Thiết kế hệ thống treo xe tải 7 tấn (Link CAD: https://bit.ly/39YB9dG)

Mặc khác, ô tô cũng đòi hỏi sự an toàn, bền bỉ và tính tiện nghi ngày càngcao, vì vậy tính êm dịu chuyển động là một trong những nhỉ tiêu quan trọng của xe.Với những kiến thức được học t

Lời nói đầu 4

Chương I: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TREO 5

1.1 Lịch sử hình thành 5

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo 5

1.2.1 Công dụng 5

1.2.2 Phân loại 6

1.2.2.1 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo bộ phận dẫn hướng 6

1.2.2.2 Phân loại hệ thống treo theo cấu tạo của phần tử đàn hồi 7

1.2.2.3 Phân loại hệ thống treo theo phương pháp dập tắt dao động 8

Chương II: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TREO 9

2.1 Phân tích các phương án bố trí hệ thống treo 9

2.1.1 Các phương án bố trí 9

2.1.2 Phân tích ưu, nhược điểm chung của các phương án bố trí 9

2.1.2.1 Ưu điểm của hệ theo phụ thuộc 9

2.1.2.2 Nhược điểm của hệ treo phụ thuộc 10

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi 10

2.3 Phân tích lựa chọn thiết kế giảm chấn 12

2.4 Các thông số cơ bản 13

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC 14

3.1 Tính phần tử đàn hồi nhíp 14

3.1.1 Xác định tần số dao động 14

3.1.2 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp 15

3.1.3 Tính độ cứng của nhíp 20

3.1.4 Tính bền các nhíp 22

3.1.5 Tính bền tai nhíp 26

3.1.6 Tính kiểm tra chốt nhíp 27

3.2.Tính toán giảm chấn 29

3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg 29

3.2.1.1 Hệ số cản của hệ thống treo: 29

3.2.1.2 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 30

3.2.2 Xác định kích thước các van 32

3.2.2.1 Xác định kích thước van trả 34

3.2.2.2 Xác định kích thước van nén 38

3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền 40

3.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn 40

3.2.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy: 41

3.2.4 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 42

3.2.4.1 Lò xo 42

Chương IV: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO SAU 47

4.1 Tính toán nhíp 47

4.1.1 Tính toán và chọn thông số chính 47

4.1.2 Tính toán nhíp chính 48

4.1.2.1 Chọn sơ bộ các thông số cơ bản 48

4.1.2.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp: 52

4.1.2.3 Kiểm tra bền các lá nhíp 54

4.1.2.4 Tính bền tai nhíp 58

4.1.2.5 Tính kiểm tra chốt nhíp 59

4.1.3 Tính toán nhíp phụ 61

4.1.3.1 Chọn thông các số chính: 61

4.1.3.2 Tính độ cứng thực tế của nhíp : 63

4.1.3.3 Kiểm tra bền các lá nhíp 64

4.2.Tính toán giảm chấn cầu sau 68

4.2.1 Tính toán hệ số cản của giảm chấn 68

4.2.2 Xác định kích thước các van 71

4.2.2.1 Xác định kích thước van trả 74

4.2.2.2 Xác định kích thước van nén 77

4.2.3 Kiểm tra điều kiện bền 80

4.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn: 80

4.2.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy: 81

4.2.4 Xác định kích thước một số chi tiết khác của giảm chấn 81

4.2.4.1 Lò xo 81

Chương V: CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

5.1 Hư hỏng thường gặp

5.1.1 Bộ phận đàn hồi

5.1.2 Bộ phận giảm chấn

5.2 Kiểm tra, điều chỉnh hệ thống treo

Kết luận

Tài liệu tham khảo

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 trọngcủa ngành vận tải, nhu cầu vận tải lại không ngừng gia tăng cùng khả năng vậnchuyển hàng hóa, con người một cách linh hoạt đa dạng, kể cả ở thành phố và nôngthôn 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 đãvươn 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 tảihàng 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 càngcao, 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 7

tấn.

