ĐỒ án THIẾT kế hệ THỐNG TREO XE tải 65 tấn

thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫnhướng.Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau của ôtô du lịch và ở tất cả cá

MỤC LỤC :

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 5

1.1.Giới thiệu chung về ô tô Hino 500 Series Model FC 5

1.2.Giới thiệu về hệ thống treo của xe 7

1.2.1.Nhiệm vụ 7

1.2.2 Phân loại 8

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 18

2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo 18

2.1.1 Các phương án bố trí 18

2.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí 18

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 19

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 20

2.3.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại bộ giảm chấn 20

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 24

3.1 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu 24

3.2 Xác định lực tác dụng lên nhíp 24

3.2.1 Khi xe đầy tải 24

3.2.2 Khi xe không tải 24

3.3 Thiết kế hệ thống kĩ thuật hệ thống treo 24

3.3.1 Thiết kế nhíp 24

3.4 Thiết kế, tính toán nhíp trước 27

3.4.1 Độ cứng của hệ thống treo C 27

3.4.2 Chọn sơ bộ kích thước nhíp 27

3.4.3 Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp .30 3.4.4 Tính bền các nhíp 31

3.4.5 Tính bền tai nhíp: 34

3.4.6 Tính kiểm tra chốt nhíp 35

3.5.Tính toán các thông số giảm chấn 36

3.5.2 Kiểm tra điều kiện bền 41

3.5.3 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 43

3.6 Tính toán, thiết kế hệ thống treo sau 46

3.6.1 Xác định tải trọng tác dụng lên nhíp chính và nhíp phụ 46

3.6.2 Tính toán nhíp chính 47

3.6.3.Tính toán nhíp phụ 55

3.7 Thiết kế giảm chấn sau 61

3.7.1 Tính toán các thông số giảm chấn 61

3.7.2 Kiểm tra điều kiện bền 66

3.7.3 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 68

3.8 Bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống treo 71

3.8.1 Bảo dưỡng hệ thống treo 71

3.8.2 Sửa chữa hệ thống treo 72

KẾT LUẬN 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

LỜI NÓI ĐẦU

Khi ôtô ngày càng hoàn thiện, xã hội ngày càng phát triển về mặt văn hoá, kinh tế và

xã hội thì các tiêu chí đánh giá ảnh hưởng của dao động cũng cần được xem xét một cáchnghiêm túc Đối với xe tải, ngoài yêu cầu về độ êm dịu, ngày nay người ta buộc phải chú

ý đến các tiêu chí khác như: an toàn hàng hoá, ảnh hưởng của tải trọng động đến đường(áp lực đường), và mức độ giảm tải trọng, do vậy làm giảm khả năng truyền lực khi tăngtốc và khi phanh.Trong vận tải ôtô máy kéo, người lái là người quyết định chủ yếu cho antoàn chuyển động Nếu hệ thống treo của xe có dao động nằm ngoài phạm vi cho phép(60120 lần/phút) thì sẽ làm tăng lỗi điều khiển của người lái, gây ra những nguy hiểmđến tính mạng của con người và hàng hoá

Khi ôtô chạy trên đường thường phát sinh ra các lực và mômen tác động lên hệ thốngtreo chúng tạo ra những dao động Các dao động này thường ảnh hưởng xấu tới hàng hoá,tuổi thọ của xe và đặc biệt ảnh hưởng người lái và hành khách ngồi trên xe Người tacũng tổng kết rằng, những ôtô chạy trên đường xấu, ghồ ghề so với ôtô chạy trên đườngtốt, bằng phẳng thì tốc độ trung bình giảm 4050%, quãng đường chạy giữa hai chu kỳđại tu giảm từ 3540%, năng suất vận chuyển giảm từ 3540%

Điều đặc biệt nguy hiểm là nếu con người chịu lâu trong tình trạng xe bị rung, xócnhiều sẽ gây mệt mỏi Một số nghiên cứu gần đây về dao động và ảnh hưởng của nó tớisức khoẻ con người đều đi tới kết luận: Nếu con ngời bị ảnh hưởng một cách thườngxuyên của dao động thì sẽ mắc phải bệnh thần kinh và não

Ở những nước phát triển, hệ thống treo của ôtô được quan tâm đặc biệt Chúngđược

nghiên cứu đến mức tối ưu làm giảm đến mức thấp nhất những tác hại của nó đến conngười đồng thời làm tăng tuổi thọ của xe cũng như các bộ phận được treo

