Đồ án tính toán thiết kế hệ thống treo xe tải 8 tấn 4

Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài. Việc biến năng lượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát. Giảm chấn trên ô tô là giảm chấn thuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được pittông giảm chấn dồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu. Ma sát giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả ra ngoài.

Lời nói đầu

Ô tô là phương tiện quan trọng trong mạng lưới giao thông của các quốc gia, đặc biệt trong các quốc gia phát triển Vận tải bằng ô tô chiểm khoảng 80%

tỉ trọng của ngành vận tải, nhu cầu vận tải lại không ngừng gia tăng cùng khả năng vận chuyển hàng hóa, con người một cách linh hoạt đa dạng, kể cả ở thành phố và nông thôn Điều đó chứng tỏ sự cấp thiết của phương tiện này, đòi hỏi sự quan tâm mạnh mẽ của mọi quốc gia.

Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

và đã vươn lên trở thành quốc gia có thu nhập trung bình Với việc mở cửa kêu gọi đầu tư, các khu công nghiệp, chế xuất ngày càng nhiều và mở rộng khắp cả nước cùng với hệ thống giao thông đường bộ đang dần hoàn thiện đòi hỏi sự luân chuyển vận tải hàng hóa phải nhanh chóng, kịp thời, giá thành rẻ Chính vì vậy, em nhận thấy dòng xe tải có tải trọng trung bình là phù hợp với bối cảnh nước ta hiện nay.

Mặc khác, ô tô cũng đòi hỏi sự an toàn, bền bỉ và tính tiện nghi ngày càng cao, vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những nhỉ tiêu quan trọng của xe Với những kiến thức được học trong nhà trường, cùng với sự tìm

hiểu thực tiễn cùng chủ trương nội địa hóa, em đã chọn đề tài: Thiết kế hệ

thống treo xe tải của ô tô.

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo

viên hướng dẫn Nguyễn Chí Thanh và các thầy cô khác trong bộ môn trong bộ

môn nhưng do trình độ của em còn có hạn, lại thiếu kinh nghiệm nên đồ án chắc chắn còn nhiều thiếu sót Em mong các thầy thông cảm và đóng góp thêm để em

có thể làm tốt hơn trong tương lai.

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 1.1 Lịch sử hình thành

Sự phát triển của xã hội loài người gắn liền với sự phát triển của các loạiphương tiện giao thông vận tải Con người đã sử dụng sức kéo của động vậttrong các loại xe kéo, và đến khi ô tô được phat minh ra thì bánh xe cũng chỉđược liên kết cứng với thân xe và bánh xe không thể đàn hồi được Điều này đãgây khó khăn lớn cho phương tiện khi hoạt động, đó là sự hạn chế về tốc độ dichuyển; cũng như gây nguy hiểm do xuất hiện dao động mạnh của hàng hóa vàngười trên xe Do đó vấn đề dao động rất được quan tâm và là vấn đề quan trọngtrên các phương tiện vận tải nói chung và đặc biệt trên ô tô

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo

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 ngược lại Bộ phận đàn hồi có cấu tạochủ yếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xoxoắn, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo bằng khí hoặcthuỷ khí)

Bộ phận giảm chấn: Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng

cách biến năng lượng dao động thành nhiệt năng toả ra ngoài Việc biến nănglượng dao động thành nhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ô tô là giảm chấnthuỷ lực, khi xe dao động, chất lỏng trong giảm chấn được pittông giảm chấndồn từ buồng nọ sang buồng kia qua các lỗ tiết lưu Ma sát giữa chất lỏng với

thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng

vỏ giảm chấn toả ra ngoài

Bộ phận hướng: Có tác dụng đảm bảo động học bánh xe, tức là đảm bảo

cho bánh xe chỉ dao động trong mặt phẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm

vụ truyền lực dọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe

1.2.2 Phân loại

Hệ thống treo ôtô thường được phân loại dựa vào cấu tạo của bộ phận đànhồi, bộ phận dẫn hướng và theo phương pháp dập tắt dao động

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

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

phải được 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) thì bánh

xe bên kia cũng bị dịch chuyển Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạođơn 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 có phần tử đànhồi là nhíp thì nó làm được cả nhiệm vụ của bộ phận dẫn hướng

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 haicầu 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 xe khônggây nên sự dịch chuyển của bánh xe kia Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển củabánh xe mà người ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xetrong mặt phẳng ngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặtphẳng dọc và ngang.Hệ thống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấurời, có độ êm dịu của cả xe cao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp,giá thành đắt

