngthì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bêncủa xe, nâng cao khả năng chống trợt bên

tr-Hệ treo phụ thuộc đợc dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản

Giá thành chế tạo thấp, kết cấu đơn giản, dễ tháo lắp, sửa chữa, bảo ỡng

d-2.1.2.2 Nhợc điểm của hệ treo phụ thuộc:

Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối ợng không đợc treo rất lớn Trên cầu bị động khối lợngnày bao gồm khối lợngrầm thép, khối lợng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảm chấn.Nếu là cầu chủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên trongcầu cộng với một nửa khối lợng đoạn các đăng nối với cầu Trong truờng hợp

l-là cầu dẫn hớng thì khối lợng của nó còn thêm phần các đòn kéo ngang, đònkéo dọc của hệ thống lái Khối lợng không đợc treo lớn sẽ làm cho độ êm dịuchuyển động không đợc cao và khi di chuyển trên các đoạn đờng gồ ghề sẽsinh ra các va đập lớn làm khả năng bám của bánh xe kém đi

Kết cấu của hệ treo phụ thuộc khá cồng kềnh, lớn và chiếm chỗ dới gầm

xe Co hai bánh xe đợc lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầmcầu cũng dao động theo cho nên dới gầm xe phải có khoảng không gian đủlớn Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên,

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 ngợc lại Điều đó gây mất ổn

định 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 thờng có 3 dạng

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

- Nhíp lá thờng đợc dùng trên hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treothăng bằng Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp

lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hớng

Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễdàng Vì thế nhíp lá đợc sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch.Nhíp lá ngoài nhợc điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại còn có nhợc

l-Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng đợc sủ dụng trên một số hệ thốngtreo độc lập của ôtô So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn,trọng lợng nhỏ và lắp đặt dễ dàng.

Bộ phận đàn hồi kim loại có u điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.Nhợc điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const) Độ êm dịu của xe chỉ

đợc đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe cótải trọng thờng xuyên thay đổi Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại đợc sửdụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay

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

đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đờng đặc tính đàn hồi phituyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô Mặt khác tuy theo tải trọng có thể

điều 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 lợng lớn (vì cóthêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hớng riêng) Trên xe dulịch thờng chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng Còn đối với xe tải,cũng đợc sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn Các loại xe đua bộ phận đànhồi dạng này đợc sử dụng nhiều dới dạng hệ thống treo thủy khí điều khiển đ-ợc

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

địa hóa ngành ôtô ngày càng đợc chú trọng Yêu cầu đặt ra cho ngời thiết kếtrớc hết phải nhắm vào mục tiêu này Một vấn đề không kém phần quan trọng

đó là giá thành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhng phải đảmbảo tối u các yêu cầu kỹ thuật Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tínhchọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô

Qua những phân tich u nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêmvào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 7 tấn dựa trên xe cơ sở là xehino 7 tấn Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đóchọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp Trớc hết với tình hình kinh tế hiện nay,các ngành chế tạo trong nớc có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp Nhíp đợcsản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo đợctiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô Nhíp còn có thêm u điểm làtrong quá trình vận hành xe ít bị h hỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó

rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giao thông phức tạp của nớc ta hiệnnay.

Các bộ nhíp trớc đợc lắp với khung xe qua các giá đỡ và đợc nối vớidầm cầu qua các quang treo nhíp Bộ nhíp trớc gồm có hai lá nhíp chính dàibằng nhau mục đích để cờng hóa Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lá nhípchính không bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su Và ta chọn phơng

án thiết kế (I) và phơng án thiết kế (II) cho cầu trớc 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 l u nhỏ

để hấp thụ năng lợng dao động do phần tử đàn hồi gây ra Về mặt tác dụng cóthể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều Loại tác dụng 2 chiều có loại tácdụng đối xứng hoặc không đối xứng Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì cónghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn cótác dụng (thờng là ở hành trình trả) Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạocủa pittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van mộtchiều) với kích thớc lỗ khác nhau Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả còn lỗlớn có tác dụng ở hành trình nén Nh vậy lực cản của giảm chấn ở hành trìnhtrả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thốngtreo Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2 chiều

phân ra cầu trớc 14400N

phân ra cầu sau 15000N

Chơng 3 tính toán hệ thống treo trớc

Trên các ôtô hiện đại thờng sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng của

bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hớng Ngoài ra nhíp bán elíp còn thực hiệnmột chức năng hết sức quan trọng là khả năng phân bố tải trọng lên khung 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 treotrớc:

dt

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 động

nh 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 đợc lựa chọn nh sau:

Tần số dao động của xe: n=60120(lần/phút) Với số lần nh vậy thì ngời khoẻmạnh có thể chịu đợc đồng thời hệ treo đủ cứng vững

Nếu n<60 (lần/phút) thì càng tốt đối với sức khoẻ con ngời nhng độ võng tĩnhcủa hệ thống treo rất lớn nên khi kiểm nghiệm thì lại không đủ cứng vững.Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con ngời dẫn đếnmệt mỏi, ảnh hởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe.

