Giao an tinh tín toán kết cấu oto chuong 7

đây là giáo trình về phần tính toán kết cấu oto trong đó có dầy đủ thông tin về tính toán kết cấu oto dành cho sinh cao đẳng đại học theo học chuyên nghành công nghệ kỹ thuật oto tại việt nam. giáo trình này gồm 9 chương .là giáo trình chuẩn quốc gia và đả được giảng dạy thực tế

Trang 2

NHIỆM VỤ, YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI

7.1.1 Nhiệm vụ

- Hệ thống treo là hệ thống liên kết giữa bánh xe và khung xe hoặc vỏ

xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi, có nhiệm vụ:

+ Nâng đỡ trọng lượng xe.

+ Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động theo phươngthẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe để giảm các chấn động khi xechạy trên đường không bằng phẳng và giữ cho xe dao động êm dịu

+ Truyền lực và mômen giữa bánh xe và khung xe

Trang 3

7.1.1 Nhiệm vụ

- Hệ thống treo gồm các bộ phận chính và và chức năng riêng biệt:

+ Bộ phận dẫn hướng: Xác định động học và tính chất dịch chuyểncủa các bánh xe dẫn hướng so với khung, vỏ ô tô đồng thời để truyền cáclực kéo, phanh, lực bên và các moment phản lực của chúng lên khunghoặc vỏ xe

+ Bộ phận đàn hồi: Nhận và truyền lên khung các lực thẳng đứng củađường, giảm tải trọng động khi xe chạy trên đường không bằng phẳng,đảm bảo tính năng êm dịu của ô tô

+ Bộ phận giảm chấn: Hấp thụ những năng lượng của thân xe (vỏ xe)

và bánh xe trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng

Trang 4

7.1.2 Yêu cầu

- Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹthuật của xe như chạy trên đường tốt hay chạy trên đường nhiều lọai địahình khác nhau

- Bánh xe có khả năng chuyển dịch trong một không gian giới hạn

- Không ảnh hưởng đến quan hệ động lực học và động học của bánh xe

- Không gây tải trọng lớn tại các mối liên kết với vỏ, có độ bền cao

- Đảm bảo tính điều khiển và ổn định chuyển động của xe ở tốc độ cao

- Dập tắt nhanh các dao động của thùng xe và vỏ xe

- Giảm độ nghiêng bên của thùng xe khi quay vòng

Trang 5

7.1.3 Phân loại

+ Hê thống treo phụ thuộc:

Các bánh xe bên trái và bên

phải được liên kết với nhau

bằng dầm cầu cứng (kết cấu

dầm cầu liền), nhíp đặt trực tiếp

lên dầm cầu Khi một bên bánh

xe dao động thì bánh kia bị dao

động theo

- Phân loại theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng:

Trang 6

Trang 7

+ Hệ thống treo cân bằng:

Thường dùng ở xe ba, bốn

cầu chủ động để tạo mối quan

hệ phụ thuộc giữa hai hàng

bánh xe ở hai cầu liền nhau

Trang 8

- Phân loại theo các phần tử đàn hồi:

+ Bằng kim loại: Nhíp lá, lò xo, thanh xoắn

+ Loại khí: Bầu cao su sợi, bầu màng, loại ống

+ Loại thủy lực, thủy khí

+ Loại cao su: Chịu nén, chịu xoắn

- Phân loại theo phương pháp dập tắt dao động:

+ Giảm chấn thủy lực: Loại ống, loại đòn

+ Dập tắt dao động nhờ ma sát cơ học ở trong phần tử đàn hồi vàtrong phần tử hướng

Trang 9

HỆ THỐNG TREO PHỤ THUỘC

7.2.1 Hệ thống treo phụ thuộc loại nhíp

a Nhíp nửa e líp

- Phần khối lượng không

được treo bắt ở giữa nhíp,

hai đầu bộ nhíp bắt với phần

được treo bằng các khớp

Trang 10

b Nhíp đảo lật

- Phần khối lượng không

được treo bắt với đầu nhíp

bằng chốt, còn phần được treo

bắt với nhíp bằng quang treo

và khớp quay

Trang 12

Hình a, b: Tai nhíp chỉ uốn ở lá nhíp còn lá thứ hai làm ngắn hơn để

giảm độ cứng, loại này chủ yếu dùng trên xe con

Hình c: Lá nhíp chính và lá thứ hai đều uống cong cả vòng và giữa

chúng có khe hở để chúng có thể biến dạng Làm như vậy lá nhíp chínhkhông chịu uốn, chỉ chịu kéo