Ở nước ta hiện nay, công nghệ sản xuất xe hơi cũng không ngừng được cải tiến với sựtrợ giúp về khoa học kỹ thuật của các nước tiên tiến Ngành xản suất ôtô đã từng bước trởthành mũi nhọn của nền kinh tế, đưa đất nước ngày càng vững bước đi lên Chủ Nghĩa XãHội.Tuy nhiên nền kinh tế Việt Nam vẫn còn yếu so với các nước trên khu vực và trên

thế giới Trong ngành giao thông vận tải vẫn còn cho phép lưu hành những xe kém vềchất lượng cũng như không còn đảm bảo về độ bền Khả năng làm việc của xe và đặc biệt

là hệ thống treo của những xe này có dao động quá lớn nằm ngoài phạm vi cho phép có

thể ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ con người Vì vậy vấn đề dặt ra là làm sao thiết kế đượcnhững xe này đạt tiêu chuẩn cho phép

Mục tiêu của ngành Công nghiệp ôtô nước ta trong những năm tới là nội địa từng phần vàtiến tới nội địa toàn phần sản phẩm ôtô Không chỉ dừng lại ở đó, chúng ta đã bắt đầuquan tâm đến tính êm dịu chuyển động, tính an toàn chuyển độnghay nói cách khác làtính năng động lực học ôtô, từ đó có những cải tiến hợp lý với điều kiện sử dụng của n -ước ta Để hoàn thành được mục tiêu này, chúng ta phải thiết kế các cụm, các chi tiết saocho phù hợp với điều kiện sử dụng mặt khác còn phải đảm bảo tính công nghệ tại ViệtNam

Trước những yêu cầu thực tế đó trong đồ án tốt nghiệp chuyên ngành ôtô em được

giao nhiệm vụ: Thiết kế hệ thống treo cho xe tải 6.5 tấn.

Với sự giúp đỡ tận tình của thầy Vương Văn Sơn em đã hoàn thành xong đồ án củamình nhưng do năng lực bản thân còn hạn chế và kinh nghiệm thiết kế còn chưa có nênkhông tránh khỏi những thiếu sót Em mong các thầy thông cảm và đóng góp ý kiến để

em có thể làm tốt hơn trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn

Lục Văn Hiền

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu chung về ô tô Hino 500 Series Model FC

Hino 500 Series Model FC dòng xe tải nặng xuất xứ Nhật Bản đang được ưa chuộng mạnh mẽ tại thị trường Việt Nam và thế giới Ngoại thất thiết kế tinh tế chú trọng khả

năng quan sát cho người lái, màu sắc hài hòa nội thất được trang bị đầy đủ các tiện nghi cao cấp Với động cơ đạt tiêu chuẩn khí thải EURO 2, giúp xe hoạt động bền bỉ trong

những mội trường khắc nghiệt nhất Model FC có tải trọng 6,2 thường được sử dụng để thiết kế các loại xe chuyên dụng: Xe ép rác, Xe ben, Xe bồn, Xe cẩu & các loại thùng xe tải: Tải lửng, Tải mui bạt, Tải thùng kín, thùng bảo ôn & thùng đông lạnh HINO 500 FC được trang bị Động cơ Diesel HINO J05E - TE (Euro 2) tuabin tăng nạp và làm mát khí nạp cho khả năng hoạt động bền bỉ, mạnh mẽ, HINO 500 FC phù hợp cho tất cả các nhu cầu vận chuyển của khách hàng

Kích thước bao ngoài

Ly hợp Loại Loại đĩa đơn ma sát khô lò xo, dẫn động thủy lực, trợlực khí nén

Cabin Cabin kiểu lật với cơ cấu thanh xoắn và các thiết bịkhóa an toàn

Điều hoà không khí DENSO

Một số hình ảnh về xe

Hình 1.1 Hino thùng kín

Để đảm bảo chức năng đó hệ thống treo thờng có 3 bộ phận chủ yếu:

+ Bộ phận đàn hồi

+ Bộ phận dẫn hướng

+ Bộphận 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 ngược lại Bộ phận đần hồi có cấu tạo chủ yếu là một chi tiết(hoặc 1 cụm chi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xo, thanh xoắn) hoặc bằng khí (trongtrường hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thủy khí )

Bộ phận dẫn hướng : Có tác dụng đảm bảo đúng động học bánh xe, tức là đảm cho xechỉ dao động trong mặt phẳng thẳng đứng, bộ phận hướng còn làm nhiệm vụ truyền lựcdọc, lực ngang, mô men giữa khung vỏ và bánh xe

Bộphận giảm chấn : Có tác dụng dập tắt nhanh chóng các dao động bằng cách biếnnăng lượng dao động thành nhiệt năng tỏa ra ngoài Việc biến năng lượng dao động thànhnhiệt năng nhờ ma sát Giảm chấn trên ôtô là giảm chấn thủy lực, khi xe dao động, chấtlỏng trong giảm chấn được giữa chất lỏng với thành lỗ tiết lưu và giữa các lớp chất lỏngvới nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn tỏa ra ngoài

- Hệ thống treo loại lò xo xoắn ốc

- Hệ thống treo loại thanh xoắn

thống treo phụ thuộc không thể đảm bảo đúng hoàn toàn động học của bánh xe dẫnhướng.