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

hướng dẫn Nguyễn Trọng Hoan 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 chắncòn nhiều thiếu sót Em mong các thầy thông cảm và đóng góp thêm để em có thểlàm tốt hơn trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên

Trần Việt Thắng

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 vật trongcác loại xe kéo, và đến khi ô tô được phát minh ra thì bánh xe cũng chỉ được liênkết cứng với thân xe và bánh xe không thể đàn hồi được Điều này đã gây khó khănlớn cho phương tiện khi hoạt động, đó là sự hạn chế về tốc độ di chuyển; cũng nhưgây nguy hiểm do xuất hiện dao động mạnh của hàng hóa và người trên xe Do đóvấn đề dao động rất được quan tâm và là vấn đề quan trọng trên các phương tiệnvận tải nói chung và đặc biệt trên ô tô

Năm 1888, J.B Dunlop phát minh ra lốp cao su có chứa khí nén bên tronggiúp tốc độ ô tô vượt qua 40 km/h Hơn thế, ô tô còn được bố trí hệ thống liên kết

giữa bánh xe và thân xe, hệ thống này được gọi là hệ thống treo Trong hệ thống

treo bánh xe được liên kết mềm với thân xe và lốp cao su có chứa khí nén, giúp chothân xe không bị va đập mạnh bởi các mấp mô của mặt đường, đảm bảo thân xechuyển động êm dịu bảo vệ tốt hàng hóa và người, hạn chế tải trọng phá hỏng nền

1.2 Công dụng và phân loại hệ thống treo

- Bộ phận 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 đàn hồi có cấu tạo chủyếu là một chi tiết (hoặc 1 cụm nhi tiết) đàn hồi bằng kim loại (nhíp, lò xo xoắn,thanh xoắn) hoặc bằng khí (trong trường hợp hệ thống treo bằng khí hoặc thuỷ 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 năng lượngdao 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 vàgiữa các lớp chất lỏng với nhau biến thành nhiệt nung nóng vỏ giảm chấn toả rangoài

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 vụtruyền 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 khi một bánh

xe bị chuyển dịch (trong mặt phẳng ngang hoặc thẳng đứng) thì bánh xe bên kiacũng bị dịch chuyển Ưu điểm của hệ thống treo phụ thuộc là cấu tạo đơn giản rẻtiền, và bảo đảm độ êm dịu chuyển động cần thiết cho các xe có tốc độ chuyển độngkhông cao lắm Nếu ở hệ thống treo phụ thuộc có phần tử đàn hồi là nhíp thì nó làmđược 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 hai cầuliền 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 không gây nên

sự dịch chuyển của bánh xe kia Tùy theo mặt phẳng dịch chuyển của bánh xe màngười ta phân ra hệ thống treo độc lập có sự dịch chuyển bánh xe trong mặt phẳngngang, trong mặt phẳng dọc và đồng thời trong cả hai mặt phẳng dọc và ngang.Hệthống treo độc lập chỉ sử dụng ở những xe có kết cấu rời, có độ êm dịu của cả xecao, tuy nhiên kết cấu của bộ phận hướng phức tạp, giá thành đắt

a) Treo phụ thuộc b) Treo độc lập

1.Thùng xe 2 Bộ phận đàn hồi 3 Bộ phận giảm chấn 4 Dầm cầu

5 Các đòn liên kết của hệ treo

Sơ đồ hệ thống treo.

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

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 với trường hợptreo 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 caokhả 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 lượngkhông được treo rất lớn Trên cầu bị động khối lượngnày bao gồm khối lượng rầmthép, khối lượng cụm bánh xe, một phần nhíp hoặc lò xo và giảm chấn Nếu là cầuchủ động thì nó gồm vỏ cầu và toàn bộ phần truyền lực bên trong cầu cộng với mộtnửa khối lượng đoạn các đăng nối với cầu Trong truờng hợp là cầu dẫn hướng thìkhối lượng của nó còn thêm phần 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 năngbám 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 cầucũng dao động theo cho nên dưới gầm xe phải có khoảng không gian đủ lớn Do đóthùng xe cần phải nâng cao lên, làm cho trọng tâm xe nâng lên, điều này không cólợi 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 của bánhbên này phụ thuộc bánh bên kia và ngược lại Điều đó gây mất ổn định khi xe quayvòng

2.2 Phân tích lựa chọn thiết kế bộ phận đàn hồi

Bộ phận đàn 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 thăngbằng Khi chọn bộ phận đàn hồi là nhíp lá, nếu kết cấu và lắp ghép hợp lý thìbản thân bộ phận đàn hồi có thể làm luôn nhiệm vụ của bộ phận hướng Điềunày làm cho kết cấu của hệ thống treo trở nên đơn giản, lắp ghép dễ dàng Vìthế nhíp lá được sử dụng rộng rãi trên nhiều loại xe kể cả xe du lịch Nhíp lángoài nhược điểm chung của bộ phận đần hồi kim loại còn có nhược điểm làkhối lượng lớn.

