Khảo sát động học hệ thống treo xe matiz (link bản full+ bản vẽ ở trang cuối)

Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi có chức năng chính sau đây: - Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theophương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TREO VÀ ĐỘNG HỌC HỆ

THỐNG TREO

1.1 Giới thiệu chung về hệ thống treo

1.1.1 Công dụng

- Hệ thống treo ở đây được hiểu là hệ thống liên kết mềm giữa bánh

xe và khung xe hoặc vỏ xe Mối liên kết treo của xe là mối liên kết đàn hồi

có chức năng chính sau đây:

- Tạo điều kiện cho bánh xe thực hiện chuyển động tương đối theophương thẳng đứng đối với khung xe hoặc vỏ xe theo yêu cầu dao động

“êm dịu”, hạn chế tới mức có thể chấp nhận được những chuyển độngkhông muốn có khác của bánh xe (như lắc ngang, lắc dọc)

- Truyền lực giữa bánh xe và khung xe bao gồm lực thẳng đứng (tảitrọng, phản lực) lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh, lực đẩy hoặc lực kéo vớikhung, vỏ) lực bên (lực li tâm, lực gió bên, phản lực bên )

1.1.2 Phân loại hệ thống treo

Hệ thống treo có thể được phân loại như sau:

 Hệ thống treo phụ thuộc: Các bánh xe được đặt trên 1 dầm cầucứng, khi bánh xe bên này dao động sẽ gây nên một chuyển vịnào đó ở bánh bên kia Bộ phận đàn hồi của hệ treo này thường

là nhíp lá hoặc lò xo xoắn

 Hệ thống treo độc lập: Các bánh xe đặt trên 1 dầm cầu rời daođộng độc lập với nhau Dựa theo đặc tính động học và đặc điểmkết cấu người ta còn phân ra các loại sau:

- Dạng treo 2 đòn ngang

- Dạng treo Mc Pherson

- Dạng treo kiểu đòn dọc có thanh liên kết

- Dạng treo đòn chéo

1.1.3 Yêu cầu

Trên hệ thống treo, sự liên kết giữa bánh xe và khung vỏ cần thiếtphải mềm nhưng cũng phải đủ khả năng để truyền lực Quan hệ này đượcthể hiện ở các yêu cầu chính sau đây:

-Hệ thống treo phải phù hợp với điều kiện sử dụng theo tính năng kỹ

thuật của xe (xe chạy trên đường tốt hay chạy trên các loại đường khácnhau)

-Có tần số dao động riêng thích hợp với từng loại ôtô để đảm bảo độ

êm dịu cần thiết

-Có độ võng động đủ để không sinh ra va đập lên các ụ đỡ

-Có hệ số cản thích hợp để dập tắt dao động giữa vỏ xe và cầu xe -Khi quay vòng hoặc khi phanh thì vỏ ôtô không bị nghiêng quá giới

hạn cho phép

Quan hệ động học của bánh xe phải hợp lý thoả mãn mục đích chínhcủa hệ thống treo là làm mềm theo phương thẳng đứng nhưng không pháhỏng các quan hệ động học và động lực học của chuyển động bánh xe

1.1.4 Cấu tạo chung

Mặc dù có nhiều chi tiết, nhưng cấu tạo chung của hệ thống treođược quy thành ba bộ phận chính sau:

-Bộ phận hướng: dùng để xác định động học và tính chất dịchchuyển tương đối của các bánh xe với khung hay vỏ ôtô Bộ phận hướngdùng để truyền các lực dọc, lực ngang cũng như các mômen từ bánh xe lênkhung hay vỏ ôtô

-Bộ phận đàn hồi: dùng để truyền các lực thẳng đứng và giảm tảitrọng động khi ôtô chuyển động trên đường không bằng phẳng nhằm đảmbảo độ êm dịu cần thiết

-Bộ phận giảm chấn: cùng với ma sát ở hệ thống treo sinh ra lực cản

để dập tắt dao động của ôtô

1.2 Động học hệ thống treo

1.2.1 Khái niệm động học hệ thống treo

Động học hệ thống treo nghiên cứu mối quan hệ động học giữa bánh

xe với khung xe khi bánh xe thay đổi vị trí theo phương thẳng đứng

Các thông số chính được xem xét trong động học hệ thống treo là :

sự dịch chuyển (chuyển vị ) của bánh xe trong không gian ba chiều khi vịtrí bánh xe thay đổi theo phương thẳng đứng Các dịch chuyển này ảnhhưởng đáng kể đến khả năng truyền các lực (ba chiều) và các mômen (theo

Hình 1.1 Quan hệ chuyển vị của hệ treo hai đòn ngang

a Bánh xe dịch chuyển z b Khi thùng xe nghiêng ψ

Các kết cấu hiện nay rất đa dạng về kích thước, hình dáng và vị trí

bố trí các đòn treo, bởi vậy quan hệ động học của chúng rất khác nhau

Sự dịch bên Δy, gócy của bánh xe gây nên mòi mòn lốp và làm giảm khả

đến khả năng ổn định của xe, do vậy giá trị lêch bên Δy, gócy đã khống chế saocho nhỏ nhất