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

Vậy độ võng tĩnh (ft) :

0,14( ) 14( ) 80

t tr

dt t t



Hình 2.4Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếp xúccủa nhíp với dầm cầu Quang nhíp thờng đợc đặt dới một góc α, vì vậy trênnhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực X góc α phải làm càng nhỏ nếu

có thể Nhng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quangnhíp không vợt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng) Khi ôtô chuyển

động không tải thì góc α thờng chọn không bé hơn 5o Khi tải trọng đầy góc α

có thể đạt trị số 4050o Để đơn giản tính toán chúng ta sẽ không tính đến ảnhhởng của lực X

 Phản lực từ mặt đờng tác dụng lên một bánh xe phía trớc:

 Mô men quán tính tổng cộng của nhíp :

Dựa trên công thức của sức bền vật liệu:

3

0 48

t t

L G f

EJ





Trong đó:

ft: độ võng tĩnh của hệ thống treo (ft=14 cm)

L: chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính (145 cm)

Gt=17375(N)

: hệ số phụ thuộc vào kết cấu tai nhíp  =1,4

J0: mô men quán tính của tiết diện tại chỗ bắt nhíp với dầm cầu

E: mô đuyn đàn hồi trợt của vật liệu E=2,1.107(N/cm2)

 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 động củanhíp Khi xác định các đại lợng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đếntần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, ngời ta chuyển sangxác định kích thớc chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dỡngcủa nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíptrên 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 vậy khităng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp Điềunày rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc

và mômen xoắn Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốcmặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất Nếunhíp dài quá làm cho độ cứng của nhíp giảm, nhíp làm việc nặng nhọc 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 còn kết hợpcả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thớc hình học của nhíp.

Đối vứi nhíp nửa elíp đối xứng:

2

c max o

0

2 (l 0,5d ) h

l: một phần hai chiều dài hiệu dụng lá nhíp chính l=70,5(cm)

dc: khoảng cách giữa hai bulông bắt nhíp dc=15(cm)

max=là ứng suất lớn nhất max=100000(N/cm2)

- Số lá nhíp:

Từ công thức (9.8 trong [3]) ta có:

3 0

nbh J

Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lựcngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp, chỉ

có một phần lực đợc chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc Do vậy để tăng độbền của lá nhíp chính và tai nhíp thì ta phải tăng chiều dầy lá nhíp chính vàchiều dài của một số lá sát với lá nhíp chính Để có thể nhận đợc độ võng tĩnhcực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải đợc kết cấu bởi các lánhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính

Dựa trên công thức:

3 0

nbh J

12



5, 2 (2.1 7.x ) 12

Do l1=l2 nªn ta tÝnh tõ l2.

Ta cã hÖ ph¬ng tr×nh:

Gi¶i hÖ ph¬ngtr×nh:

Xét một thanh nh hình trên khi chịu lực P, thanh biến dạng một đoạn là

f Gọi U là thế năng biến dạng đàn hồi của thanh thì ta có:

n 3

k 1 k k 1

k 1

6E C

: hệ số thực nghiệm ,lấy trong khoảng 0, 83  0, 87 ( Chọn  = 0, 85)

ak=l1-lk li: nửa chiều dài hiệu dụng lá nhíp thứ i

k k

mbh

Sử dụng MATLAB để giải:

h(1)=; h(2)=1; h(3)=0.9; h(4)=0.9;h(5)=0.9; h(6)=0.9;h(7)=0.9; h(8)=0.9;h(9)=0.9;

t t

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 đợc gắn chặt, một đầu chịu lực

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

Pl f

EJ



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 phơngtrình với n-1 ẩn là các giá trị X2,…XXn

Hình 3.5 Sơ đồ tính ứng xuất lá nhíp.

Mômen tại điểm A: MA = Xk(lk - lk+1) ;

Mômen tại điểm B: MB = Xklk -Xk+1lk+1

Wu: môđun chống uốn tại điểm tiết diện tính toán

Wu1 =

2 2

6 =1,08 (cm

3)Bảng ứng suất sinh ra trong các lá nhíp

30 1,08 6229 50734 46975 49832 46140

Bảng biểu đồ ứng suất của nhớp trước

Với lá nhíp thứ 9 có    C   do đó để đảm bảo bền cho lá cuối cùng ta phảităng tiết diện của lá nhíp cuối cùng Tăng bề dày của lá thứ 9 : h =1,1 (cm)

: 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

0 max 2

0 3

u k u

max 0

k

P bh

Chọn đờng kính trong tai nhíp: D=3(cm)=30(mm)

ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra là:

thmax = 13037.(3.3 0,92

8.0,9



+ 1 8.0,9) =25349 (N/cm2)

Chốt nhíp đợc kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:

chèn dập

2 2 max

b: bề rộng của lá nhíp chính b=8(cm)

Thay số ta có: chèn dập = 186252 130372

700 3.8



 (N/cm2)

Nh vậy ứng suất chèn dập sinh ra nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu, chèn dập <[chèn dập ] Vậy chốt đảm bảo bền