Trang 13

Hầu hết trên ô tô hiện nay có đầu cố định như hình bên dưới thay cho

việc uốn cong lá nhíp chính người ta dùng giá bắt nhíp 4 với bulong kéo

5 Khi làm việc mặt trên của lá nhíp chịu kéo, còn mặt dưới chịu nén nênngười ta thiết kế các lá nhíp có tiết diện sao cho tăng phần chịu nén, giảmphần chịu kéo nhằm làm tăng tuổi thọ của các lá nhíp

Trang 14

a Tiết diện thang; b Tiết diện lõm

Trang 15

a Đầu dạng vuông; b Đầu dạng thang; c Đầu dạng trái xoan

Trang 16

a Nhíp phụ đặt trên

Trang 17

b Nhíp phụ đặt dưới

Trang 18

7.2.2 Hệ thống treo phụ thuộc loại lò xo

- Loại này chủ yếu sử dụng ở cầu sau ô tô con gồm có giảm chấn, lò

xo, các thanh phản lực dọc và ngang (để truyền các lực bên, lực phanh,lực kéo từ bánh xe qua dầm cầu lên khung hoặc vỏ xe) Bộ phận dẫnhướng chính là các thanh phản lực So với hệ thống treo loại nhíp thì loại

lò xo có trọng lượng nhỏ, tuổi thọ cao Nhược điểm là phải thêm bộ phận dẫn hướng và giảm chấn

Trang 19

Trang 20

Trang 21

tự cân bằng

Trang 22

7.2.3 Hệ thống treo cân bằng

Trang 24

HỆ THỐNG TREO ĐỘC LẬP

7.3.1 Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là lò xo

Hệ thống treo hai đòn ngang

Hệ thống treo Mc Pherson

Hệ thống treo đòn dọc

Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên kết

Hệ thống treo đòn chéo

Trang 25

Trang 26

Trang 27

- Quan hệ động học của

hệ thống treo hai đòn ngang

được mô tả trên hình bên

dưới Đối với một bánh xe

khi dao động theo phương

thẳng đứng, thường kèm theo

sự thay đổi:

a Chuyển vị của hệ thống treo khi bánh xe dịch chuyển z

b Chuyển vị của hệ thống treo khi thùng xe nghiêng Ψ

Trang 28

+ Góc nghiêng ngang có thể ảnh hưởng tới

khả năng lăn phẳng của bánh xe, và ảnh

hưởng tới sự tiếp nhận lực thẳng đứng và

lực bên

+ Độ chụm ảnh hưởng tới sự quay của bánh

xe dẫn hướng khi quay vòng

+ Khoảng cách giữa hai vết bánh xe ảnh hưởng tới sự tiếp nhận lực bên ổnđịnh lật ngang và sự mòn bánh xe