1.2.2 Khái niệm và cách xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang

Tâm quay tức thời của bánh xe là một khái niệm trừu tượng, đượcdùng trong khi xem xét động học của hệ treo Người ta sử dụng khái niệmnày nhằm xác định khả năng chuyển vị của bánh xe trong không gian

Trên hình 1.2 trình bày phương pháp xác định tâm quay tức thời của

và tâm nghiêng tức thời của cầu xe đối với hệ treo độc lập có phần tửhướng loại hai đòn treo ngang xe Nếu kéo dài đường tâm đòn trên và đòndưới (nối khớp trong và ngoài) chúng gặp nhau tại P P được gọi là tâmquay tức thời của bánh xe Điểm K là điểm tiếp xúc của bánh xe với mặtđường, khả năng chuyển dịch tiếp theo của K sẽ theo các mũi tên Vì hệtreo cho hai bên là đối xứng vì vậy chỗ cắt nhau của mặt phẳng dọc đốixứng của xe với đường PK sẽ là tâm nghiêng tức thời của xe S Khi vị trícủa bánh xe thay đổi so với thân xe P và S sẽ thay đổi Giá trị thay đổi của

nó không lớn so với kích thước của xe Bởi vậy người ta có thể đánh giáchất lượng động học hệ thống treo

Hình 1.2 Xác định tâm quay tức thời của bánh xe P và tâm nghiêng cầu xe S

Phương pháp xác định tâm nghiêng quay trên mặt phẳng dọc xe chỉ

ra trên hình 1.3 Qua khớp cầu trên và dưới (phía ngoài đòn ngang) kẻ haiđường song song với đường tâm của khớp trụ trong, chúng cắt nhau tại O1

O là tâm quay của bánh xe trên mặt phẳng dọc Khả năng dịch chuyển tiếp

theo của bánh xe theo hướng chỉ mũi tên Khi các khớp phụ phía trong(điểm liên kết với thân xe) được bố trí song song thì tâm O1 nằm xa vôcùng, sự dịch chuyển của bánh xe chỉ xảy ra theo phương thăng đứng

Hình 1.3 :Phương pháp xác định tâm quay bánh xe trên mặt phẳng dọc xe O1 1.3 Động học hệ thống treo độc lập dạng treo Mc Pherson

1.3.1 Đặc điểm

Hệ treo này chính là biến dạng của hệ treo 2 đòn ngang

Coi đòn ngang trên có chiều dài bằng 0 và đòn ngang dưới cóchiều dài khác 0 Chính nhờ cấu trúc này mà ta có thể có được khoảngkhông gian phía trong để bố trí hệ thống truyền lực hoặc khoang hành lý

Sơ đồ cấu tạo của hệ treo (Hình 1.4) bao gồm: một đòn ngang dưới,giảm chấn đặt theo phương thẳng đứng, một đầu được gối ở khớp cầu B.đầu còn lại được bắt vào khung xe Bánh xe được nối cứng với vỏ giảmchấn Lò xo có thể được đặt lồng giữa vỏ giảm chấn và trục giảm chấn

Nếu ta so sánh với hệ treo 2 đòn ngang thì hệ treo Mc Pherson kếtcấu ít chi tiết hơn, không chiếm nhiều khoảng không và có thể giảm nhẹđược trọng lượng kết cấu

Hình 1.4 Sơ đồ cấu tạo hệ treo McPherson

1- Giảm chấn đồng thời là trụ đứng; 2- Đòn ngang dưới; 3- Bánh xe;

4-Lò xo; 5- Trục giảm chấn; P: tâm quay bánh xe; S: tâm quay tức thời theo mp ngang của thùng xe

Nhưng nhược điểm chủ yếu của hệ treo Mc Pherson là do giảmchấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm vụ của trụđứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm trấn cần phải cú độ cứngvững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải có những thayđổi cần thiết

1.3.2 Mối quan hệ động học của hệ treo Mc Pherson

Mối quan hệ giữa các chuyển vị được xem xét như ở hệ treo hai đònngang Khi bánh xe dịch chuyển theo phương Z, sẽ gây nên sự thay đổi gócnghiêng bánh xe γ dịch chuyển bên Δy, gócy,góc điều khiển β

Trong hệ thống treo nói chung, và hệ treo của cầu dẫn hướng nóiriêng các góc đặt bánh xe có một ý nghĩa vô cùng quan trọng Chúng phảiđảm bảo cho việc điều khiển nhẹ nhành, chính xác, không gây lực cản lớncũng như làm mòn lốp quá nhanh

Trong quá trình chuyển động bánh xe luôn luôn dao động theophương thẳng đứng, sự dao động này kéo theo sự thay đổi góc nghiêngngang, độ chụm trước của bánh xe và khoảng cách giữa hai vết bánh xe,đồng thời chúng cũng làm thay đổi góc nghiêng dọc và nghiêng ngang củatrụ xoay dẫn hướng Các quan hệ giữa các thông số đú phụ thuộc vào sự

chuyển vị của bánh xe theo phương thẳng đứng đó là mối quan hệ độnghọc của hệ treo