Hệ thống treo phụ thuộc thường được sử dụng trong hệ thống treo cầu sau của ôtô du lịch

và ở tất cả các cầu của ô tô tải, ôtô khách loại lớn

+ Số khớp quay ít và không càn phải bôi trơn khớp quay

+ Dễ chế tạo, dễ tháo lắp và sửa chữa, giá thành rẻ

+ Nếu hệ thống treo phụ thuộc đặt ở bánh xe dẫn hướng, độ nghiêng của hai bánh xe

sẽ thay đổi khi một bánh xe dịch chuyển thẳng đứng, làm phát sinh mômen do hiệu ứngcon quay, ảnh hưởng đến các dịch chuyển góc của các cầu và các bánh xe dẫn hướngquanh trục quay

+ Khó bố trí các cụm của ôtô nếu đặt hệ thống treo phụ thuộc ở đằng trước

- Một số hệ thống treo phụ thuộc đang dùng phổ biến cho ôtô :

+ Hệ thống treo có bộ phận đàn hồi là nhíp lá

Do đó kết cấu hệ thống treo sẽ đơn giản.

+ Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặclực phanh) và lực ngang từ bánh xe qua cầu xe lên khung

+ Chức năng đàn hồi theo phương thẳng đứng

+ Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền các mômen từ bánh xe lên khung.Đó làmômen kéo hoặc mômen phanh

 Hệ thống treo phụ thuộc phần tử đàn hồi là lò xo trụ

Hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là lò xo trụ có thể được bố trí ở cầu bị độnghoặc ở cầu chủ động

Hình 1.5.Hệ thống treo phụ thuộc kiểu lò xo trụ.

a) ở cầu trước B) ở cầu sau.

- Ưu điểm

+ Nếu có cùng độ cứng và độ bền thì lò xo trụ có trọng lượng nhẹ hơn nhíp

+ Lò xo trụ có tuổi thọ lớn hơn nhíp, khi làm việc giữa các vành lò xo không có ma sátnhư giữa các lá nhíp, không phải bảo dưỡng và chăm sóc như chăm sóc nhíp

- Hệ thống treo độc lập khi hai bánh xe trái và phải không có quan hệ trực tiếp với

nhau Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng nằm ngang, bánh xe kia không chịu ảnh hưởng đó

Hệ thống treo độc lập thường được sử dụng ở cầu trước ôtô du lịch, hiện nay có một sốloại ô tô sử dụng hệ thống treo độc lập cho tất cả các cầu

- Ưu điểm

+ Khi dịch chuyển bánh xe này trong mặt phẳng ngang bánh xe kia vẫn đứng nguyên,

do đó động học bánh xe dẫn hướng được giữ đúng

+ khả năng quay vòng của xe tốt hơn, vì khi quay vòng đảm bảo được vận tốc quay củahai bánh xe trái và phải không bị ràng buộc nhiều như ở hệ thống treo phụ thuộc

+ Khối lượng không được treo của hệ thống nhỏ hơn so với hệ thống treo phụ thuộc

Do đó tăng trọng lượng bám, tăng độ êm dịu của ôtô

+ Đảm bảo khi dịch chuyển, các bánh xe không làm thay đổi các góc đặt bánh xe vàchiều rộng cơ sở, do đó làm triệt tiêu hoàn toàn sự lắc của bánh xe đối với trụ đứng, dẫnđến không phát sinh mômen hiệu ứng con quay khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng

- Nhược điểm

+ Kết cấu phức tạp gồm nhiều chi tiết

+ Trong quá trình chuyển động, vết bánh xe không cố định do vậy xảy ra tình trạng mòn lốp nhanh

+ Khi chịu lực bên (ly tâm, đường nghiêng, gió bên) hai bánh xe không liên kết cứng,

vì vậy xảy ra hiện tượng trượt bên bánh xe

Một số hệ thống treo độc lập dùng cho ôtô

- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn treo dọc

Hình 1.6.Hệ thống treo độc lập với phần tử đàn hồi là lò xo với đòn treo dọc 1- Khung xe; 2- Phần tử đàn hồi lò xo; 3- Giảm chấn ống thuỷ lực; 4- Bánh xe; 5- Đòn

treo dọc; 6- Khớp bản lề.

