Thiết kế hệ thống treo oto máy kéo (kèm bản vẽ)

Mở đầu Thiết kế môn học kết cấu và tính toán ô tô là một phần của môn học "Kết cấu và tính toán ô tô", nội dung của thiết kế môn học là để tiến hành tính toán và thiết kế các hệ thống c

Mở đầu

Thiết kế môn học kết cấu và tính toán ô tô là một phần của môn học

"Kết cấu và tính toán ô tô", nội dung của thiết kế môn học là để tiến hành tính toán và thiết kế các hệ thống của ô tô dựa trên các thông số đã biết Qua đó nhằm tìm hiểu thêm và nắm vững các kiến thức đã học để từ đó Nội dung của thiết kế gồm 3 phần :

Phần I : Thiết kế tuyến hình

Phần II : Tính toán động lực học kéo

Phần III : Tính toán ổn định chuyển động

Ô tô mẫu đợc giới thiệu là xe MAZ 500A

Nội dung thiết kế đợc hoàn thành dới sự hớng dẫn của PGS.TS Cao Trọng Hiền Bộ môn Cơ Khí Ôtô-Đại Học Giao Thông Vận Tải

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Thu

NộI DUNG Và PHƯƠNG PHáP TíNH TOáN\

Phần I: phân tích đặc điển kết cấu và

chọn sơ đồ thiết kế

Khi tiến hành phân tích đặc điểm kế cấu các hệ thống treo hiện có phải lấy các yêu cầu đối với chúng làm cơ sở Các yêu cầu đó là:

1 Đảm bảo sự êm dịu cần thiết khi xe xhuyển động

Độ êm dịu của ô tô quân sự đợc đánh giá qua giá trị cho phép của các thông số nh: tần số giao động riêng, biên độ giao động lớn nhất, gia tốc dao động lớn nhất, v.v

2 Sự thay đổi quỹ đạo lăn của các bánh xe không đáng kể để

đảm bảo độ ổn định chuyển động và tính năng thông qua của ô tô

3

Trọng lợng phần không đợc treo phải nhỏ Bao gồm: trọng

lợng bánh xe, các cghi tiết của bộ phận dẫn hớng, cầu xe (đối với treo phụ thuộc và treo cân bằng) và đồng thời một phần trọng lợng của bộ phận đàn hồi và giảm trấn Giảm trọng lợng phần không trêo sẽ làm giảm rất nhiều tải trọng động tác động lên bộ phận đàn hồi và thân xe, yêu cầu này đợc nthực hiện tốt đối với treo độc lập

.

4 Hệ thống treo phải đảm bảo có tuổi thọ cao, có độ tin cậy lớn trong sử dụng

Tuổi thọ của hệ thống treo ô tô nhiều cầu phụ thuộc chủ yếu vào loại sơ đồ treo, đối với ô tô nhiều cầu có treo độc lập khi một cụm treobị hỏng hoàn toàn xe vẫn hoạt động đợc

Bảo vệ hệ thống treo khỏi bị các ngoại lực phá huỷ là một vấn

đề quan trọng, mà trớc hết là phải bảo vệ bộ phận đàn hồi

Tuổi thọ của hệ thống treo còn đợc xác định bằng độ tin cậy của nó, ngoài các yếu tố chung đối với các cơ cấu , hệ thống, độ tin cậy của hệ thống treo còn phụ thuộc vào khả năng không bị quá tải

và khả năng truyền đợc những lực cha kể đến trong quá trình tính toán

Việc trống quá tải cho bộ phận đàn hồi đợc thực hiện bằng cách bố trí bộ phận hạn chế hành trình của bánh xe trong hệ thống treo, bộ phận hạn chế hành trình có thể là nhíp phụ, gối cao su

Tải trọng không xét đến trong quá trình tính toán bộ phận đàn hồi thờng là lực dọc và mômen truyền từ phần tử vận hành lên khung xe Để khắc phục hiện tuợng này bộ phận đàn hồi thờng đợc gia cố thêm

5 Đảm bảo thuận tiện, đơn giản trong quá trình sửa chữa yêu cầu này phụ thuộc chủ yếu vào số lợng các điểm phải bảo dỡng và

vị trí các điểm đó trên xe( các khớp nối, các ổ trợt) để thoả mãn yêu cầu này, thông thờng ngời ta sử dụng các khớp nối không bôi trơn nh: khớp nối bằng cao su, khớp nối có ống bạc bằng chất dẻo

Phần II: tính toán thiết kế hệ

thống treo

Tính toán thiết kế hệ thống treo bao gồm:

+ Tính toán sơ đồ treo.