Trong tính toán xác định độ dài đòn ngang dưới để sao cho khi bánh

xe dịch chuyển theo phương thẳng đứng thì độ sai lệch khoảng cách bánh

xe (B) và độ sai lệch góc nghiêng () của trụ xoay đứng thay đổi trongghới hạn cho phép

1.3.3 Xác định tâm quay tức thời và tâm nghiêng ngang

Việc xác định tâm quay tức thời của bánh xe và tâm nghiêng của cầu

xe trên mặt phẳng ngang chỉ ra trên hình 1.4 Nếu kéo dài đường trục củađòn ngang dưới và kẻ đường vuông góc với đường tâm trụ đứng giả tưởng(nối hai tâm khớp trên và dưới của đòn đứng),chúng sẽ gặp nhau tại P (tâmquay tức thời trong mặt phẳng ngang) Nối PK cắt mặt phẳng đối xứng tại

S (tâm nghiêng cầu xe trên mặt phẳng ngang) Tâm nghiêng cầu xe trênmặt phẳng dọc xác định trên hình 1.5

Hình 1.5 Xác định tâm nghiêng dọc của hệ treo McPherson O1

Đối với cầu dẫn hướng, khớp B là khớp cầu nối,khớp A có góc lắcnhỏ nên thường là khớp cao su dày Do vỏ giảm chấn và trục phải xoaytương đối khi quay vòng,nên lò xo có thể đặt một đầu trên một ổ bitựa,hoặc đầu trục giảm chấn có một ổ bi tựa để giảm ma sát khi xoay

Đối với cầu không dẫn hướng ,khớp B ở dạng trụ,còn khớp A chỉ có

ổ tựa cao su dày

1.4 Tổng quan về phần tử hướng

1.4.1 Khái quát về phần tử hướng

Phần tử hướng có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lực ngang và mômen từ mặt đường lên khung xe Phần tử hướng quyết định đến động học

hệ thống treo Động học của phần tử hướng xác định đặc tính dịch chuyểncủa bánh xe đối với khung xe và ảnh hưởng tới tính ổn định và tính quayvòng của ô tô Để đảm bảo chức năng, nhiệm vụ này, phần tử hướng cầnđảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Giữ nguyên động học bánh xe khi ô tô chuyển động Điều này cónghĩa là khi bánh xe chuyển động thẳng đứng, các góc đặt bánh xe, cácchiều rộng, chiều dài cơ sở phải giữ nguyên Dịch chuyển bánh xe theochiều ngang (thay đổi chiều rộng cơ sở) sẽ làm lốp mòn nhanh và tăng sứccản chuyển động của ô tô trên nền đất mềm Dịch chuyển bánh xe theochiều dọc tuy có giá trị thứ yếu nhưng gây nên sự thay đổi động học củachuyển động lái Thay đổi góc doãng của bánh xe dẫn hướng là điều nêntránh, vì nó kèm theo hiện tượng mô men hiệu ứng con quay, làm cho bánh

xe lắc xung quanh trục đứng Khi bánh xe lăn với góc nghiêng lớn, sẽ làmlốp mòn, sinh ra phản lực ngang lớn làm xe khó bám đường

- Với các bánh xe dẫn hướng nên tránh sự thay đổi góc nghiêng vì khi

thay đổi làm trụ đứng nghiêng về sau, nên độ ổn định của xe kém đi Khibánh xe dịch chuyển thẳng đứng cũng làm thay đổi độ chụm bánh xe (thayđổi góc ), làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của ô tô làm cho ô tô khôngbám đúng đường

- Đảm bảo truyền lực ngang, lực dọc, mô men từ bánh xe lên khung xe

mà không gây biến dạng rõ rệt, không làm dịch chuyển các chi tiết của bánh

xe

- Giữ được đúng động học của dẫn động lái, nghĩa là sự dịch chuyểnthẳng đứng và sự quay quanh trụ đứng của bánh xe không phụ thuộc vàonhau

- Độ nghiêng của thùng xe trong mặt phẳng ngang phải bé Phần tửdẫn hướng có ảnh hưởng đến khoảng cách giữa các phần tử đàn hồi tuỳtheo phần tử dẫn hướng mà ta có khoảng cách này lớn hay bé, phần tử dẫnhướng còn ảnh hưởng đến vị trí tâm của độ nghiêng bên

- Phần tử dẫn hướng phải đảm bảo bố trí hệ thống treo trên ô tôđược thuận tiện

- Kết cấu phần tử dẫn hướng phải đơn giản dễ sử dụng, chăm sóc, bảodưỡng

- Trọng lượng phải nhỏ, đặc biệt là phần không được treo

- Hệ thống treo cho phép các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng,ở mỗi

vị trí của nó so với khung vỏ, bánh xe phải đảm nhận khả năng truyền lựcđầy đủ Bộ phận dẫn hướng phải đảm bảo làm tốt chức năng này Với mỗi

hệ treo,bộ phận dẫn hướng có chức năng khác nhau

Nó có thể có những chi tiết khác nhau tuỳ thuộc hệ thống treo phụthuộc hay độc lập, phần tử đàn hồi là nhíp, lò xo hay thanh xoắn Nó gắnliền với các dạng hệ thống treo