- Ưu điểm

+ Dễ dàng tháo lắp tòan bộ cầu xe, kết cấu đơn giản

+ Có trọng lượng phần không được treo bé và chiều rộng cơ sở không thay đổi

+ Giảm nhẹ được lực tác dụng lên đòn ngang và các khớp quay, đồng thời không cần dùng đến thanh ổn định (dùng đòn liên kết có độ cứng nhỏ)

+ Không có moment hiệu ứng con quay ở bánh xe dẫn hướng, không gây nên sự thay đổi góc nghiêng ngang bánh xe, động học dẫn động lái đúng

- Nhược điểm

+ Đòi hỏi công nghệ hàn cao, tải trọng đặt lên cầu xe hạn chế và có thể làm quay trục cầu xe khi đi trên đường vòng ở trạng thái quay vòng thừa

- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, hai đòn ngang

Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài bằng nhau gọi là hệ thống treo có cơ cấu hướng hình bình hành

Sơ đồ của hệ thống treo độc lập hai đòn ngang có chiều dài không bằng nhau gọi là hệ thống treo có cơ cấu hướng hình thang

Hình 1.7 a) Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình bình hành

b) Hệ thống treo độc lập hai đòn ngang hình thang

- Ưu điểm

+ Khắc phục được sự phát sinh moment hiệu ứng con quay

+ Triệt tiêu được sự rung của bánh xe đối với trục đứng

+ Khắc phục được sự thay đổi độ nghiêng mặt phẳng quay của bánh xe

+ Trọng tâm xe thấp, độ nghiêng thùng xe khi chịu lực ly tâm nhỏ

+ Góc lệch và chuyển vị nhỏ nên có khả năng ổn định khi chuyển động ở tốc độ cao + Khối lượng của phần không treo nhỏ đảm bảo độ êm dịu khi chuyển động trên đường

gồ ghề

- Nhược điểm

+ Kết cấu phức tạp, chiếm khoảng không gian lớn trên xe

+ Độ ổn định ngang của bánh xe kém

+ Động học của bánh xe phụ thuộc vào độ dài của đòn dưới

+ Chiều rộng cơ sở cũng như độ nghiêng bên thay đổi

- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo loại Macpherson

Hình 1.8 Hệ thống treo kiểu Macpherson

- Ưu điểm

+ Có khả năng điều chỉnh chiều cao thân xe khi xe chạy ở tốc độ cao

+ Tăng độ ổn định của phần thân vỏ xe nhờ bố trí thêm một thanh ổn định

- Nhược điểm

+ Kết cấu phức tạp, khó bảo dưỡng

+ Giá thành cao

- Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo

Hình 1.9 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi lò xo, đòn chéo

- Ưu điểm

+ Tăng độ cứng vững nên tăng khả năng chịu lực ngang

+ Giảm thiểu sự thay đổi của góc đặt bánh xe (độ chụm, vết bánh xe và góc nghiêng ngang của trụ đứng) xảy ra do bánh xe dao động trong phương thẳng đứng

+ Kết cấu đơn giản và chiếm ít không gian.

- Nhược điểm

+ Giá thành cao

Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn

Hình 1.10 Hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi thanh xoắn

- Ưu điểm

+ Kết cấu, kích thước và trọng lượng của phần tử đàn hồi nhỏ

+ Không gian chiếm chỗ ít, bố trí thuận tiện

+ Đảm bảo tính chịu lực cao cho xe trong mọi điều kiện

- Nhược điểm

+ Giá thành cao

- Hệ thống treo loại khí

Phần tử đàn hồi khí được sử dụng hiều trong các ôtô có trọng lượng phần được treo lớn

và thay đổi nhiều

- Ưu điểm

+ Phần tử đàn hồi có thể tự thay đổi độ cứng của hệ thống treo bằng cách thay đổi áp suất bên trong phần tử đàn hồi

+ Giảm được độ cứng của hệ thống treo làm tăng độ êm dịu

+ Đẩy được sự cộng hưởng xuống vùng có tần số thấp hơn, giảm được gia tốc thẳng đứng của buồng lái, giảm được sự dịch chuyển của vỏ và bánh xe