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

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 ở

chế độ xoắn

1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động

Dập tắt dao động nhờ các giảm chấn thủy lực gồm giảm chấn dạng đòn vàdạng ống

Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi và trong phần

tử hướng

Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ

THỐNG TREO 2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

2.1.1 Các phương án bố trí

2.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí

2.1.2.1 Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc

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

xe (được nối cứng) không thay đổi Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối vớitrường hợp treo độc lập Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bên tácdụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lựcbên của xe, nâng cao khả năng chống trượt bên

Hệ treo phụ thuộc được dùng cho cầu bị động có cấu tạo đơn giản

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

2.1.2.2 Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc

Do đặc điểm kết cấu của hệ thống treo phụ thuộc nên chúng có khối lượngkhông được treo rất lớn Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối lượngrầm thép, khối lượng 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 trong cầucộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu Trong truờng hợp làcầu dẫn hướng thì khối lượng của nó còn thêm phần các đòn kéo ngang, đòn kéodọc của hệ thống lái Khối lượng không được treo lớn sẽ làm cho độ êm dịuchuyển động không được cao và khi di chuyển trên các đoạn đường 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 dưới gầm

xe Co hai bánh xe được lắp trên dầm cầu cứng nên khi dao động thì cả hệ dầmcầu cũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải có khoảng không gian đủ lớn

Do đó thùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều nàykhông 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 khi mộtbên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch củabánh bên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược 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 thường có 3 dạng

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

 Nhíp lá thường được 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 ghéphợp lý thì bản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phậnhướng Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắpghép dễ dàng Vì thế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể

cả xe du lịch Nhíp lá ngoài nhược điểm chung của bộ phận đần hồi kimloại còn có nhược điểm là khối lượng lớn

 Lò xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập Lò xoxoắn chỉ chịu được lực thẳng đứng do đó hệ thống treo có bộ phận đàn hồi

là lò xo xoắn phải có bộ phận hướng riêng biệt So với nhíp lá, lò xo xoắn

có trọng lượng nhỏ hơn

 Bộ phận đàn hồi là thanh xoắn cũng được sủ dụng trên một số hệ thốngtreo độc lập của ôtô So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớnhơn, trọng lượng nhỏ và lắp đặt dễ dàng

Bộ phận đàn hồi kim loại có ưu điểm là kết cấu đơn giản, giá thành hạ.Nhược điểm của loại này là độ cứng không đổi (C=const) Độ êm dịu của xe chỉđược đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tảitrọng thường xuyên thay đổi Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại được sửdụng phổ biến chủ yếu trên các loại xe hiện nay

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

đàn hồi (lò xo khí) không phải là hằng số do vậy có đường đặc tính đàn hồi phituyến rất thích hợp khi sủ dụng trên ôtô Mặt khác tuy theo tải trọng có thể điềuchỉnh độ cứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí)cho phù hợp Vì thế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao Tuy nhiên bộ phậnđần hồi này có kết cấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì có thêmnguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hướng riêng) Trên xe du lịchthường chỉ trang bị cho các dòng xe đắt tiền, sang trọng Còn đối với xe tải,cũng được sử dụng đối với các xe có tải trọng lớn Các loại xe đua bộ phận đànhồi dạng này được sử dụng nhiều dưới dạng hệ thống treo thủy khí điều khiểnđược

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

hóa ngành ôtô ngày càng được chú trọng Yêu cầu đặt ra cho người thiết kếtrước 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 nhưng phải đảmbảo tối ưu 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 ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêmvào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải Xe có khả năng di chuyểntrên các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi là nhíp.Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thểđảm nhận đựơc sản xuất nhíp Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quáphức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóangành ôtô Nhíp còn có thêm ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hưhỏng và phải sửa chữa, tuổi thọ lâu do đó rất phù hợp việc sử dụng ôtô trên địahình giao thông phức tạp của nước ta hiện nay.