Trong hệ thống treo phụ thuộc hoặc độc lập phần tử hướng có thể là:nhíp,đòn treo,thanh giằng

a Hệ thống treo phụ thuộc với bộ phận dẫn hướng là thanh giằng: 2 thanh(hình 1.6a) hoặc 4 thanh (hình 1.6b)

Đối với kết cấu phần tử hướng dạng hai thanh là hai đòn treo dọccùng với thanh giằng ngang Nó có nhiệm vụ truyền các lực dọc, lựcngang và các mômen từ bánh xe qua dầm cầu, qua các phần tử của bộ phậnhướng lên khung ôtô

Hình 1.6 Treo phụ thuộc

Đối với kết cấu ở hình 1.6b là loại sử dụng bốn thanh giằng dọc vàmột thanh giằng ngang làm các phần tử của bộ phận dẫn hướng Các thanhgiằng này đều có một đầu bắt với cầu xe bằng các khớp bản lề có cao su vàmột đầu còn lại bắt với khung cũng bằng các khớp bản lề có cao su

Ngoài các thanh giằng của bộ phận hướng nói trên còn bố trí thanh

ổn định với mục đích giảm sự biến dạng chênh lệch lớn giữa các phần tửđàn hồi hai bên bánh xe bảo đảm ổn định cho thân ôtô

b Hệ thống treo độc lập với bộ phận dẫn hướng là các thanh đòn: đòn dọc(hình 1.7) đòn ngang (hình 1.8) đòn chéo (hình 1.14)

Hệ thống treo đòn dọc có nghĩa là các thanh liên kết của phần tử dẫnhướng giữa bánh xe (hoặc cầu xe) với khung ôtô bằng các đòn dọc Cácđòn dọc thường được bố trí song song sát hai bên bánh xe Số lượng đòndọc có thể là hai hoặc bốn và có thể bố trí cả ở hệ thống treo phụ thuộc(hình 1.6) hoặc hệ thống treo độc lập (hình 1.7)

Nếu đòn dọc là những thanh nhỏ chỉ có khả năng chịu kéo hoặc nénthì trong bộ phận hướng phải có thêm một đòn ngang (hình1.7)

Trên hình 1.7 là sơ đồ và cấu tạo của hệ thống treo độc lập phần tửđàn hồi là lò xo với đòn treo dọc Loại này chỉ bố trí hai đòn treo dọc phíadưới Để các đòn treo có thể chịu được các lực dọc, lực ngang và mômenthì các đòn treo này phải có cấu tạo sao cho độ cứng vững lớn Thường thì

đòn treo loại này có kết cấu dạng hộp với tiết diện tương đối lớn Một đầuđòn treo được cố định với moayơ bánh xe, đầu còn lại được liên kết bản lềvới khung hoặc dầm ôtô Khớp bản lề có chiều dài tương đối lớn nhằmmục đích để các đòn dọc có thể chịu được lực ngang hoặc mômen theo cáchướng khác nhau

Vì lò xo có dạng hình trụ rỗng nên người ta tận dụng không gian bêntrong lò xo để bố trí giảm chấn Do những đặc điểm cấu tạo trên nên hệthống treo đòn dọc có kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng phần không được treonhỏ

Hình 1.7

1 khung ôtô; 2 phần tử đàn hồi lò xo; 3 giảm chấn ống thuỷ lực; 4 bánh xe; 5 - đòn treo dọc; 6 - khớp bản lề

-Hệ thống treo với hai đòn ngang có cấu tạo như sau:

- Một đòn phía trên và một đòn phía dưới (hình 1.13a) Mỗi một đònkhông phải chỉ là một thanh mà thường có cấu tạo dạng khung hình tamgiác hoặc hình thang Cấu tạo như vậy cho phép các đòn ngang làm đượcchức năng của bộ phận hướng Đầu trong của mỗi đòn ngang được liên kếtbản lề với khung hoặc dầm ôtô Đầu còn lại được liên kết với đòn đứngbởi các khớp cầu Bánh xe được cố định với đòn đứng Nếu là bánh xedẫn hướng thì bánh xe cùng đòn đứng có thể quay quanh một trụ để quaybánh xe khi ôtô quay vòng

Nếu chiều dài của đòn ngang trên và đòn ngang dưới bằng nhau thìhai đòn ngang như hai cạnh của một hình bình hành Do đó khi bánh xedao động lên xuống thì bánh xe còn bị trượt ngang do khoảng cách giữahai bánh xe thay đổi (hình 1.13a), điều này sẽ làm lốp bánh xe chóng mòn.