3.2.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.Việc tác động của chúng ta vào sự cản chấn động ở hệ thống treo bằng cáchthiết kế giảm chấn chính là việc tác động của chúng ta vào thông số mà chúng

ta kiểm soát đợc, tức là lực cản chấn động của giảm chấn ảnh hởng dập tắtchấn động của các yếu tố không kiểm soát đợc là không lớn lắm, vì vậy khithiết kế giảm chấn, ta coi sự cản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cảndao động của giảm chấn Khi làm việc, giảm chấn phải thực hiện đợc nhiệm

vụ của nó là dập tắt dao động tơng đối của phần đợc treo và phần không đợctreo

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

3.2.1 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 thốngtreo

3.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo:

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

số dập 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=10,5(cm)

Hệ số cản của hệ thống treo đợc xác định bằng công thức:

Ktr= CM

Ktr= 0, 2

2 17375 0,15.9,8= 2866(Ns/m)

Hệ số cản trung bình của giảm chấn:

3.2.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn

và sức khoẻ ngời trong xe Do đó năng lợng đợc hấp thụ vào chủ yếu là ở hànhtrình trả Trong thực nghiệm thờng thấy ở các giảm chấn hiện nay có quan hệsau: Ktr=2, 53Kn

Chọn Ktr=3Kn (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phơng trình:

2 3

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 giảmchấn 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)

do đó hệ số =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 sátcủa chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, chất lỏng với thànhxylanh Vì vậy khi 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 trìnhBécnuli sẽ không có đại lợng hw1-2 mà thay vào đó là hệ số tắt chấn  (theophần 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

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=Q’

Từ (1) và (2) ta có phơng trình:

Fv1=fv 0,8 p g2

 (3)Khi gi¶m chÊn lµm viÖc cã nh÷ng trêng hîp sau:

- Tõ c«ng thøc (3.b.3) suy ra tæng diÖn tÝch van tr¶ nhÑ:

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, lúcnày áp suất dầu tăng một cách đột ngột Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏnglúc này có áp suất rất cao làm mở hết các van trả, tức là diện tích lu thông làtối đa và ở vận tốc trên thì tiết diện lu thông là không đổi vì nó không thể mởrộng hơn đợc nữa, 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, vìvậy 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

Trong đó:

v f

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 Xét tại vận tốc

3.2.3.2 Xác định kích thớc van nén.

• Xác định kích thớc 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 đờng xá tơng đối tốt mặt đờng không gồ ghề lắm, lúc này lựckích động mặt đờng nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này ápsuất 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 vậntốc lu thông 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

6

n 1 vnn

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 làlúc này áp suất dầu rất cao Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏng lúc này có ápsuất rất cao làm mở hết các van nén, tức là diện tích lu thông là tối đa và ở vậntốc trên thì thiết 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 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

Kn: hệ số cản trong hành trình nén Kn=1433 (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

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

3.2.3.3 Kiểm tra điều kiện bền

 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn:

- Nhiệt lợng lớn nhất toả ra khi giảm chấn làm việc trong một giờ đợc xác

định theo công thức:

Qmax=F(Tmax-T0)t

: Hệ số truyền nhiệt =68(kcal/m2.0C.h)

T0: nhiệt độ môi trờng T0=30(0C)

Tmax: giới hạn nhiệt độ của giảm chấn Tmax=130(0C)

F: diện tích tiếp xúc của giảm chấn với môi trờng xung quanh

F=2R(R+ld)

R: bán kính piston giảm chấn R=0,02(m)

ld: chiều dài buồng chứa dầu ld=0,37(m)

Qmax=68.2..0,02.(0,02+0,37).(130-30)=334(kcal)

- Công suất toả nhiệt lớn nhất theo kích thớc của vỏ giảm chấn:

max max

.4270 334.4270

396,16( / ) 3600

5732.0,25

Ntt<Nmax nh vậy kích thớc của giảm chấn thoả mãn điều kiện truyền nhiệt

 Kiểm tra điều kiện bền của đờng kính thanh đẩy:

- Kiểm tra điều kiện bền của đờng kính thanh đẩy dới tải trọng lớn nhất tácdụng lên bánh xe Khi làm việc bánh xe chịu tác động của tải trọng động, giátrị lớn nhất của tải trọng động bằng khoảng hai lần tải trọng tĩnh, nh vậy tảitrọng động bằng:

Chọn vật liệu làm thanh đẩy là thép 40 có []= 4.108(N/m2) = 40000(N/cm2).ứng suất lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy nhỏ hơn ứng suất cho phép của vậtliệu []=40000(N/cm2) Nh vậy thanh đẩy giảm chấn đảm bảo điều kiện bền.

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

x: độ nén ban đầu của lò xo (m) Chọn x=5.10-3(m)

R: lực tác dụng của tia chất lỏng qua van lên tấm chắn Theo độnghọc chất lỏng R đợc xác định bằng định lý Ơle 1 (hay là phơng trình

động lợng) (N)

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

g: gia tốc trọng trờng g=9,8(m/s2)

f: tổng diện tích lỗ van (m2), f =4,7.10-6(m2)

v: vận tốc của dòng chất lỏng qua van, v=49,5(m/s)

Mặt khác theo sức bền vật liệu độ cứng của lò xo C đợc xác định theo biểuthức sau:

4 3 64

d G C