+ Tính toán các thông số dao động của ô tô

+ Dựa vào thông số cơ bản đảm bảo độ êm dịu chuyển động của ô tô tiến hành tính toán thiết kế các bộ phận cơ bản của hệ thống treo

I Tính toán sơ đồ treo.

Tính toán sơ đồ treo nhằm xác định các thông số cơ bản của

hệ thống treo nh: tần số dao động riêng của thân xe, hệ số dập tắt dao động của thân xe và hành trình tĩnh, hành trình công tác của bánh xe

1 Xác định hệ số phân bố khối lợng đợc treo.

εy =Jy/M.a.b

trong đó: εy- Hệ số phân bố khối lợng đợc treo

M-Khối lợng phần tử đợc treo (N.s2/m)

a, b - Khoảng cách từ trọng tâm phần treo đến tâm

bánh xe cầu trớc và tâm b/x cầu sau

Jy -mômen quán tính khối lợng của phần treo đối

Trục đi qua trọng tâm phần treo và vuông góc

Với mặt phẳng đứng dọc xe

Mômen quán tính khối lợng của phần treo có thể đợc tính nhu sau:

Jy = A.M.L2 =6725.2,725.0,2=3665,125(N.m.s2

.(

Trong đó: A=0,13- 0,22 hệ số kinh nghiệm

M =Ga22 g=6725 (N.s2/m) khối lợng đợc treo L=2,725 (m) chiều dài cơ sở

⇒ εy =Jy/M.a.b =

2 Xác định khối lợng phần treo phân bố lên các cầu.

M1=M L b.g= 11550(N.s2/m)

M2=M L a.g= 13450 (N.s2/m)

.(

a=1467 (mm), b=1258 (mm

(

3 Xác định độ cứng của lò so.

(Hình vẽ)

Ct=M2 ω2 =

Trong đó : Ct- độ cứng của treo (N/m)

ω=(10-15)rad/s - tần số dao động riêng của khối lợng phần treo Chọn ω= 10 rad/s

4 Xác định hành trình tĩnh của bánh xe.

ft = g/ω=

trong đó : ft`- hành trình tĩnh của bánh xe.(m)

g =10 (m/s2) gia tốc trọng trờng

5 Xác định hành trình động của bánh xe.

fđ=ft.(1-1.5)=

trong đó: fđ`- hành trìmh động của bánh xe

6 Kiểm tra hành trình động của bánh xe theo điều kiện đảm bảo khoảng sáng gầm xe nhỏ nhất.

fđ< χ-χmin ⇒χ> fđ +χmin=

trong đó : χ- khoảng sáng gầm xe ở trạng thái tĩnh của ô tô (m)

χmin>0.1-0.15 (m)- khoảng sáng gầm xe sau khi bx dịch chuyển hết hành trình động.(m)

7 kiểm tra hành trình động của bảnh xe theo điều kiện không sảy ra va đập giữa phần treo trớc và phần không treo trớc khi phanh cấp tốc.

fđ > ft ϕma x hg b =

trong đó: ϕma x = 0.75 - hệ số bám lớn nhất của các bx với đờng hg= - chiều cao trọng tâm ô tô

8 Xác định hệ số đập tắt dao động của khối lợng phân treo.

h0=ψ ω =

Trong đó; h0 - hệ số đập tắt dao động của khối lợng phân treo

ψ=(0.2-0.3) hệ số cản tơng đối

II.tính toán thiết kế các bộ phân của hệ thống treo.

1.Tính toán thiêt kế hệ thống lò so.