Vì vậy để khắc phục nhược điểm này thì người ta thường bố trí đòn ngangtrên có kích thước ngắn hơn đòn ngang dưới và khi đó hai đòn ngang nhưhai cạnh của một hình thang vuông (hình 1.13b) Nhờ bố trí như vậy nênkhi bánh xe dao động lên xuống thì khoảng cách giữa hai bánh xe thay đổikhông dáng kể, hạn chế mài mòn lốp bánh xe

Hình 1.8 Treo độc lập

Cấu tạo cụ thể của hệ thống treo hai đòn ngang được mô tả trên hình1.13c

Đòn treo trên có dạng hình tam giác hai đầu phía trong được liên kếtbản lề hoặc cầu với khung hoặc dầm ôtô Đầu ngoài được liên kết bằngkhớp cầu với đòn xoay đứng trên đó lắp bánh dẫn hướng Đòn dưới dạngthanh đơn có một đầu liên kết bản lề hoặc khớp cầu với khung hoặc dầmôtô, đầu còn lại liên kết với trụ xoay đứng Để tăng cường khả năng truyềnlực dọc, lực ngang và mômen trong bộ phận hướng còn bố trí thêm thanhgiằng

Hệ thống treo đòn chéo:cấu tạo và bố trí chung của hệ thống treođòn chéo được mô tả trên hình 1.14

Hình 1.9 Treo độc lập đòn chéo

c Trong hệ thống treo bộ phận dẫn hướng cũng có thể là bộ phận đàn hồi

Hệ thống treo phụ thuộc, nhíp vừa là phần tử đàn hồi vừa là bộ phậndẫn hướng

Hệ thống treo phụ thuộc phần từ đàn hồi là nhíp có thể được bố trí

ở cầu bị động (cầu dẫn hướng) như trên hình 1.15a hoặc bố trí ở cầu chủđộng như trên hình 1.15b

Trong cả hai trường hợp trên nhíp vừa là phần tử đàn hồi đồng thờilàm luôn bộ phận dẫn hướng Với chức năng là bộ phận dẫn hướng, nhíp

có thể truyền được lực dọc (lực kéo hoặc lực phanh) và lực ngang từ bánh

xe qua cầu xe lên khung Ngoài ra nhíp cũng có khả năng truyền cácmômen từ bánh xe lên khung đó là mômen kéo hoặc mômen phanh Vì

nhíp làm luôn bộ phận hướng nên ở các sơ đồ này chúng ta không thấy cácđòn treo và thanh giằng

Trong quá trình biến dạng, chiều dài của nhíp thay đổi nên hai tainhíp bắt lên khung hoặc dầm có một đầu cố định còn một đầu di động.Đối với nhíp sau thường đầu cố định ở phía trước còn đầu di động ở phíasau để phù hợp với khả năng chịu lực đẩy (lực kéo tiếp tuyến) và lực kéo(lực phanh) tác dụng từ bánh xe qua cầu xe lên nửa nhíp phía trước có đầu

cố định Đối với nhíp trước đầu cố định ở phía trước hay phía sau còn phụthuộc vào vị trí đặt cơ cấu lái để phối hợp đúng động học giữa hệ thốngtreo và hệ thống lái

Hình 1.10 Treo phụ thuộc

Hệ thống treo độc lập với giảm chấn cũng là bộ phận dẫn hướng (treo

Mc Pherson)

Giảm chấn vừa phải làm chức năng của giảm chấn lại vừa làm nhiệm

vụ của trụ đứng nên trục giảm chấn chịu tải lớn nên giảm chấn cần phải có

độ cứng vững và độ bền cao hơn do đó kết cấu của giảm chấn phải cónhững thay đổi cần thiết

1.4.2 Cấu tạo của bộ phận dẫn hướng

Bộ phận dẫn hướng của hệ treo rất đa dạng, nó bao gồm:

- Thanh đòn liên kết

- Các khớp trụ,khớp cầu

a Thanh đòn liên kết

Hình dạng của các thanh đòn liên kết tùy thuộc vào việc truyền lực

và không gian bố trí, ở các hệ treo khác nhau hình dạng của thanh đòn tùythuộc kết cấu cụ thể

Các thanh, đòn có tiết diện đặc trưng chế tạo từ thép(C45V;34Cr4V;41Cr4V) có chất lượng cao, hoặc từ hợp kim nhôm (AlZnMgCu1; 5F50; AlMgF44) được đúc trong điều kiện công nghệ đúc hoànthiện Để tạo nên các dạng thanh kết cấu các thanh đòn loại này có thểghép các chi thiết bằng mối ghép bu lông

Ngày nay các thanh liên kết còn được chế tạo phổ biến bằng phươngpháp dập,hàn,có thiết diện hợp Phương pháp này rẻ tiền,trọng lượng kếtcấu nhỏ Một vài dạng thanh có hình dạng tiết diện phức tạp

Đối với hệ treo có đòn liên kết, đòn ngang quyết định độ cứng liênkết giữa hai bên Bởi vậy các tiết diện cần hợp lí,vị trí bố trí đòn ngang liênkết được xem xét trên cơ sở đảm bảo liên kết “mềm” giữa hai bên bánh xetheo cá quan hệ động học tối ưu

Hình 1.11 Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.12 Các chi tiết chế tạo bằng phương pháp đúc,hàn