+ Góc nghiêng dọc và nghiêng ngang của trụ xoay dẫn hướng

Trang 29

- Để điều chỉnh góc nghiêng

bánh xe và góc nghiêng dọc,

nghiêng ngang của trụ xoay dẫn

hướng, thực hiện thông qua việc

thay đổi chiều dài làm việc của

các đòn ngang bằng cách thêm

hoặc bớt các đệm vào chỗ bắt

với khung xe, trục lệch tâm…

Trang 30

của hệ thống treo hai

đòn ngang với độ dài

đòn ngang trên bằng

0

Trang 31

- Đòn ngang có đầu liên kết với thân xe

bởi khớp trụ, đầu ngoài nối với đầu dưới

của giảm chấn bởi khớp cầu Đòn ngang

có dạng hình chữ A để đảm bảo khả năng

tiếp nhận lực ngang và lực dọc tác động

lên hệ thống treo khi xe chuyển động

Trang 32

- Trục của bánh xe được nối cứng với

vỏ của giảm chấn Đầu trên của giảm chấn

liên kết với thân xe bằng khớp tự lựa, đầu

dưới liên kết với đòn ngang bằng khớp

cầu Như vậy giảm chấn đóng vai trò vừa

là trụ xoay của bánh xe dẫn hướng, vừa là

giảm chấn

Trang 33

- Trên hình vẽ, trụ quay của bánh xe

dẫn hướng là đường EG (là đường thẳng

nối điểm liên kết trên của giảm chấn E với

thân xe, điểm G là tâm của khớp cầu

dưới) Lò xo có thể được lồng ra ngoài

giảm chấn nhằm thu gọn kích thước của hệ

thống treo Phần tử đàn hồi của hệ thống

treo thường là lò xo xoắn

Trang 34

- Khi bánh xe chuyển dịch theo phương

thẳng đứng, các góc liên kết của trụ quay

thay đổi Chiều dài của đòn ngang dưới và

các thông số kết cấu của hệ thống treo được

thiết kế hợp lý để hạn chế sự thay đổi này

Khi bánh xe dao động, các chuyển vị của hệ

thống treo một đòn ngang này xảy ra tương

tự như trên hệ thống treo hai đòn ngang

Trang 35

- Hệ thống treo một đòn ngang có ưu

điểm là kết cấu đơn giản, gọn, giải phóng

được không gian dành cho hệ thống truyền

lực hoặc khoang hành lý của xe Hiện nay,

hệ thống treo Mc Pherson được sử dụng

rộng rãi trên các xe con hiện đại, đặc biệt

trên ô tô con cầu trước chủ động dẫn

hướng, với không gian chật hẹp

Trang 36

Hệ thống treo Mc Pherson trên cầu sau

1 Giá treo sau

Trang 37

- Hệ thống treo Mc Pherson sử dụng

hai đòn ngang 3 và 5 bằng nhau và có

chiều dài khá lớn giữ vai trò của đòn

ngang dưới Chiều dài đòn ngang lớn để

giảm ảnh hưởng của sự thay đổi góc

nghiêng ngang bánh xe Khớp quay

trong, ngoài dạng trụ được chế tạo bằng

cao su để giảm rung động cho hệ thống

Các đòn ngang đặt hai bên giá treo 1

Trang 38

- Đòn dọc 2 nằm nghiêng hỗ trợ khả năng

truyền lực và moment phanh Thanh ổn định 6

được bố trí sau cầu và nằm trên trục bánh xe để

tạo nên cặp ngẫu lực cân bằng với moment

phanh.

- Cầu sau cho phép điều chỉnh độ chụm

bánh xe Cấu trúc độ chụm dương được điều

chỉnh theo kết cấu kiểu tăng đơ (keo dài thanh

nhờ ốc điều chỉnh 5) trên đòn ngang sau 4

Trang 41

- Đòn dọc là nơi tiếp nhận lực ngang, lực

dọc và quyết định chuyển vị của bánh xe,

đảm nhận chức năng của bộ phận dẫn

hướng, đòn dọc thường có độ cứng vững cao, khớp

quay thường là khớp trụ với ổ bi kim hay ổ cao su.

Để tăng khả năng chịu lực cho khớp quay, hệ thống

treo sử dụng các ổ con lăn kim đặt cách xa nhau.

Phần lớn hệ thống treo đòn dọc có bố trí thanh ổn

định ngang giúp cho việc san đều tải trọng thẳng

đứng.

