Đồ án thiết kế hệ thống treo xe tải 5 tấn (Link CAD: http://bit.ly/treoxetai5tan)

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...

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo 3

Chơng 2: Phân tích, lựa chọn phơng án thiết kế hệ thốngtreo 7

2.1 Phân tích các phơng án bố trí hệ thống treo 72.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 92.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 13

Chơng 5: Thiết kế quy trình công nghệ gia công một chi tiết cơ bản 82

5.1 Mục đích, yêu cầu của piston 82

Lời nói đầu

Trong sự phát triển kinh tế chung hiện nay, ôtô ngày càng đóng một vai tròhết sức quan trọng Nhu cầu về xe du lịch, xe t nhân trong nớc ngày một cao,chính vì vậy đã xuất hiện rất nhiều các doanh nghiệp t nhân, liên doanh,…Tuy nhiên trớc thực trạng mới chỉ là nhập linh kiện, phụ tùng lắp ráp từ nớcngoài cùng với đó là thuế nhập khẩu, … Đã làm cho giá xe tăng cao, gây khókhăn cho ngời tiêu dùng Một yêu cầu đặt ra là phải tăng đợc tỷ lệ nội địa hóatrong ngành ôtô, nhằm giảm đợc giá thành của một chiếc xe bán ra và thúc

đẩy đợc các ngành công nghiệp chế tạo máy trong nớc

Hệ thống treo là một hệ thống rất quan trọng trên ôtô, nó góp phần tạo nên

độ êm dịu, ổn định và tính tiện nghi của xe, giúp ngời ngồi có cảm giác thoải

mái dễ chịu Đối với đồ án tốt nghiệp đợc giao: “ Thiết kế hệ thống treo cho

xe tải 5 tấn ” và trớc những yêu cầu thực tế của ngành ôtô trong nớc, Em đã

chọn phơng pháp thiết kế để đảm bảo thỏa mãn đồng thời đợc những tiêu chí

ấy Với sự hớng đẫn chỉ bảo của thầy Lu Văn Tuấn, Em đã hoàn thành đợc

đồ án tốt nghiệp này Tuy nhiên do năng lực bản thân và kinh nghiệm thực tếkhông nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy Em rấtmong sự thông cảm, đóng góp ý kiến của các thầy giáo và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện

Nguyễn Văn Đức

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 động

trên 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

2.1.2 Phân tích u, nhợc điểm 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

2.1.2.3 Ưu điểm của hệ thống treo độc lập:

Khác với hệ thống treo phụ thuộc, hệ thống treo độc lập có đặc điểm làhai bánh xe hai bên ít phụ thuộc vào nhau, do đó mà độ ổn định chuyển độngcao Hai bánh xe đợc liên kết bởi các đòn ngang hoặc đòn dọc, phần không đ-

ợc treo nhỏ, ôtô chuyển động đạt đợc độ êm dịu cao Hệ treo không cần sửdụng dầm ngang , khoảng không gian cho nó dịch chuyển chủ yếu là hai bênsờn xe, cho phép hạ thấp trọng tâm xe, do đó nâng cao đợc tốc độ của xe

2.1.2.4 Nhợc điểm của hệ thống treo độc lập:

ở hệ thống treo độc lập các bộ phận đàn hồi, bộ phận hớng là riêng biệtnên không tránh khỏi sự phức tạp về mặt kết cấu Sự phức tạp trong kết cấucũng gây khó khăn cho việc bố trí các hệ thống khác trên ôtô Hệ thống treo

độc lập dầm cầu thờng là dầm cầu rời nên khi xe chuyển động trên các đoạn

đờng gồ ghề rất dễ làm thay đổi các góc đặt bánh xe, dẫm đến sự mất ổn địnhcủa xe

Giá thành của một hệ thống treo độc lập cũng đắt hơn rất nhiều so với

hệ thống treo phụ thuộc

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

Hình 2.2 Các dạng phần tử đàn hồi kim loại

a) Nhíp; b) Lò xo trụ; c) thanh xoắnNhíp 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