Hình 1.13 Các chi tiết chế tạo từ phương pháp đúc

Hình 1.14 Các dạng tiết diện và bố trí đòn ngang trong hệ treo có đòn liên kết

Với các kết cấu này, việc gia công,chế tạo có ý nghĩa quan trọng, quyết định độ bền và khả năng làm việc của đòn

CHƯƠNG 2 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU HỆ THỐNG TREO XE MATIZ

2.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống hệ thống treo xe Matiz

Hệ thống treo xe Matiz bao gồm hệ treo trước và treo sau Hệ thốngtreo trước xe Matiz là hệ thống treo độc lập kiểu Mc Pherson và treo sau là

hệ thống treo phụ thuộc kiểu đòn treo với các phần tử đàn hồi là nhíp vớidầm xoắn

Các hệ thống treo trên xe Matiz gồm 3 bộ phận chính:

- Phần tử đàn hồi là lò xo: có chức năng biến dao động tần sốcao thành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xecác lực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịuchuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau

- Phần tử giảm chấn là loại thủy lực 1 lớp (loại ống đơn): dùng

để dập tắt dao động tần số thấp bằng cách biến năng lượng dao động củathân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi các giảm chấn trên cơ sở biến cơnăng thành nhiệt năng

- Phần tử hướng là các đòn treo dưới có tiết diện hình chữ I đặtngang (treo trước) và dọc xe (treo sau), giảm chấn ở treo trước cũng cóchức năng dẫn hướng: dùng để truyền các lực ngang, lực dọc và mômen từmặt đường lên vỏ xe Động học của bộ phận hướng xác định đặc tính dịchchuyển của bánh xe đối với khung vỏ xe và ảnh hưởng tới tính ổn địnhngang, dọc và tính quay vòng của ôtô

Ngoài ra trong hệ thống treo trên xe Matiz còn có các phần tử phụnhư thanh giằng ngang, ụ cao su, thanh ổn định, các kết cấu liên kết củacác phần tử với khung vỏ xe vv…

2.2 Hệ thống treo trước xe Matiz (kiểu Mc Pherson)

Treo trước của xe Matiz là hệ thống treo độc lập, phần tử đàn hồi là

lò xo kiểu “nến”

Hình 1.16 Hệ thống treo trước xe Matiz

1-Thanh chống; 2-Tổng lắp giảm chấn; 3-Giá đỡ giảm xóc; 4-Đệm đỡ; 5-Đệm

đỡ ; 6-Bạc đỡ; 7-Bạc ; 8 -Giá chặn lò xo ; 9-Giá chặn lò xo dưới; 10-Hãm giảm chấn; 11-Lò xo; 12- Ống giảm chấn; 13- Bạc kín dầu trong; 14-Ổ bi trong; 15-Trục khớp nối dẫn hướng; 16-Bu lông siết đòn treo ; 17-Chốt hãm ; 18-Đai ốc hoa ; 19-Vòng đệm ; 20-Ống lót thanh ổn định ; 21-Chặn bụi đòn treo ; 22-Vòng siết ; 23-Bạc lót đòn treo ; 24-Đòn treo ; 25-Thanh ổn định ; 26-Đế thanh ổn định; 27-Thanh đỡ dọc

Đầu trong của đòn treo dưới được liên kết bản lề với khung xe, đầungoài liên kết với thanh xoay đứng đồng thời là vỏ của giảm chấn ống thuỷlực Đầu trên của giảm chấn ống thuỷ lực được liên kết với gối tựa trên vỏôtô Phần tử đàn hồi là lò xo được đặt một đầu tì vào tấm chặn trên vỏgiảm chấn còn một dầu tì vào gối tựa trên khung hoặc vỏ ôtô Trục bánh

xe được lắp cố định với trụ xoay đứng (vỏ giảm chấn)

Trong hệ thống treo trước đòn treo dưới chỉ có một thanh nên được

bố trí thêm một thanh giằng Ngoài ra cầu trước là cầu chủ động đồng thờibánh xe là dẫn hướng nên trụ xoay đứng là vỏ giảm chấn có thể quayquanh trục của nó khi bánh xe quay vòng Để tăng tính ổn định của phầnthân vỏ của xe trong hệ thống này được bố trí thêm thanh ổn định

Thanh ổn định: khi xe chuyển động trên đường không bằng phẳnghoặc quay vòng, dưới tác dụng của lực ly tâm hoặc độ nghiêng thùngxe,phản lực thẳng đứng của hai bánh xe lên một cầu thay đổi, dẫn tới tăng

độ nghiêng thùng xe gây lật và xấu khả năng truyền lực dọc, lực bên củabánh xe với mặt đường Mômen chống lật tăng lên đảm bảo thùng xenghiêng nhỏ hơn và san đều tải trọng thẳng đứng ở bánh xe Thanh ổn địnhđảm nhận chức năng này, nó làm việc chỉ khi nào có sự chênh lệch phảnlực thẳng đứng đặt lên bánh xe Trên xe Matiz thanh ổn định có dạng hìnhchữ U Các đàu của chữ U nối với đòn treo dưới (càng I) còn thân nối với

vỏ bằng ổ đỡ bằng cao su

Đặc điểm :