Số lần dao động của xelà: n=80ữ120 l/p ⇒ ta chọn n=100 l/p

Từ độ võng tĩnh của lo so ta có: ft=

n

độ cứng của lo so tại cầu sau: C= 2.2.

t

a

f

g G

= (N.m/s2)

Với g=10 m/s2

Chọn vật liệu là thép, có độ cứng là C= và ứng suất soắn cho phép là [ τ ]=(600ữ700) Mpa ⇒ [ τ ]=

2.Tính toán và thiết kế giảm chấn.

Hình vẽ

Trọng lợng của toàn bộ xe: G=Ga1+Ga2=25000 (kg)

⇒G=250000 N

từ ta chọn: đờng kính xi lanh công tác: dx=30 (mm),

hành trình của piton: Hp=90( mm),

chiều dài kết cấu của giảm chấn: Ln=Lo+Ly+Lm+Lc=234 (mm) trong đó: lo=(0.75ữ1.1)dx ⇒ lo =1 dx =30 (mm)

lm=(1.1ữ1.5)dx ⇒ lm =1,5 dx =45 (mm)

ly=(0.75ữ1.5)dx ⇒ ly =1,5 dx =45 (mm)

lc=(0.4ữ0.9)dx ⇒ lc =0.8 dx =24 (mm)

đờng kính đòn bẩy piton và đờng kính các xi lanh có thể chọn

nh sau dd=(0.4ữ0.6)dx ⇒ dd =0.5 dx =15 (mm)

D1=( 1.25ữ1.5)dx ⇒ dd =1.5 dx =45 (mm)

d1=1.1 dx=33 mm

D=1.1 D1=49.5 mm

2.2- Hệ số cản của giảm chấn ở hành trinh nén và trả.

cản của giảm chấn trong hành trình nén và trả

a- tỉ số truyền của giảm chấn

i= cosδ1.cosθ =1/0.866*0.342=3.33

trong đó: δ,θ- là các góc đặt của giảm chấn trong hai mặt phẳng dọc và ngang δ=300,θ=700

b-Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, trả nhẹ

Kn= 2

.

i

= (KG.s/m)

Ktr= 2

.

i

Mω ψtr

= (KG.s/m)

Trong đó: i – tỉ số truyền của giảm chấn.

M=Ga22= trọng lợng phần đợc treo.((KG.s2/m)

ω=π30.n= tần số dao động góc

n- số dao động phần đợc treo

ψn,ψtr - các hệ số không chu kỳ ở hành trình nén trả

ψn =3ψtr và ψn +ψtr =0.04⇒ψn =0.01, ψtr =0.03

(ψn +ψtr =ψt, ψt =0.25ữ0.45)

c- Hệ số cản của giảm chấn trong hành trình nén, trả mạnh

Knm=0.6 Kn =

Ktr m=0.6 Ktrm=

2.3- Xác định lực sinh ra trong giam chấn.

a-hành trình nén, trả nhẹ

Lực cản nén nhẹ: Pn=Kn.v1=

Lực cản trả nhẹ: Ptr=Ktr .v1=

giảm áp bắt đầu mở

b-hành trình nén, trả mạnh

Lực cản nén mạnh: Pnm= Pn +Knm.(v2-v1)=

Lực cản nén mạnh: Ptrm= Ptr +Ktrm.(v2-v1)=

giảm tải mở hoàn toàn

2.4- xác định tiết diện lỗ tiết l u

Tiết diện lỗ tiết lu:S=

0

à

Q

2.103.q. g

γ

= Trong đó: S- tiết diện lỗ tiết lu dầu của giảm chần

à0=0.6-0.75- hệ số lu lợng

q-áp suất dầu (KG/cm3)

g=10 m/s – gia tốc trọng trờng

Q- lu lợng dầu qua các lỗ tiết lu của giảm chấn

+ trong hành trình nén

Q=Qn=Fđ.Vp=

q=qn=

d

an

F

p

=

d

p an

F

v

k

= + Trong hành trình trả

Q=Qtr=(Fp- Fđ)Vp=

q=qtr=

d

an

F Fp

p

d

p atr

F Fp

v k

−

.