+ Đường đặc tính của hệ thống treo khí là phi tuyến và tăng đột ngột trong cả hành trình nén và hành trình trả Do đó khối lượng phần được treo và không được treo dù bị giới hạn

do các dịch chuyển tương đối thì độ êm dịu của hệ thống vẫn lớn

+ Không có ma sát trong phần tử đàn hồi, trọng lượng phần tử đàn hồi bé, giảm được chấn động cũng như giảm được tiếng ồn từ bánh xe lên buồng lái

+ Có thể thay đổi được ví trí của vỏ xe với mặt đường tức là thay đổi được chiều cao chất tải

- Nhược điểm

+ Phải bố trí thêm hệ thống cung cấp khí như bình chứa, máy nén

+ Hệ thống treo khí yêu cầu phải sử dụng thêm phần điều chỉnh hệ thống treo (điều chỉnh vị trí của thùng xe và điều chỉnh độ cứng của hệ thống treo)

+ Kết cấu phức tạp

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN THIẾT

KẾ HỆ THỐNG TREO2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo

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 (đượcnối cứng) không thay đổi Điều nàylàm cho mòn lốp giảm đối với trường hợp treo độc lập Do hai bánh xe được nối cứng nên khi có lực bên tác dụng thì lực này đựơc chia đều cho hai bánh xe làm tăng khả năng truyền lực bên 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, bảo dưỡng

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 lượng không được treo rất lớn Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối lượng rầm 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 cầu cộng với một nửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu Trong truờng hợp là cầu dẫn hướng thì khối lượng của nó còn thêmphần các đòn kéo ngang, đòn kéo dọc của hệ thống lái Khối lượng không được treo lớn

sẽ làm cho độ êm dịu chuyển động không được cao và khi di chuyển trên các đoạn đường

gồ ghề sẽ sinh 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 dầm cầu 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 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 khi một bên bánh xe dao động thì bánh bên kia cũng dao động theo, chuyển dịch của bánh 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 treo thăng 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 hướng Điều này làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép 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 kim loại còn có nhược điểm là khối lượng lớn

Lò xo xoắn thường được sử dụng trên nhiều hệ thống treo độc lập Lò xo xoắn 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 thống treo độc lập của ôtô So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, 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 chỉ được đảm bảo một vùng tải trọng nhất định, không thích hợp với những xe có tải trọng thường xuyên thay đổi Mặc dù vậy bộ phận đàn hồi kim loại được sử dụng 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 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 xo khí) 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 lượng lớn (vì có thêm nguồn cung cấp khí, các van và phải có bộ phận hướng riêng) Trên xe du lịch thường 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 khiển được.

- 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 kế trước 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 đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệ thống treo cho xe ôtô

Qua những phân tich ưu nhựơc điểm của các loại bộ phận đàn hồi, thêm vào đó việc chọn thiết kế hệ thống treo cho xe tải 7 tấn dựa trên xe cơ sở là xe hino 7 tấn Xe có khả năng di chuyển trên các loại địa hình phức tạp, do đó chọn thiết kế bộ phận đàn hồi lànhíp Trước hết với tình hình kinh tế hiện nay, các ngành chế tạo trong nước có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp Nhíp được sản xuất không cần những vật liệu quá phức tạp, cầu

kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăng nội địa hóa ngành ôtô Nhíp còn có thêm ưu điểm là trong quá trình vận hành xe ít bị hư 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 nước ta hiện nay

Các bộ nhíp trước được lắp với khung xe qua các giá đỡ và được nối với dầm cầu qua các quang treo nhíp Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chính dài bằng nhau mục đích

để cường hóa Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lá nhíp chính không bị xoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su Và ta chọn phương án thiết kế (I) và phương án thiết kế (II) cho cầu trước và cầu sau

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn

2.3.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại bộ giảm chấn

+ Giảm chấn để dập tắt các dao động của vỏ xe và lốp xe bằng cách chuyển cơ năng của các dao động thành nhiệt năng

+ Giảm chấn trên ôtô hiện nay chủ yếu là giảm chấn thủy lực nên ma sát

giữa chất lỏng và các lỗ tiết lưu là ma sát chủ yếu để dập tắt dao động

- Yêu cầu

+ Đảm bảo giảm trị số và sự thay đổi đường đặc tính của các dao động, đặc

biệt là:

+ Dập tắt càng nhanh các dao động nếu tần số dao động càng lớn Mục đích để tránh cho thùng xe khỏi bị lắc khi đi qua đường mấp mô lớn.