 Do hệ thống treo ít chi tiết nên khối lượng không được treo nhỏ, vàđặc tính bám đường của bánh xe tốt Vì vậy độ êm dịu chuyển vàtính ổn định tốt

 Trong hệ thống treo của xe Matiz các lò xo chỉ đỡ thân xe, nó không

có tác dụng định vị các bánh xe (đó là chức năng của các thanh liênkết) nên có thể dùng lò xo mềm hơn

 Do không có sự nối cứng giữa các bánh xe bên trái và bên phải nêngiúp hạ thấp sàn xe và vị trí lắp động cơ Điều này giúp hạ thấptrọng tâm xe, làm tăng tính ổn định của xe

 Thanh ổn định trong hệ thống treo trước để giảm sự lắc ngang khi xequay vòng và cải thiện tính ổn định cà các tính năng khác

 Hệ thống tương đối nhỏ gọn nên chiếm ít không gian, nên giúp tăngkhông gian sử dụng của khoang động cơ

 Do khoảng cách giữa các điểm đỡ hệ thống treo là lớn, nên có sựthay đổi nhỏ của góc đặt bánh trước do lỗi lắp hay do lỗi chế tạo chitiết Vì vậy, trừ độ chụm, bình thường không cần điều chỉnh cácgóc đặt bánh xe

2.3 Hệ thống treo sau của xe Matiz

Treo sau của xe Matiz là kiểu treo phụ thuộc lò xo trụ, với các đòntreo dọc xe Kiểu này được sử dụng chủ yếu ở hệ thống treo sau của xe cóđộng cơ đặt trước, cầu trước chủ động, và được dùng chủ yếu trên các xe

du lịch nhỏ Để tăng tính ổn định trong hệ thống treo sau, tránh lắc ngang

hệ thống được tranh bị thêm tay đòn ngang

Đặc điểm của hệ thống treo sau kiểu đòn kéo với dầm xoắn trên xeMatiz :

 Vì sự định vị của cầu xe được thực hiện nhờ các thanh liên kết nên

hệ thống sử dụng lò xo mềm điều này giúp tăng độ êm dịu chuyểnđộng cho xe

 Do bố trí hình học của các thanh nối, nên ngăn được chúi mũi xe khiphanh và xệ phần sau khi xe tăng tốc

Hình 1.17 Hệ thống treo sau xe Matiz

1-Bộ giảm chấn; 2-Hãm giảm chấn; 3-Giá đỡ lò xo trên; 4-lò xo; 5-Vòng đệm; 6-Ống lót; 7-Tay đòn ngang ; 8 –Dầm cầu sau ; 9-Vòng bít dầui; 10-

Ổ bi trong; 11-vòng đo tốc độ của ABS; 12-Ổ bi ngoài; 13- Chốt hãm; Đai ốc hoa; 15-Nắp chặn; 16-Đòn treo dọc

14- Có cấu tạo đơn giản và kích thước tương đối nhỏ gọn, khối lượngkhông được treo nhỏ nên tạo tính êm dịu chuyển động tốt hơn Mặtkhác nó cũng cho phép tạo ra không gian bên trong xe rộng hơn

- Việc sử dụng lò xo làm giảm đến mức tối thiểu ma sát trong hệthống treo, những va đập nhỏ từ mặt đường có thể được hấp thụ, giúpcải thiện độ êm dịu chuyển động của xe

2.4 Đặc điểm kết cấu của một số chi tiết thuộc hệ thống treo của xe

Matiz

a) Giảm chấn

- Khi xe chịu va đập từ mặt đường, các lò xo bị nén và giãn để hấp

thụ những va đập đó Tuy nhiên vì lò xo có đặc điểm dao động liên tục, và

vì dao động của nó chỉ tắt hẳn sau 1 thời gian dài, điều này là không mongmuốn vì nó làm giảm độ êm dịu chuyển động của xe Muốn xe chuyểnđộng êm dịu thì dao động của xe cần được nhanh chóng dập tắt Giảmchấn trên xe có chức năng dập tắt nhanh chóng dao động của xe đồng thờicòn giúp các lốp xe bám đường tốt hơn và cải thiện tính ổn định lái

- Phần tử giảm chấn dùng để dập tắt dao động tần số thấp bằng cáchbiến năng lượng dao động của thân xe và của bánh xe được hấp thụ bởi cácgiảm chấn trên cơ sở biến cơ năng thành nhiệt năng

- Trên cả hai hệ thống treo trước và treo sau của xe Matiz đều dùng

là loại giảm chấn thủy lực kiểu ống một lớp vỏ, tác dụng hai chiều

Giảm chấn trước

Chiều dài lớn nhất 475 mmChiều dài ngắn nhất 321 mm

Giảm chấn sau

Chiều dài lớn nhất 394 mmChiều dài ngắn nhất 257 mm

Nguyên lý làm việc :