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 phi

tuyến 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 5 tấn dựa trên xe cơ sở là xethaco - foton 5 tấn Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp,

do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp Trớc hết với tình hình kinh tế hiệnnay, các ngành chế tạo trong nớc có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp Nhíp đ-

ợc sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo

đợc tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô Xe thaco - foton hiện tại

đang đựơc TRUONGHAIOTO lắp ráp và bán ra, việc chọn thiết kế bộ phận

đàn hồi nhíp sẽ góp phần giúp giá thành của xe bán ra có khả năng cạnh tranh.Nhíp còn có thêm u điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị h hỏng và phảisửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địa hình giaothông phức tạp của nớc ta hiện nay

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

Mô hình hệ thống treo phụ thuộc :

* Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp

1 Tai nhíp , 2 Khung xe , 3 ụ cao su hạn chế hành trình , 4 Giảm chấn , 5 ụ cao su tăng độcứng cho nhíp , 6 Tai nhíp , 7 Miếng vát , 8 Dầm cầu , 9 Bulông quang nhíp , 10 Bộ nhíp

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn:

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

để hấp thụ năng lợng dao động do phần tử đàn hồi gây ra Về mặt tác dụng có thể có loại giảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứng hoặc không đối xứng Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có tác dụng (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 một chiều) với kích thớc lỗ khác nhau Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả còn lỗ lớn có tác dụng ở hành trình nén Nh vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống

treo Do đó ta chọn loại thủy lực 2 chiều không đối xứng.

2.4 Các thông số cơ bản:

Các thông số kỹ thuật của xe THACO - FOTON

phân ra cầu trớc

phân ra cầu sau

25250N25000N

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 toán nhíp

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

Hình 3.1 Sơ đồ để tính nhíp

Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếpxúc của nhíp với dầm cầu Quang nhíp thờng đợc đặt dới một góc α, vì vậytrên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực X góc α phải làm càng nhỏnếu 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

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

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉtiêu đã đề ra Hiện 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 xin 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 tải: n=90120(lần/phút) Cơ sở của việc lựa chọnnày là số bớc của ngời đi bộ Với số lần nh vậy thì con ngời có thể chịu đợc

đồng thời hệ treo đủ cứng vững

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

Chọn sơ bộ tần số dao động của hệ thống treo trớc: ntr= 100 (lần/phút)

 Vậy độ võng tĩnh:

0,09( ) 9( ) 100

t tr

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 2 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 nhípgốc mặc 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 kếthợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thớc hình học của nhíp.Chọn số lá nhíp : với xe tải (6 -14) lá Chọn số lá nhíp 11 lá

Với 2 lá nhíp chính chọn chiều dày hc = 0,9 (cm)

Với các lá nhíp còn lại chọn chiều dày h = 1 (cm)

 Xác định chiều dài các lá nhíp:

Hệ phơng trình dùng để xác định chiều dài nhíp có dạng:

3 3

j l j l l

j l j l l

l l

j l j 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l 0,5 (3

j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

Hệ phơng trình có đợc khi ta cho phản lực ở các đầu mút lá nhíp bằng nhau.Giải hệ phơng trình:

f p

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:



Sử dụng sơ đồ hình 2 để tính nhíp Các lá nhíp chồng khít lên nhau, một đầu đợc ngàm chặt, đầu còn lại chịu tác dụng của lực P.

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

jk: mô men quán tính mặt cắt ngang từ lá nhíp thứ nhất đến lá nhíp thứ k.