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 cótrọng lượng nhỏ hơn

độc lập của ôtô So với nhíp lá, lò xo xoắn có thế năng đàn hồi lớn hơn, trọnglượng 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 sử dụngphổ 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 rấtthích hợp khi sủ dụng trên ôtô Mặt khác tuy theo tải trọng có thể điều chỉnh độcứng của phần tử đàn hồi (bằng cách thay đổi áp suất của lò xo khí) cho phù hợp Vìthế hệ thống treo loại này có độ êm dịu cao Tuy nhiên bộ phận đần hồi này có kếtcấu phức tạp, giá thành cao, trọng lượng lớn (vì có thêm nguồn cung cấp khí, cácvan và phải có bộ phận hướng riêng) Trên xe du lịch thường chỉ trang bị cho cácdòng 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 đàn hồi dạng này được sử dụng nhiều dướidạng 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 trướchết phải nhắm vào mục tiêu này Một vấn đề không kém phần quan trọng đó là giáthành của một chiếc xe bán ra, một mức giá phù hợp nhưng phải đảm bảo tối ưu cácyêu cầu kỹ thuật Đây chính là 2 tiêu chí cơ bản cho việc tính chọn và thiết kế hệthống 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 6,5 tấn dựa trên xe cơ sở là xe hino 6,5tấn Xe có khả năng di chuyển trên 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 tạotrong nước có thể đảm nhận đựơc sản xuất nhíp Nhíp được sản xuất không cầnnhững vật liệu quá phức tạp, cầu kỳ do đó sẽ đảm bảo được tiêu chí đầu tiên là tăngnội 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 trênđịa 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 dầmcầu qua các quang treo nhíp Bộ nhíp trước gồm có hai lá nhíp chính dài bằng nhaumục đích để cường hóa Để tăng tuổi thọ của nhíp và các lá nhíp chính không bịxoắn đầu ta đặt vào trong các gối ụ cao su Và ta chọn phương án thiết kế (I) vàphương 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 để hấpthụ năng lượng dao động do phần tử đàn hồi gây ra Về mặt tác dụng có thể có loạigiảm chấn 1 chiều hoặc 2 chiều Loại tác dụng 2 chiều có loại tác dụng đối xứnghoặc không đối xứng Đối với giảm chấn tác dụng đơn thì có nghĩa trong 2 hànhtrình (nén và trả) thì chỉ có một hành trình giảm chấn có tác dụng (thường là ở hànhtrình trả) Còn đối với giảm chấn 2 chiều, do cấu tạo của pittông giảm chấn loại nàybao 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 có tác dụng ở hành trình nén Nhưvậy lực cản của giảm chấn ở hành trình trả sẽ lớn hơn ở hành trình nén, phù hợp vớiyêu cầu làm việc của hệ thống treo Do đó ta chọn thiết kế giảm chấn trên xe là loạithủy lực 2 chiều.

2.4 Các thông số cơ bản

Các thông số kỹ thuật của xe Hino seri 500 FC

Phân bố trọng lượng xe toàn phần (đủ tải)

lên cầu trước

lên cầu sau

36000N68000NTrọng lượng bản thân

phân ra cầu trước

phân ra cầu sau

14400N15000N

Chương III: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG TREO TRƯỚC

Trên các ôtô hiện đại thường sử dụng nhíp bán elíp, thực hiện chức năng của bộphận đàn hồi và bộ phận dẫn hướng Ngoài ra nhíp bán elíp còn thực hiện một chứcnăng 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 chỉ cầntính toán cho một bên Tải trọng tác dụng lên một bên của hệ thống treo trước:Trọng lượng không được treo (Got):

dt

Hệ thống treo thiết kế ra phải đảm bảo cho xe đạt độ êm dịu theo các chỉ tiêu đã

đề ra Hện nay có rất nhiều chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động như tần số daođộng, gia tốc dao động, vận tốc dao động

Trong khuôn khổ của một đồ án tốt nghiệp, em chỉ lựa chọn một chỉ tiêu, đó làchỉ 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 người khoẻmạnh 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 dẫn đếnmệt 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) :

30 30

0,14( ) 14( ) 80

t tr

3.1.2 Tính toán và chọn thông số chính của lá nhíp

Hình 2.3

Ta chọn nhíp là loại nửa elip đối xứng, khi đó cầu ôtô được gắn ở phần giữacòn các đầu nhíp được nối với khung