Hình 1.18 Sơ đồ nguyên lý làm việc của giảm chấn trên xe Matiz

 Khi nén : Trong kỳ nén, cần pittông đi xuống, làm áp suất dầu trongbuồng cao hơn buồng trên Vì vậy dầu trong buồng dưới bị đẩy lênbuồng trên qua van piston Lúc này lực cản được sinh ra bởi sự cảndòng chảy của van Khí áp suất cao cũng gây ra áp suất cao trongdầu ở buồng dưới, đẩy nó lên buồng trên một cách nhanh chóng và

êm dịu trong kỳ nén Điều này đảm bảo lực cản ổn định

 Khi trả : Trong quá trình trả cần piston di chuyển lên trên, làm cho

áp suất dầu ở trên cao hơn buồng dưới Vì vậy dầu ở buồng trên bịđẩy xuống buồng dưới qua van piston và sự cản sinh ra bởi van đóngvai trò như một lực cản Do cần chuyển động lên phía trên một phầncần đi ra khỏi xi lanh nên thể tích dầu bị nó chiếm chỗ giảm xuống

Để bù lại piston tự do được đẩy lên phía trên (bởi khí cao áp bêndưới nó) một đoạn tương đương với thể tích bị thiếu hụt này

So với loại giảm chấn 2 lớp vỏ, giảm chấn một lớp vỏ có ưu điểmsau:

- Khi có cùng đường kính ngoài, đường kính của cần piston có thểlàm lớn hơn mà sự biến động tương đối của áp suất chất lỏng sẽ nhỏ hơn

- Điều kiện toả nhiệt tốt hơn

- Ở nhiệt độ thấp (Vùng băng giá) giảm chấn không bị bó kẹt ởnhững hành trình đầu tiên

- Giảm chấn có piston ngăn cách có thể làm việc ở bất kỳ gócnghiêng bố trí nào Nhờ các ưu điểm này mà giảm chấn một lớp một lớp

vỏ được sử dụng rộng rãi trên hệ treo Mc pherson và hệ treo đòn dọc có

thanh ngang liên kết

Nhược điểm:

- Loại giảm chấn 1 lớp vỏ: đó là vấn đề về công nghệ và bao kín

(tuổi thọ của phớt và độ mòn của piston với ống dẫn hướng) Phớt bao kínhỏng trước ống dẫn hướng của cần piston

- Loại 2 lớp vỏ: ống dẫn hướng cần piston hỏng trước phớt bao

kín

b) Lò xo

- Lò xo là phần tử đàn hồi có chức năng biến dao động tần số caothành dao động tần số thấp, dùng để tiếp nhận và truyền lên khung xe cáclực thẳng đứng từ đường, giảm tải trọng động và bảo đảm độ êm dịuchuyển động cho ôtô khi chuyển động trên các loại đường khác nhau

- Khi bánh xe đi qua mấp mô, lò xo của hệ thống treo bị nén lại rấtnhanh Do lò xo có xu hướng ngay lập tức trở về chiều dài có tải ban đầucủa nó nên nó sẽ giãn ra, nâng thân ôtô lên phía trên Tuy nhiên, do lò xotích luỹ năng lượng trong quá trình nén nên nó phải giãn ra vượt quá chiềudài bình thường của nó để giải phóng năng lượng Chuyển động lên phíatrên của thân ôtô cũng giúp lò xo vượt quá chiều dài ban đầu của nó Khi

thuờng, vì vậy lò xo tác dụng trở lại bằng cách đẩy thân ôtô lên phía trên.Quá trình này lặp đi lặp lại và được gọi là sự dao động của lò xo Biên độcủa mỗi lần dao động đều nhỏ hơn lần trước, cuối cùng dập tắt hẳn daođộng lên xuống của ôtô (hình 2.5)

- Lò xo được sử dụng trên xe Matiz là loại lò trụ có chiều dài không

tải là 374mm, và có bước xoắn là 50mm,đường kính dây 10mm Lò xo sau

có chiều dàu tự do 291m, bước xoắn 25mm,có đường dây 10mm Đây làloại lò xo được dùng phổ biến trên các xe sử dụng hệ thống treo độc lập

Hình 1.19 Lò xo sử dụng trên xe Matiz

Nếu đem so sánh lò xo với nhíp thì lò xo có các ưu và nhược điểm sau:

 Mức độ hấp thụ năng lượng trên một đơn vị khối lượng là lớn nếu sosánh với nhíp

 Do không có nội ma sát như nhíp nên lò xo không thể tự kiểm soát

sự dao động của bản thân, nên cần phải sử dụng giảm chấn cùng lò

xo

 Do không có lực cản ngang nên cần các thanh liên kết để đỡ cầu xe(đòn treo, thanh ngang )

c) Tay đòn ngang treo sau (thanh Panhada)

- Để năng cao khả năng truyền lực bên có thể khắc phục bằng đònPanhada nhưng lại gây nên dịch chuyển bên bánh xe (trượt ngang) khi đitrên đường gồ ghề

Hình 1.20 Thanh đòn ngang (thanh Panhada)

d) Vấu cao su