= Trong đó: Qn,Qtr- lu lợng dầu ổ hành trình nén và trả

Fđ ,Fp -diện tìch đòn đẩy piston và diện tích piston

2.5-Xác định các thông số của van thông và van giảm chấn.

Thiếu

2.6- Xây dựng đ ờng đặc tính của giảm chần.

Là đồ thị biểu diễn mối qua hệ giữa lực cản của giảm chấn và vận tốc chuyển dịch piston của nó

Pa=f(vp)

Đờng dặc tính của giản chấn đợc xây dựng từ công thức

Pa= 2 2

0 3

3

10 2

.

s g

F

à

γ

.vp2= Trong đó: F- diên tích công tác

- F=Fđ-ở hành trình nén

- F=Fp- Fđ-ở hành trình trả

Vp=(0.3-0.5) m/s – vận tốc dịch chuyển của piston

a ở hành trình nén

Ta có : F=Fđ=

Pan= 2 2

0 3

3

10 2

.

s g

F d

à

γ

.vp2=

b ở hành trình trả Ta có : F=Fp- Fđ=

Patr= ( )

2 2 0 3

3

10 2

.

s g

Fd

F p

à

γ

−

.vp2=

2.7-Tính toán nhiệt cho giảm chấn.

Bao gồm: xác định công suất khuếch tán cho giảm chấn và nhiệt nung nóng thành ống giảm chấn

- Xác định công suất khuếch tán cho giảm chấn

Nt= ( )

ρ

β

2

.

T Z

f f

= Trong đó: Nt-công suất khuếch tán cho giảm chấn

Ct-độ cứng của treo

β=(0.5-0.7)-hệ số sử dụng năng lợng của cụm treo

f-Tổng hành trình dịch chuyển của bánh xe

ft- hành trình tĩnh của bánh xe

Z-số lợng giảm chấn bố trí ở một bánh xe

ρ=2-3- số chu kỳ khuếch tán

T-chu kỳ dao động

-Xác định nhiệt nung nóng thành ống giảm chấn

t=

0

427K S

N t

trong đó: t, t0 – nhiệt độ thành ống giảm chấn và nhiệt độ môi trờng xung quanh

S0- diện tích thành ống giảm chấn.(m2)

Kζ -hệ số truyền nhiệt vào không khí của thành ống Giảm chấn

Kζ=4. 0.03.7

D

V b

= D- đờng kính ngoài của giảm chấn

[t]≤(110-120)0C

2.8-Kiểm tra điều kiện truyền nhiệt

a- Công suất toả nhiệt của giảm chấn

NQ

max=v α.S.(Tmax-Tmt)/t= (kG.m/s) Trong đó : v=0.3(m/s) - vận tốc dịch chuyển piston

α=(50-70).427 kGm/m2 độ.giờ-hệ số truyền nhiệt Tmt=350C- nhiệt độ môi trờng

Tmax=(120-130)0C nhiệt độ lớn nhất của giảm chấn S- diện tích vỏ ngoài của giảm chấn

S=π.D(D2 +lgc)= (m2)

D- đờng kính ngoài của giảm chần

lgc- chiều dài phầnchứa dầu của giảm chấn

lgc=2.hgc+(2-3)d=

b.Công suất sinh ra khi giảm chấn làm việc với lực cản lớn

Np

max =γ1.β.hgc.P.ω ( kGm/s)

Trong đó: γ1 =1.5- hệ số tăng năng lợng sức cản

β=(0.05-0.15)-hệ số thu năng lợng

hgc- hành trình làm việc của giảm chấn.(m)

P- lực cản cực đại sinh ra khi làm việc của giảm chấn

ω- tần số dao động góc của hệ thống treo

c Kiểm tra điều kiện truỳen nhiệt

NQ

max> Np

max

2.9-Kiểm tra điều kiện bền giảm chấn.

a.- kiểm tra bền xi lanh giảm chấn

σtd= (σk2 + σn2 − σk σn) ≤[σ]

- σk-ứng suất kéo xilanh do lực Pma x gây ra

σk= Pma x /π.d.(D-d)=Kd.Z//π.d.(D-d)=

- σn- ứng suất do áp lực dầu gây ra

σn=P D tr d d

−

max =