Khi đó sơ đồ tính toán nhíp được thể hiện trên hình 2.4

Hình 2.4Lực tác dụng lên nhíp là phản lực của đất Z tác dụng lên nhíp tại điểm tiếpxúc của nhíp với dầm cầu Quang nhíp thường được đặt dưới một góc α, vì vậy trênnhíp sẽ có lực dọc X tác dụng Muốn giảm lực X góc α phải làm càng nhỏ nếu cóthể Nhưng góc α phải có trị số giới hạn nhất định để đảm bảo cho quang nhípkhông vượt quá trị giá trị trung gian (vị trí thẳng đứng) Khi ôtô chuyển động không

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

Xác định số lá nhíp và chiều dày lá nhíp theo điều kiện sau:

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 đến tần sốdao động cần thiết của nhíp và bắt chúng vào cầu, người ta chuyển sang xác địnhkích thước chung của nhíp và các lá nhíp Độ bền và chu kỳ bảo dưỡng của nhípphụ thuộc chủ yếu vào việc lựa chọn chiều dài của nhíp, bề dày nhíp trên cơ sở tảitrọng, ứng suất, độ võng tĩnh đã biết

Ta biết rằng ứng suất tỷ lệ nghịch với bình phương chiều dài nhíp, vì vậy khităng một chút chiều dài nhíp, ta phải tăng đáng kể bề dày các lá nhíp Điều này rấtquan trọng với lá nhíp gốc vì nó phải chịu thêm cả tải trọng ngang, dọc và mômenxoắn Nếu chiều dài nhíp bé ta không thể tăng bề dày lá nhíp gốc mặc dù đã thoảmãn các yêu cầu về tỷ lệ tải trọng, độ võng, ứng suất Nếu nhíp dài quá làm cho độcứng 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 kết hợp

cả bề dày và bề rộng của nhíp để xác định kích thước hình học của nhíp

và các lá tiếp theo sẽ tăng lên

Khi nhíp làm việc các lá nhíp không chỉ chịu lực thẳng đứng mà còn chịu lựcngang và mômen xoắn, các lực này tác động chủ yếu lên lá gốc và tai nhíp, chỉ cómột 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 và chiều dài của

một số lá sát với lá nhíp chính Để có thể nhận được độ võng tĩnh cực đại của nhípkhi chiều dài của nhíp bé thì nhíp phải được kết cấu bởi các lá nhíp có chiều dàygiảm dần khi càng cách xa lá nhíp chính.

li: chiều dài lá nhíp thứ i

ji: mô men quán tính mặt cắt ngang của lá nhíp thứ i

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 được tínhtheo công thức sau:

E C

,6208

85,0.10.2.6)(

1

1

3 1

mm N Y

Y a

E

C n

k

k k k

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 vớinhau ở các 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

Tại điểm B biến dạng lá thứ 2 và lá thứ 3 bằng nhau Tương tự tại điểm S biến dạng

1

k k

k

l J

k

k k

k k

l

l l

l

lk: chiều dài tính toán;

Jk: mô men quán tính của các tiết diện lá nhíp

12

3

k k

Tính ứng suất tại các tiết diện nguy hiểm:

Mô men chống uốn:

Mô men chống uốn tại tiết diện tính toán:

Đối với 2 lá nhíp cái:

3 2

2

6

9 80 2

2

6

10 80

tiết diện của lá nhíp cuối cùng Tăng bề dày của lá thứ 9: h =12 (mm).

Khi đó mô men chống uốn của lá thứ 9 là:

) / ( 32 , 535 1920

1027814

) ( 1920 6

12 80

6

2

3 2

2

1

mm N W

: 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:

0

3

u k u

nén max

0

k

P bh

+8.0,91 ) =25349 (N/cm2)Vậy tai nhíp đủ bền





tố không kiểm soát được là không lớn lắm, vì vậy khi thiết kế giảm chấn, ta coi sựcản dao động của toàn bộ hệ thống treo là sự cản dao động của giảm chấn Khi làmviệc, giảm chấn phải thực hiện được nhiệm vụ của nó là dập tắt dao động tương đốicủa phần được treo và phần không được treo

Để thiết kế giảm chấn, ta phải thực hiện việc chọn trước một số thông số banđầu của giảm chấn dựa trên những xe tương đương và không gian bố trí của giảmchấn Sau đó, ta xác định kích thước các lỗ, van của giảm chấn