3

12

k k

bh

j 

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

ta coi 2 lá nhíp cái là lá thứ nhất với

3

12

k k

dt

 Độ võng tĩnh thực tế của nhíp:

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



Sử dụng công thức trên để tính biểu thức biến dạng tại các điểm tiếp xúcgiữa 2 lá nhíp và cho chúng bằng nhau từng đôi một ta sẽ đi đến 1 hệ n-1 ph -

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

: 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= 15000(N)

Pkmax=0,7 15000=10500(N)

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

ứng suất uốn ở tai nhíp là:

P bh

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

ứng suất tổng hợp lớn nhất sinh ra là:

thmax = 10500(3.3 0,92

7.0,9

+ 1 7.0,9) =23333 (N/cm2)Vậy tai nhíp đủ bền

3.1.6 Tính kiểm tra chốt nhíp

Đờng kính chốt nhíp đợc chọn Dchốt=2 (cm)=20 (mm)

Chọn vật liệu chế tạo chốt nhíp là thép hợp kim có thành phần các bon thấp(20X) thấm các bon trớc khi tôi thì ứng suất chèn dập cho phép [chèn dập ]=750900(N/cm2)

Chốt nhíp đợc kiểm nghiệm theo ứng suất chèn dập:

D: đờng kính chốt nhíp D= 2 (cm)

b: bề rộng của lá nhíp chính b=7(cm)

Thay số ta có: chèn dập = 75002 105002

781 2.7



 (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(cm)

Hệ số cản trung bình của giảm chấn:

Bố trí giảm chấn nghiêng một góc 250 để thoả mãn không gian bố trítrong gầm xe Từ sơ đồ bố trí giảm chấn:

Kgc= Ktr 0

3344 cos 25  (Ns/m)

3.2.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn

Ta có phơng trình: Kn+ Ktr=2Kgc (1)

Trong đó:

Kn, Ktr: hệ số cản chấn động ở bộ phận giảm chấn tơng ứng với hành trìnhnén và trả

Với giảm chấn, lực cản ở hành trình trả thờng lớn hơn ở hành trình nén vớimục đích khi bánh xe đi qua chỗ gồ ghề thì giảm chấn bị nén nhanh cho nênkhông truyền lên khung xe những xung lực lớn ảnh hởng đến độ bền khung xe

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

Hình 3.8 Đờng đặc tính giảm chấn trớc 3.2.3 Xác định kích thớc ngoài của giảm chấn

3.2.3.1 Xác định đờng kính, chiều dài piston:

Chọn D = 50 mm = 0, 05 m

L = 0,056

0,36( ) 360( ) 3,14.0,05  m  mm

Kích thớc sơ bộ của giảm chấn đợc cho

phép trên hình Chiều dài giảm chấn bao gồm

chiều dài của các bộ phận: Ld là chiều dài

phần đầu giảm chấn; Lm là chiều dài bộ phận

làm kín; Lp là chiều dài piston giảm chấn; Lv

là chiều dài phần đế van giảm chấn; Lg là hành

trình làm việc cực đại của giảm chấn, Lg phải

lớn hơn khoảng dịch chuyển của bánh xe từ

điểm hạn chế trên đến điểm hạn chế dới

3.2.4 Xác định kích thớc lỗ van giảm chấn:

Tổng diện tích lu thông của các lỗ van giảm chấn (số lỗ và kích thớc lỗvan) quyết định hệ số cản của giảm chấn

p: áp suất chất lỏng trong giảm chấn

γ: Trọng lơng riêng của chất lỏng γ = 8600N/m²

g: Gia tốc rơi tự do: 9, 8m/s²

Q: Lu lợng chất lỏng qua lỗ tiết lu

Fp: Diện tích piston giảm chấn

Vg = 0, 3m/s (vận tốc giảm chấn khi làm việc)

Đối với loại giảm chấn thủy lực 2 chiều không đối xứng với mỗi hành

trình trả (trả, trả mạnh), hành trình nén (nén, nén mạnh) sẽ có áp suất chất

lỏng tơng ứng sinh ra ép lò xo của các van trả nén một phần hay mở hoàn toàn

Để đơn giản ,ta tính kích thớc các lỗ trong trờng hợp nén, trả mạnh (khi

các van mở hoàn toàn)

g p

Tính đờng kính lỗ van trả:

Chọn số lỗ van n = 4

=> d = 1,93 mm

3.2.4.3 Van lu thông ở đế van trong hành trình trả (van giảm tải):

Van giảm bắt đầu làm việc khi vận tốc piston đạt trên 0,3 m/s

Ta có: Qgt = Qmax – Qtrmax

Trong đó:

Qgt: là lu lợng chất lỏng qua van giảm tải

Qmax: là lu lợng lớn nhất qua van giảm tải và van nén

3.2.4.4 Van giảm tải trong hành trình nén:

Van giảm cũng bắt đầu làm việc khi vận tốc piston đạt trên 0,3 m/s

t

F

mm n

t

F

mm n

3.2.5 Xác định kích thớc một số chi tiết của giảm chấn

3.2.5.1 Lò xo

 Lò xo van giảm tải trong hành trình trả:

Lò xo tính toán là loại lò xo hình trụ bớc ngắn

Khi giảm chấn làm việc ở vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áplực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van trảmạnh mở ra hoàn toàn

Flx: lực căng ban đầu của lò xo (N)

C: độ cứng của lò xo (N/m)

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 ,= 9000 (N/m3)

g: gia tốc trọng trờng g=9,8(m/s2)

f: tổng diện tích lỗ van (m2) f =0,6.10-5(m2)

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

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

4 3

64

d G C

nR

Trong đó:

 Lò xo van giảm tải khi nén

Lò xo tính toán là loại lò xo hình trụ bớc ngắn

Khi giảm chấn làm việc ở vận tốc v>0,3(m/s) chất lỏng qua van sinh ra áplực thuỷ động R cân bằng với lực căng ban đầu của lò Flx làm cho van nénmạnh mở ra hoàn toàn

Flx: lực căng ban đầu của lò xo (N)

C: độ cứng của lò xo (N/m)

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

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

v: vận tốc của dòng chất lỏng qua van (m/s) v=24(m/s)

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

4 3

64

d G C

nR

 (2)Trong đó:

tính toán hệ thống treo sau

- Phơng án lựa chọn là nhíp kép và phải là hệ thống treo phụ thuộc vì tải trọng lớn cần độ cứng vững cao và chịu đợc tải trọng lớn

- Hệ thống treo với nhíp kép mục đích thiết kế nhíp kép là muốn khi xe chạy không tải chỉ có nhíp chính làm việc để xe chạy đợc êm dịu hơn.

- Và muốn khi tới tải nào đó nhíp phụ làm việc lúc đó độ cứng của hệ thống treo sẽ tăng lên để chịu đợc tải trọng tăng lên

- Với kết cấu nh trên thì kết cấu đơn giản độ cứng vững cao nhng xe

chuyển động không đạt độ êm dịu cao

- Nhíp chính bên dới nhíp phụ bên trên nh thế mới đảm bảo đợc yêu cầu và mục đích của nhíp kép

4.1.Tính toán nhíp

4.1.1.Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

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

t tr

Xác định tải trọng tác dụng lên nhíp chính ZC và nhíp phụ ZP.Giả thiết nhíp phụ bắt đầu làm việc ở tải trọng Z T" và đợc tính theo công thức kinh

C C

Vậy khe hở của nhíp phụ và khung xe là

T P

đến tần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, ngời ta

chuyển sang xác định kích thớc chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dỡng của nhíp phụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tải trọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết

Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phơng chiều dài nhíp, vì vậy khităng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp Điều này rất quan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômen xoắn Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoả mãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất Nếu nhíp 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 hợp cả bề dày và bề rộng của nhíp để tính kích thớc hình học của nhíp.Chọn số lá nhíp : với xe tải (6 -14) lá Chọn số lá nhíp 11 lá

Với các lá nhíp chọn chiều dày h = 1 (cm).

Chọn chiều rộng tất cả các lá là b = 9 (cm).Nh vậy chiều rộng b và chiều

dày h thỏa mãn điều kiện 6 <b

h< 10

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

Chọn số lá nhíp là 11, chiều rộng b = 9 cm; chiều dày các lá đều bằng 1 cm

cm

Ta có hệ

ph-ơng trình:

3 3

j l j l l

j l 0,5 (3

j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l j l l 0,5 (3 1) (1 ) 0,5( ) (3 1) 0

j l j l l

j l 0,5 (3 1) (1