Các bộ nhíp trước được lắp với khung xe qua các giá đỡ và được nối vớidầm cầu qua các quang treo nhíp Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chính dàibằng nhau mục đích để cường 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 phương ánthiết kế (I) và phương án thiết kế (II) cho cầu trước 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 sức cảnnhớt và sức cản quán tính của chất lỏng công tác khi đi qua lỗ tiết lưu nhỏ đểhấp thụ năng lượng 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 dụngđối xứng hoặc không đối xứng Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩatrong 2 hành trình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có tác dụng(thường là ở hành trình trả) Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo củapittông giảm chấn loại này bao gồm hai lỗ với hai nắp van (dạng van một chiều)với kích thước lỗ khác nhau Lỗ nhỏ có tác dụng ở hành trình trả còn lỗ lớn cótác dụng ở hành trình nén Như vậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả sẽlớn hơn ở hành trình nén, phù hợp với yêu cầu làm việc của hệ thống treo Do đó

ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loại thủy lực 2 chiều

2.4 Các thông số cơ bản

Các thông số kỹ thuật của xe

Trọng lượng phần treo khi ô tô đầy tải (N)

- Phân bố lên cầu trước (N)

- Phân bố lên cầu sau (hoặc trục cân bằng) (N)

1005002700073500

Trọng lượng phần treo khi ô tô không tải (N)

- Phân bố lên cầu trước (N)

- Phân bố lên cầu sau (N)

525002300029500Trọng lượng phần không treo (N)

- Ở treo trước (N)

- Ở treo sau (N)

1200019500

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

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

bộ phận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng 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 treotrước:

Trọng lượng không được treo (Got):

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 được lựa chọn như sau:

Tần số dao động của xe: n=60120(lần/phút) Với số lần như vậy thì ngườikhoẻ mạnh có thể chịu được đồng thời hệ treo đủ cứng vững

Nếu n>120 (lần/phút) không phù hợp với hệ thần kinh của con người dẫnđến mệt mỏi, ảnh hưởng đến sức khoẻ và an toàn khi lái xe.

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

Vậy độ võng tĩnh (ft) :

0,14( ) 14( ) 80

t tr

3.1.2 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

Hình 2.4Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểmtiếp xúc của nhíp với dầm cầu Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α, vìvậy trên nhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực X góc α phải làm càngnhỏ nếu có thể Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo choquang nhíp không vượt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng) Khi ôtôchuyển động không tải thì góc α thường chọn không bé hơn 5o Khi tải trọng đầygóc ỏ có thể đạt trị số 4050o Để đơn giản tính toán chúng ta sẽ không tính đếnảnh hưởng của lực X

Phản lực từ mặt đường tác dụng lên một bánh xe phía trước:

Độ êm dịu của ôtô phụ thuộc nhiều vào độ võng tĩnh và độ võng động củanhíp Khi xác định các đại lượng này để thiết kế hệ thống treo với việc kể đếntần số dao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sangxác định kích thước chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dưỡngcủa 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 phương 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 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 dàiquá 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 thước hình học của nhíp

Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịulực ngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp,chỉ có một phần lực được chuyển cho các lá kế tiếp lá nhíp gốc Do vậy để tăng

độ bền 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 được độ võng tĩnh

cực đại của nhíp khi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải được kết cấu bởi các lánhíp có chiều dày giảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.

j l j l l

l8  0,725 l7

Thế lần lượt từ dưới lên trên ta được :

2 3

3 4

4 5

5 6

6 7

845 , 0

874 , 0

854 , 0

828 , 0

789 , 0

l l

l l

l l

l l

l l

Theo phương pháp thế năng biến dạng đàn hồi độ cứng của nhíp đượctính theo công thức sau:

a

E C

bh

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:

12

3 1

Vậy ta có độ cứng của nhíp là:

) / ( 516 , 172 12

, 6208

85 , 0 10 2 6 ) (

3 1

mm N Y

Y a

t t

Như 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 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 được, tức là lực cản chấn động của giảm chấn ảnh hưởng dập tắt chấn độngcủa các yếu tố không kiểm soát được 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 được nhiệm vụ của nó là dậptắt dao động tương đối của phần được treo và phần không được treo

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông sốban đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí củagiảm chấn Sau đó, ta xác định kích thước 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 Tương 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

3.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo:

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

số dập tắt chấn động tương đối như sau:

K CM

M: khối lượng được treo tính trên một bánh xe

: hệ số dập tắt chấn động (ở các ôtô hiện nay  = 0, 150, 3)

3.2.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn

và sức khoẻ người trong xe Do đó năng lượng được hấp thụ vào chủ yếu là ởhành trình trả Trong thực nghiệm thường thấy ở các giảm chấn hiện nay cóquan hệ sau: Ktr=2, 53Kn

Chọn Ktr=3Kn (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

2 3

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số ban

đầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí củagiảm chấn Sau đó, ta xác định kích thước các lỗ, van của giảm chấn

Như ta đã tính ở phần trên, tổng hành trình của bánh xe tính từ vị trí ôtô bắt

đầu chịu tải đến vị trí hành trình lớn nhất là 20 (cm) Từ đó ta có thể chọn trước hành trình làm việc của giảm chấn là 20 (cm) với góc đặt giảm chấn ở phía trước

là 90 độ so với phương thẳng đứng.