3.2.1 Xác định hệ số cản của giảm chấn Kg

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 củagiảm 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 sốdập 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

Ta có phương trình: Kn+ Ktr=2Kgc (1)

Trong đó:

Kn, Ktr: hệ số cản chấn động ở bộ phận giảm chấn tương ứng với hành trình nén

và trả

Với giảm chấn, lực cản ở hành trình trả thường lớn hơn ở hành trình nén vớimục đích khi bánh xe đi qua chỗ gồ ghề thì giảm chấn bị nén nhanh cho nên khôngtruyền lên khung xe những xung lực lớn ảnh hưởng đến độ bền khung xe và sứckhoẻ người trong xe Do đó năng lượng được hấp thụ vào chủ yếu là ở hành trìnhtrả Trong thực nghiệm thường 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:

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 của giảm 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

F: diện tích tiết diện cắt ngang của dòng chất lỏng

v: vận tốc trung bình của dòng chất lỏng tại mặt cắt

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 nên Q=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:

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

t 1 vtn

F v f

v: vận tốc tương đối piston và xilanh.v=0,3(m/s)

Ztn=4299.0,3=1289,7(N)

- Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là:

tn

4 t

Giai đoạn van trả mạnh bắt đầu mở đến khi mở hoàn toàn là giai đoạn chuyểntiếp hay giai đoạn quá độ Giai đoạn này xảy ra ở thời gian rất nhỏ, vì vậy ta bỏ quakhông xét đến giai đoạn này

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

t 1 v

F v f

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 tốcv2=0,5(m/s)

Ztm=1289,7+0,5.4299.0,2=1719,6(N)

- Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là:

tm

4 t

Van nén nhẹ làm việc một mình khi vận tốc piston v≤0,3(m/s) Khi xe làm việc

ở điều kiện đường xá tương đối tốt mặt đường không gồ ghề lắm, lúc này lực kíchđộng mặt đường nhỏ giảm chấn làm việc ở chế độ tải nhẹ tức là lúc này áp suất dầukhông cao lắm Với vận tốc v≤0,3(m/s) thì chất lỏng chỉ đi qua các lỗ van thông quachứ chưa đủ áp suất làm thay đổi diện tích lưu thông và với vận tốc lưu thông nhưthế 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

- Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là:

nn

4 n

mở hết các van nén, tức là diện tích lưu thông là tối đa và ở vận tốc trên thì thiếtdiện lưu thông là không đổi vì nó không thể mở rộng hơn được nữa, như thế diệntích lưu thông là hằng số

Giai đoạn van nén mạnh bắt đầu mở đến khi mở hoàn toàn là giai đoạn chuyểntiếp hay giai đoạn quá độ Giai đoạn này xảy ra ở thời gian rất nhỏ, vì vậy ta bỏ quakhông xét đến giai đoạn này

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

n 1 v

F v f

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

v2: vận tốc tương đối piston và xilanh khi nén mạnh Xét tại vận tốcv2=0,5(m/s)

Znm=429,9+0,5.1433.0,2=573,2(N)

- Độ chênh áp suất của dòng chất lỏng là:

nm

4 n

Vậy van nén mạnh có 6 lỗ đường kính một lỗ là d=1,7(mm)

3.2.3 Kiểm tra điều kiện bền

3.2.3.1 Kiểm tra điều kiện bền nhiệt của giảm chấn

- Nhiệt lượng lớn nhất toả ra khi giảm chấn làm việc trong một giờ được xácđịnh theo công thức:

Qmax=F(Tmax-T0)t

: Hệ số truyền nhiệt =68(kcal/m2.0C.h)

F: diện tích tiếp xúc của giảm chấn với môi trường xung quanh

.4270 334.4270

396,16( / )3600

3.2.3.2 Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy:

- Kiểm tra điều kiện bền của đường kính thanh đẩy dưới tải trọng lớn nhất tácdụng lên bánh xe Khi làm việc bánh xe chịu tác động của tải trọng động, giá trị lớnnhất của tải trọng động bằng khoảng hai lần tải trọng tĩnh, như vậy tải trọng độngbằng:

ứng suất lớn nhất sinh ra trong thanh đẩy nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu

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

hoàn toàn

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 trình độnglượng) (N)

g: gia tốc trọng trường g=9,8(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 biểu thứcsau:

4 3

64

d G C

nR fv d