Trang 42

- Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo

thường là lò xo trụ hoặc thanh xoắn Lò xo

thường được lồng vào giảm chấn để giảm

không gián chiếm chỗ Do kết cấu như vậy,

nên hệ thống treo này ít chiếm không gian

và đơn giản về kết cấu, giá thành thấp

Trang 43

1 Thanh ngang liên kết

Trang 44

- Hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang

liên kết là hệ thống treo đòn dọc có bố trí

thêm thanh liên kết ngang 1 trên hai đòn dọc

5 Tác dụng của thanh liên kết ngang là nhằm

liên kết chuyển vị của hai bánh xe, đồng thời

đảm nhận chức năng của thanh ổn định ngang

Trang 45

- Khi ô tô chuyển động dưới tác dụng của

lực bên (lực ly tâm trên đường vòng, lực gió

bên, mặt đường nghiêng, …), phản lực

thẳng đứng tác dụng trên các bánh xe khác

nhau Bên bánh xe bị tăng tải dịch chuyển

gần thân xe, bên bánh xe giảm tải dịch

chuyển xa thân xe Sự thay đổi đó gây nên

góc nghiêng ngang thân xe Ψ

Trang 46

- Với kết cấu hệ thống treo đòn dọc và

hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên

kết, cầu xe bị xoay đi một góc δ s Góc quay

δs được gọi là góc “tự điều khiển cầu xe” và

có ảnh hưởng xấu đến tính chất ổn định của

ô tô

Trang 47

Trang 48

- Trên hệ thống treo đòn dọc có thanh ngang liên

kết, nhờ thanh liên kết nên giá trị góc δ s nhỏ hơn trên

hệ thống treo đòn dọc Mặt khác, thanh liên kết ngang

giúp các bánh xe có khả năng chịu lực bên tốt hơn,

các khớp trụ 6 có độ bền cao hơn.

- Thanh liên kết thường có độ cứng xoắn nhỏ (có

thiết diện tròn hở, hoặc tam giác có rãnh dọc) nhằm

đảm nhận vai trò của thanh ổn định ngang trên hệ

thống treo

Trang 49

- Bộ phận đàn hồi của hệ thống treo

này có thể là lò xo xoắn hay thanh xoắn

Để tiết kiệm không gian, lò xo thường

được lồng vào giảm chấn Trong trường

hợp dùng thanh xoắn, mỗi đòn dọc bố

trí một thanh xoắn riêng và có thể điều

chỉnh chiều cao thân xe

Trang 50

- Kết cấu của hệ thống treo gọn,

khối lượng nhỏ, dễ dàng chế tạo hàng

loạt, lắp ráp thuận lợi, do vậy hiện

nay được dùng rộng rãi trên một số ô

tô con cầu sau bị động, động cơ đặt

phía trước, giá thành thấp hay trung

bình

Trang 51

- Hệ thống treo này thuộc loại nửa phụ

thuộc, nửa độc lập Tính chất phụ thuộc

hay độc lập tùy thuộc vào độ cứng và vị trí

của thanh ngang liên kết với đòn dọc Nếu

thanh ngang liên kết đặt gần khớp 6, hệ

thống treo có tính chất hệ thống treo độc

lập Nếu thanh ngang liên kết đặt gần với

trục bánh xe, hệ thống treo có tính chất của

hệ thống treo phụ thuộc

Trang 52

Hệ thống treo đòn chéo 1 Khớp ngoài

Trang 53

Hệ thống treo đòn chéo 1 Khớp ngoài

Trang 54

- Đòn chéo 10 được bắt với thân xe bởi

các khớp bản lề Trục quay OC của đòn chéo

10 đặt trên giá treo 2 nhờ các khớp bản lề

Các khớp bản lề 1 và 3 đặt chéo trong

không gian với các góc nghiêng trong mặt

phẳng ngang β, trong mặt phẳng đứng α

Khi bánh xe dịch chuyển theo phương thẳng

đứng, bánh xe quay xung quanh trục OC

Trang 55

- Sự dịch chuyển của bánh xe phụ

thuộc vào chiều nghiêng không gian của

đường trục OC Các chuyển vị sinh ra

được bố trí bù lại cho các chuyển vị khi

bánh xe làm việc ở các tải trọng khác

nhau, nhằm tối ưu quan hệ động học và

tính ổn định của toàn xe

Trang 56

- Các góc nghiêng của trục OC rất đa

dạng và phụ thuộc vào kết cấu từng xe Bởi

vậy, hệ thống treo này cho phép tận dụng

được ưu điểm của hai hệ thống treo đòn

ngang và đòn dọc riêng biệt Đối với cầu

chủ động nhờ cấu trúc hệ thống treo đòn

chéo, tạo được khoảng không gian đủ rộng

bố trí truyền lực tới bánh xe qua các đăng 7

Trang 57

7.3.2 Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là thanh xoắn

Trang 58

7.3.2 Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là thanh xoắn

- Vật liệu chế tạo thanh xoắn

là thép hợp kim đàn hồi có chất

lượng cao, có khả năng chịu

xoắn tương ứng với hành trình

dịch chuyển của bánh xe Ụ tỳ

của đòn quay 5 có thể điều

chỉnh được, chiều cao thân xe

sẽ phụ thuộc chiều cao của điểm

tỳ này

Định dạng
Số trang	143
Dung lượng	6 MB