Các thông số chọn trước của giảm chấn

Đường kính thanh đẩy dt 20 mm

- Ta có phương trình Bécnuli cho toàn dòng chất lỏng thực (tại mặt cắt 1-1

và 2-2) không nén được, lực khối là trọng lực (trục oz hướng lên trên):

Mặt cắt 1-1 là mặt cắt của dòng chất lỏng trong piston Như vậy vận tốcdòng chất lỏng tại mặt cắt 1-1 chính là vận tốc tương đối của piston và xylanh.Mặt cắt 2-2 là mặt cắt của dòng chất lỏng tại đầu ra của lỗ van Hiệu độ cao hìnhhọc z giữa hai mặt cắt là rất nhỏ (bằng chiều cao lỗ) nên ta bỏ qua đại lượngnày khi tính toán Chất lỏng chuyển động trong lỗ van ở chế độ chảy rối do đó

hệ số =1

Tổn thất năng lượng trung bình dọc theo dòng chảy hw1-2 chính là đạilượng biến năng lượng chuyển động của dòng chất lỏng thành nhiệt năng do masát của chất lỏng với lỗ van, chất lỏng với chất lỏng, chất lỏng với thànhxylanh Vì vậy khi tính toán giảm chấn, tổn thất năng lượng sẽ được đặc trưngbởi hệ số dập tắt dao động của giảm chấn, nghĩa là vế phải của phương trìnhBécnuli sẽ không có đại lượng hw1-2 mà thay vào đó là hệ số tắt chấn  (theophần trên =0,2)

- Lưu lượng chất lỏng qua van trong một đơn vị thời gian được xác định theocông thức:

Q=Fv=fv..v2=fv. 0,8p g2

Q: lưu lượng 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

fv: tổng diện tích các lỗ van

: hệ số tổn thất lưu lượng của lỗ do dòng chảy bị đột thu, đột mở Hệ

số tổn thất lưu lượng trung bình =0,5

Chất lỏng tiêu tốn trong một đơn vị thời gian được xác định theo công thức:

Q=Fv1 (2)

Trong đó:

Q: lưu lượng mà piston đẩy đi trong một đơn vị thời gian

F: diện tich làm việc hiệu dụng của piston

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

Vì lượng chất lỏng mà piston đẩy đi bằng lưu lượng chất lỏng qua van nênQ=Q’ Từ (1) và (2) ta có phương trình:

Fv1=fv 0,8p g2

 (3)Khi giảm chấn làm việc có những trường hợp sau:

- Trường hợp trả nhẹ

- Trường hợp trả mạnh

- Trường hợp nén nhẹ

- Trường hợp nén mạnh

3.2.2.1 Xác định kích thước van trả.

Xác định kích thước van trả nhẹ.

Van trả nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s) Khi xe làmviệc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc nàylực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này

áp suất dầu không cao lắm Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các

lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và vớivận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số

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

t 1 vtn

F vf

Z 1749,6

F 9, 42.10 

Thay số ta có tổng diện tích van trả nhẹ:

4

5

t 1 vtn

áp suất dầu tăng một cách đột ngột Với vận tốc v>0,3(m/s) thì chất lỏng lúc này

có áp suất rất cao làm mở hết các van trả, tức là diện tích lưu thông là tối đa và ởvận tốc trên thì tiết diện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơnđược nữa, như thế diện tích lưu 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:

v

F vf

Lực cản trong trường hợp trả mạnh bằng lực cản trong hành trình trả nhẹcộng thêm một lượng do sự gia tăng về diện tích và nó bằng:

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

v2: vận tốc tương đối piston và xilanh khi trả mạnh Xét tại vận tốc

Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s) Khi xe làmviệc ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc nàylực kích động mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này

áp suất dầu không cao lắm Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các

lỗ van thông qua chứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và vớivận tốc lưu thông như thế thì diện tích lưu thông là hằng số

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

n 1 vnn

F v f

 Trong đó: dp: đường kính piston dp=0,04(m)

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

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

Vậy van nén mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,57(mm)

3.2.3 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn

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 trả mạnh

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 động họcchất lỏng R được xác định bằng định lý Ơle 1 (hay là phương trìnhđộng lượng) (N)

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

g: gia tốc trọng trường g=10(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 được xác định theo biểuthức sau:

4 3

64

d G C