+ Dập tắt chậm các dao động nếu ôtô chạy trên đường ít mấp mô (độ lòi lõm của đườngcàng bé và dày)

+ Hạn chế các lực truyền qua giảm chấn đến thùng xe

+ Làm việc ổn định khi ôtô chuyển động trong các điều kiện đường xá khác nhau và nhiệt độ không khí khác nhau

+ Có tuổi thọ cao

+ Trọng lượng và kích thước bé

- Phân loại

Người ta phân loại giảm chấn theo hai đặc điểm sau:

+ Theo tỉ số của hệ số cản Kn trong hành trình nén (lúc lốp tiến gần đến khung) và hệ

số cản Kt trong hành trình trả (lúc ôtô đi xa khung) ta có:

- Loại tác dụng một chiều Kn=0 Chấn động chỉ được dập tắt ở hành trình trả tức

là ứng với lúc bánh xe đi xa khung

- Loại giảm chấn hai chiều có đường đặc tính đối xứng Chấn động bị dập tắt ở cả hai hành trình nén và trả

- Loại giảm chấn hai chiều có đường đặc tính không đối xứng Chấn động bị dập tắt ở cả hai hành trình nén và trả

2.3.2 Chọn phương án thiết kế bộ phận giảm chấn

- Nguyên lý làm việc

Chất lỏng bị dồn từ buồng chứa này sang buồng chứa khác qua những van tiết lưu rất

bé nên chất lỏng chịu sức cản chuyển động rất lớn Sức cản làm dập tắt nhanh các chấn động và năng lượng của dao động bị mất biến thành nhiệt năng nung nóng chất lỏng chứatrong giảm chấn

2.3.2.1 Giảm chấn đòn

Giảm chấn đònhai chiều có pittông kép 2.Trong đó có đặt các van ngược làm cho dầu ở bầu giảm chấn luôn chảy vào làm đầy buồng chứa 1 và 3 Pittông ngăn xi lanh ra làm hai buồng chứa 1 và 3.Thể tích của buồng 1 và 3 thay đổi khi pittông dịch chyển qua lại tương ứng với hành trình nén và trả nhờ cam quay 4 đặt vào giữa pittông kép

Hình 2.1 Giảm chấn đòn 1,3 Buồng chứa ; 2 Piston kép ; 4 Cam quay ; 5, 6 Van

Trong hành trình nén nhẹ, pittông đi về bên phải, chất lỏng bị dồn từ buồng 3 qua buồng 1 qua một lỗ rất bé ở thanh van 5 và khe hở ở van 6, van 5 vẫn đóng

Khi bị nén mạnh áp suất dầu tăng lên thắng được lực cản của lò xo làm van 6 mở rộng Chất lỏng chạy được qua buồng 1 dễ dàng

Trong hành trình trả pittông dịch chuyển sang bên trái Chất lỏng chảy từ buồng 1 quabuồng 3 qua lỗ rất bé ở thanh van 5, van 6 vẫn đóng Khi trả mạnh áp suất chất lỏng tăng lên thắng được lực của lò xo làm van 5 mở chất lỏng đi qua buồng 3 dễ dàng

2.3.2.2 Giảm chấn ống

Hình 2.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của giảm chấn ống

1 - Tai giảm chấn; 2 - Nắp có ren; 3, 4 - Gioăng làm kín; 5 - Van lá; 6 - Lỗ tiết lưu van nén; 7 - Van lá; 8 - Lò xo van trả mạnh; 9 - Van lá; 10 - Van nén mạnh; 11 - Lò xo van nén mạnh; 12- Ecu điều chỉnh; 13 - Lỗ tiết lưu khi trả; 14 - Pittông giảm chấn; 15- Lỗ tiết lưu khi trả; 16 - Phớt làm kín; 17 - ống xi lanh ngoài; 18 - ống xi lanh trong; 19 - Cần pittông; 20 - Bạc dẫn hướng; 21 - Phớt làm kín; 22 - Lò xo; 23 - Nắp chặn; 24 -

Phớt làm kín.

- Ưu điểm

+ Giảm chấn ống làm việc với áp suất cực đại nhỏ hơn 6 -8 MN/m2

+ Giảm chấn ống nhẹ hơn giảm chấn đòn hai lần.Chế tạo đơn giản hơn và tuổi thọ tương đối cao

2.3.2.3 Chọn phương án thiết kế giảm chấn

Sau khi phân tích các loại giảm chấn, dựa trên các điều kiện làm việc của xe thiết kế, ta chọn giảm chấn loại tác dụng hai chiều dạng ống có đường đặc tính không đối xứng và

có van giảm tải là phù hợp nhất

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 3.1 Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu

-Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã đề ra Hiện nay có nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số dao động, gia tốc dao động, vận tốc dao động

- Trong đồ án tốt nghiệp, ta chỉ lựa chọn theo một chỉ tiêu, đó là chỉ tiêu tần số dao động

-Tuy nhiên khi tính toán hệ thống treo ô tô người ta thường dùng thông số:

Số lần dao động trong 1 phút n: n = 60 120 lần/phút

- Chọn sơ bộ: n = 80 lần/ phút

3.2 Xác định lực tác dụng lên nhíp

3.2.1 Khi xe đầy tải

Trọng lượng của xe lúc đầy tải là :104000N ; phân lên cầu :36000/68000;

Khối lượng phần được treo tác dụng lên hệ thống treo :

3.2.2 Khi xe không tải

Trọng lượng bản thân :29400N, phân lên cầu : 1440/1500;

3.3 Thiết kế hệ thống kĩ thuật hệ thống treo

3.3.1 Thiết kế nhíp

3.3.1 1 Kết cấu

Nhíp được làm từ các lá thép cong, sắp xếp lại với nhau theo thứ tự từ ngắn đến dài Cụm nhíp được kẹp chặt lại với nhau ở vị trí giữa bằng một bulông định tâm

Hai đầu của lá nhíp dài nhất (lá nhíp chính) được uốn cong tạo thành tai nhíp, mắt nhíp

để gắn nhíp vào khung hay vào một dầm nào đó thông qua mõ nhíp và chốt nhíp

Hình 3.1 Kết cấu của nhíp

Lá nhíp chính làm việc căng thẳng nhất nên người ta chế tạo lá nhíp chính dày hơn

Độ cong của mỗi lá nhíp được gọi là độ võng Do lá nhíp ngắn có độ võng lớn hơn, nên

độ cong của nó lớn hơn các lá nhíp dài Khi bulông định tâm được xiết chặt các lá nhíp bịgiảm độ võng một chút làm cho hai đầu lá phía dưới ép chặt vào lá phía trên

Sơ đồ đơn giản nhất của hệ thống treo phụ thuộc là hai nhíp có dạng nửa elip

Tính chất dịch chuyển của cầu đối với vỏ phụ thuộc vào thông số của nhíp.Tổng số khớp

cả nhíp là sáu khớp (mỗi một nhíp có ba khớp).Lực dọc X và moment phản lực MY truyền lên khung qua nhíp

Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tai nhíp bắt lên khung hoặc dầm có một đầu cố định còn một đầu di động

Đối với nhíp sau đầu cố định ở phía trước đầu di động nằm ở phía sau, cách bố trí các đầu

cố địnhvà di động này phụ thuộc vào mối quan hệ giữa hệ thống treo và các hệ thống khác

Các lá nhíp chịu tải thì thớ trên chịu kéo, thớ dưới chịu nén nên tiết diện các lá nhíp có dạng như sau:

Hình 3.2 Tiết diện của các lá nhíp

3.3.1 2 Một số nhược điểm của nhíp

- Giảm bớt lực tác động lên nhíp Để nhíp đỡ bị xoắn đầu nhíp đặt vào trong các gối cao su và đua thêm ụ đỡ phụ để giới hạn moment tác dụng lên nhíp khi phanh

+ Giảm ứng suất trong nhíp

- Bằng cách hạn chế biên độ trung bình của các dao động của bánh xe

với thùng xe Ta đưa thêm vào các phần tử đàn hồi phụ (như cao su làm việc chịu nén) vàlàm tăng sức cản của các giảm chấn

- Có thể giảm ứng suất bằng cách thay đổi tiết diện ngang của lá nhíp

làm phân bố lạicác ứng suất pháp tuyến trong lá nhíp Khi nhíp chịu tải các lớp mặt trên của nhíp chịu kéo và các lớp mặt dưới chịu nén

Vì giới hạn chịu mỏi của thép khi kéo kém hơn khi nén nên tiết diện ngang của lá nhíp nên làm vát hai đầu.Làm như vậy đường trung hòa sẽ dịch chuyển lên trên (so với kết cấu

có tiết diện ngang là hình chữ nhật) làm cho ứng suất kéo giảm đi.Ngoài ra nó còn làm giảm ứng suất tập trung ở các góc tiết diện

- Đầu lá nhíp làm theo hình trái xoan và mỏng hơn thân sẽ làm tăng độ đàn hồi đầu lá nhíp Đồng thời làm cho ứng suất trong nhíp phân bố đều hơn và ma sát giữa các

lá nhíp ít đi

+ Tăng độ cứng bề mặt lá nhíp

- Lá nhíp bị mỏi do ứng suất kéo, thường có vết nứt ở các góc của tiết diện hay trên mặt làm việc của các lá(do ma sát giữa các lá nhíp sinh ra ứng suất tiếp xúc cao kết hợp với điều kiện dao động gây nên)

+ Đường đặc tính của nhíp là đường thẳng

Đường đặc tính đàn hồi đòi hỏi phải là đường cong nhưng thực tế độ cứng của nhíp lại là hằng số Vì thế cần phải làm cho độ cứng của nhíp thay đổi theo tải trọng Có thể thay đổi

độ cứng của nhíp một ít bằng cách đặt nghiêng móc treo nhíp (khoảng 5O khi không tải) + Ma sát giữa các lá nhíp cần hạn chế bé hơn (5 + 8)%

- Có thể làm giảm ma sát bằng cách bôi trơn tốt các lá nhíp, giảm số lá nhíp

- Đặt các tấm đệm giữa các lá nhíp không những làm giảm lực ma sát mà còn làm quy luật thay đổi lực ma sát tốt hơn.

3.4 Thiết kế, tính toán nhíp trước



(2.3.1)Trong đó:

- Chiều dài toàn bộ nhíp Ltcó thể chọn sơ bộ như sau:

Đối với xe tải:

Nhíp trước : L t = (0,22 0,35)L; (L là chiều dài cơ sở của xe)

⇒ L t =(0,22 0,35).4350 = 9571620 (mm)

Chọn L t = 1450 (mm)

Ta không thể lấy chiều dài nhíp quá bé hoặc quá lớn mà còn kết hợp cả bề dày và bề rộngcủa nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp.

Đối vứi nhíp nửa elíp đối xứng:

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)

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 tiếptheo sẽ tăng lên

- Số lá nhíp:

Ta có:

3 0

nbh J

Xác định chiều dài các lá nhíp

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

3 3

Thế phương trình (1) vào phương trình thứ 8 ở hệ trên ta có :

3.4.3 Tính độ cứng, độ võng tĩnh và kiểm tra tần số dao động của nhíp

+ Độ cứng của nhíp đối với trường hợp nhíp đối xứng:

3.4.4 Tính bền các nhíp

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 được gắn chặt, một đầu chịu lực

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

Ta coi 2 lá nhíp 1 và 2 là một lá như phần tính toán trước

Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau.Tương tự tại điểm S biến dạng lá thứk-1 và lá thứ k bằng nhau

Biểu thức biến dạng của các lá nhíp khi chịu phản lực như sau :

3 3

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 phương trình với n-1 ẩn là cácgiá trị X2,…Xn

Hệ phương trình đó như sau :

1

0 0

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

bh

=

2 2.8.1

6 =1,08 (cm3)

Bảng 3.1.Nguồn suất sinh ra trong các lá nhíp

  = 60000 (N/cm2), do đó các lá nhíp đủ bền

bIÓU §å øNG SUÊT CñA C¸C L¸ NHÝP TREO TR¦íC

22860 59439

: 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:

k

P bh

bh bh



Ứng suất tổng hợp cho phép [th]=350 MN/m2 = 35000N/cm2

Như vậy đường kính trong lớn nhất của tai nhíp được xác định theo công thức:

2 0



+

1 8.0,9) =25349 (N/cm2)Vậy tai nhíp đủ bền.





(N/cm2)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

3.5.Tính toán các thông số giảm chấn

3.5.1 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 dịu của xe Tương tự bộ phận đàn hồi, tùy thuộc cách lắp giảm chấn trên xe Hệ số cản của giảm chấn K có thể bằng hoặc không bằng hệ số cản của hệ thống treo

3.5.1.1 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

 

Trong đó:C: độ cứng của hệ thống treo C 1241( / )N m

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)

Lấy  = 0, 2

g: gia tốc trong trường g = 9,8(m/s2)

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

Ktr= CM

Ktr= 0, 2

2

173750,15.9,8= 2866(Ns/m)

Hệ số cản trung bình của giảm chấn:

3.5.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn

xe Do đó năng lượng được hấp thụ vào chủ yếu là ở hành trình trả Trong thực nghiệmthường thấy ở các giảm chấn hiện nay có quan hệ sau: Ktr=2, 53Kn

Chọn Ktr=3Kn (2)

Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình:

23

Như ta đã tính ở phần trên, tổng hành trình của bánh xe tính từ vị trí ôtô bắt đầu chịutải đến vị trí hành trình lớn nhất là 10 (cm) Từ đó ta có thể chọn trước hành trình làmviệc của giảm chấn là 10 (cm) với góc đặt giảm chấn ở phía trước là 70 độ

Bảng 3.2 Các thông số chọn trước của giảm chấn